JP5272429B2 - 水質測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、水道水等の水質を測定する水質測定装置に関し、詳しくは、異常発生時の採水手段を改良した水質測定装置に関するものである。

従来より、上水道の水質管理用に種々の水質測定装置が提供されている。これらの水質測定装置は、例えば給水ラインの末端に設置されて水道水の濁度、色度、残留塩素、ｐＨ、電気伝導率、温度、圧力等を測定するものである。

この種の水質測定装置の中には、測定値が異常となった時に異常検出信号（警報）を発生する機能を備えたものがある。
例えば、給水ラインに水質異常が発生した場合には、給水の停止や異常原因を排除するための措置等を迅速に行う必要があるため、監視センタ等に異常検出信号が送出される。一方、異常検出信号は、水質異常に起因する場合以外に、水質測定用の各種センサ・測定回路（以下、測定器と総称する）等の動作不良やノイズ（電気的なノイズの他に、気泡詰まり等による物理的なノイズもある）によっても発生する。
このため、異常原因を正確に究明することを目的として、異常検出時に測定対象水を採水する機能を備えた水質モニターシステムが特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載されている水質モニターシステムは、水質自動監視装置の検水管から分岐した採水管に、電磁弁を介して採水槽を接続し、測定値の異常時に出力される異常検出信号により前記電磁弁を開放して採水槽に水を貯留するように構成されている。これにより、異常発生とほぼ同時に自動的に採水を開始できるため、この測定対象水を後から回収して再度測定、分析することにより、測定値の異常が水質異常に起因するものか、それとも測定器等の動作不良やノイズに起因するものかを判断し、異常原因の究明を可能にしている。

特開平１１−６８２６号公報（段落［００１０］〜［００１８］，図３等）

しかるに、特許文献１に係る従来技術では、各種センサを通過した水の排水経路と、配管や電磁弁等を有する採水手段とを別個独立に設けなくてはならない。
また、採水槽に古い溜水が残っている場合を考慮して、その溜水を除去するために十分な時間をかけて採水槽に採水しなければ異常時の測定対象水のみを確実に貯留することができない。言い換えれば、採水槽の溜水が除去しきれていない状態ではこの溜水が測定対象水と混合するために、測定値の再確認や詳細な分析を行うことが困難であった。
更に、特許文献１に係る従来技術のように、測定値異常を検出するのとほぼ同時に異常検出信号を発生して採水を開始する水質測定装置では、前述した如く、異常検出信号が測定器等の動作不良やノイズに起因する場合もあるので、不要な異常検出信号に基づく採水動作が頻発して無駄が多いという問題もあった。

このような問題点に鑑み、タイマ機能を備えることによって測定値異常が一定時間（以下、発報待機時間という）継続して初めて異常検出信号を発生し、採水を開始するようにした水質測定装置も存在する。
しかしながら、この種の水質測定装置においては、採水開始時点では異常検出原因となった水（異常水）が既に排水されている場合もあり、異常水をまったく回収できないこともあった。

そこで、本発明の解決課題は、測定値異常が一定時間継続した場合に異常検出信号を発生する場合にも異常水のみを確実に採水可能とし、しかも排水経路を有効利用して構成の簡略化を可能にした水質測定装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、測定対象水の水質を各種センサを用いて測定する水質測定装置であって、測定値異常が一定の発報待機時間以上、継続した際に異常検出信号を発生するようにした水質測定装置において、
前記センサを経た測定対象水の排水経路に配置された切替弁と、この切替弁の下流側に配置された採水槽と、を備え、
水質測定時には、前記切替弁を介して前記排水を前記採水槽に貯留すると共に、前記異常検出信号の発生時には、前記切替弁を切り換えて前記排水を前記採水槽に流入させずに排水するものである。
更に、前記採水槽は、前記発報待機時間以下の時間にわたり前記切替弁を介して測定対象水の排水が流入した時に、前記排水がオーバーフローする容積を有するものとすることができる。

本発明によれば、測定値が異常と判断されてから異常検出信号が発生するまでの排水が常に採水槽に貯留されており、異常検出信号が発生した時点では、異常と判断された測定対象水の採水が完了している。このため、この測定対象水を回収して再度測定、分析することにより、水質異常や測定器の不良等の異常原因を究明することができる。
また、切替弁や採水槽からなる採水手段は各種センサの排水経路に設置すればよいため、排水経路を有効利用できると共に、既存の水質測定装置に僅かな部品を追加するだけで使い勝手の良い水質測定装置を実現することができ、装置全体の構造の簡略化、コストの低減が可能である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、この実施形態に係る水質測定装置の概略的な構成図である。図１において、１０は水質測定装置の装置本体であり、例えば上水道末端の給水栓を流れる水道水を測定対象水として、その濁度、色度、残留塩素、ｐＨ、電気伝導率、温度、圧力等を各種センサにより測定するものである。ここで、装置本体１０の内部の配管や各種センサ等については、図示を省略する。
なお、装置本体１０は、測定値異常が一定時間Δｔ（発報待機時間といい、例えば５分間）継続した時点で異常検出信号を発生する機能を備えているものとする。

