塩素濃度の自動管理方法および自動管理装置
【課題】塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても正確な塩素濃度の継続的管理を行なえる塩素濃度の自動管理装置を提供する。
【解決手段】自動管理装置Ｍは、自動化された吸光光度法により処理液循環系Ｌから採取したサンプリング液の遊離残留塩素濃度などを時間を空けて測定する塩素濃度計Ａと、上記サンプリング液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計Ｂと、上記塩素濃度計Ａで測定した遊離残留塩素濃度などの濃度変化と上記酸化還元電位計Ｂで測定した酸化還元電位などの変化とを対応させて遊離残留塩素濃度などの予測制御係数を算出し、この予測制御係数と最新の酸化還元電位とにより予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき制御信号を算出して出力する制御部Ｃと、この制御部Ｃからの制御信号により処理液循環系の遊離残留塩素濃度などを調整する塩素濃度調整部Ｄとを具備している。
【解決手段】自動管理装置Ｍは、自動化された吸光光度法により処理液循環系Ｌから採取したサンプリング液の遊離残留塩素濃度などを時間を空けて測定する塩素濃度計Ａと、上記サンプリング液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計Ｂと、上記塩素濃度計Ａで測定した遊離残留塩素濃度などの濃度変化と上記酸化還元電位計Ｂで測定した酸化還元電位などの変化とを対応させて遊離残留塩素濃度などの予測制御係数を算出し、この予測制御係数と最新の酸化還元電位とにより予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき制御信号を算出して出力する制御部Ｃと、この制御部Ｃからの制御信号により処理液循環系の遊離残留塩素濃度などを調整する塩素濃度調整部Ｄとを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動化された吸光光度法による塩素濃度計と酸化還元電位計とを用いて処理液循環系の塩素濃度を連続的に自動管理する塩素濃度の自動管理方法および自動管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公衆浴場の浴槽やプール等の水槽の水は、その水質を維持管理するために、固形の塩素剤（サラシ粉）や次亜塩素酸ソーダ（NaClO）を人手により投入して、遊離塩素濃度を人手により計測し、規定された値に維持管理している。しかし、人手計測、人手投入では、常に一定濃度に管理することは難しく、投入不足や過剰投入になりやすい。
【０００３】
最近では、ポーラログラフ法の残留塩素センサを用いた連続フィードバック制御による自動管理方法が行なわれる例があるが、定期的に電極の校正を人手で行なう必要があり、大変手間がかかる。
【０００４】
また、水を電解処理して滅菌作用を付与するための電解槽を有し、プール等の水槽に、電解槽で電解処理した水を供給して滅菌するための水処理装置であって、水槽の水の残留塩素濃度を求めるための、第１および第２の２台の残留塩素濃度検出手段と、第１の残留塩素濃度検出手段を用いて継続的に水槽の水の残留塩素濃度を求めるとともに、電解槽で水を電解処理して生成させる、塩素を含む滅菌作用を有する成分の、水槽への供給レートを、上記で求めた水の残留塩素濃度の結果に基づいて調整するための残留塩素濃度制御手段と、第２の残留塩素濃度検出手段を用いて定期的または不定期に水槽の水の残留塩素濃度を求め、その結果を、第１の残留塩素濃度検出手段によって求めた残留塩素濃度と比較して、両者にずれが生じた場合には第１の残留塩素濃度検出手段を校正するための校正制御手段とを備える水処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
第１の残留塩素濃度検出手段は、水の残留塩素濃度の変化を、電極間を流れる電流値の変化として出力するとともに、この出力を、電極間のスパン調整によって校正する機能を有する残留塩素センサであり、校正制御手段は、この残留塩素センサの出力電流値から求めた残留塩素濃度が、第２の残留塩素濃度検出手段によって求めた残留塩素濃度と一致するように、電極間のスパン調整を行うようにしている。また、第２の残留塩素濃度検出手段は、水の残留塩素濃度の変化を、ＤＰＤ試薬の変色に伴う吸光光度の変化として出力するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９９９９６７号公報（第１１−１２頁、図６−９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記第１の残留塩素濃度検出手段は、水の残留塩素濃度の変化を、電極間を流れる電流値の変化として出力するとともに、この出力を、電極間のスパン調整によって校正する機能を有する残留塩素センサであり、この残留塩素センサにより、残留塩素濃度を常時測定する必要がある。
【０００８】
さらに、上記校正制御手段は、上記残留塩素センサの出力電流値から求めた残留塩素濃度が、第２の残留塩素濃度検出手段によって求めた残留塩素濃度と一致するように、電極間のスパン調整を行うので、面倒な塩素濃度検出用電極の校正機構が必要となる。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても正確な塩素濃度の継続的管理を行なうことができる塩素濃度の自動管理方法および自動管理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載された発明は、自動化された吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の塩素濃度を時間を置いて測定するとともに、サンプリング液の酸化還元電位を連続的に測定し、上記吸光光度法による測定間は、上記吸光光度法による測定で得られた塩素濃度の濃度変化に対応する上記酸化還元電位の変化を利用して最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき処理液循環系の塩素濃度を連続制御する塩素濃度の自動管理方法である。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を時間を空けて測定する塩素濃度計と、上記サンプリング液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、上記吸光光度法による塩素濃度計で測定したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化と上記酸化還元電位計で測定したサンプリング液の酸化還元電位をこのサンプリング液の液温度等により補正した補正酸化還元電位値の変化とを対応させて遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数を算出し、この予測制御係数と最新の酸化還元電位とにより最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出して出力する制御部と、この制御部から出力された制御信号により処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を調整する塩素濃度調整部とを具備した塩素濃度の自動管理装置である。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の塩素濃度の自動管理装置において、自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法の塩素濃度計が、複数の処理液循環系に対して１つが設けられ、この塩素濃度計に複数の処理液循環系から順次切換えて供給された複数のサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を順次測定し、酸化還元電位計は、複数の処理液循環系に対してそれぞれ設けられ、複数のサンプリング液の酸化還元電位をそれぞれ測定するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、自動化された吸光光度法により正確な塩素濃度を測定できるとともに、吸光光度法による測定間は、吸光光度法による測定で得られた塩素濃度の濃度変化に対応する酸化還元電位の変化を利用して最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき処理液循環系の塩素濃度を連続制御するので、塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても、吸光光度法により正確な塩素濃度を継続的に管理できる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、自動化された吸光光度法による塩素濃度計により時間を空けて正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を測定できるとともに、この塩素濃度計による測定間は、制御部が、上記正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化と、酸化還元電位計で測定した酸化還元電位を液温度等により補正した補正酸化還元電位値の変化とを対応させて遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数を算出し、この予測制御係数と最新の酸化還元電位とにより最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出して出力するので、塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても吸光光度法により正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の継続的管理を行なうことができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、高価な自動化された吸光光度法による塩素濃度計の１つを、複数の処理液循環系に対して有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る塩素濃度の自動管理方法および自動管理装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上自動管理装置が適用されるシステム全体の回路図である。
