JPH065625Y2 - 自動水質監視モニタ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本願考案は水質、特に上水道水の水質を監視して正常な
給水を担保する技術に係るものである。

〔従来の技術〕

我国で近代水道が設立されて１世紀、その間社会環境も
大きく変化し、とくに昭和３０年代以降の急速な経済成
長や宅地開発による水質汚濁の進行は顕著であり、市民
の健康保全上水質管理の重要性は増加する一方である。
水質の管理も浄水場における１点集中管理から給水管端
末の給水栓管理と言う給水現場多点管理へと移行して行
くのが時代の要請である。しかも水質測定の項目も単一
ではなく多元的な測定によって総合判断を必要とする時
期に入っている。

このような要請に応えるために幾つかの技術が提案さ
れ、その一部は既に実施稼動している。

従来技術の例１として「採水検水装置」（実開昭５８−
１８４６６０号公報：第５図）を挙げてみる。この考案
は図に示すように各構成機器を単一ベース上に一括可搬
型に収納したことを特徴とすることにより、施工性、運
搬性、装置の小形コンパクト化を実現したものである。

図中１ａは水質センサ、１９ａは採水槽、２９は洗滌タ
ンク、３０はオゾナイザー（洗滌用）１１ａは制御盤で
あり、一括して単一ベース上に構成されているから、従
来のように個別の機器を現地で組み合せた上、試験調整
する必要はなくなったと述べている。

次に「採水検水装置」（実開昭５８−８１４１号公報：
第６図）を第２例として挙げると、図のように各構成機
器を組み合せて接続し調整を終えた状態で運搬に適した
構造のパッケージハウスに一括収納したもので従来現地
で各構成機器（制御盤１１ｂ、計測器盤１ｂ、採水盤１
９ｂ、洗滌器盤３１）を組み立て調整していたものを殆
んど必要とせず、かつ運搬の容易性を向上できたと謳っ
ている。なおこの第２例では採水盤が19b-1、19b-2と２
槽に分れ、それぞれに水質センサを具え複数の測定項目
を別個同時に検出することができる。

従来の技術第３例として「移動式水質試験室」（実公昭
５１−１１５０４６号公報：第７図）も挙げておく。図
のように内部に水質試験用の諸設備ならびに器具を装置
したコンテナよりなり、トラック等の運搬装置によって
移動可能にすることにより、必要なときに、必要な場所
へ速やかに移動でき採取した試料の水質を直ちに測定す
ることを可能とした。

その他、実開昭５６−１７０７６１号では、ビーカに汲
み取った検査水のPH値、酸化性物質濃度の測定値は測定
時の水温によっても変動する点も考慮して、温度を含め
た三項目がほぼ同時に測定できる潜水型の測定センサを
具える可搬性の装置を提案している。また、特開昭５９
−１５４３５２号公報においては、目的の第一は高温度
の測定液を直接測定できること、目的の第二は高圧力の
測定液を直接測定できることを掲げ、この目的を達成す
るために一端を閉塞した中空体の内部に内部電極と内部
電解質を収容し、少なくとも閉塞端が酸素イオン伝導性
の固定電極質で形成させる構造を開示している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ここに揚げた従来技術は３例とも浄水場における一点管
理から多点管理への移行と言う時代の要請をうけて、従
来固定的、単一的であった水質検査装置を一括してまと
め可搬的にした点に共通する技術思想が窺える。

しかし第１例（第５図）では、装置のコンパクト化と運
搬性の改善には成功しているが、ここで対象としている
水質センサは単一の測定であり多様化している現在の管
理項目から見るとその要請に十分応え得たとは言い切れ
ない。

また第２例（第６図）と第３例（第７図）は何れも可搬
的とは言え、一括した装置の組み合せは相当に嵩高であ
り、前者はパッケージハウスに収納し、後者もトレーラ
ーに載せて運搬するコンテナに収納したものであって、
とても都市部の給水栓を求めて手軽に持ち運べるもので
はない。むしろ従来単品として使用していた部材、たと
えば制御盤や採水槽、水質センサなどをあらかじめ一括
まとめて移動可能な試験室を構成したところに特徴があ
るものと認められる。

