(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間に試料水を通す中空の検水容器と、この検水容器の内部空間に設けた正電極および負電極と、この両電極と電気的に接続し、両電極間から検出した電流に基づいて上記試料水中の残留塩素濃度を算出する濃度算出処理装置と、この濃度算出処理装置による算出結果に基づいて表示する表示部とを備えた残留塩素計であって、
上記検水容器の内部空間に正電極および負電極を備えた電極ユニットを縦向きに配設し、
この電極ユニットは、絶縁性支持部材に負電極用金属材を固定して負電極を構成するとともに、負電極に対して絶縁した状態で正電極用金属線材を巻回して正電極を構成し、
上記検水容器は、外周面に試料水流入配管と試料水流出配管とを接続し、内部空間と前記各配管とを連通状態にして、内部空間に試料水が流れるように構成し、
前記試料水流入配管を、検水容器の中心軸と直交する軸に対して外周側へオフセットした位置に配置するとともに、試料水流出配管を、試料水流入配管に対して検水容器の中心軸に沿って上側にずれた位置に配置し、
前記電極ユニットの周囲に、前記電極に接触可能な状態で環状ブラシ材を、該ブラシ材の中央の開口部に電極ユニットを遊嵌して設けて、検水容器の内部空間を下から上に渦を巻いて流れる試料水の水流によって上記ブラシ材をほぼ水平に回転させることを特徴とする残留塩素計。
【請求項２】
前記正電極用金属線材を巻回する絶縁性支持部材の表面に試料水が流通可能な試料水流路を設けて、絶縁性支持部材側の表面に試料水を流動状態で接触させることを特徴とする請求項１に記載の残留塩素計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飲用水道等の水中の残留塩素（次亜塩素酸等）の濃度を連続して測定可能な残留塩素計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水、プール水、浴場の湯水、食品工場用水等の水中に残留する残留塩素は、残留塩素計によって測定される。この残留塩素計には、さまざまな測定方法を採用したものが存在しており、その中でも、残留塩素の連続測定が可能なタイプとして、試薬不要の電流法を採用した残留塩素計が実用化されている。
【０００３】
電流法を採用した残留塩素計は、２種類の電極を試料水中に浸漬して、各電極間から電流を検出し、この電流値から残留塩素濃度を求めるように構成されたものであり、電極に一定電圧を印加して両電極間の電流を検出する、所謂ポーラログラフ法のタイプと、電極に電圧を印加せず、電極間の酸化還元作用による電流を検出する、所謂ガルバニ電極法のタイプとがある。そして、上記したいずれの電流法においても電極（特に正電極）が酸化等により汚れるので、残留塩素計には、電極を機械的に洗浄（ビーズ洗浄や電極回転式洗浄）あるいは電気化学的に洗浄（電圧を印加して洗浄）するための機構を備えて、電極の感度を維持している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１８５８７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、家屋の蛇口等のような給水系統の末端にて手軽に残留塩素を測定するために、小型かつ低価格であって、連続測定可能な残留塩素計が求められている。しかしながら、従来の残留塩素計を小型化すると、例えば、電極を小型化すると、検査対象となる試料水と電極との接触面積が減少するので、電流検出の感度を低下させてしまう。また、上記したような洗浄機構は、例えば電極を回転するための回転駆動源や、有効な洗浄効果を得るための電圧管理機器あるいは試料水の流量管理機器が必要であり、残留塩素計の小型化およびコストダウンの障害となっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極を小型化しても感度が良好で、洗浄機構を簡略化でき、製造コストを低減できる残留塩素計を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載のものは、内部空間に試料水を通す中空の検水容器と、この検水容器の内部空間に設けた正電極および負電極と、この両電極と電気的に接続し、両電極間から検出した電流に基づいて上記試料水中の残留塩素濃度を算出する濃度算出処理装置と、この濃度算出処理装置による算出結果に基づいて表示する表示部とを備えた残留塩素計であって、
上記検水容器の内部空間に正電極および負電極を備えた電極ユニットを縦向きに配設し、
