特許 7480792 残留塩素計及びその制御方法、塩素計システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】残留塩素計及びその制御方法、塩素計システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/416 20060101AFI20240501BHJP

   G01N 27/30 20060101ALI20240501BHJP

【ＦＩ】

G01N27/416 316Z

G01N27/30 361

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022001233

(22)【出願日】2022-01-06

(65)【公開番号】P2023100509

(43)【公開日】2023-07-19

【審査請求日】2023-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(74)【代理人】

【識別番号】230128026

【弁護士】

【氏名又は名称】駒木 寛隆

(72)【発明者】

【氏名】客野 智彦

【審査官】小澤 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１６４４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－２２８１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１８５６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－２０５３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０６－５０８４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８０５７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６

Ｇ０１Ｎ ２７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料水の中の残留塩素の濃度を測定する残留塩素計であって、
前記試料水の中に浸漬される指示極及び対極と、
前記指示極及び前記対極の間に電圧を印加した場合に、前記指示極及び前記対極の間に流れる電流である拡散電流に基づき、前記試料水の中の残留塩素の濃度を測定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記指示極及び前記対極の間に直流の電圧を印加した場合に、前記指示極を前記試料水の中で回転させるモータを流れる電流であるモータ電流と、前記拡散電流との少なくともいずれかについて、周期的変動を検知するための信号解析である交流的解析を行い、当該交流的解析の結果に基づき、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する、
残留塩素計。

【請求項2】

前記制御部は、
前記モータ電流及び前記拡散電流の少なくともいずれかについて行われた前記交流的解析の結果と、予め取得されたサンプル信号についての前記交流的解析の結果とを比較して、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する、
請求項１に記載の残留塩素計。

【請求項3】

前記補用品は、前記モータ、前記指示極の電極、又は、前記指示極から前記拡散電流を取り出すための摺動コンタクトである、請求項１又は２に記載の残留塩素計。

【請求項4】

前記制御部は、
前記検出した劣化の程度に基づき、前記補用品を交換すべきか否かを判定し、
前記補用品を交換すべきかの判定結果をユーザに提示する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の残留塩素計。

【請求項5】

試料水の中の残留塩素の濃度を測定する残留塩素計であって、
前記試料水の中に浸漬される指示極及び対極と、
前記指示極及び前記対極の間に電圧を印加した場合に、前記指示極及び前記対極の間に流れる電流である拡散電流に基づき、前記試料水の中の残留塩素の濃度を測定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記指示極を前記試料水の中で回転させるモータを流れる電流であるモータ電流に基づき、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する、
残留塩素計。

【請求項6】

試料水の中の残留塩素の濃度を測定する残留塩素計であって、
前記試料水の中に浸漬される指示極及び対極と、
前記指示極及び前記対極の間に電圧を印加した場合に、前記指示極及び前記対極の間に流れる電流である拡散電流に基づき、前記試料水の中の残留塩素の濃度を測定する制御部と、
を有する残留塩素計と、
前記残留塩素計と通信可能な情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記指示極及び前記対極の間に直流の電圧を印加した場合に、前記指示極を前記試料水の中で回転させるモータを流れる電流であるモータ電流と、前記拡散電流との少なくともいずれかについて、周期的変動を検知するための信号解析である交流的解析を行い、当該交流的解析の結果に基づき、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する、
塩素計システム。

【請求項7】

試料水の中に浸漬される指示極及び対極と、
前記指示極及び前記対極の間に電圧を印加した場合に、前記指示極及び前記対極の間に流れる電流である拡散電流に基づき、前記試料水の中の残留塩素の濃度を測定する制御部と、
を備えた残留塩素計の制御方法であって、
前記制御部が、
前記指示極及び前記対極の間に直流の電圧を印加した場合に、前記指示極を前記試料水の中で回転させるモータを流れる電流であるモータ電流と、前記拡散電流との少なくともいずれかについて、周期的変動を検知するための信号解析である交流的解析を行い、当該交流的解析の結果に基づき、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する工程と、
を含む、残留塩素計の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、残留塩素計及びその制御方法、塩素計システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ポーラログラフ方式を利用して水中の残留塩素を測定する残留塩素計が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１６４４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

残留塩素計の電極、及びモータ等の補用品は、長期間の使用に伴い劣化していくため、定期的に交換する必要がある。従来の構成においては、メーカーが推奨する交換周期等に従って、ユーザが残留塩素計の補用品の交換を行っていた。しかし、補用品の劣化の程度は使用環境によって異なるため、従来の構成においては、補用品を交換する時期に関して改善の余地があった。

【0005】

本開示の目的は、補用品をより適切な時期に交換することが可能な残留塩素計及びその制御方法、塩素計システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

幾つかの実施形態に係る残留塩素計によれば、試料水の中の残留塩素の濃度を測定する残留塩素計であって、前記試料水の中に浸漬される指示極及び対極と、前記指示極及び前記対極の間に電圧を印加した場合に、前記指示極及び前記対極の間に流れる電流である拡散電流に基づき、前記試料水の中の残留塩素の濃度を測定する制御部と、を備え、前記制御部は、前記指示極を前記試料水の中で回転させるモータを流れる電流であるモータ電流と、前記拡散電流との少なくともいずれかに基づき、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する。