装置本体１０の下端部には、各種センサを経て測定が終了した水Ｗを排水するための排水管２１ａが設けられており、この排水管２１ａは、電磁弁からなる切替弁２２の第１ポート２２ａに接続されている。切替弁２２の第２ポート２２ｂには排水管２１ｂが接続され、その末端は水Ｗを貯留する採水槽２３の底面近くで開口している。また、切替弁２２の第３ポート２２ｃには排水管２１ｃが接続されており、その末端は図示されていない排水路側に開口している。

採水槽２３の上部は開放されており、この上部付近において一端が開口されたオーバーフロー管２４の他端は、排水路側に垂設されて開口している。
この採水槽２３は、空の状態から排水管２１ａ，２１ｂを介して流入する水Ｗの貯留量が容量を超えると、オーバーフロー管２４から排水されるものであり、採水槽２３の容量Ｙは、Ｙ≦（排水管２１ａ，２１ｂを介して流入する水Ｗの流量）×（発報待機時間Δｔ）となるように予め設定されている。

また、切替弁２２は、水質測定時に第１ポート２２ａ及び第２ポート２２ｂが常に開いており、排水管２１ａ，２１ｂが連通することによって装置本体１０からの排水が採水槽２３に流入するようになっている。そして、装置本体１０から異常検出信号が発生すると、その異常発生信号によって第２ポート２２ｂが閉じると共に第３ポート２２ｃが開き、それまで採水槽２３に流入していた水が第３ポート２２ｃから排水管２１ｃを経て排水されるように構成されている。
なお、前記異常検出信号は、周知の伝送手段により外部の監視局等に伝送されるようになっている。

次に、この実施形態の動作を、図２を参照しつつ説明する。
図２の時刻ｔ_０において測定を開始したとすると、平常時は切替弁２２のポート２２ａ，２２ｂが連通しており、排水は採水槽２３に流入する。そして、採水槽の容量Ｙを超えて流入した水は、オーバーフロー管２４から継続的に排水される。
いま、図２（ａ），（ｂ）に示すように、回路動作が安定した後の時刻ｔ_１において、ある測定値が異常検出レベルＶ_ｔｈを超え、この状態がその後も継続したとすると、図２（ｃ）の如く、時刻ｔ_１から発報待機時間Δｔを経過した時刻ｔ_２で異常検出信号が発生する。

この異常検出信号により、図２（ｄ）に示すように切替弁２２が切替動作してそのポート２２ａ，２２ｃが連通するので、それまで採水槽２３に流入していた水は排水管２１ｃから排水されるようになる。
この時、採水槽２３の容量Ｙを、前述したようにＹ≦（排水管２１ａ，２１ｂを介して流入する水Ｗの流量）×（発報待機時間Δｔ）としておけば、採水槽２３には、時刻ｔ_２からさかのぼって、少なくとも発報待機時間Δｔ以内に流入した測定対象水のみが貯留されていることになる。
なお、採水槽２３の容量Ｙとしては、採水槽２３から回収した測定対象水を用いて実際に測定、分析操作を行える程度の容量があれば十分である。

従って、図２（ａ），（ｂ）の時刻ｔ_３において採水槽２３の測定対象水を回収したと仮定すると、その時点（時刻ｔ_３）では測定値が正常値に復帰している場合（図２（ａ）のケース）、測定値が依然として異常である場合（図２（ｂ）のケース）の何れについても、異常が検出された測定対象水のみを確実に回収することができる。
また、この実施形態においては、異常検出信号の発生時に既に採水が完了しているため、異常水が既に排水されていて手遅れになる事態は生じない。
このため、採水槽２３から回収した測定対象水の水質を再度、測定することによって測定値を確認することができ、その測定値から水質異常が検出されない場合には、測定器の不良に起因して異常検出信号が発生したと推定できるので、各種センサや測定回路等を点検すれば良い。

また、この実施形態において、図２（ｅ）に示すように、センサ部分の気泡詰まり等に起因する物理的なノイズとして測定値が一時的に変化する場合や、図２（ｆ）に示すように、電気的なノイズにより測定値が瞬間的に変化する場合については、何れも測定値が異常検出レベルＶ_ｔｈを超えた時間が発報待機時間Δｔに達しないため異常検出信号を発生させないようにして、異常検出信号の不要な頻発を防止し、採水の継続を可能にしている。

なお、上記実施形態では上水道水の水質を測定する場合について説明したが、本発明は、下水道水や工業用水、河川水、湖沼水等の水質測定にも勿論適用可能である。

本発明の実施形態に係る水質測定装置の概略的な構成図である。 実施形態の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０：装置本体
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ：排水管
２２：切替弁
２３：採水槽
２４：オーバーフロー管
Ｗ：水

Claims (2)

1. 測定対象水の水質を、各種センサを用いて測定する水質測定装置であって、測定値異常が一定時間（以下、発報待機時間という）継続した際に異常検出信号を発生するようにした水質測定装置において、
   前記センサを経た測定対象水の排水経路に配置された切替弁と、
   この切替弁の下流側に配置された採水槽と、を備え、
   水質測定時には、前記切替弁を介して前記排水を前記採水槽に貯留すると共に、前記異常検出信号の発生時には、前記切替弁を切り換えて前記排水を前記採水槽に流入させずに排水することを特徴とする水質測定装置。
2. 請求項１に記載した水質測定装置において、
   前記採水槽は、前記発報待機時間以下の時間にわたり前記切替弁を介して測定対象水の排水が流入した時に前記排水がオーバーフローする容積を有することを特徴とする水質測定装置。

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