(57)【要約】【課題】  循環水中の汚染物質を早期にかつ精度よく検出できるとともに、汚染物質の検出も簡単かつ安価にできる循環水系の汚染状況監視装置を提供する。【解決手段】  循環水系１００内の循環水Ｗが通過するように流されるセル１と、循環水Ｗと接触して、この循環水Ｗ中の汚染物質を付着させるように、セル１の透明部１２内に充填され、汚染物質の付着状況が、循環水系の汚染の状況を示すものとして監視される透明な粒状物２とを有する。汚染物質が付着した粒状物２は、透明ではなくなるし、循環水Ｗ中の汚染物質の量が多ければ、循環水Ｗの流れ方向に向かって、粒状物２への汚染物質の付着の範囲も広がっていく。したがって、汚染物質の粒状物２への付着状況を、粒状物２が充填されているセル１の透明部１２を介して、観察することにより、循環水系１００の汚染状況を精度よく監視できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環水系内の循環水が通過するように流されるセルと、前記循環水と接触して、この循環水中の汚染物質を付着させるように、前記セルの透明部内に充填され、前記汚染物質の付着状況が、前記循環水系の汚染の状況を示すものとして監視される透明な粒状物とを有していることを特徴とする循環水系の汚染状況監視装置。
【請求項２】
前記粒状物が充填されている前記セルの前記透明部内に光を当てる投光部と、この投光部からの光が当てられた前記粒状物を含めた前記セル内からの反射光を検出する受光部と、この受光部からの前記反射光の検出信号に基づいて、前記汚染物質の前記粒状物への付着の程度を示す情報を作成する情報処理部とを有する付着量判定装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の汚染状況監視装置。
【請求項３】
前記受光部は、画像の濃淡を検出可能なイメージセンサーを有しており、前記情報処理部は、前記イメージセンサーによって検出された前記粒状物の画像のうち濃度の濃い部分の面積割合、又は前記粒状物の画像のうち濃度の濃い部分の、前記循環水の流れ方向に沿った長さを、前記汚染物質の前記粒状物への付着の程度を示す情報として算出することを特徴とする請求項２記載の汚染状況監視装置。
【請求項４】
前記セル下方に、このセルへの前記循環水の出口側から、前記粒状物に付着した前記汚染物質を除去するための逆洗水を、このセル内に供給する逆洗水供給部を設けるとともに、前記セル上方に、このセルへの前記循環水の入口側から、前記汚染物質を除去した前記逆洗水を、このセルから排出する逆洗水排出部を設けていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の循環水系の循環水系の汚染状況監視装置。
【請求項５】
循環水系内の循環水が通過するように流されるセルの透明部内に、前記循環水と接触して、この循環水中の汚染物質を付着させるように、透明な粒状物を充填し、この粒状物への前記汚染物質の付着状況を、前記循環水系の汚染の状況として監視することを特徴とする循環水系の汚染状況監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環水系内の汚染物質による汚染状況を監視する、循環水系の汚染状況監視装置及び循環水系の汚染状況監視方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラや冷却水などの工業用水系で、工業用水が循環して使用される循環水系においては、腐食による生成物やスケール析出物の他に、微生物に起因してスライムが発生し易く、これらが汚染物質として、循環水中に存在する場合も多い。とくに、開放循環式の工業用水系では、大気中から微生物や塵埃等の取り込みも多くなり汚染物質の量が少なくない。また、発生した蒸気が復水として回収され、これが補給水とともに、再度ボイラ給水として使用されるボイラ給水の循環系（循環水系）においても、ボイラ給水（循環水）中に、スライムや鉄さび等の汚染物質を含む場合も多い。
【０００３】
これらの汚染物質は、循環水を汚染するだけでなく、循環水系の配管等の壁面に付着して、循環水の流れを妨げたり、熱交換効率を低下させたり、管壁等の腐食を促進したりする。
【０００４】
このため、循環水中の汚染物質による汚染を早期に検知して、適切な水処理剤の投入等の措置が早期にできるように、汚染状況の監視装置や監視方法に関する種々の提案（例えば、特許文献１〜３）がなされている。
【０００５】
特許文献１記載の汚染状況監視装置は、内部に網目状の汚染物質付着部材を筒状に配置した透明管を、循環水系の配管中に設け、この付着部材への汚染物質の付着状況を、透明管の外方からモニターにより監視しするものである。
【０００６】
また、特許文献２記載の汚染状況監視方法は、レザズリン等の蛍光色素を産業用水システム中に添加し、この蛍光色素を産業用水システム中の浮遊菌や付着性微生物の酵素と反応させて、この蛍光色素を新たな蛍光色素に変えることにより、これらの浮遊菌や付着性微生物を検出して、これら状態を監視するものである。
【０００７】
さらに、特許文献３記載のホットフィルムセンサは、ホットフィルムの温度変化を利用して、循環水中におけるスライムやスケールの発生状況を監視するセンサとして用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３８４８９７３号公報
