JP2006329629A - 濁度計 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体中の粒子（浮遊物質）の濃度が低い領域から高い領域まで幅広く同一のセル長および検出器配置で直線性を保ち正確に測定を行うことができる濁度計を実現する。
【解決手段】 透明容器中の微粒子を含む測定液に光を照射する光照射手段と、前記測定液を透過した光の光量を測定する透過光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の光量を測定する第１散乱光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の光量を測定する第２散乱光検出器と、
を備え、前記第１散乱光検出器の出力を前記透過光検出器と第２散乱光検出器の出力を加えた出力で除する演算手段を設けている。

【選択図】 図１

Description

本発明は、濁度計、特に透過光と散乱光の光量をもとに光学的に濁度を求める濁度計に関するものである。

浄水及び排水などの水処理プロセスでは、濁度の測定及び管理は重要な項目となっており、濁度計が用いられている。
濁度計の方式には、透過光方式、散乱光方式、表面散乱光方式、透過散乱光方式がある
が、特に、透過光と散乱光の光量の比により光学的に濁度を求める透過散乱光方式は低濁度から高濁度まで測定が可能である。

透過散乱光方式の濁度計の構成を示したものとしては例えば下記の特許文献が知られている。

特開２０００−２０６０３０

図６は従来の透過散乱光方式の濁度計の模式図である。
図６において、光源(光照射手段)１から出た白色光は集光レンズ２で平行光となり、測定セル３に入射する。測定セル３の両端は透明ガラス３により仕切られており、測定セル３を流れる測定液３１の濁度成分(微粒子)によって平行光の一部は散乱される。透過した光は測定セル３の後段に配置された円板状の透過光検出器５によりその光量が測定され、散乱した光は同じく測定セル３の後段に配置された円環状の散乱光検出器６によりその光量が測定される。

このような構成の濁度計において、濁度は、透過光検出器５により測定された透過光量に対する散乱光検出器６により測定された散乱光量の比により求められる。

しかし、図６に示す従来例では次の問題点があった。
濃度が低い領域では濁度成分による透過光の吸収が少なく測定が困難である。
最適感度を得るためには測定液の濁度成分濃度に応じて最適な測定セル長を選択する必要がある。
また、上述の方式では透過光量と散乱光量の比が液体中の粒子（浮遊物質）濃度と直線関係にあることが要求されるために散乱光検出器の測定セルをのぞむ立体角および、透過光検出器の測定セルをのぞむ立体角を濃度により変化させる必要がある。

そのため従来は液体中の粒子（浮遊物質）の濃度により測定セル長および立体角を変更するための光検出器の固定部品の変更が必要である。

以上のように従来は、測定液の濁度成分濃度に応じて最適な測定セル長を選択すること
ができるように各種の測定セル長を用意しておく必要があり、また、立体角を調整するため光検出器の固定部品の変更をしなければならないという問題点があった。

また、従来は第１散乱光検出器で得られた散乱光量Ｉｓと透過光検出器５で得られた透過光量Ｉｔの比率演算により濁度を求めている。この場合、低濃度から高濃度まで正確に測定するためにはＩｓ／Ｉｔが粒子（浮遊物質）の濃度と直線関係にあることが求められる。理想的にはＩｓ／Ｉｔは直線的に変化すればよいが、実際には濁度が高くなると直線的に変化しなくなるという問題があった。

なお、粒子（浮遊物質）の濃度が低い領域を正確に測定するには散乱光を測定する第１散乱光検出器６に迷光が入らないようになるべく平行光線より外側に置く。しかし従来のように第２散乱光検出器６ａを使用しないで第１散乱光検出器６のみを平行光線より外側に配置した場合、粒子（浮遊物質）の濃度が高くなるとすぐに下に凸の曲線になってしまい限られた測定範囲しか正確に測定できず広範囲の濃度の濁度を測定する場合には外側に配置できなかった。