この電極ユニットは、絶縁性支持部材に負電極用金属材を固定して負電極を構成するとともに、負電極に対して絶縁した状態で正電極用金属線材を巻回して正電極を構成し、
上記検水容器は、外周面に試料水流入配管と試料水流出配管とを接続し、内部空間と前記各配管とを連通状態にして、内部空間に試料水が流れるように構成し、
前記試料水流入配管を、検水容器の中心軸と直交する軸に対して外周側へオフセットした位置に配置するとともに、試料水流出配管を、試料水流入配管に対して検水容器の中心軸に沿って上側にずれた位置に配置し、
前記電極ユニットの周囲に、前記電極に接触可能な状態で環状ブラシ材を、該ブラシ材の中央の開口部に電極ユニットを遊嵌して設けて、検水容器の内部空間を下から上に渦を巻いて流れる試料水の水流によって上記ブラシ材をほぼ水平に回転させることを特徴とする残留塩素計である。
【０００９】
請求項２に記載のものは、前記正電極用金属線材を巻回する絶縁性支持部材の表面に試料水が流通可能な試料水流路を設けて、絶縁性支持部材側の表面に試料水を流動状態で接触させることを特徴とする請求項１に記載の残留塩素計である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、連続測定可能な残留塩素計の１つであるガルバニ電極法を用いた残留塩素計を例に挙げて、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の残留塩素計１の概略図、図２は、残留塩素計１の電極ユニット７の概略図、図３は、残留塩素計１を試料水供給配管系に接続した状態図である。
【００１１】
残留塩素計１は、図１（ａ）に示すように、矩形状のケーシング２内に、中空の検水容器３と、この検水容器３の内部空間４に正電極５と負電極６とを備えた電極ユニット７と、両電極５，６間から検出した電流に基づいて試料水中の残留塩素濃度を算出する濃度算出処理装置８と、この濃度算出処理装置８による算出結果に基づいて表示する表示部９とにより概略構成されている。
【００１２】
検水容器３は、中空円筒状の有底容器であり、ケーシング２内に配置されている。この検水容器３は、外周面に試料水流入配管１１と試料水流出配管１２とを接続し、内部空間４と各配管１１，１２とを連通状態にして、内部空間４に試料水が渦を巻いて流れるように構成されている。
【００１３】
試料水流入配管１１は、検水容器３の中心軸と直交する軸に対して外周側へオフセットした位置に配置されている。一方、試料水流出配管１２は、試料水流入配管１１の検水容器３に接続した周辺の中心軸に対して検水容器３の中心軸側にオフセットし、さらに、検水容器３の中心軸に沿ってずれた位置（図中では、上側にずれた位置）に配置されている。このような各配管１１，１２を接続した検水容器３に試料水流入配管１１から試料水を流すと、試料水は、検水容器３の内周に沿って旋回するとともに、検水容器３の中心軸方向（図中、上方向）にも移動して試料水流出配管１２へと流出する。すなわち、内部空間４の試料水が撹拌されながら流れるので、各配管１１，１２の接続箇所周辺以外の内部空間４であっても古い試料水が滞留し難く、常に新鮮な試料水を内部空間４全体に導入してリアルタイムの残留塩素濃度のデータを採取できるように試料水を流すことができる。
【００１４】
なお、本実施形態では、試料水流入配管１１および試料水流出配管１２は、ケーシング２の下面を貫通して試料水の給水配管１４および排水配管１５との接続ポート１１ａ，１２ａを突出しているが、これに限定されず、接続ポートをケーシング２の側面を貫通して設けてもよいし、背面を貫通して設けてもよい。
【００１５】
電極ユニット７は、電流を検出するための正電極５および負電極６を１つの部品に組み込んだ組立品であり、ＡＢＳ樹脂等の絶縁性材料で形成された略円柱状の絶縁性支持部材１７と、この絶縁性支持部材１７の円周面に設けられた正電極５と、絶縁性支持部材１７の先端部に固定された負電極６とにより構成されている。
【００１６】
具体的に説明すると、絶縁性支持部材１７は、図２（ａ）に示すように、基部１８から円柱状の電極取付部１９を上方に延設し、この電極取付部１９の先端（図中、上端）に棒状の負電極用金属材（例えば、φ４ｍｍの銀（Ａｇ）棒材）２０を固定することで負電極６を形成し、さらに、電極取付部１９の外周面に正電極用金属線材（例えば、φ０．３ｍｍの白金（Ｐｔ）線材）２１を複数回巻回した状態で固定することで正電極５を形成している。このように電極ユニット７は、両電極５，６が絶縁状態となるように離間して絶縁性支持部材１７に備えられており、両電極５，６が短絡するのを防いでいる。また、正電極５および負電極６は、電極ユニット７内に通されたリード線２２を介して、後述する濃度算出処理装置８に電気的に接続されている。
