(57)【要約】【課題】深い地点を測定する場合でも欠測時間を短縮化することが可能な測定器等を提供する。【解決手段】センサモジュールの検出部が、連続した水質測定を行っている（Ｓ１０１）。操作・制御部は、前回の洗浄・校正から所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１０２）。所定時間が経過したと判断したときには、操作・制御部は、検出部の洗浄を行い（Ｓ１０３）、洗浄が終了したら、操作・制御部は、測定部の本体部内に校正槽を形成するように制御する（Ｓ１０４）。校正槽が形成されると、校正用標準液が校正槽に注入され、検出部の校正が行われる（Ｓ１０５）。校正が完了したら、検出部の洗浄が行われる（Ｓ１０６）。そして、検出部による水質測定が再開される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定液体に浸漬される筒状部材と、
前記筒状部材の筒内に挿入される挿入部材と、
前記筒状部材の筒内で被測定液体を測定するセンサ部と、
前記筒状部材の筒内において加圧流体が供給されると膨張して当該筒状部材と前記挿入部材との間を部分的に塞いで当該筒内の空間を仕切り、かつ、加圧流体の供給が中止されると収縮し、仕切られた空間同士を連通させる複数の膨張収縮部材と、
を含み、前記複数の膨張収縮部材は、前記筒状部材が延びる方向に互いに離間して配設されることを特徴とする測定器。
【請求項２】
前記複数の膨張収縮部材の各々に対する加圧流体の供給及び供給中止が独立して行われることを特徴とする請求項１に記載の測定器。
【請求項３】
前記筒状部材の筒内にエアを供給するエア供給部を更に含み、当該エア供給部は、前記複数の膨張収縮部材のうち最上位の膨張収縮部材よりも下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の測定器。
【請求項４】
前記複数の膨張収縮部材により仕切られた空間のうちの下側の空間において前記エア供給部により供給されたエアと被測定液体との境界面の位置を検出する検出手段を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の測定器。
【請求項５】
前記複数の膨張収縮部材により画成された空間に対して流体を供給する流体供給手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の測定器。
【請求項６】
前記筒状部材の筒内に位置する前記センサ部の周囲から当該センサ部に向けて略全周にわたって加圧流体を噴射して当該センサ部を洗浄する洗浄部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の測定器。
【請求項７】
前記洗浄部は、前記複数の膨張収縮部材のうち最下位の膨張収縮部材よりも下方に位置することを特徴とする請求項６に記載の測定器。
【請求項８】
前記挿入部材を上下方向に移動する移動手段を更に含み、
前記センサ部が前記挿入部材に配置され、前記複数の膨張収縮部材が前記筒状部材の内周面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の測定器。
【請求項９】
被測定水を測定するセンサ部について所定の処理を行うための処理用槽を形成する処理用槽の形成方法であって、
前記センサ部を有する挿入部材を筒状部材の筒内に挿入した状態で浸漬し、
前記筒状部材の筒内に配設された第１の膨張収縮部材と当該第１の膨張収縮部材よりも下側の第２の膨張収縮部材との間に前記センサ部を位置させ、
前記第１の膨張収縮部材に加圧流体を供給して当該第１の膨張収縮部材を膨張させ、これによって前記筒状部材の筒内において当該筒状部材と前記挿入部材との間を全周にわたって塞いで筒内の空間を仕切り、
膨張している前記第１の膨張収縮部材の下方からエアを供給して当該第１の膨張収縮部材の下側にエアを溜め、
前記第２の膨張収縮部材に加圧流体を供給して当該第２の膨張収縮部材を膨張させ、これによって前記第１の膨張収縮部材と当該第２の膨張収縮部材との間に被測定水から隔離された空間を処理用槽として形成することを特徴とする処理用槽の形成方法。
【請求項１０】
被測定水から隔離された処理用槽としての前記空間を大気に連通した状態で当該空間に処理液を注入することを特徴とする請求項９に記載の処理用槽の形成方法。
【請求項１１】
前記第１の膨張収縮部材への加圧流体の供給をしている状態で前記第２の膨張収縮部材への加圧流体の供給を中止して当該第２の膨張収縮部材を収縮させ、
前記空間に注入された処理液を前記第１の膨張収縮部材の下方からエアを供給して排出することを特徴とする請求項１０に記載の処理用槽の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定体の測定に用いられる測定器等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業用水、下水、河川水、湖沼水又は海洋水などの水質は、水質測定装置を用いて連続的に測定することで監視していく必要がある。このような連続的な測定を行う場合には、定期的な洗浄を行うことにより、水質測定装置の検出部に汚れが付着して測定精度の悪化を招くことを防止している。また、一般に検出部の感度は経時的に変化するため、定期的に標準液等を用いた校正を行っている。
【０００３】
検出部の洗浄や校正を行うことができる水質測定装置としては、種々の構造が従来から提案されている（例えば特許文献１〜４参照）。特許文献１には、試料液から引き上げて空中に保持した検出部をバスケット内に収容して洗浄及び校正を行う装置が開示されている。また、特許文献２には、試料液から引き上げて空中に保持した検出部のホルダの下端を底蓋で塞ぎ、ホルダ内で洗浄及び校正を行う装置が開示されている。また、特許文献３には、検出部を校正用空間に引き込み、試料液との間に蓋をして洗浄及び校正を行う装置が開示されている。特許文献４には、試料液中で収納筐で検出部を囲い、標準液をオーバーフローさせながら校正を行う装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６９３１１号公報