逆に従来は高い濃度を測定する場合には受光素子を平行光線に近づけた方が直線性が得られる。濁度の低い場合と高い場合では従来は散乱光検出器の配置は相反するものとなっていた。また高濃度測定時に平行光線に散乱光検出器を近づけて配置した場合、ランプ位置や散乱光検出器の配置が少しづれたとき透過光が散乱光検出器に入ってしまい、散乱光の出力が大きく変わってしまうため測定誤差、器差の原因となっていた。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、液体中の粒子（浮遊物質）の濃度が低い領域から高い領域まで幅広く同一のセル長および検出器配置で直線性を保ち正確に測定を行うことができる濁度計を実現することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明の濁度計は次のとおりの構成になっている。
請求項１の濁度計においては、
透明容器中の微粒子を含む測定液に光を照射する光照射手段と、前記測定液を透過した光の光量を測定する透過光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の光量を測定する第１散乱光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の光量を測定する第２散乱光検出器と、
を備え、前記第１散乱光検出器の出力を前記透過光検出器と第２散乱光検出器の出力を加えた出力で除する演算手段を設けたことを特徴とする。

請求項２の濁度計においては、請求項１記載の濁度計において、
前記透過光検出器および第１,第２散乱光検出器は１個若しくは複数個で構成したことを特徴とする。

請求項３の濁度計においては、請求項１または２に記載の濁度計において、
前記濁度計を校正するに際し、濁度標準液に界面活性剤を添加したことを特徴とする。

本発明の請求項１,２によれば次のような効果がある。
第１散乱光検出器の出力を透過光検出器と第２散乱光検出器の出力を加えた出力で除する演算手段を設けたので、同一の構造で幅広い範囲の濁度変化に対して演算結果が直線性を保て正確に測定でき、ランプ位置や散乱光検出器の配置による検出器ごとの差を吸収できる。

請求項３によれば、
濁度計を校正する際に、濁度標準液に界面活性剤を添加したので、粒子の沈降を抑えることができ、濁度計の校正作業を容易にすることができる。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図６に示す従来例と同一のものは同一符号を付している。
図１において、光源１からの光束はレンズ２で集光され平行光となる。
測定セル３の両端は透明ガラス３により仕切られており、測定セル４内を流れる測定液３１の濁度成分（微粒子）によって平行光の一部は散乱されて散乱光８となる。

光検出器取付板１５に取り付けられた透過光検出器５は、測定セル３内の測定液３１を透過した透過光７の光量を電気信号（Ｉｔ）に変換する。また、平行光の中心線よりθ_１度外側にある第１散乱光検出器６は測定セル３中の粒子（浮遊物質）により散乱された散乱光８の光量を電気信号（Ｉｓ）に変換する。本発明では同時に、平行光の中心線よりθ_２度外側にある第２散乱光検出器６ａにより散乱された散乱光８の光量を電気信号（Ｉｔｓ）に変換する。

図示の例では平行光に対してθ_１度外側に配置した第１散乱光検出器６からの電気信号をＩｓ、更にその内側のθ_２度外側に配置した第２散乱光検出器６ａからの電気信号をＩｔｓとしているが、逆であってもよい。

本発明では同時に検出した第２散乱光検出器６ａの電気信号信号Ｉｔｓを透過光検出器５で検出した電気信号Ｉｔに加え（Ｉｓ／Ｉｔ＋Ｉｔｓ）のように比率演算することで濁度を求める。このようにすることで、低濁度から高濁度まで広い範囲で直線性を得ることができる。

液体中の粒子（浮遊物質）の濃度が低い領域の測定では、従来の（Ｉｓ／Ｉｔ）の計算方式を用いても濃度との関連が直線関係にあり問題ないが、液体中の粒子（浮遊物質）の濃度が高い領域の測定では、透過光量Ｉｔの減少量を散乱光量Ｉｓが補えないため下に凸の曲線になってしまい濁度と従来の演算式は直線関係にならない。

本発明のように散乱光（Ｉｓ）を透過光と複数の散乱光を足し合わせたもの（Ｉｔ＋Ｉｔｓ）で割った場合には、粒子（浮遊物質）の濃度が低い領域から高い領域まで幅広い濁度範囲で直線性を損なうことなく正確に測定できる。

