JPH095143A - 懸濁異物の界面測定用送受波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 界面位置測定を常に安定して且つ確実に行う
ことができる送受波器を提供すること。 【構成】 送受波器本体３の送受波面３ａを、回転部材
５に設けた付着物除去部材８によって略全面にわたって
払拭することとし、以て汚泥等の付着を完全に防止し、
上記の効果を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃水処理用や下水処理
用等の沈澱槽における沈澱物、その他液中に懸濁する異
物の界面に向けて超音波を発して該界面の位置を測定す
るための送受波器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に、この種の送受波器を備えた従来
の界面測定装置の概要を示す。この界面測定装置は特開
平１−３０４３２２号公報において開示されている。

【０００３】図５において、沈澱槽１０１は、その容積
が処理すべき廃水、下水等の液体の量に見合うように設
定され、底部が漏斗状に形成されて該底部の中央に引抜
きポンプ１０２に連なる吸引口が開口し、上部には上澄
液排出用の排出管１０３が接続されている。

【０００４】送受波器１０５は、この沈澱槽１０１内の
液体１０６にその約下半部分がひたる（液中に完全に没
しても可）ように配置され、例えば４００〜１５００
（ＫＨｚ）の超音波を下方に向けて送信する。そして、
沈澱物である汚泥１０８と液体１０６との界面１０９に
て反射された反射波を含む各種反射波を受信して測定装
置１１０に受信信号を伝える。

【０００５】測定装置１１０はこの受信信号から界面に
関する信号を弁別して、その送信から受信までの時間や
減衰度等を測定し、これら測定値に基づいて界面１０９
の位置を演算する。

【０００６】上述した界面測定装置においては、送受波
器１０５の送受波面に汚泥等が付着すると、図６におい
て実線Ａにて示すように、付着物がない場合（同図にお
いて二点鎖線Ｂで示している）に比して受信信号レベル
（感度）が低下するという問題がある。このような場
合、本来の界面の位置ではなく槽の底面を界面として誤
認し易く、甚だしくは受信信号さえも得られなくなって
測定不能状態に陥る。なお、測定に使用する周波数が高
くなればなる程、振幅は小さくなってエネルギが減少す
るが故に、この現象が顕著に現れる。

【０００７】そこで、この問題を解消するために、図７
に示す送受波器１１２が提案された。この送受波器１１
２は、実開平５−６４７１５号公報において開示されて
いる。

【０００８】図示のように、当該送受波器１１２におい
ては、超音波の送受信を行う送受波器本体１１３の送受
波面１１３ａに、合成樹脂等からなって超音波を充分に
透過し得るドーム状部材１１５が覆設されている。そし
て、該送受波器本体１１３とドーム状部材１１５によっ
て形成される室内には、界面位置測定対象としての液体
１０６と同等の物理的性質を有する音波伝達用媒体１１
６が充填されている。該音波伝達用媒体１１６としては
例えば純水が使用される。

【０００９】一方、送受波器本体１１３に接続された接
続ケーブル１１８を覆うようにパイプ１１９が設けられ
ており、該パイプ１１９内には、洗浄用流体としての水
を案内する案内管１２０が挿通されている。

【００１０】なお、この洗浄用の水は、図示しない貯留
タンクに貯留され、加圧ポンプ１２２によって加圧さ
れ、バルブ１２３を経て供給される。

【００１１】上記案内管１２０は、先端部及びその近傍
部分が屈曲されてパッキン１２５を通じてパイプ１１９
の外部に露出し、ドーム状部材１１５の先端部に向けて
指向せしめられている。そして、該案内管１２０の先端
にはノズル１２７が取り付けられており、洗浄用の水は
このノズル１２７より噴射される。

【００１２】上述した送受波器１１２では、送受波器本
体１１３が有する平面状の送受波面１１３ａを曲面状の
ドーム状部材１１５により覆っている。すなわち、この
曲面の作用によって、汚泥や、汚泥から発生するガスの
泡１２９が付着し難いようにしているのである。

【００１３】また、実質的な送受波面となるドーム表面
に対してノズル１２７から水を噴射することにより、更
なる付着物の除去及び防止が図られている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の送受波器１１２においては、上記ノズル１２７から
噴射される加圧水はドーム状部材１１５の先端部分、す
なわち送受波面の中心部に集中するので、その周辺部で
は感度低下を招来する汚泥等が付着する可能性があり、
一旦周辺部に付着物が着くと中心部にも広がり易い。

【００１５】また、上記構成の送受波器１１２では、ド
ーム状部材１１５を設けることで送受波面が球面状にな
っていることから超音波の指向特性が鋭く、当該送受波
器１１２を取り付ける際の角度ずれ等によって受信信号
レベルが減衰することが懸念される。

