下水道の水質監視装置
【課題】 センサの下水による汚れに起因する感度低下を防止し、信頼性を向上して下水の水質の定常的な監視を可能にした、下水道の水質監視装置を提供する。
【解決手段】 管渠２内を流れる下水３の水質を検出してこれを監視する下水道の水質監視装置１である。管渠２内に設けられて管渠２内を流れる下水３の水質を検出するセンサ５と、管渠２内または管渠２に連通する人孔６内に設けられ、かつその上部側に開口を有してなるヘッドタンク７と、ヘッドタンク７に貯留された水をセンサ５に供給してセンサ５を洗浄する洗浄部８とを備えている。
【解決手段】 管渠２内を流れる下水３の水質を検出してこれを監視する下水道の水質監視装置１である。管渠２内に設けられて管渠２内を流れる下水３の水質を検出するセンサ５と、管渠２内または管渠２に連通する人孔６内に設けられ、かつその上部側に開口を有してなるヘッドタンク７と、ヘッドタンク７に貯留された水をセンサ５に供給してセンサ５を洗浄する洗浄部８とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管渠内を流れる下水の水質を定常的に検出し、監視できるようにした、下水道の水質監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道は、河川等の公共用水域の水質保全や良好な水環境の創造に非常に大きな役割を担っている。しかし、その機能を十分に発揮するためには、下水道施設の適正な維持管理と、工場等からの悪質下水の流入を防ぐ排水規制が必要である。特に、悪質下水の流入を防ぐことは、下水道施設の損傷や下水処理場での有害物質等による処理阻害を未然に防止するという観点から、非常に重要である。
【０００３】
ところが、従来では、下水道の管渠内を流れる下水について、その水質を定常的に測定（検出）することはほとんどなされていなかった。すなわち、従来では、例えば管渠内を流れる下水の水質を検出するセンサにメモリを内蔵しておき、検出後、センサを引き上げてメモリに記憶させた検出結果を読み出す方式や、サンプラーと組み合わせて異常時排水を保存しておき、その排水の水質を検査するなどの方式が一般的であり、いずれも水質を定常的に検出する方式は採られていなかった。
【０００４】
このように、従来、水質の定常的な測定（検出）がなされていなかった理由の一つとして、特にセンサの水質検出方式が接触式である場合、センサが常時測定試料となる下水中に浸漬した状態となることで、汚れによる感度の低下が無視できず、したがってデータについて高い信頼性が得られないといった問題が挙げられる。
ところで、センサの自動洗浄装置としては、例えばｐＨ測定の後に、ｐＨ電極の水洗、薬洗を順次自動的に行う電極洗浄装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６０−５７２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記の自動洗浄装置は、測定槽内に連続的に流れる液を測定対象としたもので、センサ以外の構成要素は測定対象である液とは接触せず、したがって液による汚染の心配がない。
ところが、このような自動洗浄装置を、管渠内を流れる下水用のセンサに適用しようとした場合、下水道では降雨等によって管渠内を流れる下水の水位がしばしば上昇することから、たとえセンサ以外の構成要素をセンサより高い位置に配置したとしても、これら構成要素が下水による汚染を免れるのはほとんど不可能である。そして、このように自動洗浄装置が下水により汚染すると、この装置が精密機器であることから、すぐに故障などを起こしてしまう。また、このような自動洗浄装置にあっては、洗浄用の水や薬液の補給をいかにして行うかといった問題もある。したがって、下水用のセンサの洗浄に前記の自動洗浄装置を用いることは、現状では不可能なのである。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、センサの下水による汚れに起因する感度低下を防止し、信頼性を向上して下水の水質の定常的な監視を可能にした、下水道の水質監視装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の下水道の水質監視装置は、管渠内を流れる下水の水質を検出してこれを監視する下水道の水質監視装置であって、
前記管渠内に設けられて該管渠内を流れる下水の水質を検出するセンサと、前記管渠内または人孔内に設けられ、かつその上部側に開口を有してなるヘッドタンクと、該ヘッドタンクに貯留された水を前記センサに供給して該センサを洗浄する洗浄部と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
この下水道の水質監視装置によれば、上部側に開口を有してなるヘッドタンクを備えているので、例えば降雨により管渠内を流れる下水の水位が上昇し、ヘッドタンクの上部側を越えると、この下水がヘッドタンク内に流れ込むことでヘッドタンク内に水が補給され、貯留される。降雨による増水時では、管渠内を流れる下水は通常流れている下水よりもきれいであり、したがって、ヘッドタンク内に貯留された水は通常時における下水よりきれいな水となる。よって、洗浄部により、このようにして補給され貯留された水がセンサに供給されることで、センサは洗浄され、したがって下水による汚れに起因する感度低下が防止される。
【０００９】
