(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配水管の何れかに設置され、成分が既知の基準液を収容する収容容器と、液体を流通させ測定を行う測定流路を有する分析部と、前記配水管あるいは前記収容容器から前記分析部に前記被測定流体及び基準水を含む複数の液体を導く複数の供給流路、及び前記分析部からの排水を機外へ導く排水流路を備えた単一の部材からなる導入部とを備えた水質計であって、
前記分析部は、前記測定流路中に前記導入部の供給流路から供給される液体を導入するための複数の開口部と、前記排出流路へ液体を排出するための開口部を備え、
前記分析部の測定流路に、１回の測定で１cm3 以下の流量で前記被測定流体と前記基準水を交互に導入してそれぞれ測定を行い、前記被測定流体の測定の前に行った前記基準液の測定結果を基に前記被測定流体の測定結果を補正することを特徴とする水質計。
【請求項２】
請求項１において、
前記分析部は、残留塩素，色度，濁度，導電率，ｐＨの項目のうち何れかを測定することを特徴とした水質計。
【請求項３】
請求項１において、
前記導入部に連通し、分析項目に応じた試薬を収容する収容容器を備えたことを特徴とした水質計。
【請求項４】
請求項１において、
前記導入部は合成樹脂製であり、内部に前記供給流路と排出流路が形成され、前記分析部が複数保持可能であることを特徴とした水質計。
【請求項５】
請求項１において、
前記基準液を格納する収容容器は、交換可能であることを特徴とした水質計。
【請求項６】
配水管の何れかに設置され、成分が既知の基準液を収容する収容容器と、前記測定流路中に液体を導入するための複数の導入開口部と、液体を排出するための排出開口部を備え、前記配水管から得る被測定流体と前記基準液を導入する測定流路と当該測定流路内の流体の透過光量を測定する光学検出部とを有する分析部と、前記配水管あるいは前記収容容器から前記分析部の導入開口部に前記被測定流体及び基準水を含む複数の液体を導く複数の供給流路、及び前記分析部の排出開口部からの排水を機外へ導く排水流路が形成された合成樹脂製の部材からなる導入部とを備えた水質計の水質測定方法であって、
前記被測定流体を測定する際は、
前記測定流路に１cm3以下の流量で前記基準液を導入して透過光量を測定し、
前記測定流路に１cm3以下の流量で前記被測定流体を導入して透過光量を測定し、
前記基準液の測定結果を基に前記被測定流体の測定結果を補正することを特徴とする水質計の水質測定方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記分析部は、残留塩素，色度，濁度，導電率，ｐＨの項目のうち何れかを測定することを特徴とした水質計の水質測定方法。
【請求項８】
請求項６において、
前記被測定流体の測定の後、前記測定流路を基準液で満たし、透過光量を測定することを特徴とする水質計の水質測定方法。
【請求項９】
原水の水質を浄化する浄化施設と、該浄化施設で得られた浄水を需要家に供給するための配水施設と、該配水施設の配水状態を監視し必要に応じて該浄水施設及び配水施設の運転制御システムにフィードバックする役割を果たす管理センタと、該配水施設の一部である水道事業者側配水管と、該配水管に接続された需要家側配水施設および配水管と、配水管内の配水の水質を測定する水質計とで構成された水道監視システムにおいて、
前記水質計は、成分が既知の基準液を格納する収容容器と、前記測定流路中に液体を導入するための複数の導入開口部と、液体を排出するための排出開口部を備え、前記配水管から得る被測定流体と前記基準液を導入する測定流路と当該測定流路内の流体の透過光量を測定する光学検出部とを有する分析部と、前記配水管あるいは前記収容容器から前記分析部の導入開口部に前記被測定流体及び基準水を含む複数の液体を導く複数の供給流路、及び前記分析部の排出開口部からの排水を機外へ導く排水流路が形成された合成樹脂製の部材からなる導入部と、前記被測定流体を測定する際に、前記測定流路に１cm3以下の流量で前記基準液を導入して透過光量を測定し、前記測定流路に１cm3以下の流量で前記被測定流体を導入して透過光量を測定し、前記基準液の測定結果を基に前記被測定流体の測定結果を補正する制御部と、該測定結果を前記管理センタへ送信する通信部を備えたことを特徴とする水質監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管を介して供給される飲料用の水を検出する水質計及び配水水質監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上水道の配水水質を監視するシステムとしては、例えば東京都の自動水質計測システムがあり、「計測と制御」Ｖｏｌ．