JP5475834B2

JP5475834B2 - 浮遊固形物濃度計及び浮遊固形物濃度計測システム

Info

Publication number: JP5475834B2
Application number: JP2012131464A
Authority: JP
Inventors: 和弘山之内; 誠竹越; 茂雄佐藤; 寛野口
Original assignee: Meidensha Corp; Tokyo Metropolitan Sewerage Service Corp
Current assignee: Meidensha Corp; Tokyo Metropolitan Sewerage Service Corp
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: JP2012168198A

Description

この発明は下水道管渠、特に合流式下水道の雨水吐き口の汚濁濃度を自動測定する浮遊固形物濃度計において、雨水吐き口の水量変化、夾雑物によるトラブル、検出部のトラブルを解決するための技術に関する。

古くから下水道が普及した大都市では、雨水と汚水を同一の管渠で排除する合流式排除方式を採っている下水道が多い。合流式ではその処理区域に多量の降雨があると、市街の浸水等をふせぐため下水（雨水と汚水の混合水）の一部を処理せずにそのまま河川に放流する。これを「合流式下水道の雨水吐き」という。

図９は合流式下水道の雨水吐きに基づく雨水吐き室９の概念図である。雨水吐き室９はマンホール蓋９０を介して外界と隔絶されている。晴天時は下水管渠９１の底部付近の水位であり、多量の降雨時には越流堰９２を越える水位になる。越流堰９２から越流した雨水を大量に含む下水は放流管渠９３から河川に放流される。この越流される下水の水質を監視するために下水管渠９１内の越流堰９２近傍には浸漬型の浮遊固形物濃度計が設置されている。

汚水を含んだ下水中には色々な夾雑物が含まれており、濁度計の検出部等を下水管渠９１内に設置すると、繊維状の夾雑物が絡みつき、計測の妨げや検出部の設置そのものが管渠の流れの妨げとなる可能性が高い。また、汚濁濃度測定から見ると、河川の水質に係わる越流した下水の汚濁濃度を知ることが重要であり、晴天時の下水は下水処理場に送られ処理されるので汚濁濃度の計測の要求は低い。

そこで、特許文献１に例示される浮遊固形物濃度計は検出部を洗浄するためのブラシを備え、定期的にブラシを作動させて検出部の被洗浄面を磨いて、汚濁濃度の計測の維持を図っている。

実公平４−１８７１８号公報（第２，３頁）

しかしながら、特許文献１のような洗浄機構を備えた浮遊固形物濃度計は、繊維状の夾雑物が絡みつく構造で雨水吐き口での汚濁濃度の測定には適さない。

また、前記浮遊固形物濃度計の検出部を下水管渠９１に挿入すること自体が下水の流れの妨げになること、逆に浮遊固形物濃度計の検出部にかかる大きな水圧、特に越流時の大きな水圧による検出部または検出部の指示構造に作用する破壊力への考慮がされておらず、雨水吐き室９での汚濁濃度の測定には適さない。さらに、従来の検出器の洗浄構造は片持ち構造になっており、機械的な強度が弱く、雨水吐き室９での汚濁濃度の測定には適さない。

前記課題を解決するための浮遊固形物濃度計は、外側面に発光窓及び受光窓を備えた検出部と、この検出部を収納可能な洗浄器と、この洗浄部の外周に設けられる球状の浮き子とを備え、前記洗浄器は前記発光窓及び受光窓を洗浄するための洗浄液を充填した洗浄槽を備え、前記検出部は、浮遊固形物濃度の測定時に前記洗浄器から前記発光窓及び受光窓が露出するように動作する一方で、測定待機時には当該発光窓及び受光窓が前記洗浄槽内に収まるように動作する。

また、前記課題を解決するための浮遊固形物濃度計測システムは、下水管渠内を流通する被測定液の濃度を計測する浮遊固形物濃度計と、前記下水管渠内の水位を監視する水位計とを備え、前記浮遊固形物濃度計は、外側面に発光窓及び受光窓を備えた検出部と、この検出部を収納可能な洗浄器と、この洗浄部の外周に設けられる球状の浮き子とを備え、前記洗浄器は前記発光窓及び受光窓を洗浄するための洗浄液を充填した洗浄槽を備え、前記水位計の測定水位が基準値以上になると前記検出部は前記洗浄器から前記発光窓及び受光窓が露出するように動作して浮遊固形物濃度の測定工程に移行し、一方、前記測定水位が基準値未満になると当該検出部は当該発光窓及び受光窓が前記洗浄槽内に収まるように動作して測定待機工程に移行する。

