(57)【要約】【課題】  ガラス窓の汚損の進行を充分に遅らせ、長期間にわたって正確な透過率測定を実現できる濁度測定装置を提供する。【解決手段】  この装置は、一端がガラス窓２１、２２により閉鎖された２つの中空部材２３、２４と、ガラス窓２１、２２が互いに対向するように各中空部材２３、２４を挿設させるための２つの穴部を備え、内部に濁水を流通させる管２５と、ガラス窓２１の外側面に近隣して配置され、ガラス窓２１を介して管２５内へ向けてレーザ光を照射するレーザ発信器２６と、ガラス窓２２の外側面に近隣して配置され、照射されたレーザ光を、ガラス窓２２を介して受光するレーザ受信器２７とを含む。２つの中空部材２３、２４はいずれも、ガラス窓２１、２２の内側面が管２５内へ突出するように各穴部に挿設される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濁水の濁度を測定するための濁度測定装置であって、
一端が透明部材により閉鎖された２つの中空部材と、
２つの前記透明部材が対向するように各前記中空部材を挿設させるための２つの穴部を備え、内部に前記濁水を流通させる管と、
一方の前記透明部材の外側面に近隣して配置され、該一方の透明部材を介して前記管内へ向けて光を照射する照射手段と、
他方の前記透明部材の外側面に近隣して配置され、照射された前記光を該他方の透明部材を介して受光する受光手段とを含み、
前記２つの中空部材はいずれも、各前記透明部材の内側面が前記管内へ突出するように各前記穴部に挿設されることを特徴とする、濁度測定装置。
【請求項２】
前記濁水の流通方向に対して傾斜して設けられ、前記管の内壁と、各前記穴部に挿設された各前記中空部材の前記透明部材の内側面とに連続する導流板をさらに備える、請求項１に記載の濁度測定装置。
【請求項３】
前記透明部材の内側面が一定の曲率を有する、請求項１または２に記載の濁度測定装置。
【請求項４】
前記透明部材が配設された位置に対して前記濁水の流れの上流側に、前記濁水中に気泡を発生させる気泡発生手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の濁度装的装置。
【請求項５】
前記２つの中空部材のいずれも、各前記穴部に螺合することにより挿設される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の濁度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濁水中を透過する光の透過率を測定することにより、その濁水の濁度を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道や下水道、工場等から河川や海へ排出される排水等の水質を検査するための装置として、レーザ濁度計が知られている。このレーザ濁度計は、排水等の濁水中を透過するレーザの透過率により、間接的に濁水の濁度を測定する装置である。
【０００３】
ここで、従来から使用されているレーザ濁度計の構造を、図１を参照して簡単に説明する。従来のレーザ濁度計１は、フランジ接続により、濁水が流れる配管２、３に接続され、その配管２、３の長さ方向に延びる管部４と、その長さ方向に対して垂直な方向へ突出する凸部５、６とを備えている。その凸部５、６は、互いに対向して管部４に設けられ、その先端には、ガラス窓７、８が設けられている。また、レーザ濁度計１は、ガラス窓７に近隣して配置されるレーザ発信器９と、ガラス窓８に近隣して配置されるレーザ受信器１０とをさらに備えている。
【０００４】
レーザ濁度計１は、レーザ発信器９から発信させた所定強度のレーザを、ガラス窓７、管部４の内部、ガラス窓８を順に通してレーザ受信器１０へと送り、レーザ受信器１０が受信したレーザの強度からレーザ透過率の測定を行う。
【０００５】
このような構造のレーザ濁度計は、長期間使用するうちに凸部５、６の先端に設けられたガラス窓７、８に水あか等が付着し、ガラス窓７、８の透明度が低下して正確な濁度検知を行うことができないという問題があった。それは、凸部５、６内では濁水の流れがほとんどなく、濁水が滞留しているからである。
【０００６】
そこで、縦横寸法の異なる水密容器の縦軸と横軸に沿ってそれぞれ投光器と受光器とが対を成して設けられ、かつ水密容器の両端に試験水の注排水口が設けられて成ることを特徴とする濁度センサー用測定セルが提案されている（特許文献１参照）。このように長短２つの光軸長さをもつ濁度センサ用測定セルを用いることにより、一定光路長の光吸収量を、光軸の長いセルの光吸収量と、光軸の短いセルの光吸収量とから、セル内面に付着した汚損による光吸収量を考慮することなく、正確に求めることができる。
【０００７】