３３（１９９４年発行）６４９ページに、システムとその時用いられる水質計の仕様が紹介されている。
【０００３】
この配水水質監視システムにおいては、水質計が事業者側配管網の系統毎に設置され、系統毎の配水水質を連続的に測定して、定期的にテレメータでセンタに信号伝送する構成をとっている。また、配水管末端部分又は需要家側の配水の水質測定手段としては、手分析による水質計測または可搬式の水質計でのオフライン計測が行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のシステムでは、水質計は事業者側の配水系統毎に配置するので設置台数が少なくて済み、系統毎の供給水の平均的な水質が把握できる利点がある反面、最終的に需要家が飲用する水質が把握できない欠点がある。
【０００５】
配水の水質は配水供給点で計測管理されているが、配水管路網を通過する間に水質が低下する。具体的には、殺菌力を保つための残留塩素濃度が配水設備内や含有物との化学反応によって低下し、管路内の錆による着色のため色度が上昇し、管壁の付着物の剥離等により濁度が上昇する等の例があげられる。これらは系統の本管でも起こりうるが、むしろ配水管末端部や需要家の配管内でより顕著にみられる。なぜなら残留塩素濃度は滞留時間に比例して濃度が低下することが知られており、常時通水のある系統本管に比べて末端配管では滞留時間が長くなる結果残留塩素濃度は低下し、極端な場合には濃度がゼロになり殺菌力の失われた水を飲用する需要家の場合も起こり得る。残留塩素能度が低下すると、水の殺菌力が低下し、微生物特に病原性微生物（例えばＯ−１５７など）が繁殖する可能性があり、安全・健康面で社会的な問題を引き起こす。また、安全をみて過度の塩素注入を行うと、残留塩素濃度は確保されるものの塩素濃度が高くなるため、いわゆる「カルキ」臭が問題になったり、塩素の副生成物であるトリハロメタンなどの有害物質が生成されて安全面で課題を残す。
【０００６】
色度，濁度等についても、滞留時間が長くなることにより、同様のことが言える。特に集合住宅や事業所等では受水槽があり、その管理が適切でない場合にはこの問題が顕著に表れる。
【０００７】
このように最終的に需要家が飲用する配水管末端水の水質を測定してその値が適切であるかどうかを監視し、適切になるように管理するのが理想的な水質管理である。従来技術による水質計では、大形（例：１．２ｍ×１．８ｍ×０．６ｍ）のため需要家である家庭や集合住宅には設置できない。また、水質計の単価及び工事費用が高価なため、予算の制約から配備台数には限界があった。また、メンテナンスに専門技術を要し、安全性にも配慮する必要から一般家庭への導入は困難であった。そのために、需要家である家庭や集合住宅の近傍等の所望の配水経路には設置できなかった。
【０００８】
なお、手分析や、可搬式の水質計による配水末端の水質計測では末端の水質が測定できるものの、結果がでるまでに時間がかかったり、連続的な水質データが得られないために、一日の変化範囲や非定常時の挙動がつかめない欠点がある。配水管末端水の水質のデータは、非定常時の最大値や最小値が重要な意味を持ち、それを最小にするためのシステムの運転・制御方法の確立が重要である。この意味から上記手分析や可搬式の水質計での測定結果は、監視システムの制御に用いるデータとしては利用できないという欠点があった。
【０００９】