以上の浮遊固形物濃度計及び浮遊固形物濃度計測システムによれば、測定待機時には検出器の動作により発光窓及び受光窓が洗浄器内に収納されるようになっているので、被測定液に含まれる夾雑物の絡みつきがなくなり、安定した浮遊固形物濃度の測定が行える。また、検出器の洗浄機構は前記検出器の軸心を中心点とした対称の構造となっているので強度が維持される。

また、洗浄器の外周には球状の浮き子が設けられたことにより、当該検出部に浮力が与えられるので、被測定液に接する部分を最小限に抑えられ、前記被測定液の流速による水圧や夾雑物の衝突による前記検出部への衝撃を低減できる。

前記浮遊固形物濃度計において、前記浮き子の浮力を調整するための錘を備えるとよい。浮き子の外形を小型化でき、狭い管渠内での設置が可能となる。

また、前記洗浄槽には前記検出器の側面を磨くためのブラシを備えるとよい。発光窓及び受光窓の洗浄効果が増し、精度の良い浮遊固形物濃度の測定が行える。

さらに、前記浮遊固形物濃度計には前記洗浄槽に洗浄液を注入するための洗浄液補充筒を備えるとよい。洗浄液が確保され、検出部と洗浄器との間からの洗浄液の漏れに対応できる。

そして、前記浮遊固形物濃度計測システムにおいては、前記浮遊固形物濃度計による浮遊固形物濃度の計測に供される被測定液を前記下水管渠の底部付近から導入した後に放流管渠に越流排出させる計測槽を備えるとよい。下水管渠に浮遊固形物濃度計を設置しにくい狭い施設に有効である。また、下水管渠を流通する下水の流速による圧力及び大型の夾雑物の衝突を回避できる。

したがって、以上の発明によれば浮遊固形物濃度計の測定精度及び機械的強度が高まる。

（ａ）発明の第一の実施形態に係る浮遊固形物濃度計の検出部の洗浄機構を示した概略断面図、（ｂ）支持板の平面図。発明の第二の実施形態に係る浮遊固形物濃度計の検出部の洗浄機構を示した外観図。発明の第三の実施形態に係る浮遊固形物濃度計の検出部の洗浄機構を示した概略断面図。発明の第四の実施形態に係る浮遊固形物濃度計の外観図。発明の第五の実施形態に係る浮遊固形物濃度計の外観図。発明の第六の実施形態に係る浮遊固形物濃度計の外観図。発明の第七の実施形態に係る浮遊固形物濃度計測システムの概略構成図。発明の第八の実施形態に係る浮遊固形物濃度計測システムの概略構成図。雨水吐き室の概略構成図。

図１（ａ）は発明の第一の実施形態に係る浮遊固形物濃度計１の検出部の洗浄機構を示した概略断面図であり、図１（ｂ）は支持板の平面図である。

浮遊固形物濃度計１は下水管渠内を流通する下水の浮遊固形物濃度を計測するための装置である。浮遊固形物濃度計１は検出部１０と洗浄器１１とを備える。検出部１０は略円柱状に形成されている。洗浄器１１は略円筒状に形成され、検出部１０と同心に検出部１０の外周に設けられている。

検出部１０は検出主部１２と駆動部１３とからなる。検出主部１２は円柱状に形成され、その下端寄りの側面には光学測定系１４の構成要素である発光窓１５及び受光窓１６が設けられている。検出主部１２には少なくとも発光素子１５１及び検出素子１６１が内蔵されている。発光素子１５１から発せられた光は発光窓１５を介して外部の液相に照射される。検出素子１６１は前記液相に散乱した光を受光窓１６から検出する。駆動部１３は検出主部１２の上端に設置されている。駆動部１３はモータ１７と回転軸１８と支持板１９と筒部２０からなる。モータ１７は検出主部１２の上端部に固定されている。回転軸１８は検出主部１２と同心となるようにモータ１７に接続されている。回転軸１８の側面には雄ねじ部が形成されている。この雄ねじ部は支持板１９の中心に形成されたネジ孔２１の雌ねじ部と螺合関係にある。支持板１９は洗浄器１１内に複数設置された支柱２２に固定されている。支持板１９にはガイドレール２３が遊嵌する孔２４が形成されている。図１（ｂ）に例示された支持板１９には４つの孔２４がネジ孔２１を中心に等間隔に配置されている。孔２４の数はこの実施形態に限定されないことは言うまでもない。ガイドレール２３はその下端部が検出主部１２の上端に螺着される一方で上端部は筒部２０の下端に螺着される。筒部２０の上端には図４に示された管部２５が接続されるフランジ２６が具備されている。