【００１７】
なお、正電極５は、正電極用金属線材２１の巻きピッチをこの線材２１の太さと同じにして、隙間なく巻回するようにして形成してもよいが、正電極用金属線材２１の太さよりも巻きピッチを大きくして、隣り合う正電極用金属線材２１が接触するのを防ぐように離間させて正電極５を形成すれば、正電極用金属線材２１間に試料水が入り込んで正電極５と試料水との接触面積を増加させることができ、正電極５の感度を向上させることができるので好適である。
【００１８】
また、負電極６は、残留塩素濃度測定中に放電酸化反応を生じて次第に分解消耗されるので、別途準備した新品の負電極用金属材２０と交換できるようにしておくことが好ましい。したがって、負電極６は、絶縁性支持部材１７に対して着脱可能な状態で固定されていることが好適である。例えば、負電極用金属材２０の外周におねじ（図示せず）を刻設し、電極取付部１９の先端の取付孔のめねじ（図示せず）に螺合することで負電極６を固定するようにすれば、負電極６の固定に別部品を必要としないので、製造コストを低く抑えることができる。
【００１９】
そして、電極ユニット７は、検水容器３の底部に開設された電極ユニット取付開口２４から電極取付部１９を挿入し、電極取付部１９の基端周辺に設けられたおねじ部２３を電極ユニット取付開口２４のめねじ部２５に螺合することで、両電極５，６を内部空間４のほぼ中心に配置して、検水容器３内を流れる試料水中に両電極５，６を浸漬できるように構成されている。なお、この電極ユニット７は、絶縁性支持部材１７の基部１８と検水容器３の底部との間にＯリング等のシール材２６を挟み込んでおり、試料水が電極ユニット７の取付箇所からリークするのを防いでいる。
【００２０】
さらに、上記した電極ユニット７は、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、絶縁性支持部材１７の電極取付部１９の周囲に、例えば合成樹脂製の環状ブラシ材２８を複数（本実施形態では３つ）設けている。このブラシ材２８は、中央に電極取付部１９を遊嵌可能な開口部２９を開設してドーナツ形状を有し、この開口部２９にブラシ毛先を臨ませている。したがって、この開口部２９に電極取付部１９を遊嵌したブラシ材２８は、ブラシ毛先を正電極５および負電極６に当接させ得るとともに、電極ユニット７の電極取付部１９を中心にして回転自在な状態になる。
【００２１】
なお、本発明において、電極ユニット７の向きは限定されないが、本実施形態のように電極ユニット７を上向き（縦向き）に取り付け、ブラシ材２８がほぼ水平に回転するようにすると、ブラシ材２８が各電極５,６の表面の一箇所に偏ることなく、ほぼ全周に均等に当接し易くなるので好ましい。
【００２２】
濃度算出処理装置８は、試料水中に正電極５および負電極６を浸漬すると両電極５，６間に発生する電流を検出し、この電流値が残留塩素濃度に比例することに基づいて残留塩素濃度を算出するための装置である。この濃度算出処理装置８は、電流検出の感度を調整するための感度調整部３１、および試料水中に残留塩素がない状態で表示部９にてゼロを示すように調整するためのゼロ調整部３２を備えており、操作者による外部入力によって残留塩素濃度測定の環境設定を調整できるように構成されている。また、この濃度算出処理装置８は、電池３３を電源とし、この電池３３の交換時期を知らせるための電池交換報知ランプ３４を備えている。なお、感度調整部３１の調整つまみ、ゼロ調整部３２の調整つまみ、および電池交換報知ランプ３４は、電源スイッチ３５とともにケーシング２の前面に配置されている。
【００２３】
表示部９は、濃度算出処理装置８に電気的に接続され、濃度算出処理装置８による算出結果に基づいて試料水中の残留塩素濃度を可視表示するためのものである。本実施形態においては指針タイプの表示器が表示部９として適用されて、ケーシング２の前面中央に配置されている。そして、この表示部９は、例えば０〜２ｐｐｍの測定範囲の目盛３６を有する表示盤３７を備え、残留塩素不足の警告範囲である０〜０．１ｐｐｍの目盛３６間を赤色に、残留塩素不足の注意範囲である０．１〜０．２ｐｐｍの目盛３６間を黄色に、残留塩素の適量範囲である０．２〜２ｐｐｍの目盛３６間を緑色に着色して、測定した試料水の残留塩素濃度が衛生管理上安全な濃度であるか否かを一目して判断できるようにしている。なお、上記した濃度目盛３６の範囲は一例であって、本発明を限定するものではない。この濃度範囲や境界値は、法規制や管理基準に合わせて適宜対応させることが好適である。
【００２４】