【特許文献２】特開平６−２３５７１８号公報
【特許文献３】特開平３−１３７５５４号公報
【特許文献４】特開昭６３−１８０８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、湖沼や海洋について水質測定を行う際には、水面下の深い地点で水質の測定を行う必要もある。この場合に、特許文献１又は特許文献２に開示されたような検出部を引き上げて空中に保持する方式を採用するとすれば、大がかりな引き上げ用の駆動シリンダが必要となる。また、引き上げに要する時間が長くなることから欠測時間が長くなってしまうという問題がある。
また、特許文献３に開示された方式では、上記問題点は解消されるものの、洗浄・校正用空間が大きいために浮力が問題となる。
【０００６】
また、特許文献４に開示された方式では、校正用の空間である収納筐内は密閉空間とならないため、試料液と標準液とのコンタミネーションにより正確な校正を行うことができないという問題があった。この点について更に説明すると、特許文献３に開示された方式では、洗浄・校正用の密閉空間が形成されているが、電極カバーの先端部の大口径部とパイプに設けられたパッキンとが接触することにより空間を密閉しようとしているため、水圧によりシールが保てなくなるというおそれがあった。
【０００７】
さらに、河川の水質を測定する場合に、橋げたから検出部を吊り下げて連続測定を行う場合がある。河川では、天候の状況による水位の変動が大きいため、洗浄・校正機構を常に水面付近の空中に位置するように保持しておくことや検出部を常に水面下の比較的浅い位置に保持することは困難である。したがって、この場合にも同様の問題が発生することになる。
【０００８】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、深い地点を測定する場合でも欠測時間を短縮化することが可能な測定器等を提供することにある。
別の目的は、深い地点を測定する場合でも簡易な構成で校正処理を可能ならしめることにある。
また別の目的は、校正用の空間を容易かつ簡易な構成で形成することを可能ならしめることにある。
更に別の目的は、校正用の密閉空間を水中に容易かつ簡易な構成で形成することを可能ならしめることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的のもと、本発明が適用される測定器は、被測定液体に浸漬される筒状部材と、筒状部材の筒内に挿入される挿入部材と、筒状部材の筒内で被測定液体を測定するセンサ部と、筒状部材の筒内において加圧流体が供給されると膨張して筒状部材と挿入部材との間を部分的に塞いで筒内の空間を仕切り、かつ、加圧流体の供給が中止されると収縮し、仕切られた空間同士を連通させる複数の膨張収縮部材と、を含み、複数の膨張収縮部材は、筒状部材が延びる方向に互いに離間して配設されることを特徴とするものである。
【００１０】
複数の膨張収縮部材の各々に対する加圧流体の供給及び供給中止が独立して行われることを特徴とすることができる。
また、筒状部材の筒内にエアを供給するエア供給部を更に含み、エア供給部は、複数の膨張収縮部材のうち最上位の膨張収縮部材よりも下方に位置することを特徴とすることができる。この場合には、複数の膨張収縮部材により仕切られた空間のうちの下側の空間においてエア供給部により供給されたエアと被測定液体との境界面の位置を検出する検出手段を更に含むことを特徴とすることができる。
【００１１】
複数の膨張収縮部材により画成された空間に対して流体を供給する流体供給手段を更に含むことを特徴とすることができる。
また、筒状部材の筒内に位置するセンサ部の周囲からセンサ部に向けて略全周にわたって加圧流体を噴射してセンサ部を洗浄する洗浄部を更に含むことを特徴とすることができる。この場合には、洗浄部は、複数の膨張収縮部材のうち最下位の膨張収縮部材よりも下方に位置することを特徴とすることができる。
また、挿入部材を上下方向に移動する移動手段を更に含み、センサ部が挿入部材に配置され、複数の膨張収縮部材が筒状部材の内周面に配置されていることを特徴とすることができる。
【００１２】
他の観点から捉えると、本発明が適用される処理用槽の形成方法は、被測定水を測定するセンサ部について所定の処理を行うための処理用槽を形成する方法である。すなわち、処理用槽の形成方法は、センサ部を有する挿入部材を筒状部材の筒内に挿入した状態で浸漬し、筒状部材の筒内に配設された第１の膨張収縮部材と第１の膨張収縮部材よりも下側の第２の膨張収縮部材との間にセンサ部を位置させ、第１の膨張収縮部材に加圧流体を供給して第１の膨張収縮部材を膨張させ、これによって筒状部材の筒内において筒状部材と挿入部材との間を全周にわたって塞いで筒内の空間を仕切り、膨張している第１の膨張収縮部材の下方からエアを供給して第１の膨張収縮部材の下側にエアを溜め、第２の膨張収縮部材に加圧流体を供給して第２の膨張収縮部材を膨張させ、これによって第１の膨張収縮部材と第２の膨張収縮部材との間に被測定水から隔離された空間を処理用槽として形成することを特徴とするものである。
【００１３】
被測定水から隔離された処理用槽としての空間を大気に連通した状態で空間に処理液を注入することを特徴とすることができる。この場合には、第１の膨張収縮部材への加圧流体の供給をしている状態で第２の膨張収縮部材への加圧流体の供給を中止して第２の膨張収縮部材を収縮させ、空間に注入された処理液を第１の膨張収縮部材の下方からエアを供給して排出することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、校正用の空間を容易かつ簡易な構成で形成することが可能になり、また、深い地点を測定する場合でも欠測時間を短縮化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１〜図３は、本実施の形態に係る水質測定装置１を河川・湖沼に設置した場合の構成を説明するための概略図である。
