JP5156021B2 - 流体モニタリング装置及びその動作方法 - Google Patents

Description

本発明は、サンプリング装置及びその動作方法に関する。

消費を目的とする、すなわち飲料水の本管供給における水の品質を監視するために、時々、給水のサンプリングが必要である。現在、これは普通、技術者が給水栓を訪れて、給水にアクセスし、現場から現場へ持って行く可搬型サンプリング装置によって好適な検査を行うことによって成されている。代替的に、水道の本管を、掘削によって露出し、穴を空けて挿入弁を取り付け、これを介して器具を本管に取り付けてもよい。これらの方法は、かなりの時間を消費し、広範囲の監視には非実用的であり高価である。

ＷＯ−Ａ−２００５／０５２５７３は、装置を介して流体の周期的な流動を提供するよう構成されている出口を具える給水栓（これらは、本管の分布ネットワークへ広範囲なアクセスを提供する）に取り付け可能なサンプリング装置を開示している。しかしながら、より複雑ではない装置を具えることが望ましく、特定の水質センサは、周期的な流動で十分に機能することができない。
ＷＯ２００５／０５２５７３

本発明による、第１の態様において、流体をサンプリングするためのサンプリング装置が提供され、当該装置が、センサと、装置を通る連続的な流体の流動がセンサを通るように開いている流動調整器とを具える。

好適には、装置が給水栓に取付可能である。好適には、装置が、当該装置を給水栓に連結するためのねじ山付キャップを具えた給水栓連結具を具える。

好適には、センサが、流体の特性の読み込みを定期的に行うよう構成されている。好適には、読み込みがメモリに記憶される。好適には、装置が、携帯端末（ＰＤＡ）などの外部装置へのデータダウンロードのためのコネクタを具える。好適には、装置がさらに、外部装置へのデータのワイヤレス送信のための送信機を具える。好適には、送信機はアンテナである。

好適には、センサが、塩素センサ、ｐＨセンサ、及び電気伝導度センサのうちの一つから選択される。好適には、装置が、塩素センサ、ｐＨセンサ、及び電気伝導度センサの１又はそれ以上から選択される複数のセンサを具える。

好適には、装置が、当該装置を通る流体のための流体の流動路と、当該流体の流動路内に逆止弁とを具える。

好適には、流動調整器が、流体の流動の圧力を減少させる。これは、水圧をセンサに好適な圧力、一般的に、１０乃至１６ｂａｒの本管の圧力から、１ｂａｒ、好ましくは約０．１ｂａｒ未満まで減らすことができる。

好適には、装置がさらに、センサに流体を向けるように構成される流体排出装置を具える。

好適には、流体排出装置が、３０°から６０°の入射角度でセンサに流体を向けるように構成される。好ましくは、入射角度が、４０°から５０°である。これは、センサに泡及び粒子状物質が生成されないことを確実にするのに有用である。

好適には、センサが膜センサである。

流体の流量は、一定である必要はないが、その場合が所望される。好適には、装置を通る流体の流量が、毎分０．０５リットル乃至毎分３リットルの範囲である。より好適には、流量の範囲が、毎分０．０５リットル乃至毎分１リットルである。さらに好適には、流体の流量が、毎分０．０７５リットル乃至毎分０．５リットルの範囲である。好ましくは、流体の流量が、毎分０．０９リットル乃至毎分０．１５リットルの範囲である。最も好ましくは、流体の流量が、毎分０．１リットルである。

好適には、流体が液体である。好適には、液体が水である。

好適には、装置が、配水管網において水をサンプリングするためである。

好適には、装置が、水圧が本管供給からによるように構成される。

本発明による、第２の態様において、本発明の第１の態様による装置の動作方法が提供されており、当該方法は、装置が流体供給に取り付けられるときに、装置を通る連続的な流体の流動全てに対する流動調整器を構成するステップを具える。