【００１６】本発明は上述した点に鑑みてなされたもの
であって、その主目的とするところは、界面位置測定を
常に安定して且つ確実に行うことができる送受波器を提
供することであり、更に他の効果をも併せ奏し得る送受
波器を提供することも目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による送受波器
は、上記目的達成のために、超音波の送受信を行う送受
波面を有する送受波器本体と、該送受波面に付着した付
着物を払拭する払拭手段とを備え、該払拭手段は該送受
波面の略全面を払拭するように構成されている。

【００１８】

【作用】上記の送受波器においては、送受波器本体が有
する送受波面の略全面が払拭される。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。

【００２０】図１乃至図４に、本発明の実施例としての
懸濁異物界面測定用の送受波器とこれを具備した界面測
定装置を示す。

【００２１】図３及び図４に示すように、本発明に係る
送受波器１は、超音波を送信すると共にその反射波の受
信を行う送受波面３ａを有する送受波器本体３と、回転
部材５を含み該送受波面３ａに付着した汚泥等の付着物
を払拭する払拭手段とを有している。図示のように、送
受波器本体３の送受波面３ａは円形にして平面となされ
ている。

【００２２】上記送受波器本体３に接続された接続ケー
ブル７を覆うようにパイプ９が設けられており、該パイ
プ９内には、噴射用流体を案内する案内管１０が挿通さ
れている。但し、該接続ケーブル７は、送受波器本体３
を作動せしめるための給電をなす送電線と該送受波器本
体３が発する受信信号を伝達するための送信線とを内装
している。

【００２３】なお、上記噴射用流体としては例えば水が
使用され、この水は図示しない貯留タンクに貯留され、
加圧ポンプ１２によって加圧され、バルブ１３を経て供
給される。

【００２４】上記案内管１０は、先端部及びその近傍部
分が屈曲されてパッキン１５を通じてパイプ９の外部に
露出し、先端にノズル１４が装着されている。

【００２５】図４から明らかなように、このノズル１４
は回転部材５の外側部分に指向している。該回転部材５
は羽根状に形成されており、例えば３枚の羽根部を有
し、矢印Ｃにて示すようにノズル１４から噴射される加
圧水が該各羽根部を付勢することによって回転せしめら
れる。

【００２６】上記ノズル１４と、前述したパイプ９と、
案内管１０と、加圧ポンプ１２と、バルブ１３と、パッ
キン１５とによって流体噴射手段が構成されており、該
流体噴射手段は上述の如く回転部材５を回転駆動する駆
動手段として作用する。

【００２７】上記回転部材５は詳しくは、上記送受波器
本体３の送受波面３ａの直径Ｄよりも大なる回転直径Ｄ
₁ を有し、その回転軸が該送受波面３ａに対して直交す
るように配置され、上記ノズル１４に結合された支持ア
ーム１１の先端部に回転自在に取り付けられている。但
し、回転部材５の回転直径Ｄ₁ は、送受波面３ａの直径
Ｄと等しいか、僅かに小さく設定してもよい。

【００２８】図示のように、回転部材５には付着物除去
部材としての毛状部材８が無数に植設されており、回転
部材５の回転に伴ってこの毛状部材８が送受波器本体３
の送受波面３ａを拭うこととされている。

【００２９】上記構成によれば、該送受波面３ａはその
略全面が拭われる。

【００３０】上述した回転部材５と、付着物除去部材と
しての毛状部材８と、該回転部材５を回転駆動する駆動
手段としての流体噴射手段（前述）とによって、送受波
器本体３の送受波面３ａに付着した汚泥等の付着物を払
拭する払拭手段が構成されている。

【００３１】ここで、上記送受波器本体３は１つの振動
子で構成されており、この振動子は２以上の異なる周波
数の超音波を送受信することができる。これは、振動子
の有する特性を利用したもので、例えば、基本となる３
５０（ＫＨｚ）の周波数（基本周波数）の超音波を発振
する振動子を用いることによって、これの三倍の周波数
である１０５０（ＫＨｚ）の周波数の超音波を同時に送
受信することができる。

【００３２】なお、基本周波数（３５０ＫＨｚ）の奇数
倍、すなわち、１，３，５…倍等のいずれの周波数をも
送受信することができるが、周波数が高くなるに従って
振幅が小さくなることなどの理由によって、実用上三倍
までのものが好ましい。ここで、現状での精度は±約
１．０（％）とする。この基本周波数の選定は、これに
限られるものではなく、任意の周波数を選択することが
可能であるが、本実施例では測定ポイントとなる周波数
が約４００（ＫＨｚ）〜１Ｍ（ＫＨｚ）であることか
ら、これらの周波数が含まれるように設定されたもので
ある。

