CN114235897A - 油类和霉臭味的自动检测装置以及自动监控装置 - Google Patents

油类和霉臭味的自动检测装置以及自动监控装置 Download PDF

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Abstract

提供一种油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，具备：汽化部，其对被连续供给原水的原水容器内的原水进行加热而产生高湿度空气；除湿部，其使由所述汽化部产生的高湿度空气成为中湿度空气；恒温部，其使由所述除湿部除湿后的中湿度空气进一步成为低湿度空气；以及传感器部，其通过将传感器壳体中较重的臭味物质空气置换到底部、将较轻的普通空气置换到上部的下方置换法，使由所述恒温部除湿后的低湿度空气暴露于传感器壳体内底部所具备的传感器元件来检测臭味。

Description

油类和霉臭味的自动检测装置以及自动监控装置
技术领域
根据自来水法(日本法律)，将河流表面流水、湖沼水、地下水、水库水等自来水原水连续不断地引入净水厂，通过净化处理向市民供给安全的自来水。为此，每月对被指定为有毒物质的51个品种进行取样检查。但是，在对连续不断的水进行净水处理的净水厂，由于不知道何时会混入毒物，因此在毒物混入入水口的假定下利用鱼类进行连续监控被通过法律义务化。在取样检查中，因为对于连续不断的水一定会发生未检查的情况，故鱼类监控虽然是法律上的义务，但也可以说是确保自来水的安全性所必需的检查方法。
在水槽中饲养金鱼、河鱼，通过旁路引入原水，监控者进行24小时的目视监控，但是由于身体疲劳而看错或看漏等问题以及人员不足等原因，自动监控鱼类的毒物自动监控装置逐渐普及。在2001年的“美国同时发生多起恐怖袭击”事件之后，厚生劳动省指出了更进一步监控自来水的重要性作为应对日本国内发生的恐怖袭击事件的措施，这成为使用鱼类的毒物自动监控装置受到关注并广泛普及的契机。使用鱼类的毒物自动监控装置在日本国内由多家公司制造销售。然而，解析方法的技术由各制造商独立开发，例如监控摄像头和图像处理方式、利用电极的活动电位式、利用细菌的氧量测量式等正在普及。
但是，在净水厂的水质事故中，油流入事故比毒物混入事故更多，作为案例，有煤油流入河流、车辆落入河流导致油流出、大雨引起的油流出事故等。因此，净水厂采取的对策是，在取水口设置油分检测装置。
然而，由于这几年气候异常，产生霉臭味物质的蓝藻(霉臭味蓝藻)增殖，因而在自来水设施的净水厂中检测到霉臭味的土臭素、2-甲基异冰片(以下记为2-MIB)，在日本全国范围内收到许多来自市民的自来水有霉臭味的投诉。霉臭味的检测无法通过以往的用于气体、酒精等检测的氧化锡半导体传感器来进行检测，唯一可以检测到霉臭味的是人的鼻子和质量分析器的气相色谱仪，但需要专业的技术人员花费数小时才能得到解析结果，从即时性来看存在问题，产品价格也昂贵，因此没有得到广泛普及。由于净水厂的水质管理者需要迅速快捷地解决市民的投诉，所以采用24小时轮流制来进行每隔几分钟用鼻子闻一次时，如果闻到霉臭味，则迅速将地将活性炭投入到原水中来进行去除霉臭味的作业，而投入时机的延迟则会导致投诉。另外，即使没有霉臭味也不知道何时会产生霉臭味，因此持续投入活性炭，则增加活性炭的费用，并增加经济负担，这也是相关问题。如果能够自动通知霉臭味的产生和结束，则能够减轻水质管理者的体力负担，能够将经济上的负担抑制到最小限度，因而期望开发。
作为检测霉臭味的技术问题，即便是少数市民，也有一些市民即使在微量浓度下也能够从自来水闻到霉臭味，霉臭味也可被称为日本人特有的鼻子的敏感性，因日本存在梅雨季节。其微量浓度被认为是5Ng/L(5PPT≈0.000005mg/L)～3Ng/L，在科学仪器中目前只能通过质量分析器的气相色谱仪进行检测。期望开发出一种产品，其即时性良好，谁都能简单地在24小时无人值守的情况下连续自动检查霉臭味，并且价格也低廉。为此，各公司正在进行开发，但存在几个问题。首先，霉臭味的试验溶液是市售的，方便利用，但是由于用甲醇溶剂溶解，所以没有直接溶解在纯水等淡水等中的试验水。广泛用于气体、酒精检测等的氧化锡半导体传感器等大多是检测甲醇。在霉臭味检测的实验中需要解决将固态物的霉菌物质直接溶解在水中的问题。进而，通过在利用鱼类的毒物自动监控装置的功能中内置两个功能并使其一体化，所述两个功能是检测油臭味和霉臭味的臭味检测功能，能够实现省力化、省去设置空间、降低成本等，这正是以供给安全的自来水为使命的自来水运营商所期望的。
背景技术
作为有毒物质混入了河流表面流水、湖泊水、地下水或水库水等原水中的事故案例，在2012年从利根川水系检测到甲醛(致癌物质)，停止取水措施导致87万人受到了停水的影响。另外也有影响公司存亡的案例，在某火腿工厂的地下水中检测到氰化物，导致从日本全国的超市退回包含火腿在内的商品而影响公司存亡。有毒物质是PCB(多氯联苯)等有机氯系化合物、汞、镉、铅、锌、六价铬等有害重金属、被认为是有史以来最恶劣的二恶英、作为急性毒物的氰化钾或农药等，举不胜举。另外，还包括化学物质在河流等与其他物质发生化学反应而变为有毒物质的复合毒性的可能性。