洗浄器１１は円筒状に形成されている。洗浄器１１は検出部１０の発光窓１５及び受光窓１６を洗浄するための洗浄液２７を充填した洗浄槽２８を有している。洗浄槽２８は少なくとも発光窓１５及び受光窓１６を収納できるように洗浄器１１の下端付近の内面に沿って設けられている。検出部１０と接触する洗浄槽２８の天井部及び底部の面にはそれぞれシール部材２９が付帯される。また、洗浄器１１の内面にも被測定液の浸入をふせぐためのシール部材３０が適宜複数付帯される。

図１を参照しながら浮遊固形物濃度計１の動作例について説明する。浮遊固形物濃度の測定時にモータ１７は回動軸１８を逆転させる。支持板１９は洗浄器１１内で固定されているので、回転軸１８が下降し、これにより検出主部１２も下降して発光窓１５及び受光窓１６が露出する。一方、測定待機時にはモータ１７は回転軸１８を正転させる。これにより回転軸１８が上昇するので発光窓１５及び受光窓１６は洗浄槽２８内に収まる。

図２は発明の第二の実施形態に係る浮遊固形物濃度計２の検出部の洗浄機構を示した外観図である。

下水管渠内を流通する下水の浮遊固形物濃度を計測するための浮遊固形物濃度計２は検出部３１と洗浄器３２とを備える。検出部３１及び洗浄器３２は略円筒状に形成されている。検出部３１は洗浄器３２と同心に洗浄器３２内に収容できるように配置されている。

検出部３１は検出主部３３と駆動部３４とからなる。検出主部３３は円筒状に形成され、その下端寄りの側面には光学測定系３５の構成要素である発光窓３６及び受光窓３７が設けられている。検出主部３３には少なくとも発光素子３６１及び検出素子３７１が内蔵されている。発光素子３６１から発せられた光は発光窓３６を介して外部の液相に照射される。検出素子３７１は前記液相に散乱した光を受光窓３７から検出する。駆動部３４は検出主部３３の上端に配置されている。駆動部３４はモータ３８と回転軸３９とからなる。モータ３８は洗浄器３２の天井部４０に固定されている。回転軸３９は検出主部３３と同心にモータ３８に接続されている。回転軸３９の側面には雄ねじ部が形成されている。この雄ねじ部は検出主部３３の上蓋４１の中心に形成されたネジ孔の雌ねじ部と螺合関係にある。また、検出主部３３の側面には洗浄器３２内に複数設置されたガイドレール４２によって洗浄器３２と同軸方向に誘導されるガイド４３が複数接続されている。

洗浄器３２は円筒状に形成されている。洗浄器３２は検出主部３３の発光窓３６及び受光窓３７を洗浄するための洗浄液４４を充填した洗浄槽４５を有している。洗浄槽４５は少なくとも発光窓３６及び受光窓３７を収納できるように洗浄器３２の下端付近の内面に沿って設けられている。検出部３１と接触する洗浄槽４５の天井部及び底部の面にはそれぞれシール部材４６が付帯される。また、洗浄器３２の内面には被測定液の浸入をふせぐためのシール部材４７が適宜複数付帯される。

図２を参照しながら浮遊固形物濃度計２の動作例について説明する。浮遊固形物濃度の測定時にモータ３８は回動軸３９を逆転させる。モータ３８は洗浄器３２内で固定されているので、検出器３１のガイド４３がガイドレール４２を下降し、これにより検出部３１の発光窓３６及び受光窓３７が洗浄器３２の下端側から露出する。一方、測定待機時にはモータ３８が回転軸３９を正転させると、検出器３１が上昇して発光窓３６及び受光窓３７は洗浄槽４５内に収まる。

以上のように浮遊固形物濃度計１，２によれば従来のような検出部への被測定液に含まれる夾雑物の絡みつきがなくなり、安定した浮遊固形物濃度の測定が行える。そして、浮遊固形物濃度計１，２の検出器１０，３１の洗浄機構は従来のように片持ち構造ではなく検出器１０，３１の軸心を中心点とした対称の構造となっているので強度が維持される。尚、検出部１０，３１の駆動機構は、モータ駆動に限定することなく、ラック・アンド・ピニオン、クランク、エアーシリンダー等のいずれかを適用したものを採用してもよい。

また、図３に例示した第三の実施形態に係る浮遊固形物濃度計３の洗浄器１１，３２の洗浄槽２８，４５内には検出器１０，３１の側面を磨くためのブラシ４８を設けるとよい。発光窓１５，３６及び受光窓１６，３７の洗浄効果が増し、精度の良い浮遊固形物濃度の測定が行える。

