(57)【要約】【課題】測定精度の向上が図られる塩素濃度測定装置及びそれを備えた水道メータの提供を目的とする。【解決手段】塩素濃度測定装置１０は、第１電極１１と第２電極１２の間の電位差Ｖ１２と第１電極１１と第３電極１３の間の電位差Ｖ１３を測定し、電位差Ｖ１２，Ｖ１３に基づいて遊離残留塩素濃度を算出する。第１電極１１と第２電極１２と第３電極１３は、遊離残留塩素濃度と水素イオン濃度に対する電極電位変化が異なり、その他の電位変化因子に対する電極電位変化が互いに近似するように構成される。また、第１電極１１と第３電極１３との間において遊離残留塩素濃度に基づく電位差の変化の割合に対する水素イオン濃度に基づく電位差の変化の割合の比は、第１電極１１と第２電極１２との間において遊離残留塩素濃度に基づく電位差の変化の割合に対する水素イオン濃度に基づく電位差の変化の割合の比と異なっている。【選択図】図１
2019184501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極と、
それら複数の電極間に発生する電位差を測定する電位差測定部と、
前記電位差測定部により測定された電位差から水道水中の遊離残留塩素の濃度を算出する演算部と、を有する残留塩素濃度測定装置であって、
前記複数の電極として、第１電極と、第２電極と、第３電極と、を備え、
前記第１電極と前記第２電極とは、遊離残留塩素濃度に対する電位変化と前記遊離残留塩素濃度とは異なる電位変化因子の１つである第１因子に対する電位変化の両方の電位変化において互いに異なるように構成され、
前記第３電極は、前記遊離残留塩素濃度に対する電位変化と前記第１因子に対する電位変化の両方の電位変化において、前記第１電極と前記第２電極の何れの電極とも異なるように構成され、
前記第１電極と前記第３電極との間に発生する電位差において前記遊離残留塩素濃度が変化したときの電位差の変化の割合に対する前記第１因子が変化したときの電位差の変化の割合の比は、前記第１電極と前記第２電極との間に発生する電位差において前記遊離残留塩素濃度が変化したときの電位差の変化の割合に対する前記第１因子が変化したときの電位差の変化の割合の比と異なっていて、
前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極とは、前記遊離残留塩素濃度及び前記第１因子以外の電位変化因子に対する電位変化において、互いに近似するように構成されている、残留塩素濃度測定装置。
【請求項２】
前記第１電極と前記第２電極の間に発生する電位差をＶ１２とし、
前記第１電極と前記第３電極の間に発生する電位差をＶ１３とし、
前記遊離残留塩素濃度をＸとし、
対数目盛の横軸を前記遊離残留塩素濃度とし、縦軸を前記遊離残留塩素濃度に起因する前記第１電極と前記第２電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ１とＬ１とし、
対数目盛の横軸を前記遊離残留塩素濃度とし、縦軸を前記遊離残留塩素濃度に起因した前記第１電極と前記第３電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ２とＬ２とし、
対数目盛の横軸を前記第１因子とし、縦軸を前記第１因子に起因する前記第１電極と前記第２電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ３とＬ３とし、
対数目盛の横軸を前記第１因子とし、縦軸を前記第１因子に起因する前記第１電極と前記第３電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ４とＬ４としたとき、
前記演算部は、以下の数式１に基づいて、前記遊離残留塩素濃度を算出する、請求項１に記載の残留塩素濃度測定装置。
【数１】
2019184501.tif 000017
【請求項３】
前記第１因子は、水素イオン濃度、溶存酸素濃度その他の水質因子である、請求項１又は２に記載の残留塩素濃度測定装置。
【請求項４】
前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極のうち任意の２つの電極間に発生する電位差において、前記遊離残留塩素濃度に起因した電位差と前記第１因子に起因した電位差の両方が予め設定された閾値以上であって、前記遊離残留塩素及び前記第１因子以外の水質因子に起因した電位差が前記閾値よりも小さい、請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載の残留塩素濃度測定装置。