在公共自来水或食品工厂等中，要求尽早检测出有毒物质混入原水的情况，并采取停止取水等最佳措施。为此，以往广泛认知并使用了使用鱼类进行毒物监控的生物测定法(也称为生物检定法)。由于毒物混入在某些情况下关系到人的生死，因此根据自来水法，设置生物测定法已成为义务，并且自来水法的第23条第1项中规定有供水的紧急停止，自来水运营商在得知其所供给的水可能危害人类健康时，必须立即停止供水，并且采取措施告知相关人员使用这种水的危险性。
严格规定，对于违反了惩罚规定(自来水法第52条)第23条第1项规定的人，将适用处以3年以下徒刑或300万日元以下罚金等刑法。生物测定法不仅在法律中规定，从反恐对策来看也是重要的设备。作为恐怖袭击的案例，针对成田国际机场的整备，在昭和53年(1978年)6月发生了过激派向千叶县北总净水厂投入废油、毒物的事件。近年来，第三者侵入自来水设施内、投入毒物的事件一直在发生。
将鱼类饲养在监控水槽中，目视监控和毒物自动监控装置被广泛地投入到实际使用，在下述表1(根据日本自来水协会水质异常的监控、对策指针2019)的水质污染事故项目和每年度变化表中可以看出，在原水的水质污染事故的种类中油类事故占绝大多数。
[表1]
受到水质污染事故的自来水运营商等在不同水质污染项中的经年变化
Figure BDA0003234243180000041
注)左栏表示不同污染原因的事故发生件数，右栏表示各项目在全体中所占比例。
※事故件数是指在年度内发生的事故总数，当一个运营商报告了多起事故时计入所有事故。
资料来源 厚生劳动省主页 平成30年度(2018年)全国自来水相关负责人会议资料
由于这几年的异常气候，霉臭味的投诉很多。由于异常气候，产生霉臭味物质的蓝藻(霉臭味蓝藻)增殖，因而在自来水设施的净水厂中检测到霉臭味的土臭素、2-甲基异冰片(2-MIB)。因此，期望开发一种装置，在使用鱼类的毒物自动监控装置中内置检测油臭味和霉臭味的功能并设为一体型。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-307095号公报
专利文献2：日本特开2018-044831号公报
专利文献3：日本特开2019-124643号公报
专利文献4：日本特开2020-034436号公报
本发明人多年来一直负责从使用青鳉的毒物自动监控装置的研究开发到实用化，而通过在已经投入到实际使用中的使用变异青鳉的水质毒物自动监控装置中内置检测臭味物质的功能并使其一体化，解决自来水管理者最近面临的油分流入事故、霉臭味的投诉等问题，从而通过原水监控的省力化、减少设置空间、降低成本等能够为自来水事业做出贡献。
目前，检测油分的自动油分测定法包括测定被己烷萃取的物质的质量的己烷萃取法、利用紫外线照射的紫外荧光法、使用高分子膜的Orugasuta法、测定吸附在气味感应膜上的气味分子质量的水晶振动式等。另外，作为油膜的检测法，有将浮油作为油膜进行检测的相对介电常数法、向水面照射光并测定反射光的光反射法等，但这些方法的形状都很大并且价格昂贵，操作性也复杂，无法将其内置于使用青鳉的毒物自动监控装置中并使其一体化。
一旦有油分进入到净水厂的入水井或过滤池等后，即使进行清洗也无法去除残留的油臭味，这会导致自来水的油臭味投诉而造成困扰。既然已在法律上规定了利用鱼类的毒物监控，如果必须设置利用鱼类的毒物监控装置，则内置能够检测油臭味和霉臭味的功能并使其一体化对于净水厂的水质管理者而言具有很大的优点，诸如省力化、减少设置空间、降低成本等。
另外，至于霉臭味，引起霉臭味的原因不是霉菌本身，而是作为自来水水源的水库、湖泊、蓄水池，以及河流等中繁殖的藻类等产生的物质，在蓝藻之中成为问题的种类已知有Pholmi-dium(席藻属)、Anabena(太湖念珠藻属)等，如果它们增殖，则产生土臭素和2-MIB(2-甲基异冰片)而产生霉臭味。
在“JIS-K-0120”中记载有用鼻子闻溶解在作为自来水原料的河流表流水、湖泊水、地下水或水库水等原水中的臭味物质的方法，其中一句中记载了“将试样加热至约40℃”。另外，在“上水试验方法”中关于臭气的试验操作也记载了“将检测水加热至40～50℃，剧烈摇晃”。根据过去的见解和反应速度法，对反应速度造成影响的要素除了催化剂以外还有反应湿度，为了有效地检测原水的臭味物质，必须将原水加热到40℃～50℃。此外，可以理解，如果不通过一边加热一边剧烈摇晃来分离汽化水中的臭味物质，则无法检测出臭味。
但是，发明人已经确认了如下问题：当将含有臭味的原水加热到40℃～50℃时产生蒸汽，蒸汽会附着于传感器元件表面而使传感器不能发挥作用。另外，认为可以利用气泵和空气来作为为了使臭味物质分离汽化而加热并剧烈晃动的替代方案。实际上确认到，在某一净水厂采用了对原水进行蒸汽化并由相关人员用鼻子闻的方案。另外，必须制成符合“JIS-K-0120”和“上水试验方法：日本自来水协会发行”的检测方法的产品。