さらに、図４に例示した第四の実施形態に係る浮遊固形物濃度計４のように洗浄器１１，３２の外周に球状の浮き子４９を設けるとよい。検出部１０，３１及び洗浄器１１，３２に質量に相当した浮き子４９を設けることで、水位５０の変動に応じて検出部１０，３１全体の位置が上下する。このように検出部１０，３１に浮力をもたせることで、被測定液（下水管渠内を流通する下水）に接する部分を最小限に抑えることができ、前記被測定液の流速による水圧や夾雑物の衝突による検出部１０，３１に対する衝撃を低減させることができる。これにより検出部１０，３１及びこの支持構造の破損を防ぐことができる。さらに、下水管渠内の下水の流れや下水管渠の越流堰からの下水の越流の妨げを抑制できるので、下水道本来の機能を損なわせない。

洗浄器１１，３２に浮き子４９を付帯させた場合、浮力の補助としてバランス用の錘を設けるとよい。図５に例示された第五の実施形態に係る浮遊固形物濃度計５は検出器１０，３１の上端側に円筒体５１が接続されている。円筒体５１には錘５２に連結された索条５３が繋がれている。索条５３は複数の滑車５４に架けられている。円筒体５１は支持パイプ５５に遊嵌されている。支持パイプ５５は支持部材５６によって雨水吐き室の壁面５７に取り付けられる。以上のようにバランス用の錘５２を備えることで、浮き子４９の外形の小型化が実現し、狭い下水管渠内での設置が可能となる。

また、図６に例示した第六の実施形態に係る浮遊固形物濃度計６のように洗浄液の補充筒５８を設けると、検出器１０，３１の洗浄液を確保できるので、検出器１０，３１と洗浄器１１，３２との間に介在するシール部材からの洗浄液の漏れに対応できる。

図７は発明の第七の実施形態に係る浮遊固形物濃度計測システム７の概略構成図である。

浮遊固形物濃度計測システム７は雨水吐き室６０内に浮遊固形物濃度計４と水位計６１と制御部６２とを備える。雨水吐き室６０はマンホール蓋６３によって外界と隔絶されている。浮遊固形物濃度計４は洗浄器１１（３２）が越流堰６７近傍の下水管渠６４側に配置されるように設置される。水位計６１も下水管渠６４側に設置されている。水位計６１は測定した下水管渠６４の水位の信号を制御部６２に出力する。水位計６１は下水道設備で採用されている既知の水位計を適用すればよい。制御部６２は水位計６１から供給された水位の信号に基づき浮遊固形物濃度計４を動作制御する。例えば、下水管渠６４の水位が基準に達すると浮遊固形物濃度計４の検出部を下降させて浮遊固形物濃度の測定工程に移行する。そして、前記水位が基準未満に下降すると検出部を洗浄器１１，３２内に収納させて測定待機（検出器の洗浄工程）に移行する。尚、浮遊固形物濃度計測システム７は浮遊固形物濃度計４に代えて浮遊固形物濃度計５（または６）を適用できることは言うまでもない。

また、制御部６２には光ファイバー接続器６５を接続し、制御部６２が水位の測定信号や浮遊固形物濃度さらには浮遊固形物濃度計４の動作状況を光信号に変換するようにすると、光ファイバーを介して前記光信号を外部の監視施設に伝送できる。若しくは、地上に設置された無線通信方式の遠隔監視装置６６を制御部６２に接続し、制御部６２が下水管渠６４の水位や浮遊固形物濃度さらには浮遊固形物濃度計４の動作状況を電気信号に変換するようにすると、携帯電話回線等によって前記電気信号を外部の監視施設に伝送できる。

図７を参照しながら浮遊固形物濃度計測システム７の動作例について説明する。

晴天時は下水管渠６４の水位が基準値未満（例えば水位が越流堰６７の上面の位置よりも下位）であり、浮遊固形物濃度を測定する必要がないので、制御部６２は検出器の発光窓及び検出窓が洗浄器１１，３２内に納まるように浮遊固形物濃度計４を制御する。測定待機の間、前記発光窓及び検出窓は洗浄器１１，３２の洗浄液槽内に収納された状態となっているので洗浄液により清浄に保たれる。

一方、雨天時に下水管渠６４の水位が基準値以上（例えば水位が越流堰６７の上面の位置以上）となった場合、制御部６２は検出器を下降させて発光窓及び受光窓を露出させるように浮遊固形物濃度計４を制御する。これにより越流堰６７から放流管渠６８に越流される液相の浮遊固形物濃度が測定される。

そして、雨があがり、下水管渠６４の水位が前記基準値未満となった場合、制御部６２の制御信号により、浮遊固形物濃度計４は検出器の発光窓及び受光窓を洗浄器１１，３２内に収めて測定待機の状態に戻す。