【図３】同上自動管理装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】同上自動管理装置の他の実施の形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を、図１乃至図３に示された一実施の形態、図４に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図２に示されるように、浴槽、プールなどの処理液槽Ｔから引き出された配管は、循環ポンプＰおよび濾過器Ｆを経て、処理液槽Ｔに戻されて、処理液循環系Ｌを構成している。処理液循環系Ｌからサンプリング液を採取するための検水管Liが引き出され、塩素濃度としての遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度（遊離残留塩素と結合残留塩素とを合わせた全残留塩素の濃度を単に「残留塩素濃度」という）を自動管理する自動管理装置Ｍに引き込まれている。この自動管理装置Ｍからは次亜塩素酸ソーダを処理液循環系に供給するための次亜塩注入管Loが引き出され、処理液循環系Ｌに引き込まれている。
【００１９】
図１に示されるように、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の自動管理装置Ｍは、自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を時間を空けて測定する塩素濃度計Ａと、上記サンプリング液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計Ｂと、上記吸光光度法による測定間は、上記吸光光度法による測定で得られた遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化に対応する上記酸化還元電位の変化を利用して最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき処理液循環系Ｌの遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を連続制御する制御信号を算出し出力する制御部Ｃと、この制御部Ｃから出力された制御信号により処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を調整する塩素濃度調整部Ｄとを具備している。
【００２０】
すなわち、上記制御部Ｃは、上記吸光光度法による塩素濃度計Ａで時間を空けて測定したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化と、上記酸化還元電位計Ｂで測定したサンプリング液の酸化還元電位を予測用測定値としてこの予測用酸化還元電位を上記サンプリング液の液温度等により補正した補正酸化還元電位値の変化とを対応させて、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数を算出し、上記吸光光度法による塩素濃度計Ａで遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を測定する時以外は、この予測制御係数と上記酸化還元電位計Ｂで測定した最新の予測用酸化還元電位とによって最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値となるようにフィードバック制御する制御信号を算出し出力するものである。
【００２１】
吸光光度法による塩素濃度計Ａは、ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン法（いわゆるＤＰＤ法）を自動化した遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の測定器であり、このＤＰＤ法は、厚労省が定める遊離残留塩素の濃度、または遊離残留塩素と結合残留塩素とを合わせた全残留塩素の濃度の測定法で、公衆浴場の浴槽水、プールや水道水などの遊離残留塩素または全残留塩素の濃度を測定する公定法であり、ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬（いわゆるＤＰＤ試薬）をサンプリング液に混ぜて発色させた上で、そのサンプリング液の吸光光度を測定して遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を自動測定する。
【００２２】
すなわち、上記自動管理装置Ｍは、遊離残留塩素のみの濃度を自動管理することができるとともに、ＤＰＤ試薬を変えることにより、またはＤＰＤ試薬を追加することにより、残留塩素および結合残留塩素の濃度を自動管理することもできる。
【００２３】
塩素濃度計Ａの吸光光度測定部A1は、吸光度セル１の下部内に撹拌機２が設けられ、前記検水管Liがサンプル水電磁弁３を経て吸光度セル１の下部に接続され、吸光度セル１の左右に発光器４と受光器５とが相対して配置され、さらに、吸光度セル１に対してＤＰＤ試薬用定量ポンプ６によりＤＰＤ試薬７を供給する管路が接続され、また、吸光度セル１に対してリン酸緩衝液用定量ポンプ８によりｐＨの変動を抑制するリン酸緩衝液９を供給する管路が接続されている。
【００２４】
そして、この自動化された吸光光度法による塩素濃度計Ａは、吸光度セル１内にＤＰＤ試薬用定量ポンプ６によりＤＰＤ試薬７を供給して発色させるとともにリン酸緩衝液用定量ポンプ８によりリン酸緩衝液９を供給し、撹拌機２によりＤＰＤ試薬７およびリン酸緩衝液９をサンプリング液と攪拌して発色状態を安定させ、発光器４から、ＤＰＤ試薬で遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度に応じて発色されたサンプリング液を透過して受光器５に到達した光の強度からサンプリング液の吸光光度を測定して、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を自動測定するので、高精度の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度に関する測定値が得られるものの、一定量のサンプリング液をいったん貯留して撹拌機２によりＤＰＤ試薬を均一に攪拌するバッチ式のため、連続測定には適さず、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度が急速に変化する場合に対応できない。
【００２５】
一方、酸化還元電位計Ｂの測定部B1は、酸化還元電位を測定するための２つの電極（以下、ＯＲＰ電極という）10がＯＲＰ電極用ホルダ11の内部に設けられ、前記検水管Liがサンプル水調整弁12を経てＯＲＰ電極用ホルダ11の下部に接続されている。
【００２６】
そして、ＯＲＰ電極10は、比較極および測定極の２つの電極間の電位差により酸化還元電位、すなわち物質の酸化力または還元力を測定可能な電位差（電圧）を測定する電極である。＋は酸化力を表わす。一定電圧をかけた電極間に流れる電流値により塩素濃度を測定するポーラログラフ法の電極と比べてシンプルであり安価であるが、酸化還元力を測定するための電極であり、塩素濃度を正確に測定するには、他の影響を受けやすく、単体での塩素濃度計としては難がある。一方、このＯＲＰ電極10で得られる酸化還元電位は、塩素濃度により変化することから、塩素濃度の変化の度合により塩素濃度値を推定でき、液温度やｐＨ等を考慮することにより、より正確な濃度変化を予測することは、十分可能である。ｐＨや電極の経時変化などの急激な変化をしない要因は、酸化還元電位測定値に含めて取り扱って影響はない。
【００２７】
塩素濃度調整部Ｄは、次亜塩素酸ソーダ13を次亜塩注入用定量ポンプ14により注入用逆止弁15を介して処理液循環系Ｌに注入するものであり、制御部Ｃから出力された制御信号により次亜塩注入用定量ポンプ14のポンプ吐出量が制御され、このポンプ吐出量に応じて処理液循環系Ｌへの次亜塩注入量が決定される。
【００２８】
制御部Ｃでは、塩素濃度計Ａの吸光光度測定部A1で得られた吸光光度データから遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を算出する塩素濃度演算部17と、酸化還元電位計ＢのＯＲＰ電極変換器18とが、コントローラ19に接続され、塩素濃度演算部17で算出された遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度（ＤＰＤ塩素濃度という）と、酸化還元電位計ＢのＯＲＰ電極変換器18で変換された酸化還元電位（ＯＲＰ値という）とが、コントローラ19に入力される。塩素濃度演算部17で得られたＤＰＤ塩素濃度は、塩素濃度演算部17に接続された記録計20で記録される。
