(57)【要約】【課題】投光部投光面（ガラス表面）や受光部受光面（ファイバ端面）の汚れを洗浄液によって効率よく除去できる処理用水中の粒子状態検出用プローブの投光面及び受光面の洗浄装置を提供する。【解決手段】処理用水中にその先端の投光面からレーザ光を射出する投光部と前記射出されたレーザ光が処理用水中の粒子に衝突して発生する散乱光をその先端の受光面から受光する受光部とを有するレーザ光による処理用水中の粒子状態検出用プローブの該投光部先端の投光面を洗浄するための装置であって、該投光面から４０〜５０°の角度で投光面に洗浄液を吹き付けることができるようにされた投光面噴射ノズルをその先端部近傍に有する長尺状洗浄液供給部からなるプローブの投光面の洗浄装置。【選択図】図１
2005351819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理用水中にその先端の投光面からレーザ光を射出する投光部と前記射出されたレーザ光が処理用水中の粒子に衝突して発生する散乱光をその先端の受光面から受光する受光部とを有するレーザ光による処理用水中の粒子状態検出用プローブの該投光部先端の投光面を洗浄するための装置であって、該投光面から４０〜５０°の角度で投光面に洗浄液を吹き付けることができるようにされた投光面噴射ノズルをその先端部近傍に有する長尺状洗浄液供給部からなるプローブの投光面の洗浄装置。
【請求項２】
更に受光部先端の受光面に該受光面から４０〜５０°の角度で洗浄液を吹き付けることができるようにされた受光面噴射ノズルを投光面噴射ノズルの近傍に有する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
投光面及び受光面噴射ノズルが、それぞれ投光面及び受光面から４５°±３°の角度で洗浄液を吹き付けることができるようにされている請求項１又は２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
洗浄液供給部の後端部に吹き付ける洗浄液の液圧を抑制できる液圧制御手段が設けられている請求項１〜３のいずれかの項に記載の洗浄装置。
【請求項５】
洗浄液供給部の先端部に投光部先端から射出されたレーザ光の進行を遮断するための凹部が形成されている請求項１〜４のいずれかの項に記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水や工業用水などを浄化する際にその凝集処理工程でそれらの処理用水に含まれる懸濁物質（不純物）の凝集状態などをレーザ光により検出するために用いられる粒子状態検出用プローブの投光部投光面及び受光部受光面を洗浄液で洗浄する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水や工業用水などを浄化する際には、通常これらの処理用水（汚水）中に含まれる懸濁物質を固液分離するために凝集処理が行われる。凝集処理は、通常処理用水中に凝集剤を投入することにより行われるが、この処理により懸濁物質はフロック状に凝集し、処理水中には懸濁物質と共にこれらのフロック状粒子が浮遊状態で共存する。この粒子の凝集状態は、その後の固液分離処理などの処理工程がスムースに行われ、予定した浄化水質の処理水を得るためにほぼ一定であることが好ましく、そのためには、対象とする処理用水の水質（ｐＨ、懸濁物質の濃度）に合わせて凝集処理が適切に行われることが必要になる。
【０００３】
最適な凝集処理条件（凝集剤の添加量、攪拌時間等）を設定するために、例えば、処理用水中の粒子状態を検出するためのプローブが利用されている（特許文献１）。この装置は、その処理用水（検出用水）中でレーザ光を射出させて凝集状態にあるフロック状粒子にレーザ光を衝突させ、その散乱光を受光し、受光した散乱光の強度から処理用水の凝集状態を測定、検出するもので、この測定値に基づいて最適な処理条件を設定することが可能になる。
【０００４】
上記プローブ１０は、図５に示すように、レーザ光射出用投光部１１、及び該投光部先端から射出したレーザ光ＬＢが粒子に衝突し、発生した散乱光をその先端から受光する受光部１２から基本的に構成される。プローブを処理用水中で使用していると、レーザ光射出用投光部先端の投光面１１ａ（ガラス板の表面）や受光部先端の受光面１２ａ（ファイバ端面）には、処理用水中の懸濁物質が付着してその面が汚れ、それにより投光部でのレーザ光射出強度の低下や受光部での散乱光の受光阻害を起し、その結果、測定精度の低下を招くとの問題があった。このため、それらの汚れを除去するために、その投光部１１と受光部１２との間にこれらの投光面１１ａ及び受光面１２ａ及びその付近に清水又は空気を噴出させる清浄用手段１３（洗浄用手段）が設けられたプローブが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１６１６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記清浄用手段１３は、その噴出口を投光部投光面１１ａと受光部受光面１２ａに接近させ、噴出した清水又は空気がその投光面及び受光面に沿って噴出するように設けられているために、この噴出流により投光面及び受光面に付着した汚れを除去することができるとされている。しかし、図５に示すような配置で設けられた清浄用手段では、洗浄用流体を効率よくそれらの面に吹き付けることができないために、汚れが十分除去できないとの問題があることがわかった。特に洗浄用流体として空気を用いた場合には、噴出開始時の噴出空気によって汚れの一部は除去されるものの、その後は投光面及び受光面付近の検出用水が噴出空気により殆ど排除されるため、それらの領域が空気により満たされた状態になって汚れは期待されたより落ちにくくなることもわかった。
