特開 2023-71283 ｐＨ測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023071283

(43)【公開日】2023-05-23

(54)【発明の名称】ｐＨ測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/18 20060101AFI20230516BHJP

   C02F 1/00 20230101ALI20230516BHJP

【ＦＩ】

G01N33/18 106E

C02F1/00 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021183949

(22)【出願日】2021-11-11

(71)【出願人】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136825

【弁理士】

【氏名又は名称】辻川 典範

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】村山 幸司

(57)【要約】

【課題】 １基のｐＨ測定装置で安定してｐＨ測定を行うことが可能なｐＨ測定装置を提供する。
【解決手段】 ｐＨ計１０と、その棒状電極１１が頂部から差し込まれた構造の筒状の縦形容器２０とからなり、ポンプ２で昇圧された測定対象の水溶液を入口ノズル２１から連続的に導入させると同時に出口ノズル２２からオーバーフローさせながらｐＨ測定を行うｐＨ測定装置１であって、出口ノズル２２は、その容器側開口部の最下部の位置Ｌ_１が縦形容器２０の上下方向の中央部Ｌ_２よりも高く且つ入口ノズル２１の容器側開口部の最上部の位置Ｌ_３よりも高くなっており、縦形容器２０の底部にはドレンノズル２３及びこれに接続する排出バルブ２４が設けられている。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｐＨ計と、その棒状電極が頂部から差し込まれた構造の筒状の縦形容器とからなり、ポンプで昇圧された測定対象の水溶液を入口ノズルから連続的に導入させると同時に出口ノズルからオーバーフローさせながらｐＨ測定を行うｐＨ測定装置であって、前記出口ノズルは、その容器側開口部の最下部の位置が前記縦形容器の上下方向の中央部よりも高く且つ前記入口ノズルの容器側開口部の最上部の位置よりも高くなっており、前記縦形容器の底部にはドレンノズル及び該ドレンノズルに接続する排出バルブが設けられていることを特徴とするｐＨ測定装置。

【請求項2】

前記出口ノズルの前記最下部と前記入口ノズルの前記最上部とが上下方向に互いに離間する距離が、前記入口ノズルの容器側開口部の半径以上であることを特徴とする、請求項１に記載のｐＨ測定装置。

【請求項3】

前記出口ノズルが、前記縦形容器の上端部に設けられていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のｐＨ測定装置。

【請求項4】

前記排出バルブがバタフライバルブであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のｐＨ測定装置。

【請求項5】

ｐＨ計と、その棒状電極が頂部から差し込まれた筒状の縦形容器とからなるｐＨ測定装置の洗浄方法であって、ポンプで昇圧された測定対象の水溶液を入口ノズルから連続的に導入すると同時に該導入した水溶液を、容器側開口部の最下部の位置が前記縦形容器の上下方向の中央部よりも高く且つ前記入口ノズルの容器側開口部の最上部の位置よりも高い出口ノズルからオーバーフローさせた状態のまま前記棒状電極を取り外して該容器の内部を掃除し、前記掃除後は該容器の底部のドレンノズルに設けたバルブを開けて洗浄排液を排出させることを特徴とするｐＨ測定装置の洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ｐＨ測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

各種生産プラントの処理水や工場排水等の水質管理においては、処理対象となる水溶液のｐＨ測定結果に基づいて薬剤の添加量等を調節するプロセス制御が行なわれており、安定的な制御のためには信頼性の高いｐＨ測定装置を用いて正しくｐＨ値を測定することが必要になる。また、処理後の水溶液に対して、適切な処理が行われたことを確認するためにも信頼性の高いｐＨ測定装置を用いて正しくｐＨ値を測定することが必要になる。しかしながら、長期間に亘ってｐＨ測定装置を用いているうちに、ｐＨ電極にスケール等が付着したり、処理対象となる水溶液に含まれる夾雑物によりｐＨ測定装置に上記水溶液を送るためのサンプリング配管（以下、供給配管とよぶこともある）が閉塞したりすることで正確にｐＨ測定できなくなることがあった。