【００２９】
検水管Liには、サンプリング液の液温度を検出する温度センサ21が接続され、この温度センサ21で得られたデータ取得ラインは、制御部Ｃのコントローラ19に接続されている。なお、処理液循環系の液温度が一定に制御される場合は、その液温度を制御部Ｃのコントローラ19に入力しておけば良く、塩素濃度管理のための温度センサは不要となる。
【００３０】
制御部Ｃのコントローラ19は、上記吸光光度法による塩素濃度計Ａで測定したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度（ＤＰＤ塩素濃度）の濃度変化と、上記酸化還元電位計Ｂで測定したサンプリング液の酸化還元電位（ＯＲＰ値）をこのサンプリング液の液温度等により補正した補正酸化還元電位値（補正ＯＲＰ値という）の変化とを対応させて、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数（予測制御係数という）を算出し、この予測制御係数と最新のＯＲＰ値とにより最適に制御するために予測される制御用塩素濃度（制御用塩素濃度という）を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出し出力する機能を備えている。
【００３１】
すなわち、制御部Ｃのコントローラ19は、算出された制御用塩素濃度と、予め設定入力されたＤＰＤ塩素濃度の設定値とを比較して、その差がなくなるように次亜塩注入用定量ポンプ14のポンプ吐出量（処理液循環系Ｌへの次亜塩注入量）をフィードバック制御する制御信号を算出して出力する算出・制御機能を備えている。
【００３２】
このように、本自動管理装置Ｍを用いた自動管理方法は、測定精度を確保できるＤＰＤ塩素濃度をベースにして、ポンプ制御などの連続制御に適するＯＲＰ値を補助的に用い、このＯＲＰ値に液温度等の補正をしてＤＰＤ塩素濃度予測用の補正ＯＲＰ値を算出し、この補正ＯＲＰ値の変化とＤＰＤ塩素濃度の濃度変化とを対応させて補正ＯＲＰ値のＤＰＤ塩素濃度への予測修正係数である予測制御係数を算出し、この予測制御係数を最新のＯＲＰ値に適用することで制御用塩素濃度を算出し、バッチ式測定法によるため連続測定ができないＤＰＤ法の非測定時のデータをこの制御用塩素濃度により補い、ポンプ吐出量などを連続制御する。
【００３３】
次に、図３は、補完用塩素濃度を算出する算出フローを示す。この図３中の丸数字は、制御手順を示すステップ番号である。
【００３４】
（ステップ１）
自動化された吸光光度法による塩素濃度計Ａにより、正確なＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)を測定する。このＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)は、記録計20によって記録する。
【００３５】
（ステップ２）
上記吸光光度法による塩素濃度計Ａにより測定したＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)と、ＤＰＤ塩素濃度設定値との差から、次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を制御する制御信号をコントローラ19により算出して出力する。例えば、ＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)が、ＤＰＤ塩素濃度設定値を下回る場合は、その程度に応じて次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を増加させ、次亜塩注入用定量ポンプ14から注入用逆止弁15を経て処理液循環系Ｌに注入される次亜塩素酸ソーダ13の注入量を増加させ、逆に、ＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)が、その設定値を上回る場合は、その程度に応じて次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を低下させ、場合によっては停止させる。
【００３６】
（ステップ３）
前回の吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定が行なわれてから、一定時間経過したか否かを常に判断し、一定時間ごと例えば１時間ごとに吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定を実行する。吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定を行なう間は、ステップ４以下の制御手順に入る。
【００３７】
（ステップ４）
吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定を行なわないときは、酸化還元電位計ＢによりＤＰＤ塩素濃度予測用のＯＲＰ値ｂ(mV)を測定する。
【００３８】
（ステップ５）
温度センサ21により検出されたＤＰＤ塩素濃度予測用の液温度ｔ(K)を測定する。
【００３９】
（ステップ６）
ステップ１〜３の吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定により、ＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)を新しく測定したか否かを判断する。
【００４０】
（ステップ７）
ステップ６の吸光光度法による測定でＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)を新しく測定した場合は、得られた最新のＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)の濃度変化に対応して、ＤＰＤ塩素濃度予測用のＯＲＰ値ｂ(mV)および液温度ｔ(K)等によって補正された予測用補正ＯＲＰ値がどの程度変化したかを算出し、このＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)の濃度変化と補正ＯＲＰ値の変化との対応関係から、予測制御係数Ｘを算出する。
【００４１】
例えば、最新のＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L) の濃度変化と、そのときのＤＰＤ塩素濃度予測用のＯＲＰ値ｂ(mV)を液温度ｔ(K)等で補正した補正ＯＲＰ値の変化とを対応させて、補正ＯＲＰ値の変化値に予測制御係数Ｘを掛けることでＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)の濃度変化を予測できるような予測制御係数Ｘを算出する。
【００４２】
この予測制御係数Ｘは、複数回のデータの平均により決定することが望ましい。
【００４３】
（ステップ８）
最新のＤＰＤ塩素濃度予測用のＯＲＰ値ｂ(mV)に、上記予測制御係数Ｘを適用して、予測される制御用塩素濃度a2(mg/L)を算出する。例えば、最新のＯＲＰ値ｂ(mV)に予測制御係数Ｘを掛けることで予測される制御用塩素濃度a2(mg/L)を算出する。液温度ｔ(K)等が変化している場合は、ＯＲＰ値ｂ(mV)を液温度等で補正した値に、上記予測制御係数Ｘを適用する。
【００４４】
（ステップ９）
ステップ８で得られた制御用塩素濃度a2(mg/L)と、ＤＰＤ塩素濃度設定値との差から、次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を制御する制御信号をコントローラ19により算出して出力する。例えば、制御用塩素濃度a2(mg/L)が、ＤＰＤ塩素濃度設定値を下回る場合は、その程度に応じて次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を増加させ、次亜塩注入用定量ポンプ14から注入用逆止弁15を経て処理液循環系Ｌに注入される次亜塩素酸ソーダ13の注入量を増加させる。
【００４５】
上記予測制御係数Ｘは、実際に測定されたＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)と制御用塩素濃度a2(mg/L)との差が小さくなるように、オートチューニング機能を持たせることにより、最適の制御が可能となる。
【００４６】
このように、図１乃至図３に示された実施の形態によれば、吸光光度法により正確なＤＰＤ塩素濃度a1を測定できるとともに、吸光光度法による測定間は、吸光光度法による測定で得られたＤＰＤ塩素濃度a1の濃度変化に対応するＯＲＰ値ｂの変化を利用して制御用塩素濃度a2を算出し、この制御用塩素濃度a2に基づき処理液循環系Ｌの遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を連続制御するので、従来のような塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても、吸光光度法により正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を継続的に管理できる。
【００４７】