【請求項５】
前記第１電極は、白金、イリジウム、金又はパラジウムからなり、
前記第２電極は、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ又はＳＵＳ４３０からなり、
前記第３電極は、タングステン、タンタル、チタン、モリブデン又はジルコニウムからなる、請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載の残留塩素濃度測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうち何れか１の残留塩素濃度測定装置を備えた、水道メータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水道水中の遊離残留塩素の濃度を測定する残留塩素濃度測定装置及びそれを備えた水道メータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水道水中に浸漬された２つの電極間の電位差から、水道水中の遊離残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１４３７６号公報（［００１７］、［００２７］、図１〜３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の残留塩素濃度測定装置では、測定された遊離残留塩素濃度が、遊離残留塩素以外の因子の影響を受けてしまう。このため、測定精度の更なる向上が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するためになされた請求項１の発明は、複数の電極と、それら複数の電極間に発生する電位差を測定する電位差測定部と、前記電位差測定部により測定された電位差から水道水中の遊離残留塩素の濃度を算出する演算部と、を有する残留塩素濃度測定装置であって、前記複数の電極として、第１電極と、第２電極と、第３電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とは、遊離残留塩素濃度に対する電位変化と前記遊離残留塩素濃度とは異なる電位変化因子の１つである第１因子に対する電位変化の両方の電位変化において互いに異なるように構成され、前記第３電極は、前記遊離残留塩素濃度に対する電位変化と前記第１因子に対する電位変化の両方の電位変化において、前記第１電極と前記第２電極の何れの電極とも異なるように構成され、前記第１電極と前記第３電極との間に発生する電位差において前記遊離残留塩素濃度が変化したときの電位差の変化の割合に対する前記第１因子が変化したときの電位差の変化の割合の比は、前記第１電極と前記第２電極との間に発生する電位差において前記遊離残留塩素濃度が変化したときの電位差の変化の割合に対する前記第１因子が変化したときの電位差の変化の割合の比と異なっていて、前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極とは、前記遊離残留塩素濃度及び前記第１因子以外の電位変化因子に対する電位変化において、互いに近似するように構成されている、残留塩素濃度測定装置である。
【０００６】
請求項２の発明は、前記第１電極と前記第２電極の間に発生する電位差をＶ１２とし、前記第１電極と前記第３電極の間に発生する電位差をＶ１３とし、前記遊離残留塩素濃度をＸとし、対数目盛の横軸を前記遊離残留塩素濃度とし、縦軸を前記遊離残留塩素濃度に起因する前記第１電極と前記第２電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ１とＬ１とし、対数目盛の横軸を前記遊離残留塩素濃度とし、縦軸を前記遊離残留塩素濃度に起因した前記第１電極と前記第３電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ２とＬ２とし、対数目盛の横軸を前記第１因子とし、縦軸を前記第１因子に起因する前記第１電極と前記第２電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ３とＬ３とし、対数目盛の横軸を前記第１因子とし、縦軸を前記第１因子に起因する前記第１電極と前記第３電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ４とＬ４としたとき、前記演算部は、以下の数式１に基づいて、前記遊離残留塩素濃度を算出する、請求項１に記載の残留塩素濃度測定装置である。