【特許文献２】特表２００３−５１９３９０号公報
【特許文献３】特開平０８−１１７５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１記載の汚染状況監視装置では、簡単な装置を用いて汚染物質の検出が可能であるが、循環水が筒状の汚染物質付着部材中を容易に通過してしまうため、汚染物質の早期検出という点に問題がある。また、この方法では、汚染物質が付着する度に、付着部材を交換する必要があり、作業性や経済性の点においても問題がある。
【００１０】
また、特許文献２記載の汚染状況監視方法では、産業用水システム中の浮遊菌や付着性微生物を早期に検出できるとも考えられるが、検出に高価な蛍光光度計が必要であるとともに、当初の蛍光色素と新たに生じた蛍光色素との比率を計算する工程や、蛍光測定のノイズとなる、産業用水システム中の他の物質からの信号を取り除く工程が必要となり、操作が複雑すぎて、操作の仕方によっては、浮遊菌や付着性微生物の検出精度が低下してしまうという問題がある。
【００１１】
さらに、特許文献３記載のホットフィルムセンサは、水温が変動した際に、計測した値にばらつきが生じ、スライムやスケールの発生状況を精度よく測定（監視）できないという問題がある。
【００１２】
この発明は、以上の点に鑑み、循環水中の汚染物質を早期にかつ精度よく検出できるとともに、汚染物質の検出も簡単かつ安価にできる循環水系の汚染状況監視装置及び循環水系の汚染状況監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の請求項１記載の循環水系の汚染状況監視装置の発明では、循環水系内の循環水が通過するように流されるセルと、前記循環水と接触して、この循環水中の汚染物質を付着させるように、前記セルの透明部内に充填され、前記汚染物質の付着状況が、前記循環水系の汚染の状況を示すものとして監視される透明な粒状物とを有していることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、透明な粒状物が充填されたセル内に、循環水系内の循環水を通過させるように流して、この循環水と粒状物質とを充分に接触させ、循環水中の汚染物質を粒状物質側に付着させるようにする。汚染物質が付着した粒状物は、透明ではなくなるし、循環水中の汚染物質の量が多ければ、循環水の流れ方向に向かって、粒状物への汚染物質の付着の範囲も広がっていく。したがって、汚染物質の粒状物への付着状況を、粒状物が充填されているセルの透明部を介して、観察することにより、循環水系の汚染状況を精度よく監視できることとなる。なお、セル内に循環水を流す時間が長くなれば、粒状物への汚染物質の付着の範囲も広がるので、循環水系の汚染状況を判断するには、一定時間を基準にして行う必要がある。
【００１５】
この発明の請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明の場合において、前記粒状物が充填されている前記セルの前記透明部内に光を当てる投光部と、この投光部からの光が当てられた前記粒状物を含めた前記セル内からの反射光を検出する受光部と、この受光部からの前記反射光の検出信号に基づいて、前記汚染物質の前記粒状物への付着の程度を示す情報を作成する情報処理部とを有する付着量判定装置が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この発明の請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明の場合において、前記受光部は、画像の濃淡を検出可能なイメージセンサーを有しており、前記情報処理部は、前記イメージセンサーによって検出された前記粒状物の画像のうち濃度の濃い部分の面積割合、又は前記粒状物の画像のうち濃度の濃い部分の、前記循環水の流れ方向に沿った長さを、前記汚染物質の前記粒状物への付着の程度を示す情報として算出することを特徴とする。
【００１７】
汚染物質が付着した粒状物の画像の濃度は濃くなり、汚染物質が付着しない粒状物の画像の濃度は薄い（淡い）ので、全粒状物に対する濃度の濃い部分の面積比により、汚染物質の粒状物への付着の程度を容易に判断できる。また、汚染物質の粒状物への付着は、循環水の流れ方向に向かって進行するので、粒状物の画像のうち濃度の濃い部分の、循環水の流れ方向に沿った長さにより、汚染物質の粒状物への付着の程度を容易に判断できる。したがって、この発明では、これらの値に基づいて、循環水系の汚染の状況を容易に監視することができる。
【００１８】