また、実開昭５６−１７０７６１号公報では水質の検査
には水温の変動による測定値の変動の伴う点にも配慮し
たとはいえ、なお現実に知りたい水道管路末端の水の実
体を把握するためには、より臨場的な要素が不足してお
り、理想的な検水というには不十分といわざるを得な
い。さらに特開昭５９−１５４３５２号公報の従来技術
は、水素イオン濃度センサそれ自体の改良に係り測定装
置ではなく、当該明細書に添付された図面もすべて単体
のセンサそのもの、またはそのセンサの確性テストの方
法であり、本考案が解決を目指す課題とは直接の関係が
あるものではない。

今日のように浄水場から同一の水質の上水を給水しても
各管路における個有の条件によって端末において微妙な
相違に繋がる複雑な給水現場水質を管理するためには、
上に掲げた諸例では応え切れないところに大きな問題点
がある。

また、最近の人手不足や検査員の省人化を考えると、単
に測定装置が搬送可能であり、検査員が表示される数値
を目視できるだけでなく、装置を不特定の任意の位置へ
配置して無人の状態で自動的に測定値を中央などの監視
機構を通報することも現在の諸課題に幅広く対処するう
えで最も差し迫った要望での一つでもある。

本願考案は以上に述べた問題点を解決するために都市
部、住宅地などの給水栓より採水して現場水質を検出
し、これを中央管理機構に繋ぐ上で最適の水質測定装置
を提供することが目的である。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係る自動水質監視モニタは、水質測定現場にお
ける水道管と着脱自在に連結できる採水口２１を一方に
具え、上方に排水エルボ２２を具えた耐圧容器１９と、
該容器内へ複数項目の耐水圧潜水型の検出センサを突出
する水質検査部１と、該センサで測定した検出値のそれ
ぞれの入力を受けて記憶する測定制御部１１と、該検出
値を電話回線を介して中央監視機構へ通報するモデム電
話１６とを一体的に具え、２名の成年男子によって十分
担持搬送可能な程度の容積と重量であることによって前
記の課題を解決した。

〔作用〕

本願の自動水質監視モニタは人力による搬送が可能であ
るから測定を必要とするいかなる狭隘な場所へでも運び
入れて給水栓から採水することができ、端末現場の水質
を直接据えることができる。測定は水質についての複数
項目が同時に可能であるから現在の管理上の要請に応え
得る。

本考案の自動水質監視モニタは、特に上水道の需要家の
管路端末付近の水質を機動的に監視する装置であるか
ら、極力、各家庭や事務所の水道蛇口から流出する水道
水の状態を把握して実体的な数値を検出することを最大
の目的においている。周知のとおり水道管においては遠
方へ上水を送水するために通常、ポンプアップして２〜
３Kg／cm²の管内圧力を維持しているから、理想的な水
質検査としては、管内の水圧下におけるPH値、濁度、残
留塩素などをできるだけ再現して測定することが望まし
い。圧力が変ればこれらの測定値もまた、変動すること
は当然避けることのできない物理的自然であるから、本
考案もこの点に着目して実際の検水現場において水道管
から圧力水を採取し、耐圧容器内で管内圧と容器内圧と
をバランスさせ、排出エルボから自然流出させることに
よって、あたかも実際の水道蛇口から上水を流出するの
に近似させた態様で検査水を採取した。

次に本モニタは測定した検出値を処理して中央監視機構
へ通報することができるから、中央ではこの通報に基い
て水質を一定の管理限界内に収斂するように浄水場など
給水原点において調整を行なうことができる。

このように本案はモニタとしての必要十分な条件を充た
す作用を果すことができるが、人力による搬送が可能で
あることが単なる課題の呈示でなく実際的には次の項目
で詳しく述べるとおりに実現される。