また、希には配水管末端部分に於いても測定項目及び設置場所を限定（例えば残留塩素計のみを１万〜数万世帯当たりに１台程度設置）してオンライン計測が行われていた例はあったが、しかしながら、用いられる水質計は、単項目の測定であっても浄水場で使用している様な大形水質計であり、大形且つ高価であるだけでなく、設置場所の確保も困難であり、充分な測定項目・測定個所を確保した木目細かな水質計測が困難であった。
【００１０】
また従来の大形水質計は、測定に必要な液量が多いため、連続的に自動校正するのは困難であり、長いインターバルで手動または半自動で校正せざるを得なかった。
【００１１】
配水管末端水の水質計測を連続監視及びオンラインで行うための水質計は、安価で小形軽量であるばかりでなく、安定性、再現性に優れ、且つメンテナンスフリーであることが求められる。すなわちシステムの信頼性を確保する上では、木目細かい計測を行うために水質計を広範囲に設置する必要があり、その設置台数は非常に多いものとなるため、より人手のかからない水質計の提供が求められている。
【００１２】
また水質計を小形にすることは、従来の大形水質計以上に汚染（Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ：コンタミ）や気泡影響を大きく受けやすいため、従来の手動又は半自動の光量補正の概念では、小形化した場合に生じる短い間隔（数分間程度）での流路や測定セル内のコンタミや気泡の付着状況の変化などの影響によるベースラインの変動を克服するのは困難であった。
【００１３】
本発明の目的は、水質計の小形化に起因する悪影響を回避することが可能な水質計及び水質監視システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、配水管の何れかに設置され、成分が既知の基準液を収容する収容容器と、液体を流通させ測定を行う測定流路を有する分析部と、前記配水管あるいは前記収容容器から前記分析部に前記被測定流体及び基準水を含む複数の液体を導く複数の供給流路、及び前記分析部からの排水を機外へ導く排水流路を備えた単一の部材からなる導入部とを備えた水質計であって、前記分析部は、前記測定流路中に前記導入部の供給流路から供給される液体を導入するための複数の開口部と、前記排出流路へ液体を排出するための開口部を備え、前記分析部の測定流路に、１回の測定で１cm3 以下の流量で前記被測定流体と前記基準水を交互に導入してそれぞれ測定を行い、前記被測定流体の測定の前に行った前記基準液の測定結果を基に前記被測定流体の測定結果を補正するである。
【００１５】
また、配水管の何れかに設置され、成分が既知の基準液を収容する収容容器と、前記測定流路中に液体を導入するための複数の導入開口部と、液体を排出するための排出開口部を備え、前記配水管から得る被測定流体と前記基準液を導入する測定流路と当該測定流路内の流体の透過光量を測定する光学検出部とを有する分析部と、前記配水管あるいは前記収容容器から前記分析部の導入開口部に前記被測定流体及び基準水を含む複数の液体を導く複数の供給流路、及び前記分析部の排出開口部からの排水を機外へ導く排水流路が形成された合成樹脂製の部材からなる導入部とを備えた水質計の水質測定方法であって、前記被測定流体を測定する際は、前記測定流路に１cm3以下の流量で前記基準液を導入して透過光量を測定し、前記測定流路に１cm3以下の流量で前記被測定流体を導入して透過光量を測定し、前記基準液の測定結果を基に前記被測定流体の測定結果を補正することである。
【００１６】
また更には、原水の水質を浄化する浄化施設と、該浄化施設で得られた浄水を需要家に供給するための配水施設と、該配水施設の配水状態を監視し必要に応じて該浄水施設及び配水施設の運転制御システムにフィードバックする役割を果たす管理センタと、該配水施設の一部である水道事業者側配水管と、該配水管に接続された需要家側配水施設および配水管と、配水管内の配水の水質を測定する水質計とで構成された水道監視システムにおいて、前記水質計は、成分が既知の基準液を格納する収容容器と、前記測定流路中に液体を導入するための複数の導入開口部と、液体を排出するための排出開口部を備え、前記配水管から得る被測定流体と前記基準液を導入する測定流路と当該測定流路内の流体の透過光量を測定する光学検出部とを有する分析部と、前記配水管あるいは前記収容容器から前記分析部の導入開口部に前記被測定流体及び基準水を含む複数の液体を導く複数の供給流路、及び前記分析部の排出開口部からの排水を機外へ導く排水流路が形成された合成樹脂製の部材からなる導入部と、前記被測定流体を測定する際に、前記測定流路に１cm3以下の流量で前記基準液を導入して透過光量を測定し、前記測定流路に１cm3以下の流量で前記被測定流体を導入して透過光量を測定し、前記基準液の測定結果を基に前記被測定流体の測定結果を補正する制御部と、該測定結果を前記管理センタへ送信する通信部を備えたことである。
