JPH0515084Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、上下水道の水処理システム等におい
て使用する光フアイバ式濃度計に関するものであ
る。

Ｂ 考案の概要 本考案は、発光素子、参照用受光素子、第１及
び第２の散乱光検出用受光素子を備えた光フアイ
バ式濃度計において、 光フアイバ束により外径１〜３mmの発光面、こ
れに隣接する第１の受光面、前記発光面から0.5
〜1.5mmの距離をおく第２の受光面を同心円状に、
かつ略等面積となるように形成するとともに、発
光用光フアイバ束の一部を分離して参照光用光フ
アイバ束とし、各光フアイバ束の端部に発光素
子、各受光素子に結合されるコネクタを取付ける
ことにより、 第１、第２の受光面を可及的に発光面に接近さ
せて高濃度の測定を可能にするとともに、検出部
の小形化を図るようにしたものである。

Ｃ 従来の技術 上下水道の水処理システムにおけるシステム管
理や制御のために様々な水質計測器が使用されて
いる。その一種で、汚泥の濃度を測定する濃度計
には、光散乱法を応用したものがある。その構成
及び設置例を第７図に、また回路構成を第８図に
示す。

第７図において、２１はエアレーシヨンタン
ク、２２はこのタンク２１内の検水中に浸漬され
る検出部、２３はこの検出部２２を支持する取付
台、２４は変換器、２５は変換器用スタンド、２
６は前記検出部２２と変換器２４を接続する信号
ケーブルであり、この信号ケーブル２６を介して
検出部２２から変換器２４に検出信号が送出さ
れ、内部の回路で所要の処理が行われる。

第８図において、３１は発光素子、３２Ｒは参
照用受光素子、３２Ｎ及び３２Ｆは散乱光を検出
する受光素子である。受光素子３２Ｎは前記発光
素子３１に近い位置に、受光素子３２Ｆはそれよ
り遠い位置にそれぞれ配置されるものであつて、
前者をＮ受光素子、後者をＦ受光素子と称するも
のとする。３３Ｒ，３３Ｎ及び３３Ｆは前段増幅
器、３４Ｒ，３４Ｎ及び３４Ｆはフイルター回
路、３５Ｒ，３５Ｎ及び３５Ｆは増幅回路、３６
は発振回路、３７は前記増幅回路３５Ｒと発振回
路３６の出力を受けて前記発光素子３１の駆動電
流を制御するLED駆動回路、３８は前記増幅回
路３５Ｎの後段に接続したリニアライザ、３９は
前記増幅回路３５Ｆとリニアライザ３８の出力を
入力として所定の演算処理を行う演算回路、４０
はゼロ・スパン調整回路、４１は濃度出力信号を
出すＶ／Ｉ変換回路、４２は表示器、４３は電源
回路である。

発光素子３１の発光光線は検水中に投射され、
懸濁物による散乱光がＮ受光素子３２Ｎ、Ｆ受光
３２Ｆにより検出される。この検出信号が増幅さ
れた後、演算処理され、測定濃度が算出される。
また、参照用受光素子３２Ｒの受光信号により発
光素子３１の駆動電流が一定化される。

前記検出部２２の先端部分は第９図及び第１０
図に示すような構造となつている。即ち、ケース
５１の中央部に発光素子３１を配置し、その周囲
の近い所に２個のＮ受光素子３２Ｎを、これより
少し遠い所に２個のＦ受光素子３２Ｆをそれぞれ
配置している。

このように受光素子を２個ずつ用いるのは、光
量を多く受けるためである。また、Ｎ受光素子と
Ｆ受光素子の２種類とするのは、両方の検出信号
を演算処理することにより、出力特性の直線化を
図り、かつ汚泥の色の影響を少なくするためであ
る。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 ところで、Ｎ，Ｆ受光素子の出力特性は第１１
図に示すように濃度が濃くなるにつれて出力値が
上昇するが、ある濃度になると飽和しだし、それ
以上になると逆に低下する傾向にある。そして、
それは発光素子との距離が近付くにつれて濃度が
高くても飽和しにくくなる。Ｎ，Ｆ受光素子の出
力を演算処理するにしても現状の位置関係（発光
素子、受光素子の大きさによる位置関係）では２
％位までしか測定できない。

