JPH0212607Y2

JPH0212607Y2 -

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Publication number: JPH0212607Y2
Application number: JP1981129266U
Authority: JP
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1981-08-31
Publication date: 1990-04-09
Also published as: JPS5834046U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は溶存酸素計に関するもので、特に下水
処理場の曝気槽などにおいて、汚水（検水）中に
溶存する酸素量を測定するに当り、長期間無保守
で精度良く測定できる溶存酸素計に関するもので
ある。

一般に溶存酸素計はその検出電極の表面に汚泥
が付着したり、粗大ゴミ（髪の毛等）が絡み付い
たりすると測定感度が劣化する。そこで、このよ
うな欠点を除去するために本出願人は種々の実験
を行つた結果、次のことが判明した。検出電極
を浮力により無秩序に運動しながら上昇する気泡
群により覆うようにすると、検出電極に付着した
汚泥をほぼ100％除去できる。ただし、気泡群が
検出電極の表面から離れた所を上昇する場合には
あまり洗浄効果がないので、浮力で上昇する気泡
群が検出電極の表面にまんべんなく触れながら上
昇するように気泡発生孔を配置することが必要で
ある。以上が気泡洗浄の原理である。粗大ゴミ
は検水に流れが存在する（例えば曝気槽において
は散気により１〜2m／secの流速の旋回流が存在
する。）ために沈殿せずに浮遊し検水の採水口な
どに絡み付くのであるから、粗大ゴミが採水口な
どに直接触れないように、後述のゴミ阻止部材を
設ければ粗大ゴミは流れに押流されて絡み付くこ
とはない。

本出願人は上記のことを利用して、種々の改良
された溶存酸素計を既に提案した。まず特公昭54
−24876号においては、上下に開口部を有する筒
状のケーシングの内部に検出電極を設けるととも
にこの検出電極より下位においてケーシングに気
泡発生孔を設け、かつ検水の採水口となるケーシ
ングの下部開口部の上流側にゴミ阻止部材を設け
ており、常時気泡発生孔から気泡を発生すること
により下部開口部からエアリフト効果により検水
を上昇させるとともに該気泡により検出電極を洗
浄する。この溶存酸素計では、気泡洗浄により検
出電極への汚泥の付着が防止できるとともに、検
水は絶えず上昇して検出電極には新しい検水が接
触するので気泡洗浄により出力に誤差を生じるこ
とがないが、ケーシングの下部開口部では常に検
水を吸込んでいるのでこの下部開口部に粗大ゴミ
が絡み付き易く、これにより採水が阻害されて出
力に誤差が生じ溶存酸素濃度制御などに使用でき
なくなる。

又、特開昭51−74691号に示した溶存酸素計に
おいては、両端が閉塞された筒状のケーシングの
内部に検出電極を設けるとともにケーシングの周
壁に採水部となる窓を設け、又ケーシングの検出
電極より下位には気泡発生孔を設けるとともにケ
ーシングの上流側にはゴミ阻止部材を設けてい
る。この溶存酸素計では気泡洗浄によりやはり検
出電極への汚泥付着が防止できるとともに、検水
を吸込む方式ではないので粗大ゴミの絡み付きも
防止できるが、検出電極近傍の検水は停滞気味で
あるので気泡洗浄時に気泡から検水への酸素溶け
込み量が多くなり、出力に誤差を生じる欠点があ
る。（ただし、気泡の上昇スピードが速い場合に
は、溶け込んだ酸素の影響はほとんど電極出力に
現われない。）このため、この溶存酸素計の出力
信号（溶存酸素濃度値）を下水処理場などの制御
系に使用した場合、気泡洗浄時に出力信号が急変
し、制御系に好ましくない外乱を与える。そこで
連続洗浄とすることが考えられ、この場合には出
力信号に急変が生じず制御系に外乱を与えること
がなく、又洗浄効果も大きくなるが、常時出力誤
差を生じることとなり、溶存酸素量の測定を正確
に行うことができず、制御系も正確な制御を行う
ことができなくなる。

この気泡洗浄の誤差を補正するために洗浄誤差
補正回路を設ける。

以下、従来例を第１図及び第２図について説明
する。

第１図は溶存酸素計の全体構成を示し、１は検
水源で例えば曝気槽、２は詳細を第２図に示す溶
存酸素計の本体部、３は本体部２内に設けられて
いる検出電極、４は検出電極３と信号変換器１２
とを接続する信号線、１３は信号変換器１２と指
示記録計１４とを接続する信号線である。又、５
は電動開閉弁６と、本体部２とを結ぶ空気配管、
７は空気源例えば、エアポンプ８と電動開閉弁と
を結ぶ空気配管である。

