(57)【要約】【課題】配管の付着汚れ量を迅速に測定することができ、その測定値が正確で、水処理の自動制御を適切に行うことができる付着汚れ測定装置及び付着汚れ測定方法を提供する。【解決手段】透明アクリル管製の測定用セル１の外側面に発光体２及び受光体３が対面するように取り付けられている。測定用セル１の下端には供給管４が接続されており、供給管４は流路切替四方弁５及び供給ポンプ６を介して、白水貯留タンクに接続されている。流路切替四方弁５は制御装置９によって制御され、測定用セル１内に水を給水したり、測定用セル１内の水を排水したりすることが可能とされている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の透過が可能な測定用セルと、該測定用セルに対して光を照射する発光体と、該発光体から該測定用セルに照射されて透過した光を受光し、該透過した光の強さに応じた電気信号を発生する受光体と、該電気信号の強度を測定する測定部とを備えた付着汚れ測定装置において、
前記測定用セル内に水を流したり、前記測定用セル内への水の流入を停止して前記測定用セル内の水を排水したりすることを可能とするための多方弁が設けられていることを特徴とする付着汚れ測定装置。
【請求項２】
多方弁を自動的に切替えるための制御装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の付着汚れ測定装置。
【請求項３】
光の透過が可能な測定用セルの内部に水を流し、該測定用セルに対して光を照射し、該測定用セルを透過した光の強さを測定することにより付着汚れ量を求める付着汚れ測定方法において、
前記測定用セルを透過した光の強さの測定は、該測定用セルの内部を一時的に水のない状態にして行うことを特徴とする付着汚れ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、付着汚れ測定装置及び付着汚れ測定方法に関し、製紙工程や冷却水等の工業工程水系における配管等の付着汚れ量の測定に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
工程水、冷却水等、産業活動に伴って用いられる水中には、多数の微生物や有機物や無機物が浮遊しており、これらに起因して配管等に粘着性のスライムが形成される。また、配管に流れる水に含まれるカルシウム分やケイ素分が配管に付着し、スケールが生じる。こうした配管等の付着汚れは、様々なトラブルの原因となる。例えば、製紙工場において、配管等の付着汚れが剥がれて白水中に浮遊し、最終製品に付着した場合、製品の品質が著しく低下してしまう。また、冷水塔における熱交換器の付着汚れは、熱交換効率の低下原因となる。このため、配管等の付着汚れ量を測定し、その測定結果に応じて適切な量の殺微生物剤、スケールコントロール剤、洗浄剤等の水処理剤を添加することが必要となる。
【０００３】
従来、こうした付着汚れ量を測定するための付着汚れ測定装置として、透明な通水管と、通水管に光を照射する発光体と、発光体から通水管に照射されて透過した光を受光し、光の強さに応じた電気信号を発生する受光体とを備えた付着汚れ測定装置が知られている（例えば、特許文献１〜３）、
【特許文献１】
特開平５−２０９７２５号公報
【特許文献２】
特開平９−２３６５４６号公報
【特許文献３】
特開平１０−２６７８４３号公報
【０００４】
上記公報記載の付着汚れ測定装置では、通水管の付着汚れ量が多いほど光の透過率が小さくなり、測定される光の強さは弱くなるため、その光の強さを把握することにより、付着汚れ量を測定することができる。
【０００５】
すなわち、これらの付着汚れ測定装置によれば、付着汚れ量を電気信号の強度変化によって直接的に測定することができる。このため、付着汚れ量をある程度正確に測定することができる。
【０００６】
さらに、これらの付着汚れ測定装置は、付着汚れ量を迅速に測定することができるため、付着汚れ量の急激な変化に対する対処が可能となる。
【０００７】