【０００７】
【数１】
2019184501.tif 000003
【０００８】
請求項３の発明は、前記第１因子は、水素イオン濃度、溶存酸素濃度その他の水質因子である、請求項１又は２に記載の残留塩素濃度測定装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極のうち任意の２つの電極間に発生する電位差において、前記遊離残留塩素濃度に起因した電位差と前記第１因子に起因した電位差の両方が予め設定された閾値以上であって、前記遊離残留塩素及び前記第１因子以外の電位変化因子に起因した電位差が前記閾値よりも小さい、請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載の残留塩素濃度測定装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、前記第１電極は、白金、イリジウム、金又はパラジウムからなり、前記第２電極は、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ又はＳＵＳ４３０からなり、前記第３電極は、タングステン、タンタル、チタン、モリブデン又はジルコニウムからなる、請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載の残留塩素濃度測定装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のうち何れか１の残留塩素濃度測定装置を備えた、水道メータである。
【発明の効果】
【００１２】
本開示に係る残留塩素濃度測定装置では、第１電極と第２電極の２つの電極に加えて、第３電極が備えられ、この第３電極が、遊離残留塩素濃度に対する電位変化と、遊離残留塩素濃度とは異なる電位変化因子の１つである第１因子に対する電位変化と、の２つの電位変化において、第１電極と第２電極の何れかとも異なっているので、第１因子が電極間の電位差に及ぼす影響を考慮して、遊離残留塩素濃度を測定することが可能となる。
【００１３】
具体的には、第１電極と第２電極の間に発生する電位差をＶ１２とし、第１電極と第３電極の間に発生する電位差をＶ１３とし、遊離残留塩素濃度をＸとし、第１因子の量をＹとし、対数目盛の横軸を遊離残留塩素濃度とし、縦軸を遊離残留塩素濃度に起因する第１電極と第２電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ１とＬ１とし、対数目盛の横軸を遊離残留塩素濃度とし、縦軸を遊離残留塩素濃度に起因した第１電極と第３電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ２とＬ２とし、対数目盛の横軸を第１因子とし、縦軸を第１因子に起因する第１電極と第２電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ３とＬ３とし、対数目盛の横軸を第１因子とし、縦軸を第１因子に起因する第１電極と第３電極の間の電位差とした片対数グラフにおける傾きと切片をそれぞれＫ４とＬ４とすると、以下の数式２，３が成立する。
【００１４】
【数２】
2019184501.tif 000004
【００１５】
【数３】
2019184501.tif 000005
【００１６】
ここで、第１電極と第３電極との間に発生する電位差において遊離残留塩素濃度が変化したときの電位差の変化の割合に対する第１因子が変化したときの電位差の変化割合の比は、第１電極と第２電極との間に発生する電位差において遊離残留塩素濃度が変化したときの電位差の変化の割合に対する第１因子が変化したときの電位差の変化の割合の比と異なっているので、Ｋ２／Ｋ４≠Ｋ１／Ｋ３の関係式が成立する。従って、遊離残留塩素濃度の算出式として、上記した数式１が得られる。これにより、第１因子の影響を考慮した遊離残留塩素濃度を求めることが可能となり、遊離残留塩素濃度の測定精度の向上が図られる。
【００１７】
第１電極は、白金、イリジウム、金又はパラジウムで構成されることが好ましい。第２電極は、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ又はＳＵＳ４３０で構成されることが好ましい。第３電極は、タングステン、タンタル、チタン、モリブデン又はジルコニウムで構成されることが好ましい。
【００１８】