従つて、高濃度の測定には超音波を用いた濃度
計を使用することになるが、超音波方式には、測
定中に気泡の影響を受けやすいとか、検出部の形
状が大きくなるといつた欠点がある。

Ｅ 問題点を解決するための手段 本考案は、発光用コネクタに接続された光フア
イバ束の1/5〜1/10の本数を除いた光フアイバに
より外径１〜３mmの円形の発光面を形成し、この
発光面に隣接して第１の受光面を第１の受光用光
フアイバ束により、更にこの周囲に前記発光面か
ら0.5〜1.5mmの距離をおいて第２の受光面を第２
の受光用光フアイバ束によりそれぞれ同心円状
に、かつ発光面、第１の受光面、第２の受光面が
略等面積となるように形成し、前記1/5〜1/10の
本数の光フアイバ束を参照光用光フアイバ束とし
てその端部に参照光用コネクタを取付け、また前
記第１の受光用光フアイバ束の端部に第１の受光
用コネクタを、前記第２の受光用光フアイバ束の
端部に第２の受光用コネクタをそれぞれ取付け、
各コネクタを該当する発光素子、参照用受光素
子、第１及び第２の散乱光検出用受光素子に結合
させるようにしたことを特徴とするものである。

Ｆ 作用 発光素子の発光光源は発光用コネクタ、光フア
イバ束を通つてその大部分が発光面に達し、検水
中に投射される。検水中に懸濁物があると、散乱
光が生じ、これが第１、第２の受光面に入射し、
光フアイバ束、コネクタを通つて第１、第２の受
光素子に達する。この受光信号が後段で増幅、処
理されて濃度出力となる。この場合、第１、第２
の受光面は可及的に発光面に接近した配置となつ
ており、高濃度の測定が可能となる。

なお、発光光線の一部は参照光用光フアイバ
束、コネクタを通つて参照用受光素子に達する。
この受光信号により発光素子の駆動電流の一定化
制御が行われる。

Ｇ 実施例 以下、本考案を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。

第１図及び第２図は本考案の一実施例を示すも
ので、光フアイバ束により円形状の発光面２を形
成し、この周囲に光フアイバ束３により同心円状
のＮ受光面４を形成して、これらをステンレス製
スリーブ５内に収納している。更に、このスリー
ブ５の外周に光フアイバ束６により同心円状のＦ
受光面７を形成し、これらを外装用のステンレス
製スリーブ８に収納してその端面を検出面として
いる。この検出面には保護用の薄いガラスを設け
る。

前記発光用光フアイバ束１の端部には発光用コ
ネクタ９を取付けている。その場合、コネクタ９
には発光面形成用の光フアイバ束１とは別の光フ
アイバ束１０をも取付け、外装用スリーブ８内で
折返してその先端に参照光用コネクタ１１を取付
けている。また、Ｎ受光面用光フアイバ束３の端
部にはＮ受光用コネクタ１２を、Ｆ受光面用光フ
アイバ束６の端部にはＦ受光用コネクタ１３をそ
れぞれ取付けている。各コネクタ９，１１，１２
及び１３は、第８図に示す発光素子３１、参照用
受光素子３２Ｒ、Ｎ受光素子３２Ｎ、Ｆ受光素子
３２Ｆに相当する素子に結合される。

前記発光面２は、小型化のためには小径の方が
よいし、逆に大出力とする場合には大径の方がよ
いが、濃度と出力の関係を発光面の各外径につい
て測定した結果（第３図）から、外径が１mm以下
では出力が極めて少なくなつて測定が困難とな
り、外径が大きくなると、出力レベルは大きくな
つても濃度に対して飽和しだす点にあまり変化が
なくなることが分かり、しかもコネクタの大きさ
に制限があるので、その外径を１mm〜３mmとする
のが適当である。

前記Ｎ受光面４は、高濃度への適用ということ
を考慮すると、仕切りを設けることなく発光面２
に隣接して同心円状に配置するのが望ましい。ま
た、Ｆ受光面７は、発光面２とＦ受光面７との間
の距離ｌが0.5mmの時には第４図に示すように濃
度と演算結果（N²／Ｆ）の関係の直線性が比較
的良好であり、ｌ＞0.5mmの時には第５図に示す
ように直線性がかなり失われることを考慮して、
ｌ＝0.5〜1.5mm程度とするのが適当である。