また、前記の下水道の水質監視装置においては、前記人孔の、地上側の開口を覆う人孔蓋に透水孔が形成され、該透水孔内を通る雨水を、前記ヘッドタンクに案内する案内手段が備えられているのが好ましい。
このようにすれば、降雨量が少なく、管渠内を流れる下水の水位がヘッドタンクの上部側にまで達しなくても、前記の案内手段によって地表の雨水をヘッドタンクに案内することができ、したがってこの雨水でセンサを洗浄することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前述したようにセンサが洗浄部によって洗浄されることで、下水による汚れに起因する感度低下が防止されているので、水質についての検出データの信頼性が向上し、これにより下水の水質についての定常的な監視が可能になり、したがって河川等の公共用水域の水質保全や良好な水環境の創造に大きく貢献するものとなる。また、洗浄水の補給を主に降雨でまかなうようにしているので、設備構成が簡易になり、したがって装置全体を安価にすることができるとともに、保守点検等のための作業の負担が大幅に軽減されたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の下水道の水質監視装置を詳しく説明する。
図１は、本発明の下水道の水質監視装置の一実施形態を示す図であり、図１中符号１は下水道の水質監視装置（以下、水質監視装置と記す）である。この水質監視装置１は、地中に設けられた管渠２内を流れる下水３の水質を検出するもので、特に検出結果を監視基地４に通信することにより、下水３の水質を定常的に監視するようにしたものである。
【００１２】
すなわち、この水質監視装置１は、前記管渠２内に設けられて該管渠２内を流れる下水３の水質を検出するセンサ５と、前記管渠２内またはこれに連通する人孔（マンホール）６内に設けられ、かつその上部側に開口を有してなるヘッドタンク７と、該ヘッドタンク７に貯留された水を前記センサ５に供給して該センサ５を洗浄する洗浄部８とを備えて構成されたものである。
【００１３】
センサ５としては、特に限定されることなく、下水の水質検査として要求される全てのものを用いることができる。例えば、ｐＨ、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ＴＯＣ（全有機態炭素）、ＴＯＤ（理論酸素要求量）、Ｔ−Ｎ（総窒素）、Ｔ−Ｐ（総リン）、濁度、さらには水温や電気伝導度等の中から、この水質監視装置１が設置される場所の立地条件等を基に、一種あるいは複数種のものが適宜に選択され、用いられる。
【００１４】
ここで、本発明においては、センサ５はその検査方式が基本的に接触式であり、したがって底部側に配設され、検査対象となる下水３に対して常時接触した状態で用いられるものとする。なお、このセンサ５については、下水３の流れによって流され、または破損したりしないよう、適宜な固定手段によって管渠２内に固定しておくのが好ましく、さらには、センサ５の周辺部に防護ネット等を設けておくことなどにより、固形物が衝突することなどでの破損を防止しておくのが好ましい。ただし、本発明では、センサ５として非接触式とのものを用いてもよく、その場合にも、後述するように洗浄を行うことで、センサ５の感度低下を防止することができる。
【００１５】
ヘッドタンク７は、本実施形態では前記管渠２における、前記人孔６の直下に位置する場所に配設されたもので、その上部側を開口部とした箱状のものである。この開口部である上部側には、金網やメッシュ、パンチングメタルなどの、開口を多数有してなる蓋体９が被着されている。このような構成のもとにヘッドタンク７は、後述するように降雨などによって管渠２内を流れる下水３の水位が上昇し、ヘッドタンク７の上部側開口を越えたことで下水３がヘッドタンク８に流れ込む際、大きな固形物がヘッドタンク７内に入り込んでしまうのが防止されている。ここで、蓋体９に形成される開口については、その開口径が、例えば１ｍｍ以上で５ｍｍ以下の範囲であるのが好ましい。このような範囲にすることにより、ヘッドタンク７内に下水が入り込むのを容易にするとともに、前述したように大きな固形物がヘッドタンク７内に入り込んでしまうのを防止することができる。
【００１６】
また、このヘッドタンク７には、その底面に貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔に配管１０が接続されている。なお、この配管１０を接続する貫通孔には、前記蓋体９より開口径が小さく、比較的目が細かいメッシュなどからなるフィルタ（図示せず）を設けておき、これによって配管１０内に固形分が流入するのを防止するようにしてもよい。配管１０は、ヘッドタンク７から前記センサ５の近傍にまで、下方に向かって延びて配設されたもので、その経路中には電磁弁１１が配設されている。
【００１７】
電磁弁１１は、例えば後述するバッテリーに電気的に接続されて、オン・オフをなすもので、前記バッテリーとともに設けられたタイマーによってそのオン・オフが制御され、あるいは、前記ヘッドタンク７に設けられた水位計等によってオン・オフが制御されるよう構成されたものである。すなわち、タイマー式の場合には、例えば１日１回電磁弁１１が開き、これによってヘッドタンク７内に貯留されている水が配管１０を通ってセンサ５側に供給されるようになっている。また、水位計等によるオン・オフ制御方式では、例えばフロート式のスイッチがヘッドタンク７内に設けられ、ヘッドタンク７内に水が溜まってフロートが設定した位置まで上昇すると、スイッチがオンになって電磁弁１１が開き、水が配管１０を通ってセンサ５側に供給されるようになっている。