図１に示すように、水質測定装置１は、操作・制御部２、センサモジュール（挿入部材）３及び測定部（筒状部材）４を備えている。そして、水質測定装置１は、河川・湖沼に隣接して設置された構造部材に取り付けられている。ここにいう構造部材としては、河川・湖沼の護岸に起立状態で固定されたポール８１と、水平面内で回動自在なようにポール８１に取り付けられた支持部材８２と、ポール８１に固定して取り付けられた固定部材８３と、河川・湖沼の水面下まで延びるように起立して固定部材８３に固着されたガイド筒８４と、が相当する。なお、支持部材８２の先端には、定滑車８２ａが取り付けられている。
【００１６】
操作・制御部２は、ワイヤ（移動手段）１１を巻き上げるための巻き上げ装置（移動手段）１２に電気的に接続されている。すなわち、巻き上げ装置１２は、操作・制御部２の指示に従って作動する。なお、巻き上げ装置１２は、ポール８１に取り付けられている。
【００１７】
巻き上げ装置１２により巻き上げられるワイヤ１１は、センサモジュール３の上端に取り付けられている。また、ワイヤ１１は、支持部材８２に取り付けられた定滑車８２ａに巻き掛けられている。このようにしてセンサモジュール３は、ワイヤ１１により吊り下げられている。そして、巻き上げ装置１２がワイヤ１１を巻き取るように作動すると、センサモジュール３は上方に移動する。また、巻き上げ装置１２が、ワイヤ１１が繰り出されるように作動すると、センサモジュール３はその自重によって下方に移動する。このように操作・制御部２が巻き上げ装置１２を制御することによって、センサモジュール３の上下方向の位置を変えることができる。
【００１８】
また、操作・制御部２は、リード線１３によりセンサモジュール３と接続されている。このリード線１３は、電気信号を伝達するためのものである。すなわち、操作・制御部２とセンサモジュール３との間は、リード線１３により相互に電気的に接続されている。そして、操作・制御部２は、リード線１３を介してセンサモジュール３へ測定指示を出力したり測定結果等が入力されたりする。
また、リード線１３は、中間部に動滑車１３ａを有する。この動滑車１３ａは、図１及び図２に示すように、センサモジュール３の上下移動に伴って生じる弛みを防止するためのものである。更に説明すると、動滑車１３ａは、センサモジュール３が上方に移動することにより中間部に弛みが生じないようにすると共に、センサモジュール３が下方に移動する際にリード線１３がその移動を妨げないようにするために設けられている。
【００１９】
センサモジュール３は、ガイド筒８４の中に挿入可能な外形形状であり、その詳細は後述する。測定部４は、ガイド筒８４の下端に配設されている。この測定部４の詳細についても後述する。
【００２０】
図１及び図２に示すように、センサモジュール３は、ガイド筒８４の上端８４ａからガイド筒８４の中に差し入れたり取り出したりすることが可能である。すなわち、図１に示すように、ガイド筒８４の中に挿入されているセンサモジュール３が測定部４にて測定が可能な測定位置にいる場合に、巻き上げ装置１２がワイヤ１１を巻き上げると、センサモジュール３は上方に移動する。そして、図２に示すように、センサモジュール３は、ガイド筒８４の上端から抜き出される。
付言すると、図２に示す位置にあるセンサモジュール３は、巻き上げ装置１２がワイヤを繰り出して、センサモジュール３をガイド筒８４内で下方に移動させることにより、図１に示す位置にすることができる。
【００２１】
このように、センサモジュール３は、ガイド筒８４の中を昇降可能である。また、河川・湖沼に漬かっているガイド筒８４の下側部分において、センサモジュール３を任意の位置で水中への浸漬状態で保持可能である。なお、センサモジュール３の上昇動作に伴って生じるリード線１３の弛みは、上述したように、動滑車１３ａの作用により防止される。
【００２２】
また、図３に示すように、支持部材８２がポール８１を中心に水平面内を旋回すると、センサモジュール３は、河川・湖沼から護岸に移される。このため、ユーザは、センサモジュール３のメンテナンスを容易に行うことができる。なお、このような支持部材８２の旋回動作に伴い、リード線１３の損傷を防止するために、固定部材８３には、リード線保持部８３ａが配設されている。
【００２３】
図４は、センサモジュール３及び測定部４の各々の構成を説明するための縦断面図である。なお、同図は、図１に示すガイド筒８４の下端部分を断面でもって図示したものである。すなわち、同図は、センサモジュール３がガイド筒８４の中に位置している状態を図示したものである。更に説明すると、同図では、センサモジュール３の下端部分が、ガイド筒８４の下端に配設されている測定部４に位置する状態を示している。
【００２４】
図４に示すように、センサモジュール３は、電極ボディーないしは本体部３１と、本体部３１から下方に延びる支持部材３２と、支持部材３２に保持され、センサモジュール３の下端に位置する仕切り部材３３と、本体部３１に取り付けられ、本体部３１と仕切り部材３３との間に位置する水質計電極ないしは検出部（センサ部）３４と、を備えている。
なお、検出部３４は、５項目を検出するための各種のセンサ及び内蔵アンプで構成されている。各種のセンサについての詳細は後述する。
【００２５】
測定部４は、センサモジュール３の検出部３４が試料水（被測定液体、被測定水）を測定するための部分である。そして、測定部４は、河川・湖沼の水中で検出部３４を保護する機能と、検出部３４を洗浄するための機能と、検出部３４が備える各種のセンサ類を校正するための機能と、を有する。
