JP7725757B1 - Residual chlorine meter - Google Patents
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Abstract
【課題】測定精度を高くする。
【解決手段】残留塩素計は、測定時に測定流体中に浸漬可能な下端部を有するセンサ本体を備え、センサ本体は、下端部に設けられ、開口部を介して外部と接続された測定空間と、下端部に設けられた吸込口、吸込口を介して測定流体を導入するポンプ室、ポンプ室に設けられ回転駆動されるインペラ、測定空間に臨みポンプ室に導入された測定流体を測定空間に吐出する吐出口、及びポンプ室と吐出口とを連結する吐出流路、を有するポンプ機構と、インペラを回転駆動する駆動機構と、測定空間において吐出口と対向する電極を備え、測定流体と接触して測定流体に含まれる遊離残留塩素の濃度に基づく酸化・還元電流を出力するセンサヘッドと、を有し、ポンプ機構の吐出流路は、測定時において、ポンプ室から電極に向かって直線状に斜め上方に延びている。
【選択図】図1
[Problem] To improve measurement accuracy.
[Solution] The residual chlorine meter comprises a sensor body having a lower end that can be immersed in the measurement fluid during measurement, the sensor body having a measurement space provided at the lower end and connected to the outside through an opening, an intake port provided at the lower end, a pump chamber that introduces the measurement fluid through the intake port, an impeller provided in the pump chamber and driven to rotate, an outlet facing the measurement space and discharging the measurement fluid introduced into the pump chamber into the measurement space, and a discharge flow path connecting the pump chamber and the discharge port, a drive mechanism that drives the impeller to rotate, and a sensor head that has an electrode facing the outlet port in the measurement space and comes into contact with the measurement fluid to output an oxidation/reduction current based on the concentration of free residual chlorine contained in the measurement fluid, and the discharge flow path of the pump mechanism extends diagonally upward in a straight line from the pump chamber toward the electrode during measurement.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、残留塩素計に関する。 The present invention relates to a residual chlorine meter.
遊離残留塩素の濃度を測定する無試薬測定方法として、例えば、ポーラログラフ法(ポーラログラフィー)が知られている。ポーラログラフ法は、検水に浸漬した2つの電極(対電極と作用電極)の間に電圧(測定電圧)を印加したときに、2つの電極間に流れる酸化・還元電流を測定する。これにより、特定の化学種のイオン濃度を測定する方法である。 One known reagentless method for measuring the concentration of free residual chlorine is the polarographic method (polarography). The polarographic method measures the oxidation/reduction current that flows between two electrodes (a counter electrode and a working electrode) immersed in the test water when a voltage (measurement voltage) is applied between the two electrodes. This allows the ion concentration of a specific chemical species to be measured.
また、対電極及び作用電極の他に、参照電極(基準電極)を使用した3電極型のポーラログラフ法も知られている。3電極型では、絶対電位の不明な作用電極の電位を特定するため、参照電極に基準電位を与えるようにしている。この3電極型のポーラログラフ法によれば、電導度変化に強く電極の小型化が可能であるという利点がある。ポーラログラフ法では、電極と接触する検水の流量が変化すると酸化・還元電流値も変化してしまうため、電極を一定の流量の検水に接触させる必要がある。 Three-electrode polarographic methods are also known, which use a reference electrode (standard electrode) in addition to a counter electrode and working electrode. In three-electrode methods, a reference potential is applied to the reference electrode to determine the potential of the working electrode, whose absolute potential is unknown. This three-electrode polarographic method has the advantage of being resistant to changes in conductivity and allowing the electrodes to be made smaller. In polarographic methods, the oxidation/reduction current value changes when the flow rate of the test water in contact with the electrodes changes, so the electrodes must be in contact with a constant flow rate of test water.
このようなポーラログラフ法を用いた設置型の残留塩素計として、アンペロメトリックセンサシステム(例えば、特許文献1参照)が知られている。このシステムでは、塩素センサとpHセンサを有するセンサハウジングを、配水管の継手等に直接挿入して設置する。各センサの電極には、マグネットカップリングにより駆動されるインペラを有するポンプによって、一定の流速の検水が供給される。 An amperometric sensor system (see, for example, Patent Document 1) is known as an installed residual chlorine meter that uses this type of polarographic method. In this system, a sensor housing containing a chlorine sensor and a pH sensor is inserted directly into a joint or the like of a water distribution pipe. Test water is supplied to the electrodes of each sensor at a constant flow rate by a pump with an impeller driven by a magnetic coupling.
また、ポーラログラフ法とは異なるガルバ二法を用いた携帯型の残留塩素計としては、残留塩素測定器(例えば、特許文献2参照)が知られている。ガルバ二法は、2つの電極間に電圧を印加せずに流れる酸化・還元電流を測定するものである。この残留塩素測定器では、モータに直結されてポンプ室に延びるシャフトに取り付けられたインペラを回し、一対の電極板を有する残留塩素濃度検出部が設けられた管にポンプ室から検水を移送して測定を行っている。 A portable residual chlorine meter that uses the Galvanic method, which differs from the polarographic method, is known as a residual chlorine measuring instrument (see, for example, Patent Document 2). The Galvanic method measures the oxidation-reduction current that flows between two electrodes without applying a voltage. In this residual chlorine measuring instrument, an impeller attached to a shaft that is directly connected to a motor and extends into the pump chamber is rotated, and the test water is transported from the pump chamber into a tube equipped with a residual chlorine concentration detection unit having a pair of electrode plates, thereby performing the measurement.
更に、携帯型の残留塩素計としては、準備段階として、検水の校正前残留塩素反応量と、校正基準残留塩素基準濃度と、に基づき校正係数を演算するためのデータによって校正係数を求めておき、測定段階として、検水の測定時残留塩素反応量と校正係数とに基づき校正後残留塩素濃度を演算するためのデータによって検水の校正後残留塩素濃度を求める残留塩素計(例えば、特許文献3参照)が知られている。 Furthermore, there is known a portable residual chlorine meter (see, for example, Patent Document 3) in which, in a preparation stage, a calibration coefficient is calculated using data for calculating the calibration coefficient based on the pre-calibration residual chlorine reaction amount of the test water and the calibration standard residual chlorine reference concentration, and in a measurement stage, the calibrated residual chlorine concentration of the test water is calculated using data for calculating the calibrated residual chlorine concentration based on the measurement residual chlorine reaction amount of the test water and the calibration coefficient.
しかしながら、上記特許文献1に開示されたシステムでは、水流が複雑で、洗浄用のビーズも使用するため、水の反射等、水流に悪影響を及ぼす要素が存在する。このため、測定精度を高めることが難しいという問題がある。 However, the system disclosed in Patent Document 1 has a complex water flow and uses cleaning beads, which means that there are factors that adversely affect the water flow, such as water reflection. This makes it difficult to improve measurement accuracy.
また、上記特許文献2に開示された測定器でも、水流を90度曲げる必要があるため、水の反射が発生し、水流に悪影響を及ぼす。このため、測定精度を高めることが難しいという問題がある。 Furthermore, the measuring device disclosed in Patent Document 2 also requires the water flow to bend by 90 degrees, which causes reflection of the water and adversely affects the water flow. This makes it difficult to improve measurement accuracy.
更に、上記特許文献3に開示された残留塩素計では、センサユニットのセンサを検水中に浸漬してかき混ぜながら測定を行う必要がある。このため、測定精度にバラつきが生じ易く、安定的に測定精度が高い状態を維持しつつ測定を行うことはできないという問題がある。 Furthermore, with the residual chlorine meter disclosed in Patent Document 3, the sensor of the sensor unit must be immersed in the test water and stirred while measuring. This means that measurement accuracy is prone to variation, making it difficult to maintain a stable, high level of measurement accuracy.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、測定精度が高い残留塩素計を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a residual chlorine meter with high measurement accuracy.
本発明に係る残留塩素計は、測定時に測定流体中に浸漬可能な下端部を有するセンサ本体を備え、前記センサ本体は、前記下端部の側面に設けられ、開口部を介して外部と接続された測定空間と、前記下端部に設けられた吸込口、前記吸込口を介して前記測定流体を導入するポンプ室、前記ポンプ室に設けられ回転駆動されるインペラ、前記測定空間に臨み前記ポンプ室に導入された前記測定流体を前記測定空間に吐出する吐出口、及び前記ポンプ室と前記吐出口とを連結する吐出流路、を有するポンプ機構と、前記インペラを回転駆動する駆動機構と、前記測定空間において前記吐出口と対向する電極を備え、前記測定流体と接触して前記測定流体に含まれる遊離残留塩素の濃度に基づく酸化・還元電流を出力するセンサヘッドと、を有し、前記ポンプ機構の前記吐出流路は、前記測定時において、前記ポンプ室から前記電極に向かって直線状に斜め上方に延びている。 The residual chlorine meter of the present invention comprises a sensor body with a lower end that can be immersed in the measurement fluid during measurement. The sensor body comprises a measurement space provided on the side of the lower end and connected to the outside via an opening; a pump mechanism having an inlet provided at the lower end, a pump chamber that introduces the measurement fluid through the inlet, a rotationally driven impeller provided in the pump chamber, an outlet facing the measurement space and discharging the measurement fluid introduced into the pump chamber into the measurement space, and a discharge flow path connecting the pump chamber and the discharge port; a drive mechanism that rotationally drives the impeller; and a sensor head that has an electrode facing the outlet in the measurement space and that contacts the measurement fluid to output an oxidation/reduction current based on the concentration of free residual chlorine contained in the measurement fluid. During measurement, the discharge flow path of the pump mechanism extends diagonally upward in a straight line from the pump chamber toward the electrode.
本発明の一実施形態において、前記ポンプ機構の前記吐出流路は、前記測定時において、前記インペラの回転軌道の吐出側接線との交点から前記電極の電極面に向かって直線状に斜め上方に延びている。 In one embodiment of the present invention, the discharge flow path of the pump mechanism extends obliquely upward in a straight line from the intersection with the discharge-side tangent to the rotational orbit of the impeller toward the electrode surface of the electrode during the measurement.
本発明の他の実施形態において、前記センサ本体は、上下方向に延びる筒状に形成され、前記開口部を有するケース部材を有し、前記ポンプ機構は、前記ケース部材の下端側に着脱可能に装着され、前記吸込口、前記ポンプ室、前記吐出流路、及び、前記吐出口が形成されたポンプヘッドを有し、前記駆動機構は、前記ケース部材に収容され、前記インペラの基部に設けられた従動部材、前記従動部材と前記インペラの回転軸方向に対向配置されて前記従動部材と磁気結合により連結され前記インペラを回転駆動させる駆動部材、及び前記駆動部材を回転動作させる駆動モータを有する。 In another embodiment of the present invention, the sensor main body has a case member formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction and having the opening, the pump mechanism is detachably attached to the lower end side of the case member and has a pump head in which the suction port, the pump chamber, the discharge flow path, and the discharge port are formed, and the drive mechanism is housed in the case member and includes a driven member provided at the base of the impeller, a drive member arranged opposite the driven member in the direction of the impeller's rotation axis and magnetically connected to the driven member to rotate the impeller, and a drive motor that rotates the drive member.
