JP7653280B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ろ過池の運転管理上の指標として用いられる吸引ろ過時間比を算出するための測定装置に関する。

一般に、浄水場では、河川や湖より取水された原水に薬剤（凝集剤など）を注入し、泥などの不純物を沈殿させた後、不純物をろ過して消毒するといった水処理が行われる。このろ過は、水中の不純物をこし取る設備を備えた槽（ろ過池）において行われる。ろ過池の運転管理上の指標としては、従来、沈殿水の濁度が用いられているが、ろ過後の水の濁度やろ過池のろ過抵抗の上昇速度との相関性が低いといった問題がある。そこで、近年、この管理精度を高めるべく、沈殿水の濁度に代えて、より相関性が高い吸引ろ過時間比（ＳＴＲ：Suction Time Ratio）を指標とする手法が注目されている。ＳＴＲとは、沈澱処理水をろ紙に通し、ろ過のしやすさを直接測定する方法であって、その値は、（試料水の吸引ろ過時間）÷（蒸留水の吸引ろ過時間）で表される。ＳＴＲを運転管理上の指標とすることで、ろ過抵抗や凝集剤残留量を低減することが可能となり、薬品注入量の最適化と、ろ過機運転時間の延長とが期待できると共に、安全性の向上にも寄与する。

このＳＴＲに関して、特許文献１には、試料水の吸引ろ過時間Ｔａの実測と、マップ参照（相関図）によるに蒸留水の吸引ろ過時間Ｔｂの推測とに基づいて、吸引ろ過時間比を算出する計測装置が開示されている。この計測装置は、計量タンクと、水温計と、ろ過手段と、ろ過水タンクと、制御手段とを主体に構成されている。計量タンクには、試料水が貯留されている。水温計は、試料水の水温を検知する。ろ過手段は、計量タンクとろ過タンクとの間に設けられており、所定圧力による吸引下で試料水をろ過する。ろ過水タンクには、ろ過手段によってろ過された水が貯留される。制御手段は、試料水のろ過時間をカウントし、その吸引ろ過時間Ｔａを測定する。また、制御手段は、水温と、蒸留水の吸引ろ過時間Ｔｂとの関係が記述された相関図を参照して、水温計によって検知された水温から、この水温に対応する蒸留水（試料水と同一量）の吸引ろ過時間Ｔｂを取得する。これにより、蒸留水を別途用意しなくても、換言すれば、蒸留水の吸引ろ過時間Ｔｂを実際に測定しなくても、試料水を測定するだけで吸引ろ過時間比（＝Ｔａ／Ｔｂ）を算出できる。

特許第６１７７５７５号公報

本発明の目的は、吸引ろ過時間を測定するための蒸留水を別途用意しなくても、吸引ろ過時間比を算出できる新規な測定装置を提供することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、第１の測定系と、第２の測定系と、時間計測部とを有し、吸引ろ過時間比を算出するための測定装置を提供する。第１の測定系は、貯留された試料水を吸引しながらろ過する。第２の測定系は、第１の測定系によってろ過された貯留水を吸引しながら再度ろ過する。時間計測部は、第１の測定系における試料水のろ過時間を計測し、吸引ろ過時間比の算出に必要な情報である試料水の吸引ろ過時間を特定する。また、時間測定部は、第２の測定系における、第１の測定系によってろ過された貯留水のろ過時間を計測し、この計測されたろ過時間を、吸引ろ過時間比の算出に必要な情報である蒸留水の吸引ろ過時間として代用する。

ここで、本発明において、上記第１の測定系は、試料水を貯留する第１の容器と、第１の容器より送出されたろ過済みの水を貯留する第２の容器とを含み、上記第２の測定系は、第３の容器と、第３の容器より送出されたろ過済みの水を貯留する第４の容器とを含んでいてもよい。かかる構成では、第２の容器に貯留されたろ過済みの水を第３の容器に移送する移送系をさらに有する。この場合、移送系による水の移送は、第１の測定系の測定後、第２の測定系の測定に先立ち行われることが好ましい。また、本発明において、圧力系をさらに設けてもよい。この圧力系は、第１の測定系の測定時には、水のろ過を促進するために、第１の容器と第２の容器との間に圧力差を生じさせる共に、第１の測定系の測定後、第２の測定系の測定に先立ち、第２の容器から第３の容器に水を移送するために、第２の容器と第３の容器との間に圧力差を生じさせる。そして、圧力系は、第２の測定系の測定時には、水のろ過を促進するために、第３の容器と第４の容器との間に、第１の測定系の測定時と同一の圧力差を生じさせる。