次に、本発明が例示としてのみ、添付図面を参照して記述されている。
図１は、本発明の第１の実施例によるサンプリング装置の正面図である。 図２は、図１に示されている装置の内部部材の垂直断面概略図である。 図３は、図１及び図２に示されている装置の蓋の垂直断面概略図である。 図４は、図２に示されている装置の概略平面図である。 図５は、本発明の第２の実施例によるサンプリング装置の概略図である。 図６は、図５のサンプリング装置のセンサユニット構成の概略図である。

添付図面の図１を参照すると、本発明に係るサンプリング装置２が図示されている。サンプリング装置は、メイン本体部４と、蓋６と、給水栓連結具８とを具える。メイン本体部４及び給水栓連結具８は、アルミニウム合金で作られている。蓋６は、メイン本体部４にボルト締めされており、例えばポリカーボネートなどの硬いプラスチックでできている。

添付図面の図２乃至４を参照すると、サンプリング装置２は、さらに、給水栓（図示せず）に装置２を連結するための給水栓連結具８に内部のねじ山１０を具える。Ｏ−リングシール１２は、給水栓連結具８と給水栓の間に水密シールを形成するのに有用である。

入口１４が、流動路を塞ぎうるかなりの粒子状物質が装置２に入るのを防ぐためにフィルタ１６を具え、給水栓コネクタ８から存在する。取付部品１８は、フィルタ１６を入口１４に対して適所に固定する。可撓性パイプ２０が、入口１４から逆止弁２４を組み込んでいる流動調整器２２へ延在している。管継手２６は、流動調整器２２からセンサケース２８まで延在している。センサにおいて、ケースは、フローセル３０と、取り外し可能な膜３２と、塩素センサ３４とを具える。センサケース２８からの、ねじ山付排水管３８を具える出口３６があり、流出する流動は、さらなるセンサ又はサンプリング装置へ方向付けられても良い。

好適な流動調整器は、米国ミシガン州４８０１７、クローソン、アンダーソン１３６３、ＷＡ Ｋａｔｅｓ カンパニーから入手可能なＭｉｃｒｏ−Ｆｌｏｗである。過剰な流体が装置から排出される。

センサケース２８は、キャップ４０と、Ｏ−リングシール４２とを具えて、フローセル３０、取り外し可能な膜３２、及びセンサ３４にアクセスできるようにしている。キャップ４０が適所にあるとき、既知の固定容積及び流動特性のフローセル３０は、この内面と膜３２の外面の間に形成される。キャップ４０は、通常、取り外し可能なねじ山付プラグ４３によって塞がれているそこに通じる穴を具えており、ここを通じて、キャリブレーション溶液を既知の速度で供給することができる。キャップ４０を取り外すことによって、膜３２などの部分の交換を便利に行うことができる。センサ３４は、フローセル３０を通過する水の塩素濃度を読み込むよう構成されている。

好適なセンサは、ドイツ国、ワインハイム、Ｅｉｓｌｅｂｅｒ Ｓｔｒ．５、Ｄｒ Ｒｅｉｓｓ ＧｍｂＨから入手可能なＣＬ４−１Ｎである。

装置はさらに、バッテリ４４と、装置を手動で始動及び停止させるためのボタン４８を組み込むＲＳ２３２連結具４６とを具える。バッテリ４６は、装置２の内部の電子機器に電力を供給する。

蓋６に、ＧＳＭアンテナ５０、及びメモリを組み込んでいる複合ＧＳＭ／無線モジュール及びデータロガー５２が設けられている。

装置２を通る流動路は、入口１４から可撓性パイプ２０、流動調整器２２、管継手２６、フローセル３０、出口３６まで提供される。

使用の際、組み立てられたユニットは、給水栓連結具８を用いる給水栓に取り付けられる。流動調整器２２は、装置を通る流量を変えることができ、水の連続的な流動、好ましくは、一定の流動が装置２を通るように構成されている。水質の１時間ごとの測定のために、装置を通る好ましい流量は、毎分０．１リットルである。これは、センサーが、比較的現状の供給量を読み込むことを確実にするのに十分速い一方、（すなわち検査される水は、近傍のパイプのそれと実質的に類似している）給水栓チャンバを溢れさせることなく排水できる十分に少ない水量を作り出す。