【００２６】
測定部４について具体的に説明すると、測定部４は、略円筒状に形成され、内周面を有する本体部４１と、本体部４１の下部に形成され、検出部３４を保護するための保護筒４２と、保護筒４２の上方に形成され、校正液が導かれる校正槽（処理用槽）４３と、を備えている。また、測定部４は、保護筒４２と校正槽４３との間に配設された下部チューブ（膨張収縮部材、チューブ状部材）４４と、校正槽４３の上方に位置する上部チューブ（膨張収縮部材、チューブ状部材）４５と、を備えている。また、測定部４は、センサモジュール３を洗浄するための洗浄部４６を備えている。また、測定部４は、校正槽４３に相当する領域に配設され、レベルセンサとして用いられる電極（検出手段）４７，４８，４９を備えている。
【００２７】
測定部４の保護筒４２は、円周方向に沿って配設された複数の切欠き４２ａを円周面に有する。この切欠き４２ａは、所定の間隔で上下方向に離間して形成されている。また、保護筒４２の下端面は開放されている。このような構成により、試料液としての河川・湖沼の水が保護筒４２の中に入り込むと共に水の置き換わりが促されるので、保護筒４２に入り込んだ水の入れ替えが円滑に行われる。
【００２８】
測定部４の校正槽４３は、下部チューブ４４及び上部チューブ４５により仕切られる空間で形成される。そして、校正槽４３に校正液を注入するため等の２つの配管系が設けられている。すなわち、第１の配管系としては、校正槽４３に相当する領域の内周面に形成された供給口（エア供給部、流体供給手段）４３１と、供給口４３１に連通して配設され、校正槽４３に供給する流体を搬送するための配管４３２と、で構成されている。そして、第２の配管系として、校正槽４３に相当する領域の内周面における供給口４３１よりも上方に形成された排出口（大気開放部）４３３と、排出口４３３に連通して配設され、大気に連通する配管４３４と、で構成されている。
【００２９】
まず、校正槽４３についての第１の配管系について説明する。第１の配管系の一部を構成する配管４３２には、更に２つの供給系が接続されている。具体的に説明すると、この２つの供給系のうちの一方は、校正用標準液が収容された図示しないタンクからの試薬を配管４３２に供給するための配管４３２ａと、この配管４３２ａの途中に配設された電磁弁４３２ｂと、で構成されている。また、２つの供給系のうちの他方は、図示しないエア源からのエア（加圧流体）を配管４３２に供給するための配管４３２ｃと、この配管４３２ｃの途中に配設された電磁弁４３２ｄと、で構成されている。なお、電磁弁４３２ｂ及び電磁弁４３２ｄの代わりに、図示しない一つの多方弁を用いることも考えられる。
【００３０】
これら電磁弁４３２ｂ，４３２ｄは、操作・制御部２によりその作動が制御されている。その作動について具体的に説明すると、電磁弁４３２ｂ及び電磁弁４３２ｄが閉状態の場合には、供給口４３１を通じた流体の供給が行われない。そして、電磁弁４３２ｂが開状態で電磁弁４３２ｄが閉状態の場合には、試薬が供給口４３１を通じて校正槽４３に供給される。その逆の場合、すなわち、電磁弁４３２ｂが閉状態で電磁弁４３２ｄが開状態の場合には、エアが供給口４３１を通じて校正槽４３に供給される。なお、電磁弁４３２ｂ及び電磁弁４３２ｄのいずれも開状態となる制御は行われない。
【００３１】
校正槽４３についての第２の配管系について補足的な説明をすると、大気に連通する配管４３４の途中には、電磁弁４３４ａが配設されている。この電磁弁４３４ａは、操作・制御部２によりその作動が制御されている。
【００３２】
測定部４の下部チューブ４４及び上部チューブ４５は、本体部４１の内周面側に配設されている。また、下部チューブ４４及び上部チューブ４５は、上下方向に互いに離間して配置されている。
【００３３】
下部チューブ４４及び上部チューブ４５は、エアの供給を制御することにより膨張及び収縮が可能な空気封入式チューブである。具体的に説明すると、下部チューブ４４及び上部チューブ４５は、両端が開放状態になっている略円筒形状（略ドーナツ形状）のゴム材からなる。下部チューブ４４の外面は、外周面４４１および内周面４４２を有し、上部チューブ４５の外面は、外周面４５１および内周面４５２を有する。そして、図４に示すセンサモジュール３は、下部チューブ４４の内周面４４２に囲まれた空間及び上部チューブ４５の内周面４５２に囲まれた空間を貫通するように配置されている。このため、下部チューブ４４と上部チューブ４５のいずれにもエアを供給して膨張させると、垂直方向の空間が仕切られ、密閉された校正槽４３を形成することができる。また、エアの供給を中止すると、垂直方向に仕切られた空間は、他の空間と連通することになる。このように、エアの供給を制御することで、校正槽４３を形成したり無くしたりすることができる。このため、検出部３４を水中から引き上げなくても校正を行うことができる。
【００３４】
このような下部チューブ４４及び上部チューブ４５による作用を実現するための具体的な構成について説明する。すなわち、下部チューブ４４にエアを供給可能にするためのエア供給系統が配設されている。具体的に説明すると、このエア供給系統は、図示しないエア源からの所定圧（例えば、０．０４ＭＰａ）のエアを下部チューブ４４の内部に供給するための配管４４ａと、この配管４４ａの途中に配設された電磁弁４４ｂと、で構成されている。
【００３５】
また、上部チューブ４５にエアを供給可能にするためのエア供給系統が配設されている。すなわち、図示しないエア源からの所定圧（例えば、０．０４ＭＰａ）のエアを上部チューブ４５の内部に供給するための配管４５ａと、この配管４５ａの途中に配設された電磁弁４５ｂと、で構成されたエア供給系統が配設されている。付言すると、下部チューブ４４のためのエア供給系統及び上部チューブ４５のためのエア供給系統は、互いに別個独立となるように構成されている。