以上の晴天時及び雨天時の下水管渠６４の水位情報及び浮遊固形物濃度計４の動作状況は制御部６２で光信号や電気信号に変換された後に光ファイバー、携帯電話回線等を介して外部の監視施設に伝送される。

したがって、浮遊固形物濃度計測システム７によれば河川に排除された下水の水質が監視される。監視されたデータは雨水吐きによる河川の汚濁状況及び下水処理施設に供される越流下水の水量並びにその汚濁負荷量の把握、市民に対する雨水吐き水質の状況の開示、雨水排除管理のデータとして利用できる。ゆえに、公共水域の水質保全に貢献できる。

図８は発明の第八の実施形態に係る浮遊固形物濃度計測システム８の概略構成図である。

浮遊固形物濃度計測システム８は計測槽６９内に浮遊固形物濃度計４を備えたこと以外は浮遊固形物濃度計測システム７と同じシステム構成となっている。計量槽６９は浮遊固形物濃度計４による浮遊固形物濃度の計測に供される下水管渠６４内を流通する被測定液を底部付近から配管７０を介して導入した後に越流排出させている。計量槽６９の上端の位置は越流堰６７の上面の位置と略同等に設定される。下水管渠６４の水位に基づく制御部６２による浮遊固形物濃度計４の制御は浮遊固形物濃度計測システム７と同じである。

浮遊固形物濃度計測システム８は下水管渠６４の周辺や上部のスペースが狭く浮遊固形物濃度計４を設置できない場合に有効である。また、下水管渠６４の流速による圧力及び大型の夾雑物の衝突を回避させることができる。そして、これにより浮遊固形物濃度計４の検出部の物理的破損を防ぐことができると共に浮遊固形物濃度計４の設置方法に幅をもたせることができる。

１，２，３，４，５，６…浮遊固形物濃度計
７，８…浮遊固形物濃度計測システム
１０，３１…検出部
１１，３２…洗浄器
１２，３３…検出主部
１３，３４…駆動部
１４，３５…光学測定系、１５，３６…発光窓、１６，３７…受光窓
２７，４４…洗浄液
２８，４５…洗浄槽
４８…ブラシ
４９…浮き子
５２…錘
５８…補充筒
６０…雨水吐き室、６１…水位計、６２…制御部、６３…マンホール蓋、６４…下水管渠、６５…光ファイバー接続器、６６…遠隔監視装置、６７…越流堰、６８…放流管渠
６９…計測槽

Claims

外側面に発光窓及び受光窓を備えた検出部と、
この検出部を収納可能な洗浄器と、
この洗浄部の外周に設けられる球状の浮き子と
を備え、
前記洗浄器は前記発光窓及び受光窓を洗浄するための洗浄液を充填した洗浄槽を備え、
前記検出部は、浮遊固形物濃度の測定時に前記洗浄器から前記発光窓及び受光窓が露出するように動作する一方で、測定待機時には当該発光窓及び受光窓が前記洗浄槽内に収まるように動作すること
を特徴とする浮遊固形物濃度計。
前記浮き子の浮力を調整するための錘を備えたことを特徴とする請求項１に記載の浮遊固形物濃度計。
前記洗浄槽は前記検出器の側面を磨くためのブラシを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の浮遊固形物濃度計。
前記洗浄槽に洗浄液を注入するための洗浄液補充筒を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の浮遊固形物濃度計。
下水管渠内を流通する被測定液の濃度を計測する浮遊固形物濃度計と、
前記下水管渠内の水位を監視する水位計と
を備え、
前記浮遊固形物濃度計は、
外側面に発光窓及び受光窓を備えた検出部と、
この検出部を収納可能な洗浄器と、
この洗浄部の外周に設けられる球状の浮き子と
を備え、
前記洗浄器は前記発光窓及び受光窓を洗浄するための洗浄液を充填した洗浄槽を備え、
前記水位計の測定水位が基準値以上になると前記検出部は前記洗浄器から前記発光窓及び受光窓が露出するように動作して浮遊固形物濃度の測定工程に移行し、
一方、前記測定水位が基準値未満になると当該検出部は当該発光窓及び受光窓が前記洗浄槽内に収まるように動作して測定待機工程に移行すること
を特徴とする浮遊固形物濃度計測システム。
前記浮遊固形物濃度計による浮遊固形物濃度の計測に供される被測定液を前記下水管渠の底部付近から導入した後に放流管渠に越流排出させる計測槽を備えたことを特徴とする請求項５に記載の浮遊固形物濃度計測システム。