また、これらの付着汚れ測定装置の受光体から発生する電気信号に基づき、水処理に適切な量の水処理剤を添加する水処理剤制御手段を駆動させれば、付着汚れの発生を効果的に防止することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の付着汚れ測定装置では、透明な通水管内を流れる水が白水のように濁度の大きい水である場合や、染色工場における排水などのように濃く着色された排水である場合等においては、発光体から照射された光は、通水管の付着汚れによって吸収されるだけでなく、通水管内を流れる水によっても吸収されることとなる。このため、付着汚れ量を正確に測ることができず、水処理剤の自動制御による添加が適切に行われなくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、付着汚れ量を迅速に測定することができ、その測定値が正確で、水処理の自動制御を適切に行うことができる付着汚れ測定装置及び付着汚れ測定方法を提供することを解決すべき課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の付着汚れ測定装置は、光の透過が可能な測定用セルと、該測定用セルに対して光を照射する発光体と、該発光体から該測定用セルに照射されて透過した光を受光し、該透過した光の強さに応じた電気信号を発生する受光体と、該電気信号の強度を測定する測定部とを備えた付着汚れ測定装置において、前記測定用セル内に水を流したり、前記測定用セル内への水の流入を停止して前記測定用セル内の水を排水したりすることを可能とするための多方弁が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の付着汚れ測定装置では、汚れ測定セル内に測定の対象となる水が流され、時間の経過とともに汚れ測定セル内に付着した汚れによりスケールやスライム等の付着物となる。そして発光体から照射された光がこの測定用セルを透過する際、測定用セル内の付着した汚れによって光の一部が吸収され、光の強度が弱められる。こうして強度が弱くなった光が受光体に照射され、その光の強さに応じた電気信号が発生し、その電気信号の強度を測定部で測定することにより、付着汚れ量を迅速に測定することができる。さらに、本発明の付着汚れ測定装置では、測定用セル内に水を流したり、測定用セル内への水の流入を停止して測定用セル内の水を排水したりすることを可能とするための多方弁が設けられているため、測定用セル内に水がない状態で発光体から光を照射することができる。このため、例え測定対象となる水の濁度が大きかったり、着色していたとしても、それらの影響を受けることなく、測定セル内に付着した汚れの付着量を測定することができることとなり、付着汚れ量の測定をより正確に行うことができる。
【００１２】
したがって、本発明の付着汚れ測定装置によれば、配管等の付着汚れ量を迅速に測定することができ、その測定値が正確で、水処理の自動制御を適切に行うことができる。
【００１３】
本発明に用いられる測定用セルは、通水可能な透明部材からなり、発光体及び受光体は測定用セルの外側に密接又は近接して設けることができる。こうであれば、発光体及び受光体を水の中に入れる必要はないため、容易に発光体及び受光体を配置することができる。このような例としては、例えば、測定しようとする水系の配管の一部を透明管としたり、配管にバイパス管を設けてそのバイパス管を透明管としたりして、それらの透明管の外側に対面する位置で発光体及び受光体を貼り付けたり、透明管を断面ドーナツ形状とし、その内側及び外側に発光体及び面受光体が対面する位置で貼り付ける等の手法を用いることができる。
【００１４】
光の透過が可能な測定用セルの材質については特に限定はなく、無機ガラス、アクリル樹脂、透明塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂等を用いることができる。フッ素樹脂は耐薬品性に優れているため強酸や強アルカリ等の環境下で使用する場合に好適である。
【００１５】
また、測定セルを透明管とする場合、透明管の断面形状については特に限定はなく、例えば矩形や円形等のものを採用することができる。断面形状が矩形であれば、平面形状の発光体や受光体を配管の一面側及び他面側に極めて近接して配設することができるため、付着汚れ測定装置の感度がより高くなり好適である。
