(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングしてその水質を継続的に監視するために、マザーボード上に、モジュール化した１個または複数個の分析部と、該分析部にサンプリングした試料水を選択的に導くための複数個のポンプ及びバルブと、前記分析部，ポンプ及び該ポンプの下流側に設けられたバルブを連結する流路部とを有する水質計において、
前記分析部と、前記ポンプと、前記バルブとを連結する前記流路部の一部であって前記分析部と前記バルブとの間に水撃低減手段が設けられたこと
を特徴とするオンライン水質計。
【請求項２】
請求項１において、前記水撃低減手段は、空気層部を備えたサージタンクで構成したことを特徴とする水質計。
【請求項３】
サンプリングしてその水質を継続的に監視するために、モジュール化した１個または複数個の分析部と、該分析部にサンプリングした試料水を選択的に導くための複数個のポンプ及びバルブと、前記分析部，ポンプ及びバルブを連結する流路部とを有する水質計において、
前記分析部と、ポンプと、バルブとを及び流路部とを含んで構成される流水路の一部に水撃低減手段が設けられ、
前記水撃低減手段は、前記流路部の一部が軟質チューブにより構成されることを特徴とする水質計。
【請求項４】
サンプリングしてその水質を継続的に監視するために、モジュール化した１個または複数個の分析部と、該分析部にサンプリングした試料水を選択的に導くための複数個のポンプ及びバルブと、前記分析部，ポンプ及びバルブを連結する流路部とを有する水質計において、
前記分析部と、ポンプと、バルブとを及び流路部とを含んで構成される流水路の一部に水撃低減手段が設けられ、
前記水撃低減手段は、前記分析部の下流側に設けた他のバルブを前記流路部に設けた前記バルブの開閉時の直前に閉するようにして構成されることを特徴とする水質計。
【請求項５】
請求項１において、前記水撃低減手段は、紫外線硬化形プラスチック樹脂が使用され、紫外線硬化形プラスチック樹脂に紫外線レーザ光が選択的に照射され、紫外線レーザ光の当った部分が硬化させて立体流路を形成し、未硬化樹脂が洗い流されることによって構成されること
を特徴とする水質計。
【請求項６】
請求項５において、前記水撃低減手段はサージタンクで構成され、該サージタンクは、紫外線硬化形プラスチック樹脂を使用し、紫外線硬化形プラスチック樹脂に紫外線レーザ光を選択的に照射し、紫外線レーザ光の当った部分が硬化させて立体的に形成し、未硬化樹脂が洗い流されることによって構成され、前記流路部に連結されたことを特徴とする水質計。
【請求項７】
請求項６において、サージタンクの内部に空気層部が形成されることを特徴とする水質計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上水道の配水水質監視システムに関わり、特に配水管末端部分の水質をオンラインで継続監視するに適した小形のオンライン水質計に関する。
【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に仕様が紹介されている。
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。
【０００３】
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。
また、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】
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は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。残留塩素濃度が低下すると、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ひきおこすおそれがある。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結果、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結果、同様のことがいえる。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。従来これを実現できなかった背景には次の理由があった。
（１）水質計が大形（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。
（２）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る。
（３）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。
【０００８】
一方、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。この種のデータは非定常時の最大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は監視システムの水質計としては利用できない欠点があった。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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のことに鑑み、信頼性を損ねることなく形状の小形を図り、上水道の需要家側への供給する水道の水質をきめ細かく監視するのに適した超小形水質計を提示することを目的とする。更に、本発明は超小型水質計としたときに派生することが判った水撃現象の低減を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
従来システムに使用していたオンライン水質計は、単項目の測定であっても浄水場で使用している様な分析計であり、大型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。また、形状を小形にしても要求される信頼性は同等であり、むしろ小型低価格化により、飛躍的に多くの台数が設置されることが予想される。そのため、より保守性を高める必要があり、かつ簡便な保守により、常に安定して水質分析を可能とさせる必要がある。
【００１１】
上水道の需要家側への供給水質をきめ細かく監視するのに適した超小形水質計を実現するために、流路を３次元立体流路として光造形法を実現し、複数の小形機能部品間を硬質チューブにて配管接続する構造とした。この場合、バルブ閉時の水撃により分析部に気泡が発生あるいは停滞することにより正確な分析を妨げることがあった。
【００１２】
本発明は、流路の一部に水撃低減手段、例えば検出部の前段に水撃を低減させるためのサージタンクに相当する部材を設けて分析の信頼性を向上させたオンライン水質計を提供する。
【００１３】