【0007】

このように、残留塩素計はモータ電流と拡散電流の少なくともいずれかに基づき補用品の劣化の程度を検出するため、ユーザは、補用品を劣化の程度に応じてより適切な時期に交換することが可能である。

【0008】

一実施形態に係る残留塩素計において、前記制御部は、前記モータ電流及び前記拡散電流の少なくともいずれかについて、周期的変動を検知するための信号解析である交流的解析を行い、前記モータ電流及び前記拡散電流の少なくともいずれかについて行われた前記交流的解析の結果と、予め取得されたサンプル信号についての前記交流的解析の結果とを比較して、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する。

【0009】

このように、残留塩素計は、モータ電流及び拡散電流の少なくともいずれかについて交流的解析を行って補用品の劣化の程度を検出するため、モータ電流又は拡散電流の周期的変動として現れる補用品の劣化を適切に検出することが可能である。

【0010】

一実施形態に係る残留塩素計において、前記制御部は、前記モータ電流及び前記拡散電流の少なくともいずれかについて、その値の全体的な傾向を検知するための信号解析である直流的解析を行い、前記モータ電流及び前記拡散電流の少なくともいずれかについて行われた前記直流的解析の結果と、予め取得されたサンプル信号についての前記直流的解析の結果とを比較して、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する。

【0011】

このように、残留塩素計は、モータ電流及び拡散電流の少なくともいずれかについて直流的解析を行って補用品の劣化の程度を検出するため、モータ電流又は拡散電流の全体的変動として現れる補用品の劣化を適切に検出することが可能である。

【0012】

一実施形態に係る残留塩素計において、前記補用品は、前記モータ、前記指示極の電極、又は、前記指示極から前記拡散電流を取り出すための摺動コンタクトである。したがって、残留塩素計は、モータ、指示極の電極、及び摺動コンタクトについて劣化を検出することが可能である。

【0013】

一実施形態に係る残留塩素計において、前記制御部は、前記検出した劣化の程度に基づき、前記補用品を交換すべきか否かを判定し、前記補用品を交換すべきかの判定結果をユーザに提示する。したがって、ユーザは、補用品の交換の要否を容易に把握することが可能である。

【0014】

幾つかの実施形態に係る塩素計システムによれば、試料水の中の残留塩素の濃度を測定する残留塩素計であって、前記試料水の中に浸漬される指示極及び対極と、前記指示極及び前記対極の間に電圧を印加した場合に、前記指示極及び前記対極の間に流れる電流である拡散電流に基づき、前記試料水の中の残留塩素の濃度を測定する制御部と、を有する残留塩素計と、前記残留塩素計と通信可能な情報処理装置と、を備え、前記情報処理装置は、前記指示極を前記試料水の中で回転させるモータを流れる電流であるモータ電流と、前記拡散電流との少なくともいずれかに基づき、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する。

【0015】

このように、情報処理装置はモータ電流と拡散電流の少なくともいずれかに基づき補用品の劣化の程度を検出するため、仮に残留塩素計にデータの解析能力が実装されていなくても、ユーザは、補用品を劣化の程度に応じてより適切な時期に交換することが可能である。

【0016】

幾つかの実施形態に係る残留塩素計の制御方法によれば、試料水の中に浸漬される指示極及び対極と、前記指示極及び前記対極の間に電圧を印加した場合に、前記指示極及び前記対極の間に流れる電流である拡散電流に基づき、前記試料水の中の残留塩素の濃度を測定する制御部と、を備えた残留塩素計の制御方法であって、前記制御部が、前記指示極を前記試料水の中で回転させるモータを流れる電流であるモータ電流と、前記拡散電流との少なくともいずれかに基づき、前記残留塩素計の補用品の劣化の程度を検出する工程と、を含む。

【0017】

このように、残留塩素計はモータ電流と拡散電流の少なくともいずれかに基づき補用品の劣化の程度を検出するため、ユーザは、補用品を劣化の程度に応じてより適切な時期に交換することが可能である。

【発明の効果】

【0018】

本開示の一実施形態によれば、残留塩素計の補用品をより適切な時期に交換することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態に係る残留塩素計の構成例を示す図である。

【図2】図１の測定槽の構成例を示す図である。

【図3】図１のモータ駆動部の構成例を示す回路図である。

【図4】モータの負荷トルクとモータにおける消費電流との対応関係の一例を示す図である。

【図5】残留塩素計が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】一実施形態に係る塩素計システムの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

＜比較例＞
残留塩素計は、水道水等の試料水に含まれる残留塩素の濃度（「残塩濃度」ともいう。）を測定するための装置である。残留塩素とは、試料水の中に存在する遊離残留塩素と結合残留塩素とを合わせたものをいう。指示極及び対極（比較極）と呼ばれる二つの電極を試料水の中に浸漬し、指示極側を陰極として指示極及び対極の間に電圧を印加すると、指示極の表面において被電解質である塩素の電界還元反応が生じ、指示極と対極の間に電流が流れる。

【0021】

指示極及び対極の間に電圧が印加されると、指示極の近傍には濃度分極を生じた一定の拡散層が形成される。この状態では電解還元電流は拡散速度に比例する。拡散速度は試料水中の残留塩素濃度に比例する。したがって、残留塩素計は、拡散層が形成されている状態における電流（拡散電流）を測定することで試料水中の残留塩素の濃度を測定することができる。このような測定原理による濃度測定法はポーラログラフ方式と呼ばれる。