この発明の請求項４記載の発明では、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の場合において、前記セル下方に、このセルへの前記循環水の出口側から、前記粒状物に付着した前記汚染物質を除去するための逆洗水を、このセル内に供給する逆洗水供給部を設けるとともに、前記セル上方に、このセルへの前記循環水の入口側から、前記汚染物質を除去した前記逆洗水を、このセルから排出する逆洗水排出部を設けていることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、循環水の出口側からセル内に逆洗水を導入することにより、自重によって沈静化していた粒状物を浮き上がらせて、互いに衝突させることができ、このことにより、この粒状物周りの汚染物質は、粒状物から剥離するように除去される。また、逆洗水が、汚染物質を粒状物に付着させた循環水の流れ方向と逆向きに流されるので、この逆洗水により、粒状物周りの汚染物質は、比較的容易に剥離除去される。そして、粒状物から除去された汚染物質は、循環水の入口側から、逆洗水と共に排出される。
【００２０】
この発明の請求項５記載の循環水系の汚染状況監視方法の発明では、循環水系内の循環水が通過するように流されるセルの透明部内に、前記循環水と接触して、この循環水中の汚染物質を付着させるように、透明な粒状物を充填し、この粒状物への前記汚染物質の付着状況を、前記循環水系の汚染の状況として監視することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の請求項１及び５記載の発明によれば、セル内を通過する循環水の大部分のものが粒状物と接触するので、循環水中の汚染物質は粒状物に確実に付着し、循環水系の汚染状況を早期にかつ精度よく検出できる。また、これらの発明では、粒状物が充填されたセルがあればよく、かつ、操作もセル中に循環水を通過させるように流せばよいだけなので、循環水系の汚染状況の監視も簡単かつ安価にできる。
【００２２】
この発明の請求項２記載の発明によれば、汚染物質の粒状物への付着の程度を、投光部と受光部と情報処理部とを有する付着量判定装置を用いて判断できるので、循環水系の汚染の状況を客観的に監視できる。
【００２３】
この発明の請求項３記載の発明によれば、粒状物への汚染物質の付着の程度が、粒状物の画像の、濃度の濃い部分と薄い部分との面積比や、循環水の流れ方向に測った、粒状物の画像の濃度の濃い部分の長さにより判断できできるので、循環水系の汚染状況の監視を客観的な数値を用いて容易に行うことができる。
【００２４】
この発明の請求項４記載の発明によれば、セル内に逆洗水を導入することにより、粒状物に付着した汚染物質を容易に除去できるので、粒状物を取り換える必要が無く、監視コストの低減や操作の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】冷却水の循環水系に設置された、この発明の実施形態１の汚染状況監視装置を示す図である。
【図２】実施形態２の汚染状況監視装置の主要部を示す図である。
【図３】セルの充填部内画像について、画像の濃淡レベルを説明する図であり、（ａ）は、セルの充填部内画像のもととなる、セルの充填部内の状況を示す図であり、（ｂ）は、充填部内画像のうちの循環水部分の画像の水平方向の濃淡レベルを示し、。（ｃ）は、充填部内画像のうちの汚れた粒状物部分の画像の水平方向の濃淡レベルを示し、（ｄ）は、充填部内画像のうちの汚れていない粒状物部分の画像の水平方向の濃淡レベルを示し、（ｅ）は、充填部内画像の上下方向の濃淡レベルを示している。
【図４】充填部内画像の画素に関するデータを示しており、（ａ）は、充填物内画像の画素階調データを示しており、（ｂ）は、（ａ）で示される画素階調データの水平方向分の濃淡レベルを平均した平均値データを示し、（ｃ）は、（ｂ）で示される平均値データの１つ上の画素階調データと下の画素階調データの濃淡レベルの差をとった差分値データを示す。
【図５】は、モニターに表示される画像を示す図である。
【図６】は、この汚染状況監視装置Ｋ１と既存監視装置とを同時に使用した場合の、循環水系の汚染状況を示すグラフである。
【図７】は、４つの冷却塔回りに、この汚染状況監視装置Ｋ１と既存監視装置とをそれぞれ取り付けて、表面からの汚染距離と出入口差圧とを計測した場合の、計測された表面からの汚染距離と出入口差圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
実施形態１．
図１は、循環水系１００に設けられた、この発明の一実施の形態に係る汚染状況監視装置を示している。
【００２７】
この汚染状況監視装置Ｋは、冷却塔１１０を有した開放循環式の循環水系１００に設けられるものであり、循環水系１００の冷却水である循環水Ｗを、透明な粒状物を充填したセル内に流して、循環水Ｗ中の汚染物質を粒状物に付着させ、この汚染物質の粒状物への付着の状況を、循環水系１００の汚染の状況として監視するものである。
【００２８】
循環水系１００は、図１で示されるように、冷却塔１１０から出て、再び、この冷却塔１１０に入る循環水（冷却水）Ｗの循環配管１２０中に、循環ポンプ１２１と負荷である熱交換器１２２とが設けられたものである。冷却塔１１０は、循環配管１２０につながる上部ヘッダ１１１に設けられた散水ノズル１１１ａから下向きに循環水Ｗを散水し、この散水された循環水Ｗを、充填材１１２内で、外気Ｑと気液接触させて冷却し、この冷却された循環水Ｗを下部の貯水部１１３に一時貯留する。そして、貯水部１１３内の循環水Ｗは、循環ポンプ１２１により循環配管１２０を通って熱交換器１２２に送られ、熱交換器１２２内の流体を冷却して温められた後、循環配管１２０を通って冷却塔１２０の上部ヘッダ１１１に戻される。なお、符号１１４は、ケーシング１１５の上部に設けられた通気ファンである。