【００１６】
本発明の付着汚れ測定装置に用いられる発光体としては特に限定はないが、電球、ＬＥＤ、半導体レーザー、あるいはそれらを光ファイバーで導いたもの等の点光源や、有機電界（エレクトロルミネッセンス：ＥＬ）発光体、無機電界（エレクトロルミネッセンス：ＥＬ）発光体、発光ダイオードを同一平面状に集合させて面での発光を可能とさせた集合体、ガラス板や透明樹脂板の表面にレーザ光等で互いに平行する断面がＶ字状の溝を形成し、蛍光灯の光をこれらの板と平行方向から照射し、入射した光をその溝で反射させて面発光を可能にしたもの等の面光源を採用することもできる。
【００１７】
また、本発明の付着汚れ測定装置に用いられる受光体としては特に限定はないが、フォトトランジスター等の狭い面積で受光して電気信号を発生する点受光体や、光電池、ＣｄＳ等のようにある程度広い面積を有する面で受光することによって電気信号が発生する面受光体受を採用することができる。
【００１８】
本発明の付着汚れ測定装置では、多方弁を自動的に切替えるための制御装置が設けられていることが好ましい。こうであれば、多方弁の制御を制御装置によって自動的に行うことができるため、付着汚れ量の測定の自動化が可能となる。なお、こうして自動化された付着汚れ量の測定結果をインターネットを通じて遠隔地で監視することも可能である。こうであれば、この付着汚れ測定装置を用いた水処理システムを遠隔地で監視したり、操作したりすることが可能となり、水処理システムのトラブルを防止することができるとともに、水処理システム稼動のための人件費を大幅に削減することができる。
【００１９】
本発明の付着汚れ測定方法は、光の透過が可能な測定用セルの内部に水を流し、該測定用セルに対して光を照射し、該測定用セルを透過した光の強さを測定することにより付着汚れ量を求める付着汚れ測定方法において、前記測定用セルを透過した光の強さの測定は、該測定用セルの内部を一時的に水のない状態にして行うことを特徴とする。
【００２０】
本発明の付着汚れ測定方法では、付着汚れ量の測定時に、測定用セルの内部を一時的に水のない状態にすることとされているため、測定用セル内に水がない状態で発光体から光を照射することができる。このため、水の濁度や着色の影響を受けることなく、測定セルの付着汚れ量の測定をすることができる。このため、例え測定対象となる水の濁度が大きかったり、着色していたとしても、それらの影響を受けることなく、測定セルの付着汚れ量を測定することができることとなり、付着汚れ量の測定をより正確に行うことができる。
【００２１】
測定用セルの内部を一時的に水のない状態にするための手段としては、特に限定はないが、例えば測定用セル内に一定時間通水した後、通水を止めて測定用セル内の水を排水し、測定用セル内の水が排水されてから測定を行うという一連の工程を繰り返すことによって行うことができる。この場合において、通水及び排水の繰り返しは、例えば多方弁を用いることにより容易に行うことができる。
【００２２】
通水及び排水の繰り返しを行う場合の通水時間は、測定用セルの内部に流す水の性質に応じて適宜決定すればよい。また、測定用セル内の水を排水して一時的に水のない状態とし、測定用セルを透過した光の強さが測定され、再び測定用セルへの通水が開始するまでの時間である非通水時間については、付着汚れ量の程度や光の強さを測定するための装置等を考慮して適宜決定すればよい。さらに、付着汚れの測定頻度は、付着汚れ量の増加速度等により適宜決定すればよいが、通常の目安としては１〜１２回／１日である。また、測定用セル内への通水速度は、通水する水の水質、付着汚れ量の程度によって異なり、一律に決定することはできないが、通常は０．１〜１．０ｍ／秒の範囲であることが好ましい。通水速度がこの範囲より速いと、ある程度まで成長した付着汚れが剥離して、付着汚れ量の測定が不正確となる。また、通水速度がこの範囲より遅いと測定用セル内で滞留部分が生ずることとなり、スケール及びスライムの発生を助長したり、場合によっては嫌気性雰囲気となり、実際と異なる水環境と異なって好ましくない場合がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の付着汚れ測定装置を具体化した実施例１、２及び比較例１、２について図面１〜９を参照しつつ説明する。
