(57)【要約】【課題】海水や河川水の水質観測のためのサンプリングを自動連続観測可能とし、サンプリングの際の水位変化や観測機器を搭載した浮体が不定の方向に漂流することで電線が水中の物体に絡まるなど問題を解消する。【解決手段】コイル型自動水面水質観測装置であって、１つの観測装置２６、１つの観測センサー３１、センサーを載せる浮体３０、浮体に連結するロープ２０及びセンサーと１つの観測装置を連結する信号ライン２５から構成され、ロープはトルクスプリング１３を備えたスプール１０によって水位変化に対応して繰り出され、また信号ラインはコイル状に前記ロープに配置されることにより水位変化に応じて延長可能であり、ロープと別体構造として安価に製造することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本のポール、１つのスプール、１本のロープ、１つの浮体、１つの制御部品、１つのセンサー部分、１つの信号ライン、１つの観測装置から構成され、
前記ポールは水際に架設され、
前記スプールは前記ポールの一側端に取り付けられ、
前記ロープは前記スプールの周囲に巻きつけられ、それぞれ上下に２つの末端を持ち、
前記浮体はロープの一端に接続され、
前記制御部品はスプールに接続され、水位の変化が生じると、スプールに連動し、スプールから伸びた直線部分のロープの長さを調節し、前記浮体が水面上に安定して浮かんでいられるようにし、
前記センサー部分は、浮体の周辺に固定され、水質に関する少なくとも１種類の信号を送り出し、
前記信号ラインは、一端がセンサー部分に接続され、ロープの直線部分をらせん状に取り囲み、信号ラインは浮体の昇降に応じて、自動的にその長さを調整し、
前記観測装置は、前記信号ラインの別の一端に接続されていることを特徴とするコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項２】
信号ラインのらせん状部分はロープの直線部分の周囲を取り囲むことを特徴とする、請求項１に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項３】
制御部品がスプールに一定のトルクを提供する定トルク弾性部品であることを特徴とする、請求項１に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項４】
定トルク弾性部品が１つのディスク型スプリングで、一端がポールの側端に取り付けられ、もう一端がスプールに取り付けられていることを特徴とする、請求項３に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項５】
１つの中心軸がポールの側端に取り付けられ、且つスプールが前記中心軸において回転することを特徴とする、請求項３に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項６】
定トルク弾性部品が１つのディスク型スプリングで、一端が中心軸に取り付けられ、もう一端がスプール内に接続されていることを特徴とする、請求項３または請求項５に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項７】
１つの回転軸がポールの側端に取り付けられ、且つスプールが回転軸上に取り付けられていることを特徴とする、請求項３に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項８】
定トルク弾性部品が定トルクスプリングであることを特徴とする、請求項７に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項９】
定トルクスプリングには、第１ドラム、第２ドラム、及びスプリングを含み、
前記第１ドラムは回転軸に取り付けられ、
前記第２ドラムはケースの側壁に取り付けられ、
前記スプリングは第１ドラムと第２ドラムの間に巻かれていることを特徴とする、請求項８に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１０】
センサー部分が波状で、且つ浮体の周辺のフックに掛けられた観測ケーブルであり、複雑な数個の水面観測点を構成することができ、精密に水面に含まれる炭化水素化合物を含む油膜を観測できることを特徴とする、請求項１に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１１】
観測ケーブルは導電ポリマーで作製され、油層の炭化水素化合物が生成する第２電気抵抗値は炭化水素化合物が存在しない場合の第１電気抵抗値を大きく上回ることを特徴とする、請求項１０に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１２】