【００２９】
汚染状況監視装置Ｋは、図１で示されるように、循環水系１００内の循環水Ｗが上部側の入口部１０から下部側の出口部１１に向かって通過するように流されるセル１と、セル１内に多数のものが充填される小サイズで透明な粒状物２と、循環水系１００の循環ポンプ１２１出口側の循環配管１２０とセル１の入口部１０とをつなぐ循環水入口ライン３と、冷却塔１１０の貯水部１１３内とセル１の出口部１１とをつなぐ循環水出口ライン４と、循環水出口ライン４に連結され、セル１に逆洗水Ｗ１や加圧空気Ｐを供給する、逆洗水供給部としての逆洗ライン５と、循環水入口ライン３に連結され、セル１内の逆洗排水Ｗ２を排出する、逆洗水排出部としての逆洗排水ライン６とを有している。
【００３０】
セル１は、入口部１０と出口部１１と間に、粒状物２が充填される透明な充填部１２を有しており、充填部１２内の下部には、充填された粒状物２が流出しないように小メッシュの金網１３が取り付けられている。充填部１２は、無色透明なガラス又はアクリル等の樹脂材から、内側の幅と奥行きが１００ｍｍで、高さが１５０ｍｍの筒状に形成されており、下端部に金網１３が取り付けられている。入口部１０は、循環水入口ライン３からの循環水Ｗの流路を漸次拡大して、この循環水Ｗが充填部１２に均等に流れ込むようにするためのものであり、出口部１１は、循環水Ｗの流路を漸次縮小して、この循環水Ｗが充填部１２から均等に流れ出すようにするためのものである。入口部１０や出口部１１も、フランジ部分を除いて、無色透明な材料から形成されているが、透明材で形成されていなくてもよい。
【００３１】
粒状物２は、セル１中で循環水Ｗと接触して、循環水Ｗ中の汚染物質を濾過するように付着させるものであり、透明なガラスやアクリル等の樹脂材から形成されているものの他、他の透明なものから形成されているものであってもよい。したがって、粒状物２は、特別に作られたもの以外に、透明なビーズや透明なイオン交換樹であってもよい。粒状物２の色は、無色透明でもよいが、周りの循環水Ｗと区別できるように、淡く着色された有色透明であるほうが好ましい。また、粒状物２のサイズは、特に限定されるものではないが、０．１〜３０ｍｍ程度のものが好ましく、粒状物２の形状も、特に限定されるものではないが、球状又は、球状に近い凸形状のものが好ましい。
【００３２】
粒状物２は、循環水系１００の汚れ度合い（汚染物質による汚染の程度）に合わせて、汚れ度合いが大きい場合はサイズの大きいものが使用され、汚れ度合いが小さい場合はサイズの小さいものが使用されるが、この循環水系１００では、例えば、直径２ｍｍ程度のの有色で透明なものが使用される。この粒状物２は、セル１の充填部１２に、高さが１００ｍｍとなる程度に詰められて（充填されて）いる。なお、粒状物２のサイズが小さいと、粒状物２全体に汚染物質が付着するが、粒状物２のサイズが大きいと、粒状物２の一部に汚染物質が付着する場合も多い。
【００３３】
循環水入口ライン３は、循環水系１００内の加圧された循環水Ｗをセル１内に導くものであり、配管３０中に流量調整弁３１と開閉弁３２とが設けられている。また、循環水出口ライン４は、セル１内の循環水Ｗを冷却塔１１０の貯水部１１３に戻すためのものであり、配管４０中に開閉弁４１が設けられている。
【００３４】
逆洗ライン５は、セル１の出口部１１側からセル１内に、所定流量の逆洗水Ｗ１又はこの逆洗水Ｗ１と所定流量の加圧空気Ｐとを供給し、この逆洗水Ｗ１等により、汚染物質の付着した粒状物２（以下汚れた粒状物２という）を洗浄して、この粒状物２から汚染物質を除去するためのものである。この逆洗ライン５は、逆洗水Ｗ１を、循環水出口ライン４の開閉弁４１上流側に供給する逆洗水ライン５Ａと、この逆洗水ライン５Ａの最も下流側に加圧空気Ｐを供給する加圧空気ライン５Ｂとから構成されており、逆洗水ライン５Ａには、配管５０中に開閉弁５１が設けられ、加圧空気ライン５Ｂにも、配管５２中に開閉弁５３が設けられている。なお、逆洗水Ｗ１としては、例えば、水道水が使用される。
【００３５】
逆洗排水ライン６は、逆洗洗浄によって粒状物２等から除去された汚染物質と、洗浄に使用された逆洗水Ｗ１等とが混ざり合った逆洗排水Ｗ２を、セル１内から排出するものである。この逆洗排水ライン６は、循環水入口ライン３の開閉弁３２の下流側に連結されており、配管６０中に開閉弁６１が設けられている。
【００３６】
つぎに、この汚染状況監視装置Ｋの作用効果を説明する。
この開放循環式の冷却水の循環水系１００では、もともと冷却水である循環水Ｗ中に存在する微生物、腐食による生成物、スケール析出物といった汚染物質の他に、冷却塔１１０において、循環水Ｗと外気Ｑとが接触することにより、外気中の微生物、塵埃、食堂からの換気物質、車の排ガス等が、汚染物質として新たに循環水Ｗ中に取り込まれるため、循環水Ｗ中に多くの汚染物質を有していることとなる。
【００３７】