为了解决问题，必须选择小型通用、保证性能的廉价且容易获得的设备。特别是，已知传感器元件部的氧化锡半导体传感器具有对气体、油臭味反应灵敏的特性，但对于从硅藻类产生的霉臭味的感应度较弱，而其他感应膜压电谐振传感器具有对于霉臭味反应灵敏的特性。可以认为，如果使用两种以上的传感器元件，即利用氧化锡半导体传感器来检测油臭味，而利用感应膜压电谐振传感器来检测霉臭味，则可以检测油臭味和霉臭味。
存在如下问题：当原水从40℃加热至50℃时，一定会产生蒸汽，任何传感器元件都不耐蒸汽，如果蒸汽附着在元件表面会导致检测功能降低而成为不能的状态。因此，期望去除产生时的95％以上的蒸汽化湿度，使传感器元件部暴露在30％以下的湿度中。
单纯从霉臭味的2-MIB的分子量为168、通常99％的空气由氮和氧构成、氮N2分子量≈28、氧O2分子量≈32且合计为60的方面考虑，可以认为2-MIB是比空气重的物质，因此需要一种系统工序，利用所谓的下方置换方式一边将2-MIB与蒸汽一起移送一边去除湿度。
系统工序必须与毒物自动监控用的设备一起内置于在一台机柜规格尺寸内，因此必须使工序设备小型化以及考虑维护。另外，为了进行24小时连续无人监控，需要自动去除附着于传感器元件表面的物质，以及部内也需要定期清洁。
已知，即使向在利用鱼类的毒物自动监控装置内的监控水槽的鱼类(例如变异青鳉)等暴露数种油类，在油类浮于水面的状态下，在监控水槽中饲养的鱼类中未发现死亡或异常行为，另外，由于霉臭味物质的土臭素和2-MIB(2-甲基异冰片)也没有对鱼类造成影响，因而无法通过目前的利用鱼类的毒物自动监控装置以生物测定法来检测油类和霉臭味物质。
原水中的油分检测装置有其他公司的产品：将浮油作为油膜进行检测的相对介电常数法、向水面照射光而测定反射光的光反射法、以及臭气测定装置等，但均未发现与利用鱼类的毒物自动监控装置成为一体的产品。另外，原水中的霉臭味物质的检测中公开有，将含有污染物质的水设为一定的pH，作为传感器，添加由以下的(I)～(V)构成的CD衍生物并照射紫外线，测定特定的波？下的荧光强度并检测、确定污染。使用的CD衍生物为(I)3-脱氧-3-(6-羟基-2-萘酰胺)-βCD、(II)3-脱氧-3-(3-羟基-2-萘酰胺)-βCD、(III)3-脱氧-3-(3-羟基-2-萘酰胺)-γCD、(IV)3-脱氧-3-(6-羟基-1-萘酰胺)-γCD、(V)3-脱氧-3-(2-羟基-1-萘酰胺)-αCD。
虽然有上述记载，但目前还没有发现实用化。唯一能够检测的是质量分析器的气相色谱仪，但需要专业的技术人员花费数小时才能得到解析结果，从即时性来看存在问题，产品价格昂贵，因此没有得到广泛普及。
发明内容
为了解决上述问题，技术方案1所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，具备：
汽化部，其对被连续供给原水的原水容器内的原水进行加热而产生高湿度空气；
除湿部，其使由所述汽化部产生的高湿度空气成为中湿度空气；
恒温部，其使由所述除湿部除湿后的中湿度空气进一步成为低湿度空气；以及
传感器部，其通过将传感器壳体中较重的臭味物质空气置换到底部、将较轻的普通空气置换到上部的下方置换法，使由所述恒温部除湿后的低湿度空气暴露于传感器壳体内底部所具备的传感器元件来检测臭味。
技术方案2所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，在技术方案1所述的油类和霉臭味的自动检测装置中，
所述汽化部具备：加热原水的水加热器；以及气石，其利用气泵将空气吹入到原水容器内的已加热的原水中而使其蒸汽化成为高湿度空气，
所述除湿部具备蒸汽管和冷却水循环管，由所述汽化部产生的高湿度空气流入所述蒸汽管，所述冷却水循环管围绕所述蒸汽管，从而利用在由冷却装置循环供给冷水的冷却水循环管中流动的冷水，除湿成中湿度空气，
所述恒温部具备：过热管，其直径比在恒温部壳体内与除湿部的蒸汽管连接的蒸汽管的直径小；以及空气加热器，其使在过热管中流动的中湿度空气过热，除湿成低湿度空气，
所述传感器部通过将低湿度空气暴露到设置于传感器部壳体内底部的多个传感器元件来检测不同物质的臭味。
技术方案3所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，在技术方案2所述的油类和霉臭味的毒物自动检测装置中，
所述多个传感器元件使用感应膜压电谐振传感器和氧化锡半导体传感器。
技术方案4所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，在技术方案2或3所述的油类和霉臭味的自动检测装置中，
所述汽化部的气石具备：第一流量计，其对由气泵供给的空气的风量进行测定；以及除臭器，其从由气泵供给的空气去除外部臭味，