【0022】

このような塩素濃度測定においては、塩素濃度と拡散電流の比例性を安定的に得るために拡散層の厚さを一定に保つことが重要である。そのため、拡散層の厚さを一定に保つため、残留塩素計は、測定中において、指示極をモータによって一定速度で回転させる。

【0023】

残留塩素計の電極、及びモータ等の補用品は、長期間の使用に伴い劣化していくため、定期的に交換する必要がある。比較例に係る塩素濃度計においては、塩素濃度計のメーカーが推奨する交換周期等に従って、ユーザが残留塩素計の補用品の交換を行っていた。しかし、補用品の劣化の程度は使用環境によって異なる。そのため、従来の構成においては、劣化が進んで交換が必要な補用品をそのまま使い続けることで、製品のパフォーマンスが低下する等の支障が生じる可能性があった。従来の構成においては、まだ交換する必要がない補用品を交換することで、無駄なコストが生じることもあり得た。

【0024】

本開示の目的は、残留塩素計の補用品をより適切な時期に交換可能とすることである。

【0025】

＜実施形態＞
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。各図面中、同一の構成又は機能を有する部分には、同一の符号を付している。本実施形態の説明において、同一の部分については、重複する説明を適宜省略又は簡略化する場合がある。

【0026】

（第１実施形態）
本開示に係る残留塩素計は、指示極を回転させるモータを流れる電流又は拡散電流を測定し、その電流に基づき補用品の劣化の程度を検知する。残留塩素計は、検知した劣化の程度に応じて、補用品を交換すべき状態になった場合、そのことをユーザに通知することで、ユーザが補用品を適切なタイミングで交換することを可能にする。

【0027】

図１は、一実施形態に係る残留塩素計１の構成例を示す図である。残留塩素計１は、指示極１１、対極（比較極）１２、モータ１３を含むモータ駆動部３０、摺動コンタクト１６、電流－電圧変換回路５１、アナログデジタル変換器５２、制御部５３、加電圧回路５４、及び出力部５５を備える。

【0028】

指示極１１及び対極１２は電極である。指示極１１及び対極１２は、測定槽５０を構成する壁部２０に蓄えられた水道水等の試料水Ｗの中に浸漬される。指示極１１及び対極１２の間には、制御部５３の制御に基づき電圧が印加される。

【0029】

モータ１３は、残留塩素濃度の測定中、指示極１１を一定速度で回転させる動力源である。モータ１３は、電力を指示極１１を回転させる力に変換する任意の構成を有する。モータ１３を駆動するモータ駆動部３０の構成については、図３を参照して後述する。

【0030】

摺動コンタクト１６は、モータ１３により指示極１１が回転している状態において、指示極１１と電流－電圧変換回路５１との間の電気的な接続を維持したまま、拡散電流を取り出す電気伝達機構である。測定中、指示極１１は常時回転しているため、残留塩素計１は、回転体である指示極１１を流れる電流を摺動コンタクト１６から取り出すことで、拡散電流を検出する。本実施形態に係る残留塩素計１は、指示極１１から信号を取り出す電気的接触装置（コンタクト）としてブラシと回転子に摺動方式を採用した摺動コンタクト１６を備えるが、指示極１１から信号を取り出すことが可能ならばこのような構成に限られない。例えば、電気的接触装置は、収納部の金属球を介して回転体（指示極１１）と静止状態の接触子との間で電力または電気信号の伝達を行うようにしてもよい。電気的接触装置は、回転体である指示極１１から電流又は電圧信号を取り出す任意の機構を使用してもよい。また、電気的接触装置は、水銀などの液体金属を利用した機構を用いてもよい。なお、摺動コンタクト１６は、耐摩耗性と耐腐食性に優れた金合により構成してもよい。あるいは、摺動コンタクト１６は、チタン、プラチナ、金、銀、ステンレスなど腐食しにくい金属で形成してもよい。摺動コンタクト１６により取り出された拡散電流の値は、後述する制御部４１へ伝達される。

【0031】

電流－電圧変換回路５１は、摺動コンタクト１６を介して取得された拡散電流を電圧に変換する回路である。電流－電圧変換回路５１は、図３を参照して後述する、抵抗３３～３５，３７、及び比較器（オペアンプ）３６のような構成を備えてもよい。アナログデジタル変換器（Analog to Digital Converter）５２は、拡散電流に応じた電圧を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。デジタル信号は制御部５３へ出力される。

【0032】

制御部５３は、１つ以上のプロセッサを含む。一実施形態において「プロセッサ」は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。制御部５３は、拡散電流を測定するための各構成要素と通信可能に接続され、拡散電流の測定に関する残留塩素計１の動作を制御する。加電圧回路５４は、制御部５３の制御に基づき、指示極１１側を陰極として指示極１１と対極１２との間に電位差を生じさせる回路である。加電圧回路５４は、指示極１１と対極１２との間に電位差を生じさせる電源として作用する。出力部５５は、ユーザに対して情報を出力し、ユーザに通知する１つ以上の出力インタフェースを含む。例えば、出力部５５は、情報を画像で出力するディスプレイ、又は情報を音声で出力するスピーカ等であるが、これらに限定されない。なお、制御部５３、加電圧回路５４、及び出力部５５は、後述するモータ駆動部３０の制御部４１、電源３１、及び出力部４５と共通の構成としてもよい。