【００２４】
（実施例１）
実施例１の付着汚れ測定装置は、図１及び図２に示すように、無色透明のアクリル管からなる測定用セル１が立設して備えられており、測定用セル１の外側には発光体２と受光体３とからなる透過光リニアセンサ「Ｚ４ＬＡ」（オムロン株式会社製）が取り付けられている。測定用セル１の下端には供給管４が接続されており、供給管４は流路切替四方弁５及び供給ポンプ６を介して、図示しない白水貯留タンクに接続されている。流路切替四方弁５は、図１に示されるように、供給ポンプ６から供給される水を測定用セル１に供給したり、図２に示されるように、供給ポンプ６から供給される水をバイパス管１０に供給して測定用セル１への白水の供給を停止するとともに、供給管４をドレン管１１に接続して測定用セル１内の水を排水したりできるようにされている。また、測定用セル１の上端には排水管７が接続されており、排水管７の他端は排液タンク８に接続されている。排液タンク８の内部には、３ｃｍ×５ｃｍの矩形形状のＳＵＳ３０４からなる付着試験用テストピース１２が排液と接触するように固定されている。
【００２５】
受光体３及び流路切替四方弁５は制御装置９に接続されている。制御装置９には、図３に示すフローチャートに従って流路切替四方弁５を制御するためのプログラムが組み込まれている。このプログラムによって、制御開始時においては図１に示すように、流路切替四方弁５が白水を測定用セル１へ通水する状態（以下「Ａ状態」という）とされる。そして、制御開始から３５４０秒経過時には流路切替四方弁５が駆動し、図２に示すように、測定用セル１内の白水はドレン管１１を介してを排液タンク８内に流されて空の状態となる（以下「Ｂ状態」という）。さらに開始から３５９８秒後には、受光体３からの電気信号の強度が制御装置９によって測定され、３６００秒経過時には再び流路切替四方弁５が駆動されてＡ状態となり、経過時間が０に戻される。こうして制御装置９によってＡ状態とＢ状態とが繰り返されるように流路切替四方弁５が制御される。
【００２６】
＜付着汚れ測定試験＞
以上のように構成された実施例１の付着汚れ測定装置を用い、図１及び図２に示す供給ポンプ６によって、白水（ｐＨ＝６．７、ポイップ積分球式濁度５０ｐｐｍ、３５°Ｃ）を毎分２Ｌの流量で供給し、付着汚れ測定試験を行った。
【００２７】
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同じ付着汚れ測定装置を使用した。ただし、付着汚れ測定試験においては流路切替四方弁５はＢ状態のまま（図２の状態）とし、測定用セル１内に白水が満たされた状態で受光体３からの電気信号の強度を制御装置９によって測定した。
【００２８】
＜評価＞
実施例１では、図４に示すように、付着試験用テストピース１２の付着汚れ量が時間の経過とともに増大するのに対し、受光体３からの電気信号強度は時間の経過とともに低下し、付着汚れ量と電気信号強度とが良好な相関を示すことが分かった。このことから、光が透過し難い白水であっても、付着汚れ量を迅速に測定することができ、その測定値が正確であることが分かった。
【００２９】
これに対し、比較例１では図５に示すように、付着試験用テストピース１２の付着汚れ量が時間の経過とともに増大するにもかかわらず、受光体３からの電気信号強度はあまり変化せず、付着汚れ量の測定は不可能であった。この原因は、比較例１では、測定用セル１内に白水を入れた状態で付着汚れ量を測定しているため、白水の濁りによる透過率の低下の影響を強く受けた結果であると考えられる。
【００３０】
（実施例２）
実施例２では、実施例１で使用した付着汚れ測定装置を実際の中性抄紙工場における白水の水処理システムに適用した。この中性抄紙工場には、図６に示すように、抄紙を行うための抄紙機１４が備えられており、抄紙機１４の下方には流下した白水（抄紙工程の白水保有水量４５０トン、温度４５°Ｃ、ｐＨ７．１、白水中に微細繊維が存在するためホイップ積分球式濁度は２００ｐｐｍ以上で測定不能）を回収するためのワイヤー下白水ピット１５が備えられている。ワイヤー下白水ピット１５には回収された白水を排出するための白水排出管１６が接続されており、白水排出管１６の他端は白水を貯留するための白水サイロ１７に接続されている。白水サイロ１７内の白水は白水供給管１７ａからミキシングチェスト２２、マシンチェスト２３及び種箱２４に供給されるようになっている。