すなわち、吸光光度法による塩素濃度計Ａにより時間を空けて正確なＤＰＤ塩素濃度a1を測定できるとともに、この塩素濃度計Ａによる測定を行えない間は、制御部Ｃのコントローラ19は、上記正確なＤＰＤ塩素濃度a1の濃度変化と、酸化還元電位計Ｂで測定したサンプリング液のＯＲＰ値ｂを液温度ｔにより補正したＤＰＤ塩素濃度予測用補正ＯＲＰ値の変化とを対応させて、予測制御係数Ｘを算出し、この予測制御係数Ｘと最新のＯＲＰ値ｂとにより予測される制御用塩素濃度a2を算出し、この制御用塩素濃度a2に基づき、制御部Ｃのコントローラ19は、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出して出力するので、塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても吸光光度法により正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の継続的管理を行なうことができる。要するに、人手で電極間のスパン調整をしなければならない手間のかかるポーラログラフ電極と異なり、シンプルで安価なＯＲＰ電極10による連続測定で、信頼性の高いＤＰＤ塩素濃度を高精度に自動的に補完できる。
【００４８】
次に、図４は、他の実施の形態を示す。
【００４９】
図４に示されるように、浴槽、プールなどの複数の処理液槽Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3から引き出されたそれぞれの配管は、それぞれの循環ポンプＰ1，Ｐ2，Ｐ3およびそれぞれの濾過器Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3を経て、それぞれの処理液槽Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3に戻されて、それぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3を構成している。それぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3からそれぞれのサンプリング液を採取するための検水管Liが引き出され、それぞれの遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を自動管理する自動管理装置Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3に引き込まれている。それぞれの自動管理装置Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3からは次亜塩素酸ソーダをそれぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に供給するための次亜塩注入管Loが引き出され、それぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に引き込まれている。
【００５０】
吸光光度法による塩素濃度計Ａの吸光光度測定部A1および塩素濃度演算部17（図１参照）は、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に対して１つの自動管理装置Ｍ1のみに設けられている。
【００５１】
処理液循環系Ｌ2，Ｌ3のサンプリング液採取用の検水管Liからそれぞれの検水管Li2，Li3が引き出され、これらの検水管Li2，Li3が、それぞれのサンプル水電磁弁23，24を経て自動管理装置Ｍ1の吸光光度測定部A1とサンプル水電磁弁３との間の管路に接続されている。
【００５２】
そして、サンプル水電磁弁３を開き、サンプル水電磁弁23，24を閉じることで、処理液循環系Ｌ1のサンプル水を吸光光度測定部A1に供給し、また、サンプル水電磁弁23を開き、サンプル水電磁弁３，24を閉じることで、処理液循環系Ｌ2のサンプル水を吸光光度測定部A1に供給し、また、サンプル水電磁弁24を開き、サンプル水電磁弁３，23を閉じることで、処理液循環系Ｌ3のサンプル水を吸光光度測定部A1に供給する。このようにして、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の処理液を共通の吸光光度測定部A1に順次切換えて供給し、この吸光光度測定部A1と塩素濃度演算部17（図１参照）とにより、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度（ＤＰＤ塩素濃度という）を順次測定する。
【００５３】
一方、酸化還元電位計Ｂの測定部B1，B2，B3およびこれらに対応するＯＲＰ電極変換器18（図１参照）は、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に対するそれぞれの自動管理装置Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3に設けられ、それぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の酸化還元電位（ＯＲＰ値という）をそれぞれ測定する。
【００５４】
この図４に示されるように、測定対象の処理液槽Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3が複数の場合は、吸光光度測定部A1への検水ラインをサンプル水電磁弁３，23，24を介して接続し、１台の塩素濃度計Ａで濃度を測定する。この塩素濃度計Ａは、バッチ式測定のため複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を順次測定することに適している。一方、酸化還元電位計Ｂの測定部B1，B2，B3は各槽Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3にそれぞれ設置してリアルタイムの制御を行なうことに適している。
【００５５】
この図４に示された実施の形態によれば、高価な自動化された吸光光度法による塩素濃度計Ａの１つを、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に対して有効に利用でき、コストが安く済むとともに、安価な酸化還元電位計Ｂにより、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3のＯＲＰ値ｂの変化を常時監視して、吸光光度法による測定で得られたＤＰＤ塩素濃度a1の濃度変化に対応するＯＲＰ値ｂの変化を利用して制御用塩素濃度a2を算出し、この制御用塩素濃度a2に基づき処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を連続制御するので、従来のような塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても、吸光光度法により正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を継続的に管理できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の自動管理装置Ｍの製造および販売などに関する産業において利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
Ａ 自動化された吸光光度法による塩素濃度計
Ｂ 酸化還元電位計
Ｃ 制御部
Ｄ 塩素濃度調整部
Ｌ，Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3 処理液循環系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動化された吸光光度法による塩素濃度計と酸化還元電位計とを用いて処理液循環系の塩素濃度を連続的に自動管理する塩素濃度の自動管理方法および自動管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公衆浴場の浴槽やプール等の水槽の水は、その水質を維持管理するために、固形の塩素剤（サラシ粉）や次亜塩素酸ソーダ（NaClO）を人手により投入して、遊離塩素濃度を人手により計測し、規定された値に維持管理している。しかし、人手計測、人手投入では、常に一定濃度に管理することは難しく、投入不足や過剰投入になりやすい。
【０００３】
最近では、ポーラログラフ法の残留塩素センサを用いた連続フィードバック制御による自動管理方法が行なわれる例があるが、定期的に電極の校正を人手で行なう必要があり、大変手間がかかる。
【０００４】
また、水を電解処理して滅菌作用を付与するための電解槽を有し、プール等の水槽に、電解槽で電解処理した水を供給して滅菌するための水処理装置であって、水槽の水の残留塩素濃度を求めるための、第１および第２の２台の残留塩素濃度検出手段と、第１の残留塩素濃度検出手段を用いて継続的に水槽の水の残留塩素濃度を求めるとともに、電解槽で水を電解処理して生成させる、塩素を含む滅菌作用を有する成分の、水槽への供給レートを、上記で求めた水の残留塩素濃度の結果に基づいて調整するための残留塩素濃度制御手段と、第２の残留塩素濃度検出手段を用いて定期的または不定期に水槽の水の残留塩素濃度を求め、その結果を、第１の残留塩素濃度検出手段によって求めた残留塩素濃度と比較して、両者にずれが生じた場合には第１の残留塩素濃度検出手段を校正するための校正制御手段とを備える水処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