【0033】

図２は、図１の測定槽５０の構成例を示す図である。測定槽５０は、壁部２０、入水口２１、混合槽２２、ビーズケース２３、オーバフロー堰２４、２５、緩衝板２６、排水口２７、逆洗口２８、及び排水口２９を備える。ビーズ２３３で充たされたビーズケース２３が、混合槽２２の中に設けられる。指示極１１は、ビーズケース２３の中に設置され、モータ１３により回転する。対極１２はビーズケース２３の外の混合槽２２内に設けられる。

【0034】

試料水Ｗは、入水口２１から混合槽２２へ注入される。試料水Ｗは、混合槽２２、ビーズケース２３、指示極１１、対極１２、オーバフロー堰２４，２５を経由して排水口２７，２９から排出される。オーバフロー堰２４，２５及び入水口２１付近に設けられた緩衝板２６によって、入水口２１から注入された試料水Ｗの流量範囲にかかわらず、ほぼ一定の流量の試料水Ｗを指示極１１へ送ることが可能である。なお、試料水Ｗは、入水口２１ではなく、逆洗口２８から混合槽２２へ注入してもよい。通常使用される入水口２１ではなく、別に設けた逆洗口２８から定期的に洗浄用のフィルタを通過した洗浄水を注入するようにすることで、測定槽５０内の特定の個所に蓄積した汚れ等を洗浄してもよい。

【0035】

指示極１１は、電極１１１を備え、残留塩素濃度に比例した拡散電流を測定するために使用される。指示極１１に物理的な汚れ又は電気的な汚れ等が付着すると、拡散電流の正しい値を測定することができなくなるため、指示極１１は常に洗浄されている必要がある。本実施形態に係る残留塩素計１は、小型のビーズ２３３で充たされたビーズケース２３内で指示極１１を回転させることで、指示極１１の表面をビーズ２３３により研磨し、常に洗浄された状態に保つ。これにより、試料水Ｗ中に含まれる鉄成分又はマンガン成分等の電極１１１への付着が防止され、指示極１１の感度の低下が防止される。また、指示極１１の電極１１１を化学的腐食に強い、例えば、金、チタン、プラチナ、銀、ステンレス等の物質により構成することで、指示極１１の電極１１１の腐食を防止してもよい。ビーズ２３３は例えばセラミックにより構成されるが、電極１１１の表面を研磨することができる任意の物質により構成してもよい。例えば、ビーズ２３３は、ガラス、任意の金属、砂、又は胡桃の実等により構成してもよい。ビーズケース２３は、ビーズ２３３よりも小さく、試料水Ｗがビーズケース２３内を流出入することが可能な大きさの多数の側面孔２３１及び底面孔２３２を有してもよい。

【0036】

対極１２は、例えば、銀により構成してもよい。対極１２を銀により構成した場合、オーバフロー堰２４に、孔２４１を設けるようにしてもよい。孔２４１は、試料水Ｗが流れなくなったとき、混合槽２２内に淀んでいる水を排出し、対極１２を水中から露出させ、指示極１１が銀メッキされることを防ぐ作用を有する。

【0037】

図３は、図１のモータ駆動部３０の構成例を示す回路図である。モータ駆動部３０は、
モータ１３、電源３１、抵抗３２～３５、比較器３６、抵抗３７、アナログデジタル変換器３８、制御部４１、記憶部４２、通信部４３、入力部４４、及び出力部４５を備える。

【0038】

モータ１３は、指示極１１をビーズケース２３内で回転させる。モータ１３は、例えば、ステッピングモータにより実現してもよい。モータ１３は、例えば、１秒間に１０回転の回転速度で、指示極１１を回転させてもよい。以下、モータ１３は直流モータである例を説明するが、交流モータとしてもよい。

【0039】

電源３１は、モータ１３を駆動するための電力を提供する。電源３１は、加電圧回路５４と共通としてもよいし、加電圧回路５４と共通の電力源を適宜、変圧等の変換を行って構成してもよい。

【0040】

抵抗３２は、モータ１３を流れる電流を測定するための抵抗である。抵抗３３～３５，３７、比較器（オペアンプ）３６は、モータ１３を流れる電流を電圧に変換する電流－電圧変換回路である。アナログデジタル変換器（Analog to Digital Converter）３８は、モータ１３を流れる電流に応じた電圧を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。デジタル信号は制御部４１へ出力される。

【0041】

制御部４１は、１つ以上のプロセッサを含む。一実施形態において「プロセッサ」は、例えばＣＰＵ等の汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。制御部４１は、残留塩素計１を構成する各構成要素と通信可能に接続され、モータ１３の制御に関する残留塩素計１の動作を制御する。なお、制御部４１は、図１の制御部５３と共通の構成とし、摺動コンタクト１６により取り出された拡散電流の値を取得してもよい。

【0042】

記憶部４２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む任意の記憶モジュールを含む。記憶部４２は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能してもよい。記憶部４２は、残留塩素計１の動作に用いられる又は残留塩素計１の動作の結果得られた任意の情報を記憶する。例えば、記憶部４２は、各種プログラム、モータ１３を流れる電流のデータ、及び拡散電流のデータ等の各種情報等を記憶してもよい。記憶部４２は、残留塩素計１に内蔵されているものに限定されず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のデジタル入出力ポート等によって接続されている外付けのデータベース又は外付け型の記憶モジュールであってもよい。

