特許 7541408 水質判定装置及び水質判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-20

(45)【発行日】2024-08-28

(54)【発明の名称】水質判定装置及び水質判定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/18 20060101AFI20240821BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20240821BHJP

【ＦＩ】

G01N33/18 A

G01N21/27 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023174173

(22)【出願日】2023-10-06

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】517039483

【氏名又は名称】ＷＯＴＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001612

【氏名又は名称】弁理士法人きさらぎ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金 京柱

(72)【発明者】

【氏名】吉田 陽一

(72)【発明者】

【氏名】向原 穂高

【審査官】草川 貴史

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２１９１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０５７２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５３６７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１９９５１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第０９／０６０１６９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３３／００－３３／４６

Ｇ０１Ｎ ２１／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流路に向けて光を照射する第１発光部及び第２発光部と、
前記第１発光部から照射された光を前記流路を介して受光する第１受光部と、
前記第２発光部から照射された光を前記流路を介して受光する第２受光部と
を備え、
前記第１発光部及び前記第１受光部は、前記流路を介して対向して配置されており、
前記第２発光部及び前記第２受光部は、前記流路を介して対向して配置されており、
前記第２発光部から前記第２受光部に至る光路長は、前記第１発光部から前記第１受光部に至る光路長よりも長い
水質判定装置。

【請求項2】

前記第１受光部が検出した光量及び前記第２受光部が検出した光量に基づいて、前記流路を流れる水の水質を判定する判定部を備える
請求項１に記載の水質判定装置。

【請求項3】

前記判定部は、前記第１受光部が検出した光量及び前記第２受光部が検出した光量が、
それぞれ所定の閾値以上であるか否かを判定する
請求項２に記載の水質判定装置。

【請求項4】

前記第１発光部及び前記第１受光部は、前記流路の短手方向に沿って配置されており、
前記第２発光部及び前記第２受光部は、前記流路の長手方向に沿って配置されている
請求項１～３のいずれか１項に記載の水質判定装置。

【請求項5】

第１発光部から流路に向けて照射された光を該流路を介して第１受光部により受光する第１検出工程と、
第２発光部から流路に向けて照射された光を該流路を介して第２受光部により受光する第２検出工程と
を含み、
前記第１発光部及び前記第１受光部は、前記流路を介して対向して配置されており、
前記第２発光部及び前記第２受光部は、前記流路を介して対向して配置されており、
前記第２発光部から前記第２受光部に至る光路長は、前記第１発光部から前記第１受光部に至る光路長よりも長い
水質判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水質判定装置及び水質判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、水の水質を判定する方法として、濁度計により水の濁度を測定し、測定された水の濁度に基づいて、水の水質を判定する方法が知られている（特許文献１等）。一般的に、濁度計は、水に向けて光を照射する発光部と、発光部から照射され、水を透過した光を受光する受光部とを備えており、受光部が受光した光量に基づいて、水の濁度を測定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－０５４２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば、水道水のような濁度の低い水の水質を判定する場合、受光部として精度の高いセンサを用いる必要があるところ、このような精度の高いセンサは高価であるため、コストが増大するという問題がある。一方、精度の低いセンサは安価であるため、コストを低減させることができるものの、水の水質を正確に判定することができないという問題がある。

【0005】

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、コストを低減させつつ、水質の判定精度を向上させることが可能な水質判定装置及び水質判定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る水質判定装置は、流路に向けて光を照射する第１発光部及び第２発光部と、前記第１発光部から照射された光を前記流路を介して受光する第１受光部と、前記第２発光部から照射された光を前記流路を介して受光する第２受光部とを備え、前記第２発光部から前記第２受光部に至る光路長は、前記第１発光部から前記第１受光部に至る光路長よりも長い。

【0007】

本発明に係る水質判定装置において、前記第１受光部が検出した光量及び前記第２受光部が検出した光量に基づいて、前記流路を流れる水の水質を判定する判定部を備えることが好ましい。

【0008】

本発明に係る水質判定装置において、前記判定部は、前記第１受光部が検出した光量及び前記第２受光部が検出した光量が、それぞれ所定の閾値以上であるか否かを判定しても良い。

【0009】

本発明に係る水質判定装置において、前記第１発光部及び前記第１受光部は、前記流路の短手方向に沿って配置されており、前記第２発光部及び前記第２受光部は、前記流路の長手方向に沿って配置されていることが好ましい。