又、第２図は溶存酸素計の本体部２を示し、５
１は曝気槽１の一端に取付けられたホルダ（図示
せず）に支持されたパイプで、その上部は、検水
面上にあるとともにその下部は検水中に没してい
る。パイプ５１は空気配管も兼ねており、その上
端には図示しない蓋を介して空気配管５が接続さ
れている。パイプ５１の下部外周にはジヨイント
２１の上部が螺着され、ジヨイント２１の周壁に
は配管接続金具５４が螺着される。又、ジヨイン
ト２１の下部外周には保護管２２の上端が螺着さ
れ、保護管２２の周壁には複数個の細長い採水口
（窓）２３が設けられ、検水は採水口２３を介し
て保護管２２内に自由に出入し検出部３と接触す
る。保護管２２の下部内周には、電極ホルダ２４
が螺着され、電極ホルダ２４の内周には検出電極
３が嵌合挿入され、電極ホルダ２４の下端にキヤ
ツプ２５を螺着することにより電極３はしつかり
固定される。電極ホルダ２４には電極３の周囲に
円周配置で複数個の気泡発生孔（図示省略）が形
成される。電極ホルダ２４の周壁には配管接続金
具５５上記気泡発生孔と連通するよう螺着され接
続金具５４，５５間には空気配管５２が連結され
る。信号線４はキヤツプ２５を挿通して検出電極
３に接続される。パイプ５１、ジヨイント２１、
保護管２２などによつてケーシングが形成され、
第２図の１００で示される検水の流れの方向に対
してケーシングの上流側にゴミ阻止部材１０１を
ねじ１０２により取付ける。

前記信号変換器１２は第３図に示すようにプリ
アンプ２６と洗浄誤差補正回路２７から構成さ
れ、洗浄誤差補正回路２７は第４図に示すように
構成されている。第４図において、２８，２９は
オペアンプ、VR₀，VR₁は可変抵抗、R₁〜R₃は
抵抗である。

上記構成の溶存酸素計は本体部２が検水源１に
浸漬されると検水は採水口２３を介して本体部２
内に出入して検出電極３と接触し、検出電極３は
検水中の溶存酸素量（DO；溶存酸素飽和度）を
検出しDO値に比例した電気信号を信号線４によ
り出力する。一方空気源８を作動させるとともに
電動開閉弁６を開とし、空気を空気配管５，７を
介してパイプ５１に送入する。空気は接続金具５
４、空気配管５２および接続金具５５を通つて気
泡発生孔（図示省略）に至り、この孔から気泡群
が発生され、この気泡群は浮力により無秩序に運
動しながら検出電極３の表面に触れつつ上昇し、
採水口２３から出ていく。このため、検出電極３
の表面は気泡により洗浄されて汚泥などの付着は
防止される。

又、矢印１００で示す検水の流れに乗つて移動
してきた粗大ゴミはゴミ阻止部材１０１に当り流
れの方向と直角な方向に押流されるので、保護管
２２に接触することがなく採水口２３にからみ付
くこともない。従つて、洗浄機能および測定機能
が失なわれることがない。又、矢印１００で示す
方向に進んできた検水の並進運動エネルギーはゴ
ミ阻止部材１０１に当つた際にその一部がゴミ阻
止部材１０１の後側に発生する渦エネルギーに変
化する。この渦により検水はゴミ阻止部材１０１
を上流側に設けたにもかかわらず採水口から自由
に出入することができ、検出電極３により精確な
測定ができることになる。さらに、検出電極３の
周囲の検水の流れは渦運動が主になり並進運動が
減少するため、発生した気泡群は押流されること
なく検出電極３周囲を確実に上昇し、洗浄効果が
高められる。

又、測定中においては電動開閉弁６は常時開と
なし、気泡発生孔（図示省略）からは常時気泡を
発生させ、連続洗浄を行う。この連続洗浄により
洗浄効果は向上するが、気泡中の酸素が検水中に
溶け込んで検出電極３の出力に誤差を生じる。こ
の誤差量は実験の結果真のDO値と第５図に示す
関係にあることが判明した。この関係を式で表わ
すと、連続洗浄時電極出力∝100−Δ₀／100 ×（溶存酸素飽和度）＋Δ₀ ……(1) となる。ここでΔ₀は１〜８程度の値であり、検
水源１によつて、決まる値である。従つて、本体
部２の設置場所、検水の流れの条件等を大きく変
えない限り定数となる。