電位変化因子としては、水素イオン濃度、溶存酸素濃度に代表される水質因子や、水道水の圧力、温度に代表される環境因子が挙げられる。水質因子は、電極電位に変化を及ぼす水質管理項目のことである。水質因子の例としては、硬度成分（Ｃａ、Ｍｇ）、水素イオン若しくは塩素イオン等のイオン濃度、遊離塩素若しくは結合性塩素などの塩素濃度等が挙げられる。環境因子は、電極電位に影響を及ぼす水道水の物理量のことである。環境因子の他の例としては、流速等が挙げられる。
【００１９】
なお、請求項１における「前記第１電極と前記第２電極と前記第３電極とは、前記遊離残留塩素濃度及び前記第１因子以外の電位変化因子に対する電位変化において、互いに近似する」との記載は、その電位変化因子に起因した電極間の電位差が予め設定された閾値未満であることを意味する。即ち、電位変化因子に起因した電極間の電位差が閾値以上であれば、その水質因子に対する電位変化が近似しないことになる。閾値は、残留塩素濃度測定装置における遊離残留塩素濃度の測定限界、即ち、分解能を決定するものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る水道メータの概略構成図
【図２】電極電位と遊離残留塩素濃度の関係を示すグラフ
【図３】電極電位と水素イオン濃度の関係を示すグラフ
【図４】電極電位と他の電位変化因子の関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１から図４に基づいて実施形態の残留塩素濃度測定装置１０及び水道メータ５０について説明する。図１に示されるように、本実施形態の残留塩素濃度測定装置１０は、水道メータ５０の計測管５１に取り付けられている。計測管５１には、水道水が流れるようになっていて、水道メータ５０は、計測管５１を流れる水道水の流量を計測する。
【００２２】
残留塩素濃度測定装置１０は、計測管５１を流れる水道水中の遊離残留塩素の濃度を測定するものであって、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３と、電極間に発生する電位差を測定する電圧計２０と、電圧計２０によって測定された電位差から遊離残留塩素の濃度を算出する演算部２１と、を備えている。
【００２３】
第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３は、計測管５１を流れる水道水と接するように、計測管５１に固定されている。具体的には、計測管５１には、管壁５２を径方向に貫通する第１取付孔６１、第２取付孔６２及び第３取付孔６３が設けられていて、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３は、それぞれ、第１取付孔６１、第２取付孔６２及び第３取付孔６３を挿通した状態に固定されている。
【００２４】
なお、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３は、その先端面が計測管５１の内面（管壁５２の内面）と略面一となるように固定されることが好ましい。各電極１１，１２，１３がこのように固定されることで、電極間に発生する電位差が計測管５１内を流れる水道水の流速の影響を受け難くなると共に、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３による圧力損失の発生が抑制される。また、図１の例では、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３は、計測管５１の延在方向（計測管５１の中心軸方向）に沿って並べられているが、計測管５１の周方向に沿って並べられてもよい。
【００２５】
第１電極１１と第２電極１２は、水道水中の遊離残留塩素に対する反応性が異なる金属で構成されている。具体的には、第１電極１１を構成する金属は、第２電極１２を構成する金属よりも、遊離残留塩素と反応して電極電位を変化させ易くなっている。その結果、第１電極１１と第２電極１２とは、遊離残留塩素濃度に対する電極電位の変化が互いに異なっている。ここで、電極電位は、その電極の基準電極に対する電位差で定義される。基準電極とは、電極電位の基準点となる電極のことであり、例えば、銀−塩化銀電極等が挙げられる。
【００２６】
第３電極１３は、第１電極１１を構成する金属と第２電極１２を構成する金属の何れとも遊離残留塩素に対する反応性が異なる金属で構成されている。その結果、第３電極は、第１電極１１と第２電極１２の何れとも、遊離残留塩素濃度に対する電極電位の変化が異なっている。具体的には、第３電極を構成する金属は、第１電極１１を構成する金属と第２電極１２を構成する金属の何れよりも、遊離残留塩素と反応して電極電位を変化させ難くなっている。