【００３６】
電磁弁４４ｂ，４５ｂは、操作・制御部２によりその作動が個別的に制御されている。すなわち、電磁弁４４ｂが開状態の場合には、図示しないエア源から配管４４ａを通じてエアが下部チューブ４４に供給される。更に説明すると、図示しないエア源からエアが下部チューブ４４に供給されると、それまで収縮していた下部チューブ４４は、膨張する。この場合、下部チューブ４４の内周面４４２側が膨らむように下部チューブ４４は膨張する。そして、所定圧のエアの供給を中止すると、下部チューブ４４は萎んで下部チューブ４４の内周面４４２は元に戻る。このように、下部チューブ４４は、所定圧のエアの注入の有無に応じて下部チューブ４４の内周面４４２の形状が変わるように構成されている。
なお、図４では、収縮した状態の下部チューブ４４を実線で図示し、膨張した状態の下部チューブ４４を破線で図示している。
【００３７】
また、電磁弁４５ｂが開状態の場合には、図示しないエア源から配管４５ａを通じてエアが上部チューブ４５に供給される。この上部チューブ４５の膨張と収縮の作用については、上述した下部チューブ４４の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００３８】
測定部４の洗浄部４６は、本体部４１の内周面に形成された複数のノズル４６１と、ノズル４６１に連通して配設され、図示しない洗浄液タンクの洗浄液をノズル４６１に供給するための配管４６２と、で構成されている。また、配管４６２の途中には、操作・制御部２により制御される電磁弁４６２ａが配設されている。ノズル４６１は、下部チューブ４４の下側（直下）に位置しており、円周方向に延びるスリット状に形成されている。なお、ノズル４６１から洗浄液を勢いよく吐出させるために、図示しないアスピレータが接続されている。
【００３９】
ここで、図５は、図４の線V−Vによる断面図である。同図に示すように、ノズル４６１は、本体部４１の内周面の全周にわたって形成されており、本体部４１内に洗浄空間Ａが形成される。このため、洗浄空間Ａに位置するセンサモジュール３の部分を、外周面の全周にわたって洗浄することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、センサモジュール３について薬液洗浄を行う場合を説明するために上述したような構成が採用されているが、薬液洗浄ではなく、エア洗浄を行う場合は、ノズル４６１は、配管４６２及び電磁弁４６２ａを介してエア源に接続されることになる。また、必要に応じて、洗浄液タンクの他に洗浄水（水道水又は純水）タンクに連通させ、洗浄液を洗い流すことができるような構成を採用することも可能である。さらに、ノズル４６１は、配管４６２及び図示しない多方弁を介して、洗浄液タンク、洗浄水タンク及びエア源に連通させることも可能である。この場合には、配管４６２を分岐させた後に各々電磁弁を取り付けてもよい。
【００４１】
図４に戻って説明を続ける。
測定部４の電極４７，４８，４９は、操作・制御部２に電気的に接続されている。このため、電極４７，４８，４９による測定結果は、操作・制御部２に出力される。操作・制御部２は、この測定結果に基づいて校正槽４３が液相空間になっているか気相空間になっているかを判定することができる。このように、電極４７，４８，４９は、校正槽４３におけるレベルセンサとして用いられている。
【００４２】
電極４７，４８，４９について更に説明する。電極４７，４８，４９は、校正槽４３に相当する領域の内周面に配設されている。具体的には、電極４７は上側に位置し、電極４８，４９は、下側に位置している。そして、電極４８，４９は、互いに離間して配置されているものの、同じ高さ位置に配設されている。
【００４３】
電極４７と電極４８との間または電極４７と電極４９との間に所定の電圧が加えられた場合を考えると、校正槽４３内が気相空間であれば、抵抗が無限大となり、導電率が測定不能（オープン状態）となる。その一方で、校正槽４３内が液相空間であれば、電流が流れ、校正槽４３内の液体の溶液抵抗に応じた導電率を検知することができる。
また、電極４８と電極４９との間に所定の電圧が加えられた場合を考えると、校正槽４３内に液体が残っていれば、校正槽４３内の液体の溶液抵抗に応じた導電率が検知される。その一方で、液体が残っていなければ、校正槽４３内は気相状態であり、抵抗が無限大となり、導電率が測定不能になる。
このように、校正槽４３におけるレベルセンサとして電極４７，４８，４９を用いることで、装置の構成部品を簡易にすることができると共に、低コスト化を実現することができる。
【００４４】
図６は、図４に示すセンサモジュール３の検出部３４の概略構成を示す斜視図である。図６の（ａ）および（ｂ）において、支持部材３２および仕切り部材３３の図示を省略している。また、図６の（ｂ）については、温度センサ部７１と電気伝導率セル部７３と濁度セル部７４とを図示するために、検出部３４の一部の図示を省略して表している。
同図に示すように、センサモジュール３の検出部３４は、５項目を検出するための複数のセンサ類が本体部３１に一体化されて構成されている。具体的には、検出部３４は、検水の水温を検出する温度センサ部７１と、検水のｐＨを検出するｐＨ電極部７２と、検水の導電率を検出する電気伝導率セル部７３と、検水の濁度を検出する濁度セル部７４と、検水の溶存酸素を検出するＤＯ電極部７５と、を備えている。
【００４５】
検出部３４を構成するセンサ類について簡単に説明する。ｐＨ電極部７２は、ガラス電極法によりｐＨを検出するものである。そして、ｐＨ電極部７２は、先端に設けられたガラス電極チップ７２ａと、保護カバー７２ｂと、交換式の液絡部７２ｃと、比較電極７２ｄと、補充口栓７２ｅとを有する。
また、ＤＯ電極部７５は、隔膜形ガルバニ電極法により溶存酸素を検出するものである。そして、ＤＯ電極部７５は、先端に設けられた隔膜セット７５ａと、隔膜セット７５ａに隣接して設けられた外筒７５ｂとを有する。