【００３３】図１及び図３に示すように、上記構成の送
受波器１は、沈澱槽内の液体１８に送受波器本体３がひ
たるように取り付けられる。この状態で、送受波器本体
３から、３５０（ＫＨｚ）及び１０５０（ＫＨｚ）の２
種類の超音波が下方に向けて送信される。そして、沈澱
物である汚泥１７（図１参照）と液体１８との界面１９
において反射された反射波を含む各種反射波を受信して
受信信号を発する。

【００３４】図１及び図２に示すように、上記送受波器
本体３から発せられた上記受信信号は、周波数自動選択
切換器２３に対して、接続ケーブル７を介して、且つ受
信回路２４及び２５を経て出力される。

【００３５】上記受信回路２４は、フィルター等で構成
されており、比較的低い周波数、この場合は基本周波数
である３５０（ＫＨｚ）の周波数を受信して周波数自動
選択切換器２３すなわち切換手段に向けて出力する。受
信回路２５は、該基本周波数の三倍の周波数である１０
５０（ＫＨｚ）の周波数を受信して周波数自動選択切換
器２３に出力する。周波数自動選択切換器２３は、演算
制御回路としての信号処理演算回路２６から出力される
切換信号Ｓに基づいてこれら両周波数より成る信号を該
信号処理演算回路２６に入力する。信号処理演算回路２
６は、マイクロコンピュータ等で構成されており、３５
０（ＫＨｚ）の周波数と１０５０（ＫＨｚ）の周波数と
の何れの信号が最適な界面信号であるかを弁別して、そ
の最適な界面信号によりその送信から受信までの時間
か、反射波の減衰度を測定し、これに基づいて汚泥界面
の位置、即ち液面よりの深さを演算して得る。

【００３６】なお、図２に示す送信回路２７は、基本と
なる３５０（ＫＨｚ）の周波数によって超音波を送信す
るための回路である。

【００３７】上記のような構成にすることによって、１
つの送受波器本体３を用いて２種類以上の周波数を送受
信することが可能となり、従来、２つ以上の送受波器を
用意しなければならないような場合においても１つの送
受波器本体により対応することができる。

【００３８】前述したノズル１４を含む流体噴射手段
は、上記した送受波器本体３の作動、すなわち超音波の
送受信と連動して作動せしめられる。すなわち、バルブ
１３が例えば電磁バルブからなり、送受波器本体３より
の接点信号を受けてこのバルブ１３が自動的に開閉をす
るか、又逆に、当該バルブ１３よりの接点信号に基づい
て送受波器本体３が作動するようになされている。この
流体噴射手段の作動により回転部材５が回転駆動され、
送受波器本体３の送受波面３ａが毛状部材８によって払
拭される。

【００３９】ところで、当該送受波器１においては、上
記毛状部材８による払拭が、前述したように送受波器本
体３が有する送受波面３ａの略全面にわたって行われ
る。故に、該送受波面３ａの中心部及びその周辺部のい
ずれの部位に汚泥等が付着した場合でもこれが除去さ
れ、また、付着防止が図られ、受信信号レベルが適正値
に維持されて界面位置測定を常に安定して且つ確実に行
うことができる。

【００４０】また、この送受波器１においては、上記送
受波器本体３の送受波面３ａにドーム状部材等を設ける
ことなく平面とされている。これにより、超音波の指向
特性は鈍化し、当該送受波器１を取り付ける際に少々の
角度ずれが生じようとも受信信号レベルが減衰すること
はない。

【００４１】また、当該送受波器１においては、上記払
拭作用をなす払拭手段の具体例として下記の構成のもの
が採用され、固有の効果が奏される。

【００４２】すなわち、上記送受波器本体３の送受波面
３ａの直径と略等しい若しくは大なる回転直径を有して
回転軸が該送受波面３ａに対して直交するように配置さ
れた回転部材５と、該回転部材５を回転駆動する駆動手
段と、該回転部材５に付設された付着物除去部材とを備
えた払拭手段である。この構成の払拭手段は、上記回転
部材５の滑らかな回転動作によって払拭をなすために振
動の発生が少ないと共に、付着物の除去効率も高く、し
かもコンパクトであるという効果が得られる。

【００４３】また、上記付着物除去部材を特に毛状の部
材８とすることにより、送受波器本体３の送受波面３ａ
との間で無用に大きな摩擦力が生ずることがなくて汚泥
等がより効率的に取り除かれると共に、毛状部材８は耐
久力を高め易いので長期に亘って除去機能が損なわれな
い。因に、付着物除去部材としてはこの毛状部材８に限
らず、織布など、他の種々の素材を使用可能であるが、
かかる優位点を備えた毛状部材８は特に有用である。