【００２７】
本実施形態では、第１電極１１は白金で構成され、第２電極１２はＳＵＳ３１６で構成され、第３電極１３はタングステンで構成されている。なお、各電極を構成する金属は、電極の表面（特に、水道水と接する部分の表面）を構成していればよく、例えば、金属塊の表面に施されためっきであってもよい。
【００２８】
電圧計２０は、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３から２つの電極を選択し、それら２つの電極間の電位差を測定する。本実施形態では、電圧計２０は、第１電極１１と第２電極１２の間に発生する電位差Ｖ１２と、第１電極１１と第３電極１３の間に発生する電位差Ｖ１３を測定する。なお、本実施形態では、第１電極１１が陽極で、第２電極１２と第３電極１３が陰極であり、電圧計２０は、陽極に対する陰極の組合せを変更して、それら陽極と陰極の間の電位差を測定する。
【００２９】
次に、第１電極１１と第２電極１２の間に発生する電位差Ｖ１２と第１電極１１と第３電極１３の間に発生する電位差Ｖ１３について説明する。第１電極１１の表面では、下記の化学式１に示されるような水道水中の遊離残留塩素（例えば、次亜塩素酸イオン（ＯＣｌ−））の還元反応と、それと対をなす酸化反応と、が生じる。そして、この酸化還元反応によって、第１電極１１は、基準電極に対して電位差を有することになる。言い換えれば、第１電極１１の基準電極に対する電位、即ち、電極電位Ｖ（１）には、遊離残留塩素に由来する成分Ｖ’（１）が含まれている。
【００３０】
化学式１：ＯＣｌ−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｃｌ−＋２ＯＨ−
【００３１】
図２には、対数目盛の横軸を遊離残留塩素濃度Ｘとし、縦軸を電極電位のうち遊離残留塩素に由来する成分（塩素由来成分）Ｖ’とした片対数グラフが示されている。同図のグラフから分かるように、第１電極１１の電極電位Ｖ（１）の塩素由来成分Ｖ’（１）は、遊離残留塩素濃度の対数に対して１次的に変化する。
【００３２】
第１電極１１と同様に、第２電極１２と第３電極１３の表面でも、上記した化学式１の還元反応と、それと対をなす酸化反応と、が生じる。従って、第２電極１２の電極電位Ｖ（２）と第３電極１３の電極電位Ｖ（３）にも遊離残留塩素に由来する成分Ｖ’（２）、Ｖ’（３）が含まれている。これら塩素由来成分Ｖ’（２）、Ｖ’（３）も、遊離残留塩素濃度の対数に対して１次的に変化する。なお、図２には、第２電極１２と第３電極１３の塩素由来成分Ｖ’（２）、Ｖ’（３）も併せて示されている。
【００３３】
ここで、上述したように、第１電極１１と第２電極１２は、遊離残留塩素に対する電極電位の変化が互いに異なるように構成されているので、第１電極１１の塩素由来成分Ｖ’（１）と第２電極１２の塩素由来成分Ｖ’（２）とは、遊離残留塩素濃度に対する変化の割合が異なっている。また、第３電極１３は、第１電極１１と第２電極１２の何れとも遊離残留塩素に対する電極電位の変化が異なるように構成されているので、第３電極１３の塩素由来成分Ｖ’（３）は、塩素由来成分Ｖ’（１）、Ｖ’（２）の何れとも、遊離残留塩素濃度に対する変化の割合が異なっている。具体的には、第１電極１１の塩素由来成分Ｖ’（１）と第２電極１２の塩素由来成分Ｖ’（２）と第３電極１３の塩素由来成分Ｖ’（３）は、それぞれ、以下の数式４〜６で表され、その傾きａ１、ａ２、ａ３が互いに異なっている。なお、数式４〜６におけるｂ１、ｂ２、ｂ３は、図２の各グラフにおける縦軸の切片である。
【００３４】
【数４】
2019184501.tif 000006
【００３５】
【数５】
2019184501.tif 000007
【００３６】
【数６】
2019184501.tif 000008
【００３７】
第１電極１１の電極電位Ｖ（１）と第２電極１２の電極電位Ｖ（２）は、遊離残留塩素の濃度だけでなく、水素イオン濃度によっても変化する。即ち、第１電極１１の電極電位Ｖ（１）と第２電極１２の電極電位Ｖ（２）には、水素イオンに由来する成分Ｖ”（１），Ｖ”（２）が含まれていて、この水素イオン由来成分Ｖ”（１），Ｖ”（２）が水素イオン濃度に応じて変化する。
【００３８】
ここで、第１電極１１を構成する金属と第２電極１２を構成する金属は、水素イオンに対する反応性が異なっている。従って、第１電極１１と第２電極１２の間では、水素イオン濃度が変化したときの電極電位（詳細には、水素イオン由来成分）の変化の割合が異なっている。