【００４６】
次に、センサモジュール３の検出部３４を測定部４において校正する手順について説明する。
図７は、検出部３４の校正手順を示すフローチャートである。図８〜図１４は、図７の校正手順を説明するための概略構成図である。すなわち、図８〜図１４は、図７の校正手順に沿ってセンサモジュール３及び測定部４を順に図示したものである。なお、図８〜図１４における各種の電磁弁は、操作・制御部２により開閉が制御されているが、閉じている状態を黒塗りのバルブで図示し、開いている状態を白抜きのバルブで図示している。
【００４７】
図７に示すように、センサモジュール３の検出部３４（図８参照）が、連続した水質測定を行っている（ステップ１０１）。上述したように、連続的な測定により生じる検出部３４の汚れや経時的な感度低下に対応するために、所定時間（例えば１時間）ごとに検出部３４の洗浄及び校正を行う必要がある。このため、前回の洗浄・校正から所定時間（例えば１時間）が経過したか否かが、操作・制御部２（図８参照）により判断される（ステップ１０２）。
【００４８】
ここで、ステップ１０１の場合のセンサモジュール３及び測定部４について説明する。図８に示す通常の測定状態の場合には、センサモジュール３は、測定部４において河川・湖沼の水質を測定している。具体的に説明すると、測定部４は、ガイド筒８４（図１参照）の下端に配設されており、河川・湖沼に浸漬されている。すなわち、測定部４は、河川・湖沼の水中に位置している。このため、測定部４の本体部４１の内周面に囲まれた空間Ｂは、河川・湖沼の水で満たされている。また、センサモジュール３の検出部３４は、空間Ｂ内に位置している。そして、センサモジュール３の検出部３４は、測定部４の空間Ｂを満たす水について水質の測定を行っている。検出部３４による測定結果は、リード線１３（図１参照）を通じて操作・制御部２に送信される。
【００４９】
更に説明すると、図８に示す状態では、操作・制御部２によって電磁弁４４ｂが開かれている。このため、図示しないエア源からのエアが配管４４ａを介して下部チューブ４４に供給される。そして、下部チューブ４４にエアが注入されると、それまで収縮していた下部チューブ４４は、膨張する。具体的には、下部チューブ４４の内周面４４２が膨張する。膨張した下部チューブ４４の内周面４４２は、センサモジュール３の本体部３１の外周面に当接するので、センサモジュール３が測定部４に対して固定保持されることになる。このため、センサモジュール３が、河川・湖沼の水流等により空間Ｂ内で移動することを防止することができる。このようにして、検出部３４のガタツキを抑えることでノイズを抑制している。付言すると、測定部４は、本体部４１の下部に形成された保護筒４２を有するため、水中を漂う小石等によりセンサモジュール３が損傷等を受けてしまうことが防止される。
【００５０】
図７において、前回の洗浄・校正から所定時間（例えば１時間）が経過したとの判断が行われたときには（ステップ１０２）、操作・制御部２は、検出部３４の洗浄が行われるように制御する（ステップ１０３）。
【００５１】
検出部３４の洗浄について具体的に説明すると、図９に示すように、操作・制御部２は、電磁弁４４ｂを閉じて下部チューブ４４へのエア供給を中止して減圧する。これにより、それまで膨張していた下部チューブ４４の内周面４４２は、収縮する。
【００５２】
そして、操作・制御部２は、電磁弁４６２ａに対して開弁するように指示する。電磁弁４６２ａの開弁により、図示しない洗浄液タンクの洗浄液が配管４６２を介して洗浄部４６に供給される。そして、洗浄部４６では、複数のノズル４６１から洗浄液が洗浄空間Ａ（図４又は図５参照）に吐出される。また、操作・制御部２は、巻き上げ装置１２（図１参照）に対してワイヤ１１の巻き上げを指示する。これにより、ワイヤ１１に吊り下げられているセンサモジュール３は、上昇していく。このため、洗浄空間Ａ（図４又は図５参照）内を通過したセンサモジュール３の部分が、全周にわたって洗浄されていく。なお、センサモジュール３を上昇のみならず、上昇と下降が繰り返し行われるように、操作・制御部２が巻き上げ装置１２（図１参照）を制御することにより、洗浄効果を高めることができる。
【００５３】
図７において、検出部３４の洗浄（ステップ１０３）が終了したときには、操作・制御部２（図１０参照）は、電磁弁４６２ａに対して閉弁するように指示した後に、測定部４の本体部４１内に校正槽４３を形成するように制御する（ステップ１０４）。
【００５４】
具体的に説明すると、図１０に示すように、センサモジュール３の仕切り部材３３が下部チューブ４４と略同じ位置まで上昇したことを、図示しないセンサにより検知したときには、操作・制御部２は、巻き上げ装置１２（図１参照）に巻き上げの停止を指示する。なお、ここにいう図示しないセンサとしては、例えば近接センサを用いることができ、操作・制御部２は、近接センサの信号検出により検知することができる。その他には、巻き上げ装置１２（図１参照）の巻き上げ量の検出により検知する手段等の公知の技術を用いて検知することができる。
【００５５】
そして、操作・制御部２は、電磁弁４５ｂに対して開弁するように指示する。この電磁弁４５ｂの開弁により、図示しないエア源からのエアが配管４５ａを介して上部チューブ４５に供給される。そして、上部チューブ４５にエアが注入されて加圧状態になると、上部チューブ４５の内周面４５２が膨張し、センサモジュール３の本体部３１の外周面に当接する。したがって、測定部４の本体部４１の内周面に囲まれた空間Ｂ（図８参照）は、上部チューブ４５により仕切られ、上部チューブ４５の上側の空間と下側の空間Ｃとに分離される。なお、この空間Ｃは、洗浄液を含む河川・湖沼の水で満たされている。
【００５６】