【００３１】
白水排出管１６の途中にはバイパス管１８が分岐して接続されており、バイパス管１８の他端は付着汚れ測定装置３０の供給ポンプ６に接続されている。白水排出管１６におけるバイパス管１８の分岐箇所より白水サイロ１７に近い位置には、薬液供給管１９が分岐して接続されており、薬液供給管１９の他端は薬注ポンプ２０を介して薬液タンク２１に接続されている。薬液タンク２１にはブロモクロロジメチルヒダントインの２０重量％水性スラリーが貯留されている。薬注ポンプ２０は制御装置９に接続されており、測定ｎ回目の光透過率（Ｌｎ）／運転当初の光透過率（Ｌ０）の値（α）によって制御されている。すなわち、αが０．９以上であれば、８時間ごとに薬注ポンプ２０が３０分間駆動し、αが０．８５以上０．９未満であれば、６時間ごとに薬注ポンプ２０が３０分間駆動し、αが０．８５未満であれば、４時間ごとに薬注ポンプ２０が３０分間駆動するようなプログラムが制御装置９に組み込まれている。なお、薬注ポンプ２０が３０分間駆動することにより、２４ｋｇのブロモクロロジメチルヒダントインが供給されるようにされている。
【００３２】
以上のように構成された水処理システムを用い、実施例１と同様の条件で付着汚れ測定試験を行った。
【００３３】
（比較例２）
比較例２では、付着汚れ測定装置を用いずに、常に８時間ごとに薬注ポンプ２０を３０分間駆動した。他の条件は実施例２と同様である。
【００３４】
＜評価＞
実施例２では、図７に示すように、水処理システムの運転開始から４日目頃及び１９〜２０日頃にα値が低下した。そして、そのα値の低下に基づいて薬注ポンプ２０の駆動頻度が多くなり、その後α値は上昇した。その結果、水処理システムを２５日間なんらの支障なしに運転させることができ、その間に抄紙工場で生産された中性紙には、品質上問題となるような斑点は生じなかった。
【００３５】
これに対し、比較例２では、図８に示すように、水処理システムの運転開始から時間の経過とともにα値が低下し続けた。そして、運転開始から１６日目には抄紙工場で生産された中性紙に品質上問題となる斑点が発生し、操業の停止を余儀なくされた。このため、抄紙機１４（図６参照）のアルカリ洗浄を行った。
【００３６】
以上のことから、この水処理装置によれば、水処理の自動制御を適切に行うことができ、操業の安定と経費の節減を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における測定用セルへの給水状態（Ａ状態）を示す模式図である。
【図２】実施例１における測定用セルからの排水状態（Ｂ状態）を示す模式図である。
【図３】流路切替四方弁５の制御のフローチャートである。
【図４】実施例１における付着汚れ量の経時変化及び受光体からの電気信号強度の経時変化を示すグラフである。
【図５】比較例１における付着汚れ量の経時変化及び受光体からの電気信号強度の経時変化を示すグラフである。
【図６】実施例２で用いた水処理システムの模式図である。
【図７】実施例２における、ブロモクロロジメチルヒダントイン水性スラリーの添加回数の経時変化及びα値の経時変化を示すグラフである。
【図８】比較例２における、ブロモクロロジメチルヒダントイン水性スラリーの添加回数の経時変化及びα値の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１…測定用セル
２…発光体
３…受光体
１０、１１…バイパス部（１０…バイパス管、１１…ドレン管）
７…排水管
５…多方弁（流路切替四方弁）
９…測定部（制御装置）
【図１】
2005030766.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005030766.tif 000008
【図７】
2005030766.tif 000009
【図８】
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