【０００６】
本発明は、投光部投光面（ガラス表面）や受光部受光面（ファイバ端面）の汚れを洗浄液によって効率よく除去できる処理用水中の粒子状態検出用プローブの投光面及び受光面の洗浄装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、処理用水中にその先端の投光面からレーザ光を射出する投光部と前記射出されたレーザ光が処理用水中の粒子に衝突して発生する散乱光をその先端の受光面から受光する受光部とを有するレーザ光による処理用水中の粒子状態検出用プローブの該投光部先端の投光面を洗浄するための装置であって、該投光面から４０〜５０°の角度で投光面に洗浄液を吹き付けることができるようにされた投光面噴射ノズルをその先端部近傍に有する長尺状洗浄液供給部からなるプローブの投光面の洗浄装置にある。
本発明は、更に受光部先端の受光面に該受光面から４０〜５０°の角度で洗浄液を吹き付けることができるようにされた受光面噴射ノズルをガラス表面噴射ノズルの近傍に有す態様であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の洗浄装置から噴射された洗浄液は、プローブの投光部投光面（ガラス表面）及び好ましくは投光部投光面と受光部受光面（ファイバ端面）に対してそれらの表面から４０〜５０°の角度で吹き付けられるために、投光面及び受光面上で衝突した洗浄液は、それぞれそれらの面上から両側に広がり流出する洗浄液流を形成する。そのため、この洗浄液流によるブラッシング効果が働き、投光面及び受光面上の汚れを効率よく除去することができる。また洗浄液は、空気に比べて洗浄エリアを広く保つことができるため、空気に比べて効率よく洗浄することができると共に、洗浄開始時における洗浄液噴射による投光面及び受光面への処理用水の衝撃が空気に比べ少なく、投光面のガラスや受光面のファイバの消耗を低減することができる。特に洗浄液が洗浄液供給部に流入する前に液圧制御手段、例えば、サージタンクや電磁弁を組み込んだ液圧制御回路を設けることで、よりその衝撃を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のレーザ光による処理用水中の粒子状態検出用プローブの洗浄装置１（以下単に、本発明の洗浄装置と称する）を添付図面を用いて説明する。
図１及び図２は、それぞれ本発明の洗浄装置１の好ましい一態様を示す模式図である。図３は、図１に示す円内の拡大図である。
図１乃至図３に示すように、本発明の洗浄装置１は、投光面噴射ノズル３、好ましくは投光面噴射ノズル３と受光面噴射ノズル４とを先端部近傍に有する洗浄液供給部２からなるものである。洗浄液供給部２は洗浄液がその中を流通できるように適当な断面形状（円形、楕円形又は四角形などの形状）の空洞に形成されており、その先端部は上記噴射ノズル３、４に通じ、またその末端部は洗浄液供給源（図示せず）に接続可能にされている。洗浄液供給部の形状は特に限定されず、例えば、図１に示すように、角柱型、あるいは円柱型などのいずれの形状であってもよい。これらは比較的高い機械的強度を有すると共に化学的作用にも安定であり、取り扱い易さ、そして安価であるなどの理由から通常プラスチックなどの合成樹脂を用いて製造することができる。
【００１０】
洗浄液供給部２の後端部には、洗浄液の液圧を制御できる液圧制御手段５が設けられていることが好ましい。液圧制御手段５としては、例えば、図１に示すようなサージタンクや図２に示すような液圧制御回路を挙げることができる。液圧制御手段に組み込まれた電磁弁、減圧器、バルブ等の調節によって噴射洗浄液Ｗの液圧を調節することができるため、洗浄液噴射開始時のウオータハンマーによって処理用水が投光面や受光面に与える衝撃を緩和することができる。図２に示す液圧制御回路５は、二又（２方向）に分かれた回路の例であるが、２方向以上に分かれた回路に構成することもできる。その場合、組み込まれる電磁弁はそれぞれの分かれた回路に設けられる。
図２に示すような二又に分かれた回路の場合には、それぞれの回路に電磁弁（５ａ、５ｂ）と、少なくともその一方の回路（通常減圧度を高くする方の回路）に減圧器（５ｃ）が設けられる。図２に示す二又の回路を用いた噴射洗浄液圧の制御は、例えば、以下の手順で行われる。まず、電磁弁５ａを開放し、開始初期の適当な時間比較的低い液圧で洗浄液を噴射させる。これにより、洗浄液の噴射立ち上がり流速がゆっくりと行われ、処理用水の投光面や受光面への噴射衝撃が抑制される。次に所定時間の電磁弁５ａの解放後、その状態で電磁弁５ｂを開放する。この過程で洗浄液による投光面や受光面の実質的な洗浄が行われる。