第１の残留塩素濃度検出手段は、水の残留塩素濃度の変化を、電極間を流れる電流値の変化として出力するとともに、この出力を、電極間のスパン調整によって校正する機能を有する残留塩素センサであり、校正制御手段は、この残留塩素センサの出力電流値から求めた残留塩素濃度が、第２の残留塩素濃度検出手段によって求めた残留塩素濃度と一致するように、電極間のスパン調整を行うようにしている。また、第２の残留塩素濃度検出手段は、水の残留塩素濃度の変化を、ＤＰＤ試薬の変色に伴う吸光光度の変化として出力するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９９９９６７号公報（第１１−１２頁、図６−９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記第１の残留塩素濃度検出手段は、水の残留塩素濃度の変化を、電極間を流れる電流値の変化として出力するとともに、この出力を、電極間のスパン調整によって校正する機能を有する残留塩素センサであり、この残留塩素センサにより、残留塩素濃度を常時測定する必要がある。
【０００８】
さらに、上記校正制御手段は、上記残留塩素センサの出力電流値から求めた残留塩素濃度が、第２の残留塩素濃度検出手段によって求めた残留塩素濃度と一致するように、電極間のスパン調整を行うので、面倒な塩素濃度検出用電極の校正機構が必要となる。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても正確な塩素濃度の継続的管理を行なうことができる塩素濃度の自動管理方法および自動管理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載された発明は、自動化された吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の塩素濃度を時間を置いて測定するとともに、サンプリング液の酸化還元電位を連続的に測定し、上記吸光光度法による測定間は、上記吸光光度法による測定で得られた塩素濃度の濃度変化に対応する上記酸化還元電位の変化を利用して最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき処理液循環系の塩素濃度を連続制御する塩素濃度の自動管理方法である。
【００１１】
請求項２に記載された発明は、自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を時間を空けて測定する塩素濃度計と、上記サンプリング液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、上記吸光光度法による塩素濃度計で測定したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化と上記酸化還元電位計で測定したサンプリング液の酸化還元電位をこのサンプリング液の液温度等により補正した補正酸化還元電位値の変化とを対応させて遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数を算出し、この予測制御係数と最新の酸化還元電位とにより最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出して出力する制御部と、この制御部から出力された制御信号により処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を調整する塩素濃度調整部とを具備した塩素濃度の自動管理装置である。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の塩素濃度の自動管理装置において、自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法の塩素濃度計が、複数の処理液循環系に対して１つが設けられ、この塩素濃度計に複数の処理液循環系から順次切換えて供給された複数のサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を順次測定し、酸化還元電位計は、複数の処理液循環系に対してそれぞれ設けられ、複数のサンプリング液の酸化還元電位をそれぞれ測定するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、自動化された吸光光度法により正確な塩素濃度を測定できるとともに、吸光光度法による測定間は、吸光光度法による測定で得られた塩素濃度の濃度変化に対応する酸化還元電位の変化を利用して最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき処理液循環系の塩素濃度を連続制御するので、塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても、吸光光度法により正確な塩素濃度を継続的に管理できる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、自動化された吸光光度法による塩素濃度計により時間を空けて正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を測定できるとともに、この塩素濃度計による測定間は、制御部が、上記正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化と、酸化還元電位計で測定した酸化還元電位を液温度等により補正した補正酸化還元電位値の変化とを対応させて遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数を算出し、この予測制御係数と最新の酸化還元電位とにより最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出して出力するので、塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても吸光光度法により正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の継続的管理を行なうことができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、高価な自動化された吸光光度法による塩素濃度計の１つを、複数の処理液循環系に対して有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る塩素濃度の自動管理方法および自動管理装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上自動管理装置が適用されるシステム全体の回路図である。
【図３】同上自動管理装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】同上自動管理装置の他の実施の形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を、図１乃至図３に示された一実施の形態、図４に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図２に示されるように、浴槽、プールなどの処理液槽Ｔから引き出された配管は、循環ポンプＰおよび濾過器Ｆを経て、処理液槽Ｔに戻されて、処理液循環系Ｌを構成している。処理液循環系Ｌからサンプリング液を採取するための検水管Liが引き出され、塩素濃度としての遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度（遊離残留塩素と結合残留塩素とを合わせた全残留塩素の濃度を単に「残留塩素濃度」という）を自動管理する自動管理装置Ｍに引き込まれている。この自動管理装置Ｍからは次亜塩素酸ソーダを処理液循環系に供給するための次亜塩注入管Loが引き出され、処理液循環系Ｌに引き込まれている。
【００１９】
図１に示されるように、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の自動管理装置Ｍは、自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を時間を空けて測定する塩素濃度計Ａと、上記サンプリング液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計Ｂと、上記吸光光度法による測定間は、上記吸光光度法による測定で得られた遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化に対応する上記酸化還元電位の変化を利用して最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき処理液循環系Ｌの遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を連続制御する制御信号を算出し出力する制御部Ｃと、この制御部Ｃから出力された制御信号により処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を調整する塩素濃度調整部Ｄとを具備している。
【００２０】