【００１７】
上記構成により、被測定流体と基準液とを交互に比較測定することにより、測定セルの汚れや、気泡影響，試薬変化，光量変化などのドリフト要因を短周期で逐次自動補正し安定した測定が可能となるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１９】
図２は、本発明の前提となる水質計を使用した配水末端監視システムの基本的な構成を示す図である。河川，湖沼，井戸等の原水は浄水施設１により飲用に適した水質に浄化され、配水施設２に送られる。配水施設２から送出された飲料水は配水本管４，配水系統配管５から水質計８に入るか、更に水道事業所側配水管６，需要家側配水管７を通り、水質計８に入る場合がある。飲料水の水質をオンラインで測定した水質計８の出力は無線，有線，衛星等のメディアを通じて管理センタ３に送られ、そこで必要なデータ処理を行って、水質が適正な値になるように浄水施設，配水施設の運転条件を制御する。
【００２０】
図３はこのような配水末端監視システムの需要家における水質計の設置形態例を示す。水道事業者側の各配管または需要家側配水管７から分岐した飲料水は、閉止弁１０，水道メータ９を経て配水設備１１に入るが、同時に水質計８で複数項目の水質測定が行われる。配水設備１１は配管網より構成され、その内の一箇所から蛇口などの給水栓１２を経て飲料水が需要家に供給される。水質計８は、水道メータ９前後に取付け、水道メータ収納箱内に設置できる他、マンホール，消火栓，需要家施設内，水道蛇口付近などの設置にも、容易に設置できる大きさとしている。
【００２１】
図４は水質計の内部構成を示すブロック図である。配水管５，６，７から試料導入部１３を介して導入された試料水は、混合分析部１１０により項目毎に所定のシーケンスで測定されて電気信号に変換され、その後、信号処理・制御部１８に伝送される。混合分析部１１０は、試料導入部１３からの試料水を混合する複数個の測定成分毎の試薬混合部１４ａ〜１４ｃ及び複数個の計測分析部１５〜
１７より構成されている。信号処理・制御部１８は電源部２０より電源の供給を受けて動作し、出力／伝送部１９で伝送用の伝送信号に変換された後無線２５による伝送またはテレメータにより専用線、または公衆回線を通じて管理センタに伝送される。
【００２２】
試料混合部１１０は、マイクロファブリケーションの採用により超小形の部材として実現される。これにより、消費電力の低減と試料水及び試薬類の使用量の縮減を行うことができ、電源の電池化と排水の回収又は蒸発方式の採用が可能となる。加えてデータ伝送に無線回線を使用することにより、水質計設置時の配線及び排水工事を不要にでき、水質計の設置自由度を飛躍的に向上させることができる。
【００２３】
次に、図１，図５において水質計の具体的構成について説明する。
【００２４】
水質計は、図５に示されるように、マザーボード１０１に定量ポンプ（７４，８４，８７，９０），電磁弁（６３，８３，７３，９３，７５ａ〜７５ｃ，８５ａ〜８５ｃ，８８ａ〜８８ｃ，９１ａ〜９１ｃ）及び分析部（７６，７７，７８）を取付けることにより構成される。なお、図１において、マザーボード１０１は点線内部で示される流路を備えている。水道事業者側または需要家側の配水管
５１内を流れる試料水（飲料水）５２は、配管５３を介してサンプリングされ、手動弁５４，配管５５，減圧弁５６を経て、更に配管５７，手動弁５８，排水管５９より排水溝６０に排水する。
【００２５】