【００１８】
配管１０の、前記電磁弁１１より下方側には、ノズル１２が設けられている。ノズル１２は、前記センサ５の近傍に配置され、かつ該センサ５に向けて配置されたもので、電磁弁１１が開いて前記ヘッドタンク７に貯留された水が流れ落ちてきたとき、この水をセンサ５に向けて噴射し、センサ５を洗浄するものである。そして、このような配管１０と電磁弁１１とノズル１２とから、本発明の洗浄部８が構成されている。なお、ノズル１２から噴射される水の噴射圧はヘッドタンク７の水頭圧によって決まるため、ヘッドタンク７の位置は、センサ５に対して十分に高い位置にあるのが好ましい。
【００１９】
また、前記センサ５には、下水３の水質について検出した信号を伝送するケーブル１３が接続されている。このケーブル１３は、例えば人孔６の内壁面に保持された状態で、前記センサ５と反対の側が、人孔６の地上側の開口を覆う人孔蓋（マンホール蓋）１４にまで引き出されたものである。
人孔蓋１４は、図２に示すように人孔６の地上側の開口部６ａに着脱可能に取り付けられたもので、前記開口部６ａを覆う鍋状の内蓋１４ａと、この内蓋１４ａを覆う外蓋１４ｂとからなる二重構造のものである。これら内蓋１４ａと外蓋１４ｂとの間は空間部１４ｃとなっており、この空間部１４ｃは、後述するように通信手段１５を収容するための収容部となっている。
【００２０】
人孔蓋１４の内蓋１４ａは、その上端部が人孔６の開口部６ａに引っ掛けられた状態で置かれたことにより、開口部６ａに着脱可能に取り付けられ、保持されたものである。この内蓋１４ａには、その底部に貫通孔１６が形成されており、この貫通孔１６には、前記センサ５に接続するケーブル１３の一端側（センサ５と反対の側）が移動可能に通り、前記空間部６ｃ側に引き出されている。また、この内蓋１４ａには、前記貫通孔１６とは別に、該内蓋１４ａを貫通してなる透水孔１７が形成されている。
【００２１】
ケーブル１３には、空間部１４ｃにおいて通信手段１５が接続されている。通信手段１５は、センサ５からの検出信号を通信信号に変換する変換器１８と、この変換器１８に接続されて前記通信信号を監視基地４に通信するためのアンテナ１９と、変換器１８、さらにはアンテナ１９の電源となるバッテリー２０とを備えて構成されたもので、これらが防水ケース２１に収納され、その状態で内蓋１４ａ上に固定されたものである。ここで、アンテナ１９としては、特に限定されることなく各種のものが使用可能であるが、例えば車載用のルーフトップアンテナや、ルーフサイドアンテナ、オングラスアンテナなどが好適に用いられる。また、アンテナ１９に代えて、携帯電話を利用することもできる。なお、前記バッテリー２０は、前述した電磁弁１１やタイマーなどの電源をも兼ねたものとなっている。
【００２２】
前記透水孔１７には、例えば図１に示したように案内管２２が接続されている。この案内管２２は、内蓋１４ａから垂れ下がり、その下端側が、前記のヘッドタンク７の上部開口側、すなわち蓋体９の直上にまで達し、図示しない保持手段によってその状態で人孔６内に保持されたもので、降雨時に内蓋１４上に溜まった雨水を、ヘッドタンク７に案内する案内手段として機能するものである。
【００２３】
人孔蓋１４の外蓋１４ｂは、内蓋１４ａを覆い、その状態で前記人孔６の開口部６ａに対し、クランプ（図示せず）等によって固定されたもので、特にその裏面側から表面側にかけて貫通する、複数の開口２３を形成したものである。このように開口２３を形成したことにより、降雨時、外蓋１４ｂ上に降った雨やその周囲から流れ込んだ雨水が、外蓋１４ｂを通って空間部１４ｃ内、すなわち内蓋１４ａ上に溜まり、さらに前記透水孔１７、案内管２２を介してヘッドタンク７内に案内されるようになっている。したがって、ヘッドタンク７には、後述するように管渠２内を流れる下水の水位が上昇し、ヘッドタンク７の上部開口にまで達しなくても、単に雨が降るだけで、センサ５を洗浄するための水が補給されるようになっているのである。
また、このように開口２３を形成したことにより、その下側（裏面側）に配置された前記アンテナ１９からの電波は、外蓋１４ｂによって減衰されることなく、良好に透過し、監視基地４に通信されるようになっている。
【００２４】
次に、このような構成からなる水質監視装置１の使用形態を説明する。
まず、通常時には、センサ５によって管渠２を流れる下水３の水質を、定常的、例えば１０分間隔で検出する。すると、得られた検出値（検出信号）はケーブル１３を介して変換器１８に送られ、ここで通信信号に変換される。そして、この通信信号はアンテナ１９から監視基地４に送られる。したがって、監視基地４では、下水３の水質の定常的な監視を行うことができるようになっているのである。
【００２５】
また、降雨時には、内蓋１４ａに形成された透水孔１７、案内管２２を介してヘッドタンク７内に供給される。さらに、降雨量が多く、したがって管渠２内を流れる下水３の水位が上昇してヘッドタンク７の上部側開口を越えると、この下水３が蓋体９の開口部を通ってヘッドタンク７内に流れ込む。このとき、蓋体９の開口部が前記した適宜な径に形成されていることから、特に大きな固形物がヘッドタンク７内に流れ込むことがなく、したがって、このような大きな固形物により、ヘッドタンク７に接続する配管１０等が詰まってしまうことが防止されている。
【００２６】