上記のような残留塩素計１において、試料水流入配管１１に給水配管１４を、試料水流出配管１２に排水配管１５を接続して（図３参照）、検水容器３に試料水を導入すると、試料水は、内部空間４を旋回しながら上昇し、この試料水によりブラシ材２８が電極ユニット７の絶縁性支持部材１７を中心にして、ブラシ材２８の内側の毛先と正電極５および負電極６とを接触させながら回転する。すると、ブラシ材２８は、各電極５，６の表面に付いた付着物（酸化物やカルシウム系の堆積物等）を落として正電極５および負電極６を洗浄することができる。なお、ブラシ材２８は、上昇する試料水によって上方に持ち上げられ易いので、絶縁性支持部材１７のおねじ部２３や検水容器３の底部等から離間して摩擦を受け難く、スムーズに回転できる。
【００２５】
このように本発明の残留塩素計１は、試料水との接触面積が減少するのを防いで、正電極５および負電極６における電流検出の感度を維持することができる。
また、ブラシ材２８の毛先が正電極用金属線材２１の間に入り込むので、従来のビーズ洗浄方式では洗浄し切れなかった細部まで洗浄する効果を期待でき、一層正電極５の感度を維持しやすい。しかも、この残留塩素計１は、回転駆動系等の複雑な機構や動力源を必要とせず、シンプルな構造で正電極５および負電極６の洗浄機能を備えることができ、残留塩素計１の製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
また、正電極用金属線材２１を巻回することによって形成された正電極５は、板材で同じ幅の正電極５を形成した場合と比べて、試料水に接触する面積が広い。したがって、電極を大型化することなく試料水との接触面積を広くして、残留塩素計１の感度を高めることができる。
【００２７】
そして、上記のように残留塩素計１の感度を高めることで、従来の残留塩素計の試料水流量（例えば、３００ｍｌ／ｍｉｎ程度）よりも大きな試料水流量（３〜５ｌ／ｍｉｎ程度）であっても残留塩素濃度を測定可能な残留塩素計を実現することができる。さらに、試料水流量を増加させることで、上記したブラシ材２８を十分に回転駆動させて、正電極５の洗浄効果を上昇させることができる。
【００２８】
また、残留塩素計１は、ブラシ材２８による洗浄方法を採用しているので、ビーズ洗浄方式のようにビーズが流れ出ないように試料水流量を厳密に調整する必要がなく、流量調整がラフであっても各電極５，６の洗浄効果を維持することができる。そして、例えば、家庭における食器洗浄や手洗い時の水流量（８〜１０ｌ／ｍｉｎ程度）であっても電極５，６を十分に洗浄しながら残留塩素濃度を測定することができるので、幅広い測定流量範囲に対応する残留塩素計を実現することができる。
【００２９】
ところで、上記した実施形態では、絶縁性支持部材１７の電極取付部１９に巻回した正電極用金属線材２１は、内側を全周に亘って電極取付部１９の外周面に当接していたが、本発明はこれに限らない。例えば、図４に示すように、絶縁性支持部材１７、詳しくは電極取付部１９の正電極用金属線材２１を巻回する表面に試料水流路４０を設けて、電極取付部１９と正電極用金属線材２１との接触面積を減らすようにしてもよい。
【００３０】
具体的には、図４における絶縁性支持部材１７は、電極取付部１９の正電極５を形成する円周面上に複数（本実施形態では、６０度ずつ位相をずらして６つ）の溝状の試料水流路４０…を形成している。この試料水流路４０は、正電極５の巻回幅Ａよりも長い寸法Ｂで形成されて、正電極５の巻回幅両端よりも外側に試料水が出入りできる程度の開口４１を設けている。このような試料水流路４０を設けると、正電極用金属線材２１の裏側、すなわち絶縁性支持部材１７と対向する側にも試料水が流れて、正電極５と絶縁性支持部材１７との間で古い試料水が淀んでしまうことを防ぐことができるし、正電極５と試料水との接触面積を増加させることもできるので、一層正確で精度のよい残留塩素濃度の測定を行うことができる。
【００３１】
なお、試料水流路４０は、図５（ａ）に示すように、試料水の旋回方向（流動方向）に沿うようにして傾斜した状態で形成したり、あるいは、図５（ｂ）に示すように、試料水の入口側となる開口４１の試料水下流側周辺に突起４２を設けたりすると、試料水を導入し易くなってさらに試料水の淀みを防止することができる。
【００３２】