本発明において、上記第１の測定系は、試料水を貯留する第１の容器と、第１の容器より送出されたろ過済みの水を貯留する第２の容器とを含み、上記第２の測定系は、第１の測定系と共用される第２の容器と、第２の容器より送出されたろ過済みの水を貯留する第３の容器とを含んでいてもよい。この場合、上記第１の測定系は、第１の容器と第２の容器との間を接続するろ過管に設けられた第１のろ過弁をさらに有し、上記第２の測定系は、第２の容器と第３の容器との間を接続するろ過管に設けられた第２のろ過弁をさらに有し、上記第１の測定系の測定および上記第２の測定系の測定は、第１のろ過弁および第２のろ過弁の開閉を排他的に制御することによって、択一的に行われることが望ましい。また、圧力系をさらに設けてもよい。この圧力系は、第１の測定系の測定時には、水のろ過を促進するために、第１の容器と第２の容器との間に圧力差を生じさせると共に、圧力系は、第２の測定系の測定時には、水のろ過を促進するために、第２の容器と第３の容器との間に、第１の測定系の測定時と同一の圧力差を生じさせる。

本発明において、上記第１の測定系は、試料水を貯留する第１の容器と、第１の容器より送出されたろ過済みの水を貯留する第２の容器とを含み、上記第２の測定系は、第１の測定系と共用される第１の容器と、第１の測定系と共用され、第１の容器より送出されたろ過済みの水を貯留する第２の容器とを含んでいてもよい。かかる構成では、第２の容器に貯留されたろ過済みの水を第１の容器に移送する移送系をさらに有する。この場合、移送系による水の移送は、第１の測定系の測定後、第２の測定系の測定に先立ち行われることが好ましい。また、本発明において、圧力系をさらに設けてもよい。この圧力系は、第１の測定系の測定時には、水のろ過を促進するために、第１の容器と第２の容器との間に圧力差を生じさせると共に、第１の測定系の測定後、第２の測定系の測定に先立ち、第２の容器から第１の容器に水を移送するために、第１の容器と第２の容器との間に圧力差を生じさせる。そして、圧力系は、第２の測定系の測定時には、水のろ過を促進するために、第１の容器と第２の容器との間に、第１の測定系の測定時と同一の圧力差を生じさせる。また、本発明において、交換機構をさらに設けてもよい。この交換機構は、第１の測定系の測定時と、第２の測定系の測定時とで、水をろ過するために使用されるフィルタを交換する。

本発明において、上記時間計測部は、第１の測定系における水のろ過に要したろ過時間と、第２の測定系における水のろ過に要したろ過時間とに基づいて、吸引ろ過時間比を算出してもよい。

本発明によれば、測定対象となる試料水のろ過時間を測定すると共に、一度ろ過された水を蒸留水とみなして、そのろ過時間を再度測定する。一度ろ過された水は、フィルタを通過するような微細な粒子しか含まないので、その後のろ過に要する時間は、蒸留水のそれと有意な差異はない。このように、一度ろ過された水を蒸留水の代用とすることで、測定用の蒸留水を別途用意しなくても、吸引ろ過時間比を算出するために必要な情報を実測ベースで得ることができる。

第１の実施形態に係るＳＴＲ測定装置の構成図 第１の実施形態に係る１回目の測定工程の説明図 第１の実施形態に係る移送工程の説明図 第１の実施形態に係る２回目の測定工程の説明図 第２の実施形態に係るＳＴＲ測定装置の構成図 第２の実施形態に係る１回目の測定工程の説明図 第２の実施形態に係る２回目の測定工程の説明図 第３の実施形態に係るＳＴＲ測定装置の構成図 第３の実施形態に係る１回目の測定工程の説明図 第３の実施形態に係る移送工程の説明図 第３の実施形態に係る２回目の測定工程の説明図

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＳＴＲ測定装置の構成図である。このＳＴＲ測定装置１Ａは、測定対象となる試料水の吸引ろ過時間比（以下、「ＳＴＲ値」という。）を実測ベースで算出する。ＳＴＲ測定装置１Ａは、第１の測定系２と、第２の測定系３と、移送系４と、圧力系５と、制御部６と、時間計測部７とを主体に構成されている。本実施形態の特徴は、後述する第２および第３の実施形態とは異なり、第１の測定系２および第２の測定系３が一部を共用することなく完全に独立している点である。