逆洗ライン５の開閉弁５１，５３と、逆洗排水ライン６の開閉弁６１とを閉じるとともに、循環水入口ライン３の開閉弁３２と循環水出口ライン４の開閉弁４１とを開け、循環水入口ライン３の流量調整弁３１を少しずつ開けて、セル１の充填部１２における循環水Ｗの流速が、例えば、０．０１〜１．０ｍ／ｓｅｃ、好ましくは、０．１〜０．５ｍ／ｓｅｃ程度となるように調整する。このことにより、循環水Ｗは、セル１中の粒状物２と充分に接触しつつ、セル１中を上方から下方に通過するように流れていく。この場合、循環水Ｗ中の汚染物質は、粒状物２で濾過されるような形で、まず、表面側である上部側の粒状物２に付着し、つづいて、時間の経過とともに、循環水Ｗの流れ方向Ｄ、すなわち、下部側の粒状物２に向かって付着していく。
【００３８】
そして、一定時間、例えば１週間とか１ヶ月のオーダーで、セル１中に循環水Ｗを流し続けると、セル１中の粒状物２は、表面から一定の距離までのものが、黄色や茶色又は、緑っぽい色に変色し、これらが重なって黒っぽく見え、他の粒状物２と見分けられるようになる。したがって、観察者は、セル１の透明な充填部１２を介して、目視Ｅによる観察を行うことにより、粒状物２に循環水Ｗ中の汚染物質が付着しているのを認識できることとなる。
【００３９】
この場合、循環水Ｗ中の汚染物質の量は、循環水Ｗの流れ方向Ｄに測った、汚れた粒状物２が表面から続く長さ（以下汚染長さという）や、全粒状物２に対する汚れた粒状物２の割合、すなわち、垂直面内の全粒状物２に対する、汚れた粒状物２がある部分の面積割合に比例すると考えられる。そして、循環水Ｗ中の汚染物質の量は、そのまま、循環水系１００の汚染状況を示すものと考えられる。
【００４０】
したがって、循環水Ｗの分析や、他の手段を用いて測定した、客観的な循環水Ｗ中の汚染物質の量と、一定時間経過後に認識される、汚れた粒状物２（濃度が濃い部分）の表面からの汚染長さや、垂直面内の全粒状物２に対する、汚れた粒状物２がある部分（濃度が濃い部分）の面積割合との関係を調べておけば、セル１内の粒状物２を観察することにより、循環水Ｗ中の汚染物質の量、すなわち、循環水系１００の汚染の状況を容易に判定できることとなる。
【００４１】
ここで、汚染物質は、粒状物２だけでなく、セル１の内面、とくに透明な充填部１２の内面にも付着するが、汚染物質の付着した個々の粒状物２の濃度は薄く、したがって、セル１内面に付着した汚染物質の濃度も薄い。ところが、粒状物２に付着した汚染物質は、その後方の粒状物２に付着した汚染物質と幾重にも重なって見えるため、黒っぽく濃度が濃く見えるため、セル１内面に付着した汚染物質が、粒状物２に対する観察の障害になることはほとんどない。
【００４２】
そして、一定時間の観察により、循環水系１００の汚染の状況が分かると、この汚染状況監視装置Ｋにより、続けて循環水系１００の汚染状況を監視する必要があるが、このためには、汚染物質の付着した粒状物２を洗浄して、この粒状物２から汚染物質を除去する必要がある。以下、粒状物２の逆洗洗浄について説明する。
【００４３】
循環水入口ライン３と循環水出口ライン４との開閉弁３２，４１を閉じるとともに、逆洗ライン５と逆洗排水ライン６との開閉弁５１，６１を開けて、一定流量の逆洗水Ｗ１を循環水Ｗとは逆向きにセル１内に導入する。このことにより、自重によって、金網１３上に載っていた粒状物２は、逆洗水Ｗ１によって幾分上方に浮き上がり、互いに衝突したり、セル１の内面に当たって、粒状物２周りに付着した汚染物質は、粒状物２から剥離するように除去されるとともに、セル１の内面に付着していた汚染物質も除去される。
【００４４】
また、逆洗水Ｗ１が、汚染物質を粒状物２に付着させた循環水Ｗの流れ方向とは逆向きに流されるので、粒状物２の一方側に、複数の粒状物２間にまたがるように付着していた汚染物質や、循環水Ｗの上流側に片寄って粒状物２に付着していた汚染物質は、この逆洗水Ｗ１により、比較的容易に除去される。そして、粒状物２から除去された汚染物質と逆洗水Ｗ１からなる逆洗排水Ｗ２は、逆洗排水ライン６を通って、セル１から排出される。そして、一定時間の洗浄により、粒状物２等から汚染物質が充分に除去されると、逆洗ライン５と逆洗排水ライン６との開閉弁５１,６１を閉じて粒状物２等の逆洗洗浄を終了するとともに、循環水入口ライン３と循環水出口ライン４の開閉弁３２,４１を開け、再び、この汚染状況監視装置Ｋにより、循環水系１００の汚染状況の監視を行う。
【００４５】
一方、粒状物２の洗浄に当たって、汚染物質に粘着性の高いスライム等を多く含み、粒状物２から汚染物質が除去しにくい場合には、加圧空気ライン５Ｂの開閉弁５３を開け、セル１中に逆洗水Ｗ１とともに加圧空気Ｐを供給する。このことにより、加圧空気Ｐのバブリング作用で、セル１内の粒状物２が強くかき混ぜられるので、粒状物２どうしの衝突回数や、粒状物２のセル１の内壁への衝突回数が増加して、粒状物２周りやセル１の内面に付着した汚染物質がより強く除去される。そして、除去された汚染物質と逆洗水Ｗ１と加圧空気Ｐとからなる逆洗排水Ｗ２は、逆洗排水ライン６を通ってセル１内から排出される。この場合、セル１内の粒状物２が、逆洗排水ライン６を通って排出されないように注意する必要がある。
【００４６】
以上のように、この汚染状況監視装置Ｋでは、循環水系１００内の循環水Ｗが通過するように流されるセル１と、循環水Ｗと接触して、この循環水Ｗ中の汚染物質を付着させるように、セル１の透明な充填部１２内に充填される透明な粒状物２とが有ればよく、かつ、操作もセル１内に循環水Ｗを流せばよいだけなので、循環水系１００の汚染状況の監視を簡単かつ安価に行うことができる。