すなわち、上記制御部Ｃは、上記吸光光度法による塩素濃度計Ａで時間を空けて測定したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化と、上記酸化還元電位計Ｂで測定したサンプリング液の酸化還元電位を予測用測定値としてこの予測用酸化還元電位を上記サンプリング液の液温度等により補正した補正酸化還元電位値の変化とを対応させて、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数を算出し、上記吸光光度法による塩素濃度計Ａで遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を測定する時以外は、この予測制御係数と上記酸化還元電位計Ｂで測定した最新の予測用酸化還元電位とによって最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値となるようにフィードバック制御する制御信号を算出し出力するものである。
【００２１】
吸光光度法による塩素濃度計Ａは、ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン法（いわゆるＤＰＤ法）を自動化した遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の測定器であり、このＤＰＤ法は、厚労省が定める遊離残留塩素の濃度、または遊離残留塩素と結合残留塩素とを合わせた全残留塩素の濃度の測定法で、公衆浴場の浴槽水、プールや水道水などの遊離残留塩素または全残留塩素の濃度を測定する公定法であり、ジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬（いわゆるＤＰＤ試薬）をサンプリング液に混ぜて発色させた上で、そのサンプリング液の吸光光度を測定して遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を自動測定する。
【００２２】
すなわち、上記自動管理装置Ｍは、遊離残留塩素のみの濃度を自動管理することができるとともに、ＤＰＤ試薬を変えることにより、またはＤＰＤ試薬を追加することにより、残留塩素および結合残留塩素の濃度を自動管理することもできる。
【００２３】
塩素濃度計Ａの吸光光度測定部A1は、吸光度セル１の下部内に撹拌機２が設けられ、前記検水管Liがサンプル水電磁弁３を経て吸光度セル１の下部に接続され、吸光度セル１の左右に発光器４と受光器５とが相対して配置され、さらに、吸光度セル１に対してＤＰＤ試薬用定量ポンプ６によりＤＰＤ試薬７を供給する管路が接続され、また、吸光度セル１に対してリン酸緩衝液用定量ポンプ８によりｐＨの変動を抑制するリン酸緩衝液９を供給する管路が接続されている。
【００２４】
そして、この自動化された吸光光度法による塩素濃度計Ａは、吸光度セル１内にＤＰＤ試薬用定量ポンプ６によりＤＰＤ試薬７を供給して発色させるとともにリン酸緩衝液用定量ポンプ８によりリン酸緩衝液９を供給し、撹拌機２によりＤＰＤ試薬７およびリン酸緩衝液９をサンプリング液と攪拌して発色状態を安定させ、発光器４から、ＤＰＤ試薬で遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度に応じて発色されたサンプリング液を透過して受光器５に到達した光の強度からサンプリング液の吸光光度を測定して、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を自動測定するので、高精度の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度に関する測定値が得られるものの、一定量のサンプリング液をいったん貯留して撹拌機２によりＤＰＤ試薬を均一に攪拌するバッチ式のため、連続測定には適さず、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度が急速に変化する場合に対応できない。
【００２５】
一方、酸化還元電位計Ｂの測定部B1は、酸化還元電位を測定するための２つの電極（以下、ＯＲＰ電極という）10がＯＲＰ電極用ホルダ11の内部に設けられ、前記検水管Liがサンプル水調整弁12を経てＯＲＰ電極用ホルダ11の下部に接続されている。
【００２６】
そして、ＯＲＰ電極10は、比較極および測定極の２つの電極間の電位差により酸化還元電位、すなわち物質の酸化力または還元力を測定可能な電位差（電圧）を測定する電極である。＋は酸化力を表わす。一定電圧をかけた電極間に流れる電流値により塩素濃度を測定するポーラログラフ法の電極と比べてシンプルであり安価であるが、酸化還元力を測定するための電極であり、塩素濃度を正確に測定するには、他の影響を受けやすく、単体での塩素濃度計としては難がある。一方、このＯＲＰ電極10で得られる酸化還元電位は、塩素濃度により変化することから、塩素濃度の変化の度合により塩素濃度値を推定でき、液温度やｐＨ等を考慮することにより、より正確な濃度変化を予測することは、十分可能である。ｐＨや電極の経時変化などの急激な変化をしない要因は、酸化還元電位測定値に含めて取り扱って影響はない。
【００２７】
塩素濃度調整部Ｄは、次亜塩素酸ソーダ13を次亜塩注入用定量ポンプ14により注入用逆止弁15を介して処理液循環系Ｌに注入するものであり、制御部Ｃから出力された制御信号により次亜塩注入用定量ポンプ14のポンプ吐出量が制御され、このポンプ吐出量に応じて処理液循環系Ｌへの次亜塩注入量が決定される。
【００２８】
制御部Ｃでは、塩素濃度計Ａの吸光光度測定部A1で得られた吸光光度データから遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を算出する塩素濃度演算部17と、酸化還元電位計ＢのＯＲＰ電極変換器18とが、コントローラ19に接続され、塩素濃度演算部17で算出された遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度（ＤＰＤ塩素濃度という）と、酸化還元電位計ＢのＯＲＰ電極変換器18で変換された酸化還元電位（ＯＲＰ値という）とが、コントローラ19に入力される。塩素濃度演算部17で得られたＤＰＤ塩素濃度は、塩素濃度演算部17に接続された記録計20で記録される。
【００２９】
検水管Liには、サンプリング液の液温度を検出する温度センサ21が接続され、この温度センサ21で得られたデータ取得ラインは、制御部Ｃのコントローラ19に接続されている。なお、処理液循環系の液温度が一定に制御される場合は、その液温度を制御部Ｃのコントローラ19に入力しておけば良く、塩素濃度管理のための温度センサは不要となる。
【００３０】
制御部Ｃのコントローラ19は、上記吸光光度法による塩素濃度計Ａで測定したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度（ＤＰＤ塩素濃度）の濃度変化と、上記酸化還元電位計Ｂで測定したサンプリング液の酸化還元電位（ＯＲＰ値）をこのサンプリング液の液温度等により補正した補正酸化還元電位値（補正ＯＲＰ値という）の変化とを対応させて、遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数（予測制御係数という）を算出し、この予測制御係数と最新のＯＲＰ値とにより最適に制御するために予測される制御用塩素濃度（制御用塩素濃度という）を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出し出力する機能を備えている。
【００３１】
すなわち、制御部Ｃのコントローラ19は、算出された制御用塩素濃度と、予め設定入力されたＤＰＤ塩素濃度の設定値とを比較して、その差がなくなるように次亜塩注入用定量ポンプ14のポンプ吐出量（処理液循環系Ｌへの次亜塩注入量）をフィードバック制御する制御信号を算出して出力する算出・制御機能を備えている。
【００３２】
このように、本自動管理装置Ｍを用いた自動管理方法は、測定精度を確保できるＤＰＤ塩素濃度をベースにして、ポンプ制御などの連続制御に適するＯＲＰ値を補助的に用い、このＯＲＰ値に液温度等の補正をしてＤＰＤ塩素濃度予測用の補正ＯＲＰ値を算出し、この補正ＯＲＰ値の変化とＤＰＤ塩素濃度の濃度変化とを対応させて補正ＯＲＰ値のＤＰＤ塩素濃度への予測修正係数である予測制御係数を算出し、この予測制御係数を最新のＯＲＰ値に適用することで制御用塩素濃度を算出し、バッチ式測定法によるため連続測定ができないＤＰＤ法の非測定時のデータをこの制御用塩素濃度により補い、ポンプ吐出量などを連続制御する。
【００３３】
次に、図３は、補完用塩素濃度を算出する算出フローを示す。この図３中の丸数字は、制御手順を示すステップ番号である。
【００３４】
（ステップ１）
自動化された吸光光度法による塩素濃度計Ａにより、正確なＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)を測定する。このＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)は、記録計20によって記録する。
【００３５】
（ステップ２）
上記吸光光度法による塩素濃度計Ａにより測定したＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)と、ＤＰＤ塩素濃度設定値との差から、次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を制御する制御信号をコントローラ19により算出して出力する。例えば、ＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)が、ＤＰＤ塩素濃度設定値を下回る場合は、その程度に応じて次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を増加させ、次亜塩注入用定量ポンプ14から注入用逆止弁15を経て処理液循環系Ｌに注入される次亜塩素酸ソーダ13の注入量を増加させ、逆に、ＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)が、その設定値を上回る場合は、その程度に応じて次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を低下させ、場合によっては停止させる。