このようにしてヘッドタンク７内に供給される水は、通常、管渠２内を流れている下水３よりもきれいである。すなわち、透水孔１７を通って流れ込む雨水は汚泥等をほとんど含まないことから下水３よりもきれいであり、また、降雨による増水時に管渠２内を流れる下水も、基本的にはその大部分が雨水であることから、やはり通常流れている下水よりもきれいなものとなっているのである。
【００２７】
よって、このように降雨時などにおいて、ヘッドタンク７内にきれいな水が自動的に補給され貯留されるので、電磁弁１１を作動することにより、ヘッドタンク７内に貯留された水をノズル１２から噴射し、センサ５に供給することができる。そして、これによりセンサ５を洗浄することができることから、下水３による汚れに起因する感度の低下を防止することができる。なお、ヘッドタンク７内に水が貯留されていない場合には、電磁弁１１が作動しても水が流れず、したがってセンサ５の洗浄がなされないことになるが、数日後、あるいは数週間後に雨が降ることで、再度センサ５が洗浄され、感度が正常に維持される。
【００２８】
また、アンテナ１９や変換器１８の保守点検、さらにはバッテリー２０の交換の際には、人孔蓋１４の外蓋１４ｂのみを人孔６の開口部６ａから取り外し、内蓋１４ａ上に置かれた防水ケース２１を開いて保守点検等を行う。したがって、作業員が人孔５内にまで降りる必要がなく、容易にかつ安全に保守点検等の作業を行うことができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の水質監視装置１にあっては、降雨等によってヘッドタンク７内に洗浄水を自動的に補給し、これを用いてセンサ５を洗浄することで、下水３による汚れに起因するセンサ５の感度の低下を防止したものであるから、データについての信頼性を大幅に向上することができる。したがって、管渠２内の下水３の水質を定常的に監視することができ、これにより河川等の公共用水域の水質保全や良好な水環境の創造に大きく貢献することができる。また、洗浄水の補給を主に降雨でまかなうようにしているので、設備構成が簡易になり、したがって装置全体を安価にすることができるとともに、保守点検等のための作業の負担を大幅に軽減することができる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では、洗浄部８を構成する配管１０の経路中に電磁弁１１を設け、これのオン・オフ制御により、ヘッドタンク７内の水をセンサ５に供給するようにしたが、他に例えば、電磁弁１１に代えてポンプを設け、このポンプの動作によってヘッドタンク７内の水をセンサ５に供給し、洗浄するようにしてもよい。このように電磁弁１１に代えてポンプを用いれば、ヘッドタンク７内の水をポンプで圧送することができ、したがってノズル１２から噴射される水の圧を高めることができることから、洗浄力を高めることができる。
【００３１】
また、ヘッドタンク７を管渠２内に配置したが、人孔６内に配置するようにしてもよく、このようにすることで、ヘッドタンク７をセンサ５に対して十分に高い位置にし、ノズル１２から噴射される水の噴射圧を高めて洗浄力を高めることができる。また、このようにヘッドタンク７を人孔６内に配置することで、内蓋１４ａの透水孔１７から落下する雨水を、案内管２２を介することなくヘッドタンク７に直接受けるようにすることもできる。
【００３２】
また、前記実施形態では、監視基地４への通信方式として、アンテナ１９を介しての無線で行う方式を採用しているが、例えば管渠２内に光ファイバが敷設されているような場合には、前記変換器１８に光電変換器を接続し、さらに光ケーブルを介して前記光ファイバに接続することで、この光ファイバを介して前記監視基地に通信できるようにしてもよい。
【００３３】
さらに、前記実施形態では、ヘッドタンク７に蓋体９を被着させたが、単にヘッドタンク７が開口した状態のままに構成してもよい。また、内蓋１４ａ（人孔蓋１４）に透水孔１７を形成することなく、したがって案内手段を設けることなく、単に管渠２内の増水による水位上昇時にのみ、ヘッドタンク７内に水が補給されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る下水道の水質監視装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した水質監視装置の要部側断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・下水道の水質監視装置、２・・・管渠、３・・・下水、４・・・監視基地、５・・・センサ、６・・・人孔、７・・・ヘッドタンク、８・・・洗浄部、９・・・蓋体、１０・・・配管、１１・・・電磁弁、１２・・・ノズル、１４・・・人孔蓋、１７・・・透水孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管渠内を流れる下水の水質を定常的に検出し、監視できるようにした、下水道の水質監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道は、河川等の公共用水域の水質保全や良好な水環境の創造に非常に大きな役割を担っている。しかし、その機能を十分に発揮するためには、下水道施設の適正な維持管理と、工場等からの悪質下水の流入を防ぐ排水規制が必要である。特に、悪質下水の流入を防ぐことは、下水道施設の損傷や下水処理場での有害物質等による処理阻害を未然に防止するという観点から、非常に重要である。
【０００３】