また、投光器と受光器の前面に配置された透明体に近接して、資料水の注入口とは別個に第２の注水口を設け、資料水の一部を、フィルタを介してこの第２の注水口へ供給する構成の濁度センサー用測定セルも提案されている（特許文献２参照）。この測定セルでは、フィルタにより浄化された水が透明体へ供給されるため、透明体の汚損が有効に防止されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２５３３９１号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載された測定セルでは、内面の汚れを同じ条件になるとみなしているが、実際には、全く同じ条件ではないことから、正確な測定値を得ることはできない。また、透明窓の内面側部分は、資料水が滞留しやすい部分であり、透明窓の汚損が進行しやすく、その汚損が進むと、正確な測定値どころか測定値自体を得ることができなくなってしまう。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載された測定セルでは、フィルタで浄化された水が透明窓の内面側付近に供給されるが、その水も完全に浮遊物等が除去されてはおらず、また、資料水の一部が透明窓の内面側付近へ移動し、そこに滞留することもありうることから、透明窓の内面側を徐々に汚損させ、その結果、誤った測定値を与えてしまう場合がある。
【００１１】
そこで、透明窓の内面側付近の濁水の滞留をなくして透明窓の汚損の進行を充分に遅らせ、長期間にわたって正確な透過率測定を実現することができる濁度測定装置の提供が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するべく、一端が透明部材により閉鎖された２つの中空部材と、２つの透明部材が対向するように各中空部材を挿設させるための２つの穴部を備え、内部に濁水を流通させる管と、一方の透明部材の外側面に近隣して配置され、該一方の透明部材を介して管内へ向けて光を照射する照射手段と、他方の透明部材の外側面に近隣して配置され、照射された光を該他方の透明部材を介して受光する受光手段とを含み、２つの中空部材はいずれも、各透明部材の内側面が管内へ突出するように各穴部に挿設されることを特徴とする、濁度測定装置が提供される。
【００１３】
このように内側面が管内へ突出するように挿設することで、透明部材の内側面付近に濁水が滞留することがなくなり、その内側面の汚損の進行を充分に遅らせることが可能となる。これにより、長期間にわたって正確な透過率測定を実現することができる。
【００１４】
濁水の流通方向に対して傾斜して設けられ、管内壁と各穴部に挿設された各中空部材の透明部材の内側面とに連続する導流板をさらに含むことができる。中空部材が突出して配設されることにより、その部分において急激に濁水の流路が小さくなるが、導流板を設けることで、徐々に流路を小さくなるため、濁水の流れを滑らかに変化させることができ、導流板がない場合に比較して濁水の乱れを緩和することができる。また、流路が小さくなることにより、濁水の流速が速くなるので、透明部材の内側面への付着も少なくなり、その内側面の汚損の進行をさらに遅らせることができる。
【００１５】
透明部材は、ガラス板またはアクリル板とされ、その内側面は、平坦な面であってもよいし、一定の曲率を有するものであってもよい。一定の曲率を有する透明部材を用いることで、この透明部材の内側面付近での濁水の流速をさらに高めることができ、その内側面の汚損進行の抑制機能をさらに向上させることができる。
【００１６】
また、濁度測定装置は、透明部材が挿設された位置に対して濁水の流れの上流側に、濁水中に気泡を発生させる気泡発生手段をさらに含むことができる。透明部材の内側面が汚損した場合であっても、濁水中に気泡を発生させ、その気泡による洗浄効果によりその内側面を洗浄することができる。
【００１７】
２つの中空部材のいずれも、各穴部に螺合することにより挿設することができ、必要に応じて取り外して透明部材の内側面を洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のレーザ濁度計の構成例を示した図。
【図２】本発明の濁度測定装置の１つの構成例を示した図。
【図３】濁度測定装置に用いられる中空部材を例示した図。
【図４】本発明の濁度測定装置の別の構成例を示した図。
【図５】本発明の濁度測定装置のさらに別の構成例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２は、本発明の濁度測定装置の１つの構成例を示した図である。図２に示す濁度測定装置は、濁水が流通するラインにフランジ接続されている。濁水は、土壌や微生物、その他の浮遊物質、溶存物質の化学変化等により生じるものである。ここでは、濁度測定装置がフランジ接続されているが、その他ソケット等の継手を使用して接続することも可能である。