【0043】

通信部４３は、後述する情報処理装置２等の他の装置と通信接続可能な、任意の通信モジュールを含む。通信部４３は、さらに、他の装置との通信を制御するための通信制御モジュール、及び他の装置との通信に必要となる識別情報等の通信用データを記憶する記憶モジュールを含んでもよい。

【0044】

入力部４４は、ユーザの入力操作を受け付けて、ユーザの操作に基づく入力情報を取得する１つ以上の入力インタフェースを含む。例えば、入力部４４は、物理キー、静電容量キー、ポインティングディバイス、出力部４５のディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、又は音声入力を受け付けるマイク等であるが、これらに限定されない。

【0045】

出力部４５は、ユーザに対して情報を出力し、ユーザに通知する１つ以上の出力インタフェースを含む。例えば、出力部４５は、情報を画像で出力するディスプレイ、又は情報を音声で出力するスピーカ等であるが、これらに限定されない。前述のように、出力部４５は、出力部５５と共通の構成としてもよい。

【0046】

モータ駆動部３０又は残留塩素計１の機能は、本実施形態に係る劣化検知を行うために用いられうるコンピュータプログラム（プログラム）を、制御部４１に含まれるプロセッサで実行することにより実現されうる。すなわち、モータ駆動部３０又は残留塩素計１の少なくとも一部の機能は、ソフトウェアにより実現されうる。コンピュータプログラムは、モータ駆動部３０又は残留塩素計１の動作に含まれるステップの処理をコンピュータに実行させることで、各ステップの処理に対応する機能をコンピュータに実現させる。すなわち、コンピュータプログラムは、コンピュータを本実施形態に係るモータ駆動部３０又は残留塩素計１として機能させるためのプログラムである。

【0047】

なお、モータ駆動部３０は、制御部４１がモータ１３を流れる電流信号を取得できるならば、図３に例示した構成と異なる構成を有してもよい。すなわち、モータ１３を流れる電流の検出方式は問わない。例えば、モータドライバＩＣ（Integrated Circuit）の電流モニタ機能を使用して電流信号を取得することができるならば、制御部４１は、そのようなモータドライバＩＣから直接、電流信号を取得してもよい。この場合、モータ駆動部３０は、電流検出用の抵抗３２、抵抗３３～３５，３７、比較器３６、アナログデジタル変換器３８を備えなくてもよい。また、制御部４１、記憶部４２、通信部４３、入力部４４、及び出力部４５の一部又は全ての機能が、制御部４１に含まれる専用回路により実現されてもよい。すなわち、モータ駆動部３０又は残留塩素計１の一部の機能が、ハードウェアにより実現されてもよい。また、残留塩素計１は、制御部４１が拡散電流を取得するための任意の構成を有する。

【0048】

本実施形態に係る残留塩素計１は、一例として、モータ１３を流れる電流信号又は拡散電流に基づき、電極１１１、摺動コンタクト１６、及びモータ１３の各補用品の劣化の程度を検知し、検知の結果に応じて、交換すべき補用品を判定する。このような検知・判定処理の原理について、図４を参照して説明する。

【0049】

図４は、モータ１３の負荷トルクとモータ１３における消費電流との対応関係の一例を示す図である。図４は、モータ１３に加えられた負荷トルクと、モータ１３が消費する電流値との対応関係の一例をグラフにより示している。すなわち、図４は、無負荷で回転するモータ１３に徐々にブレーキを掛けて、負荷トルクを増加した場合のモータ１３を流れる電流値の変化をグラフにより示している。図４において、横軸はモータ１３に加えられた負荷トルクの大きさを示し、縦軸はモータ１３を流れる電流の大きさを示す。図４に示すように、一般的に負荷トルクと消費電流値は非線形で比例する関係を有する。

【0050】

本実施形態に係る残留塩素計１は、モータ１３が消費する電流値と負荷トルクが密接な関係にあることを利用する。つまり、残留塩素計１は、モータ１３を流れる電流値の変化に基づき、モータ１３に加えられている負荷トルクの大きさを推定する。電極１１１、摺動コンタクト１６、及びモータ１３の劣化の種類によって、モータ１３に加えられる負荷トルクのパターンは異なる。残留塩素計１は、このようなパターンの相違に基づき、電極１１１、摺動コンタクト１６、及びモータ１３の補用品の種類毎に、劣化の程度を検知してもよい。

【0051】

例えば、指示極１１の電極１１１においては、使用期間の経過に応じて、表面にうろこ状の凹凸が発生することが知られている。そして、電極１１１の表面にうろこ状の凹凸が発生した場合、モータ１３を流れる電流の波形には細かい波形が重畳されることが知られている。そこで、残留塩素計１は、このような電極１１１の劣化に応じた波形を事前に学習しておき、モータ１３を流れる電流の測定値と、事前に学習した波形とを比較して、電極１１１の劣化の程度を検知してもよい。

【0052】

また、指示極１１の電極１１１が新しいときは、残留塩素計１が測定する拡散電流の測定値は、指示極１１の回転周期に依存しない波形を示すものの、使用期間の経過に応じて、拡散電流の測定値は、指示極１１の回転周期を周期とする正弦波に近づくことが知られている。そこで、残留塩素計１は、拡散電流の波形に基づき、電極１１１の劣化の程度を検知してもよい。