第１の測定系２は、ＳＴＲ値の算出に必要な情報である「試料水の吸引ろ過時間Ｔａ」を特定するために、予め貯留された試料水を吸引しながらろ過する。具体的には、第１の測定系２は、一対の容器８ａ，８ｂを主体に構成されている。これらの容器８ａ，８ｂは、上下に配置されており、ろ過管９ａを介して互いに接続されている。上段の容器８ａには、測定対象となる所定量（例えば、５００ｍｌ）の試料水が貯留され、その内部は大気に常時開放されている。一方、下段の容器８ｂには、上段の容器８ａより送出されたろ過済みの水が貯留され、その内部の圧力は圧力系５によって制御される。また、ろ過管９ａには、フィルタ１０ａと、制御部６によって開閉が制御されるろ過弁１１ａとが設けられている。フィルタ１０ａは、ろ過弁１１ａが開状態の場合、上段の容器８ａから下段の容器８ｂに向かってろ過管９ａを通過する水をろ過する。

第２の測定系３は、ＳＴＲ値の算出に必要な情報である「蒸留水の吸引ろ過時間Ｔｂ」を特定するために、第１の測定系２と同一の測定環境下で、第１の測定系２によってろ過された貯留水を吸引しながら再度ろ過する。第２の測定系３は、第１の測定系２と同様の構成を有する。具体的には、第２の測定系３は、一対の容器８ｃ，８ｄを主体に構成されている。これらの容器８ｃ，８ｄは、上下に配置されており、ろ過管９ｂを介して互いに接続されている。上段の容器８ｃには、第１の測定系２より移送されたろ過済みの水が貯留され、その内部は大気に常時開放されている。一方、下段の容器８ｄには、上段の容器８ｃより送出された再度のろ過済みの水が貯留され、その内部の圧力は圧力系５によって制御される。また、ろ過管９ｂには、フィルタ１０ａと同一仕様のフィルタ１０ｂと、制御部６によって開閉が制御されるろ過弁１１ｂとが設けられている。フィルタ１０ｂは、ろ過弁１１ｂが開状態の場合、上段の容器８ｃから下段の容器８ｄに向かってろ過管９ｂを通過する水をろ過する。

移送系４は、第１の測定系２から第２の測定系３に水を移送するために設けられている。この移送系４は、移送管４ａと、移送弁４ｂとを有する。移送管４ａは、第１の測定系２における下段の容器８ｂと、第２の測定系３における上段の容器８ｃとを接続する。移送弁４ｂは、移送管４ａの途中に設けられており、制御部６によって開閉が制御される。

圧力系５は、第１の測定系２の容器８ｂ内、および、第２の測定系３の容器８ｄ内を真空／加圧する。本実施形態では、圧力系５の構成を簡素化すべく、真空および加圧の両工程が単一の真空ポンプ１２にて行われる。具体的には、真空ポンプ１２のイン側（吸入側）には、配管Ａが接続されており、この配管Ａの端部には、制御部６によって開閉が制御される真空弁１３ａの一端が接続されている。また、真空ポンプ１２から真空弁１３ａに至る配管Ａの途中には、大気開放された分岐路が設けられており、この分岐路には、制御部６によって開閉が制御される放圧弁１３ｂが設けられている。さらに、配管Ａには、真空ポンプ１２のイン側圧力を検知する真空計１４が設けられている。

真空ポンプ１２のアウト側（吐出側）には、配管Ｂが接続されており、この配管Ｂの端部には、制御部６によって開閉が制御される加圧弁１３ｃの一端が接続されている。また、真空ポンプ１２から加圧弁１３ｃに至る配管Ｂの途中には、大気開放された分岐路が設けられており、この分岐路には、真空ポンプ１２のアウト側圧力を手動で調整するための調整弁１３ｅが設けられている。この調整弁１３ｅの開度調整によって、第１の測定系２から第２の測定系３に水を移送する際の移送速度が設定される。

真空弁１３ａの他端および加圧弁１３ｃの他端は、配管Ｃを介して、３方弁１３ｄに接続されている。３方弁１３ｄは、制御部６によって制御され、配管Ｃの接続先として、第１の測定系２の容器８ｂに接続された配管Ｄ、および、第２の測定系３の容器８ｄに接続された配管Ｅのいずれかを選択する。