【００２０】
濁度測定装置２０は、一端が透明部材であるガラス窓２１、２２により閉鎖された２つの中空部材２３、２４を備える。図２では、中空部材２３、２４の端部と、ガラス窓２１、２２の内側面が、面一となるように、ガラス窓２１、２２が取り付けられている。ここで、内側面は、中空部材２３、２４を管２５に取り付けた場合、管２５の内部に向いた面であり、外側面は、その裏側の面のことである。
【００２１】
また、濁度測定装置２０は、２つのガラス窓２１、２２が対向するように各中空部材２３、２４を挿設させるための２つの穴部を備え、内部に濁水を流通させる上述した管２５を備える。
【００２２】
さらに、濁水測定装置２０は、一方のガラス窓２１の外側面に近隣して配置され、そのガラス窓２１を介して管２５内へ向けて光を照射する照射手段としてのレーザ発信器２６と、他方のガラス窓２２の外側面に近隣して配置され、照射された光をそのガラス窓２２を介して受光する受光手段としてのレーザ受信器２７とを含んで構成される。
【００２３】
図２に示す管２５の両端には、フランジ２８、２９が設けられ、濁水が流れる配管３０、３１とフランジ接続することができるようにされている。なお、配管３０、３１と管２５とを接続する際、フランジ間には、濁水の漏れ防止のために、ゴムパッキンやガスケットが配置される。
【００２４】
中空部材２３、２４は、例えば、中空円筒形の短管とされ、その一端に円形のガラス板がガラス窓２１、２２として嵌められ、その周囲を接合されたものとして構成することができる。ここでは、ガラスを使用したガラス窓としているが、透明な部材であればガラス以外の材料であってもよく、透明なアクリル板を使用してもよいものである。短管は、炭素鋼やステンレス鋼等の鋼製のものに限らず、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等のプラスチック製のものを用いることも可能である。また、短管は、中空円筒形のものに限らず、断面が略矩形の角パイプであってもよい。
【００２５】
この短管の外表面は、一例として、ねじ切りされていてもよく、管２５に設けられた穴部の内周面にも、ねじ溝を形成し、この短管を螺合することにより、中空部材２３、２４を管２５に挿設することができる。また、このような螺合する構成を採用することで、中空部材２３、２４の取り付け、取り外しが容易となるため、中空部材２３、２４のみを取り外して容易に洗浄することができ、作業効率を向上させることができる。なお、作業効率の点では、この螺合する構成が好ましいが、これに限定されるものではなく、中空部材２３、２４を管２５に溶接する等して取り付けることも可能である。
【００２６】
中空部材２３、２４を、管２５に設けられた各穴部へ挿入して配設すると、図２に示すように、中空部材２３、２４の各ガラス窓２１、２２が対向し、かつその内側面が管２５内へ突出した状態となる。上記の例のように、螺合して配設する場合、中空部材２３、２４の一端に設けられたガラス窓２１、２２の内側面が、管２５の内壁から突出するまでねじ込んで取り付けることとなる。
【００２７】
図２に示す濁度測定装置２０では、管２５の内部にガラス窓２１、２２の内側面が突出した状態になるので、図１に示した従来の装置のように、ガラス窓２１、２２の内側面付近に濁水が滞留するような領域は形成されない。このため、ガラス窓２１、２２の内側面付近では、濁水が常に流れている状態となり、懸濁物質が付着したとしても、後続する流れにより剥離するので、懸濁物質が付着しにくくなる。その結果、ガラス窓２１、２２の内側面の汚損の進行を充分に遅らせることが可能となる。
【００２８】
レーザ発信器２６は、光源を備えており、その光源としてレーザダイオード（ＬＤ）を備えるものを採用することができる。ここでは一例としてＬＤを例示したが、それ以外の光源を採用することも可能である。レーザ受信器２７は、レーザ発信器２６がガラス窓２１を介して濁水に向けて照射したレーザ光を、ガラス窓２２を介して検出する。すなわち、レーザ受信器２７は、透過光を、ガラス窓２２を介して検出する。レーザ受信器２７は、レーザ発信器２６から照射された光を検出することができる装置であれば、いかなる装置でも採用することができる。
【００２９】