〔実施例〕

本願考案の最も好ましい実施例を図に基いて説明する。

第１図はモニタ全体の測定情報の経路を示すブロック図
である。

水質検出部１は本例では６種類の測定機、すなわち電導
度計２、水温計３、水圧計４、残塩計５、ＰＨ計６、濁
度計７およびＰＨ計と濁度計の表面をそれぞれ洗滌する
ワイパーブラシ洗滌機８，９との組合せよりなる。これ
らの各測定機は後に詳しく述べるように耐水圧の潜水型
によって構成されているが、特徴的には、すべての測定
値は電圧値に置換して出力され、電気信号として示現す
る点である。これらの信号は変換増幅部１０で増幅され
測定制御部１１のマルチプレクサ１２の入力側へそれぞ
れ入る。マルチプレクサの出力端は指定された時間ごと
に各検出値を選択的に取り込んでＡ／Ｄ変換機１３を経
てマイクロコンピュータ１４へ入力される。

このＣＰＵにて処理されて検出値はＲＡＭに記憶され
る。この記憶値はＲＯＭに記憶された指示に基いて所定
間隔ごとにデータ通信ボード１５へ出力され、モニタ内
に内蔵するモデム電話１６を介してＮＴＴ公衆回線１７
により中央監視機構へ伝送する。

一方ＲＡＭに記憶された検出値はＲＯＭに記憶された指
示に基いて所定間隔ごとにデータ表示部１８に各検出値
を表示する。表示はＬＣＤ液晶により各項目を切替えて
デジタル表示するもので、たとえば (1) 時計 ○年○月○日○時○分○秒 (2) 濁度 ○○．○ppm (3) 水温 ○○．○℃ (4) 残留塩素 ○．○ppm (5) ＰＨ ○○．○ (6) 電導度 ○○○．○μｓ／cm (7) 水圧 ○○．○kg／cm² のような数字が任意の選択で視認できるように構成され
ている。

本願モニタの最大の特徴は所望の複数測定機を人力で搬
送の可能なまでにコンパクトにまとめた点にあり、まづ
水質検出部１を第２図（平面図）と第３図（正面図）に
示す。検出部はすべてステンレスなどによって製作され
た耐圧容器１９内に圧入された採水２０内へ耐水圧潜水
型のセンサ端末を突出している。個別に簡単な説明を加
えると、電導度計２は断面積１cm²、距離１cmの相対す
る電極面にある電気抵抗の逆数を測定するもので３極の
電極を並べ２極と他の１極間に電圧をかけて測定する。

水温計３は熱電対を使用し接点の温度変化を電位差とし
て捉える。

水圧計４は耐圧容器内の圧力を測定し、予定される末端
の水圧が維持されているかどうかを確認するのと、管路
内の内圧と容器内の圧力を均衡させて、実際に家庭や事
務所などの水道蛇口から流出する場合と近似する状態と
なるように排出エルボからの流出量を水圧計によって調
整できる。

残塩計５は水質基準上重要な残留塩素を測定するもの
で、本例では微小電極を用いたポーラログラフ法を採用
した。これは回転する金電極（カソード）５Ａと比較銀
電極（アノード）５Ｂとの間に電圧を印加すると、金電
極側で遊離有効塩素が還元され拡散電流Ｉｄが流れるの
でその値から塩素濃度を０から3.0ppmに亘って知ること
ができる。

ＰＨ計６はガラス電極が水中で生じる起電力を比較電力
と組合せて両者の電位差を知ることにより２〜１２ＰＨ
に亘って検出する。

濁度計７は水中で発光ダイオードにより発光させて水中
の微粒子によって散乱させた散乱光をフォートトランジ
スタで受光し濁度０から１０ppmに亘ってそれに応じた
電気信号として捉える。これらの測定センサの端子が突
出する耐圧容器１９へは採水口２１から採水を圧入し排
水エルボ２２から排出する。その他第３図においては蓋
体２３、取手２４、端子台２５、出力回路収容ボックス
26、出力ケーブル２７などを耐圧容器の上に装着してい
る。