【００４７】
また、循環水系１００内の循環水Ｗが通過するように流されるセル１の透明な充填部１２内に、循環水Ｗと接触して、この循環水Ｗ中の汚染物質を付着させるように、透明な粒状物２を充填し、この粒状物２への汚染物質の付着状況を、循環水系１００の汚染の状況として監視する汚染状況監視方法でも、上記汚染状況監視装置Ｋと同様な効果を得ることができる。
【００４８】
さらに、この汚染状況監視装置Ｋでは、セル１内に流される循環水Ｗの大部分のものが、粒状物２と接触するので、循環水Ｗ中の汚染物質は粒状物２に確実に付着し、循環水系１００の汚染状況を早期にかつ精度よく判定できる。また、上記汚染状況監視方法でも、同様な効果を得ることができる。
【００４９】
また、この汚染状況監視装置Ｋでは、セル１下方に、このセル１への循環水Ｗの出口部１１側から、粒状物２に付着した汚染物質を除去するための逆洗水Ｗ１を、セル１内に供給する逆洗水ライン５Ａを設けるとともに、セル１上方に、セル１の循環水Ｗの入口部１０側から、汚染物質を除去した逆洗水Ｗ１をセル１外に排出する逆洗排水ライン６を設け、逆洗水Ｗ１により汚れた粒状物２を洗浄しているので、循環水系１００の監視の度に粒状物２を取り換える必要が無く、監視コストの低減や監視操作の容易化を図ることができる。この場合、加圧空気ライン５Ｂを設けて、逆洗水ライン５Ａの逆洗水Ｗ１中にバブリング作用を発生させる加圧空気Ｐを加えることができるので、除去しにくい粘着性が強い汚染物質であっても、この汚染物質を粒状物２から容易に除去することができる。
【００５０】
なお、循環水入口ライン３の開閉弁３２、循環水出口ライン４の開閉弁４１、逆洗水ライン５Ａの開閉弁５１、加圧空気ライン５Ｂの開閉弁５３、及び逆洗排水ライン６の開閉弁５３を、自動的に開閉する電動弁や電磁弁で構成して、汚染状況監視装置Ｋの運転や、粒状物２の洗浄等を、プログラムを使用して自動的に行うようにしてもよい。
【００５１】
また、粒状物２は、例えば、白色であれば、これへの汚染物質の付着を認識できるので、必ずしも透明である必要はない。
【００５２】
実施形態２．
つぎに、この発明の他の実施の形態を、図２〜図５を参照しつつ説明する。
この汚染状況監視装置Ｋ１は、実施形態１の汚染状況監視装置Ｋに、粒状物２への汚染物質の付着の程度を判定するための付着量判定装置７を加えたものである。なお、この汚染状況監視装置Ｋ１では、付着量算出装置７により、セル１の充填部１２内の状況が明確に分かるように、充填部１２の付着量算出装置７反対側に、白色の背景シートが配置されている。
【００５３】
付着量判定装置７は、図２で示されるように、セル１の充填部１２横に設けられる画像取込部７０と、画像取込部７０を制御するとともに、画像取込部７０からの画像信号Ｓ１を処理して種々の情報を作成する情報処理部８０と、情報処理部８０で作成したデータを表示するモニター９０とから構成されている。
【００５４】
画像取込部７０は、セル１の充填部１２内に光を当てる矩形枠状の投光部７１と、この投光部７１内に一体となるように取り付けられた、イメージセンサ７２及び結像部材７３と、これらの投光部７１とイメージセンサ７２と結像部材７３とを、セル１の充填部１２外面に沿って上下動させる、不図示の駆動源と動力伝達手段とを有している。なお、イメージセンサ７２と結像部材７３とが、投光部７１からの光の、セル１の充填部１２内からの反射光Ｌを受光する受光部となる。
【００５５】
この場合、投光部７１には、白色光を同時に発する多数のＬＥＤ７１ａを矩形枠状に並べて固定したものを使用しているが、同様な形をした蛍光灯等を使用してもよい。また、イメージセンサ７２には、例えば、ＣＣＤイメージセンサを使用しているが、他のタイプのイメージセンサを使用してもよい。
【００５６】
情報処理部８０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭといったメモリー、及び入出力インターフェース等を備えたコンピュータであり、プログラムによって動作するものであるが、その特徴的な機能として、画像取込情報処理部８１と、データ記憶部８２と、画像データ作成部８３と、汚染物質付着状況演算部８４と、追加画像データ作成部８５とを有している。
【００５７】
画像取込情報処理部８１は、一定時間毎に画像取込部７０の動作を制御するものであり、例えば１時間おきに画像取込部７０に動作信号Ｓ２を送って、この画像取込部７０に下記の動作を行わせる。
【００５８】
すなわち、投光部７１によりセル１の充填部１２内を照射させた状態で、イメージセンサ７２と結像部材７３とを介して、充填部１２内の画像を取り込ませ、これを画像信号Ｓ１として情報処理部８０に送らせる。つづいて、投光部７１とイメージセンサ７２と結像部材７３とを、充填部１２の側面に沿って下方に移動させて、これらの機器に同様の動作を行わせ、最終的に、画像取込部７０に、充填部１２内の外観状況についての全体画像を取り込ませて、これらを画像信号Ｓ２として情報処理部８０に送らせる。そして、画像の取り込み作業が終了すると、投光部７１とイメージセンサ７２と結像部材７３とを、当初の上方位置に移動させる。
【００５９】
データ記憶部８２は、画像取込部７０から送られてきた、充填部１２内の全体画像に関するの画像信号Ｓ１を、例えば、黒を０、白を２５５とする、２５６階調の白黒濃淡レベルのデータとして記憶するものである。