レーザ発信器２６およびレーザ受信器２７はそれぞれ、フランジ上に搭載され、そのフランジが備える穴と、中空部材２３、２４の他端（ガラス窓２１、２２が取り付けられていない側）に形成されたねじ溝とを位置合わせし、ボルトをその穴を介してねじ溝へ螺合することで、ガラス窓２１、２２の外側面に近隣する位置に固定される。これは、１つの実施形態であるので、レーザ発信器２６およびレーザ受信器２７の中空部材２３、２４への取り付け、あるいは管２５への取り付けは、これに限定されるものではなく、他のいかなる方法をも採用することができる。
【００３０】
また、濁度測定装置２０は、図示しない演算回路と表示装置とを備え、照射したレーザ光の強度と、検出されたレーザ光の強度とから、その強度変化を検知し、濁度に換算して、表示装置に表示させることができる。さらに、濁度測定装置２０は、その換算された濁度の測定結果をデータとして記録するための記憶装置を備えることができる。
【００３１】
図３は、濁度測定装置に用いられる中空部材を例示した図である。図３（ａ）は、図２に示した中空部材と同様の構造のものを例示し、図３（ｂ）は、ガラス窓２１、２２の形状が改良された中空部材を例示している。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、中空部材３２は、中空円筒形の短管３３と、透明なガラス窓３４とから構成される。また、螺合することによって図２に示す管２５に配設するために、短管３３の外周面は、ねじ切りされ、ねじ溝３５が形成されたものとなっている。ガラス窓３４は、短管３３の内径とほぼ同じ径の円形のガラス板とされ、短管３３の端部３６と、ガラス窓３４の内側面とが面一となるように取り付けられる。ガラス窓３４の内側面より突出した状態であると、その内側面が凹んだ位置に配置されることになるので、その内側面付近に濁水が滞留する領域を形成してしまうからである。内側面が凹んだ位置に配置されなければよいので、内側面が端部３６より突出して取り付けられていてもよい。なお、取り付けは、ガラス窓３４の外周面に接着剤を塗布する等して、短管３３内に接合することができる。
【００３３】
このように、管２５内に向けて中空部材３２が突出した状態で配設されると、その内側面への懸濁物質の付着を抑制することができるほか、管２５内の流路が狭くなるので、その内側面付近を通過する濁水の流速が速くなる。このため、ガラス窓３４の内側面への懸濁物質の付着をさらに抑制して、ガラス窓３４の汚損の進行をさらに遅らせることができる。
【００３４】
図３（ｂ）に示す中空部材３７は、図３（ａ）に示す構成とほぼ同様であるが、ガラス窓３８の形状が異なっている。この実施形態では、ガラス窓３８の内側面が一定の曲率を有する球面形状とされている。球面形状は、図３（ａ）のような平坦な面に比較して、管２５に配設した場合、管２５の内部へより突出することになり、その結果、濁水の流路面積をより小さくさせ、その部分を通過させる濁水の流速をさらに速くさせる。このため、図３（ａ）の構成のものに比較して、ガラス窓３８の内側面への懸濁物質の付着をさらに抑制して、ガラス窓３８の汚損の進行をさらに遅らせることができる。
【００３５】
図４は、本発明の濁度測定装置の別の構成例を示した図である。この濁度測定装置４０は、各々がガラス窓４１、４２を備える２つの中空部材４３、４４と、２つの穴部を有する管４５と、レーザ発信器４６と、レーザ受信器４７と、導流板４８とを含んで構成されている。ガラス窓４１、４２と、中空部材４３、４４と、管４５と、レーザ発信器４６と、レーザ受信器４７は、図２に示したガラス窓２１、２２と、中空部材２３、２４と、管２５と、レーザ発信器２６と、レーザ受信器２７と同様のものであるので、ここでは説明を省略し、導流板４８についてのみ説明する。
【００３６】
導流板４８は、濁水の流通方向に対して傾斜して設けられる。また、導流板４８は、管４５の内壁と、図示しない各穴部に挿設された各中空部材４３、４４のガラス窓４１、４２の内側面とに連続するように設けられる。このため、管４５内の流路面積は、ガラス窓４１、４２に接近するにつれて、一定の割合で縮小し、ガラス窓４１、４２が位置する部分において最も小さくなる。その後、流路面積は、同じ割合で拡大していき、最終的に管４５の流路面積となる。
【００３７】
図２に示した実施形態のように、中空部材２３、２４が挿設された位置で急激に流路面積が縮小するものに比べて、このように流路面積を滑らかに変化させることで、濁水の乱れを緩和し、かつガラス窓４１、４２の内側面付近で濁水の流速を速め、ガラス窓４１、４２の汚損の進行を遅らせることもできる。
【００３８】
図２に示した実施形態では、濁水が、ガラス窓２１、２２の内側面付近を通過せず、中空部材２３、２４の周りを通過するものも存在するが、このように導流板４８を設けることで、ほとんどの濁水が、ガラス窓２１、２２の内側面付近を通過することになり、その内側面付近における濁水の流速も、図２に示した実施形態の場合より速くなるので、より汚損の進行を遅らせることができる。