第４図は本願モニタの正面全体図を示すもので、前に述
べた水質検出部１の上に測定制御部１１を載置したもの
で、内部にはマルチプレクサ１２、Ａ／Ｄ変換機１３、
マイクロコンピュータ１４、データ通信ボード１５が収
納され、水質検出部１の出力ケーブル２７から受けた信
号を電子的に処理する。前面にはデータ表示部１８が装
着され、指示に応じて検出値を表示する。その他この面
には電源ランプ、データ送信表示ランプ、マイクロコン
ピュータ１４の動作状態表示ランプや時計表示などを装
着している。この測定制御部１１の上段にモデム電話器
１６が載置してあってデータ通信ボード１５から受けた
情報をＮＴＴ回線を通じて中央管理機構へ伝送する。こ
の伝送仕様は、伝送速度３００bit／sec（全二重）使用
周波数はＣＣＩＴＴ勧告２１準拠、変調は周波数変調
（ＦＳＫ）、切り替えによって同時通話も可能であり、
ＣＰＵインタフェースはＲＳ−２３２Ｃを採用してい
る。

第４図に示したような構成をとることによって一括とり
まとめたモニタは全高約1.2ｍ幅と長さは約７０cm程度
の容積を占める外箱２７にすべて収納されて全重量約３
０kg程度、２名の成年男子によって十分搬送可能な構成
となる。すなわち１槽の圧力容器とそれに突出する潜水
型の測定センサや、その上に載置する制御部、伝送手段
などの組合せによって人力による搬送可能な水質監視モ
ニタを実現したものである。

〔考案の効果〕

本願考案の自動水質監視モニタは以上に述べた通り従来
の水質測定装置に比べてはるかにコンパクトな構成とな
り、人力によって搬送可能とし、いかなる狭隘な密集地
においても給水管端末の給水栓から採水して水質を総合
的に測定することができる。測定はすべて自動的に行わ
れ中央管理機構では居ながらにして各現場の給水の真の
水質情報を把握し適当な調整処置を直ちにとることがで
きる。

またこの通報手段をモニタのメンテナンス担当の部署
（たとえば製造工場）へも結線しておけば、装置から伝
送される諸データから装置自体の異常を捉えて、使用者
（中央監視機構）からの連絡以前にメンテナンス担当部
署は点検、修理の行動を起すことができる。

本実施例特有の効果としては、水質検出が試薬によるも
のでなく小型の電気的センサによるものであるから試薬
の補充その他の作業は不必要であり文字通りメンテナン
スフリーである点が挙げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願考案の測定と情報システムを一括したブロ
ック図、第２図と第３図は本願実施例の水質検出部を示
す平面図と正面図、第４図はモニタ全体を示す一部切り
欠き正面図、第５図から第７図はそれぞれ異なる従来技
術を示す斜視図。 １…水質検出部、２…電導度計、 ３…水温計、４…水圧計、 ５…残塩計、６…ＰＨ計、 ７…濁度計、１０…変換増幅部、 １１…測定制御部、 １４…マイクロコンピュータ、 １６…モデム電話器、１８…データ表示部、 １９…耐圧容器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水質測定現場における水道管と着脱自在に
   連結できる採水口２１を一方に具え、上方に排水エルボ
   ２２を具えた耐圧容器１９と、該耐圧容器内へ複数項目
   の耐水圧潜水型の検出センサを突出する水質検査部１
   と、該センサで測定した検出値のそれぞれの入力を受け
   て記憶する測定制御部１１と、該検出値を電話回線を介
   して中央監視機構へ通報するモデム電話１６とを一体的
   に具え、２名の成年男子によって十分担持搬送可能な程
   度の容積と重量よりなることを特徴とする自動水質監視
   モニタ。