また、操作・制御部２は、電磁弁４３２ｄに対して開弁するように指示する。この電磁弁４３２ｄの開弁により、図示しないエア源のエアは、配管４３２ｃ及び配管４３２を介して供給口４３１から空間Ｃに供給される。供給されたエアが空間Ｃに溜まっていくと、洗浄液を含む水は、空間Ｃから強制的に排除されていく。すなわち、エアの供給によって、エアと水との境界面が次第に下がっていく。そして、この境界面が下部チューブ４４よりも下方に位置するまで、エアの供給が継続される。言い換えると、下部チューブ４４の内周面４４２が位置する所から、洗浄液を含む水が排除されるまでエアの供給が行われる。また別の言い方をすると、下部チューブ４４の内周面４４２が位置する所までエアで充填されるまで、エアの供給が行われる。このように、水質測定装置１（図１参照）が設置されている河川・湖沼に水の流れがあまりない場合でも、洗浄液を空間Ｃから強制的に排除することができる。
【００５７】
ここで、エアと水との境界面の位置を検出するための手段として、上述した電極４７，４８，４９のうちの電極４８，４９が用いられる。すなわち、電極４８と電極４９との間に電圧を加えて、その導電率を測定することでエアと水との境界面の位置を検出することができる。説明が重複するので簡単に説明すると、境界面の位置が電極４８，４９よりも上方であれば、その水の溶液抵抗に応じた導電率を測定することができる。その逆に、境界面の位置が電極４８，４９よりも下方であれば、抵抗が無限大となって導電率が測定不能となる。このように、電極４８，４９をレベルセンサとして利用することで、エアと水との境界面の位置を検出することができる。
なお、本実施の形態では、電極４７，４８，４９を用いているが、経過時間を測定するように構成することも考えられる。すなわち、エアの供給開始からどのぐらいの時間が経過すると、境界面の位置が十分に下方であるかを予め測定し、その時間を設定しておくことが考えられる。
【００５８】
上部チューブ４５から下部チューブ４４までの領域が、供給口４３１から供給されたエアにより充填されたと判断したときには、図１１に示すように、操作・制御部２は、電磁弁４４ｂに対して開弁するように指示する。この電磁弁４４ｂの開弁により、図示しないエア源のエアが配管４４ａを介して下部チューブ４４に供給される。すなわち、下部チューブ４４の内周面４４２が膨張してセンサモジュール３の仕切り部材３３に当接する。したがって、上部チューブ４５の下側の空間Ｃは、下部チューブ４４により更に仕切られる。このようにして、河川・湖沼の水から隔離された空間としての校正槽４３が形成される。この校正槽４３は、水中に形成されることからして、気密状態の空間と言うことができる。
【００５９】
付言すると、この校正槽４３は、下部チューブ４４及び上部チューブ４５を膨張させることにより形成されるものである。すなわち、校正槽４３は、センサモジュール３の仕切り部材３３と、仕切り部材３３に当接する膨張状態の下部チューブ４４の内周面４４２と、センサモジュール３の本体部３１と、本体部３１に当接する膨張状態の上部チューブ４５の内周面４５２と、測定部４の本体部４１の内周面と、により形成されている。そして、校正槽４３は、下部チューブ４４及び／又は上部チューブ４５の収縮によって消失する。
【００６０】
このように、下部チューブ４４及び上部チューブ４５へのエアの供給を制御すると共に、校正槽４３が形成される領域へのエアを供給することにより、水中に容易に校正槽４３を形成することができる。言い換えると、校正槽４３の形成が必要に応じて行うことができ、検出部３４を水中から引き上げなくても校正を行うことができる。
【００６１】
図７において、測定部４の本体部４１内に校正槽４３の形成（ステップ１０４）が行われた後には、検出部３４の校正が行われる（ステップ１０５）。ここで、図１２に示すように、センサモジュール３において本体部３１と仕切り部材３３との間に位置している検出部３４は、測定部４において下部チューブ４４と上部チューブ４５との間、すなわち校正槽４３内に位置している。このため、校正槽４３内に必要な量の標準液が注入されると、校正が行われることになる。ところが、校正槽４３は、気密状態であることから、校正槽４３を大気に連通して大気開放しないと、校正槽４３内に標準液を注入することができない。
【００６２】
したがって、操作・制御部２は、次のように制御する。まず、操作・制御部２は、電磁弁４３４ａに対して開弁するように指示する。この電磁弁４３４ａの開弁により、校正槽４３は、排出口４３３及び配管４３４を介して大気に連通することになる。そして、操作・制御部２は、電磁弁４３２ｂに対して開弁するように指示する。この電磁弁４３２ｂの開弁により、図示しないタンクの標準液が、配管４３２ａ及び配管４３２を介して供給口４３１から校正槽４３に供給される。必要な量の標準液が校正槽４３に溜まったことを検出したら、操作・制御部２は、電磁弁４３２ｂに対して閉弁するように指示し、これにより、校正槽４３への標準液の供給が停止される。また、操作・制御部２は、電磁弁４３４ａに対して閉弁するように指示し、これにより、校正槽４３は、大気と連通しなくなり、気密状態になる。
【００６３】
ここで、校正槽４３内に必要な量の標準液が溜まったことを検出するための手段として、上述した電極４７，４８又は電極４９が用いられる。すなわち、電極４７と電極４８又は電極４９との間に電圧を加えて、その導電率を測定することで、必要な量の標準液が溜まったか否かを検出することができる。説明が重複するが、簡単に説明すると、必要な量の標準液が溜まると、電極４７と電極４８又は電極４９との間が液相空間になって電流が流れ、標準液の溶液抵抗に応じた導電率を検出することができる。その逆に、必要な量が未だ溜まっていないと、電極４７と電極４８又は電極４９との間に気相空間が存在するので、抵抗が無限大になって導電率が測定不能となる。このように、電極４７，４８，４９をレベルセンサとして利用することで、校正槽４３内に必要な量の標準液が溜まったか否かを検出することができる。なお、図１２においては、校正槽４３内に溜まった標準液を黒色で塗りつぶして図示している。また、校正は、公知の技術を適宜応用して行うことができる。
