JP7302556B2 - 測定装置 - Google Patents
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Description
本開示に係る測定装置1に対する比較例の測定装置が説明される。比較例に係る測定装置は、サンプル水に流れる電流を変換した電圧を所定のサンプリング周期で測定してサンプル水の中の塩素濃度を算出する。
図1及び図2に示されるように、一実施形態に係る測定装置1は、サンプル水を貯留する測定槽40と、サンプル水に電流を流してサンプル水の特性を測定する測定部とを備える。本実施形態において、測定装置1は、サンプル水の特性として、サンプル水の中の塩素濃度を測定する。つまり、本実施形態において、測定対象は塩素であるとする。測定対象は塩素に限られず、他の種々の物質であってよい。測定部は、制御部10と、電源20と、電圧変換部26と、ADコンバータ27と、第1電極21と、第2電極22とを備える。
本開示の一実施形態に係る測定装置1は、上述したように、サンプル水に流れる電流を電圧に変換した信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしたデータに基づいてサンプル水の中の塩素濃度を算出する。
制御部10は、サンプル水に流れる電流の大きさを第1のサンプリング周期でサンプリングして電圧のデータを取得する。制御部10は、サンプリングしたデータのうち、n個のデータから1個のデータを抽出する。ここで、nは2以上の自然数である。制御部10は、抽出したデータに基づいて塩素濃度を算出する。言い換えれば、制御部10は、サンプル水の中の塩素濃度を算出するために、第1のサンプリング周期でサンプリングしたデータの全てを用いず、データの一部を用いる。
図5に示されるように、測定装置1は、図2のADコンバータ27の代わりに、第1ADコンバータ27Aと第2ADコンバータ27Bとを備えてよい。第1ADコンバータ27Aは、第1のサンプリング周期でサンプル水に流れる電流をサンプリングして電圧のデータを出力する。第2ADコンバータ27Bは、第2のサンプリング周期でサンプル水に流れる電流をサンプリングして電圧のデータを出力する。制御部10は、第1ADコンバータ27Aから取得したデータに基づいて測定装置1の状態を監視する。制御部10は、第2ADコンバータ27Bから取得したデータに基づいてサンプル水の中の塩素濃度を算出する。このようにすることによっても、塩素濃度を算出するサンプリング周期より短い時間の電圧変動の検出と、塩素濃度を算出する負荷の軽減とが実現される。
以上述べてきたように、本実施形態に係る測定装置1は、電圧変動を検出するためのデータを取得するサンプリング周期と、サンプル水の中の塩素濃度を算出するためのデータを取得するサンプリング周期とを異ならせることができる。このようにすることで、塩素濃度を算出するサンプリング周期より短い時間の電圧変動の検出と、塩素濃度を算出する負荷の軽減とが実現される。その結果、測定装置1の利便性が向上する。
本開示の一実施形態に係る測定装置1は、例えば、以下のように動作することによって、利便性を向上できる。
制御部10は、測定装置1が起動状態である場合にサンプル水に拡散電流を流し続ける。一方で、制御部10は、所定のサンプリング周期で拡散電流を測定し、サンプル水の中の塩素濃度を算出する。逆に言えば、所定のサンプリング周期で定まるタイミング以外において、制御部10は、拡散電流を測定しない。つまり、制御部10は、測定装置1の動作モードを、サンプル水に流れる拡散電流を測定する測定モードと、拡散電流を測定しないスタンバイモードとに切り替えることができる。
そこで、本実施形態に係る測定装置1の制御部10は、スタンバイモードで動作する場合、モータ30の回転数をゼロにして第1電極21の回転を停止させてよい。このようにすることで、作用極23の変形若しくは摩耗、又は、スリップリング25の摩耗が進行しにくくなる。その結果、各部品の寿命が長くなる。また、サンプル水の供給が停止された状態で第1電極21を回転させ続けた場合、第1電極21と顆粒部材44との間に作用する摩擦力が水中に比べて大きくなる。その結果、第1電極21が激しく消耗するとともに、場合によって、第1電極21が故障し得る。測定装置1は、測定槽40内のサンプル水の減少を検知した場合に、自動的にモータ30の回転を停止させることによって、第1電極21の消耗又は故障のリスクを低減させ得る。さらに、測定装置1は、サンプル水の供給が正常に戻った場合に、自動でモータ30の回転を開始させることによって、サンプル水を節約した間欠測定を実現できる。測定装置1は、2つの電極間の電圧を変動させ、2つの電極間に流れる電流の変化を検知することによって、サンプル水が減少したか、又は、サンプル水の有無を検知することができる。測定装置1は、電流変化に基づいて2つの電極間の抵抗値を測定し、抵抗値の大きさの測定結果に基づいてサンプル水が減少したか、又は、サンプル水の有無を判定してもよい。
モータ30の回転方向が一定方向である場合、作用極23の表面は、顆粒部材44から一定方向の摩擦力を受け続けて、一定方向に引き延ばされる。ここで、本実施形態に係る測定装置1は、モータ30の回転方向を正方向と逆方向とで交互に変更してよい。モータ30の回転方向が交互に変更されることによって、作用極23の表面が受ける摩擦力の方向が交互に変化する。そうすると、作用極23の表面は、一方向だけに引き延ばされなくなる。また、作用極23の表面は、一方向に引き延ばされても逆方向に引き戻され得る。このようにすることで、作用極23の表面積が変化しにくくなる。その結果、拡散電流の大きさが安定する。また、作用極23が剥がれにくくなる。その結果、第1電極21の寿命が長くなる。つまり、メンテナンス時期が先に延ばされる。