【００６０】
ここで、図３の（ａ）は、セル１の充填部１２内の外観状況を示している。この図から、粒状物２上方の循環水Ｗの部分Ｒ１は、無色透明で、背景色（白）の色に見え、粒状物２の上部側Ｒ２は、汚染物質の付着により黒っぽく見え、粒状物２の下部側Ｇ３は、有色透明のままの状態でやや白っぽく（グレーに）見えている。そして、この充填部１２内の外観状況を、２５６階調の白黒濃淡レベルの画素で表すと、循環水Ｗの部分Ｒ１の水平方向Ｈの画素階調レベルは、図３の（ｂ）で示されるように、２５０に近い値を示し、粒状物２の上部側Ｒ２の水平方向Ｈの画素階調レベルは、図３の（ｃ）で示されるように、１１０前後の値を示し、粒状物２の下部側Ｒ３の水平方向Ｈの画素階調レベルは、図３の（ｄ）で示されるように、２００前後の値を示し、例えば、画面の中央付近における上下方向Ｖの画素階調レベルは、図３の（ｅ）で示されるように、１１０から２５０前後までの左右に凹凸を持った値となる。
【００６１】
したがって、データ記憶部８２に記憶される、セル１の充填部１２内の画像データは、画素の濃淡レベルで表すと、図４の（ａ）で示される、画素階調データのようなものとなる。
【００６２】
画像データ作成部８３は、データ記憶部８２からの画像データを基に、セル１の充填部１２内の外観状況を画像として（以下この画像を充填部内画像Ｇという）モニター９０に表示させるためのデータを作成する。また、この画像データ作成部８３は、追加情報データ作成部８５から送られてきた追加情報データを基に、追加情報を画像としてモニター９０に表示させるためのデータを作成する。具体的には、画像データ作成部８３は、図５で示されるように、モニター９０の左部に、セル１の充填部内画像Ｇを表示させ、モニターの右部に、追加情報を表示させる。
【００６３】
汚染物質付着状況演算部８４は、データ記憶部８２からの画像データに基づき、汚染物質の粒状物２への付着の程度を示す情報として、粒状物２の表面からの汚染長さＸと、汚れた粒状物２の面積割合Ｙとを算出するものである。
【００６４】
粒状物２の表面からの汚染長さＸ、すなわち、粒状物２の画像の濃度が濃い部分の長さＸは、図４の（ａ）で示される画素階調データから、図４の（ｂ）で示されるような、画素階調データの水平方向の平均値データを算出し、画素の濃淡レベルが１０６〜１０９で示される汚れた粒状物２の部分Ｒ２の画素数から算出される。また、この汚染長さＸは、図４の（ｂ）で示される平均値データの、一つ上の画素の濃淡レベルからその下の画素の濃淡レベルを引いて、図４の（ｃ）で示されるような、濃淡レベルの差分値を算出した場合、汚れた粒状物２の部分Ｒ２に関する、大きな差分値（この場合、１４２と９７）間の画素数＋１の画素数から算出される。
【００６５】
汚れた粒状物２の面積割合Ｙ（％）、すなわち、粒状物２の画像の濃度が濃い部分の面積割合Ｙ（％）は、図４の（ａ）で示される画素階調データのうち、粒状物２に関するもの、すなわち、濃淡レベルが９０〜１２９である、汚れた粒状物２の部分Ｒ２の画素数と、濃淡レベルが１７６〜２０９である、汚れていない粒状物２の部分Ｒ３の画素数との合計画素数で、汚れた粒状物２の部分Ｒ２の画素数を割った値を１００倍したものである。
【００６６】
追加画像データ作成部８５は、粒状物２の汚染長さＸと、汚れた粒状物２の面積割合Ｙとを、追加情報として、モニター９０に表示させるためのデータを作成する。
【００６７】
つぎに、この付着量判定装置７の作用効果を説明する。
画像取込部７０は、情報処理部８０の画像取込情報処理部８１からの動作信号Ｓ２によって、一定時間毎に、セル１の充填部１２内の外観状態を画像信号Ｓ１として情報処理部８０に伝達する。この画像信号Ｓ１は、情報処理部８０のデータ記憶部８２に、２５６階調の白黒濃淡レベルの画像データとして保存される。そして、情報処理部８０の画像データ作成部８３は、データ記憶部８２内の画像データを処理して、セル１の充填部１２内の外観状況を充填部内画像Ｇとしてモニター９０の左部に表示させる。
【００６８】
また、情報処理部８０の汚染物質付着状況演算部８４は、データ記憶部８２内の画像データを処理して、粒状物２の汚染長さＸと、汚れた粒状物２の面積割合Ｙとを、汚染物質の粒状物２への付着の程度を示す情報として算出する。
【００６９】
そして、情報処理部８０の追加画像データ作成部８５は、上記汚染物質の粒状物２への付着の程度を示す情報を、モニター９０で表示できるデータに処理して、これを追加情報として、画像データ作成部８３に送り、画像データ作成部８３は、この追加情報をモニター９０の右部に表示させる。
【００７０】
モニター９０の観察者は、モニター９０の左部に表示されている、２５６階調の画素濃淡レベルで示された充填部内画像Ｇを見て、セル１の充填部１２内がどのような状態になっているか、すなわち、セル１内の粒状物２への、循環水Ｗ中の汚染物質の付着状況を知ることができ、循環水系１００のおおよその汚染状況を認識できる。
【００７１】
また、モニター９０の観察者は、モニター９０の右部に表示されている、粒状物２の汚染長さＸや、汚れた粒状物２の面積割合Ｙにより、セル１に充填されている粒状物２への汚染物質の付着状況を数値として客観的に知ることができ、循環水系１００の汚染状況を客観的に精度よく認識できる。