本発明の更に他の実施形態において、前記センサヘッドは、第1柱状部と、前記第1柱状部の一端に設けられ、前記第1柱状部よりも小径の第2柱状部と、前記第1柱状部の側面に平行配置された対電極及び参照電極と、前記第2柱状部の先端に配置された複数の作用電極と、を有し、前記ポンプ機構の前記吐出流路は、前記ポンプ室から前記複数の作用電極に向かって延びている。 In yet another embodiment of the present invention, the sensor head includes a first columnar portion, a second columnar portion provided at one end of the first columnar portion and having a smaller diameter than the first columnar portion, a counter electrode and a reference electrode arranged parallel to the side surface of the first columnar portion, and multiple working electrodes arranged at the tip of the second columnar portion, and the discharge flow path of the pump mechanism extends from the pump chamber toward the multiple working electrodes.
本発明によれば、測定精度を高くすることができる。 This invention can improve measurement accuracy.
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係る残留塩素計を詳細に説明する。但し、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Below, we will explain in detail the residual chlorine meter according to an embodiment of the present invention, with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments do not limit the inventions according to the claims, and not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.
また、以下の実施形態において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、実施形態においては、各構成要素の配置、縮尺及び寸法等が誇張或いは矮小化されて、実際のものとは一致しない状態で示されている場合、並びに一部の構成要素につき記載が省略されて示されている場合がある。 In the following embodiments, identical or equivalent components are designated by the same reference numerals, and redundant explanations are omitted. In addition, in the embodiments, the arrangement, scale, dimensions, etc. of each component may be exaggerated or minimized, and may not correspond to the actual components, and descriptions of some components may be omitted.
[第1実施形態の残留塩素計の構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る残留塩素計の外観を示す斜視図である。図2は、この残留塩素計のセンサ本体の分解斜視図である。なお、図1(a)は、残留塩素計の上方斜視外観を示し、図1(b)は、センサ本体の角度の異なる上方斜視外観を示している。
[Configuration of the residual chlorine meter of the first embodiment]
Fig. 1 is a perspective view showing the appearance of a residual chlorine meter according to a first embodiment of the present invention. Fig. 2 is an exploded perspective view of a sensor body of this residual chlorine meter. Fig. 1(a) shows the appearance of the residual chlorine meter as seen from above, and Fig. 1(b) shows the appearance of the sensor body as seen from above at a different angle.
図1(a)に示すように、本実施形態に係る残留塩素計100は、センサ本体10と、コントローラ20と、を備える。センサ本体10は、例えば、測定時において、下端部が塩素を含む測定流体(検水)に浸漬されるように、長手方向が鉛直方向(上下方向)と一致するように用いられる。コントローラ20は、センサ本体10とは別体に設けられ、測定時にはセンサ本体10の上端、収納時にはセンサ本体10の側面にそれぞれ着脱可能に取り付けられる。 As shown in FIG. 1(a), the residual chlorine meter 100 according to this embodiment comprises a sensor body 10 and a controller 20. For example, during measurement, the sensor body 10 is used with its longitudinal direction aligned with the vertical direction (up-down direction) so that its lower end is immersed in the measurement fluid (test water) containing chlorine. The controller 20 is provided separately from the sensor body 10 and is detachably attached to the top end of the sensor body 10 during measurement and to the side of the sensor body 10 when stored.
[センサ本体10の構成]
センサ本体10は、例えば、上下方向に延びる筒状のケース部材11を備える。ケース部材11は、例えば、断面が面取りされた三角形状、具体的には面取りされた二等辺三角形状となるように形成された樹脂成形品により構成される。ケース部材11は、図2に示すように、下端部に開口部12を有する。ケース部材11は、下端部の近傍の壁部14の一部に開口部13を有する。ケース部材11は、開口部13を介して外部に繋がる測定空間15を内部に有する。なお、以下の説明では、ケース部材11の開口部13が形成された側を「正面側」、その反対側を「背面側」と称する。
[Configuration of sensor main body 10]
The sensor main body 10 includes, for example, a cylindrical case member 11 extending in the vertical direction. The case member 11 is formed, for example, from a resin molded product formed so that the cross section is a chamfered triangular shape, specifically a chamfered isosceles triangle shape. As shown in FIG. 2 , the case member 11 has an opening 12 at its lower end. The case member 11 has an opening 13 in a part of a wall portion 14 near the lower end. The case member 11 has an internal measurement space 15 that is connected to the outside via the opening 13. In the following description, the side of the case member 11 on which the opening 13 is formed will be referred to as the "front side," and the opposite side will be referred to as the "rear side."
ケース部材11の壁部14の側面には、例えば、センサ本体10の下端部から検水(測定流体)に浸漬させることが可能な水没範囲を示すためのマーク11bが形成されている。また、図1(b)に示すように、このマーク11bよりも下方位置で、壁部14の背面側には、エア排出口6が形成されている。エア排出口6は、後述するエア貯留領域(以下、「エアバリア領域」と称する。)の下端に位置する。更に、このエア排出口6の上方側の壁部14には、例えば、断面T字状の第2収納用取付部5が形成されている。第2収納用取付部5は、コントローラ20の側部に形成された第1収納用取付部21にスライド係合する。 A mark 11b is formed on the side of the wall 14 of the case member 11 to indicate the submersion range, for example, the range in which the lower end of the sensor main body 10 can be immersed in the test water (measurement fluid). Furthermore, as shown in FIG. 1(b), an air outlet 6 is formed on the rear side of the wall 14 below this mark 11b. The air outlet 6 is located at the bottom of the air storage area (hereinafter referred to as the "air barrier area"), which will be described later. Furthermore, a second storage attachment portion 5, for example, with a T-shaped cross section, is formed on the wall 14 above this air outlet 6. The second storage attachment portion 5 slides into engagement with the first storage attachment portion 21 formed on the side of the controller 20.
また、ケース部材11の上端には、コントローラ20のケーブル29が取り付けられるケーブルグランド19と、コントローラ20の背面(裏面)側に形成された第1測定用取付部22にスライド係合する、所定角度で傾斜した板状の第2測定用取付部18が形成されている。 The upper end of the case member 11 is also formed with a cable gland 19 to which the cable 29 of the controller 20 is attached, and a plate-shaped second measurement mounting portion 18 inclined at a predetermined angle that slides into engagement with a first measurement mounting portion 22 formed on the rear (back) side of the controller 20.
センサ本体10は、図2に示すように、下端部の背面側にポンプ機構50を備え、下端部の正面側にセンサヘッド70を備える。また、センサ本体10は、ポンプ機構50の上方にポンプ機構50を駆動する駆動機構60を備える。 As shown in Figure 2, the sensor body 10 has a pump mechanism 50 on the rear side of the lower end, and a sensor head 70 on the front side of the lower end. The sensor body 10 also has a drive mechanism 60 above the pump mechanism 50 that drives the pump mechanism 50.
図3は、センサ本体10の下端部の一部を切欠してポンプ機構50とセンサヘッド70の構成を示した斜視図である。図3(a)は、センサ本体10の斜め下方から見た図、図3(b)は、センサ本体10の斜め上方から見た図である。また、図4は、センサ本体10の一部が切欠された下端部を示す図である。図4(a)は、図3に示すセンサ本体10の一部が切欠された下端部の正面側から見た図、図4(b)は、同じく右側面から見た図である。 Figure 3 is an oblique view of the pump mechanism 50 and sensor head 70, with a portion of the lower end of the sensor body 10 cut away. Figure 3(a) is a view of the sensor body 10 seen from diagonally below, and Figure 3(b) is a view of the sensor body 10 seen from diagonally above. Figure 4 is a view of the lower end of the sensor body 10 with a portion cut away. Figure 4(a) is a view from the front of the lower end of the sensor body 10 with a portion cut away shown in Figure 3, and Figure 4(b) is a view of the same from the right side.
[ポンプ機構50の構成]
図3及び図4に示すように、ポンプ機構50は、ポンプヘッド30と、このポンプヘッド30に装着されて回転駆動されるインペラ40と、を備える。
[Configuration of pump mechanism 50]
As shown in FIGS. 3 and 4, the pump mechanism 50 includes a pump head 30 and an impeller 40 that is attached to the pump head 30 and driven to rotate.
ポンプヘッド30は、例えば、樹脂成形品からなり、内部に上方に向かう円形の凹状に形成されたポンプ室31を有する。ポンプヘッド30の底面には、測定流体をセンサ本体10の下方からポンプ室31に導入する吸込口32が設けられている。吸込口32は、検水中のゴミ等がポンプ室31内へ浸入することを防止するため、例えば、複数のスリットにより構成されている。ポンプヘッド30は、測定時において、ポンプ室31からセンサヘッド70に向けて斜め上方に直線状に延びる吐出流路33と、この吐出流路33のセンサヘッド70側の出口である吐出口34と、を有する。吐出流路33は、図4(a)に示すように、正面側から見ても、センサヘッド70に向かって斜め上方に延びている。より具体的には、吐出流路33は、測定時において、インペラ40の回転軌道と、回転軌道の吐出側接線との接続位置(交点)からセンサヘッド70に向かう向きに直線状に斜め上方に延びている。 The pump head 30 is made of, for example, a resin molded part and has a pump chamber 31 formed with an upwardly extending circular recess. The bottom surface of the pump head 30 is provided with an inlet 32 through which the measurement fluid is introduced into the pump chamber 31 from below the sensor body 10. The inlet 32 is configured, for example, with multiple slits to prevent foreign matter in the test water from entering the pump chamber 31. The pump head 30 has a discharge flow path 33 that extends diagonally upward in a straight line from the pump chamber 31 toward the sensor head 70 during measurement, and a discharge port 34 that is the outlet of the discharge flow path 33 on the sensor head 70 side. As shown in Figure 4(a) , the discharge flow path 33 also extends diagonally upward toward the sensor head 70 when viewed from the front. More specifically, during measurement, the discharge flow path 33 extends diagonally upward in a straight line from the intersection (point of intersection) of the rotational orbit of the impeller 40 and the discharge-side tangent to the rotational orbit toward the sensor head 70.