【００４４】加えて、当該送受波器１においては、上記
回転部材５が羽根状に形成され、上記駆動手段は該回転
部材５に流体を噴射して回転させる流体噴射手段からな
る。このように、モータ等の電動機を使用せず、加圧流
体を利用して回転させる構成を採用したことにより、該
モータ等の場合のように厳重な気密処理は必要とせず、
故障も少ない。しかも、噴射する流体はそれ自体が付着
物の除去及び防止をもなすことから、効率的である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る送受
波器においては、払拭手段による付着物の払拭が、送受
波器本体が有する送受波面の略全面にわたって行われ
る。故に、該送受波面の中心部及びその周辺部のいずれ
の部位に汚泥等が付着した場合でもこれが除去され、ま
た、付着防止が図られ、受信信号レベルが適正値に維持
されて界面位置測定を常に安定して且つ確実に行うこと
ができる。また、本発明に係る送受波器において、上記
送受波器本体の送受波面にドーム状部材等を設けること
なく平面とすることにより、超音波の指向特性は鈍化
し、当該送受波器を取り付ける際に少々の角度ずれが生
じようとも受信信号レベルが減衰することはない。ま
た、本発明による送受波器においては、上記払拭手段の
具体例として下記の構成のものが採用され、固有の効果
が奏される。すなわち、上記送受波器本体の送受波面の
直径と略等しい若しくは大なる回転直径を有して回転軸
が該送受波面に対して直交するように配置された回転部
材と、該回転部材を回転駆動する駆動手段と、該回転部
材に付設された付着物除去部材とを備えた払拭手段であ
る。この構成の払拭手段は、上記回転部材の滑らかな回
転動作によって払拭をなすために振動の発生が少ないと
共に、付着物の除去効率も高く、しかもコンパクトであ
るという効果が得られる。また、上記付着物除去部材を
毛状の部材とすることにより、送受波器本体の送受波面
との間で無用に大きな摩擦力が生ずることがなくて汚泥
等がより効率的に取り除かれると共に、毛状部材は耐久
力を高め易いので長期に亘って除去機能が損なわれな
い。因に、付着物除去部材としてはこの毛状部材に限ら
ず、織布など、他の種々の素材を使用可能であるが、か
かる優位点を備えた毛状部材は特に有用である。加え
て、本発明による送受波器においては、上記回転部材が
羽根状に形成され、上記駆動手段は該回転部材に流体を
噴射して回転させる流体噴射手段からなる。このよう
に、モータ等の電動機を使用せず、加圧流体を利用して
回転させる構成を採用したことにより、該モータ等の場
合のように厳重な気密処理は必要とせず、故障も少な
い。しかも、噴射する流体はそれ自体が付着物の除去及
び防止をもなすことから、効率的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例としての懸濁異物
界面測定用送受波器を含む界面測定装置の要部と、水
面、界面及び底面等を示す概略図である。

【図２】図２は、図１に示した界面測定装置の検出回路
を示すブロック図である。

【図３】図３は、本発明の実施例としての送受波器の縦
断面図である。

【図４】図４は、図３に関するＦ−Ｆ矢視図である。

【図５】図５は、第１の従来例としての送受波器を備え
た界面測定装置によって界面位置を測定している状態を
示す概略図である。

【図６】図６は、図５に示した界面測定装置における受
信信号レベルを示す図である。

【図７】図７は、第２の従来例としての送受波器の縦断
面図である。

【符号の説明】

１ 送受波器 ３ 送受波器本体 ３ａ （送受波器本体３の）送受波面 ５ 回転部材 ７ 接続ケーブル ８ 毛状部材（付着物除去部材） ９ パイプ １０ 案内管 １２ 加圧ポンプ １３ バルブ １４ ノズル １７ 汚泥 １８ 液体 １９ 界面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波の送受信を行う送受波面を有する
   送受波器本体と、該送受波面に付着した付着物を払拭す
   る払拭手段とを備え、該払拭手段は前記送受波面の略全
   面を払拭することを特徴とする送受波器。
2. 【請求項２】 前記送受波面は平面であることを特徴と
   する請求項１記載の送受波器。
3. 【請求項３】 前記払拭手段は、前記送受波面の直径と
   略等しい若しくは大なる回転直径を有して回転軸が該送
   受波面に対して直交するように配置された回転部材と、
   該回転部材を回転駆動する駆動手段と、該回転部材に付
   設された付着物除去部材とを備えたことを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載の送受波器。
4. 【請求項４】 前記付着物除去部材は、前記回転部材に
   植設された毛状部材からなることを特徴とする請求項３
   記載の送受波器。
5. 【請求項５】 前記回転部材は羽根状であり、前記駆動
   手段は該回転部材に流体を噴射して回転させる流体噴射
   手段からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４の
   うちいずれか１記載の送受波器。