【００３６】
（ステップ３）
前回の吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定が行なわれてから、一定時間経過したか否かを常に判断し、一定時間ごと例えば１時間ごとに吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定を実行する。吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定を行なう間は、ステップ４以下の制御手順に入る。
【００３７】
（ステップ４）
吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定を行なわないときは、酸化還元電位計ＢによりＤＰＤ塩素濃度予測用のＯＲＰ値ｂ(mV)を測定する。
【００３８】
（ステップ５）
温度センサ21により検出されたＤＰＤ塩素濃度予測用の液温度ｔ(K)を測定する。
【００３９】
（ステップ６）
ステップ１〜３の吸光光度法による塩素濃度計Ａの測定により、ＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)を新しく測定したか否かを判断する。
【００４０】
（ステップ７）
ステップ６の吸光光度法による測定でＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)を新しく測定した場合は、得られた最新のＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)の濃度変化に対応して、ＤＰＤ塩素濃度予測用のＯＲＰ値ｂ(mV)および液温度ｔ(K)等によって補正された予測用補正ＯＲＰ値がどの程度変化したかを算出し、このＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)の濃度変化と補正ＯＲＰ値の変化との対応関係から、予測制御係数Ｘを算出する。
【００４１】
例えば、最新のＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L) の濃度変化と、そのときのＤＰＤ塩素濃度予測用のＯＲＰ値ｂ(mV)を液温度ｔ(K)等で補正した補正ＯＲＰ値の変化とを対応させて、補正ＯＲＰ値の変化値に予測制御係数Ｘを掛けることでＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)の濃度変化を予測できるような予測制御係数Ｘを算出する。
【００４２】
この予測制御係数Ｘは、複数回のデータの平均により決定することが望ましい。
【００４３】
（ステップ８）
最新のＤＰＤ塩素濃度予測用のＯＲＰ値ｂ(mV)に、上記予測制御係数Ｘを適用して、予測される制御用塩素濃度a2(mg/L)を算出する。例えば、最新のＯＲＰ値ｂ(mV)に予測制御係数Ｘを掛けることで予測される制御用塩素濃度a2(mg/L)を算出する。液温度ｔ(K)等が変化している場合は、ＯＲＰ値ｂ(mV)を液温度等で補正した値に、上記予測制御係数Ｘを適用する。
【００４４】
（ステップ９）
ステップ８で得られた制御用塩素濃度a2(mg/L)と、ＤＰＤ塩素濃度設定値との差から、次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を制御する制御信号をコントローラ19により算出して出力する。例えば、制御用塩素濃度a2(mg/L)が、ＤＰＤ塩素濃度設定値を下回る場合は、その程度に応じて次亜塩注入用定量ポンプ14の吐出量を増加させ、次亜塩注入用定量ポンプ14から注入用逆止弁15を経て処理液循環系Ｌに注入される次亜塩素酸ソーダ13の注入量を増加させる。
【００４５】
上記予測制御係数Ｘは、実際に測定されたＤＰＤ塩素濃度a1(mg/L)と制御用塩素濃度a2(mg/L)との差が小さくなるように、オートチューニング機能を持たせることにより、最適の制御が可能となる。
【００４６】
このように、図１乃至図３に示された実施の形態によれば、吸光光度法により正確なＤＰＤ塩素濃度a1を測定できるとともに、吸光光度法による測定間は、吸光光度法による測定で得られたＤＰＤ塩素濃度a1の濃度変化に対応するＯＲＰ値ｂの変化を利用して制御用塩素濃度a2を算出し、この制御用塩素濃度a2に基づき処理液循環系Ｌの遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を連続制御するので、従来のような塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても、吸光光度法により正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を継続的に管理できる。
【００４７】
すなわち、吸光光度法による塩素濃度計Ａにより時間を空けて正確なＤＰＤ塩素濃度a1を測定できるとともに、この塩素濃度計Ａによる測定を行えない間は、制御部Ｃのコントローラ19は、上記正確なＤＰＤ塩素濃度a1の濃度変化と、酸化還元電位計Ｂで測定したサンプリング液のＯＲＰ値ｂを液温度ｔにより補正したＤＰＤ塩素濃度予測用補正ＯＲＰ値の変化とを対応させて、予測制御係数Ｘを算出し、この予測制御係数Ｘと最新のＯＲＰ値ｂとにより予測される制御用塩素濃度a2を算出し、この制御用塩素濃度a2に基づき、制御部Ｃのコントローラ19は、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出して出力するので、塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても吸光光度法により正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の継続的管理を行なうことができる。要するに、人手で電極間のスパン調整をしなければならない手間のかかるポーラログラフ電極と異なり、シンプルで安価なＯＲＰ電極10による連続測定で、信頼性の高いＤＰＤ塩素濃度を高精度に自動的に補完できる。
【００４８】
次に、図４は、他の実施の形態を示す。
【００４９】
図４に示されるように、浴槽、プールなどの複数の処理液槽Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3から引き出されたそれぞれの配管は、それぞれの循環ポンプＰ1，Ｐ2，Ｐ3およびそれぞれの濾過器Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3を経て、それぞれの処理液槽Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3に戻されて、それぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3を構成している。それぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3からそれぞれのサンプリング液を採取するための検水管Liが引き出され、それぞれの遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を自動管理する自動管理装置Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3に引き込まれている。それぞれの自動管理装置Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3からは次亜塩素酸ソーダをそれぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に供給するための次亜塩注入管Loが引き出され、それぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に引き込まれている。
【００５０】
吸光光度法による塩素濃度計Ａの吸光光度測定部A1および塩素濃度演算部17（図１参照）は、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に対して１つの自動管理装置Ｍ1のみに設けられている。
【００５１】
処理液循環系Ｌ2，Ｌ3のサンプリング液採取用の検水管Liからそれぞれの検水管Li2，Li3が引き出され、これらの検水管Li2，Li3が、それぞれのサンプル水電磁弁23，24を経て自動管理装置Ｍ1の吸光光度測定部A1とサンプル水電磁弁３との間の管路に接続されている。
【００５２】
そして、サンプル水電磁弁３を開き、サンプル水電磁弁23，24を閉じることで、処理液循環系Ｌ1のサンプル水を吸光光度測定部A1に供給し、また、サンプル水電磁弁23を開き、サンプル水電磁弁３，24を閉じることで、処理液循環系Ｌ2のサンプル水を吸光光度測定部A1に供給し、また、サンプル水電磁弁24を開き、サンプル水電磁弁３，23を閉じることで、処理液循環系Ｌ3のサンプル水を吸光光度測定部A1に供給する。このようにして、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の処理液を共通の吸光光度測定部A1に順次切換えて供給し、この吸光光度測定部A1と塩素濃度演算部17（図１参照）とにより、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度（ＤＰＤ塩素濃度という）を順次測定する。