【００３９】
また、第３電極１３の電極電位Ｖ（３）も、水素イオン濃度によっても変化する。即ち、第３電極１３の電極電位Ｖ（３）にも、水路イオンに由来する成分Ｖ”（３）が含まれていて、この水素イオン由来成分Ｖ”（３）が水素イオン濃度に応じて変化する。
【００４０】
図３には、対数目盛の横軸を水素イオン濃度Ｙとし、縦軸を水素イオン由来成分Ｖ”とした片対数グラフが示されている。同図のグラフから分かるように、第１電極１１の水素イオン由来成分Ｖ”（１）、第２電極１２の水素イオン由来成分Ｖ”（２）及び第３電極１３の水素イオン由来成分Ｖ”（３）は、水素イオン濃度の対数に対して１次的に変化する。
【００４１】
具体的には、第１電極１１の水素イオン由来成分Ｖ”（１）と第２電極１２の水素イオン由来成分Ｖ”（２）と第３電極１３の水素由来成分Ｖ”（３）は、それぞれ、以下の数式７〜９で表され、その傾きｃ１、ｃ２、ｃ３が互いに異なっている。なお、数式７〜９におけるｄ１、ｄ２、ｄ３は、図３の各グラフにおける縦軸の切片である。
【００４２】
【数７】
2019184501.tif 000009
【００４３】
【数８】
2019184501.tif 000010
【００４４】
【数９】
2019184501.tif 000011
【００４５】
以上説明したように、第１電極１１の電極電位Ｖ（１）、第２電極１２の電極電位Ｖ（２）及び第３電極１３の電極電位Ｖ（３）は、遊離残留塩素濃度と水素イオン濃度によって変化する。言い換えれば、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３においては、遊離残留塩素濃度と水素イオン濃度が共に、電極電位の変化に影響を与える電位変化因子となっている。
【００４６】
ところで、各電極１１，１２，１３の電極電位Ｖ（１）、Ｖ（２）、Ｖ（３）は、遊離残留塩素濃度及び水素イオン濃度以外の他の電位変化因子Ｚによっても変化する。即ち、各電極電位Ｖ（１）、Ｖ（２）、Ｖ（３）には、それぞれ、他の電位変化因子に由来する成分ｖ（１）、ｖ（２）、ｖ（３）が含まれている。ここで、第１電極１１と第２電極１２と第３電極１３とは、他の電位変化因子Ｚに対する電極電位の変化の挙動が略同じとなる組合せとなっている（図４参照。図４に示すグラフでは、３つの電極の間で、電極電位のうち他の電位変化因子Ｚに由来する成分ｖの傾きが略同じになっている。）。その結果、第１電極１１と第２電極１２の間に発生する電位差Ｖ１２と第１電極と第３電極１３の間に発生する電位差Ｖ１３とは、遊離残留塩素濃度と水素イオン濃度の２つの電位変化因子に依存することになり、以下の数式１０，１１で表される。なお、数式１０，１１において、Ｋ１＝ａ１−ａ２、Ｋ２＝ａ１−ａ３、Ｋ３＝ｃ１−ｃ２、Ｋ４＝ｃ１−ｃ３、Ｌ１＝ｂ１−ｂ２、Ｌ２＝ｂ１−ｂ３、Ｌ３＝ｄ１−ｄ２、Ｌ４＝ｄ１−ｄ３である。
【００４７】
【数１０】
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【００４８】
【数１１】
2019184501.tif 000013
【００４９】
詳細には、第１電極１１と第２電極１２と第３電極１３とは、以下のように構成されればよい。即ち、第１電極１１と第２電極１２の間の電位差Ｖ１２及び第１電極１１と第３電極１３の間の電位差Ｖ１３において、遊離残留塩素濃度に起因した電位差成分と水素イオン濃度に起因した電位差成分が予め設定された閾値以上であって、他の電位変化因子に起因した電位差成分が閾値未満となっていればよい。ここで、閾値は、例えば、電圧計２０の分解能に一致していてもよい。なお、閾値は、残留塩素濃度測定装置１０の分解能を決定するものとなっている。
【００５０】
さて、本実施形態の残留塩素濃度測定装置１０では、上述したように、第１電極１１と第２電極１２の間の電位差Ｖ１２と第１電極１１と第３電極１３の間の電位差Ｖ１３を測定する。これらの電位差Ｖ１２，Ｖ１３は、上記した数式１０，１１で表される。ここで、本実施形態では、第１電極１１と第３電極１３との間に発生する電位差において遊離残留塩素濃度が変化したときの電位差の変化の割合に対する水素イオン濃度が変化したときの電位差の変化の割合の比Ｋ４／Ｋ２が、第１電極１１と第２電極１２との間に発生する電位差において遊離残留塩素濃度が変化したときの電位差の変化の割合に対する水素イオン濃度が変化したときの電位差の変化の割合の比Ｋ３／Ｋ１と異なるように、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３が構成されている。このような構成は、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３を互いに異なる金属で構成することで達成可能となる。