浮体の周囲には複数のフックが固定され、観測ケーブルを波状に掛けるのに供することを特徴とする、請求項１に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１３】
センサー部分には少なくとも１つの水質観測部品を含み、少なくとも１種類以上の水質パラメーター信号を送り出すことを特徴とする、請求項１に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１４】
センサー部分には１つの観測信号伝達板を含み、水質観測信号を電子信号に変えることができることを特徴とする、請求項１３に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１５】
観測信号伝達板は一定の時間間隔で信号を読み取るようにし、読み取らないときは省エネモードになるよう設計することを特徴とする、請求項１４に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１６】
観測信号伝達板が浮体内に設置されることを特徴とする、請求項１４に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１７】
１つの水位観測装置を含み、水位の昇降を観測できることを特徴とする、請求項１に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１８】
水位観測装置には、複数の磁石と１つの磁性観測部品を含み、
前記磁石はスプールの側面に固定され、浮体が水位とともに移動すると、スプールと複数の磁石も同時に移動し、
前記磁性観測部品は対応してポール側端にあるケースに取り付けられ、複数の磁石の移動によるパルス信号を観測し、水位の変化を検知することを特徴とする、請求項１７に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項１９】
水位観測装置には１つの観測車輪、複数の磁石、１つの磁性観測部品を含み、
前記観測車輪はポール側端にあるケース上に取り付けられ、ロープが観測車輪に巻きつけられ、且つ浮体が昇降すると、ロープが同時に観測車輪を回転させ、
前記磁石は観測車輪の側面の円周部分に固定され、水位が変化すると、観測車輪と複数の磁石も同時に回転し、
前記磁性観測部品は対応してポール側端にあるケースに取り付けられ、磁性観測部品は磁石の移動で生産されるパルス信号を観測し、水位の変化を検知することを特徴とする、請求項１７に記載のコイル型自動水面水質観測装置。
【請求項２０】
水位観測装置にはポールの側端に取り付けられた１組の滑車を含み、ロープが滑車に巻かれていることを特徴とする、請求項１９に起債のコイル型自動水面水質観測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の水質観測装置で、とくにコイル型自動水面水質観測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代社会において科学技術が高度に発達しているが、一方では深刻な環境汚染を招いている。とくに水質汚染は最も深刻な問題となっている。現在大量の汚染物質が廃棄され、河川やダム、水路などに流れ込んでいる。工場などの固定した汚染源や自動車などの移動する汚染源がよく見かけられる。また、処理されていない廃棄物が河川に流れ込んだり、廃棄物の汚染物質が雨で流され河に入り込んだりする状況も見かけられる。灌漑用水や民生用水に汚染された水が混入したならば、水処理のコストが増加するだけではなく、人体や水中生物に有害な影響を与える事件が発生する可能性がある。水源汚染を解決する前に先ず、水質がどのような物質で汚染されているのか、どの範囲で汚染されているのかを正確に観測、分析する必要がある。いいかえれば、水源の様々な水質パラメーター情報を長期にわたり観測、分析しなければならない。
【０００３】
以前は手作業によるサンプリングが行われていたが、２４時間、特定の場所で水質を観測し続けることはできない。サンプリングは時間と手間がかかり、コストが高く、サンプルの量が少なく、サンプリングの頻度が不規則となる。規則的なサンプリングを行うには自動化サンプリングが必要となる。現在、自動連続観測が可能な水質観測装置は少なく、ダクトポンプでサンプリングし、室内の観測分析水槽に運ぶものによっている。しかし、そのサンプリングの取水管は水位の変化に対応することができない。