ところが、従来では、下水道の管渠内を流れる下水について、その水質を定常的に測定（検出）することはほとんどなされていなかった。すなわち、従来では、例えば管渠内を流れる下水の水質を検出するセンサにメモリを内蔵しておき、検出後、センサを引き上げてメモリに記憶させた検出結果を読み出す方式や、サンプラーと組み合わせて異常時排水を保存しておき、その排水の水質を検査するなどの方式が一般的であり、いずれも水質を定常的に検出する方式は採られていなかった。
【０００４】
このように、従来、水質の定常的な測定（検出）がなされていなかった理由の一つとして、特にセンサの水質検出方式が接触式である場合、センサが常時測定試料となる下水中に浸漬した状態となることで、汚れによる感度の低下が無視できず、したがってデータについて高い信頼性が得られないといった問題が挙げられる。
ところで、センサの自動洗浄装置としては、例えばｐＨ測定の後に、ｐＨ電極の水洗、薬洗を順次自動的に行う電極洗浄装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６０−５７２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記の自動洗浄装置は、測定槽内に連続的に流れる液を測定対象としたもので、センサ以外の構成要素は測定対象である液とは接触せず、したがって液による汚染の心配がない。
ところが、このような自動洗浄装置を、管渠内を流れる下水用のセンサに適用しようとした場合、下水道では降雨等によって管渠内を流れる下水の水位がしばしば上昇することから、たとえセンサ以外の構成要素をセンサより高い位置に配置したとしても、これら構成要素が下水による汚染を免れるのはほとんど不可能である。そして、このように自動洗浄装置が下水により汚染すると、この装置が精密機器であることから、すぐに故障などを起こしてしまう。また、このような自動洗浄装置にあっては、洗浄用の水や薬液の補給をいかにして行うかといった問題もある。したがって、下水用のセンサの洗浄に前記の自動洗浄装置を用いることは、現状では不可能なのである。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、センサの下水による汚れに起因する感度低下を防止し、信頼性を向上して下水の水質の定常的な監視を可能にした、下水道の水質監視装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の下水道の水質監視装置は、管渠内を流れる下水の水質を検出してこれを監視する下水道の水質監視装置であって、
前記管渠内に設けられて該管渠内を流れる下水の水質を検出するセンサと、前記管渠内または人孔内に設けられ、かつその上部側に開口を有してなるヘッドタンクと、該ヘッドタンクに貯留された水を前記センサに供給して該センサを洗浄する洗浄部と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
この下水道の水質監視装置によれば、上部側に開口を有してなるヘッドタンクを備えているので、例えば降雨により管渠内を流れる下水の水位が上昇し、ヘッドタンクの上部側を越えると、この下水がヘッドタンク内に流れ込むことでヘッドタンク内に水が補給され、貯留される。降雨による増水時では、管渠内を流れる下水は通常流れている下水よりもきれいであり、したがって、ヘッドタンク内に貯留された水は通常時における下水よりきれいな水となる。よって、洗浄部により、このようにして補給され貯留された水がセンサに供給されることで、センサは洗浄され、したがって下水による汚れに起因する感度低下が防止される。
【０００９】
また、前記の下水道の水質監視装置においては、前記人孔の、地上側の開口を覆う人孔蓋に透水孔が形成され、該透水孔内を通る雨水を、前記ヘッドタンクに案内する案内手段が備えられているのが好ましい。
このようにすれば、降雨量が少なく、管渠内を流れる下水の水位がヘッドタンクの上部側にまで達しなくても、前記の案内手段によって地表の雨水をヘッドタンクに案内することができ、したがってこの雨水でセンサを洗浄することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前述したようにセンサが洗浄部によって洗浄されることで、下水による汚れに起因する感度低下が防止されているので、水質についての検出データの信頼性が向上し、これにより下水の水質についての定常的な監視が可能になり、したがって河川等の公共用水域の水質保全や良好な水環境の創造に大きく貢献するものとなる。また、洗浄水の補給を主に降雨でまかなうようにしているので、設備構成が簡易になり、したがって装置全体を安価にすることができるとともに、保守点検等のための作業の負担が大幅に軽減されたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の下水道の水質監視装置を詳しく説明する。
図１は、本発明の下水道の水質監視装置の一実施形態を示す図であり、図１中符号１は下水道の水質監視装置（以下、水質監視装置と記す）である。この水質監視装置１は、地中に設けられた管渠２内を流れる下水３の水質を検出するもので、特に検出結果を監視基地４に通信することにより、下水３の水質を定常的に監視するようにしたものである。
【００１２】