所述气石构成为，设置在水过热加热器的下部，通过使大量的气泡与水过热加热器的过热金属部接触来促进加温和臭味物质的分离，并且气泡在水面上破裂，使在多个气泡破裂时的空气压力下产生的蒸汽化高湿度空气流入除湿部的蒸汽管。
技术方案5所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，在技术方案2～4中任一项所述的油类和霉臭味的自动检测装置中，
所述蒸汽管是循环式，即贯通冷却水循环管内且出口侧向下方倾斜，冷却水循环管为来自冷却装置的冷却水从蒸汽管的出口侧的下侧的入水口进入，并朝向蒸汽管的入口侧的上侧的出水口流动，从出水口返回到冷却装置；通过蒸汽管内的热空气从上向下流动、而相对于此冷却水却相反地从下向上流动的结构提高蒸汽管的冷却效果，以蒸汽管在下部露出、并利用与冷却水的温度差将在蒸汽管内产生的结露水积存在下部的结构，通过与结露积存口连接的排水管和其具备的电磁阀自动且定期地排出结露水，从而成为中湿度空气，在结露积存口的上部连接异径小管的过热管。
技术方案6所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，在技术方案5所述的油类和霉臭味的自动检测装置中，
所述异径小管的过热管为了在恒温部内增加加热面积而加工成S字型，在过热管的下部设置空气加热器，通过用温度调整控制器保持在设定温度，使过热管内的空气成为低湿度空气，在传感器部中将低湿度空气暴露于传感器元件。
技术方案7所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，在技术方案4～6中任一项所述的油类和霉臭味的自动检测装置中，
具备：空气吹扫风扇，将通过除臭器而新鲜的空气吹送到所述传感器部壳体内的传感器元件来进行清洁；以及电磁阀，在除臭器的下游侧并定期开闭，
从所述传感器部壳体的顶部经由第二流量计排出空气。
技术方案8所述的带有臭味传感器的利用鱼类的毒物自动监控装置，其特征在于，将技术方案1～7中任一项所述的油类和霉臭味的自动检测装置和利用鱼类的毒物自动监控装置作为一体型紧凑地组装在一台机柜内，所述利用鱼类的毒物自动监控装置通过监控摄像头和图像处理装置检测鱼类的运动来检测毒物。
在本发明的油类和霉臭味的自动检测装置中，通过如上所述地构成，能够得到以下所述的效果。
即，首先在汽化部加热而产生高湿度空气，对该高湿度空气在除湿部和恒温部中进行除湿而得到低湿度空气，通过在传感器部中将较重的臭味物质置换到底部、将较轻的普通空气置换到上部的下方置换法，将该低湿度空气暴露于传感器壳体内底部所具备的传感器元件，从而能够高效地检测原水所含的臭味。
另外，由于具备气石，从而能够通过将臭味物质分离汽化来提高臭味检测效果，所述气石利用气泵将空气吹入到原水容器内的已加热的原水中而使其蒸汽化成为高湿度空气。
另外，除湿部具备蒸汽管和冷却水循环管，由所述汽化部产生的高湿度空气流入的蒸汽管，所述冷却水循环管围绕所述蒸汽管，从而利用在由冷却装置循环供给冷水的冷却水循环管中流动的冷水，能够除湿成中湿度空气。
另外，恒温部具备：过热管，其比在恒温部壳体内与除湿部的蒸汽管连接的蒸汽管小径；以及空气加热器，其使在过热管中流动的中湿度空气过热，从而能够除湿成低湿度空气。
另外，传感器部能够通过将干燥空气暴露于设置于传感器部壳体内底部的多个传感器元件来检测不同物质的臭味。
另外，通过使用感应膜压电谐振传感器和氧化锡半导体传感器作为多个传感器元件，能够同时检测油臭味和霉臭味。
另外，由于在汽化部的气石中具备从由气泵供给的空气去除外部臭味的除臭器，从而能够去除外部臭味。
另外，气石设置在水过热加热器的下部，通过使大量的气泡与水过热加热器的过热金属部接触来促进加温和臭味物质的分离，并且气泡在水面上破裂，能够使在多个气泡破裂时的空气压力下产生的蒸汽化高湿度空气流入除湿部的蒸汽管。
另外，蒸汽管是循环式，即贯通冷却水循环管内且出口侧向下方倾斜，冷却水循环管为来自冷却装置的冷却水从蒸汽管的出口侧的下侧的入水口进入，并朝向蒸汽管的入口侧的上侧的出水口流动，从出水口返回到冷却装置，由此，由于蒸汽管内的热空气从上向下流动，相对于此，冷却水相反地从下向上流动，因此能够提高蒸汽管的冷却效果。
另外，以蒸汽管在下部露出、并利用与冷却水的温度差将在蒸汽管内产生的结露水积存在下部的结构，通过与结露积存口连接的排水管和其具备的电磁阀自动且定期地排出结露水，将异径小管的过热管连接到结露积存口的上部，从而能够将中湿度空气高效地送入恒温部。
另外，通过将异径小管的过热管加工成S字型，并在过热管的下部设置空气加热器，能够在恒温部内增加加热面积，在狭小的空间内高效地进行加热。
另外，由于具备空气吹扫风扇，能够清洁传感器元件清洁，所述空气吹扫风扇将通过除臭器吹送新鲜空气吹送到传感器部壳体内的传感器元件。
另外，由于在除臭器的下游侧具备定期开闭的电磁阀，能够防止在空气吹扫风扇停止时空气从空气吹扫口进入。