図5は、ポンプヘッド30をケース部材11から外した状態を示す斜視図である。ポンプヘッド30は、ケース部材11の下端の開口部12に着脱可能に装着される。すなわち、図5に示すように、ポンプヘッド30下面の両側部に、係合爪38を有する操作部39が設けられ、係合爪38がケース部材11の下端の両側部に設けられた係合孔14aに係合することにより、ポンプヘッド30がケース部材11に装着される。操作部39を両側から押圧することで、係合爪38と係合孔14aとの係合が解除される。このため、ポンプヘッド30をケース部材11に取り付けるためのボルトやナット等の締結部品が別途不要となり、センサ本体10の重量軽減及びコストダウンを図ることができると共に、ポンプヘッド30の着脱が容易となる。 Figure 5 is a perspective view showing the pump head 30 removed from the case member 11. The pump head 30 is removably attached to the opening 12 at the bottom of the case member 11. Specifically, as shown in Figure 5, operating sections 39 with engaging claws 38 are provided on both sides of the underside of the pump head 30, and the pump head 30 is attached to the case member 11 by engaging the engaging claws 38 with engaging holes 14a provided on both sides of the bottom of the case member 11. Pressing the operating sections 39 from both sides disengages the engaging claws 38 from the engaging holes 14a. This eliminates the need for additional fastening parts such as bolts and nuts to attach the pump head 30 to the case member 11, reducing the weight and cost of the sensor main body 10 and making it easier to attach and detach the pump head 30.
図6は、インペラ40及びその周辺の一部を切欠した斜視図である。図7は、インペラ40及びその周辺の一部を断面で示した図である。図7(a)は、インペラ40及びその周辺の一部を断面で示した正面図、図7(b)は、同じく右側面図である。 Figure 6 is a perspective view with a portion of the impeller 40 and its surrounding area cut away. Figure 7 is a cross-sectional view of the impeller 40 and its surrounding area. Figure 7(a) is a front view of the impeller 40 and its surrounding area cut away, and Figure 7(b) is a right side view of the same.
インペラ40は、ポンプ室31側に配置される複数のブレード43と、これら複数のブレード43が形成された基部41と、この基部41に設けられた従動部材である従動マグネット61と、この従動マグネット61を基部41に固定する蓋部42と、を有する。インペラ40の基部41及び蓋部42は、例えば、樹脂成形品により構成されている。インペラ40の基部41は、例えば、円柱状に形成されている。なお、基部41及び蓋部42は、例えば、超音波溶着又は接着により固定されている。 The impeller 40 has a plurality of blades 43 arranged on the pump chamber 31 side, a base 41 on which the plurality of blades 43 are formed, a driven magnet 61 which is a driven member provided on the base 41, and a lid 42 which secures the driven magnet 61 to the base 41. The base 41 and lid 42 of the impeller 40 are made, for example, of a resin molded product. The base 41 of the impeller 40 is formed, for example, in a cylindrical shape. The base 41 and lid 42 are secured together, for example, by ultrasonic welding or adhesive bonding.
また、インペラ40の基部41に内蔵される従動マグネット61は、例えば、円環状に形成されたネオジム磁石により構成されている。インペラ40の蓋部42は、段付き円板状の外形を有する。蓋部42は、従動マグネット61を基部41に固定可能なストッパとして構成されている。 The driven magnet 61 built into the base 41 of the impeller 40 is composed of, for example, a neodymium magnet formed in a circular ring shape. The lid 42 of the impeller 40 has a stepped, disc-like outer shape. The lid 42 is configured as a stopper that can secure the driven magnet 61 to the base 41.
また、インペラ40は、例えば、基部41と複数のブレード43との間に設けられた円錐形状部44を有する。円錐形状部44は、図7(a)及び図7(b)に示すように、例えば、複数のブレード43の周りに発生するエア(気泡)8を、傾斜する曲面状の表面に沿って上方に逃がす役割を担っている。 The impeller 40 also has, for example, a conical portion 44 located between the base 41 and the multiple blades 43. As shown in Figures 7(a) and 7(b), the conical portion 44 serves to allow air (bubbles) 8 generated around the multiple blades 43 to escape upward along the inclined, curved surface.
なお、ポンプ機構50は、例えば、インペラ40を回転軸上で回転可能に支持するインペラ支持部51を更に有する。インペラ40は、このインペラ支持部51に回転軸上で回転可能に支持された状態で、ポンプヘッド30のポンプ室31内に配置される。 The pump mechanism 50 further includes, for example, an impeller support portion 51 that rotatably supports the impeller 40 on the rotation shaft. The impeller 40 is disposed within the pump chamber 31 of the pump head 30 while being rotatably supported on the rotation shaft by this impeller support portion 51.
図8は、インペラ支持部51を示す図で、図8(a)は斜視図、図8(b)は同図(a)を矢印Fの向きから見た正面図、図8(c)は同図(b)をA-A線に沿って切断し矢印方向から見た断面図、図8(d)は同図(c)のB部を拡大した拡大断面図、図8(e)は同図(a)を矢印Gの方向から見た側面図、図8(f)は同図(e)のC部を拡大した拡大図である。 Figure 8 shows the impeller support part 51, where Figure 8(a) is a perspective view, Figure 8(b) is a front view of Figure 8(a) viewed from the direction of arrow F, Figure 8(c) is a cross-sectional view of Figure 8(b) cut along line A-A and viewed from the direction of the arrows, Figure 8(d) is an enlarged cross-sectional view of part B in Figure 8(c), Figure 8(e) is a side view of Figure 8(a) viewed from the direction of arrow G, and Figure 8(f) is an enlarged view of part C in Figure 8(e).
図6~図8に示すように、インペラ支持部51は、駆動マグネット62及びモータシャフト63の一端部側を内部に収容する筒状の収容部52を有する。また、インペラ支持部51は、収容部52の先端側に設けられた円板状の支持部材53を有する。更に、インペラ支持部51は、支持部材53の外周縁側からインペラ40の回転軸方向に沿って延び、且つ先端側が回転軸方向と交差する方向に折れ曲がったカギ型のアーム部材54を有する。 As shown in Figures 6 to 8, the impeller support portion 51 has a cylindrical housing portion 52 that houses the drive magnet 62 and one end of the motor shaft 63. The impeller support portion 51 also has a disk-shaped support member 53 provided at the tip end of the housing portion 52. The impeller support portion 51 also has a hook-shaped arm member 54 that extends from the outer peripheral edge of the support member 53 along the rotational axis direction of the impeller 40 and is bent at its tip end in a direction intersecting the rotational axis direction.
このインペラ支持部51は、主要部分がケース部材11の測定空間15内に配置される。インペラ支持部51の収容部52は、円筒状に形成され、センサヘッド70に隣設した状態で測定空間15内に配置される。インペラ支持部51の支持部材53の中央部には、第1支持突起53aが設けられている。アーム部材54の先端には、第2支持突起54aが設けられている。第1支持突起53aと第2支持突起54aとは、インペラ40の回転軸に沿って対向配置されている。 The main portion of this impeller support part 51 is disposed within the measurement space 15 of the case member 11. The accommodation section 52 of the impeller support part 51 is formed in a cylindrical shape and is disposed within the measurement space 15 adjacent to the sensor head 70. A first support protrusion 53a is provided at the center of the support member 53 of the impeller support part 51. A second support protrusion 54a is provided at the tip of the arm member 54. The first support protrusion 53a and the second support protrusion 54a are disposed opposite each other along the rotation axis of the impeller 40.
一方、インペラ40の蓋部42の中央に形成された係合凸部42a及びインペラ40の先端部45には、それぞれ中央凹み部分が形成されている。これらの中央凹み部分と、第1支持突起53a及び第2支持突起54aとが、互いに係合することにより、第1支持突起53a及び第2支持突起54aは、インペラ40を回転軸方向に挟み込んで回転可能に支持している。なお、インペラ40は、アーム部材54の撓みを利用することにより、インペラ支持部51に対して容易に着脱することができる。 Meanwhile, a central recess is formed in the engaging protrusion 42a formed in the center of the lid portion 42 of the impeller 40, and in the tip portion 45 of the impeller 40. These central recesses engage with the first support protrusion 53a and the second support protrusion 54a, thereby sandwiching the impeller 40 in the direction of the rotation axis and rotatably supporting it. The impeller 40 can be easily attached to and detached from the impeller support portion 51 by utilizing the flexibility of the arm member 54.
また、図8(a)に示すように、インペラ支持部51の支持部材53は、インペラ40の上部に溜まるエアを上方に排出するエア抜出機構55を有する。エア抜出機構55は、インペラ40の基部41の底面(蓋部42の表面)と回転軸方向に対向する支持部材53の表面53bに、第1支持突起53a側から外周側に向かって拡幅する少なくとも一つ(この例では、2つ)の凹み部53cを含む。 Furthermore, as shown in FIG. 8(a), the support member 53 of the impeller support portion 51 has an air extraction mechanism 55 that expels air that accumulates above the impeller 40 upward. The air extraction mechanism 55 includes at least one (two, in this example) recessed portion 53c that widens from the first support protrusion 53a side toward the outer periphery on the surface 53b of the support member 53 that faces the bottom surface (surface of the lid portion 42) of the base portion 41 of the impeller 40 in the rotational axis direction.
また、エア抜出機構55は、この凹み部53cの外周側端部に、凹み部53cから上方に向かって縮径するスリット部53dを含む。なお、凹み部53cは、第1支持突起53a側から外周側に向かって上方に傾斜するテーパ状の底面53eを有する。 The air bleed mechanism 55 also includes a slit 53d at the outer peripheral end of the recess 53c, which narrows in diameter from the recess 53c upward. The recess 53c has a tapered bottom surface 53e that slopes upward from the first support protrusion 53a toward the outer periphery.
[駆動機構60の構成]
駆動機構60は、図2及び図6に示すように、インペラ40の基部41に設けられた従動マグネット61を有する。また、駆動機構60は、この従動マグネット61とインペラ40の回転軸方向に対向配置されて、従動マグネット61と磁気結合により非接触で連結された駆動マグネット62を有する。
[Configuration of drive mechanism 60]
2 and 6, the drive mechanism 60 has a driven magnet 61 provided on the base 41 of the impeller 40. The drive mechanism 60 also has a drive magnet 62 disposed opposite the driven magnet 61 in the direction of the rotation axis of the impeller 40 and connected to the driven magnet 61 in a non-contact manner by magnetic coupling.
更に、駆動機構60は、駆動マグネット62に接続されたモータシャフト63と、このモータシャフト63の駆動マグネット62とは反対側の端部に接続されて、モータシャフト63を介して駆動マグネット62を回転駆動する駆動モータ64と、を有する。駆動モータ64は、例えば、DCモータである。 The drive mechanism 60 further includes a motor shaft 63 connected to the drive magnet 62, and a drive motor 64 connected to the end of the motor shaft 63 opposite the drive magnet 62, and which drives the drive magnet 62 to rotate via the motor shaft 63. The drive motor 64 is, for example, a DC motor.
駆動機構60の駆動マグネット62及びモータシャフト63は、駆動部材を構成する。この駆動部材と、駆動モータ64とは、図2に示すように、ケース部材11の上部の収容空間16に収容される。収容空間16は、測定空間15と液密に仕切られている。ケース部材11の収容空間16に対応した位置の壁部14には、開口部分11aが形成されている。この開口部分11aには、ゴムやエラストマー等の種々のシール材からなるガスケット16aを介してカバー部17が装着される。これにより、収容空間16は、開口部分11aが液密に閉塞されるので、外部から遮断される。 The drive magnet 62 and motor shaft 63 of the drive mechanism 60 constitute the drive member. This drive member and drive motor 64 are housed in the storage space 16 at the top of the case member 11, as shown in Figure 2. The storage space 16 is liquid-tightly separated from the measurement space 15. An opening 11a is formed in the wall 14 of the case member 11 at a position corresponding to the storage space 16. A cover 17 is attached to this opening 11a via a gasket 16a made of various sealing materials such as rubber or elastomer. As a result, the storage space 16 is sealed off from the outside, as the opening 11a is liquid-tightly closed.