【００５３】
一方、酸化還元電位計Ｂの測定部B1，B2，B3およびこれらに対応するＯＲＰ電極変換器18（図１参照）は、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に対するそれぞれの自動管理装置Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3に設けられ、それぞれの処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の酸化還元電位（ＯＲＰ値という）をそれぞれ測定する。
【００５４】
この図４に示されるように、測定対象の処理液槽Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3が複数の場合は、吸光光度測定部A1への検水ラインをサンプル水電磁弁３，23，24を介して接続し、１台の塩素濃度計Ａで濃度を測定する。この塩素濃度計Ａは、バッチ式測定のため複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を順次測定することに適している。一方、酸化還元電位計Ｂの測定部B1，B2，B3は各槽Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3にそれぞれ設置してリアルタイムの制御を行なうことに適している。
【００５５】
この図４に示された実施の形態によれば、高価な自動化された吸光光度法による塩素濃度計Ａの１つを、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3に対して有効に利用でき、コストが安く済むとともに、安価な酸化還元電位計Ｂにより、複数の処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3のＯＲＰ値ｂの変化を常時監視して、吸光光度法による測定で得られたＤＰＤ塩素濃度a1の濃度変化に対応するＯＲＰ値ｂの変化を利用して制御用塩素濃度a2を算出し、この制御用塩素濃度a2に基づき処理液循環系Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を連続制御するので、従来のような塩素濃度検出用電極の校正機構がなくても、吸光光度法により正確な遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を継続的に管理できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の自動管理装置Ｍの製造および販売などに関する産業において利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
Ａ 自動化された吸光光度法による塩素濃度計
Ｂ 酸化還元電位計
Ｃ 制御部
Ｄ 塩素濃度調整部
Ｌ，Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3 処理液循環系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動化された吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の塩素濃度を時間を置いて測定するとともに、サンプリング液の酸化還元電位を連続的に測定し、
上記吸光光度法による測定間は、上記吸光光度法による測定で得られた塩素濃度の濃度変化に対応する上記酸化還元電位の変化を利用して最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、
この制御用塩素濃度に基づき処理液循環系の塩素濃度を連続制御する
ことを特徴とする塩素濃度の自動管理方法。
【請求項２】
自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を時間を空けて測定する塩素濃度計と、
上記サンプリング液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記吸光光度法による塩素濃度計で測定したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化と上記酸化還元電位計で測定したサンプリング液の酸化還元電位をこのサンプリング液の液温度により補正した補正酸化還元電位値の変化とを対応させて遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数を算出し、この予測制御係数と最新の酸化還元電位とにより最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出して出力する制御部と、
この制御部から出力された制御信号により処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を調整する塩素濃度調整部と
を具備したことを特徴とする塩素濃度の自動管理装置。
【請求項３】
自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法の塩素濃度計は、複数の処理液循環系に対して１つが設けられ、この塩素濃度計に複数の処理液循環系から順次切換えて供給された複数のサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を順次測定し、
酸化還元電位計は、複数の処理液循環系に対してそれぞれ設けられ、複数のサンプリング液の酸化還元電位をそれぞれ測定する
ことを特徴とする請求項２記載の塩素濃度の自動管理装置。
【請求項１】
自動化された吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の塩素濃度を時間を置いて測定するとともに、サンプリング液の酸化還元電位を連続的に測定し、
上記吸光光度法による測定間は、上記吸光光度法による測定で得られた塩素濃度の濃度変化に対応する上記酸化還元電位の変化を利用して最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、
この制御用塩素濃度に基づき処理液循環系の塩素濃度を連続制御する
ことを特徴とする塩素濃度の自動管理方法。
【請求項２】
自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法により処理液循環系から採取したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を時間を空けて測定する塩素濃度計と、
上記サンプリング液の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計と、
上記吸光光度法による塩素濃度計で測定したサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の濃度変化と上記酸化還元電位計で測定したサンプリング液の酸化還元電位をこのサンプリング液の液温度により補正した補正酸化還元電位値の変化とを対応させて遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度の予測制御係数を算出し、この予測制御係数と最新の酸化還元電位とにより最適に制御するために予測される制御用塩素濃度を算出し、この制御用塩素濃度に基づき、処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を予め設定された設定値にフィードバック制御する制御信号を算出して出力する制御部と、
この制御部から出力された制御信号により処理液循環系の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を調整する塩素濃度調整部と
を具備したことを特徴とする塩素濃度の自動管理装置。
【請求項３】
自動化されたジエチル−ｐ−フェニレンジアミン試薬による吸光光度法の塩素濃度計は、複数の処理液循環系に対して１つが設けられ、この塩素濃度計に複数の処理液循環系から順次切換えて供給された複数のサンプリング液の遊離残留塩素濃度または残留塩素濃度を順次測定し、
酸化還元電位計は、複数の処理液循環系に対してそれぞれ設けられ、複数のサンプリング液の酸化還元電位をそれぞれ測定する
ことを特徴とする請求項２記載の塩素濃度の自動管理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１６９８５９（Ｐ２０１１−１６９８５９Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６２２７（Ｐ２０１０−３６２２７）
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（０００２２６００２）株式会社ニクニ (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（０００２２６００２）株式会社ニクニ (25)
【Ｆターム（参考）】
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