另外，通过使向汽化部送入空气的气泵的第一流量计和传感器部壳体的顶部上所具备的第二流量计的风量恒定，能够确认空气在中途没有泄漏地到达传感器部。
本发明的带有臭味传感器的利用鱼类的毒物自动监控装置，通过如上所述的构成，能够得到如下效果。
即，通过在使用鱼类的毒物自动监控装置内置利用臭气的自动检测设为一体型，有助于自来水的安全和舒适的饮食生活，所述使用鱼类的毒物自动监控装置检测毒物混入自来水原水等并被称为生物测定法，所述利用臭气的自动检测是能够检测油臭味和霉臭味的工序设备。
附图说明
图1是在实施例1的带有臭味传感器的利用鱼类的毒物自动监控装置的机柜中内置检测臭味的功能并设为一体型的设备配置的构成图。
图2是实施例1的带有臭味传感器的利用鱼类的毒物自动监控装置的检测臭味的功能的工序的构成图。
图3是实施例1的带有臭味传感器的利用鱼类的毒物自动监控装置的检测臭味的工序设备的立体图。
图4是示出实施例1的将油类和霉臭味的自动检测装置组装到小型机柜中的单独装置的构成图。
图5是示出实施例1的检测油类和霉臭味的自动检测装置检测出霉菌2-MIB浓度5Ng/L的检测试验结果的计算机画面的照片。
图6示出湿度试验数据。
图7是煤油浓度为0.00001时的检测试验图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明进行说明。
实施例1
实施例1的带有臭味传感器的利用鱼类的毒物自动监控装置100如图1所示，由于机柜112是EIA标准的量产产品，在重量轻但刚性高的基础上，具有抗震结构，前后左右的面能够开闭，因此设备安装和维护性优异。在机柜112的上半部分收纳有利用鱼类的毒物自动监控装置120，在下半部分收纳有具有检测臭味的功能的油类和霉臭味的自动检测装置130。机柜112的尺寸是横向宽度700mm、高度1800mm、进深700mm，前表面为带有亚克力板的单面门，左右面和背面都能够开放的量产标准产品，但也可以利用其他的标准产品或独自设计的机柜。
首先，对上半部分的利用鱼类的毒物自动监控装置110进行说明。在上半部分的下段设置有监控水槽103，在水槽中始终饲养15～20条变异青鳉(鱼类107)。自然界的青鳉(学名Oryzias)记载于濒危物种红色名录II类(VU)(环境省红色名录)中，属于稀有鱼类，无法捕捞，但由于变异青鳉是养殖鱼，因此不是保护对象。变异青鳉被指定为OECD(经济协助开发机构)的毒性指导方针的试验鱼，因为其饲养繁殖容易，最长有5年的生存案例，与其他鱼种不同，在孵化后半年左右就成为成鱼，体长不变，因此毒性反应不会变化等，作为试验鱼是最合适的鱼种。
通过将河流表流水、湖沼水、地下水或水库水等原水大量引入到净水厂，使该原水的一部分通过旁路对监控水槽106反复进行一定水量的入水和排水，从而使变异青鳉107等鱼类始终暴露于原水中，因此如果在原水中含有有毒物质，则根据毒物的种类和浓度，会引起鱼类的异常行为，如停止行为、驱避行为、狂奔行为、抬鼻行为、群聚等。
在监控水槽106的前表面设置照明器具108，用于将照明照射到水中的透明亚克力板作为透光窗嵌合于监控水槽。如果没有照明，则监控摄像头的拍摄会受到阻碍。不将照明器具设置在水槽的上部是因为当照明照射到水面时，水的晃动会引起图像处理的紊乱。
为了防备发生紧急情况，以及变异青鳉平时能够健康存活，通常用自动喂食器110每天自动喂食一至两次，利用加热器和恒温器109使监控水槽106的水温常年保持恒定，用气泵供给空气，再使原水在水槽内缓慢地回流，从而进行变异青鳉的活化并清洗水槽。如果变异青鳉因栖息环境的恶化而死亡，则原水的毒物监控变得不能信任，因此必须最为注意。
异常行为的解析如下：用设置在监控水槽106的上部的CCD摄像机105拍摄并将视频信号发送到图像处理装置104，这里在影像画面中配置数十个块，每个块具备检测变异青鳉的动作的功能，并计数检测块的数量。鱼类的异常行为的解析中存在很多误判，因此将CCD摄像机105的一个视频分割成四个视频，每四个视频改变异常行为的解析级别，由周边控制装置103控制四个阶段的警报，放映变异青鳉视频的监控电视102、和四个阶段的警报、设备的故障、水温显示等的监控汇总于控制面板101。控制面板101的警报可以作为警报信号输出到外部。
接着，基于图2、图3对下半部分的油类和霉臭味的自动检测装置130进行说明。
汽化部1具备三个连接管，即原水入水口8、排水口7和排尘口9，分别具备手动阀8-1、手动阀7-1、手动阀9-1，汽化部内设置有气石2和水加热器3，来自气石2的大量气泡经过水加热器3，由此气泡被加热，加速臭味物质的分离和气泡的上升，气泡在水面上破裂，从而使臭味物质容易蒸汽化。将汽化部1中产生的蒸汽称为高湿度空气，作为湿度95％以上的第一阶段。