この開口部分11aは、センサ本体10において、ケース部材11の収容空間16内に配置された駆動機構60等へのアクセスポートとなる。なお、カバー部17は、例えば、収容空間16内に設けられた被係合部16bへの図示しない係合構造等を有するロック機構等によって、開口部分11aに着脱可能に構成される。 This opening 11a serves as an access port for the sensor main body 10 to the drive mechanism 60 and other components located within the housing space 16 of the case member 11. The cover 17 is configured to be detachable from the opening 11a, for example, by a locking mechanism having an engagement structure (not shown) for engaging with the engaged portion 16b provided within the housing space 16.
[センサヘッド70の構成]
センサヘッド70は、図3及び図4に示すように、ケース部材11の開口部13から露出するように測定空間15内に配置される。センサヘッド70は、ポンプ室31から吐出された測定流体と電極が接触して測定流体に含まれる遊離残留塩素の濃度に基づく酸化・還元電流を出力する。
[Configuration of sensor head 70]
3 and 4, the sensor head 70 is disposed in the measurement space 15 so as to be exposed from the opening 13 of the case member 11. The electrodes of the sensor head 70 come into contact with the measurement fluid discharged from the pump chamber 31, and the sensor head 70 outputs an oxidation/reduction current based on the concentration of free residual chlorine contained in the measurement fluid.
センサヘッド70は、例えば、樹脂成形品により構成されている。センサヘッド70は、インペラ支持部51に設けられたヘッド取付部70a(図2参照)に着脱可能に取り付けられる。センサヘッド70は、測定空間15内でインペラ支持部51の収容部52に隣設するように配置されている。 The sensor head 70 is made of, for example, a resin molded part. The sensor head 70 is detachably attached to a head mounting portion 70a (see Figure 2) provided on the impeller support portion 51. The sensor head 70 is positioned adjacent to the housing portion 52 of the impeller support portion 51 within the measurement space 15.
図9は、センサヘッド70の外観を示す斜視図である。センサヘッド70は、図9に示すように、例えば、円柱状に形成された第1柱状部71と、第1柱状部71よりも小径の楕円柱状に形成された第2柱状部72と、を有する。なお、第1柱状部71及び第2柱状部72の形状は、これら円柱状及び楕円柱状に限定されるものではなく、種々の形状を採用し得る。 Figure 9 is a perspective view showing the appearance of the sensor head 70. As shown in Figure 9, the sensor head 70 has, for example, a first columnar portion 71 formed in a cylindrical shape and a second columnar portion 72 formed in an elliptical cylindrical shape with a smaller diameter than the first columnar portion 71. Note that the shapes of the first columnar portion 71 and the second columnar portion 72 are not limited to these cylindrical and elliptical cylindrical shapes, and various shapes can be adopted.
このセンサヘッド70は、例えば、第2柱状部72に隣設された状態の、検水の水温を測定するための温度センサ76を更に有する。また、センサヘッド70は、測定流体に接触する電極として、例えば、第1柱状部71の側面に平行配置された対電極73及び参照電極(基準電極)74と、第2柱状部72の先端に配置された複数の作用電極75a,75bと、を有する。 This sensor head 70 further includes a temperature sensor 76 for measuring the temperature of the test water, which is disposed adjacent to the second columnar section 72. The sensor head 70 also includes electrodes in contact with the fluid to be measured, such as a counter electrode 73 and a reference electrode (standard electrode) 74 arranged parallel to the side of the first columnar section 71, and multiple working electrodes 75a, 75b arranged at the tip of the second columnar section 72.
対電極73及び参照電極74は、それぞれケース部材11の壁部14の開口部13側に配置された線状電極からなる。対電極73は、例えば金又は白金により形成されている。参照電極74は、例えば銀又は金により形成されている。複数の作用電極75a,75bは、ポンプヘッド30の吐出口34の上方側の測定空間15に面した円形の電極面をそれぞれ有する。作用電極75aは、電極の材質として、例えば金が採用されている。作用電極75bは、電極の材質として、例えば白金が採用されている。 The counter electrode 73 and reference electrode 74 are each linear electrodes arranged on the opening 13 side of the wall 14 of the case member 11. The counter electrode 73 is made of, for example, gold or platinum. The reference electrode 74 is made of, for example, silver or gold. Each of the multiple working electrodes 75a, 75b has a circular electrode surface facing the measurement space 15 above the discharge port 34 of the pump head 30. The working electrode 75a is made of, for example, gold. The working electrode 75b is made of, for example, platinum.
このように、複数の作用電極75a,75bの材質が異なることで、第1実施形態の残留塩素計100は、検水中の複数種類の塩素剤に対応可能である。例えば、金の作用電極75aは、電導度が低くて白金を使用することができない次亜塩素酸ナトリウム等の検水で使用するのに適している。このため、金の作用電極75aは、例えば、次亜塩素酸ナトリウムを含む検水として、希釈してそのまま使用するもの、酸性にして消毒力を上げて使用するもの、及び希釈したものを高温にして使用するものの遊離残留塩素の濃度を測定する際に用いられる。 In this way, by using different materials for the multiple working electrodes 75a, 75b, the residual chlorine meter 100 of the first embodiment can accommodate multiple types of chlorine agents in test water. For example, the gold working electrode 75a is suitable for use with test water such as sodium hypochlorite, which has low electrical conductivity and therefore cannot be used with platinum. For this reason, the gold working electrode 75a is used, for example, when measuring the concentration of free residual chlorine in test water containing sodium hypochlorite that is diluted and used as is, acidified and used to increase its disinfecting power, or diluted and heated to a high temperature.
また、例えば、白金の作用電極75bは、塩が多く含まれていて、金を使用すると溶けてしまう電解水等の検水で使用するのに適している。このため、白金の作用電極75bは、例えば、電解水(次亜塩素酸水)の検水として、原料に塩酸と塩化ナトリウムを使用した微酸性電解水、弱酸性電解水、強酸性電解水、電解水(アルカリ性)、及び電解水に酸性薬品を投入したものの遊離残留塩素の濃度を測定する際に用いられる。 Furthermore, for example, the platinum working electrode 75b is suitable for use with test water such as electrolyzed water, which contains a large amount of salt and would dissolve if gold were used. For this reason, the platinum working electrode 75b is used, for example, as a test water for electrolyzed water (hypochlorous acid water), when measuring the concentration of free residual chlorine in slightly acidic electrolyzed water, weakly acidic electrolyzed water, strongly acidic electrolyzed water, electrolyzed water (alkaline), and electrolyzed water to which acidic chemicals have been added.
その他、塩素剤としては、次亜塩素酸カルシウム、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム等が挙げられる。これら各作用電極75a,75bは、測定流体の塩素剤に応じて使い分けられる。各作用電極75a,75bの材質は、上記のものに限定されず、種々の材質を用いることができる。また、各作用電極75a,75bは、それぞれ上記の金及び白金が入れ替わった構成であってもよい。 Other chlorine agents include calcium hypochlorite and sodium dichloroisocyanurate. These working electrodes 75a and 75b are used depending on the chlorine agent in the measured fluid. The materials for the working electrodes 75a and 75b are not limited to those mentioned above, and various materials can be used. Furthermore, the working electrodes 75a and 75b may each have a construction in which the gold and platinum mentioned above are interchanged.
なお、作用電極75a,75bは、表面積によって測定濃度が変わるため、平面状(ディスク状)に形成されている。一方、対電極73及び参照電極74は、対電極73の表面積が小さ過ぎない限り、大きさによって性能に差が無いため、廉価なワイヤーにより構成されている。また、対電極73及び参照電極74は、所定の流速の測定流体と接触させる必要が無いため、センサヘッド70の側面に設けられている。 The working electrodes 75a and 75b are formed in a flat (disk-like) shape because the measured concentration varies depending on their surface area. On the other hand, the counter electrode 73 and reference electrode 74 are made of inexpensive wire, since their size does not affect their performance as long as the surface area of the counter electrode 73 is not too small. Furthermore, the counter electrode 73 and reference electrode 74 are provided on the side of the sensor head 70 because they do not need to come into contact with the measurement fluid at a specified flow rate.
[コントローラ20の構成]
図1(a)に示すように、第1実施形態の残留塩素計100のコントローラ20は、ユーザ(測定者)が片手で把持可能な形状に形成されたケース部28と、ケース部28の正面(表面)側に設けられて各種の情報を表示するモニタディスプレイ(以下、「モニタ」と称する。)23と、センサ本体10の動作を含めたモニタ23に表示される情報の操作を行うための操作ボタン部24と、を有する。
[Configuration of controller 20]
As shown in Figure 1 (a), the controller 20 of the residual chlorine meter 100 of the first embodiment has a case portion 28 formed in a shape that can be held in one hand by a user (measurer), a monitor display (hereinafter referred to as the "monitor") 23 provided on the front (surface) side of the case portion 28 and displaying various information, and an operation button portion 24 for operating the information displayed on the monitor 23, including the operation of the sensor main body 10.
コントローラ20のモニタ23は、後述する空水検知の判定結果に関する情報を含めた各種の情報を報知可能な報知部として機能する。なお、コントローラ20は、報知部として、音声出力等が可能なスピーカ(図示せず)やランプ類等を備えていてもよい。コントローラ20の操作ボタン部24は、例えば、電源ON/OFFボタン、カーソルボタン、エンターボタン、戻るボタン、輝度調整ボタン、測定開始ボタン等の各種の操作ボタン類を含む。 The monitor 23 of the controller 20 functions as a notification unit capable of notifying various types of information, including information related to the results of the air/water detection described below. The controller 20 may also be equipped with a speaker (not shown) or lamps capable of audio output as a notification unit. The operation button unit 24 of the controller 20 includes various operation buttons, such as a power ON/OFF button, cursor button, enter button, back button, brightness adjustment button, and measurement start button.
また、コントローラ20は、ケース部28の内部に、例えば乾電池等の電源を備える電源部(図示せず)と、センサ本体10のポンプ機構50の動作及びセンサヘッド70による測定等を含めたセンサ本体10の全体を制御する制御部(図示せず)と、を備える。コントローラ20の制御部は、電源部からの駆動電圧(例えば、1.5V)を、例えばPWMによる電圧印加方法によって、駆動モータ64に印加する。 The controller 20 also includes, inside the case 28, a power supply unit (not shown) equipped with a power source such as a dry cell battery, and a control unit (not shown) that controls the entire sensor body 10, including the operation of the pump mechanism 50 of the sensor body 10 and measurements by the sensor head 70. The control unit of the controller 20 applies a drive voltage (e.g., 1.5 V) from the power supply unit to the drive motor 64 using, for example, a PWM voltage application method.