【0053】

摺動コンタクト１６については、使用期間が長くなるにつれて、回転する機械部品と回転しない機械部品とのクリアランスが狂ったり、回転する機械部品と回転しない機械部品との間を埋める潤滑剤が劣化したりすることによって、動作が渋くなることが知られている。摺動コンタクト１６の動作が渋くなったことは、指示極１１を同じように回転させる場合であっても負荷トルクが大きくなり、モータ１３を流れる電流の値が大きくなる現象として観察されうる。したがって、残留塩素計１は、同一の動作をする場合であっても、モータ１３を流れる電流の値が全体的に大きくなったことに基づき、摺動コンタクト１６の劣化を検出してもよい。また、摺動コンタクト１６においては、使用期間が長くなるにつれて、回転する機械部品と回転しない機械部品との間に電流を流すブラシが劣化することにより、指示極１１の回転周期に応じたタイミングで、瞬断的な接触不良が周期的に発生する場合がありうる。このような接触不良は、モータ１３を流れる電流の電流値のサンプルが、指示極１１の回転周期等に応じたタイミングで、周期的に途絶えることとして観察される。そこで、残留塩素計１は、モータ１３を流れる電流の電流値のサンプルが周期的に途絶えたことに基づき、摺動コンタクト１６の劣化を検出してもよい。

【0054】

モータ１３については、モータ軸受け部分の経時劣化、及び、潤滑剤の劣化等により、同一の電流が流れてもトルクの出力が減少するため、同一のトルクを出力するために必要な電流値が上昇することが知られている。そこで、残留塩素計１は、モータ１３を流れる電流値の上昇に基づきモータ１３の劣化の程度を検知してもよい。また、モータ１３を構成するベアリングの劣化等により、指示極１１を一回転する間に加えられる負荷トルクは均一でなくなり、モータ１３の回転において「ゴリゴリ」「ゴロゴロ」といった感触が生じるようになる場合がある。このような感触は、モータ１３を流れる電流波形が、モータ１３の回転周期に合わせて上下する波形として現れる。そこで、残留塩素計１は、モータ１３を流れる電流値がモータ１３の回転周期に合わせて上下することに基づきモータ１３の劣化の程度を検知してもよい。

【0055】

また、モータ１３の使用期間が長くなるにつれて、モータ１３を駆動する電力を供給する電極等の絶縁不良が生じ、指示極１１の回転周期に応じたタイミングで、瞬断的な接触不良が周期的に発生する場合がありうる。このような接触不良は、モータ１３を流れる電流の電流値のサンプルが、指示極１１の回転周期等に応じたタイミングで、周期的に途絶えることとして観察される。そこで、残留塩素計１は、モータ１３を流れる電流の電流値のサンプルが周期的に途絶えたことに基づき、モータ１３の劣化を検出してもよい。

【0056】

上記のように、残留塩素計１は、拡散電流の測定値に基づく電極１１１の劣化検知、並びに、モータ１３を流れる電流の測定値に基づく、摺動コンタクト１６の接触不良、及びモータ１３のベアリング劣化・接触不良の検知を、信号の周期的変動に基づき行う。本明細書では、このような信号の周期的変動を検知するための信号解析をＡＣ（Alternating Current）解析（交流的解析）と称する。具体的には、ＡＣ解析は、特定の周波数成分の抽出及び除去、並びに特定の周波数帯域を増幅等の加工を施す解析を指す。残留塩素計１は、モータ１３の電流又は拡散電流についてＡＣ解析を行うことにより、各補用品が経時変化に伴って発生する周期的な特徴を抽出することができる。残留塩素計１は、各補用品について異なる内容のＡＣ解析を行ってもよい。残留塩素計１は、ＡＣ解析を実行することで、例えば、破損したベアリングの「ゴリゴリ」とした感触をそのまま電流波形として抽出することができ、これにより劣化予兆を検知してもよい。また、残留塩素計１は、各補用品の劣化時の波形を事前に取得し、適宜、モータ１３の電流又は拡散電流の測定値と比較して劣化予兆を検出してもよい。

【0057】

他方、残留塩素計１は、摺動コンタクト１６の劣化、モータ軸受け部分の経時劣化、及び、潤滑剤の劣化等を、モータ１３を流れる電流の測定値の上昇に基づき検知する。本明細書では、このような信号の値の全体的な傾向を検知するための信号解析をＤＣ（Direct Current）解析（直流的解析）と称する。具体的には、ＤＣ解析は、特定の期間における積分処理、移動平均、及び中央値の演算等を行う解析を指す。残留塩素計１は、モータ１３の電流又は拡散電流についてＤＣ解析を行うことにより、各補用品が経時変化に伴って発生する平均的な特徴を抽出することができる。残留塩素計１は、具体的な期間の設定、及び、処理の選択等に関して、各補用品につき異なる内容の処理を行ってもよい。
ＤＣ解析には、アナログ的な解析、デジタル的な解析、及びこれらの組合せが含まれてもよい。デジタル的な解析にはＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等の高度な解析が含まれてもよい。例えば、ベアリングのグリスが徐々に劣化して堅くなった場合、モータ１３の負荷トルクが徐々に重たくなるために、モータ１３の駆動電流の平均値が高くなる。残留塩素計１は、モータ１３の電流についてＤＣ解析を実行することで、モータ１３の電流の平均値の上昇を検知し、劣化予兆を検知してもよい。また、残留塩素計１は、事前に閾値を設定し、信号のＤＣ解析に基づき取得された値と、閾値との大小を比較することで、劣化予兆の判断を行ってもよい。