このほか、従来はブイやフロートの上に観測機器を設置するものもあるが、ほとんどものはケーブルと電線を岸に係留する必要があり、浮きが不定の方向に漂流することで電線が水中の物体に絡まり、水質観測に影響を与えることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水質観測装置が持つ取水管の位置を変更できない、ケーブルが水中物体に絡まるといった問題を解決する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を解決するため、コイル型自動水面水質観測装置を提供する。本発明の水質観測装置は、１つのセンサー部分、１つのセンサー部分を載せる浮体、１つの浮体に連結するロープ及び１つのセンサー部分と１つの観測装置を連結する信号ラインから構成され、前記ロープと信号ラインが水中物体に接触しないという特徴を持つ。さらに、岸にはポールを架設し、１つのスプールがポールの側端に取り付けられ、一定のトルク弾性を持つ部品が前記スプールに一定のトルクを提供し、ロープがスプールに巻かれ、浮体が前記ロープの一端に連結され、前記浮体の周辺に固定されたセンサー部分が少なくとも１種類の水質パラメーターを観測し、らせん状の信号ラインが観測した信号を観測装置に送り、信号ラインがロープの直線部分の周囲をらせん状に取り囲み、前記信号ラインの長さが前記浮体の昇降に伴い自動的に調整できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１、２に実施例１を示す。本発明は岸に架設されたコイル型自動水面水質観測装置であり、その水質観測装置のケース１８はポール１９の上部側端に固定され、ポールのもう一端は岸に固定されている。
【０００７】
１つの中心軸１１はケース１８の側壁に取り付けられ、１つのスプール１０が前記中心軸１１で回転できるようにベアリング１２と共に取り付けられ、前記の円筒状のスプール１０の両側端は対応する車輪側面状である。
【０００８】
ディスク型スプリング１３は前記スプール１０と中心軸１１の間に設けられ、ディスク型スプリング１３の一端がスプール１０の内壁面に、もう一端が中心軸１１に固定されている。これにより、回転してねじれたディスク型スプリング１３が前記スプール１０を自動的に元の位置に戻そうと働く。
【０００９】
ロープ２０は前記スプール１０の外周面に巻かれ、ロープ２０の最上部はスプール１０に接続されている。且つ前記ロープの最下部は浮体３０に接続されており、前記浮体３０の側面には複数のフック３２があり、フック３２には水中の炭化水素化合物を観測できる観測ケーブル３１を懸けることができる。前記観測ケーブル３１は波状に浮体３０周辺に掛けられ、ガソリン重油などの炭化水素化合物を観測できる導電ポリマーで作製されている。観測ケーブル３１が水面の炭化水素化合物や油と接触すると、観測ケーブル３１の電気抵抗が急増し、すぐに水面の油による汚染や油の漏出を感知することができる。
【００１０】
信号ライン２５の一端は前記観測ケーブル３１の一端に連結され、もう一端は電気回路板１７に接続されている。前記電気回路板１７はさらに観測装置２６に接続され、且つ信号ライン２５はロープ２０の直線部分の周囲をらせん状に取り囲んでいる。
【００１１】
本発明を実際に使用する際、前記浮体３０とそれを取り巻く観測ケーブル３１は水面に浮かび、直接水面に浮く油や炭化水素化合物に接触し、観測することができる。さらに浮体３０はそれ自身の重力、浮力、ロープ２０の引力が平衡を保ち、浮体３０は水位の昇降に伴い決まった場所の水面に浮かんでいることができる。そのうちロープ２０の引力はスプール１０内のディスク型スプリング１３から供される。ディスク型スプリング１３が回転すると、スプール１０に対してそれに相当するトルクが働く。ロープ２０がスプール１０を回転させ、直線部分が長くなると、ロープ２０は相当する引力を浮体３０に作用させる。
【００１２】
図１、２に示すように水位が変化すると、ロープ２０の長さはその引力で自動的に調整され、浮体３０の重力とそれにかかる浮力、ロープの引力が平衡に達して、浮体３０は適度に水面上に浮き、観測ケーブル３１は常に水面と接触することができる。
【００１３】
本発明のコイル型自動水面水質観測装置は以下の優れた機能を持っている。▲１▼ロープ２０と信号ライン２５が水中物体に絡まることがなく、ディスク型スプリング１３をスプール１０と中心軸１１の間に設置することで、ロープ２０は引力を受け、漂流したり、水中物体と絡まったりするという問題が解決できる。さらに信号ライン２５はロープ２０の直線部分の周囲をらせん状に取り囲んでおり、浮体３０の昇降によって長さを自動的に変化させることができ、信号ライン２５は水中物体と絡まることがない。▲２▼本発明は分離したロープ２０と信号ライン２５を採用しているため、その生産コストは１本のケーブル内に信号ライン２５を包み込むより大幅に安くてすむ。▲３▼観測ケーブル３１はコストの低い信号ライン２５によって陸上の観測設備に連結されているため、複雑且つ高価な非接触型データ伝達装置を採用する必要がない。