【0003】

そこで、定期的にｐＨ測定装置やそのサンプリング配管を洗浄することが行なわれている。例えば特許文献１には、ｐＨ測定の対象となる廃液が受け入れられる共沈タンクに設けたサンプリング用の外部循環ラインに各々ｐＨ計を備えた１対のポットを並列に配設したうえで、この外部循環ラインに流入側制御弁を設けると共に、各ポットにも入口制御弁及び出口制御弁を設け、更にこれら制御弁のすぐ下流側に洗浄液ラインを接続することで、これら１対のポットへの廃液の流れを切換えて、各ポットごとに洗浄したり、サンプリング配管を全体的に洗浄したりする技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開特開２０１６－２２３７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、この特許文献１の技術ではｐＨ計を備えたｐＨ測定装置を複数基設ける必要があり、これら複数のｐＨ測定装置を切り換えながら運転を行う場合においても安定してｐＨ測定が行われるようにするには、これら複数のｐＨ測定装置に対して同様にメンテナンスや分解洗浄等を行う必要があり、多大なコストと手間がかかっていた。本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、１基のｐＨ測定装置で安定してｐＨ測定を行うことが可能なｐＨ測定装置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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係るｐＨ測定装置は、ｐＨ計と、その棒状電極が頂部から差し込まれた構造の筒状の縦形容器とからなり、ポンプで昇圧された測定対象の水溶液を入口ノズルから連続的に導入させると同時に出口ノズルからオーバーフローさせながらｐＨ測定を行うｐＨ測定装置であって、前記出口ノズルは、その容器側開口部の最下部の位置が前記縦形容器の上下方向の中央部よりも高く且つ前記入口ノズルの容器側開口部の最上部の位置よりも高くなっており、前記縦形容器の底部にはドレンノズル及び該ドレンノズルに接続する排出バルブが設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、１基のｐＨ測定装置で安定してｐＨ測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態のｐＨ測定装置の縦断面図である。

【図2】図１のｐＨ測定装置の縦形容器のノズル取付位置を模式的に示す平面図である。

【図3】本発明の実施例（ａ）及び比較例（ｂ）で構築したｐＨ測定設備のフロー図である。

【図4】本発明の比較例で使用したｐＨ測定装置の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態のｐＨ測定装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施形態のｐＨ測定装置１は、好ましくはガラス電極法により測定する方式のｐＨ計１０と、その棒状のｐＨ電極１１が頂部の接続部から差し込まれた構造の略円筒形の縦形容器２０とから成り、この縦形容器２０の直胴部には、図示しないポンプで昇圧されたｐＨ測定対象の水溶液が連続的に導入される入口ノズル２１と、ｐＨ測定後の水溶液がオーバーフローにより排出される出口ノズル２２とが設けられている。更に、この縦形容器２０の底部には、ドレンノズル２３が設けられており、このドレンノズル２３には排出バルブ２４が接続されている。

【0010】

なお、縦形容器２０の底部は、ドレンノズル２３から洗浄後の排液を容易に排出できるように、略逆円錐形状になっているのが好ましい。また、上記の棒状のｐＨ電極１１が差し込まれる縦形容器２０の頂部の構造については特に限定はなく、例えば図１に示すように、縦形容器２０の上端フランジにフランジ接合する蓋部２５から外側に突出する中央ノズル部にキャップ状部材２６を螺合させ、このキャップ状部材２６の中央部に設けた貫通孔にｐＨ電極１１を挿通させる構造が好ましい。あるいは、縦形容器２０の上端開口部に直接キャップ状部材をネジ込んで固定する構造でもよい。

【0011】

本発明の実施形態のｐＨ測定装置１においては、出口ノズル２２の容器側開口部の最下部の位置Ｌ_１が、縦形容器２０の直胴部の上下方向の中央部Ｌ_２よりも高く、且つ入口ノズル２１の容器側開口部の最上部の位置Ｌ_３よりも高くなっている。かかる構造により、ｐＨ測定装置１での測定のためプロセス配管等から抜き出した測定対象となる排水などの水溶液のサンプルをポンプで昇圧してｐＨ測定装置１に連続的に供給する状態を維持したまま、すなわちポンプの運転を停止することなくｐＨ測定装置１を洗浄することができる。

【0012】

具体的に説明すると、測定対象の水溶液が、例えば海水のように縦形容器２０の内側に付着しやすい藻等の付着物を含む場合や、測定条件によっては該測定対象の水溶液に含まれる物質が析出してスケール等の堆積物の形態で析出しやすい場合は、上記した縦形容器２０の上端部のフランジを外したり、キャップ状部材を外したりすることで、ｐＨ電極１１を縦形容器２０から引き抜き、入口ノズル２１から測定対象の水溶液を連続的に縦形容器２０内に導入させると同時にこの入口ノズル２１から流れ込んだ水溶液を出口ノズル２２からオーバーフローさせる状態を継続させたまま、縦形容器２０内をブラシなどの掃除用具を用いて洗浄する。これにより、縦形容器２０の内壁部に付着した上記の藻等の付着物やスケール等の堆積物を容易に掃除することができる。