真の溶存酸素飽和度をDO（真）、プリアンプ２
６の非洗浄時の出力をV_DOとするとV_DO＝k_DO（真）
〔ボルト〕となる。ｋは定数である。従つて、プ
リアンプ２６の洗浄時の出力をV_DO（洗）とする
と V_DO（洗）＝ｋ｛100−Δ₀／100DO（真）＋Δ₀｝〔ボルト〕 ……(2) となる。DO（真）の値は０〜100（％）の範囲で
ある。従つて、第４図に示す洗浄誤差補正回路２
７において、電源に接続された可変抵抗VR₀の出
力側の電圧を−V₀とするとオペアンプ２８の出
力電圧V₁は V₁＝VR₁／R₁｛V₀−V_DO（洗）｝洗浄誤差補正回路２７の出力電圧V₂は、 V₂＝R₃／R₂｛V₀（１−VR₁／R₁）＋VR₁／R₁V_DO（洗）｝ ……(3) となる。

(3)式へ(2)式を代入すると、 V₂＝R₃／R₂｛V₀（１−VR₁／R₁）＋VR₁／R₁ｋ（100
−Δ₀／100・DO（真）＋Δ₀｝……(4) となる。DO（真）＝Ｏのとき、V_DO＝Ｏボルト、
DO（真）＝100のとき、V_DO＝１ボルトと設定し、
VR1／R₁＝100／100−Δ₀となるように調整すれば、(4)
式は、 V₂＝R₃／R₂×１／100（真）〔ボルト〕となり、V₂はDC（真）に比例したものとなり洗
浄誤差を除去することができる。

しかしこの気泡洗浄誤差補正を行なうためには
第５図に示すΔ₀の値を求めVR₁を調整しなけれ
ばならない。前述の様に、Δ₀は測定場所の条件
が大きくかわらない限り一定である。

Δ₀を求める方法として、次の手順で行なう必
要がある。

検出電極３の零点、フルスケールの校正を行
なう。

検出電極３を検出部にセツトし測定場所に設
置する。

気泡洗浄を行なわない時の指示記録計１４を
読みとる。

（検水に流速が0.3m／sec程度以上ある場合に
はこの読み値を真のDO値とすることができ
る）。

その状態で気泡洗浄を行なつた時の上昇値Δ
を読みとる。

（但し、気泡洗浄を行なつたことにより曝気槽
内のDO値が変化しない程度の容量の大きさが
あるものとする）第５図あるいは第６図よりΔ₀の値を推定す
る。

Δ₀の値に対応した値にVR₁を調整する。

上記洗浄誤差の補正方法には次の問題点があ
る。

補正の手順が繁雑である。

あらかじめΔ₀の値に対応したVR₁の値を決
めておかなければならない。

測定場所の条件が大きく変化した場合には繁
雑な手順をくり返す必要がある。

間欠的に洗浄を行なう場合には洗浄誤差補正
回路を使うことができない。

本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、
補正値の設定が容易にできるとともにDO値が安
定している時に指示値に差が現われないように調
整するのが簡単であり、また間欠的な洗浄の場合
でも誤差補正回路の使用ができる溶存酸素計を提
供することができることを目的とする。

以下第７図及び第８図を参照して本考案の一実
施例を説明するに第１図から第４図まで同一部分
は同一符号を付して示す。

第７図及び第８図において、洗浄誤差補正回路
２７に設けられている可変抵抗VR₁（誤差補正調
整用）の両端には第１操作回路となる第１スイツ
チS₁を接続する。一方、この第１スイツチS₁には
これと連動する第２操作回路となる第２スイツチ
S₂を設け、この第２スイツチS₂は電動開閉弁６を
制御する電路３０に介挿される。３１は電動開閉
弁６の制御電源である。