典型的な英国の主な分布圧力に基づいて、センサにかかる水の入射圧力は、１ｂａｒ未満、好ましくは約０．１ｂａｒである。

定期的に、例えば１時間ごとに、センサは水中の塩素濃度を読み込み、この情報はデータロガー５２のメモリに記憶される。定期的、例えば毎日又は毎週、あるいはユーザによってそうするように指示されるときのいずれかに、装置は、データロガー５２からそのデータをダウンロードする。ＧＳＭ／無線モジュール５２を介してワイヤレスで、又はＲＳ２３２ポート４６への物理的な接続によることができる。装置２への指示は、たとえばサンプリングの頻度を変えるために、これらのチャネルを介してもアップロードされることができる。

添付図面の図５を参照すると、可撓性のコイルホース１０６によって、第２の部分１０４に連結されている第１の部分１０２を具えるサンプリング装置１００が示されている。第１の部分１０２は、一般的な給水栓キャップ１０８に連結するためのものであり、それぞれが互いに液通しているフィルタ１１０と、逆止弁１１２と、雌連結具１１４と、雄連結具１１６と、流動調整器１１８と、第２の雌連結具１２０と、順に第３の雌連結具、第３の雄連結具、及びセンサユニット１２８に連結されている可撓性のコイルホース１０６に連結されている第２の雄連結具１２２とを具える。

添付図面の図６を参照すると、センサユニット１２８の内部装置が示されている。センサユニット１２８は、センサ１３４に対してライン１３２によって概略的に示されている経路に沿って流体の噴射を方向付けるホース出口１３０を具える。センサ１３４は塩素センサである。流出する噴射は、入射角度Ａでセンサユニットに衝突することに留意され、ここでＡは、およそ４５°である。この３０°から６０°までのこの入射角を維持することによって、センサに泡及び粒子状物質が生成されることを最小限にして維持することができるということが分かっている。

装置１００は、不正変更を防止するカバー１３６を具えることができる。

本発明の第２の実施例は、ＲＳ２３２インターフェース、ＧＳＭアンテナ及びデータロガーなどの本発明の第１の実施例の追加的な機能性を具えることができる。

本発明の第１の実施例は、第２の実施例の特性、特にセンサ装置を具えることができる。

使用時、第２の実施例は、流動がセンサ１３４を連続的に通過する本発明の第１の実施例と同様に動作する。

フィルタ１１０は、粒子状物質を装置の外へ保持するのに有用である。

装置１００が２つの部分１０２、１０４を具えることによって、給水栓により簡単に取り付けることができる。本発明の実施例は、両方とも、給水栓コンテナ内に取り付けることができることに留意される。

雄／雌連結具は、様々な部材を互いに押し込ませることができる。

センサ１３４は、簡単にメンテナンスするために、取り外し可能及び交換可能なカートリッジに組み込むことができる。

本発明の第１及び第２の実施例の装置は、本管の水圧によって動作される。これは、ポンプを必要としない。

センサへの流体の連続的な流動を提供し、センサの膜に衝突することによって、信頼性のある周期的な読み込みを得ることができる。流体の連続的な流動は、センサの膜から妨害物を取り除いて維持することができ、装置内の部分を動かす必要性を減らすのに有用である。

流動調整器は、流体速度が、適正なセンサ応答を確実にするように十分大きいが、そうでなければ本管の圧力によって生じうる損傷を防ぐよう十分に小さくもあるように提供する。

塩素センサは、残留塩素センサにすることができる。塩素センサ３４の代わりに、又は追加的に、ｐＨセンサ又は電気伝導度センサなど他のセンサを装置２内に具えることができる。