制御部６は、ＳＴＲ測定の開始指示と、真空情報と、検知水量とに基づいて、複数の弁４ｂ，１１ａ～１１ｂ，１３ａ～１３ｄの開閉を個別に制御する。これによって、第１の測定系２の測定時に必要な吸引圧、第１の測定系２から第２の測定系３への水の移送時に必要な移送圧、および、第２の測定系３の測定時に必要な吸引圧が設定される。ここで、ＳＴＲ測定の開始指示は、タッチパネル等のユーザインターフェースをユーザ（測定者）が操作することによって行われる。真空情報は、真空計１４によって検知される真空ポンプ１２のイン側圧力である。また、検知水量は、容器８ｂ～８ｄのそれぞれに貯留された水量であり、本実施形態では、容器８ｂ～８ｄのそれぞれに設けられたに３つの水量センサ１５ａ～１５ｃによって検知される。水量センサ１５ａ～１５ｃは、例えば、光を発する発光部と、この光を受光する受光部とによって構成されており、貯留水の水面がセンサ位置に到達した場合、受光部の受光量が減ることで、所定の水量（例えば５００ｍｌ）になったことを検知する。なお、水量の検知は、上記手法に限定されるものではなく、例えば、カメラによる水位の監視、貯留水の重量測定、電極センサによる水位検知などであってもよい。

時間計測部７は、時間をカウントするタイマーを備えており、制御部６の指示、具体的には、ろ過の開始指示および終了指示に基づいて、第１の測定系２におけるろ過時間Ｔａを計測すると共に、第２の測定系３におけるろ過時間Ｔｂを計測する。ここで、第１の測定系２については、容器８ｂ内の圧力（真空状態）を真空計１４で計測し、これが所定の圧力（例えば、－８０ｋＰａ）に達した時点でろ過が開始されると共に、水量センサ１５ａによって容器８ｂの貯留量が所定量に到達したことが検知された時点でろ過が終了する。一方、第２の測定系３については、容器８ｄ内の圧力（真空状態）を真空計１４で計測し、これが所定の圧力（例えば、－８０ｋＰａ）に達した時点でろ過が開始されると共に、水量センサ１５ｃによって容器８ｄの貯留量が所定量に到達したことが検知された時点でろ過が終了する。

ろ過時間Ｔａ、すなわち、第１の測定系２におけるろ過開始を起点としたろ過終了までのカウント値は、ＳＴＲ値の算出に必要な情報である「試料水の吸引ろ過時間」として取り扱われる。また、ろ過時間Ｔｂ、すなわち、第２の測定系３におけるろ過開始を起点としたろ過終了までのカウント値は、ＳＴＲ値の算出に必要な情報である「蒸留水の吸引ろ過時間」として取り扱われる。第２の測定系３の測定対象は、第１の測定系２によって一度ろ過された水であり、フィルタ１０ａを通過するような微細な粒子しか含まないので、その後のろ過に要する時間は、蒸留水のそれと有意な差異はない。よって、一度ろ過された水は、蒸留水として取り扱って差し支えない。

時間計測部７は、１回目の吸引ろ過時間Ｔａと、２回目の吸引ろ過時間Ｔｂとに基づいて、ＳＴＲ値（＝Ｔａ／Ｔｂ）を算出する。算出されたＳＴＲ値は、ＳＴＲ測定装置１Ａが備える表示部を介して、ユーザ（測定者）に提示される。ただし、時間計測部７は、ＳＴＲ値を算出することなく吸引ろ過時間Ｔａ，Ｔｂを出力して、外部システムにＳＴＲ値の算出やユーザへの提示を委ねてもよい。

つぎに、ＳＴＲ測定装置１Ａにおける各工程の詳細について説明する。ＳＴＲ測定装置１Ａでは、第１の測定系２による吸引ろ過時間Ｔａの測定が行われる１回目の測定工程、第１の測定系２から第２の測定系３への水の移送が行われる移送工程、そして、第２の測定系３による吸引ろ過時間Ｔｂの測定が行われる２回目の測定工程といった３つの工程が行われる。下表は、各工程における真空ポンプ１２および弁４ｂ，１１ａ～１１ｂ，１３ａ～１３ｄの設定状態を示す。同表の設定状態によれば、１回目の測定工程では、フィルタ１０ａのろ過を促進すべく、大気圧を基準とした容器８ｂの減圧によって、流出側の容器８ａと、流入側の容器８ｂとの間に圧力差を生じさせる。また、移送工程では、移送系４を介して水を移送すべく、大気圧を基準とした容器８ｂの加圧によって、流出側の容器８ｂと、流入側の容器８ｃとの間に圧力差を生じさせる。さらに、２回目の測定工程では、フィルタ１０ｂのろ過を促進すべく、大気圧を基準とした容器８ｄの減圧によって、流出側の容器８ｃと、流入側の容器８ｄとの間に圧力差を生じさせる。