これにより、駆動モータ64は、一定の回転数でモータシャフト63及び駆動マグネット62を回転させるので、従動マグネット61を介したインペラ40の回転数も一定となる。従って、ポンプ室31から吐出流路33及び吐出口34を通って吐出される測定流体を、測定精度の高安定化には欠かせない一定の流速及び流量で移送することが可能である。 As a result, the drive motor 64 rotates the motor shaft 63 and drive magnet 62 at a constant rotation speed, which in turn keeps the rotation speed of the impeller 40 constant via the driven magnet 61. Therefore, the measurement fluid discharged from the pump chamber 31 through the discharge flow path 33 and discharge port 34 can be transported at a constant flow rate and flow rate, which are essential for highly stable measurement accuracy.
図10は、コントローラの内部の測定回路を説明するためのブロック図である。
図10に示すように、コントローラ20の制御部は、例えば測定回路80及び印加電圧発生部86を含む。測定回路80は、スイッチ81a,81bと、電流電圧変換回路82と、電圧増幅部83と、マイコン84と、表示部23aと、記憶部85と、を備える。スイッチ81a,81bは、例えば、センサヘッド70の作用電極75aをセンサ1とし、作用電極75bをセンサ2とした場合、これらセンサ1,2のいずれか一方を電流電圧変換回路82に接続する。これらのスイッチ81a,81bは、例えばフォトモスリレー(PhotoMOSリレー)により構成される。スイッチ81a,81bは、測定停止時には、両方ともOFFとなる。
FIG. 10 is a block diagram for explaining the measurement circuit inside the controller.
10 , the control unit of the controller 20 includes, for example, a measurement circuit 80 and an applied voltage generation unit 86. The measurement circuit 80 includes switches 81a and 81b, a current-voltage conversion circuit 82, a voltage amplifier 83, a microcomputer 84, a display unit 23a, and a memory unit 85. For example, if the working electrode 75a of the sensor head 70 is designated as sensor 1 and the working electrode 75b is designated as sensor 2, the switches 81a and 81b connect either sensor 1 or sensor 2 to the current-voltage conversion circuit 82. These switches 81a and 81b are configured, for example, by photoMOS relays. When measurement is stopped, both switches 81a and 81b are turned OFF.
センサ1又はセンサ2からの酸化・還元電流である測定電流は、スイッチ81a又はスイッチ81bを介して電流電圧変換回路82により電圧値に変換されて、電圧増幅部83により増幅され、マイコン84に入力される。マイコン84は、入力された電圧値に基づいて、測定流体の遊離残留塩素の濃度の値を算出し、算出された値を示す測定結果を表示部23aに出力すると共に記憶部85に記憶する。 The measurement current, which is the oxidation/reduction current from sensor 1 or sensor 2, is converted to a voltage value by current-voltage conversion circuit 82 via switch 81a or switch 81b, amplified by voltage amplifier 83, and input to microcomputer 84. Based on the input voltage value, microcomputer 84 calculates the concentration of free residual chlorine in the measurement fluid, outputs the measurement result indicating the calculated value to display unit 23a, and stores it in memory unit 85.
表示部23aは、モニタ23の表示制御を行って、測定結果等の各種の情報を表示画面上に表示させる。なお、測定結果は、例えば、測定毎に記憶部85に読み出し可能に記憶される。これにより、ユーザ(測定者)は、測定結果のメモ書きを行う等の行為が不要となるため、更に利便性を向上させることができる。 The display unit 23a controls the display of the monitor 23, displaying various information such as measurement results on the display screen. The measurement results are stored in the memory unit 85 so that they can be read after each measurement. This eliminates the need for the user (the person taking the measurement) to take notes on the measurement results, further improving convenience.
印加電圧発生部86は、マイコン84からの印加電圧制御信号をデジタル/アナログ変換するDAC87と、DAC87で変換された値に応じた電源部からの印加電圧(測定
電圧等)を増幅する電圧増幅部88と、参照電極74に印加する参照電圧を生成する参照電圧生成部89と、を有する。印加電圧発生部86は、初期洗浄時には、例えば、センサヘッド70の対電極73に、測定電圧とは異なる初期洗浄用のパルス状の所定の印加電圧(洗浄電圧)を与える。洗浄電圧は、例えば、所定の時間幅のパルスを複数回繰り返すことにより印加される。また、印加電圧発生部86は、通常測定時には、例えば、センサヘッド70の対電極73に、測定電圧を印加する。
The applied voltage generating unit 86 includes a DAC 87 that performs digital-to-analog conversion of an applied voltage control signal from the microcomputer 84, a voltage amplifier 88 that amplifies an applied voltage (such as a measurement voltage) from a power supply unit according to the value converted by the DAC 87, and a reference voltage generating unit 89 that generates a reference voltage to be applied to the reference electrode 74. During initial cleaning, the applied voltage generating unit 86 applies a predetermined pulsed applied voltage (cleaning voltage) for initial cleaning, which is different from the measurement voltage, to the counter electrode 73 of the sensor head 70, for example. The cleaning voltage is applied by, for example, repeating pulses of a predetermined duration multiple times. During normal measurement, the applied voltage generating unit 86 applies a measurement voltage to the counter electrode 73 of the sensor head 70, for example.
[センサ本体10とコントローラ20との接続構成]
図11は、センサ本体10とコントローラ20の測定時の接続状態を説明するための図である。図11(a)は、センサ本体10とコントローラ20の測定時の接続前の状態を、図11(b)は、センサ本体10とコントローラ20の測定時の接続後の状態を、それぞれ示す斜視図である。図12は、センサ本体10とコントローラ20の収納時の接続状態を説明するための図である。図12(a)は、センサ本体10とコントローラ20の収納時の接続前の状態を、図12(b)は、センサ本体10とコントローラ20の収納時の接続後の状態を、それぞれ示す斜視図である。
[Connection configuration between sensor main body 10 and controller 20]
Fig. 11 is a diagram for explaining the connection state of the sensor main body 10 and the controller 20 during measurement. Fig. 11(a) is a perspective view showing the state of the sensor main body 10 and the controller 20 before connection during measurement, and Fig. 11(b) is a perspective view showing the state of the sensor main body 10 and the controller 20 after connection during measurement. Fig. 12 is a diagram for explaining the connection state of the sensor main body 10 and the controller 20 when stored. Fig. 12(a) is a perspective view showing the state of the sensor main body 10 and the controller 20 before connection during storage, and Fig. 12(b) is a perspective view showing the state of the sensor main body 10 and the controller 20 after connection during storage.
第1実施形態の残留塩素計100は、センサ本体10と、コントローラ20とが着脱可能に別体に構成されている。このため、可搬性に優れると共に、更に次のような工夫が施されている。すなわち、図11(a)に示すように、測定時の両者の接続前の状態では、センサ本体10とコントローラ20とは一体化されていない。 In the first embodiment of the residual chlorine meter 100, the sensor body 10 and the controller 20 are configured as separate, detachable components. This not only makes it highly portable, but also provides the following additional features: As shown in Figure 11(a), before the two are connected during measurement, the sensor body 10 and the controller 20 are not integrated.
そこで、センサ本体10のケース部材11の上端に設けられた第2測定用取付部18と、コントローラ20の背面側に形成された第1測定用取付部22と、を図中両矢印で示す方向にスライド係合させる。そうすると、図11(b)に示すように、測定時の両者の接続後の状態からも明らかなように、長手方向が上下方向に延びるセンサ本体10の上端側において、コントローラ20がセンサ本体10に対して斜めに傾いた状態で接続されて一体化される。 The second measurement mounting portion 18 provided at the upper end of the case member 11 of the sensor main body 10 and the first measurement mounting portion 22 formed on the back side of the controller 20 are slid into engagement in the direction indicated by the double arrow in the figure. As a result, as shown in Figure 11(b), as is clear from the state after the two are connected during measurement, the controller 20 is connected and integrated at an angle relative to the sensor main body 10 at the upper end of the sensor main body 10, whose longitudinal direction extends vertically.
従って、測定時においては、検水中に鉛直にセンサ本体10の下端部を水没範囲において浸漬させながら、ユーザ(測定者)が、例えば片手でコントローラ20を把持しつつ、モニタ23を確認する状態での測定を行うことが可能となる。 Therefore, during measurement, the user (measurer) can perform the measurement by immersing the lower end of the sensor body 10 vertically in the test water within the submersion range, while holding the controller 20 in one hand and checking the monitor 23.
このとき、センサ本体10の正面側の開口部13は、ユーザ(測定者)側を向く状態となるため、測定流体の吐出側の様子を容易に確認しながら、例えば被液を避けた状態で測定を行うことも可能となる。このように、測定時には、ユーザ(測定者)が片手で残留塩素計100を使用することができるので、例えば空いた片手でメモを取る等の他の作業を行いながらの測定も可能となる。 At this time, the opening 13 on the front side of the sensor body 10 faces the user (measurer), making it possible to easily check the state of the measurement fluid discharge side and perform measurements, for example, while avoiding contact with the liquid. In this way, the user (measurer) can use the residual chlorine meter 100 with one hand during measurement, making it possible to perform measurements while performing other tasks, such as taking notes, with the other hand.
従って、第1実施形態の残留塩素計100は、例えばセンサ本体10をフローセル(測定槽)等に固定することも必要としないで、簡便に遊離残留塩素の濃度の測定を行うことができる。このように、残留塩素計100は、測定環境を選ばずに容易に測定を行うことができて、非常に利便性が高いものとなる。 Therefore, the residual chlorine meter 100 of the first embodiment can easily measure the concentration of free residual chlorine without, for example, needing to fix the sensor body 10 to a flow cell (measurement tank) or the like. In this way, the residual chlorine meter 100 can easily perform measurements regardless of the measurement environment, making it extremely convenient.
一方、図12(a)に示すように、収納時の両者の接続前の状態では、センサ本体10とコントローラ20とは一体化されていないが、センサ本体10のケース部材11の壁部14の側方側に設けられた第2収納用取付部5と、コントローラ20の側方側に設けられた第1収納用取付部21と、を図中両矢印で示す方向にスライド係合させる。 On the other hand, as shown in Figure 12(a), before the two are connected during storage, the sensor main body 10 and controller 20 are not integrated, but the second storage mounting portion 5 provided on the side of the wall portion 14 of the case member 11 of the sensor main body 10 and the first storage mounting portion 21 provided on the side of the controller 20 slide together in the direction indicated by the double arrow in the figure.
これにより、図12(b)に示すように、収納時の両者の接続後の状態からも明らかなように、上述したような長手方向が上下方向に延びるセンサ本体10の側方側において、コントローラ20がセンサ本体10に沿って、センサ本体10の隣に並んだ状態で接続された上で一体化される。 As a result, as shown in Figure 12(b), and as is clear from the state after the two are connected when stored, the controller 20 is connected alongside the sensor main body 10 and integrated with it on the side of the sensor main body 10, whose longitudinal direction extends vertically as described above.