从气泵4通过除臭器5和流量计4-1向气石2供给空气。由于气泵4吸入周边的杂臭，因此需要利用除臭器5去除杂臭。关于水加热器3，在“JIS-K-0120”中记载有“将试样加热至约40℃”，在“上水试验方法”中也针对臭气试验操作记载有“将检测水加热至40～50℃，剧烈摇晃”，“剧烈摇晃”的效果为使多孔的气石2产生大量气泡以及使气泡与水加热器3的加热金属部接触。通过设置两台水加热器3而成为小尺寸，设定温度为45℃～55℃范围，具备恒温器6，在水中设置向恒温器传递水温的传感器6-1，以控制水温。流量计4-1将空气供给量设定为恒定，通过目视能够确认风量。
如图6的湿度试验数据所示，空气供给量为1.6L/min。另外，根据过去的案例确认了从下水通过排水口进入异臭，所以用水封10隔断。
除湿部11的冷却水循环管12的前端固定设置在汽化部1的上部，蒸汽管13贯通冷却水循环管12的内部。贯通口的前端位于比汽化部1的水面靠上侧且未流入原水的位置。如图6所示，在汽化部1的水加热器3中，在45℃～55℃的范围内加热原水，原水中的臭味物质被气泡搅拌而分离并蒸汽化。通过气泡在水面上大量破裂而产生风压，使高湿度空气流入蒸汽管13。蒸汽管13向下方倾斜。
冷却水循环管12的结构为从下侧的入水口12-1供给冷却装置24的冷却水而进入水并朝向上侧的出水口12-2流动，在蒸汽从上向下流动、冷却水从下向上反向流动的结构中，附着于蒸汽管13的表面的水泡会减弱冷却功能，而该结构能够抑制水泡的产生而提高冷却功能。
在冷却水循环管12的整个表面产生结露并作为水滴落下，因此在冷却水循环管12的下部设置结露水的托盘，在盘的下部设置排水管进行排水。从出水口12-2流出的冷却水返回到冷却装置24。是一种循环结构，冷却装置24供给的冷却水是经过冷却水循环管12而返回到冷却装置24，冷却装置24在内部具备罐和泵，制冷剂是R134，为空冷式，因此收纳在机柜112中会存在换气上的问题，不得不设置在机柜112的外部。在冷却装置中最大冷却能力为-15℃，在实施例中如图6所示，可在5℃下连续使用。
蒸汽管13在下部从冷却水循环管12露出，在终端侧与比蒸汽管13细的异径加热管16-4连接并固定设置。是一种如下结构，由于蒸汽管13与加热管16-4的管的粗细差异而生成高低差，并且结露水积存在该高低差之间；虽然结露水积存在蒸汽管13的最下部的结露积存口14，但因连接有排水管，排水管具备电磁阀15-1，通过定时继电器15-2在设定时间打开电磁阀15-1，从结露水排水口15排出结露积水。蒸汽管13朝向下方也是为了进行下方置换，其目的在于通过将臭味物质顺畅地移送接下来的工序中以及使冷却水从下向上来去除蒸汽管13的表面的水泡，从而不降低冷却效果且顺畅地排出结露积水，这里为中湿度空气的第二阶段。
恒温部16的侧面连接并固定设置有与蒸汽管13异径的较细过热管16-4。在恒温部16的内部，在底部侧设置有空气加热器16-1，设置有温度调整控制器16-3，用于根据由温度调整控制器16-3所具备的传感器传递的温度将恒温部16的内部温度调整为一定的设定温度。在空气加热器16-1上部具有过热管16-4。为了提高加热管16-4的热效率，作为增大面积的方法，将加热管16-4加工成S字型。加热管16-4在下方置换时始终朝向下方，含有加热管16-4内部臭味的低湿度空气是向下方流动，为第三阶段。过热管16-4中，即使在蒸汽管13中去除了蒸汽水分，湿度仍为60％以上，而在该湿度下，传感器元件表面会被湿气覆盖，传感器的功能下降，因此必须为低湿度空气。为了使比空气更重的霉臭味的2-MIB更容易向下方流动，需要过热管16-4。
根据图6的湿度试验数据，用于使湿度成为30％以下的恒温部16内的温度为85℃。过热管16-4从恒温部16的侧面插入到传感器部17的侧面，过热管的前端部朝向底面喷出与干燥的空气一起混合的2-MIB。将该阶段作为第四阶段，这里发生下方置换，较重的2-MIB残留在底面，较轻的普通空气移动到上部。作为设置于底部的传感器元件设置两种传感器，即对油臭味敏感的氧化锡半导体传感器17-2和对霉臭味敏感的感应膜压电谐振传感器17-1。根据检测物质，也可以设置两种以上的传感器。
从传感器部17的顶面的一处排出空气，流量计19设置在此处，如果气泵4的流量计4-1的风量和传感器部17的流量计19的风量恒定，则在工序的中途没有空气泄漏，从气泵4送出的空气到达传感器部17。
根据图6，汽化部1入口的流量计4-1的风量为1.6L/min，传感器部出口的流量计19为1.2L/min并没有变动，故可以说没有漏气。0.4L/min的差异可以认为是工序间的热转换、结露水从结露积存口14排出时的损失。传感器部17设置有温湿度计20的传感器20-1，能够始终确认传感器部内的温度和湿度。根据图6，从起动开始起20分钟后，传感器部的温度为32℃且干燥空气达到25％，因此可以说证实了四个阶段的除湿工序有效运行。起动步骤需要按照以下顺序进行：首先，最先起动冷却装置24，确认冷水5℃在冷水循环管12循环，确认恒温室16的温度为85℃以上，最后，起动汽化部1的水加温加热器3和使气石2产生气泡的气泵4。
虽然图2是恒温部16与传感器部17分离并利用加温管16-4连接的图，实际上如图3的立体图所示，具有传感器部17紧贴于恒温部16的前表面，使得加温管16-4的内部温度不会因露出而变化的结构。