【００７２】
以上のように、この汚染状況監視装置Ｋ１では、粒状物２が充填されているセル１の充填部１２内に光を当てる投光部７１と、この投光部７１からの光が当てられた粒状物２を含めたセル１内からの反射光Ｌを検出するイメージセンサ７２等の受光部と、この受光部からの反射光Ｌの検出信号に基づいて、汚染物質の粒状物２への付着の程度を示す情報を作成する情報処理部８０とを有する付着量判定装置７を設けているので、粒状物２への汚染物質の付着の程度を客観的に知ることができ、したがって、循環水系１００の汚染状況を客観的に認識できて、循環水系の汚染状況の監視を容易に行うことができる。
【００７３】
また、この汚染状況監視装置Ｋ１では、イメージセンサ７２等を用いて、セル１の充填部１２内の外観状況を画像信号Ｓ１として情報処理部８０に伝達し、情報処理部８０の汚染物質付着状況演算部８４により、粒状物２の表面からの汚染長さＸや、垂直面内の全粒状物２に対する、汚れた粒状物２の面積割合Ｙを、汚染物質の粒状物２への付着の程度を示す情報として算出しているので、粒状物２への汚染物質の付着の程度を、汚染長さＸや面積割合Ｙにより判断でき、循環水系１００の汚染状況の監視を客観的な数字を用いて容易に行うことができる。
【００７４】
なお、粒状物２の汚染長さＸや、汚れた粒状物２の面積割合Ｙを算出せずに、セル１の充填部１２内からの反射光Ｌを受光部（イメージセンサ７２等）で受光して、モニター９０に充填部内画像Ｇを表示させるだけでもよい。モニター９０の充填部内画像Ｇを見ることにより、粒状物２への汚染物質の付着状況が認識できるので、これによって、循環水系１００の汚染状況を監視できるからである。
【００７５】
また、粒状物２への汚染物質の付着の検出を、セル１の充填部１２内にある全ての粒状物２について行うのでなく、循環水Ｗの流れ方向Ｄに沿って、一定の幅内又は線上にある粒状物２について、粒状物２への汚染物質の付着状況の検出を行い、これによって、粒状物２の汚染長さＸを算出するようにしてもよい。
【００７６】
さらに、画像取込部７０の投光部７１や受光部を、セル１の充填部１２横に複数設け、投光部７１や受光部を上下動させなくても、これらによって、充填部１２内の外観状態を一度に画像にできるようにしてもよい。
【実施例】
【００７７】
図６は、実施形態２の汚染状況監視装置Ｋ１（以下簡単に監視装置Ｋ１という）と既存の汚染状況監視装置（以下簡単に既存監視装置という）とを同時に使用した場合の、循環水系１００の汚染状況を示すグラフである。
【００７８】
監視装置Ｋ１では、粒状物２として、直径２ｍｍのアクリル製ビーズを使用するとともに、セル１の充填部１２内の循環水Ｗの流速を０．３ｍ／ｓｅｃとし、循環水系１００の汚染状況を、粒状物２の汚染長さＸで示している。また、既存監視装置としては、バイオファウリングモニターを使用している。このバイオファウリングモニターは、外径１／２インチで長さ９０ｃｍの湾曲チューブ内に、循環水Ｗを長時間通し、この時の循環水Ｗの出入口の差圧、すなわち、圧損を検出して、循環水系１００の汚染状況を監視するものである。
【００７９】
図６のグラフＡで示される、粒状物２の汚染長さＸのカーブは、グラフＢで示される出入口の差圧のカーブより傾斜が大きく、かつ、２つのグラフＡ，Ｂは互いに交差している。したがって、既存監視装置の場合、経過日数が７日と１４日とにおいて、差圧がほとんどど変化せず、循環水系１００の汚染状況が明確に分からないのに対し、監視装置Ｋ１の場合、粒状物２の汚染長さＸが、１１ｍｍから２５ｍｍに変化し、循環水系１００の汚染状況を明確に捉えることができる。もちろん、この監視装置Ｋ１では、７日目の粒状物２の汚染長さＸが、１１ｍｍであるから、これによっても、循環水系１００の汚染状況を明確に捉えることができる。
【００８０】
このように、この監視装置Ｋ１では、既存の監視装置に比べて、循環水系１００の汚染の状況を早くかつ正確に捉えることができる。
【００８１】
図７は、４つの冷却塔回りに、それぞれ監視装置Ｋ１と上記既存監視装置とを取り付け、４週間経過後の、粒状物２の汚染長さＸと出入口差圧との関係を示している。この図から、粒状物２の汚染長さＸの増加に伴って、出入口差圧も増加していることが分かり、監視装置Ｋ１で検出される、粒状物２の汚染長さＸが増加すれば、循環水系１００の汚染の状況も悪くなっていることが分かる。
【符号の説明】
【００８２】
１    セル
２    粒状物
５    逆洗ライン（逆洗水供給部）
６    逆洗排水ライン（逆洗水排水部）
７    付着量判定装置
１２    充填部（透明部）
７１    投光部
７２    イメージセンサ（受光部）
７３    結像部材（受光部）
８０    情報処理部
Ｗ      循環水
Ｗ１    逆洗水
【図１】
2013170823.tif 000003
【図２】
2013170823.tif 000004
【図３】
2013170823.tif 000005
【図４】
2013170823.tif 000006
【図５】
2013170823.tif 000007
【図６】
2013170823.tif 000008
【図７】
2013170823.tif 000009