すなわち、この水質監視装置１は、前記管渠２内に設けられて該管渠２内を流れる下水３の水質を検出するセンサ５と、前記管渠２内またはこれに連通する人孔（マンホール）６内に設けられ、かつその上部側に開口を有してなるヘッドタンク７と、該ヘッドタンク７に貯留された水を前記センサ５に供給して該センサ５を洗浄する洗浄部８とを備えて構成されたものである。
【００１３】
センサ５としては、特に限定されることなく、下水の水質検査として要求される全てのものを用いることができる。例えば、ｐＨ、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ＴＯＣ（全有機態炭素）、ＴＯＤ（理論酸素要求量）、Ｔ−Ｎ（総窒素）、Ｔ−Ｐ（総リン）、濁度、さらには水温や電気伝導度等の中から、この水質監視装置１が設置される場所の立地条件等を基に、一種あるいは複数種のものが適宜に選択され、用いられる。
【００１４】
ここで、本発明においては、センサ５はその検査方式が基本的に接触式であり、したがって底部側に配設され、検査対象となる下水３に対して常時接触した状態で用いられるものとする。なお、このセンサ５については、下水３の流れによって流され、または破損したりしないよう、適宜な固定手段によって管渠２内に固定しておくのが好ましく、さらには、センサ５の周辺部に防護ネット等を設けておくことなどにより、固形物が衝突することなどでの破損を防止しておくのが好ましい。ただし、本発明では、センサ５として非接触式とのものを用いてもよく、その場合にも、後述するように洗浄を行うことで、センサ５の感度低下を防止することができる。
【００１５】
ヘッドタンク７は、本実施形態では前記管渠２における、前記人孔６の直下に位置する場所に配設されたもので、その上部側を開口部とした箱状のものである。この開口部である上部側には、金網やメッシュ、パンチングメタルなどの、開口を多数有してなる蓋体９が被着されている。このような構成のもとにヘッドタンク７は、後述するように降雨などによって管渠２内を流れる下水３の水位が上昇し、ヘッドタンク７の上部側開口を越えたことで下水３がヘッドタンク８に流れ込む際、大きな固形物がヘッドタンク７内に入り込んでしまうのが防止されている。ここで、蓋体９に形成される開口については、その開口径が、例えば１ｍｍ以上で５ｍｍ以下の範囲であるのが好ましい。このような範囲にすることにより、ヘッドタンク７内に下水が入り込むのを容易にするとともに、前述したように大きな固形物がヘッドタンク７内に入り込んでしまうのを防止することができる。
【００１６】
また、このヘッドタンク７には、その底面に貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔に配管１０が接続されている。なお、この配管１０を接続する貫通孔には、前記蓋体９より開口径が小さく、比較的目が細かいメッシュなどからなるフィルタ（図示せず）を設けておき、これによって配管１０内に固形分が流入するのを防止するようにしてもよい。配管１０は、ヘッドタンク７から前記センサ５の近傍にまで、下方に向かって延びて配設されたもので、その経路中には電磁弁１１が配設されている。
【００１７】
電磁弁１１は、例えば後述するバッテリーに電気的に接続されて、オン・オフをなすもので、前記バッテリーとともに設けられたタイマーによってそのオン・オフが制御され、あるいは、前記ヘッドタンク７に設けられた水位計等によってオン・オフが制御されるよう構成されたものである。すなわち、タイマー式の場合には、例えば１日１回電磁弁１１が開き、これによってヘッドタンク７内に貯留されている水が配管１０を通ってセンサ５側に供給されるようになっている。また、水位計等によるオン・オフ制御方式では、例えばフロート式のスイッチがヘッドタンク７内に設けられ、ヘッドタンク７内に水が溜まってフロートが設定した位置まで上昇すると、スイッチがオンになって電磁弁１１が開き、水が配管１０を通ってセンサ５側に供給されるようになっている。
【００１８】
配管１０の、前記電磁弁１１より下方側には、ノズル１２が設けられている。ノズル１２は、前記センサ５の近傍に配置され、かつ該センサ５に向けて配置されたもので、電磁弁１１が開いて前記ヘッドタンク７に貯留された水が流れ落ちてきたとき、この水をセンサ５に向けて噴射し、センサ５を洗浄するものである。そして、このような配管１０と電磁弁１１とノズル１２とから、本発明の洗浄部８が構成されている。なお、ノズル１２から噴射される水の噴射圧はヘッドタンク７の水頭圧によって決まるため、ヘッドタンク７の位置は、センサ５に対して十分に高い位置にあるのが好ましい。
【００１９】
また、前記センサ５には、下水３の水質について検出した信号を伝送するケーブル１３が接続されている。このケーブル１３は、例えば人孔６の内壁面に保持された状態で、前記センサ５と反対の側が、人孔６の地上側の開口を覆う人孔蓋（マンホール蓋）１４にまで引き出されたものである。
人孔蓋１４は、図２に示すように人孔６の地上側の開口部６ａに着脱可能に取り付けられたもので、前記開口部６ａを覆う鍋状の内蓋１４ａと、この内蓋１４ａを覆う外蓋１４ｂとからなる二重構造のものである。これら内蓋１４ａと外蓋１４ｂとの間は空間部１４ｃとなっており、この空間部１４ｃは、後述するように通信手段１５を収容するための収容部となっている。
【００２０】
人孔蓋１４の内蓋１４ａは、その上端部が人孔６の開口部６ａに引っ掛けられた状態で置かれたことにより、開口部６ａに着脱可能に取り付けられ、保持されたものである。この内蓋１４ａには、その底部に貫通孔１６が形成されており、この貫通孔１６には、前記センサ５に接続するケーブル１３の一端側（センサ５と反対の側）が移動可能に通り、前記空間部６ｃ側に引き出されている。また、この内蓋１４ａには、前記貫通孔１６とは別に、該内蓋１４ａを貫通してなる透水孔１７が形成されている。