【００６４】
図７において、検出部３４の校正が完了した後には、検出部３４の洗浄が行われる（ステップ１０６）。具体的に説明すると、図１３に示すように、操作・制御部２は、電磁弁４４ｂに対して閉弁するように指示する。電磁弁４４ｂの閉弁により、下部チューブ４４へのエア供給が中止されて減圧される。このため、それまで膨張していた下部チューブ４４は、収縮する。このように、下部チューブ４４の収縮により、校正槽４３の下側が開放されて河川・湖沼の水に連通することになる。ところが、そのままの状態では、校正槽４３内に溜められていた標準液が空間Ｃから速やかに排除されない。このため、操作・制御部２は、電磁弁４３２ｄに対して開弁するように指示する。この電磁弁４３２ｄの開弁により、図示しないエア源のエアが配管４３２ｃ及び配管４３２を介して供給口４３１から校正槽４３内に供給されていく。供給されたエアが空間Ｃに溜まっていくと、標準液は、空間Ｃから強制的に下方に排出されていく。標準液が空間Ｃから排出されたか否かは、電極４８，４９をレベルセンサとして用いることにより、操作・制御部２が検知できる。
なお、図１３に示すように、上部チューブ４５は、膨張状態のまま維持される。このため、センサモジュール３は、上部チューブ４５により保持される。
【００６５】
標準液の強制的な排除が完了すると、図１４に示すように、操作・制御部２は、電磁弁４３２ｄに対して閉弁するように指示する。これにより、図示しないエア源のエアが空間Ｃに供給されなくなる。そして、操作・制御部２は、電磁弁４６２ａに対して開弁するように指示する。この電磁弁４６２ａの開弁により、図示しない洗浄液タンクの洗浄液が、配管４６２を介して洗浄部４６に供給される。洗浄部４６に供給された洗浄液は、ノズル４６１から空間Ａ（図４又は図５参照）に吐出される。
【００６６】
その一方で、操作・制御部２は、電磁弁４５ｂに対して閉弁するように指示する。この電磁弁４５ｂの閉弁により、それまで膨張していた上部チューブ４５は、収縮する。これにより、センサモジュール３は、ワイヤ１１により吊り下げられることになる。そして、操作・電磁弁２は、巻き上げ装置１２（図１参照）に対してワイヤ１１の繰り出しを指示する。これにより、ワイヤ１１により吊り下げられたセンサモジュール３は降下していき、その降下動作に伴って、センサモジュール３の外周面に付着している標準液が、ノズル４６１から吐出している洗浄液によって洗い流される。
【００６７】
操作・制御部２は、センサモジュール３の検出部３４が所定の位置まで降下したことを検出すると、電磁弁４６２ａに対して閉弁するように指示する。これにより、洗浄部４６のノズル４６１への洗浄液の供給が停止される。その後、操作・制御部２は、図８に示すように、電磁弁４４ｂに対して開弁するように指示し、これにより、下部チューブ４４が膨張し、その内周面４４２がセンサモジュール３の本体部３１に当接してセンサモジュール３を保持する。
【００６８】
このような下部チューブ４４によるセンサモジュール３の保持が完了すると、一連の動作が終了し、センサモジュール３の検出部３４によって水質測定が再開される。すなわち、通常の測定状態（ステップ１０１）に移行する。
【００６９】
なお、本実施の形態における測定部４は、保護筒としての機能を有さず洗浄及び校正槽としての機能だけとしてもよい。また、保護筒、洗浄の両機能を有さず校正槽としての機能のみを有するものとしてもよい。また、河川・湖沼に設置した本実施の形態のほか、工業用水、下水、上水等の水質を測定する場合にもむろん使用でき、また多項目の測定に限られず、たとえばｐＨの測定に限定したセンサを対象としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施の形態に係る水質測定装置を河川・湖沼に設置した場合の構成を説明するための概略図である。
【図２】本実施の形態に係る水質測定装置を河川・湖沼に設置した場合の構成を説明するための概略図である。
【図３】本実施の形態に係る水質測定装置を河川・湖沼に設置した場合の構成を説明するための概略図である。
【図４】センサモジュール及び測定部の各々の構成を説明するための縦断面図である。
【図５】図４の線V−Vによる断面図である。
【図６】図４に示すセンサモジュールの検出部の概略構成を示す斜視図である。
【図７】検出部の校正手順を示すフローチャートである。
【図８】図７に示す校正手順を説明するための概略構成図である。
【図９】図７の校正手順を説明するための概略構成図である。
【図１０】図７の校正手順を説明するための概略構成図である。
【図１１】図７の校正手順を説明するための概略構成図である。
【図１２】図７の校正手順を説明するための概略構成図である。
【図１３】図７の校正手順を説明するための概略構成図である。
【図１４】図７の校正手順を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…水質測定装置、１１…ワイヤ、１２…巻き上げ装置、２…操作・制御部、３…センサモジュール、３１…本体部、３３…仕切り部材、３４…検出部、４…測定部、４１…本体部、４２…保護筒、４３…校正槽、４３１…供給口、４３２，４３２ａ，４３２ｃ，４３４，４４ａ，４５ａ，４６２…配管、４３２ｂ，４３２ｄ，４３４ａ，４４ｂ，４５ｂ，４６２ａ…電磁弁、４３３…排出口、４４…下部チューブ、４４１，４５１…外周面、４４２，４５２…内周面、４５…上部チューブ、４６…洗浄部、４６１…ノズル、４７，４８，４９…電極
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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