【0013】

上記の掃除を行った後は、底部に設けたドレンノズル２３の先の排出バルブ２４を開けることで、上記の藻やスケール等の付着物をほぼ完全にドレンノズル２３から排出することができる。このように、縦形容器２０の底部のドレンノズル２３から付着物等を良好に排出させて出口ノズル２２から付着物が水溶液と共にオーバーフローしないようにするため、ドレンノズル２３から洗浄後の排液を排出させるときは、その単位時間当たりの排出量が、上記のポンプによって縦形容器２０内に導入する水溶液の単位時間当たりの供給量よりも多くなるように該ポンプの能力や配管のサイズ及び長さ等を設計することが好ましい。

【0014】

上記のように、ｐＨ測定装置１の洗浄の際にポンプの運転を停止する必要がないので、縦形容器２０の内部を１回掃除するだけで洗浄がほぼ完了するうえ、ｐＨ測定装置１の設置位置から一般的に離れた位置に設けられている上記ポンプの操作盤まで、作業者がポンプの運転停止及び再起動のために少なくとも２往復する必要がなくなる。加えて、仮にｐＨ測定装置１の洗浄の際に上記ポンプの運転を停止すると、次に再起動した際には、該ポンプが設けられている供給配管系内に満液状態で残留していた水溶液が該ポンプの再起動時に一気に流れ始め、この急激な流れによる物理的な力により該供給配管系内に付着している藻やスケール等が剥がれ落ちて掃除後の縦形容器２０内に流れ込むため、縦形容器２０内を再度１～２回程度掃除する必要が生じるが、ポンプの運転を停止しないのであればこの再度の掃除も不要になる。

【0015】

測定対象の水溶液が海水の場合は、淡水に比べて配管内への藻の付着がより著しいため、上記のようにポンプの運転を一旦停止して掃除し、掃除後に再起動したときにより多くの藻が剥がれて縦形容器２０内に大量の藻が流れ込む傾向がある。よって本発明の実施形態のｐＨ測定装置１は、測定対象の水溶液が淡水である場合に比べて海水の場合においてより顕著な効果が得られる。また、本発明の実施形態のｐＨ測定装置１を用いることで、上記のように縦形容器２０の内部の掃除回数を減らすことができるので、ｐＨ測定装置１は１基のみであるにもかかわらず、安定的にｐＨ測定できる連続測定時間を増やすことができる。

【0016】

本発明の実施形態のｐＨ測定装置１は、上記の縦形容器２０の出口ノズル２２の容器側開口部の最下部の位置Ｌ_１と入口ノズル２１の容器側開口部の最上部の位置Ｌ_３とが上下方向に互いに離間する距離Ｌが、入口ノズル２１の容器側開口部の半径（Ｄ／２）以上であることが好ましく、縦形容器２０の直胴部の高さＨの半分（Ｈ／２）以上であることがより好ましい。出口ノズル２２と入口ノズル２１の上下方向の位置関係を上記のように定めることで、縦形容器２０の内部において測定対象の水溶液がショートパスしたり過度に滞留したりすることが生じにくくなり、よってｐＨ測定をより正確に行なうことができるうえ、縦形容器２０内で藻等が付着するのを抑えることができる。

【0017】

また、本発明の実施形態のｐＨ測定装置１は、出口ノズル２２が縦形容器２０の直胴部のできるだけ上端側に設けられていることが好ましい。このように出口ノズル２２を縦形容器２０の上端側に設けることで、入口ノズル２１から縦形容器２０内に導入した測定対象の水溶液を縦形容器２０の内側で円滑に流すことができ、結果的により正確なｐＨ測定が可能になるうえ、出口ノズル２２よりも上側の内壁面に藻類が付着するのを抑えることができる。

【0018】

更に、本発明の実施形態のｐＨ測定装置１は、ドレンノズル２３に取り付けられている排出バルブ２４のタイプがバタフライバルブ又はボールバルブであることが好ましく、バタフライバルブであることがより好ましい。これらのタイプのバルブは、ディスクやボールなどの可動部が全開したときの開口部分の内径をドレンノズル２３の内径にほぼ等しくできるので、縦形容器２０内に残留している剥離後の付着物をバルブの該可動部で邪魔されることなく容易に排出させることができる。特にバタフライバルブは、バルブ内部の接液部の面積が他のタイプのバルブに比べて少ないので、バルブ内部に藻等が付着する可能性を最小限に抑えることができる。

【0019】

本発明の実施形態のｐＨ測定装置１の接液部の材質は、測定対象の水溶液に対して容易に腐食するのでなければ特に限定はなく、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂や、ＳＵＳ３１６などの耐食性金属を好適に用いることができる。特に、排出バルブ２４の材質はポリ塩化ビニルであるのがより好ましい。ポリ塩化ビニルは耐食性に優れているうえ、錆びが発生しないこともあって内面の摩擦抵抗が小さいので、剥離した付着物を容易に排出することができ、よって水垢の発生や藻等の付着を抑えることができるからである。