认为对于检测对象臭味物质具有传感器部的温度和湿度的最佳设定值，设定值的变更能够通过来自汽化部1的气石2的气泡的喷出量的调整、水加热器3的温度的调整、冷却装置24的冷却温度的调整、恒温部16的空气加热器16-1的温度的调整等来进行。
传感器部17的氧化锡半导体传感器17-2的原理是用铂丝线圈的电阻值的变化来测定氧化锡(SnO2)半导体表面的气体吸附引起的热导率的变化以及电导率的变化。通过流过铂丝线圈的电流，保持在约300～450℃的SnO2半导体在表面吸附氧分子并捕获电子，而处于电阻值较高的状态。如果还原性气体吸附于其中，则通过氧化反应而将捕获的电子释放到SnO2半导体中，电阻值减少。该电阻值的变化与臭味相关联地进行检测。关于油臭味，通过煤油、汽油、轻油、重油等进行了检查，即使微量油也能够确认到其被检测到。
图7是煤油浓度为0.00001时的检测试验图，从图7的上方可以看出，3条线(高灵敏度设定、中灵敏度设定、低灵敏度设定)均被检测到。
在霉臭味2-MIB的检测试验中，5Ng/L(5PPT≈0.000005mg/L)时氧化锡半导体传感器未反应，而感应膜压电谐振传感器17-1检测到，该检测到的计算机画面为图5，可以看到多个感应膜中仅有一个在移动(箭头)。霉菌试验溶液是市售的，但是由于用甲醇溶剂溶解，所以不使用，实施案例的霉菌试验水可通过由本公司开发的超声波振动将固体的霉菌物质溶解在水中，从能够制造本试验水的化学分析公司获得证明为2-MIB的5Ng/L(5PPT≈0.000005mg/L)的检查证，使用其制造的试验水。感应膜压电谐振传感器17-1的原理是，将数种在锆钛酸铅的压电薄膜上涂布有不同感应膜的检测元件搭载在1片传感器芯片上，并施加电压而使臭味分子附着在谐振的感应膜上，根据谐振频率的变化来识别臭味。
本发明为了进行24小时连续无人自动监控，必须利用空气吹扫来对传感器元件表面的附着物和传感器部17的内部定期地进行清洗，否则难以检测到新的臭味。因此，设置空气吹扫风扇21，风扇根据定时继电器23的设定时间定期的开始旋转和停止，从而进行空气吹扫。在空气吹扫风扇21的吹出侧具备除臭器22，空气吹扫中使用去除了外部臭味的空气。在除臭器22的出口设置电磁阀21-1，在进行空气吹扫的同时开放，在结束的同时关闭，另外，通过设置电磁阀，在停止时防止空气从空气吹扫口侵入。
图3的立体图的汽化部1、除湿部11、恒温部16、传感器部17的材质是透明亚克力板，对厚度为5mm的亚克力板进行切断加工，用专用的粘接剂粘接，在检修口铺设橡胶板并用螺栓固定。除湿部11的冷水循环管12使用外径为90mm、壁厚为3mm的亚克力管，蒸汽管13使用外径为35mm、壁厚为2mm的亚克力管。试运行期间为约1个月，其中进行了2周的连续运行，但没有发现亚克力的断裂、损伤、漏水等不良情况。透明亚克力板虽然具有可看到其内部、容易加工等优点，但耐热温度为79～90℃，需要至少1年的以连续运行试验进行的耐用试验。例如，代替亚克力材料可以使用耐热性较强的树脂，例如聚碳酸酯(耐热温度为120～130℃)等其他材质的树脂材料，也可以使用金属材料。
如图4所示，也可以仅将利用臭气的毒物自动检测装置130的功能从利用鱼类的毒物自动监控装置120分离出来，装入小型机柜中作为一个仅检测臭味的单独功能，但如果检查水量较多，工序可能会大型化，所述利用臭气的毒物自动检测装置13由汽化部1、除湿部11、恒温部16、传感器部17以及附带设备的水加热器3、空气加热器16-1、气石2、气泵4、电磁阀21-1、手动阀8-1、空气吹扫风扇21、除臭器22、各种计量仪器、控制器、计算机17-3等构成。另外，也存在由于设置条件而无法收纳于机柜的情况等，此时也可以在被分解的状态下进行运用。另外，图1、图4的各设备的配置，可以根据检修、保养、电气规格，例如将水循环部设置于下部、将电子设备部设置于上部等来改变场所或变更设备，只要在运用上没有问题即可。
产业上的可利用性
本发明在检测毒物混入自来水原水等的被称为生物测定法的使用鱼类的毒物自动监控装置120中内置利用臭气的检测装置130并设为一体型，利用臭气的检测装置130是检测油臭味和霉臭味的工序设备，能够实现省力化、减少设置空间、降低成本等，有助于自来水安全和舒适的饮食生活，除了自来水运营商以外，还能够应用于饮用水制造商、食品制造商等使用水的产业领域。
符号说明