【００３９】
なお、このようにして汚損の進行を遅らせることにより、長期間にわたってその内側面をクリーンな状態に保つことができ、長期間にわたって正確な濁度の測定を行うことが可能となる。
【００４０】
導流板４８は、鋼製あるいはプラスチック製の矩形の板とすることもできるが、縁部が管４５の内壁に隣接して配置され、濁水のほぼすべてを、ガラス窓４１、４２の内側面付近を通過させることができる半楕円形の板が好ましい。また、導流板４８は、ガラス窓４１、４２の上流側と下流側の両方ではなく、上流側にのみ設けることも可能である。
【００４１】
図５は、本発明の濁度測定装置のさらに別の構成例を示した図である。図５に示す濁度測定装置５０は、各々がガラス窓５１、５２を備える２つの中空部材５３、５４と、２つの穴部を有する管５５と、レーザ発信器５６と、レーザ受信器５７と、導流板５８と、気泡を発生させる気泡発生装置５９とを含んで構成されている。ガラス窓５１、５２と、中空部材５３、５４と、管５５と、レーザ発信器５６と、レーザ受信器５７と、導流板５８は、図４に示したガラス窓４１、４２と、中空部材４３、４４と、管４５と、レーザ発信器４６と、レーザ受信器４７と、導流板４８と同様のものであるので、ここでは説明を省略し、気泡発生装置５９についてのみ説明する。
【００４２】
気泡発生装置５９は、ガラス窓５１、５２が配設された位置に対して濁水の流れの上流側に設けられる。なお、気泡発生装置５９は、その上流側であれば、どの位置に取り付けられていてもよい。気泡発生装置５９は、外部の空気を吸引し、多数の気泡を濁水中に発生させる。
【００４３】
気泡発生装置５９としては、従来から知られているエジェクタ、ポンプ、タンク、ノズルを備えるものを用いることができる。このエジェクタは、空気を吸引して、水とともにポンプへ送る。ポンプは、送られてきた水および空気を加圧して溶解タンクへ送り、空気を水中に完全に溶解させる。ノズルは、空気が溶解した水を濁水中に噴射するが、その際、キャビテーションを起こし、微細気泡を発生させる。ここに気泡発生装置の一例を示したが、気泡発生装置５９としてはこれ以外のこれまでに知られたいかなる装置でも採用することができる。
【００４４】
気泡発生装置５９が発生させた多数の気泡は、ガラス窓５１、５２の内側面において破裂し、その破裂によって内側面に付着した汚れを浮き上がらせる。浮き上がった汚れは、流通する濁水中に取り込まれ、内側面から除去される。
【００４５】
このように気泡発生装置５９を備えることで、管５５を取り外さなくとも、ガラス窓５１、５２の内側面が汚損した場合、濁水中に気泡を発生させ、その気泡による洗浄効果によりその内側面を洗浄することができる。
【００４６】
気泡発生装置５９としては、直径が１〜３０μｍといったマイクロバブルを発生させる装置を用いることもできる。マイクロバブルは、その表面がマイナスに帯電し、プラスの電位を帯びている汚れを表面に引き付けて除去することができるので好ましい。
【００４７】
また、気泡発生装置のほか、超音波洗浄装置を用いることも可能である。超音波洗浄装置は、微細な泡を発生させ、その泡の破裂により物体の表面から汚れを浮き上がらせ、汚れを除去することができるからである。
【００４８】
これまで本発明の濁度測定装置について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。したがって、図５では、導流板５８と気泡発生装置５９との両方を備える構成となっているが、気泡発生装置５９のみを備える構成であってもよく、また、図２の構成に、気泡発生装置を加えた構成にすることも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１…レーザ濁度計、２、３…配管、４…管部、５、６…凸部、７、８…ガラス窓、９…レーザ発信器、１０…レーザ受信器、２０…濁度測定装置、２１、２２…ガラス窓、２３、２４…中空部材、２５…管、２６…レーザ発信器、２７…レーザ受信器、２８、２９…フランジ、３０、３１…配管、３２…中空部材、３３…短管、３４…ガラス窓、３５…ねじ溝、３６…端部、３７…中空部材、３８…ガラス窓、４０…濁度測定装置、４１、４２…ガラス窓、４３、４４…中空部材、４５…管、４６…レーザ発信器、４７…レーザ受信器、４８…導流板、５０…濁度測定装置、５１、５２…ガラス窓、５３、５４…中空部材、５５…管、５６…レーザ発信器、５７…レーザ受信器、５８…導流板、５９…気泡発生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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