【0010】

また、本発明に係る水質判定方法は、第１発光部から流路に向けて照射された光を該流路を介して第１受光部により受光する第１検出工程と、第２発光部から流路に向けて照射された光を該流路を介して第２受光部により受光する第２検出工程とを含み、前記第２発光部から前記第２受光部に至る光路長は、前記第１発光部から前記第１受光部に至る光路長よりも長い。

【発明の効果】

【0011】

本発明の水質判定装置及び水質判定方法によれば、コストを低減させつつ、水質の判定精度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る水質判定装置の構成を示す概略図である。

【図2】本実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。

【図3】本実施形態に係る判定部による判定の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、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。また、本実施形態においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や、一部の構成要素が省略されている場合がある。

【0014】

［水質判定装置の全体構成］
図１に示すように、本実施形態に係る水質判定装置１は、流路Ｆに向けて光を照射する第１発光部１０及び第２発光部２０と、第１発光部１０から照射された光を流路Ｆを介して受光する第１受光部３０と、第２発光部２０から照射された光を流路Ｆを介して受光する第２受光部４０と、第１受光部３０及び第２受光部４０と電気的に接続された制御装置５０とを備えている。

【0015】

本実施形態に係る水質判定装置１は、例えば、水道水等の濁度の低い水の水質を判定するために用いると好適である。しかしながら、本実施形態に係る水質判定装置１の用途はこれに限定されず、濁度の高い水の水質を判定するために用いられても良い。

【0016】

［第１発光部、第２発光部、第１受光部及び第２受光部の構成］
第１発光部１０及び第２発光部２０は、例えば、ＬＥＤ等の任意の発光素子を有している。第１受光部３０及び第２受光部４０は、例えば、フォトダイオード等の任意の受光素子を有している。第１受光部３０は、第１発光部１０から照射され、流路Ｆを透過した光を受光するように構成されている。同様に、第２受光部４０は、第２発光部２０から照射され、流路Ｆを透過した光を受光するように構成されている。

【0017】

なお、第１発光部１０が有する発光素子と第２発光部２０が有する発光素子とは、同じであっても良いし、異なっていても良いが、水質判定を正確に行う観点から同じであることが好ましい。同様に、第１受光部３０が有する受光素子と第２受光部４０が有する受光素子とは、同じであっても良いし、異なっていても良いが、水質判定を正確に行う観点から同じであることが好ましい。

【0018】

第１発光部１０及び第１受光部３０と第２発光部２０及び第２受光部４０とは、第２発光部２０から第２受光部４０に至る光路長が第１発光部１０から第１受光部３０に至る光路長よりも長くなるよう配置されている。

【0019】

本実施形態では、第１発光部１０及び第１受光部３０が流路Ｆの短手方向に沿って対向して配置されており、第２発光部２０及び第２受光部４０が流路Ｆの長手方向に沿って対向して配置されている。具体的には、図１に示すように、第１発光部１０及び第１受光部３０と第２発光部２０及び第２受光部４０とは、第１発光部１０及び第１受光部３０の対向方向と直交かつ第２発光部２０及び第２受光部４０の対向方向と直交する方向から見た際に、第１発光部１０と第１受光部３０とを結ぶ線Ｌ１と第２発光部２０と第２受光部４０とを結ぶ線Ｌ２とが交差する位置関係となるよう配置されている。すなわち、本実施形態において、第１発光部１０及び第１受光部３０による流路Ｆ中の測定箇所と、第２発光部２０及び第２受光部４０による流路Ｆ中の測定箇所とが同じとなっている。

【0020】

このように、第１発光部１０及び第１受光部３０による流路Ｆ中の測定箇所と、第２発光部２０及び第２受光部４０による流路Ｆ中の測定箇所とが同じであることにより、すなわち、第１発光部１０及び第１受光部３０と第２発光部２０及び第２受光部４０とが、それぞれ流路Ｆ中の同じ流速の箇所を測定することにより、水質判定を正確に行うことができるという利点がある。