従って、収納時においては、センサ本体10とコントローラ20とを、各自がバラバラとなる状態ではなく、一体化した一つの機器としてコンパクトに収納することが可能となる。このため、残留塩素計100の運搬時に際しての可搬性において特に容易に持ち運ぶことができるので有利であり、利便性を高めることができる。 As a result, when stored, the sensor main body 10 and controller 20 can be stored compactly as a single integrated device, rather than being separated from each other. This is advantageous in that the residual chlorine meter 100 can be transported particularly easily, increasing convenience.
[残留塩素計100の動作]
次に、第1実施形態の残留塩素計100の動作について説明する。
まず、ユーザ(測定者)は、センサ本体10及びコントローラ20を、図11(b)に示した測定時の接続後の状態にセッティングする。次に、コントローラ20を把持した状態でセンサ本体10の水没範囲を鉛直に検水中に浸漬して、コントローラ20の操作ボタン部24における電源ON/OFFボタンを押下して電源をONにする。次に、スイッチ81a,81b(図10)によって、作用電極75a,75bのいずれか一方を選択する。
[Operation of residual chlorine meter 100]
Next, the operation of the residual chlorine meter 100 of the first embodiment will be described.
First, the user (measurer) sets the sensor body 10 and controller 20 to the state after connection during measurement shown in Fig. 11(b). Next, while holding the controller 20, the user immerses the submerged area of the sensor body 10 vertically in the test water and turns the power on by pressing the power on/off button on the operation button section 24 of the controller 20. Next, the user selects either the working electrode 75a or 75b using the switches 81a, 81b (Fig. 10).
[初期洗浄時]
図13は、空水検知における印加電圧と測定電流の例を示す図である。
スイッチ81a,81bによって、作用電極75a,75bのいずれか一方を選択すると、まず測定開始に先立って、測定毎に毎回、作用電極75a又は75bの初期洗浄が行われる。電極の初期洗浄は、図10に示すように、測定回路80のマイコン84から印加電圧発生部86へ印加電圧制御信号を出力することにより行われる。
[Initial cleaning]
FIG. 13 is a diagram showing an example of applied voltage and measured current in air/water detection.
When either the working electrode 75a or 75b is selected by the switch 81a or 81b, the working electrode 75a or 75b is initially cleaned before each measurement. The initial cleaning of the electrode is performed by outputting an applied voltage control signal from the microcomputer 84 of the measurement circuit 80 to the applied voltage generator 86, as shown in FIG.
すなわち、印加電圧発生部86は、マイコン84からの印加電圧制御信号をDAC87によってデジタル/アナログ変換し、変換された値に応じた電源部からの印加電圧(測定電圧等)を電圧増幅部88で増幅する。そして、印加電圧発生部86は、初期洗浄時には、例えば、センサヘッド70の対電極73に、図13に示すように、測定電圧とは異なる(例えば、測定電圧よりも大きい)初期洗浄用のパルス状の所定の洗浄電圧を印加する。洗浄電圧は、例えば、0.5秒の周期で10秒間継続するパルス状の電圧等である。 That is, the applied voltage generating unit 86 performs digital-to-analog conversion of the applied voltage control signal from the microcomputer 84 using the DAC 87, and amplifies the applied voltage (measurement voltage, etc.) from the power supply unit according to the converted value using the voltage amplifier 88. Then, during initial cleaning, the applied voltage generating unit 86 applies a predetermined pulsed cleaning voltage for initial cleaning that is different from the measurement voltage (e.g., greater than the measurement voltage) to the counter electrode 73 of the sensor head 70, as shown in FIG. 13. The cleaning voltage is, for example, a pulsed voltage that lasts for 10 seconds at a cycle of 0.5 seconds.
このとき、センサヘッド70の対電極73といずれか一方の作用電極75a,75bとの間に流れるセンサ電流(測定電流)は、上記のように測定回路80の電流電圧変換回路82により電圧値に変換され、電圧増幅部83により増幅されてマイコン84に入力される。そして、マイコン84において、例えば、図示のようなしきい値1,2を用いたしきい値判定が行われる。 At this time, the sensor current (measurement current) flowing between the counter electrode 73 of the sensor head 70 and one of the working electrodes 75a, 75b is converted into a voltage value by the current-voltage conversion circuit 82 of the measurement circuit 80 as described above, amplified by the voltage amplifier 83, and input to the microcomputer 84. The microcomputer 84 then performs threshold determination using, for example, thresholds 1 and 2 as shown in the figure.
このマイコン84によるしきい値判定の判定結果に基づいて、センサ本体10のセンサヘッド70の空水検知が行われる。すなわち、この空水検知によって、初期洗浄時にセンサヘッド70が検水中にあるか否かが実際の測定開始前に自動的に判定される。マイコン84は、測定電流の電流値がしきい値1,2のいずれか一方(又は両方)を、例えば所定回数に亘って超えた場合等は、センサヘッド70が検水中にあるとの判定結果を得て、例えば初期洗浄後に続けて測定を実施する。 Based on the results of this threshold determination by the microcomputer 84, empty water detection of the sensor head 70 of the sensor main body 10 is performed. In other words, this empty water detection automatically determines whether the sensor head 70 is in the test water during initial cleaning before the actual measurement begins. If the current value of the measurement current exceeds either threshold 1 or 2 (or both) for example a predetermined number of times, the microcomputer 84 determines that the sensor head 70 is in the test water and continues measurement, for example after initial cleaning.
一方、マイコン84は、測定電流の電流値がしきい値1,2の両方を、例えば所定回数に亘って超えなかった場合等には、センサヘッド70が空中にあるとの判定結果を得る。この場合には、マイコン84は、例えば表示部23aを介してモニタ23の表示画面上に、センサヘッド70が検水中にないので、正しく測定ができない旨を表す情報を表示させても良い。 On the other hand, if the current value of the measured current does not exceed both thresholds 1 and 2, for example, for a predetermined number of times, the microcomputer 84 determines that the sensor head 70 is in the air. In this case, the microcomputer 84 may display information on the display screen of the monitor 23, for example, via the display unit 23a, indicating that the sensor head 70 is not in the sample water and therefore cannot be measured correctly.
なお、マイコン84による判定結果の情報に基づいて、制御部は、例えばセンサヘッド70が空中にあると判定された場合には、駆動機構60によるインペラ40の回転を強制的に停止させたりすることもできる。このように、センサヘッド70が空中にある場合にインペラ40の回転停止を行うことによって、インペラ40が空中において空回りして無駄な消費電力が発生したり、インペラ40周りのポンプ機構50及び駆動機構60の動作による発熱を抑えたりして、センサ本体10の寿命を延ばすことが可能となる。 In addition, based on the information on the determination results by the microcomputer 84, the control unit can forcibly stop the rotation of the impeller 40 by the drive mechanism 60, for example, if it determines that the sensor head 70 is in the air. In this way, by stopping the rotation of the impeller 40 when the sensor head 70 is in the air, it is possible to extend the life of the sensor main body 10 by preventing the impeller 40 from spinning freely in the air, which would otherwise result in wasted power consumption, and by suppressing heat generation caused by the operation of the pump mechanism 50 and drive mechanism 60 around the impeller 40.
[通常測定時]
マイコン84により、センサ本体10の下端部が検水中に浸漬されていると判定された場合には、測定動作が開始される。遊離残留塩素の濃度の測定は、所定時間(例えば、15秒間)の間に、対電極73に測定電圧を印加し、いずれか一方の作用電極75a,75bからの酸化・還元電流を検出することにより行われる。
[During normal measurement]
The measurement operation is initiated when the microcomputer 84 determines that the lower end of the sensor body 10 is immersed in the sample water. The concentration of free residual chlorine is measured by applying a measurement voltage to the counter electrode 73 for a predetermined time (e.g., 15 seconds) and detecting an oxidation/reduction current from one of the working electrodes 75 a, 75 b.
この状態で、ポンプ機構50のインペラ40が駆動機構60によって回転駆動されると、図4に示すように、測定流体は、ポンプヘッド30の吸込口32からポンプ室31へと、図中点線矢印35で示す流体の吸込方向に導入される。ポンプ室31内に導入された測定流体は、インペラ40の回転動作により、図中点線矢印36で示す流体の吐出方向に沿って、ポンプ室31内から吐出流路33を通り、吐出口34からセンサヘッド70に向けて斜め上方に吐出される。吐出口34から吐出された測定流体は、センサヘッド70の作用電極75a,75bに所定の流速で接触した後、壁部14の開口部13を介して測定空間15の外に排出される。 In this state, when the impeller 40 of the pump mechanism 50 is rotationally driven by the drive mechanism 60, the measurement fluid is introduced from the suction port 32 of the pump head 30 into the pump chamber 31 in the fluid suction direction indicated by the dotted arrow 35 in the figure, as shown in FIG. 4. The rotation of the impeller 40 causes the measurement fluid introduced into the pump chamber 31 to pass through the discharge flow path 33 from within the pump chamber 31 along the fluid discharge direction indicated by the dotted arrow 36 in the figure, and then discharged obliquely upward from the discharge port 34 toward the sensor head 70. The measurement fluid discharged from the discharge port 34 comes into contact with the working electrodes 75a, 75b of the sensor head 70 at a predetermined flow rate, and is then discharged outside the measurement space 15 through the opening 13 in the wall 14.
このように、残留塩素計100のセンサ本体10においては、測定空間15内で測定流体をセンサヘッド70に対して正面及び側面から見て斜めに当てて、そのまま測定空間15から外部に排水することができる。これにより、検水中の遊離残留塩素の濃度の測定に影響のある測定流体の反射がなく、作用電極75a,75bに接触する測定流体の流れに乱れが発生せず、一定のスムーズな流れになる。 In this way, in the sensor body 10 of the residual chlorine meter 100, the measurement fluid can be applied to the sensor head 70 at an angle when viewed from the front and side within the measurement space 15, and then drained directly from the measurement space 15 to the outside. This prevents reflection of the measurement fluid, which could affect the measurement of the concentration of free residual chlorine in the test water, and prevents turbulence in the flow of the measurement fluid that comes into contact with the working electrodes 75a and 75b, resulting in a constant, smooth flow.
また、インペラ支持部51の支持部材53に設けられたエア抜出機構55は、例えば、図7(a)及び図7(b)に示すように、測定空間15内において、ポンプ室31内で回転するインペラ40の周囲に生じるエア8を、支持部材53よりも上方側に逃がす機能を有する。すなわち、インペラ40のブレード43の周囲に発生したエア8は、円錐形状部44の傾斜する曲面状の表面に沿って基部41の上方側に、図中点線矢印で示すエア抜け流路9aを通って抜ける。 Furthermore, as shown in Figures 7(a) and 7(b), the air bleed mechanism 55 provided on the support member 53 of the impeller support portion 51 has the function of releasing air 8 generated around the impeller 40 rotating in the pump chamber 31 within the measurement space 15 above the support member 53. In other words, the air 8 generated around the blades 43 of the impeller 40 flows along the sloping curved surface of the conical portion 44 to the upper side of the base 41 and escapes through the air bleed flow path 9a indicated by the dotted arrow in the figure.