配管５７より、一定圧に保たれた試料水５２の一部は配管６１により分岐され手動弁６２を経て試料水中の大きな異物を除去するフィルタ６３を介して、さらに、水質計本体６４中の流路６５を介して脱泡槽６６に導かれる。脱泡槽６６の内部で前記試料水５２中に含まれる気泡６７は脱泡槽６６の上部に溜まり、随時流路６８，電磁弁６９，流路７０を介して水質計本体６４から排水溝６０に廃棄される。
【００２６】
一方、脱泡槽６６中の気泡を取除いた試料水７１は、流路７２，電磁弁７３を介して定量ポンプ７４に導かれる。更に試料水７１は複数個の電磁弁７５ａ〜
７５ｃ及び導入孔７１ａ〜７１ｃを介してそれぞれが独立した項目を分析する複数個の分析部７６，７７，７８に選択的に送出される。該分析部は取付け形状及び配管取り合いが共通化され、他の分析部と全く同一かあるいは互換性を有するように、前記分析計本体６４に着脱可能に保持されている。また、該分析計本体の外側には液体を内蔵した複数個カートリッジ７９，８０，８１が着脱可能に保持されており、該カートリッジ内部の液体を分析計本体６４に供給している。カートリッジ７９からの液体（試薬８２）は、電磁弁及び８３定量ポンプ８４に導かれ、複数個の電磁弁８５ａ〜８５ｃ及び導入孔８２ａ〜８２ｃを介して、前記分析部７６，７７，７８に選択的に送出される。同様に、カートリッジ８０内の液体（洗浄水８６）はポンプ８７を経た後、複数個の電磁弁８８ａ〜８８ｃ及び導入孔８６ａ〜ｃを介して前記分析部７６，７７，７８へ、またカートリッジ
８１内の液体（基準液８９）はポンプ９０を経て電磁弁９１ａ〜９１ｃ及び導入孔８９ａ〜８９ｃを介して前記分析部７６，７７，７８に選択的に送出される。各分析部は、マイクロファブリケーション技術を用いて前記各流体を混合又は選択し反応させる試薬混合部と、計測分析部とから成っており、非常に小形化された水質計１台分の機能を有している。
【００２７】
各分析を終了した廃液９２は、前記流路７０を経て機外に排出される。廃液
９２が有害な場合や排水設備がない場合には、電磁弁９３，流路９４を介して回収容器９５に排出される。
【００２８】
さらに、混合分析部１１０の詳細を図５を用いて説明する。マザーボード１０１は直方体の形状をなし、その右側側面には試料水の排出側及び導入側のそれぞれの電磁弁９３及び６９が対応する導入孔に装着される。さらに、基準液８９及び洗浄液８６の導入のための導入孔８９ａ〜８９ｃ及び８６ａ〜８６ｃが縦方向に並ぶように形成され、それに合わせるように、電磁弁８８ａ〜８８ｃ及び電磁弁９１ａ〜９１ｃが装着される。なお、縦方向に並んだ導入孔の両脇には取付ネジ孔が切られており、このネジ孔にネジを合させることにより、各電磁弁（９３，６９，８８ａ〜８８ｃ，９１ａ〜９１ｃ）がマザーボード１０１に固定される。同様に、左側側面には、試薬８２及び試料水の導入のための電磁弁８３及び７３が対応する導入孔に装着される。さらに、試料水の導入のための導入孔７１ａ〜７１ｃ及び試薬８２の導入のための導入孔８２ａ〜８２ｃが縦方向に並ぶように形成され、それに合わせるように、電磁弁７５ａ〜７５ｃ及び電磁弁８５ａ〜
８５ｃが装着される。縦方向に並んだ導入孔の両脇には取付ネジ孔が切られており、このネジ孔にネジを合わせることにより、各電磁弁（８３，７３，８５ａ〜８５ｃ，７５ａ〜７５ｃ）がマザーボード１０１に固定される。
【００２９】
一方、マザーボード１０１の上面には、開孔を形成し、ポンプ７４，８４，
８７，９０を連通させて、マザーボード１０１内を流れる流体に送液のための圧力を与えている。また、上面には、分析部７６〜７８が固定される。分析部７６〜７８とマザーボード１０１は導入孔８２ａ〜８２ｃ，７１ａ〜７１ｃ，８９ａ〜８９ｃ，８６ａ〜８６ｃ，３０９ａ〜３０９ｃを介して接続される。
【００３０】
ここで図６に、マザーボード内に形成される流路を示す。マザーボード１０１の裏側の下端には、図に示すように、試料水，試薬８２，洗浄液８６及び基準液８９を導入するための導入孔が形成されている。マザーボード内部には、３次元的な流路が形成され、各導入孔と電磁弁及びポンプが接続される。
【００３１】
本発明の水質計は、上記構成において、飲料水用配水管５１からサンプリングした試料水５２を、複数個のポンプと電磁弁をシーケンス制御し、複数個のカートリッジ内の液体と前記分析部内の試薬混合部に導き反応させ、計測分析部でその結果を計測するものである。この時分析項目によっては試薬反応を必要としない場合もあり、その場合には試薬を選択しないようにしてある。