本発明のこれらの実施例は、水のサンプリングに関して特に、本管供給と呼ばれる配水システムにおいて水を検査する際に使用することを意図して記述されているが、さらに、実施例は、他の液体やさらには気体であっても、すなわち一般的には流体のために使用することができる。

注意は、この出願に関連するこの明細書と同時又は前に出願され、この明細書とともに公衆の閲覧に供された全ての書類及び文書に向けられており、全てのこのような書類及び文書の内容は、参照によって本書に組み込まれている。

本明細書（添付のクレーム、要約、及び図面を含む）中に開示されているすべての特性、および／または、開示されている任意の方法又はプロセスのステップのすべてが、少なくともいくつかのこのような特性および／または、ステップが互いに排他的である組合せを除いて、任意の組み合わせにされても良い。

本明細書（添付のクレーム、要約、及び図面を含む）中に開示されている各特性は、そうではないことが明確に述べられていない限り、同じ、均等な、又は類似の目的を果たす代替的な特性によって置き換えられても良い。このように、そうではないことが明確に述べられていない限り、開示されている各特性は、均等又は類似の特性の一般的なシリーズのほんの一例である。

本発明は、前述の実施例の詳細に限定されない。本発明は、本明細書（添付のクレーム、要約、及び図面を含む）に開示されている特性のあるいは、開示されている方法又はプロセスのステップの他の新しいもの、又は他の新しい組合せまで延在している。

Claims (23)

1. 流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、
   センサと、
   前記装置を通る連続的な流体の流動が前記センサを通るように開いている流動調整器と、
   前記センサに流体を向けるように構成される流体排出装置とを具え、
   前記流体排出装置が、３０°から６０°の入射角度で前記センサに流体を向けるように構成されることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
2. 請求項１に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記装置が給水栓に取付可能であることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
3. 請求項２に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記装置が、当該装置を給水栓に連結するためのねじ山付キャップを具えた給水栓連結具を具えることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記センサが、前記流体の特性の読み込みを定期的に行うよう構成されていることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
5. 請求項４に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記読み込みがメモリに記憶されることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記装置が、外部装置へのデータダウンロードのためのコネクタを具えることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記装置がさらに、外部装置へのデータのワイヤレス送信のための送信機を具えることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記センサが、塩素センサ、ｐＨセンサ、及び電気伝導度センサのうちの一つから選択されることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記装置が、塩素センサ、ｐＨセンサ、及び電気伝導度センサの１又はそれ以上から選択される複数のセンサを具えることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記装置が、当該装置を通る流体のための流体の流動路と、当該流体の流動路内に逆止弁とを具えることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記流動調整器が、前記流体の流動の圧力を減少させることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
12. 請求項１に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記入射角度が、４０°から５０°であることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記センサが膜センサであることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記装置を通る前記流体の流量が、毎分０．０５リットル乃至毎分３リットルの範囲であることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
15. 請求項１４に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記流量の範囲が、毎分０．０５リットル乃至毎分１リットルであることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
16. 請求項１４又は１５に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記流体の流量が、毎分０．０７５リットル乃至毎分０．５リットルの範囲であることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
17. 請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記流体の流量が、毎分０．０９リットル乃至毎分０．１５リットルの範囲であることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
18. 請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記流体の流量が、毎分０．１リットルであることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
19. 請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記流体が液体であることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
20. 請求項１９に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記液体が水であることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
21. 請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記装置が、配水管網において水をサンプリングするためであることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
22. 請求項２１に記載の流体をサンプリングするためのサンプリング装置において、前記装置が、水圧が本管供給からによるように構成されることを特徴とする流体をサンプリングするためのサンプリング装置。
23. 請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の装置の動作方法において、当該方法が、前記装置が流体供給に取り付けられるときに、前記装置を通る連続的な流体の流動全てに対する前記流動調整器を構成するステップを具えることを特徴とする方法。

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