100…带有臭味传感器的利用鱼类的毒物自动监控装置，101…控制面板，102…监控电视，103…周边控制装置，104…图像处理装置，105…CCD摄像机，106…监控水槽，107…变异青鳉，108…照明器具，109…恒温器，110…自动喂食器，111…取样水容器，112…机柜，120…利用鱼类的毒物自动监控装置，130…油类和霉臭味的自动检测装置，1…汽化部，2…气石，3…水加热器，4…气泵，4-1…流量计，5…除臭器，6…恒温器，6-1…传感器，7…排水口，8…原水入水口，8-1…手动阀，9…排尘口，9-1…手动阀，10…水封，11…除湿部，12…冷却水循环管，12-1…入水口，12-2…出水口，13…蒸汽管，13-1…结露托盘，14…结露积存口，15…结露水排出口，15-1…电磁阀，15-2…定时继电器，16…恒温部，16-1…空气加热器，16-2…传感器，16-3…温度调整控制器，16-4…过热管，17…传感器部，17-1…感应膜压电谐振传感器，17-2…氧化锡半导体传感器，17-3…个人计算机，18…氧化锡半导体传感器控制装置，18-1…个人计算机，19…流量计，20…温湿度计，20-1…传感器，21…空气吹扫风扇，21-1…电磁阀，21-2…定时继电器，22…除臭器，23…定时继电器，24…冷却装置，200…计量仪器类收纳架，300…设备收纳架。

Claims (8)

1.一种油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，具备：
汽化部，其对被连续供给原水的原水容器内的原水进行加热而产生高湿度空气；
除湿部，其使由所述汽化部产生的高湿度空气成为中湿度空气；
恒温部，其使由所述除湿部除湿后的中湿度空气进一步成为低湿度空气；以及
传感器部，其通过将传感器壳体中较重的臭味物质空气置换到底部、将较轻的普通空气置换到上部的下方置换法，使由所述恒温部除湿后的低湿度空气暴露于传感器壳体内底部所具备的传感器元件来检测臭味。
2.根据权利要求1所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，
所述汽化部具备：加热原水的水加热器；以及气石，其利用气泵将空气吹入到原水容器内的已加热的原水中而使其蒸汽化成为高湿度空气，
所述除湿部具备蒸汽管和冷却水循环管，由所述汽化部产生的高湿度空气流入所述蒸汽管，所述冷却水循环管围绕所述蒸汽管，从而利用在由冷却装置循环供给冷水的冷却水循环管中流动的冷水，除湿成中湿度空气，
所述恒温部具备：过热管，其直径比在恒温部壳体内与除湿部的蒸汽管连接的蒸汽管的直径小；以及空气加热器，其使在过热管中流动的中湿度空气过热，除湿成低湿度空气，
所述传感器部通过将低湿度空气暴露到设置于传感器部壳体内底部的多个传感器元件来检测不同物质的臭味。
3.根据权利要求2所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，所述多个传感器元件使用感应膜压电谐振传感器和氧化锡半导体传感器。
4.根据权利要求2或3所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，
所述汽化部的气石具备：第一流量计，其对由气泵供给的空气的风量进行测定；以及除臭器，其从由气泵供给的空气去除外部臭味，
所述气石构成为，设置在水过热加热器的下部，通过使大量的气泡与水过热加热器的过热金属部接触来促进加温和臭味物质的分离，并且气泡在水面上破裂，使在多个气泡破裂时的空气压力下产生的蒸汽化高湿度空气流入除湿部的蒸汽管。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，
所述蒸汽管是循环式，即贯通冷却水循环管内且出口侧向下方倾斜，冷却水循环管为来自冷却装置的冷却水从蒸汽管的出口侧的下侧的入水口进入，并朝向蒸汽管的入口侧的上侧的出水口流动，从出水口返回到冷却装置；通过蒸汽管内的热空气从上向下流动、而相对于此冷却水却相反地从下向上流动的结构提高蒸汽管的冷却效果，以蒸汽管在下部露出、并利用与冷却水的温度差将在蒸汽管内产生的结露水积存在下部的结构，通过与结露积存口连接的排水管和其具备的电磁阀自动且定期地排出结露水，从而成为中湿度空气，在结露积存口的上部连接异径小管的过热管。
6.根据权利要求5所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，
所述异径小管的过热管为了在恒温部内增加加热面积而加工成S字型，在过热管的下部设置空气加热器，通过用温度调整控制器保持在设定温度，使过热管内的空气成为低湿度空气，在传感器部中将低湿度空气暴露于传感器元件。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的油类和霉臭味的自动检测装置，其特征在于，
具备：空气吹扫风扇，将通过除臭器而新鲜的空气吹送到所述传感器部壳体内的传感器元件来进行清洁；以及电磁阀，在除臭器的下游侧并定期开闭，
从所述传感器部壳体的顶部经由第二流量计排出空气。
8.一种带有臭味传感器的利用鱼类的毒物自动监控装置，其特征在于，
将权利要求1至7中任一项所述的油类和霉臭味的自动检测装置和利用鱼类的毒物自动监控装置作为一体型紧凑地组装在一台机柜内，所述利用鱼类的毒物自动监控装置通过监控摄像头和图像处理装置检测鱼类的运动来检测毒物。
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