図２は、１回目の測定工程の説明図である。まず、ユーザは、容器８ａに測定対象となる試料水を５００ｍｌ入れた上で、ＳＴＲ測定の実行を指示する。これにより、真空ポンプ１２によって、容器８ｂ内が徐々に減圧されていく。そして、容器８ｂ内の圧力が所定の真空圧（例えば、－８０ｋＰａ）に到達したことが真空計１４によって検知された場合、閉じていたろ過弁１１ａが開かれる。これによって、１回目のろ過が開始され、時間計測部７によって、ろ過時間のカウントが開始される。そして、ろ過済みの水を貯留する容器８ｂの貯留量（水位レベル）が５００ｍｌ相当に到達したことが水量センサ１５ａによって検知された場合、時間計測部７によるろ過時間のカウントが終了し、そのカウント値が「試料水のろ過時間Ｔａ」として特定される。

容器８ａに貯留された試料水に対するフィルタ１０ａによるろ過は、流出側の容器８ａから流入側の容器８ｂに向かう力、すなわち、吸引力を付与しつつ行われる。この吸引力は、大気開放された容器８ａと、真空状態に設定された容器８ｂとの間の圧力差によって生起される。なお、吸引力は、流出側の容器８ａよりも流入側の容器８ｂが低圧であれば生起されるので、容器８ａを大気開放、容器８ｂを真空状態とする場合のみならず、容器８ａを加圧状態、容器８ｂを大気開放とすることによって生起させてもよい。ろ過を吸引しながら行う理由は、ろ過を促進してろ過時間を短縮するため、および、試料水に混入している不純物（濁り成分）に由来したフィルタ１０ａの目詰まりを防止するためである。

図３は、移送工程の説明図である。１回目の測定工程に続く移送工程では、閉じていた移送弁４ｂが開かれると共に、真空ポンプ１２によって、容器８ｂ内が徐々に加圧されていく。これによって、加圧状態に設定された容器８ｂと、大気開放された容器８ｃとの間の圧力差が生じて、流出側の容器８ｂから流入側の容器８ｃに向かって水が移送される。そして、流入側の容器８ｃの貯留量（水位レベル）が５００ｍｌ相当に到達したことが水量センサ１５ｂによって検知された場合、移送工程が終了する。

図４は、２回目の測定工程の説明図である。移送工程に続く２回目の測定工程では、真空ポンプ１２によって、容器８ｄ内が徐々に減圧されていく。そして、容器８ｄ内の圧力が第１の測定系２の測定時と同一の真空圧（例えば、－８０ｋＰａ）に到達したことが真空計１４によって検知された場合、閉じていたろ過弁１１ｂが開かれる。これによって、２回目のろ過が開始され、時間計測部７によって、ろ過時間のカウントが開始される。容器８ｃに貯留された水に対するフィルタ１０ｂによるろ過は、流出側の容器８ｃから流入側の容器８ｄに向かう吸引力を付与しつつ行われる。この吸引力は、大気開放された容器８ｃと、真空状態に設定された容器８ｄとの間の圧力差（第１の測定系２の測定時と同一の圧力差）によって生起される。そして、ろ過済みの水を貯留する容器８ｄの貯留量（水位レベル）が５００ｍｌ相当に到達したことが水量センサ１５ｃによって検知された場合、時間計測部７によるろ過時間のカウントが終了し、そのカウント値が「蒸留水のろ過時間Ｔｂ」として特定される。

このように、本実施形態によれば、測定対象となる試料水のろ過時間Ｔａを測定すると共に、一度ろ過された水を蒸留水とみなして、そのろ過時間Ｔｂを再度測定する。一度ろ過された水は、フィルタを通過するような微細な粒子しか含まないので、その後のろ過に要する時間は、蒸留水のそれと有意な差異はない。このように、一度ろ過された水を蒸留水の代用とすることで、測定用の蒸留水を別途用意しなくても、ＳＴＲ値を算出するために必要な情報を実測ベースで得ることができる。

また、本実施形態によれば、第１の測定系２および第２の測定系３の仕様を同一とし、かつ、２回の測定を連続的に行うことで、２つのろ過時間Ｔａ，Ｔｂに作用する外乱（温度、大気圧、湿度差などの変化）の影響が共通化されるので、ＳＴＲ値の測定誤差を有効に低減できる。

さらに、本実施形態によれば、各工程で所定の圧力差を生じさせる圧力系５を単一の真空ポンプ１２で構成することで、圧力系５の構成を簡略化することができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るＳＴＲ測定装置の構成図である。このＳＴＲ測定装置１Ｂは、第１の測定系２と、第２の測定系３と、圧力系５と、制御部６と、時間計測部７とを主体に構成されており、第１の実施形態のような移送系４は存在しない。また、ＳＴＲ測定装置１Ｂは、３つの容器８ａ～８ｃを有し、第１の測定系２および第２の測定系３が部分的に共通化されている。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。