なお、各光フアイバ束１，３，６は、コネクタ
部分の共通化を図るために同じ外径とするのが好
ましい。但し、Ｎ受光面４の外周にＦ受光面７が
設定可能な距離になるよう面積を決める必要があ
る。また、参照光用光フアイバ束１０の本数は、
本来の検出用に必要な本数の1/5〜1/10程度とす
る。更に、各受光素子による検出信号を処理する
回路は、従来と同様な構成とするか、マイクロコ
ンピユータを用いて高機能化を図るものとする。

光式濃度計の検出部先端部分を上記のような構
造とすると、１〜３mmφの発光面２の周囲にＮ受
光面４が隣接して形成され、更にその周囲に発光
面から0.5〜1.5mmの距離をおいてＦ受光面７が存
在するようになり、小形となつて高濃度の測定が
可能となる。しかも、増幅演算部でのＮ，Ｆ受光
素子の出力の演算処理により直線性が良くなる。

なお、上記実施例では、参照光用光フアイバ束
１０は外装スリーブ８内で折返したが、第６図に
示すように発光用コネクタ９の部分で分離しても
よい。これにより、先端部分をより一層小形にす
ることができる。

Ｈ 考案の効果 以上のように本考案によれば、光フアイバ束に
より１〜３mmφの発光面、この周囲に隣接するＮ
受光面、発光面から0.5〜1.5mmの距離をおくＦ受
光面を同心円状に、かつ略等面積となるように形
成し、各光フアイバ束の端部に発光素子、Ｎ受光
素子、Ｆ受光素子に結合されるコネクタを取付け
るとともに、発光用光フアイバ束にコネクタ接続
数の1/5〜1/10の本数の光フアイバをコネクタを
共用するように併設し、途中で折返してその端部
に参照光用コネクタを取付けたので、発光面と受
光面を極力接近させることができ、高濃度の測定
が可能となるとともに、小形化が図れる。また、
発光面とＮ受光面、Ｆ受光面を略等面積としたの
で、各光フアイバ束の外径が略等しくなり、コネ
クタの共通化が可能となる。更に、Ｎ，Ｆ受光素
子の出力特性の改善に伴い、その演算処理による
直線化が良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る光フアイバ式濃度計の一
実施例（検出部先端部分）を示す正面図、第２図
は同側面図、第３図は発光面の外径をパラメータ
とする濃度と出力の関係を示す特性図、第４図及
び第５図は濃度と演算結果（N²／Ｆ）の関係を
示す特性図、第６図は本考案の他の実施例（検出
部先端部分）を示す側面図、第７図は光散乱法を
応用した濃度計の構成及び設置例を示す配置構成
図、第８図は同ブロツク回路図、第９図は検出部
の従来例を示す正面図、第１０図は同縦断面図、
第１１図は従来の濃度−出力特性図である。 １……発光用光フアイバ束、２……発光面、３
……Ｎ受光用光フアイバ、４……Ｎ受光面、５…
…スリーブ、６……Ｆ受光用光フアイバ、７……
Ｆ受光面、８……外装用スリーブ、９……発光用
コネクタ、１０……参照光用光フアイバ束、１１
……参照光用コネクタ、１２……Ｎ受光用コネク
タ、１３……Ｆ受光用コネクタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 発光用コネクタに接続された光フアイバ束の1/
   ５〜1/10の本数を除いた光フアイバにより外径１
   〜３mmの円形の発光面を形成し、この発光面に隣
   接して第１の受光面を第１の受光用光フアイバ束
   により、更にこの周囲に前記発光面から0.5〜1.5
   mmの距離をおいて第２の受光面を第２の受光用光
   フアイバ束によりそれぞれ同心円状に、かつ発光
   面、第１の受光面、第２の受光面が略等面積とな
   るように形成し、前記1/5〜1/10の本数の光フア
   イバ束を参照光用光フアイバ束としてその端部に
   参照光用コネクタを取付け、また前記第１の受光
   用光フアイバ束の端部に第１の受光用コネクタ
   を、前記第２の受光用光フアイバ束の端部に第２
   の受光用コネクタをそれぞれ取付け、各コネクタ
   を該当する発光素子、参照用受光素子、第１及び
   第２の散乱光検出用受光素子に結合させるように
   したことを特徴とする光フアイバ式濃度計。