【００１４】
次に、本発明の実施例２を図３に示す。実施例１の観測ケーブル３１が数個の水質観測部品３５に置き換えられている。数個の水質観測部品３５は浮体３０の底周辺に固定され、それぞれ浮体３０内の観測信号伝達板３３に接続され、それぞれ一定の水深におけるｐＨ値、水温、溶解酸素、導電性、透明度、重金属含有量などの水質パラメーターを観測し、観測した信号を信号ライン２５を通じて離れた観測装置まで送り、長期的かつ正確に一定の水深の水質をモニタリングすることができる。観測信号伝達板３３は周期性作業消費電力を採用し、例えば１分間に一度信号を読み取り、残りの時間は省エネモードとなる。これにより、バッテリーを数ヶ月にわたり連続使用できる。
【００１５】
本発明の実施例３を図４に示す。実施例１と実施例２のディスク型スプリング１３の変わりに、作動がより精密な定トルクスプリング１６を採用している。回転軸１４にベアリング１５が取り付けられた後、ケース１８の側壁に固定され、第１ドラム２１が回転軸１４の端に取り付けられ、第２ドラム２２がケース１８の側壁に固定され、定トルクスプリング１６の一端が第１ドラム２１に、もう一端が第２ドラム２２にそれぞれ接続され、前記回転軸１４はスプール１０に連結され、同時に回転する。前記定トルクスプリング１６が回転軸１４と連動し、スプール１０に弾力を与え、元の位置に戻そうと作用する。
【００１６】
本発明の実施例４を図５に示す。この実施例では別に水位観測装置を備える。水位観測装置は、複数の磁石４３が等間隔にスプール１０の側面に固定され、さらに磁性観測部品４６が対応してケース１８上の基板４５に固定されている。浮体３０が水位によって昇降すると、スプール１０と複数の磁石４３も同時に回転し、磁石４３が磁性観測部品と近づいたり、離れたりすることで、磁性観測部品４６にパルス信号が発生し、ロープ２０の直線距離または浮体３０の昇降による水位の変化を測定し、さらに観測信号を離れた観測装置２６まで送る。次に、数個の対応する滑車４８は巻かれたロープ２０がよりスムースに動くことができるようにし、かつロープ２０を順にスプールの上に巻くことができるようにする。
【００１７】
本発明の実施例５を図６に示す。これには別の水位観測装置が含まれる。ロープ２０がケース１８の上にある観測車輪６６の周辺に巻かれ、ロープ２０は浮体３０の昇降と同時に観測車輪６６を回転し、前記観測車輪６６の円周付近には複数の磁石６７を等間隔に配置し、ケース１８上に設置された磁性観測部品６８が順番に磁石の移動信号を検知し、磁石６７が移動し、磁性観測部品６８と近づいたり、離れたりして、パルス信号を発生し、ロープ２０の長さまたは浮体３０の昇降した水位の変化を検知し、さらに観測信号を離れた観測装置２６まで送る。次に、同ロープ２０はケース１８上に設置された滑車６４を通ることで、ロープ２０は巻き取りと伸ばしの動作がさらにスムースになる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明が提供するコイル型自動水面水質観測装置は、浮体外側の水質観測部品で固定の水深の水質パラメーターを測定し、且つ浮体はスプールで引かれるロープと平衡の状態を維持することができ、コイル型信号ラインが水質観測部品と観測装置の間を接続しているため、本発明は低コストで作製でき、水中物質と絡まる心配がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水質観測装置の実施例１局部断面図（浮体が高水位にある状態）
【図２】本発明の水質観測装置の実施例１局部断面図（浮体が低水位にある状態）
【図３】本発明の水質観測装置の実施例２局部断面図
【図４】本発明の水質観測装置の実施例３局部断面図
【図５】本発明の水質観測装置の実施例４局部断面図
【図６】本発明の水質観測装置の実施例５局部断面図
【符号の説明】
（１０）スプール
（１１）中心軸
（１２）ベアリング
（１３）ディスク型スプリング
（１４）回転軸
（１５）ベアリング
（１６）定トルクスプリング
（１７）電気回路版
（１８）ケース
（１９）ポール
（２０）ロープ
（２１）第１ドラム
（２２）第２ドラム
（２５）信号ライン
（２６）観測装置
（３０）浮体
（３１）観測ケーブル
（３２）フック
（３３）観測信号伝達板
（３５）　水質観測部品
（４３）　磁石
（４５）　基板
（４６）　磁性観測部品
（４８）　滑車
（６４）　滑車
（６６）　観測車輪
（６７）　磁石
（６８）　磁性観測部品
【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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