具体的には、第１の測定系２は、試料水を貯留する上段の容器８ａと、この容器８ａより送出されたろ過済みの水を貯留する中段の容器８ｂとを主体に構成されている。また、第２の測定系３は、第１の測定系２と共用される中段の容器８ｂと、この容器８ｂより送出されたろ過済みの水を貯留する下段の容器８ｃとによって構成されている。さらに、圧力系５は、第１の実施形態と基本的な構成は同一であるが、配管Ｆと、大気開放弁１３ｆとが追加されている。中段の容器８ｂに接続された配管Ｆは大気開放されており、この配管Ｆの途中には、制御部６によって開閉が制御される大気開放弁１３ｆが設けられている。

つぎに、ＳＴＲ測定装置１Ｂにおける各工程の詳細について説明する。ＳＴＲ測定装置１Ｂでは、第１の測定系２による吸引ろ過時間Ｔａの測定が行われる１回目の測定工程、そして、第２の測定系３による吸引ろ過時間Ｔｂの測定が行われる２回目の測定工程といった２つの工程が行われ、第１の実施形態のような移送工程は存在しない。下表は、各工程における真空ポンプ１２および弁１１ａ～１１ｂ，１３ａ～１３ｄ，１３ｆの設定状態を示す。ＳＴＲ測定装置１Ｂでは、２つの測定系２，３が部分的に共通化されている関係上、これらの測定系２，３による測定は、ろ過弁１１ａ，１１ｂの開閉を排他的に制御することによって、択一的に行われる。同表の設定状態によれば、１回目の測定工程では、フィルタ１０ａのろ過を促進すべく、大気圧を基準とした容器８ｂの減圧によって、流出側の容器８ａと、流入側の容器８ｂとの間に圧力差を生じさせる。また、２回目の測定工程では、フィルタ１０ｂのろ過を促進すべく、容器８ｂの大気圧への開放と、大気圧を基準とした容器８ｃの減圧とによって、流出側の容器８ｂと、流入側の容器８ｃとの間に圧力差を生じさせる。

図６は、１回目の測定工程の説明図である。まず、ユーザは、容器８ａに測定対象となる試料水を５００ｍｌ入れた上で、ＳＴＲ測定の実行を指示する。１回目の測定工程では、配管Ｆ上の大気開放弁１３ｆが閉じているため、流入側の容器８ｂは、大気開放されることなく、密閉された状態になっている。その結果、真空ポンプ１２によって、流入側の容器８ｂ内が徐々に減圧されていく。そして、この容器８ｂ内の圧力が所定の真空圧（例えば、－８０ｋＰａ）に到達したことが真空計１４によって検知された場合、閉じていたろ過弁１１ａが開かれる。これによって、１回目のろ過が開始され、時間計測部７によって、ろ過時間のカウントが開始される。容器８ａに貯留された水に対するフィルタ１０ａによるろ過は、流出側の容器８ａから流入側の容器８ｂに向かう吸引力を付与しつつ行われ、この吸引力は、大気開放された容器８ａと、真空状態に設定された容器８ｂとの間の圧力差によって生起される。そして、ろ過済みの水を貯留する容器８ｂの貯留量（水位レベル）が５００ｍｌ相当に到達したことが水量センサ１５ａによって検知された場合、時間計測部７によるろ過時間のカウントが終了し、そのカウント値が「試料水のろ過時間Ｔａ」として特定される。

図７は、２回目の測定工程の説明図である。１回目の測定工程に続く２回目の測定工程では、閉じていた大気開放弁１３ｆが開いて、流出側の容器８ｂが大気開放された状態になる。そして、真空ポンプ１２によって、流入側の容器８ｃ内が徐々に減圧されていく。そして、容器８ｃ内の圧力が第１の測定系２と同一の真空圧（例えば、－８０ｋＰａ）に到達したことが真空計１４によって検知された場合、閉じていたろ過弁１１ｂが開かれる。これによって、２回目のろ過が開始され、時間計測部７によって、ろ過時間のカウントが開始される。容器８ｂに貯留された水に対するフィルタ１０ａによるろ過は、流出側の容器８ｂから流入側の容器８ｃに向かう吸引力を付与しつつ行われる。この吸引力は、大気開放された容器８ｂと、真空状態に設定された容器８ｃとの間の圧力差（第１の測定系２の測定時と同一の圧力差）によって生起される。そして、ろ過済みの水を貯留する容器８ｃの貯留量（水位レベル）が５００ｍｌ相当に到達したことが水量センサ１５ｂによって検知された場合、時間計測部７によるろ過時間のカウントが終了し、そのカウント値が「蒸留水のろ過時間Ｔｂ」として特定される。

このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られると共に、２つの測定系２，３で容器８ｂを共用し、かつ、移送系４を不要とすることで、ＳＴＲ測定装置１Ｂの構成部品数を減らすことができる。それとともに、第１の実施形態のような移送工程が不要なので、ＳＴＲ測定の高速化を図ることができる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係るＳＴＲ測定装置の構成図である。このＳＴＲ測定装置１Ｃは、第１の測定系２と、第２の測定系３と、移送系４と、圧力系５と、制御部６と、時間計測部７とを主体に構成されている。また、ＳＴＲ測定装置１Ｃは、２つの容器８ａ,８ｂを有し、第１の測定系２および第２の測定系３が完全に共通化されている。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。

具体的には、共通化された測定系２，３は、試料水（または一度ろ過された水）を貯留する上段の容器８ａと、この容器８ａより送出されたろ過済みの水を貯留する下段の容器８ｂとによって構成されている。また、圧力系５は、第１の実施形態と基本的な構成は同一であるが、圧力の制御対象が容器８ｂのみなので、制御対象を切り替えるための３方弁１３は不要である。また、移送系４は、下段の容器８ｂから上段の容器８ａに水を移送する。この移送系４は、移送管４ａと、移送弁４ｂとを有する。移送管４ａは、これらの容器８ａ，８ｂを接続する。移送弁４ｂは、移送管４ａの途中に設けられており、制御部６によって開閉が制御される。さらに、交換機構１６は、制御部６の指示に基づいて、第１の測定系２の測定時と、第２の測定系３の測定時とで、水をろ過するために使用されるフィルタ１０ａを交換する。交換機構１６としては、例えば、ロール状に巻回されたフィルタ１０ａをモータによって引き出し、引き出された未使用のフィルタ部分をろ過管９ａに介在させるようにしてもよい。なお、第１の測定系２の測定後、第２の測定系３の測定に先立ち、上段の容器８ａ内を洗浄する洗浄機構を設けてもよい。

つぎに、ＳＴＲ測定装置１Ｃにおける各工程の詳細について説明する。ＳＴＲ測定装置１Ｃでは、上述した第１の実施形態と同様、第１の測定系２による吸引ろ過時間Ｔａの測定が行われる１回目の測定工程、第１の測定系２から第２の測定系３への水の移送が行われる移送工程、そして、第２の測定系３による吸引ろ過時間Ｔｂの測定が行われる２回目の測定工程といった３つの工程が行われる。下表は、各工程における真空ポンプ１２および弁４ｂ，１１ａ，１３ａ～１３ｃの設定状態を示す。同表の設定状態によれば、１回目の測定工程では、フィルタ１０ａのろ過を促進すべく、大気圧を基準とした容器８ｂの減圧によって、流出側の容器８ａと、流入側の容器８ｂとの間に圧力差を生じさせる。また、移送工程では、移送系４を介して水を移送すべく、大気圧を基準とした容器８ｂの加圧によって、流出側の容器８ｂと、流入側の容器８ａとの間に圧力差を生じさせる。さらに、２回目の測定工程では、フィルタ１０ａのろ過を促進すべく、大気圧を基準とした容器８ｂの減圧によって、流出側の容器８ａと、流入側の容器８ｂとの間に圧力差を生じさせる。

図９は、１回目の測定工程の説明図である。まず、ユーザは、容器８ａに測定対象となる試料水を５００ｍｌ入れた上で、ＳＴＲ測定の実行を指示する。これにより、真空ポンプ１２によって、流入側の容器８ｂ内が徐々に減圧されていく。そして、この容器８ｂ内の圧力が所定の真空圧（例えば、－８０ｋＰａ）に到達したことが真空計１４によって検知された場合、閉じていたろ過弁１１ａが開かれる。これによって、１回目のろ過が開始され、時間計測部７によって、ろ過時間のカウントが開始される。容器８ａに貯留された水に対するフィルタ１０ａによるろ過は、流出側の容器８ａｃから流入側の容器８ｂに向かう吸引力を付与しつつ行われ、この吸引力は、大気開放された容器８ａと、真空状態に設定された容器８ｂとの間の圧力差によって生起される。そして、ろ過済みの水を貯留する容器８ｂの貯留量（水位レベル）が５００ｍｌ相当に到達したことが水量センサ１５ａによって検知された場合、時間計測部７によるろ過時間のカウントが終了し、そのカウント値が「試料水のろ過時間Ｔａ」として特定される。