また、基部41の上方で支持部材53の表面53b側に溜まったエア8は、凹み部53cの底面53eに沿ってスリット部53dの方へ移動し、スリット部53dを介して上方側に、図中点線矢印で示すエア抜け流路9bを通って抜ける。このように、エア抜出機構55によって、インペラ40の周囲のエア8は上方側に抜けるので、エア溜まりの存在による回転摩擦によって、消費電力が大きくなってしまうことを防止することができる。 Furthermore, air 8 that accumulates on the surface 53b of the support member 53 above the base 41 moves along the bottom surface 53e of the recess 53c toward the slit 53d, and then escapes upward through the slit 53d and the air escape channel 9b indicated by the dotted arrow in the figure. In this way, the air extraction mechanism 55 allows the air 8 around the impeller 40 to escape upward, preventing increased power consumption due to rotational friction caused by the presence of air pockets.
図14は、センサ本体10の水没範囲とエア貯留領域(エアバリア領域)を説明するための斜視図である。
図14(a)及び図14(b)は、センサ本体10の異なる向きから見た上方斜視外観を一部を切り欠いてそれぞれ表している。図14(a)及び図14(b)に示すように、ケース部材11の測定空間15内におけるインペラ支持部51の上端周縁部は、ケース部材11の内面に接続されている。インペラ支持部51の上端周縁部とケース部材11の内面との間は、例えば、シリコン等のコーキング7によって、防水密封処理が施されている。これにより、ケース部材11において、測定空間15側からその上方の収容空間16側へ測定流体が浸入することが防止されている。
FIG. 14 is a perspective view for explaining the submerged area and air storage area (air barrier area) of the sensor body 10.
14(a) and 14(b) show partially cutaway top perspective views of the sensor main body 10, respectively, viewed from different directions. As shown in FIGS. 14(a) and 14(b), the upper peripheral edge of the impeller support portion 51 within the measurement space 15 of the case member 11 is connected to the inner surface of the case member 11. A waterproof seal is applied between the upper peripheral edge of the impeller support portion 51 and the inner surface of the case member 11, for example, by means of caulking 7 made of silicone or the like. This prevents the measurement fluid from penetrating from the measurement space 15 side into the accommodation space 16 above it in the case member 11.
そして、上述したエア抜出機構55により上方に逃されたエア8は、収容部52の周囲から測定空間15の上方側に次第に溜まっていき、測定空間15と収容空間16との間に空気層が形成される。この空気層がエアバリア領域となる。このエアバリア領域内に貯留しきれないエア8は、上述したセンサ本体10の水没範囲の上端よりも下方側に設けられたエア排出口6から検水中に排出される。 The air 8 released upward by the air extraction mechanism 55 gradually accumulates around the periphery of the storage section 52 and above the measurement space 15, forming an air layer between the measurement space 15 and the storage space 16. This air layer becomes the air barrier region. Any air 8 that cannot be stored within this air barrier region is discharged into the test water from the air outlet 6, which is located below the upper end of the submerged range of the sensor body 10.
センサ本体10においては、このようなエアバリア領域によって、収容空間16内への流体浸入経路が遮断されている。すなわち、測定空間15内のインペラ支持部51は、上記のようなコーキング7によって防水されているが、更にエアバリア領域の空気層があることによって、コーキング7が測定中に直接測定流体に接触することはない。 In the sensor body 10, this air barrier region blocks the path of fluid infiltration into the accommodation space 16. In other words, the impeller support part 51 in the measurement space 15 is waterproofed by the caulking 7 described above, but the air layer in the air barrier region also prevents the caulking 7 from coming into direct contact with the measurement fluid during measurement.
そして、測定後のセンサ本体10におけるケース部材11の水没範囲側は、上方からの流水等による水洗いによって洗浄されるので、理論上測定流体がコーキング7に触れることはないため、コーキング7が測定流体による腐食等で劣化することも効果的に防止されている。 Furthermore, after measurement, the submerged area of the case member 11 of the sensor body 10 is washed with running water from above, so theoretically the measured fluid does not come into contact with the caulking 7, effectively preventing deterioration of the caulking 7 due to corrosion caused by the measured fluid.
また、センサ本体10においては、これらのエアバリア領域及びコーキング7によって、ケース部材11の収容空間16に対しては、測定空間15側からみて二重の防水対策が施されていることとなる。これにより、例えば、測定中に測定空間15側から収容空間16内に測定流体が浸入することは皆無となり、収容空間16内の駆動機構60等は、検水に接液する測定空間15側から完全に隔離される。 In addition, in the sensor body 10, these air barrier areas and caulking 7 provide double waterproofing for the housing space 16 of the case member 11 when viewed from the measurement space 15 side. This prevents, for example, the measurement fluid from entering the housing space 16 from the measurement space 15 side during measurement, and the drive mechanism 60 and other components within the housing space 16 are completely isolated from the measurement space 15 side that comes into contact with the test water.
そして、仮にコーキング7が破損してしまった場合においても、駆動機構60の駆動モータ64が物理的にセンサ本体10の水没範囲よりもエアバリア領域を介して上方側の収容空間16内に配置されているので、浸水による故障等を極力避けることができる構造を備えている。 Even if the caulking 7 is damaged, the drive motor 64 of the drive mechanism 60 is physically located within the housing space 16 above the submerged area of the sensor body 10, via an air barrier area, so the structure is able to minimize malfunctions caused by water ingress.
[第1実施形態の変形例]
図15は、センサ本体10におけるポンプ機構50のインペラの変形例を説明するための図である。図16は、インペラによる気泡の排出を説明するための図である。なお、図15(a)はインペラの側面を、図15(b)はインペラの平面を、それぞれ表している。
[Modification of the first embodiment]
Fig. 15 is a diagram illustrating a modified example of the impeller of the pump mechanism 50 in the sensor main body 10. Fig. 16 is a diagram illustrating the discharge of air bubbles by the impeller. Fig. 15(a) shows a side view of the impeller, and Fig. 15(b) shows a plan view of the impeller.
図15(a)及び図15(b)に示すように、ポンプ機構50の変形例のインペラ40Aは、複数のブレード43の構造が、先のインペラ40とは相違している。すなわち、インペラ40Aの各ブレード43は、図中矢印で示すインペラの回転方向Rの面と反対側の面が、傾斜面43aにより形成されている。 As shown in Figures 15(a) and 15(b), the impeller 40A of a modified pump mechanism 50 differs from the previous impeller 40 in the structure of the blades 43. That is, each blade 43 of the impeller 40A has an inclined surface 43a formed on the surface opposite to the surface in the impeller rotation direction R, as indicated by the arrow in the figure.
この傾斜面43aは、例えば,インペラ40Aのブレード43の先端部45から基部41にかけて、徐々に拡幅すると共に傾斜角度が変化する、球状の曲面を形成している。これにより、インペラ40Aのブレード43に気泡が付着した状態でインペラ40Aが回転し、陰圧によって気泡が巻き込まれて抜けなくなることを防止している。なお、傾斜面43aは、曲面に限定されるものではなく、平面であってもよい。 This inclined surface 43a forms, for example, a spherical curved surface that gradually widens and changes in inclination angle from the tip 45 to the base 41 of the blade 43 of the impeller 40A. This prevents the impeller 40A from rotating with air bubbles attached to the blade 43 of the impeller 40A, causing the air bubbles to become trapped and unable to escape due to negative pressure. Note that the inclined surface 43a is not limited to a curved surface and may also be a flat surface.
すなわち、気泡の巻き込みが発生する原因の1つは、ブレード43の流体を掻き出す方の回転方向Rの面と反対側に発生する対流によって起こると考えられるので、傾斜面43aとすることによって、対流を抑制している。また、気泡の巻き込みは、材質に基づく低い濡れ性によっても起こり得るので、各ブレード43及び円錐形状部44の表面にシボ加工を施しても良い。 In other words, one of the causes of air bubble entrainment is thought to be convection that occurs on the side opposite to the surface of the blade 43 in the rotation direction R that scrapes out the fluid, so the inclined surface 43a suppresses convection. Furthermore, air bubble entrainment can also occur due to low wettability based on the material, so the surfaces of each blade 43 and conical portion 44 may be textured.
これにより、図16に示すように、インペラ40A周りに発生した気泡Abは、インペラ40Aの回転によって、ポンプ室31から吐出流路33及び吐出口34を通る排出径路Epに沿って効果的に排出される。従って、上述したエア抜出機構55と共にこのインペラ40Aを用いることで、更に効果的にエア8や気泡Abを測定空間15の上方側に逃がすことが可能となる。なお、上述したインペラ40,40Aは、3つのブレード43が回転軸を中心として周方向に約120°間隔で形成されたものを例示したが、複数のブレード43としては、陰圧の発生箇所を減らして気泡が抜け易くすることを目的として、回転軸を中心として周方向に約180°間隔で形成された2つのブレード43により構成することも可能である。 As a result, as shown in FIG. 16, air bubbles Ab generated around the impeller 40A are effectively discharged from the pump chamber 31 along the discharge path Ep that passes through the discharge flow path 33 and the discharge port 34 as the impeller 40A rotates. Therefore, by using this impeller 40A in conjunction with the air extraction mechanism 55 described above, it is possible to more effectively release air 8 and air bubbles Ab to the upper side of the measurement space 15. Note that while the above-described impellers 40 and 40A are illustrated as having three blades 43 spaced approximately 120° apart circumferentially around the rotation axis, the multiple blades 43 can also be configured with two blades 43 spaced approximately 180° apart circumferentially around the rotation axis in order to reduce the number of locations where negative pressure occurs and make it easier for air bubbles to escape.
[第1実施形態の効果]
第1実施形態のように、センサヘッド70の作用電極75a,75bの電極面の法線方向と、インペラ40の回転軸方向とが平行になっている場合、仮に、インペラ40の回転軌道の吐出側の接線方向にポンプ機構50の吐出流路33を設けたとすると、吐出流路33を水平方向にして吐出口と同じ高さに作用電極75a,75bの電極面を配置するか、吐出流路33を作用電極75a,75bの電極面に向けて直角に曲げる必要がある。この場合、前者では、センサヘッド70の側面での測定流体の反射が生じ、後者では、直角に曲げた部分及び作用電極75a,75bの電極面での反射が生じ、いずれの場合も、測定流体の流れに乱れが生じることになる。
[Effects of the first embodiment]
In the first embodiment, when the normal to the electrode surfaces of the working electrodes 75a, 75b of the sensor head 70 is parallel to the rotational axis direction of the impeller 40, if the discharge flow path 33 of the pump mechanism 50 is provided in the tangential direction on the discharge side of the rotational orbit of the impeller 40, it is necessary to either make the discharge flow path 33 horizontal and position the electrode surfaces of the working electrodes 75a, 75b at the same height as the discharge port, or to bend the discharge flow path 33 at a right angle toward the electrode surfaces of the working electrodes 75a, 75b. In the former case, the measurement fluid will be reflected by the side surface of the sensor head 70, while in the latter case, reflection will occur at the right-angle bent portion and the electrode surfaces of the working electrodes 75a, 75b. In either case, turbulence will occur in the flow of the measurement fluid.