【0020】

本発明の実施形態のｐＨ測定装置１は、図２に示すように真上から見たときの入口ノズル２１の取付位置の角度を０°としたとき、出口ノズル２２の取付位置の角度が１３５°以上２２５°以下の範囲内にあることが好ましい。ノズル取付位置（ノズルオリエンテーション）を上記のように規定することで、縦形容器２０の内部における水溶液の流れを全体的に直線に近い流れにすることができる。これにより、縦形容器２０の内壁面に藻やスケール等が付着するのを抑えることができる。すなわち、縦形容器２０内の流れが全体的に曲がっていると、その最も内周側において局所的に流れが遅くなったり流れが淀んだりし、この部分に接する内壁面に藻やスケール等の付着が生じやすくなるので好ましくない。

【実施例0021】

［実施例］
図１に示すような構造のｐＨ測定装置１を用いて図３（ａ）に示すｐＨ測定設備を構築し、冷却水としての海水を含む工場排水からサンプリング配管を介して連続的に抜き出したサンプルを１分間に３０～６０リットルの流量でｐＨ測定装置１に導入してｐＨ測定を行った。なお、ｐＨ測定装置１には図１に示すような構造のものを使用し、ポンプ２には株式会社ワールドケミカル製のポンプ（型式：ＹＤ－１６ＧＳ－Ｓ）を使用、排出バルブ２４には内径１６ｍｍのバタフライバルブを用いた。

【0022】

縦形容器２０の直胴部の高さＨは１７０ｍｍであり、入口ノズル２１の内径は１６ｍｍ、出口ノズル２２の内径は２６ｍｍであった。出口ノズル２２の容器側開口部の最下部の位置Ｌ_１は、縦形容器２０の直胴部の上下方向の中央部Ｌ_２よりも高く、且つ入口ノズル２１の容器側開口部の最上部の位置Ｌ_３よりも高くなるようにした。また、上記の出口ノズル２２の容器側開口部の最下部の位置Ｌ_１と入口ノズル２１の容器側開口部の最上部の位置Ｌ_３とが上下方向に互いに離間する距離を３０ｍｍにすることで、入口ノズル２１の容器側開口部の半径８ｍｍ以上になるようにした。

【0023】

このｐＨ測定装置１によるｐＨ測定を３ヶ月間に亘って行ない、その間、２日に１回の頻度で洗浄を行った。この洗浄の際、ポンプ２の運転は停止せずに、入口ノズル２１から排水を連続的に縦形容器２０内に導入すると同時に出口ノズル２２からオーバーフローにより排出させる状態を維持したまま、ｐＨ電極１１を縦形容器２０から外して縦形容器２０内に付着していた藻等の付着物をブラシで掃除した。その結果、洗浄時間を１回当たり約２分で済ますことができた。

【0024】

［比較例］
図４に示すような構造のｐＨ測定装置１０１を使用して図３（ｂ）に示すｐＨ測定設備を構築した以外は上記実施例と同様にして工場排水のｐＨ測定を行った。この比較例のｐＨ測定装置１０１は、縦形容器２０の側部に入口ノズル２１を有する上記実施例とは異なり、縦形容器１２０の底部に入口ノズル１２１が設けられているため、ｐＨ測定装置１０１の洗浄の際にポンプ２の運転を停止する必要が生じた。

【0025】

また、洗浄後に縦形容器１２０内に残留する液を排出するため、底部の入口ノズル１２１に接続されている供給配管を取り外す必要が生じた。更に、ブラシによる縦形容器１２０内の掃除後に、上記供給配管を繋いでポンプ２を再起動させたとき、縦形容器１２０の底部の入口ノズル１２１から該供給配管の内部に付着していたと思われる藻等の付着物が縦形容器１２０の内部に流れ込んだ。このため、再度ブラシによる掃除が必要になり、剥離した藻等の付着物をほぼ完全に取り除くまでの時間が実施例に比べて長くなった。具体的には、実施例では前述したように１回当たりの洗浄時間が約２分であったのに対して比較例では約４分を要し、また、再洗浄が毎回必要になり、そのために１回当たり最長で約１２分を要した。更に、再々洗浄を要する場合が３回に１回程度の頻度で発生し、この再々洗浄には１回当たり約１５分を要した。

【符号の説明】

【0026】

１、１０１ ｐＨ測定装置
１０ ｐＨ計
１１ ｐＨ電極
２０、１２０ 縦形容器
２１、１２１ 入口ノズル
２２、１２２ 出口ノズル
２３ ドレンノズル
２４ 排出バルブ
２５、１２５ 蓋部
２６、１２６ キャップ状部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】