上記のように構成された本考案の実施例の気泡
洗浄による誤差の補正手段についての動作を述べ
る。なお、この実施例では第２スイツチS₂がオン
となると電動開閉弁６が閉じる例について述べ
る。まず、(1)検出電極３の零点とフルスケールの
校正を指示記録計１４により行なう。(2)次に検出
電極３を検出部にセツトし、測定場所に設置す
る。(3)ここで、第１スイツチS₁をオンさせると第
２スイツチS₂もオンとなる。第１スイツチS₁がオ
ンとなるため、可変抵抗VR₁は短絡されるので、
誤差補正は働かなくなる。一方、電動開閉弁６は
第２スイツチS₂がオンとなるため、開閉弁は閉と
なる。このため、気泡洗浄は行なわれなくなる。
このとき、指示記録計１４は所定の指示値を示
す。(4)この後、第１、第２スイツチS₁，S₂をオフ
させると、可変抵抗VR₁に設定された値の誤差補
正が働く。また、前記第１、第２スイツチS₁，S₂
のオフにより電動開閉弁６が開となり、気泡洗浄
を行なうようになる。この際、可変抵抗VR₁を第
１、第２スイツチS₁，S₂がオンの時（前記(3)の場
合）の指示記録計１４の指示値と同じ指示値とな
るように調整する。この手段を図示すると第９図
のようになる。第９図において、T₁は第１、第
２スイツチS₁，S₂がオンのとき、T₂はそれらが
オフのときで、矢印３２は可変抵抗VR₁の指示値
調整位置を示す。このようにして洗浄しないとき
と洗浄したときとの補正値を設定することにより
設定操作は終了される。（ただし、この時の槽内
のDO値が飽和状態ではないことが条件である。）上記調整操作を行なつた後、以後、連続洗浄状
態にしておけば、DO値の変動に対して常に適当
な値の補正を行なうことができる。また、間欠洗
浄に対しては、外部信号により第１、第２スイツ
チS₁，S₂を自動的に動作させることにより、気泡
洗浄時のみ補正を働かせることができDO値出力
を自動制御系の信号として用いることが可能とな
る。

以上述べたように、本考案によれば、下記のよ
うな効果を奏する。

(1) 気泡洗浄を行なつた時と行なわない時の指示
値からΔ₀を推定する必要がなくなつたため、
補正値の設定が容易となつた。

(2) 従来では求めたΔ₀に対応した値に可変抵抗
を設定する必要があるため、予めΔ₀に対応し
た目盛を設ける必要があるが、本考案では第
１、第２スイツチの操作を行つて指示値に差が
生じた分だけ補正すればよいので、測定場所の
変更等の場合にも調整が容易となる。また、そ
の調整手段が単に指示値を一致させるだけであ
るから簡単である。

(3) 上記の他の気泡洗浄の汚れ防止効果が大き
く、気泡洗浄による誤差の値が小さく、かつそ
の現われ方が一定している等の性質を利用して
いるので、補正や調整が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶存酸素計の全体構成図、第２図は溶
存酸素計の本体部の斜視図、第３図は信号変換器
のブロツク図、第４図は洗浄誤差補正回路の回路
図、第５図は溶存酸素計における真のDO値と洗
浄時の検出電極の出力との関係図、第６図は同じ
く真のDO値と洗浄時の上昇出力との関係図、第
７図から第９図は本考案の一実施例を示すもの
で、第７図は溶存酸素計の全体構成図、第８図は
第１、第２操作回路を備えた洗浄誤差補正回路の
回路図、第９図は第８図の作用を述べるための説
明図である。１……検水源、２……本体部、３……検出電
源、６……電動開閉弁、８……空気源、１２……
信号変換器、１４……指示記録計、２６……プリ
アンプ、２７……洗浄誤差補正回路、３０……電
路、３１……制御電源、S₁，S₂……第１、第２ス
イツチ、VR₀，VR₁……可変抵抗。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

検水源に浸漬されるケーシングと、このケーシ
ングに形成され、検水が出入される採水口と、前
記ケーシング内に設けられた検出電極と、前記ケ
ーシング内の検出電極より下部に設けられ、空気
源と接続されて検出電極近傍を浮力により無秩序
に運動しながら上昇する気泡群を常時発生する気
泡発生孔と、この気泡発生孔と前記空気源とを連
結する空気配管の途中に設けられた電動開閉弁
と、前記検出電極の出力側に接続され、前記気泡
洗浄による誤差を補正する可変抵抗が設けられた
洗浄誤差補正回路と、この補正回路の出力側に設
けられ、可変抵抗への誤差補正値を指示する指示
記録計と、前記可変抵抗の両端に接続され、可変
抵抗の両端をオン、オフさせる第１スイツチと、
この第１スイツチと連動され、前記電動開閉弁を
制御する電路に介挿された第２スイツチとを備え
第１、第２スイツチをオン、オフ動作させたと
き、前記指示記録計に指示された値から誤差補正
値を可変抵抗に設定するようにしたことを特徴と
する溶存酸素計。