【００５１】
そうすると、上記した数式１０，１１を遊離残留塩素濃度Ｘについて解くことができ、以下の数式１２が導出される。そして、この数式１２に基づいて、塩素濃度測定装置１０の演算部２１（図１参照）は、水道水中の遊離残留塩素濃度Ｘを算出する。
【００５２】
【数１２】
2019184501.tif 000014
【００５３】
ここで、演算部２１は、Ｋ３、Ｋ４、（Ｌ１＋Ｌ３）、（Ｌ２＋Ｋ４）、及び（Ｋ１・Ｋ４−Ｋ２・Ｋ３）の数値データを保有してもよいし、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４の数値データを保有してもよいし、Ｖ１２の係数となるＫ４／（Ｋ１・Ｋ４−Ｋ２・Ｋ３）とＶ１３の係数となるＫ３／（Ｋ１・Ｋ４−Ｋ２・Ｋ３）と定数項となる｛Ｋ４・（Ｌ１＋Ｌ３）−Ｋ３・（Ｌ２＋Ｌ４）｝／（Ｋ１・Ｋ４−Ｋ２・Ｋ３）の数値データを保有してもよい。
【００５４】
このように、本実施形態の残留塩素濃度測定装置１０及び水道メータ５０では、第１電極１１と第２電極１２に加えて第３電極１３が備えられ、この第３電極１３が、遊離残留塩素濃度Ｘに対する電極電位Ｖ（３）の変化と水素イオン濃度に対する電極電位Ｖ（３）の変化において、第１電極１１及び第２電極１２と異なっているので、水素イオン濃度が電極間の電位差に及ぼす影響を考慮して、遊離残留塩素濃度を測定することが可能となる。
【００５５】
なお、上記した数式１０，１１を水素イオン濃度Ｙについて解けば、水素イオン濃度を算出することできるので、塩素濃度測定装置１０の演算部２１が水素イオン濃度の算出式に基づいてｐＨを算出することも可能となる。
【００５６】
＜付記＞
上記実施形態で説明した技術を用いれば、例えば、（ｎ＋１）個の電極を用いて、ｎ個の電位変化因子の量を算出することが理論的に可能となる。具体的には、第１電極と第ｉ電極（２≦ｉ≦ｎ＋１）の間に発生する電位差をＶ１ｉとすると、電位差Ｖ１ｉは、以下の数式１３で表され、数式１４の行列式が得られる。そして、この行列式の行列Ａに逆行列が存在する場合、各電位変化因子ｘｉの量を算出可能となる。なお、ここで、Ｃｉは定数である。
【００５７】
【数１３】
2019184501.tif 000015
【００５８】
【数１４】
2019184501.tif 000016
【００５９】
［他の実施形態］
（１）上記実施形態において、第１電極１１と第２電極１２と第３電極１３は、水素イオン濃度に対する電極電位の変化の挙動が略同じであって、遊離残留塩素及び水素イオン濃度以外の水質因子の１つである第１の水質因子（例えば、溶存酸素濃度）に対する電極電位の変化の挙動が異なっていてもよい。
【００６０】
（２）上記実施形態において、第１電極１１と第２電極１２と第３電極１３は、水素イオン濃度に対する電極電位の変化の挙動が略同じであって、一の環境因子（例えば、計測管５１を流れる水道水の水圧、温度、流速等）に対する電極電位の変化の挙動が異なっていてもよい。
【００６１】
（３）上記実施形態において、第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３の先端が多孔質体（例えば、多孔質セラミックス）で包囲された構成であってもよい。本構成によれば、計測管５１を流れる水道水の流速が電極電位に与える影響を低減して、遊離残留塩素の濃度をより正確に測定することが可能となる。
【００６２】
（４）上記実施形態において、水道水の水圧を計測する圧力計や水道水の温度を計測する温度計を備えて、演算部２１が、計測された水圧や温度に基づいて遊離残留塩素濃度Ｘを補正する構成としてもよい。本構成によれば、遊離残留塩素の濃度をより正確に測定することが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１０    残留塩素濃度測定装置
１１    第１電極
１２    第２電極
１３    第３電極
２０    電圧計
２１    演算部
５０    水道メータ
５１    計測管
【図１】
2019184501.tif 000018
【図２】
2019184501.tif 000019
【図３】
2019184501.tif 000020
【図４】
2019184501.tif 000021