図１０は、移送工程の説明図である。１回目の測定工程に続く移送工程では、閉じていた移送弁４ｂが開かれると共に、真空ポンプ１２によって、容器８ｂ内が徐々に加圧されていく。これによって、加圧状態に設定された容器８ｂと、大気開放された容器８ａとの間の圧力差が生じて、流出側の容器８ｂから流入側の容器８ａに向かって水が移送される。そして、流入側の容器８ａの貯留量（水位レベル）が５００ｍｌ相当に到達したことが水量センサ１５ｂによって検知された場合、移送工程が終了する。

図１１は、２回目の測定工程の説明図である。移送工程に続く２回目の測定工程では、真空ポンプ１２によって、容器８ｂ内が徐々に減圧されていく。そして、容器８ｂ内の圧力が第１の測定系２の測定時と同一の真空圧（例えば、－８０ｋＰａ）に到達したことが真空計１４によって検知された場合、閉じていたろ過弁１１ａが開かれる。これによって、２回目のろ過が開始され、時間計測部７によって、ろ過時間のカウントが開始される。容器８ａに貯留された水に対するフィルタ１０ａによるろ過は、流出側の容器８ａから流入側の容器８ｂに向かう吸引力を付与しつつ行われる。この吸引力は、大気開放された容器８ａと、真空状態に設定された容器８ｂとの間の圧力差（第１の測定系２の測定時と同一の圧力差）によって生起される。そして、ろ過済みの水を貯留する容器８ｂの貯留量（水位レベル）が５００ｍｌ相当に到達したことが水量センサ１５ａによって検知された場合、時間計測部７によるろ過時間のカウントが終了し、そのカウント値が「蒸留水のろ過時間Ｔｂ」として特定される。

このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られると共に、２つの測定系２，３で容器８ａ,８ｂを完全に共用することで、ＳＴＲ測定装置１Ｃの構成部品数を減らすことができる。

１Ａ～１Ｃ ＳＴＲ測定装置
２ 第１の測定系
３ 第２の測定系
４ 移送系
４ａ 移送管
４ｂ 移送弁
５ 圧力系
６ 制御部
７ 時間計測部
８ａ～８ｄ 容器
９ａ，９ｂ ろ過管
１０ａ，１０ｂ フィルタ
１１ａ，１１ｂ ろ過弁
１２ 真空ポンプ
１３ａ～１３ｅ 弁
１４ 真空計
１５ａ～１５ｃ 水量センサ
１６ 交換機構

Claims (5)

1. 吸引ろ過時間比を算出するための測定装置において、
   貯留された試料水を吸引しながらろ過する第１の測定系と、
   前記第１の測定系によってろ過された貯留水を吸引しながら再度ろ過する第２の測定系と、
   前記第１の測定系における前記試料水のろ過時間を計測し、前記吸引ろ過時間比の算出に必要な情報である試料水の吸引ろ過時間を特定すると共に、前記第２の測定系における、前記第１の測定系によってろ過された貯留水のろ過時間を計測し、当該計測されたろ過時間を、前記吸引ろ過時間比の算出に必要な情報である蒸留水の吸引ろ過時間として代用する時間計測部と
   を有することを特徴とする測定装置。
2. 前記第１の測定系は、
   前記試料水を貯留する第１の容器と、前記第１の容器より送出されたろ過済みの水を貯留する第２の容器とを含み、
   前記第２の測定系は、
   第３の容器と、前記第３の容器より送出されたろ過済みの水を貯留する第４の容器とを含み、
   前記第２の容器に貯留された前記ろ過済みの水を前記第３の容器に移送する移送系をさらに有することを特徴とする請求項１に記載された測定装置。
3. 前記移送系による水の移送は、前記第１の測定系の測定後、前記第２の測定系の測定に先立ち行われることを特徴とする請求項２に記載された測定装置。
4. 前記第１の測定系の測定時には、水のろ過を促進するために、前記第１の容器と前記第２の容器との間に圧力差を生じさせ、前記第１の測定系の測定後、前記第２の測定系の測定に先立ち、前記第２の容器から前記第３の容器に水を移送するために、前記第２の容器と前記第３の容器との間に圧力差を生じさせ、かつ、前記第２の測定系の測定時には、水のろ過を促進するために、前記第３の容器と前記第４の容器との間に、前記第１の測定系の測定時と同一の圧力差を生じさせる圧力系をさらに有することを特徴とする請求項２または３に記載された測定装置。
5. 前記時間計測部は、前記第１の測定系における水のろ過に要したろ過時間と、前記第２の測定系における水のろ過に要したろ過時間とに基づいて、前記吸引ろ過時間比を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された測定装置。

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