また、上記した実施形態は、ガルバニ電極法を用いた残留塩素計１を例にして説明したが、本発明はこれに限らず、２種類の電極を試料水中に浸漬して残留塩素濃度を測定するものであればよく、例えば、２種類の電極間に一定電圧を印加し、両電極間から得られた還元ポーラロ電流に基づいて残留塩素濃度を算出する、所謂ポーラログラフ法を用いた残留塩素計であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、上記検水容器の内部空間に正電極および負電極を備えた電極ユニットを配設し、該電極ユニットは、絶縁性支持部材に負電極用金属材を固定して負電極を構成するとともに、負電極に対して絶縁した状態で正電極用金属線材を巻回して正電極を構成したので、正電極を大型化することなく、試料水と接触する正電極上の表面積を増大することができる。したがって、装置全体のコンパクト化を図るとともに、一層感度の良好な残留塩素計を実現することができる。
【００３４】
また、検水容器の内部空間に正電極および負電極を備えた電極ユニットを縦向きに配設し、検水容器を、外周面に試料水流入配管と試料水流出配管とを接続し、内部空間と前記各配管とを連通状態にして、内部空間に試料水が流れるように構成し、試料水流入配管を、検水容器の中心軸と直交する軸に対して外周側へオフセットした位置に配置するとともに、試料水流出配管を、試料水流入配管に対して検水容器の中心軸に沿って上側にずれた位置に配置し、前記電極ユニットの周囲に、前記電極に接触可能な状態で環状ブラシ材を、該ブラシ材の中央の開口部に電極ユニットを遊嵌して設けて、検水容器の内部空間を下から上に渦を巻いて流れる試料水の水流によって上記ブラシ材をほぼ水平に回転させるので、ブラシ材が、旋回しながら上昇する試料水によって上方に持ち上げられ易くなり、検水容器の底部等から離間して摩擦を受け難く、スムーズに回転でき、また、ブラシ材の内側の毛先を正電極および負電極の表面の一箇所に偏ることなく、ほぼ全周に均等に接触させながら回転できる。これにより、表面に付いた付着物を落として正電極および負電極を洗浄することができる。しかも、複雑な機構や駆動源を備えることなく、シンプルな構造で正電極を洗浄する機能を残留塩素計に設けることができ、製造コストの低減を図ることができる。
また、試料水が検水容器の内部空間に渦を巻いて撹拌されながら流れるので、古い試料水が滞留し難く、常に新鮮な試料水を検水容器の内部空間全体に導入してリアルタイムの残留塩素濃度のデータを採取できるように試料水を流すことができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、前記正電極用金属線材を巻回する絶縁性支持部材の表面に試料水が流通可能な試料水流路を設けて、絶縁性支持部材側の表面に試料水を流動状態で接触させるので、絶縁性支持部材に対向する正電極用金属線材の表面の一部も試料水中の電流の検出箇所として利用することができる。さらに、試料水が正電極と絶縁性支持部材との間で淀むのを防いで、リアルタイムの残留塩素をより精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の残留塩素計の概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】（ａ）は、電極ユニットの正面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は検水容器に取り付けた状態の電極ユニットの平面図である。
【図３】本発明の残留塩素計を試料水供給配管に取り付けた状態図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】電極取付部に複数の試料水流路を設けた絶縁性支持部材の要部拡大図であり、（ａ）は上面から見た部分断面図、（ｂ）は正面から見た部分断面図である。
【図５】（ａ）は試料水流路を試料水の流れに沿って傾けた状態の説明図、（ｂ）は試料水流路の入口側開口に突起を設けた状態の説明図である。
【符号の説明】
１  残留塩素計
２  ケーシング
３  検水容器
４  内部空間
５  正電極
６  負電極
７  電極ユニット
８  濃度算出処理装置
９  表示部
１１  試料水流入配管
１１ａ  接続ポート
１２  試料水流出配管
１２ａ  接続ポート
１４  給水配管
１５  排水配管
１７  絶縁性支持部材
１８  基部
１９  電極取付部
２０  負電極用金属材
２１  正電極用金属線材
２２  リード線
２３  おねじ部
２４  電極ユニット取付開口
２５  めねじ部
２６  シール材
２８  ブラシ材
２９  開口部
３１  感度調整部
３２  ゼロ調整部
３３  電池
３４  電池交換報知ランプ
３５  電源スイッチ
３６  目盛
３７  表示盤
４０  試料水流路
４１  開口
４２  突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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