【００３２】
さらに、マザーボード１０１内部にある全流路（流路６５，６８，７０，７２，９２，９４他）は、立体的に形成されている。該マザーボード１０１の外観は約１０ｃｍ×５ｃｍ×３ｃｍ程度の直方体を形成しており、上述の通り、その外周面には、複数個のバルブ，ポンプ，分析計などを配管を用いずに直接又はシール部剤を介して保持可能なように複数個の導入孔やネジ穴が形成されている。このマザーボード１０１の内部流路は、樹脂の部分を除去し流路部分のみを立体的に表記すると図６の様になる。従来この様な３次元の立体流路は実現が困難であり、強いて製作しようとすれば２次元流路を機械加工した複数枚の板を重ねて接合することにより形成していた。本実施例では、紫外線硬化形プラスチックを使用し、液体の樹脂に紫外線レーザ光を選択的に照射し、光の当たった部分のみを硬化させて形状を形成せしめる光造形法を採用した。この光造形法で流路に当たる部分には光を当てず未硬化の液体のまま残し、成形後未硬化樹脂を洗い流すことによって任意の立体流路を形成可能にしている。使用した樹脂は紫外線硬化形で透明のエポキシ系樹脂を使用し、流路内部の状態が外部より観察できる様にした。また光造形法は、特別の成形型を必要とせずＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）の３次元の設計データのみで安価で迅速に実現でき、配管系接続部の信頼性を向上できる長所がある。
【００３３】
図６に示したように流路は、自由な太さや経路が選択でき、立体的な最短距離で結ぶことや急激な折り曲げをせずに滑らかな曲線で結び、流体中のゴミや気泡が溜まりにくくすることができる。
【００３４】
またマザーボード内では、流路は立体的に自由な位置で継ぎ手なしに結合や分岐が可能なため、流体の混合や分離を容易に行える。図５で説明した脱泡槽６６も具体的には図６に示す脱泡槽１０４として容易に構成できる。
【００３５】
次に図７に於いて、分析部（７６，７７，７８）の詳細について説明する。なお、図８に分析部の具体例として分析部７６を示すが、分析部７７及び分析部
７８も同様の構成である。分析部７６は、混合分析基板２３０及びフローセル基板３２５よりなっており、ネジ孔２２０及び２２１にネジ２２４及び２２５をそれぞれ挿入固定することにより、フローセル基板３２５を混合分析基板２３０の凹部とマザーボード１０１の間に押圧して挟み込む。マザーボード１０１とフローセル基板３２５の間はＯリング３１０〜３１７によりシールされる。
【００３６】
各分析部は、測定目的により測定原理は異なるが（残留塩素計及び色度計は所定波長光に対する吸光度測定、濁度計は散乱光の変化回数を測定する微粒子数係数法式を採用している。またこのほか導電率やｐＨの測定用に電極を内蔵した分析部を取付けることも可能である）、取付け寸法及び流路の取合いは共通であり、モジュール化されている。前記マザーボード１０１の上には３個の分析部がシール部材を介して着脱可能に構成されており、図５で説明したように、どの項目の分析部をどこに配置するかは自由である。測定目的に合わせた分析部選択と液体供給及び計測のシーケンスを選択することにより、所定の用途の分析機能を持たせることを可能にしている。これらの組み合わせの他の応用例として、同一種類の分析部を３個配置することも可能である。例えば同一種類の超小形分析部を３個配置し、同時測定し測定値の信頼性を向上させるとか、故障したら次の分析部を使用して装置全体の長寿命化を図るなどの応用も期待できる。
【００３７】
分析部７６は、試薬混合部２０１（フローセル基板３２５）と計測分析部２０２（混合分析基板２３０）とからなっている。
【００３８】