【0021】

なお、本実施形態では、第１発光部１０及び第１受光部３０が流路Ｆの短手方向に沿って配置されており、第２発光部２０及び第２受光部４０が流路Ｆの長手方向に沿って配置されているものとして説明をしたが、これに限定されず、第１発光部１０及び第１受光部３０と第２発光部２０及び第２受光部４０との少なくとも一方を流路Ｆの流路方向に対して傾斜して配置しても良い。また、本実施形態では、第１発光部１０と第１受光部３０とを対向して配置させるものとして説明をしたが、これに限定されず、例えば、第１発光部１０と第１受光部３０とを並列に配置し、第１発光部１０から照射された光を鏡等の反射部等で反射させて第１受光部３０に受光させる構成としても良い。さらに、第２発光部２０及び第２受光部４０についても同様に、第２発光部２０と第２受光部４０とを並列に配置し、第２発光部２０から照射された光を反射部で反射させて第２受光部４０に受光させる構成としても良い。また、反射部の有無や設置数等により、第１発光部１０から第１受光部３０に至る光路長と第２発光部２０から第２受光部４０に至る光路長とに差を設けても良い。

【0022】

［制御装置の構成］
図２に示すように、制御装置５０は、第１受光部３０及び第２受光部４０から第１受光部３０及び第２受光部４０が検出した光量情報を取得する取得部５１と、閾値情報を格納する記憶部５２と、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量に基づいて、流路Ｆを流れる水の水質を判定する判定部５３とを有している。

【0023】

ここで、「光量」は、例えば、光の強度又は測定値と表現されても良い。また、「閾値情報」とは、流路Ｆを流れる水の水質が良好であるか否かを判定するための基準値情報であり、任意に設定可能である。

【0024】

判定部５３は、取得部５１が取得した第１受光部３０及び第２受光部４０が検出した光量情報と、記憶部５２に格納された閾値情報とに基づいて、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量が、それぞれ所定の閾値以上であるか否かを判定するように構成されている。

【0025】

なお、判定部５３は、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量が、それぞれ所定の閾値以上であるか否かの判定結果に基づいて、流路Ｆを流れる水の水質が良好であるか否かの判定や、流路Ｆを流れる水の浄水処理を行う浄水処理装置（不図示）が正常であるか否かの判定を行うように構成されていても良い。

【0026】

具体的には、図３に示すように、判定部５３は、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量が、それぞれ所定の閾値以上である場合に、流路Ｆを流れる水の水質が良好であると判定し、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量の少なくとも一方が、所定の閾値よりも小さい場合に、流路Ｆを流れる水の水質が不良であると判定するように構成されていても良い。

【0027】

また、図３に示すように、判定部５３は、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量がそれぞれ所定の閾値以上である場合には、浄水処理装置が正常運転をしていると判定し、第１受光部３０が検出した光量のみが所定の閾値よりも小さい場合には、浄水処理装置に警報を発するよう判定し、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量がそれぞれ所定の閾値よりも小さい場合には、浄水処理装置を運転中止とするよう判定し、第２受光部４０のみが所定の閾値よりも小さい場合には、第１受光部３０、第２受光部４０及び浄水処理装置の少なくとも１つが故障していると判定するように構成されていても良い。

【0028】

［水質判定方法］
次に、本実施形態に係る水質判定装置１を用いた水質判定方法について説明する。

【0029】

［第１検出工程及び第２検出工程］
先ず、第１検出工程において、第１発光部１０から流路Ｆに向けて照射された光を流路Ｆを介して第１受光部３０により受光する。次に、第２検出工程において、第２発光部２０から流路Ｆに向けて照射された光を流路Ｆを介して第２受光部４０により受光する。

【0030】

［取得工程及び判定工程］
その後、取得工程において、取得部５１が第１受光部３０及び第２受光部４０から第１受光部３０及び第２受光部４０が検出した光量情報を取得する。最後に、判定工程において、判定部５３が、取得部５１が取得した第１受光部３０及び第２受光部４０が検出した光量情報と、記憶部５２に格納された閾値情報とに基づいて、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量が、それぞれ所定の閾値以上であるか否かを判定する。

【0031】

［本実施形態に係る水質判定装置の利点］
このように、本実施形態に係る水質判定装置１は、流路Ｆに向けて光を照射する第１発光部１０及び第２発光部２０と、第１発光部１０から照射された光を流路Ｆを介して受光する第１受光部３０と、第２発光部２０から照射された光を流路Ｆを介して受光する第２受光部４０とを備え、第２発光部２０から第２受光部４０に至る光路長は、第１発光部１０から第１受光部３０に至る光路長よりも長い。