【0058】

図５は、残留塩素計１が実行する処理の一例を示すフローチャートである。図５を参照して説明する残留塩素計１の動作は本実施形態に係る残留塩素計１の制御方法に相当する。以下、制御部５３は制御部４１と共通であり、制御部４１が残留塩素計１全体の動作を制御する例について説明する。図５の各ステップは、残留塩素計１の制御部４１の制御に基づき実行される。以下、モータ１３を流れる電流信号に基づき補用品の劣化を検知する処理について説明するが、拡散電流に基づき補用品の劣化を検知する場合も同様の処理となる。

【0059】

ステップＳ１において、制御部４１は、モータ１３を流れる電流信号を取得する。具体的には、制御部４１は、抵抗３３～３５，３７、及び比較器（オペアンプ）３６により電流・電圧変換され、アナログデジタル変換器３８によりデジタル信号に変換された、モータ１３を流れる電流の信号を取得する。制御部４１は、取得した電流信号のデータを記憶部４２に記憶してもよいし、他の情報処理装置へ転送してもよい。制御部４１は、残留塩素計１について初めてフローチャートの処理を実行する場合、ステップＳ１において取得された電流信号のデータを、新品の状態におけるデータとして記憶部４２に記憶してもよい。

【0060】

ステップＳ２において、制御部４１は、ステップＳ１で取得した電流信号を解析する。具体的には、制御部４１は、モータ１３を流れる電流の信号について、前述のＡＣ解析、ＤＣ解析、又はこれらの組合せを含む複数種類の解析を行ってもよい。解析の際に、制御部４１は、モータ１３が発生するノイズ、商用電源から発生するノイズ、及び外来からの不要なノイズ等をモータ１３の電流の信号から除去してもよい。具体的には、例えば、制御部４１は、ＡＤ変換の手前でノイズの除去を行ってもよい。制御部４１は、解析の結果を記憶部４２に記憶してもよい。

【0061】

ステップＳ３において、制御部４１は、ステップＳ２における電流信号の解析の結果に基づき、補用品の劣化の程度を検知する。具体的には、制御部４１は、ステップＳ２による解析結果と、事前に機械学習等により取得した解析結果と比較して補用品の劣化の程度を検知してもよい。例えば、制御部４１は、補用品が新品の状態におけるモータ１３の電流に関する解析結果を記憶しておき、ステップＳ２による解析結果をこれと比較することで、補用品の劣化の程度を検知してもよい。ステップＳ２による解析結果と比較する対象は、事前に補用品ごとに取得されたモータ１３の電流に関する解析結果としてもよい。

【0062】

ステップＳ４において、制御部４１は、ステップＳ３で検知した補用品の劣化の程度に基づき、交換すべき補用品を判定する。例えば、制御部４１は、ステップＳ３で検知した補用品の劣化の程度が、予め定めた劣化の程度の閾値を上回る場合は、その補用品を交換すべきと判定してもよい。

【0063】

ステップＳ５において、制御部４１は、ステップＳ４における判定結果をユーザに提示する。例えば、制御部４１は、判定結果を示す画像を出力部４５のディスプレイに表示したり音声により判定結果を通知したりしてもよい。制御部４１は、予め登録された機器管理者のメールアドレスを宛先として、判定結果を示すメールを送信してもよい。また、制御部４１は、補用品の交換の要否に加えて、各補用品の劣化の程度をユーザに通知してもよい。制御部４１は、ステップＳ５の処理を終えると、図５のフローチャートの処理を終了する。

【0064】

以上のように、残留塩素計１は、試料水Ｗの中の残留塩素の濃度を測定する装置である。残留塩素計１は、試料水Ｗの中に浸漬される指示極１１及び対極１２と、指示極１１及び対極１２の間に電圧を印加した場合に、指示極１１及び対極１２の間に流れる電流である拡散電流に基づき、試料水Ｗの中の残留塩素の濃度を測定する制御部４１と、を備える。制御部４１は、指示極１１を試料水Ｗの中で回転させるモータ１３を流れる電流であるモータ電流と、拡散電流との少なくともいずれかに基づき、残留塩素計１の補用品の劣化の程度を検出する。このように、残留塩素計１はモータ電流と拡散電流の少なくともいずれかに基づき補用品の劣化の程度を検出するため、ユーザは、補用品を劣化の程度に応じてより適切な時期に交換することが可能である。

【0065】

なお、制御部４１は、モータ電流及び拡散電流の少なくともいずれかについて、周期的変動を検知するための信号解析である交流的解析を行ってもよい。制御部４１は、モータ電流及び拡散電流の少なくともいずれかについて行われた交流的解析の結果と、予め取得されたサンプル信号についての交流的解析の結果とを比較して、残留塩素計１の補用品の劣化の程度を検出してもよい。このように、残留塩素計１は、モータ電流及び拡散電流の少なくともいずれかについて交流的解析を行って補用品の劣化の程度を検出するため、モータ電流又は拡散電流の周期的変動として現れる補用品の劣化を適切に検出することができる。