試薬混合部２０１であるフローセル基板３２５は、シリコンの基板３０１，パイレックスガラスのカバー３０２の２層構造になっており、マイクロファブリケーション技術で製作してある。基板３０１は高純度のシリコンウエハを異方性エッチングにより逆Ｓ字形で、所定の角度を有する斜面３０３と平らな底面３０４を有する流路３０５を形成してある。さらに裏面からも異方性エッチングし、角型をした複数個の貫通穴３０６，３０７，３０８，３０９と、数十μｍの微細な穴が１００から２００μｍピッチでメッシュ状に並んでいるメッシュ穴３１０が形成してある。これら複数個の穴は、表面で前記流路によって連結されている。また該基板３０１の表面には前記カバー３０２が陽極接合（アノーディック  ボンディング）により接合されている。両者の接合はウエハサイズのまま高温真空中で所定電圧を印加することにより行い、接合後使用サイズに切断して使用する。通常、約４ｃｍ×２ｃｍ程度の大きさで製作される。
【００３９】
計測分析部２０２は、ＬＥＤまたはレーザダイオードから成る発光素子２０３と、該発光素子２０３の光を集光して前記セル部３１１の斜面３０３に光を集めるレンズ系２０４，光量変化をモニタする受光素子２０５が配置されている。また前記セル部３１１内を透過した光２０６は前記斜面３０３に対向する斜面
３０３′に反射し、前記計測分析部２０２のほうに戻ってくる。この光２０７の光量を測定する受光素子２０８を前記計測分析部２０２の一部に配置した。これら発光素子２０３，受光素子２０５，２０８，レンズ系２０４と前記セル部３１１は、互いの相対位置を固定するために混合分析基板２３０に保持され、更に該混合分析基板２３０はマザーボード１０１に着脱可能に保持されている。
【００４０】
上記に示すように分析部７６は、非常に小形であり、試料水等の各液が流れる流路３０５の容量も非常に少なくて済む。従って、１回あたりの測定に必要な各液の必要量を１ｃｍ３  以下にすることができる。
【００４１】
次に、上記構成において、実際に測定を行う場合のシーケンス例を図９で説明する。尚、ここでは残留塩素の測定を行う場合について説明する。
【００４２】
まず、フローセル基板３２５内に、基準液８９（ここでは純水を使用）と試薬８２（ＤＰＤ又はオルトトリジンを使用）を所定比率で供給する。基準液８９と試薬８２は、フローセル基板３２５の流路３０５内で混合される。この時、試薬８２はメッシュ穴３１０を介して注入されるため、試薬８２は基準液中に細かく均一に注入されるので短時間で拡散させることができる。試薬８２は、混合後、残留塩素濃度に対応した発色反応をする。
【００４３】
その後、両液のフローセル基板３２５への流れを停止させ、２液を反応させるため所定の時間を経過させる（反応時間）。
【００４４】
反応時間経過後、発光素子２０３からの光をセル部３１１に導き、基準液と試薬の反応液の透過光量（Ｘｏ）を測定する。このとき、基準液として純水を用いており、純水は塩素を含まないため発色はないはずである。従って、この時の透過光量は、セル部３１１内の汚れや気泡，試薬変色や光源光量変化などの吸光度変化を計測していることとなる。
【００４５】
次にこの反応した液を試料水を導入することにより貫通穴３０９より流下させる。
【００４６】
そして、新たに試料水と試薬８２を前回（基準液と試薬の混合時）と同一の比率でフローセル基板３２５内に供給し、混合させる。
【００４７】
その後、両液のフローセル基板３２５への流れを停止させ、２液を反応させるため所定の時間を経過させる（反応時間）。
【００４８】
反応時間経過後、発光素子２０３からの光をセル部３１１に導き、試料水と試薬の反応液の透過光量（Ｘ）を測定する。
【００４９】
次に、この透過光量Ｘｏ及びＸを基に、演算式（測定値＝Ｋ・Ｌｏｇ（Ｘ／Ｘｏ）  ：Ｋ＝定数）を演算し、この測定値から残留塩素濃度を求める。即ち、直前に測定した基準液の測定結果を基準点（ゼロ点）として、その差分を試料水の測定結果とする。
【００５０】
そして、試料水と試薬の反応液を試料水を導入することによって貫通穴３０９より流下させ、流路３０５内に基準液８９を満たす。この時の透過光量も測定し、セル部３１１の汚れ具合の監視指標とする。
【００５１】
以上で残留塩素の測定シーケンスを終了する。
【００５２】
尚、上記測定シーケンスは残留塩素の場合であるが、色度，濁度等の場合は試薬を使用しないため、上記シーケンスから試薬導入の行程が抜かれる。
【００５３】
これらの測定結果、及び監視指標は、１回の測定シーケンスが終了する毎に伝送部１９から管理センタ３へ伝送される。