【００２１】
ケーブル１３には、空間部１４ｃにおいて通信手段１５が接続されている。通信手段１５は、センサ５からの検出信号を通信信号に変換する変換器１８と、この変換器１８に接続されて前記通信信号を監視基地４に通信するためのアンテナ１９と、変換器１８、さらにはアンテナ１９の電源となるバッテリー２０とを備えて構成されたもので、これらが防水ケース２１に収納され、その状態で内蓋１４ａ上に固定されたものである。ここで、アンテナ１９としては、特に限定されることなく各種のものが使用可能であるが、例えば車載用のルーフトップアンテナや、ルーフサイドアンテナ、オングラスアンテナなどが好適に用いられる。また、アンテナ１９に代えて、携帯電話を利用することもできる。なお、前記バッテリー２０は、前述した電磁弁１１やタイマーなどの電源をも兼ねたものとなっている。
【００２２】
前記透水孔１７には、例えば図１に示したように案内管２２が接続されている。この案内管２２は、内蓋１４ａから垂れ下がり、その下端側が、前記のヘッドタンク７の上部開口側、すなわち蓋体９の直上にまで達し、図示しない保持手段によってその状態で人孔６内に保持されたもので、降雨時に内蓋１４上に溜まった雨水を、ヘッドタンク７に案内する案内手段として機能するものである。
【００２３】
人孔蓋１４の外蓋１４ｂは、内蓋１４ａを覆い、その状態で前記人孔６の開口部６ａに対し、クランプ（図示せず）等によって固定されたもので、特にその裏面側から表面側にかけて貫通する、複数の開口２３を形成したものである。このように開口２３を形成したことにより、降雨時、外蓋１４ｂ上に降った雨やその周囲から流れ込んだ雨水が、外蓋１４ｂを通って空間部１４ｃ内、すなわち内蓋１４ａ上に溜まり、さらに前記透水孔１７、案内管２２を介してヘッドタンク７内に案内されるようになっている。したがって、ヘッドタンク７には、後述するように管渠２内を流れる下水の水位が上昇し、ヘッドタンク７の上部開口にまで達しなくても、単に雨が降るだけで、センサ５を洗浄するための水が補給されるようになっているのである。
また、このように開口２３を形成したことにより、その下側（裏面側）に配置された前記アンテナ１９からの電波は、外蓋１４ｂによって減衰されることなく、良好に透過し、監視基地４に通信されるようになっている。
【００２４】
次に、このような構成からなる水質監視装置１の使用形態を説明する。
まず、通常時には、センサ５によって管渠２を流れる下水３の水質を、定常的、例えば１０分間隔で検出する。すると、得られた検出値（検出信号）はケーブル１３を介して変換器１８に送られ、ここで通信信号に変換される。そして、この通信信号はアンテナ１９から監視基地４に送られる。したがって、監視基地４では、下水３の水質の定常的な監視を行うことができるようになっているのである。
【００２５】
また、降雨時には、内蓋１４ａに形成された透水孔１７、案内管２２を介してヘッドタンク７内に供給される。さらに、降雨量が多く、したがって管渠２内を流れる下水３の水位が上昇してヘッドタンク７の上部側開口を越えると、この下水３が蓋体９の開口部を通ってヘッドタンク７内に流れ込む。このとき、蓋体９の開口部が前記した適宜な径に形成されていることから、特に大きな固形物がヘッドタンク７内に流れ込むことがなく、したがって、このような大きな固形物により、ヘッドタンク７に接続する配管１０等が詰まってしまうことが防止されている。
【００２６】
このようにしてヘッドタンク７内に供給される水は、通常、管渠２内を流れている下水３よりもきれいである。すなわち、透水孔１７を通って流れ込む雨水は汚泥等をほとんど含まないことから下水３よりもきれいであり、また、降雨による増水時に管渠２内を流れる下水も、基本的にはその大部分が雨水であることから、やはり通常流れている下水よりもきれいなものとなっているのである。
【００２７】
よって、このように降雨時などにおいて、ヘッドタンク７内にきれいな水が自動的に補給され貯留されるので、電磁弁１１を作動することにより、ヘッドタンク７内に貯留された水をノズル１２から噴射し、センサ５に供給することができる。そして、これによりセンサ５を洗浄することができることから、下水３による汚れに起因する感度の低下を防止することができる。なお、ヘッドタンク７内に水が貯留されていない場合には、電磁弁１１が作動しても水が流れず、したがってセンサ５の洗浄がなされないことになるが、数日後、あるいは数週間後に雨が降ることで、再度センサ５が洗浄され、感度が正常に維持される。
【００２８】