この点、第1実施形態によれば、ポンプ室31から作用電極75a,75bの電極面までの吐出流路33が、インペラ40の回転軌道と吐出側接線との交点から、作用電極75a,75bの電極面に向かって斜め上方に直線状に延びているので、吐出流路33内及びセンサヘッド70の表面での測定に有害な測定流体の反射が生ずることがない。また、センサヘッド70に到達した測定流体は、開口部13を介して外部に吐出されるので、ケース部材11での反射も生じない。これにより、測定流体の流れをスムーズにすることができ、測定精度を高めることができる。 In this regard, according to the first embodiment, the discharge flow path 33 from the pump chamber 31 to the electrode surfaces of the working electrodes 75a and 75b extends in a straight line diagonally upward from the intersection of the rotational orbit of the impeller 40 and the discharge-side tangent line toward the electrode surfaces of the working electrodes 75a and 75b. This prevents reflection of the measurement fluid, which is harmful to measurement, within the discharge flow path 33 and on the surface of the sensor head 70. Furthermore, since the measurement fluid that reaches the sensor head 70 is discharged to the outside through the opening 13, reflection by the case member 11 also does not occur. This allows for a smooth flow of the measurement fluid, improving measurement accuracy.
また、インペラ40の形状及び構造並びにエア抜出機構55の構造等により、インペラ40周りに発生したエアや気泡の巻き込み及びエア溜まりを効果的に上方に逃がすことができる。これにより、インペラ40とマグネットカップリングされた駆動機構60の消費電力増大を防ぐことができる。 In addition, the shape and structure of the impeller 40 and the structure of the air extraction mechanism 55 allow air and bubbles trapped around the impeller 40 to be effectively released upward. This prevents an increase in power consumption by the drive mechanism 60, which is magnetically coupled to the impeller 40.
また、センサ本体10の測定空間15内の水没範囲の上方側の防水された収容空間16内に駆動モータ64を含む駆動機構60が収容され、測定空間15と収容空間16との間にエアバリア領域が形成されるので、コーキング7と併せて測定流体の収容空間16内への浸入が防止される。 In addition, the drive mechanism 60, including the drive motor 64, is housed in a waterproof housing space 16 above the submerged area within the measurement space 15 of the sensor body 10, and an air barrier area is formed between the measurement space 15 and the housing space 16, which, together with the caulking 7, prevents the measurement fluid from entering the housing space 16.
また、センサ本体10を検水に常時浸漬することはないので、測定後にセンサヘッド70を取り外して電極面を洗浄すれば、電極面は清浄に保たれる。このため、電極面を洗浄するためのビーズ等を用いる必要がなく、洗浄等のメンテナンスが容易となる。また、ビーズ等が不要であるため、測定空間15をオープン構造とすることができる。また、センサ本体10に対してポンプヘッド30を締結部品を経ずに着脱し、インペラ40等を交換等することができるので、測定空間15内に入った異物等を容易に除去することができる。 In addition, since the sensor body 10 is not constantly immersed in the test water, simply removing the sensor head 70 after measurement and cleaning the electrode surface keeps the electrode surface clean. This eliminates the need to use beads or other cleaning tools to clean the electrode surface, making maintenance such as cleaning easier. Furthermore, since beads or other tools are not required, the measurement space 15 can be made open. Furthermore, since the pump head 30 can be attached and detached from the sensor body 10 without using fastening parts, and the impeller 40 and other parts can be replaced, foreign matter that has entered the measurement space 15 can be easily removed.
また、第1実施形態では、通常測定に先立つ初期洗浄時に、対電極73と作用電極75a,75bとの間に流れる電流値を検出し、所定の電流が流れるかどうかで、空水検知を行うようにしている。このため、初期洗浄時において空水状態(水中にない状態)の検出が可能で、測定動作を開始する前の早いタイミングで、空水状態でのポンプ動作を停止又は予防することができる。 In addition, in the first embodiment, during the initial cleaning prior to normal measurement, the current value flowing between the counter electrode 73 and the working electrodes 75a, 75b is detected, and the empty water state is detected based on whether a predetermined current flows. This makes it possible to detect an empty water state (a state where the electrode is not submerged) during the initial cleaning, and to stop or prevent pump operation in an empty water state early before the start of measurement operation.
また、残留塩素計100は、測定環境を選ばずに片手で容易に利用することができるので非常に利便性が高い。また、センサ本体10とコントローラ20とを片手での測定時及び運搬等の際の収容時に簡単に接続及び接続解除することができるので非常に高い可搬性を有する。 The residual chlorine meter 100 is also highly convenient, as it can be easily used with one hand regardless of the measurement environment. It also offers excellent portability, as the sensor body 10 and controller 20 can be easily connected and disconnected with one hand during measurement and when storing the device for transport.
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The above describes an embodiment of the present invention, but this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are included within the scope and spirit of the invention, as well as within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
5 第2収納用取付部
10 センサ本体
11 ケース部材
12,13 開口部
14 壁部
15 測定空間
16 収容空間
18 第2測定用取付部
20 コントローラ
21 第1収納用取付部
22 第1測定用取付部
30 ポンプヘッド
31 ポンプ室
32 吸込口
33 吐出流路
34 吐出口
40,40A インペラ
43 ブレード
44 円錐形状部
50 ポンプ機構
51 インペラ支持部
52 収容部
53 支持部材
54 アーム部材
55 エア抜出機構
60 駆動機構
61 従動マグネット
62 駆動マグネット
70 センサヘッド
73 対電極
74 参照電極(基準電極)
75a,75b 作用電極
80 測定回路
100 残留塩素計
5 Second storage mounting portion 10 Sensor body 11 Case member 12, 13 Opening 14 Wall portion 15 Measurement space 16 Storage space 18 Second measurement mounting portion 20 Controller 21 First storage mounting portion 22 First measurement mounting portion 30 Pump head 31 Pump chamber 32 Suction port 33 Discharge flow path 34 Discharge port 40, 40A Impeller 43 Blade 44 Conical portion 50 Pump mechanism 51 Impeller support portion 52 Storage portion 53 Support member 54 Arm member 55 Air bleeding mechanism 60 Drive mechanism 61 Follower magnet 62 Drive magnet 70 Sensor head 73 Counter electrode 74 Reference electrode (standard electrode)
75a, 75b Working electrode 80 Measuring circuit 100 Residual chlorine meter
Claims (4)
を備え、
前記センサ本体は、
前記下端部に設けられ、開口部を介して外部と接続された測定空間と、
前記下端部に設けられた吸込口、前記吸込口を介して前記測定流体を導入するポンプ室、前記ポンプ室に設けられ回転駆動されるインペラ、前記測定空間に臨み前記ポンプ室に導入された前記測定流体を前記測定空間に吐出する吐出口、及び前記ポンプ室と前記吐出口とを連結する吐出流路、を有するポンプ機構と、
前記インペラを回転駆動する駆動機構と、
前記測定空間において前記吐出口と対向する電極を備え、前記測定流体と接触して前記測定流体に含まれる遊離残留塩素の濃度に基づく酸化・還元電流を出力するセンサヘッドと、
を有し、
前記ポンプ機構の前記吐出流路は、前記測定時において、前記ポンプ室から前記電極に向かって直線状に斜め上方に延びている
残留塩素計。 a sensor body having a lower end that can be immersed in the measurement fluid during measurement;
The sensor body includes:
a measurement space provided at the lower end portion and connected to the outside via an opening;
a pump mechanism including a suction port provided at the lower end, a pump chamber into which the measurement fluid is introduced via the suction port, an impeller provided in the pump chamber and driven to rotate, a discharge port facing the measurement space and discharging the measurement fluid introduced into the pump chamber into the measurement space, and a discharge flow path connecting the pump chamber and the discharge port;
a drive mechanism that rotationally drives the impeller;
a sensor head including an electrode facing the discharge port in the measurement space, the electrode coming into contact with the measurement fluid and outputting an oxidation/reduction current based on the concentration of free residual chlorine contained in the measurement fluid;
and
The residual chlorine meter, wherein the discharge flow path of the pump mechanism extends obliquely upward in a straight line from the pump chamber toward the electrode during the measurement.
請求項1記載の残留塩素計。 The residual chlorine meter according to claim 1 , wherein the discharge flow path of the pump mechanism extends obliquely upward in a straight line from an intersection with a discharge-side tangent to the rotational orbit of the impeller toward the electrode surface of the electrode during the measurement.
上下方向に延びる筒状に形成され、前記開口部を有するケース部材を有し、
前記ポンプ機構は、
前記ケース部材の下端側に着脱可能に装着され、前記吸込口、前記ポンプ室、前記吐出流路、及び、前記吐出口が形成されたポンプヘッドを有し、
前記駆動機構は、
前記ケース部材に収容され、前記インペラの基部に設けられた従動部材、前記従動部材と前記インペラの回転軸方向に対向配置されて前記従動部材と磁気結合により連結され前記インペラを回転駆動させる駆動部材、及び前記駆動部材を回転動作させる駆動モータを有する
請求項1記載の残留塩素計。 The sensor body includes:
a case member formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction and having the opening,
The pump mechanism includes:
a pump head that is detachably attached to a lower end side of the case member and that has the suction port, the pump chamber, the discharge flow path, and the discharge port formed therein;
The drive mechanism includes:
A residual chlorine meter as described in claim 1, comprising: a driven member housed in the case member and provided at the base of the impeller; a drive member arranged opposite the driven member in the direction of the rotational axis of the impeller and magnetically connected to the driven member to rotate the impeller; and a drive motor for rotating the drive member.
第1柱状部と、
前記第1柱状部の一端に設けられ、前記第1柱状部よりも小径の第2柱状部と、
前記第1柱状部の側面に平行配置された対電極及び参照電極と、
前記第2柱状部の先端に配置された複数の作用電極と、
を有し、
前記ポンプ機構の前記吐出流路は、前記ポンプ室から前記複数の作用電極に向かって延びている
請求項1記載の残留塩素計。 The sensor head includes:
A first columnar portion;
a second columnar portion provided at one end of the first columnar portion and having a smaller diameter than the first columnar portion;
a counter electrode and a reference electrode arranged parallel to a side surface of the first columnar portion;
a plurality of working electrodes disposed at the tips of the second pillars;
and
The residual chlorine meter according to claim 1 , wherein the discharge flow path of the pump mechanism extends from the pump chamber toward the plurality of working electrodes.
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- 2025-05-14 JP JP2025081081A patent/JP7725757B1/en active Active
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