【００１１】
洗浄液供給部２の先端部には、投光部先端から射出されたレーザ光ＬＢの進行を遮断するための凹部６が形成されていることが好ましい。射出されたレーザ光は、凹部６内で遮られるためレーザ光を直接受けることがなく、安全な操作が可能である。
【００１２】
洗浄液供給部２の近傍に有する投光面噴射ノズル３及び受光面噴射ノズル４は、それぞれ投光面１１ａ及び受光面１２ａから４０〜５０°の角度（α）で投光面及び受光面に洗浄液Ｗを吹き付けることができるようにされている。この角度（α）は、４５°±３°の範囲にあることが好ましく、特に好ましくは４５°±１°の範囲である。また噴射ノズルとしては、装置の大きさにも拠るが、通常直径１〜５ｍｍの範囲であり、好ましくは、直径３〜３．５ｍｍの範囲にあるものを使用する。
洗浄液の噴射時の液圧は、処理用水の水質や投光面、受光面の汚れの程度によって適宜選ぶことができるが、噴射開始時では、０．００１〜０．１ＭＰａであることが好ましく、更に好ましくは、０．００５〜０．０５ＭＰａである。開始後の液圧は、０．２〜０．５ＭＰａであることが好ましく、更に好ましくは、０．３〜０．４ＭＰａである。
上記のような範囲の噴射ノズル角度及び／又は液圧とすることで、例えば、噴射後、投光面１１ａ及び受光面１２ａに衝突した洗浄液Ｗは、図４に示すように投光部１１と受光部１２との間に設けられた隔壁（受光部での射出レーザ光の受光防止用隔壁）としての段差部分Ａ、Ｂでそれぞれ両サイドに分かれ、流出する。これにより、投光面１１ａ及び受光面１２ａ上では洗浄液流によるブラッシング効果により、投光面及び受光面上の汚れを効率よく除去することができる。
【００１３】
洗浄液としては、特に限定されないが、清水（通常の水道水）であることが好ましい。また処理用水にアルカリなどが含まれている場合いは必要に応じて、酸（例えば、クエン酸、蟻酸など）などを適量加えてもよい。
【００１４】
本発明の洗浄装置を用いる場合、処理用水の水質や汚れの度合いによっても異なるが、通常の使用状態において一日に２〜５回の割で、一回に付約１０〜３０秒間洗浄することで、汚れを完全に除去することができる。
【００１５】
本発明の洗浄装置１は、上記のように、投光面噴射ノズル３、好ましくは投光面噴射ノズル３及び受光面噴射ノズル４のいずれもが、レーザ光による処理用水中の粒子状態検出用プローブ１０の投光面１１ａ好ましくは投光面１１ａと受光面１２ａとの両方に対して特定の配置となるように取り付けられる。従って、プローブについては特に限定されることなく、公知のプローブのいずれにも取り付けることができる。
【００１６】
プローブとしては、図１に示すように、その先端の投光面１１ａからレーザ光ＬＢを射出するための投光部１１及び射出されたレーザ光が粒子に衝突して発生した散乱光をその先端の受光面１２ａから受光するための受光部１２とが一体的に形成された態様のものであることが好ましい。投光部１１は、その先端の投光面から所定の長さの光ファイバで構成してもよいし、あるいは直接その先端投光面に直結してレーザ発振用発光ダイオードを設置してもよい。光ファイバで構成した場合には、その後端部には、例えば、レーザダイオードなどのレーザ発振器が接続される。レーザ発振用発光ダイオードを利用すると、光ファイバ内を進行する間のレーザ光の減衰がないため、より強いレーザ光の射出が可能となる。また、受光部１２においても、上記投光部のように、その先端受光面に直接受光ダイオードを用いて構成することもできるが、所定の長さの光ファイバからなることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のレーザ光による処理用水中の粒子状態検出用プローブの洗浄装置の一態様を示す模式図である。
【図２】本発明のレーザ光による処理用水中の粒子状態検出用プローブの洗浄装置の別の一態様を示す模式図である。
【図３】図１の円内の拡大図である。
【図４】本発明の洗浄装置により洗浄液をプローブの投光面及び受光面に噴射した時に発生する洗浄液流の模式図である。
【図５】従来のプローブの投光部、受光部及びこれらの間に設けられた清浄手段の模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  洗浄装置
２  洗浄液供給部
３  投光面噴射ノズル
４  受光面噴射ノズル
５  液圧制御回路
６  レーザ光遮断凹部
１０  プローブ
１１  投光部
１１ａ  投光面（ガラス面）
１２  受光部
１２ａ  受光面（ファイバ端面）
１３  清浄用手段
ＬＢ  レーザ光
【図１】
2005351819.tif 000003
【図２】
2005351819.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005351819.tif 000006
【図５】
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