また、アンテナ１９や変換器１８の保守点検、さらにはバッテリー２０の交換の際には、人孔蓋１４の外蓋１４ｂのみを人孔６の開口部６ａから取り外し、内蓋１４ａ上に置かれた防水ケース２１を開いて保守点検等を行う。したがって、作業員が人孔５内にまで降りる必要がなく、容易にかつ安全に保守点検等の作業を行うことができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の水質監視装置１にあっては、降雨等によってヘッドタンク７内に洗浄水を自動的に補給し、これを用いてセンサ５を洗浄することで、下水３による汚れに起因するセンサ５の感度の低下を防止したものであるから、データについての信頼性を大幅に向上することができる。したがって、管渠２内の下水３の水質を定常的に監視することができ、これにより河川等の公共用水域の水質保全や良好な水環境の創造に大きく貢献することができる。また、洗浄水の補給を主に降雨でまかなうようにしているので、設備構成が簡易になり、したがって装置全体を安価にすることができるとともに、保守点検等のための作業の負担を大幅に軽減することができる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では、洗浄部８を構成する配管１０の経路中に電磁弁１１を設け、これのオン・オフ制御により、ヘッドタンク７内の水をセンサ５に供給するようにしたが、他に例えば、電磁弁１１に代えてポンプを設け、このポンプの動作によってヘッドタンク７内の水をセンサ５に供給し、洗浄するようにしてもよい。このように電磁弁１１に代えてポンプを用いれば、ヘッドタンク７内の水をポンプで圧送することができ、したがってノズル１２から噴射される水の圧を高めることができることから、洗浄力を高めることができる。
【００３１】
また、ヘッドタンク７を管渠２内に配置したが、人孔６内に配置するようにしてもよく、このようにすることで、ヘッドタンク７をセンサ５に対して十分に高い位置にし、ノズル１２から噴射される水の噴射圧を高めて洗浄力を高めることができる。また、このようにヘッドタンク７を人孔６内に配置することで、内蓋１４ａの透水孔１７から落下する雨水を、案内管２２を介することなくヘッドタンク７に直接受けるようにすることもできる。
【００３２】
また、前記実施形態では、監視基地４への通信方式として、アンテナ１９を介しての無線で行う方式を採用しているが、例えば管渠２内に光ファイバが敷設されているような場合には、前記変換器１８に光電変換器を接続し、さらに光ケーブルを介して前記光ファイバに接続することで、この光ファイバを介して前記監視基地に通信できるようにしてもよい。
【００３３】
さらに、前記実施形態では、ヘッドタンク７に蓋体９を被着させたが、単にヘッドタンク７が開口した状態のままに構成してもよい。また、内蓋１４ａ（人孔蓋１４）に透水孔１７を形成することなく、したがって案内手段を設けることなく、単に管渠２内の増水による水位上昇時にのみ、ヘッドタンク７内に水が補給されるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る下水道の水質監視装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した水質監視装置の要部側断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・下水道の水質監視装置、２・・・管渠、３・・・下水、４・・・監視基地、５・・・センサ、６・・・人孔、７・・・ヘッドタンク、８・・・洗浄部、９・・・蓋体、１０・・・配管、１１・・・電磁弁、１２・・・ノズル、１４・・・人孔蓋、１７・・・透水孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管渠内を流れる下水の水質を検出してこれを監視する下水道の水質監視装置であって、
前記管渠内に設けられて該管渠内を流れる下水の水質を検出するセンサと、前記管渠内または該管渠に連通する人孔内に設けられ、かつその上部側に開口を有してなるヘッドタンクと、該ヘッドタンクに貯留された水を前記センサに供給して該センサを洗浄する洗浄部と、を備えたことを特徴とする下水道の水質監視装置。
【請求項２】
前記人孔の、地上側の開口を覆う人孔蓋に透水孔が形成され、該透水孔内を通る雨水を、前記ヘッドタンクに案内する案内手段が備えられていることを特徴とする請求項１記載の下水道の水質監視装置。
【請求項１】
管渠内を流れる下水の水質を検出してこれを監視する下水道の水質監視装置であって、
前記管渠内に設けられて該管渠内を流れる下水の水質を検出するセンサと、前記管渠内または該管渠に連通する人孔内に設けられ、かつその上部側に開口を有してなるヘッドタンクと、該ヘッドタンクに貯留された水を前記センサに供給して該センサを洗浄する洗浄部と、を備えたことを特徴とする下水道の水質監視装置。
【請求項２】
前記人孔の、地上側の開口を覆う人孔蓋に透水孔が形成され、該透水孔内を通る雨水を、前記ヘッドタンクに案内する案内手段が備えられていることを特徴とする請求項１記載の下水道の水質監視装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１６７６５４（Ｐ２００６−１６７６５４Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６６１１５（Ｐ２００４−３６６１１５）
【出願日】平成１６年１２月１７日（２００４．１２．１７）
【出願人】（５９１０４３５８１）東京都 (107)
【出願人】（０００２２０６７５）東京都下水道サービス株式会社 (98)
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１７日（２００４．１２．１７）
【出願人】（５９１０４３５８１）東京都 (107)
【出願人】（０００２２０６７５）東京都下水道サービス株式会社 (98)
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
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