【００５４】
上記の測定シーケンスは、所定の周期毎、または、管理センタ３からの指示により行われる。
【００５５】
また、洗浄液８６は、試薬混合部２０１（特にセル部３１１）の鉱物性あるいは植物性の汚れを除去するために、所定の周期毎、又は管理センタ３で基準液測定による監視指標を基にセル部３１１が汚れていると判断したときに発せられる管理センタ３からの指示により供給され、分析部内の流路やセル，電極などの洗浄が行われる。洗浄液導入後は、洗浄によって生じる異物を除去するために、試料水７１又は基準液８９を導入して流し去る。
【００５６】
上記の測定シーケンスを実行することにより、測定を行う度にゼロ点のベースライン補正を行うことになるので、水質計の小形化によって懸念される測定流路内の汚れや、気泡影響，光量変化，試薬劣化によるの吸光度変化などの比較的短期的な経時変化が生じてもすぐに補正することができるので、安定した計測値が得られる。
【００５７】
またスパン点を正確に自動校正したい場合は、基準液８９に既知の濃度の校正液を使用すれば容易に実現できる。
【００５８】
また、上記測定シーケンスは、セル部３１１の中に基準液８９を満たした状態で終了する。従って、通常は次の測定シーケンスが行われるまでセル部３１１の中に基準液８９が満たされた状態であるため、セル部３１１が非測定時に汚染されるのを防止することができる。また、非測定時に満たされる液は洗浄液８６でも良い。この場合は、測定シーケンスの最後の基準液測定の後に、洗浄液８６を充填する行程を追加する。
【００５９】
上記の本発明の構成によれば、以下の効果が期待できる。
【００６０】
被測定流体と基準液とを交互に比較測定しても、基準液や試薬の使用量が非常に少ないため、基準液や試薬を補充する間隔を長期化でき、メンテナンスにかかる手間を大幅に低減できる。これは、配水末端に数多く取付けるための水質計においては、非常に大きな効果である。
【００６１】
また、常に比較測定を行うことにより、測定セルの汚れや、気泡影響，光量変化，劣化による試薬の吸光度変化などの比較的短期のドリフト要因を自動補正し安定した測定が可能となる。
【００６２】
また更に、基準液として純水を使用することにより、測定セルの汚染を防止すると共に、ゼロ点及び感度の両方を連続的に自動補正し安定性を著しく向上させることが可能になる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、小形で高い安定性と信頼性の高い配水末端水質計を実現でき、これにより、安定性，再現性，メンテナンス性に優れた長期間連続使用可能なオンライン水質監視システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水質計の内部詳細構成図である。
【図２】配水末端監視システムの基本的な構成を示す図である。
【図３】需要家における水質計の設置形態例を示す図である。
【図４】水質計の内部構成を示すブロック図である。
【図５】マザーボードの詳細を示す図である。
【図６】マザーボードの内部流路の立体図である。
【図７】分析部の詳細を示す図である。
【図８】フローセル基板の詳細を示す図である。
【図９】残留塩素測定時の処理シーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…浄水施設、２…配水施設、３…管理センタ、４…配水本管、５…配水系統配管、６…水道事業者側配水管、７…需要家側配水管、１５，１６，１７，７６，７７，７８…分析部、１８…信号処理・制御部、１９…出力／伝送部、６３…フィルタ、６４…水質計本体、６６…脱泡槽、６９，７３，７５，８３，８５，８８，９１，９３…電磁弁、７９，８０，８１…カートリッジ、９２…排液、
９５…回収容器、１０１…マザーボード、２０１…試薬混合部、２０２…計測分析部、２０３，２０５…発光素子、２０４…レンズ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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