【0066】

また、制御部４１は、モータ電流及び拡散電流の少なくともいずれかについて、その値の全体的な傾向を検知するための信号解析である直流的解析を行ってもよい。制御部４１は、モータ電流及び拡散電流の少なくともいずれかについて行われた直流的解析の結果と、予め取得されたサンプル信号についての直流的解析の結果とを比較して、残留塩素計１の補用品の劣化の程度を検出してもよい。このように、残留塩素計４１は、モータ電流及び拡散電流の少なくともいずれかについて直流的解析を行って補用品の劣化の程度を検出するため、モータ電流又は拡散電流の全体的変動として現れる補用品の劣化を適切に検出することができる。

【0067】

また、補用品は、モータ１３、指示極１１の電極１１１、又は、指示極１１から拡散電流を取り出すための摺動コンタクト１６としてもよい。したがって、残留塩素計１は、モータ１３、指示極１１の電極１１１、及び摺動コンタクト１６について劣化を検出することが可能である。なお、残留塩素計は、補用品として、モータ１３、指示極１１の電極１１１、及び摺動コンタクト１６以外にも、例えば、ビーズ２３３の劣化を検出して、その交換の要否を判定してもよい。

【0068】

また、制御部４１は、検出した劣化の程度に基づき、補用品を交換すべきか否かを判定し、補用品を交換すべきかの判定結果をユーザに提示してもよい。例えば、制御部４１は、判定結果を示す画像を出力部４５のディスプレイに表示したり、音声により判定結果を通知したりしてもよい。したがって、ユーザは、補用品の交換の要否を容易に把握することが可能である。

【0069】

なお、制御部４１は、ステップＳ１～Ｓ５の処理を、自動的に定期的（例えば、週に１回、月に１回等）に実行するようにしてもよい。これにより、残留塩素計１は、補用品の劣化の状態を定期的に監視して、補用品の交換が必要になった場合は、直ちにユーザに通知することができる。

【0070】

（第２実施形態）
残留塩素計１は、モータ１３を流れる電流又は拡散電流を他の情報処理装置へ送信し、その情報処理装置がデータの解析を行うようにしてもよい。このような処理を行う塩素計システム３について、図６を参照して説明する。図６は、一実施形態に係る塩素計システム３の構成例を示す図である。

【0071】

塩素計システム３は、残留塩素計１及び情報処理装置２を備える。残留塩素計１及び情報処理装置２は、ネットワークＮを介して互いに通信可能である。残留塩素計１は、第１実施形態に係る残留塩素計と同様の構成を備える。情報処理装置２は、ＰＣ（Personal Computer）、ＷＳ（Workstation）、タブレット、又はクラウドサーバ等の任意の情報処理装置である。ネットワークＮは、有線ネットワーク、無線ネットワーク、又はこれらの組合せを含む。

【0072】

残留塩素計１は、モータ１３の電流又は拡散電流を取得すると、そのデータを、ネットワークＮを介して情報処理装置２へ送信する。すなわち、残留塩素計１は、例えば、無線通信又は有線通信により、モータ１３の電流又は拡散電流のデータを情報処理装置２へ送信する。情報処理装置２は、受信したデータを解析して、補用品の劣化の程度を検出し、交換の要否を判定する。具体的には、情報処理装置２は、図５のステップＳ１～Ｓ５の処理を実行する。このように、塩素計システム３において、情報処理装置２はモータ電流と拡散電流の少なくともいずれかに基づき補用品の劣化の程度を検出して、その補用品を交換すべきか否かを判定する。そのため、仮に残留塩素計１にデータの解析能力が実装されていなくても、ユーザは、補用品を劣化の程度に応じた補用品の交換の要否を知ることができ、より適切な時期に補用品を交換することが可能である。

【0073】

以上のように、本開示の各実施形態によれば、モータ１の負荷トルクに比例する駆動電流又は拡散電流を解析することで、各補用品の劣化予兆を行う。したがって、残留塩素計１又は情報処理装置２は、各補用品の劣化具合を正確に把握し、これをユーザに適切な時期に通知することが可能になる。通知を受信したユーザは、必要かつ無駄のないタイミングで補用品を交換することができる。

【0074】

本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の複数のブロックは統合されてもよいし、又は１つのブロックは分割されてもよい。フローチャートに記載の複数のステップは、記述に従って時系列に実行する代わりに、各ステップを実行する装置の処理能力に応じて、又は必要に応じて、並列的に又は異なる順序で実行されてもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。

【符号の説明】

【0075】

１ 残留塩素計
２ 情報処理装置
３ 塩素計システム
１１ 指示極
１１１ 電極
１２ 対極
１３ モータ
１６ 摺動コンタクト
２０ 壁部
２１ 入水口
２２ 混合槽
２３ ビーズケース
２３１ 側面孔
２３２ 底面孔
２３３ ビーズ
２４ オーバフロー堰
２４１ 孔
２５ オーバフロー堰
２６ 緩衝板
２７ 排水口
２８ 逆洗口
２９ 排水口
３０ モータ駆動部
３１ 電源
３２ 抵抗
３３ 抵抗
３４ 抵抗
３５ 抵抗
３６ 比較器
３７ 抵抗
３８ アナログデジタル変換器
３９ 制御部
４１ 記憶部
４２ 通信部
４３ 入力部
４４ 出力部
５０ 測定槽
５１ 電流－電圧変換回路
５２ アナログデジタル変換器
５３ 制御部
５４ 加電圧回路
５５ 出力部
Ｗ 試料水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】