【0032】

このような構成を備える水質判定装置１によれば、第１発光部１０から第１受光部３０に至る光路長と第２発光部２０から第２受光部４０に至る光路長とに差を設けているため、精度の低いセンサを用いた場合であっても、第１受光部３０及び第２受光部４０が検出した光量情報の差から、濁度の僅かな差を検知でき、汚れの程度が低い水であっても、その水質を正確に判定することができる。そのため、コストを低減させつつ、水質の判定精度を向上させることができるという利点がある。

【0033】

また、本実施形態に係る水質判定装置１は、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量に基づいて、流路Ｆを流れる水の水質を判定する判定部５３を備えている。このような構成を備える水質判定装置１によれば、濁度等の測定をする必要がなく、光量を測定するだけで水の水質を判定することができるため、水質の判定効率を向上させることができるという利点がある。

【0034】

さらに、本実施形態に係る水質判定装置１において、判定部５３は、第１受光部３０が検出した光量及び第２受光部４０が検出した光量が、それぞれ所定の閾値以上であるか否かを判定する。このような構成を備える水質判定装置１によれば、第１受光部３０及び第２受光部４０で検出された実測値と予め規定された閾値とを比較するため、水質の判定精度を向上させ、迅速な判定を可能にすることができるという利点がある。

【0035】

また、本実施形態に係る水質判定装置１において、第１発光部１０及び第１受光部３０は、流路Ｆの短手方向に沿って配置されており、第２発光部２０及び第２受光部４０は、流路Ｆの長手方向に沿って配置されている。このような構成を備える水質判定装置１によれば、第１発光部１０及び第１受光部３０と第２発光部２０及び第２受光部４０との配置が簡単であるという利点がある。

【0036】

［変形例］
本発明に係る水質判定装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において種々の改変を行なうことができる。

【0037】

例えば、上述した実施形態では、判定部５３が記憶部５２に格納された閾値情報を用いて判定を行うものとして説明をしたが、これに限定されず、例えば、ＡＩ判定を行う構成としても良い。また、判定部５３が水の濁度や色度を算出し、算出した水の濁度や色度に基づいて、水の水質を判定しても良い。

【0038】

また、上述した実施形態では、第１受光部３０及び第２受光部４０が流路Ｆを透過した光を直接受光するものとして説明をしたが、これに限定されず、例えば、流路Ｆを透過した光を反射させる反射部を更に有しており、第１受光部３０及び第２受光部４０が反射部で反射した光を受光するように構成されていても良い。この場合において、第１受光部３０及び第２受光部４０は、いずれの位置に配置されていても良い。

【0039】

さらに、上述した実施形態では、第１発光部１０及び第１受光部３０による流路Ｆ中の測定箇所と、第２発光部２０及び第２受光部４０による流路Ｆ中の測定箇所とが同じであるものとして説明をしたが、これに限定されず、第１発光部１０及び第１受光部３０による流路Ｆ中の測定箇所と、第２発光部２０及び第２受光部４０による流路Ｆ中の測定箇所とが異なっていても良い。

【0040】

また、上述した実施形態では、制御装置５０が取得部５１、記憶部５２及び判定部５３を備えるものとして説明をしたが、これに加えて、判定部５３による判定結果を表示可能な表示部を備える構成としても良い。

【0041】

さらに、上述した実施形態では、水質判定装置１が第１発光部１０及び第１受光部３０と、第２発光部２０及び第２受光部４０とを備えるものとして説明をしたが、発光部及び受光部の個数は何ら制限されるものではない。すなわち、水質判定装置１は、第３発光部及び第３受光部を備えていても良いし、４組以上の発光部及び受光部を備えていても良い。特に、３組以上の発光部及び受光部を備える場合には、２組の発光部１０，２０及び受光部３０，４０を備える上述した実施形態よりも水質レベル等をより細分化して詳細に判定することが可能となる。

【0042】

上記のような変形例が本発明の範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0043】

１ ：水質判定装置
１０ ：第１発光部
２０ ：第２発光部
３０ ：第１受光部
４０ ：第２受光部
５０ ：制御装置
５１ ：取得部
５２ ：記憶部
５３ ：判定部
Ｆ ：流路

【要約】

【課題】コストを低減させつつ、水質の判定精度を向上させることが可能な水質判定装置及び水質判定方法を提供する。
【解決手段】流路に向けて光を照射する第１発光部及び第２発光部と、第１発光部から照射された光を流路を介して受光する第１受光部と、第２発光部から照射された光を流路を介して受光する第２受光部とを備え、第２発光部から第２受光部に至る光路長は、第１発光部から第１受光部に至る光路長よりも長い。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】