測定装置1は、サンプル水によって汚れることがある。第1電極21及び第2電極22に付着する汚れは、塩素濃度の検出精度に影響を及ぼす。また、第1電極21は、顆粒部材44との接触によって汚れにくくなっているものの、ある程度汚れてくる。したがって、測定装置1の管理者は、第1電極21等を適宜清掃する必要がある。本実施形態に係る測定装置1は、第1電極21等を清掃する清掃モードで動作してよい。制御部10は、清掃モードで動作する場合、第1電極21及び第2電極22を測定槽40から引き上げた状態でモータ30を駆動して第1電極21を回転させる。第1電極21が回転している状態でブラシ又は布等の清掃器具を第1電極21に押し当てることで、第1電極21の清掃が省力化され得る。
測定装置1において第1電極21の表面に接触するセラミックビーズ又はガラスビーズ等の顆粒部材44は、第1電極21との摩擦によって摩耗する。つまり、顆粒部材44は、消耗品として適宜交換される。
測定装置1は、例えば、第1電極21に付着し得る汚れ成分がサンプル水の中にあまり含まれていない環境等の、第1電極21に汚れが付着しにくい環境において動作することがある。このような環境において、測定装置1は、第1電極21に付着する汚れの除去を考慮せずにモータ30の回転数を設定できる。そうすると、測定装置1は、モータ30の回転数を低くすることができる。モータ30の回転数を低くして第1電極21の回転数を低くすることで、第1電極21の変形若しくは摩耗、又は、スリップリング25の摩耗が進行しにくくなる。その結果、各部品の寿命が延長される。
作用極23に流れる拡散電流の大きさは、同じ塩素濃度のサンプル水であっても、作用極23の個体差によって異なることがある。拡散電流が作用極23の個体差によって異なることは、感度の違いを生じさせ得る。そこで、測定装置1は、校正によって、機器毎に感度を補正してよい。校正作業は、異なる作用極23に交換したタイミング毎に実施されてよい。仮に校正作業が誤った操作で実施された場合、測定装置1の測定値が異常となったり、大きい誤差を有したりし得る。
以上述べてきたように、本実施形態に係る測定装置1は、第1電極21を回転させるモータ30の回転数を可変とすることによって、種々の動作モードを実現できる。このようにすることで、部品の寿命の延長、塩素濃度の検出感度の設定、及び、塩素濃度の算出結果の誤差の低減等が実現される。その結果、測定装置1の利便性が向上する。
以上説明してきた本実施形態に係る測定装置1は、サンプル水の特性として、サンプル水の中の塩素濃度を測定する。測定装置1は、サンプル水の中の塩素濃度を、遊離塩素濃度と結合塩素濃度とを区別して測定できるように構成されてもよい。また、測定装置1は、サンプル水の特性として、サンプル水の中の塩素濃度に限られず、例えば、サンプル水の中の金属イオン濃度を測定するように構成され得る。つまり、測定装置1は、金属イオン濃度計として構成され得る。測定装置1が金属イオン濃度計として構成される場合、顆粒部材44が用いられてもよいし用いられなくてもよい。また、測定装置1は、サンプル水の中の臭素濃度を測定する臭素計としても構成され得る。また、測定装置1は、サンプル水の中のヨウ素濃度を測定するヨウ素計としても構成され得る。
Claims (8)
- 制御部を備え、
前記制御部は、
電源に接続される第1電極及び第2電極を通じてサンプル水に流れる電流に基づく信号を第1のサンプリング周期でサンプリングしたデータに基づいて、前記信号の伝達経路の接触状態の変化に応じて前記信号が所定値以上変動する瞬停を検出し、
前記信号を前記第1のサンプリング周期よりも長い第2のサンプリング周期でサンプリングしたデータに基づいて前記サンプル水の中の測定対象の濃度を算出し、
前記第1のサンプリング周期は1秒未満である、測定装置。 - 前記制御部は、前記第1のサンプリング周期でサンプリングしたデータの一部のデータを抽出することによって、前記第2のサンプリング周期でサンプリングしたデータを生成する、請求項1に記載の測定装置。
- 前記信号を前記第1のサンプリング周期でサンプリングする第1ADコンバータと、
前記信号を前記第2のサンプリング周期でサンプリングする第2ADコンバータと
を更に備え、
前記制御部は、前記第1ADコンバータから前記第1のサンプリング周期でサンプリングしたデータを取得し、前記第2ADコンバータから前記第2のサンプリング周期でサンプリングしたデータを取得する、請求項1に記載の測定装置。 - 前記制御部は、検出した前記瞬停の頻度と判定値との比較に基づいて予防保全対象時期を決定する、請求項1から3までのいずれか一項に記載の測定装置。
- 前記サンプル水に浸漬する第1電極と、前記制御部によって変更可能な回転数で前記第1電極を回転させるモータとを更に備える、請求項1から4までのいずれか一項に記載の測定装置。
- 前記モータは、前記回転数が正の値である場合に時計回り又は反時計回りのいずれかを正方向として回転し、前記回転数が負の値である場合に前記正方向の逆方向に回転し、
前記制御部は、前記サンプル水の中の測定対象の濃度を算出する測定モードで動作する場合に前記回転数を正の値と負の値とに交互に変更するように前記モータの回転を制御する、請求項5に記載の測定装置。 - 前記制御部は、前記サンプル水の中の測定対象の濃度を算出しないスタンバイモードで動作する場合の前記回転数の絶対値を、前記サンプル水の中の測定対象の濃度を算出する測定モードで動作する場合の前記回転数の絶対値よりも小さくするように前記モータの回転を制御する、請求項5又は6に記載の測定装置。
- 前記制御部は、既知の測定対象の濃度を有する標準サンプル水に流れる電流の大きさに基づいて、前記回転数を制御する、請求項5から7までのいずれか一項に記載の測定装置。
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