このような従来技術の課題を解決するために、立体流路部材に組み込まれるモジュール化した分析部，バルブ，ポンプの簡便な着脱構造とし、さらに立体流体部材においては分析部への流体の給排水口を集中して配置，簡便な着脱構造とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、水質計構成図である。後述するように分析部，ポンプ，バルブ（弁）及び各種の流水路とを含んで流水路５０が形成される。具体的に説明する。
【００１５】
水道事業者側または需要家側の配水管５１内を流れる飲料水（試料水）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。
【００１６】
前記配管５７より、一定圧に保たれた飲料水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、分析計本体６４中の流路６５を介して脱泡槽６６に導かれる。該脱泡槽６６の内部で前記飲料水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を介して分析計本体６４から前記排水溝６０に廃棄される。
【００１７】
一方前記脱泡槽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，７５ｂ，７５ｃ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し、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８２は、電磁弁８３，定量ポンプ８４に導かれ、複数個の電磁弁８５ａ，８５ｂ，８５ｃ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８６はポンプ８７を経た後、複数個の電磁弁８８ａ，８８ｂ，８８ｃを介して前記分析部へ、またカートリッジ８１内の液体８９はポンプ９０を経て電磁弁９１ａ，９１ｂ，９１ｃを介して前記分析部７６，７７，７８に選択的に送出される。上記の機能を満たす複雑な流路をマザーボード１０１内部に形成している。
【００１８】
前記分析部７６，７７，７８と前段の電磁弁７５ａ，７５ｂ，７５ｃの中間部にサージタンク５０１を設け各項目を分析時に電磁弁７５ａ，７５ｂ，７５ｃの閉時に発生する水撃を抑制する。また、サージタンクと流路を同一に成形した立体流路部材を使用すれば、少スペースにて流路が構成可能である。サージタンクは空気層が実用時生まれるよう形状配置して造形する。
【００１９】
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。
【００２０】
図２は、光造形法の実施方法を示し、図３は、ステップを示す。これらの図において、タンク２１内にステージ２２を出し入れ可能にして配設し、タンク２１内に液状の紫外線硬化膨脂２３を入れる。タンク２１の内に配設したステージ２２の上方に液面２４を設定する。このような状態において、紫外線レーザ２５からレーザビーム２６を発する。レーザビーム２６は、図２（２）に示すように予め定められた範囲、すなわち造形したい範囲２７に走査して当てられる。レーザビーム２６をあて、硬化させ造形する（Ｓ１造形工程）。次いで、未硬化部分の液である紫外線硬化膨脂を洗浄により除く（Ｓ２洗浄工程）。これによって第１層３１を形成する。第１層３１を形成すると、次に、ステージ２２を０.１mm下げる。第１層３１上は液の中に入り、第１層３１上に液面が設定される。この状態で再度レーザビーム２６をあてる（Ｓ３ポストキュア）。このようにして、０.１mm厚みの層を順次積層していき、造形を完成させる。
【００２１】
図４は、サージタンク５０１の構造図である。
部材の両端に配管接続し、一方は空気層５０４が設けられる逆Ｔ時形状としている。
配置は、空気層が上側になるように設置する。
【００２２】
図５は、軟質チューブ部材５０２によるサージタンクの構成図である。
前記分析部７６，７７，７８と前段の電磁弁７５ａ，７５ｂ，７５ｃの中間部にある既設配管５０５に軟質チューブ部材５０２を配置し、この両端に配管接続し、サージタンクの役割を果たす構造としている。また、配管を全て軟質チューブ部材５０２に置き換えて配管接続しても同様の効果が得られる。
【００２３】
図６は、水質計構成図である。
前記分析部７６，７７，７８の後段に電磁弁５０３を配置した構成図である。  分析部７６，７７，７８の後段に電磁弁５０３を配置することにより、分析部７６，７７，７８と前段の電磁弁７５ａ，７５ｂ，７５ｃの閉時の直前に電磁弁５０３を閉することにより各分析部への水撃影響を抑制する。
【００２４】
図７は、分析部構成図である。
モジュール化された分析部（導電率やｐＨの測定用に電極を内蔵した分析部も含まれる）は、取付け寸法及び流路の取合いについては共通で、試薬混合部２０１と計測分析部２０２から構成されており、固定金具１６６で着脱可能なセルホルダ１６５により一体化した構造となっている。そのため、常に光学系の相対位置が保持されるため、組み立て調整後の状態を維持可能となる。
【００２５】
計測分析部２０２には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。
【００２６】
セル部３１１内を透過した光２０６は斜面３０３の対向せる斜面３０３′に反射し、計測分析部２０２の方に戻る。この光２０７の光量を測定する受光素子２０８を計測分析部２０２の一部に配置している。
【００２７】
この分析部においてセル部３１１の流路の深さｔや幅を周囲接続部の配管３１２の径と同等あるいはそれ以上の断面積となる寸法とし、配管および分析部の流速の均一化して水撃の影響を抑制する。
【００２８】
本分析部は、図８に示されるようにシール材１７１を介してマザーボード１０１の流路に接続され、手回しねじ１５６にて固定される。３次元マザーボード１０１には、分析部の取付けを案内するガイドが設けられ、容易に固定できる構造となっている。
【００２９】
【発明の効果】
このように本発明によれば、気泡による分析の影響を抑制することができ、信頼性を向上させた水質分析を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の水質計の構造図。
【図２】  本発明の実施例の光造形法を説明する図。
【図３】  図２のステップを示すフローチャート図。
【図４】  本発明の一実施例のサージタンクの構造図。
【図５】  本発明の他の実施例のサージタンクの構造図。
【図６】  本発明の実施例の排水用弁付き水質計の構成図。
【図７】  本発明の実施例の分析部の構成図で、図７（１）は正面図、図７（２）は図７（１）の一部の平面図。
【図８】  本発明の実施例の分析部取付断面図。
【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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