その理由は第１散乱光検出器６に迷光が入らないようになるべく平行光線よりも図中の角度θ１を大きくと取ることで濃度が低い領域を正確に測定でき、粒子（浮遊物質）の濃度が高い場合には、従来は透過光量Ｉｔの減少量を散乱光量Ｉｓが補えず測定が困難であったが、透過光量Ｉｔに第２散乱光検出器６ａの散乱光量Ｉｔｓを加えているため、透過光量の減少を抑制し濃度が高くなっても直線性を保て正確な測定を行うことができる。また散乱光検出器を平行光から離した位置に配置できるため、ランプ位置や散乱光検出器の配置による検出器ごとの差を吸収できる。

図２〜図４は第１，第２散乱光検出器６，６ａの取付位置を変更した他の実施例を示す要部構成図である。
図２の実施例においては図１に示す濁度計において、第１散乱光検出器６を平行光に対してほぼ直角（θ１）に配置したものである。
図３の実施例においては図１に示す濁度計において、第１散乱光検出器６を平行光に対してほぼ直角（θ１）とし、第２散乱光検出器６ａを第１散乱光検出器６の近傍（θ２）の位置に配置したもの、

図４（ａ，ｂ）の実施例においては第１散乱光検出器６を平行光に対してθ１の角度に円環状に６個配置し、第２散乱光検出器６ａを平行光に対してθ２の角度に円環状に８個配置したもので、図（ａ）は側面図、図（ｂ）は図（ａ）のＺ視図である。
また、図示の例では平行光に対してθ_１度外側に配置した第１散乱光検出器６からの電気信号をＩｓ、更にその内側のθ_２度外側に配置した第２散乱光検出器６ａからの電気信号をＩｔｓとしているが、逆であってもよい。

ところで、このような濁度計おいては、濁度の標準液として濁度計の標準液としてカオリン、ホルマジン、ポリスチレン混合粒子などを使用している。
カオリン標準液とは、精製したカオリン（粘土の一種）を水に分散させたもの、ホルマジン標準液はホルマジンポリマーの粒子を水に分散させたものである。
しかし、これらの粒子を濁度計検出器内で溜めて測定する場合、時間と共に粒子が沈降してしまい濁度計の指示値が変動しやすく校正がしにくいなどの問題点がある。

本発明では濁度標準液に界面活性剤を添加することで濁度標準液で使用している粒子を分散して均一にし、従来の標準液よりも粒子の沈降を抑えている。

図５は上述の濁度標準液に界面活性剤を添加した状態の模式図であり、標準液に含まれる粒子Ａに親水基Ｂと親油基Ｃが結合している状態を示している。
このように濁度標準液に界面活性剤を添加粒子を分散して均一にし、従来の標準液よりも粒子の沈降を抑えることで濁度計の校正作業を容易にすることができる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

本発明の濁度計の一実施例を示す要部構成図である。 本発明の他の実施例を示す要部構成図である。 本発明の他の実施例を示す要部構成図である。 本発明の他の実施例を示す要部構成図である。 濁度標準液に界面活性剤を添加した状態の模式図である。 従来の透過散乱方式の濁度計の要部構成図である。

符号の説明

１ 光源
２ レンズ
３ 透明ガラス
４ 測定セル
５ 透過光検出器
６ 第１散乱光検出器
６ａ 第２散乱光検出器
７ 透過光
８ 散乱光
１５ 光検出器取付板
３１ 測定セル

Claims (3)

1. 透明容器中の微粒子を含む測定液に光を照射する光照射手段と、前記測定液を透過した光の光量を測定する透過光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の光量を測定する第１散乱光検出器と、前記微粒子によって散乱した光の光量を測定する第２散乱光検出器と、
   を備え、前記第１散乱光検出器の出力を前記透過光検出器と第２散乱光検出器の出力を加えた出力で除する演算手段を設けたことを特徴とする濁度計。
2. 前記透過光検出器および第１,第２散乱光検出器は１個若しくは複数個で構成したことを特徴とする請求項１記載の濁度計。
3. 前記濁度計を校正するに際し、濁度標準液に界面活性剤を添加したことを特徴とする請求項１または２に記載の濁度計。
   

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