JP3095954B2 - 水道水の色および濁りの検知装置 - Google Patents
水道水の色および濁りの検知装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水道水の水質を自動計
測する装置、とくに水道水の濁りと着色の度合いを計測
し、着色があればその色相を判定する装置に関する。
測する装置、とくに水道水の濁りと着色の度合いを計測
し、着色があればその色相を判定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水道水の着色の自動計測は、色度
を基準として行われている。例えば、厚生省生活衛生局
水道環境部監修、日本水道協会発行の刊行物「上水試験
方法」１９９３年版、第７３頁〜第７４頁によれば、色
度は「水中に含まれる溶解性物質およびコロイド性物質
が呈する類黄色ないし黄褐色の程度」とされ、目視によ
る比色法や波長３９０ｎｍの吸光度が公定法として示さ
れている。
を基準として行われている。例えば、厚生省生活衛生局
水道環境部監修、日本水道協会発行の刊行物「上水試験
方法」１９９３年版、第７３頁〜第７４頁によれば、色
度は「水中に含まれる溶解性物質およびコロイド性物質
が呈する類黄色ないし黄褐色の程度」とされ、目視によ
る比色法や波長３９０ｎｍの吸光度が公定法として示さ
れている。
【０００３】この色度を自動的に計測する装置は、既に
各種のものが市販されており、例えば特開平４−９７４
６号公報に開示されているように、色度の自動計測装置
は、基本的に、光源、フローセル、波長３９０ｎｍの光
を透過する光学フィルタ、光電変換器からなり、連続的
に試料水が流れるフローセルを透過した３９０ｎｍの光
の吸光度を測定し、測定値を換算式または換算表から色
度に変換して出力するものである。色度は塩化白金酸コ
バルトの標準溶液で校正され、一般的な装置の測定レン
ジは、水道水を対象としたもので０〜１０度程度、水道
の原水を対象としたものでは０〜２００度程度である。
色度の水道水としての水質基準は、５度以下であること
が厚生省令で定められている。
各種のものが市販されており、例えば特開平４−９７４
６号公報に開示されているように、色度の自動計測装置
は、基本的に、光源、フローセル、波長３９０ｎｍの光
を透過する光学フィルタ、光電変換器からなり、連続的
に試料水が流れるフローセルを透過した３９０ｎｍの光
の吸光度を測定し、測定値を換算式または換算表から色
度に変換して出力するものである。色度は塩化白金酸コ
バルトの標準溶液で校正され、一般的な装置の測定レン
ジは、水道水を対象としたもので０〜１０度程度、水道
の原水を対象としたものでは０〜２００度程度である。
色度の水道水としての水質基準は、５度以下であること
が厚生省令で定められている。
【０００４】また、水中の懸濁質が色度に与える影響を
補正するため、上述の装置の基本構成とは異なる構成を
採るものもある。例えば、特開平４−３１５０２０号公
報に記載されている装置は、波長３９０ｎｍの光学フィ
ルタの他に、色度標準液に吸収を示さない６６０ｎｍ付
近の光を透過する光学フィルタを備え、この光学フィル
タを用いて測定した懸濁質による吸光度に基づき、懸濁
質による見かけの色度を補正する機構を持っている。こ
の際、２枚の光学フィルタを交互に測定光路に挿入する
ための機構、例えば、２枚のフィルタを備えた回転板な
どを備えている。従来、濁度の測定には、波長６６０ｎ
ｍ付近の光の吸光度が用いられており、このような装置
でも、波長６６０ｎｍ付近の光の吸光度測定から得られ
る懸濁質濃度を濁度として、色度と併せて出力すること
も行なわれている。
補正するため、上述の装置の基本構成とは異なる構成を
採るものもある。例えば、特開平４−３１５０２０号公
報に記載されている装置は、波長３９０ｎｍの光学フィ
ルタの他に、色度標準液に吸収を示さない６６０ｎｍ付
近の光を透過する光学フィルタを備え、この光学フィル
タを用いて測定した懸濁質による吸光度に基づき、懸濁
質による見かけの色度を補正する機構を持っている。こ
の際、２枚の光学フィルタを交互に測定光路に挿入する
ための機構、例えば、２枚のフィルタを備えた回転板な
どを備えている。従来、濁度の測定には、波長６６０ｎ
ｍ付近の光の吸光度が用いられており、このような装置
でも、波長６６０ｎｍ付近の光の吸光度測定から得られ
る懸濁質濃度を濁度として、色度と併せて出力すること
も行なわれている。
【０００５】一方、本来、目で見て無色透明である筈の
水道水の視覚的異常、即ち、着色や濁りの有無を検査す
るために、水道法では水道事業者に対して色、濁り、残
留塩素の３項目の水質検査を、給水区域内の複数の給水
栓を対象に、毎日１回以上検査することを義務付けてい
る。この際の「濁り」は、上述の濁度とほぼ同義語の測
定項目とされているが、「色」は上述の色度と目視によ
る検査との差異が明らかなため、同義の測定項目とされ
ておらず、目視検査を自動化するための便宜的手段とし
て、自動測定が可能な色度計測での代用が認められてい
る。色度は、元来、黄色または黄褐色の着色の指標とし
て発生した測定法であり、これは浄水処理の対象物質が
歴史的に土壌や腐植由来の懸濁質と有機着色成分とされ
てきたことによる。
水道水の視覚的異常、即ち、着色や濁りの有無を検査す
るために、水道法では水道事業者に対して色、濁り、残
留塩素の３項目の水質検査を、給水区域内の複数の給水
栓を対象に、毎日１回以上検査することを義務付けてい
る。この際の「濁り」は、上述の濁度とほぼ同義語の測
定項目とされているが、「色」は上述の色度と目視によ
る検査との差異が明らかなため、同義の測定項目とされ
ておらず、目視検査を自動化するための便宜的手段とし
て、自動測定が可能な色度計測での代用が認められてい
る。色度は、元来、黄色または黄褐色の着色の指標とし
て発生した測定法であり、これは浄水処理の対象物質が
歴史的に土壌や腐植由来の懸濁質と有機着色成分とされ
てきたことによる。
【０００６】色度と異なる着色の評価指標として、前述
の刊行物「上水試験方法（解説編）」では、参考として
色の単色表示測定方法が示されている。この方法では試
料の４００〜７００ｎｍの範囲における可視光透過率を
２０ｎｍの間隔で測定し、以下の式（１），（２）によ
り、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚから色度座標（ｘ，ｙ）を色度
図に求める。
の刊行物「上水試験方法（解説編）」では、参考として
色の単色表示測定方法が示されている。この方法では試
料の４００〜７００ｎｍの範囲における可視光透過率を
２０ｎｍの間隔で測定し、以下の式（１），（２）によ
り、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚから色度座標（ｘ，ｙ）を色度
図に求める。
【０００７】
【数３】
【０００８】
【数４】
【０００９】ここに、τ（λ）は波長λにおける透過
率、ｆｘ( λ),ｆｙ( λ),ｆｚ( λ)は、波長λにおけ
るおける重値関数であり、透過率測定値を人の目の比視
感度にあう透過感度特性値になるよう補正するための係
数である。また、Ｋは係数、色度図は、国際照明委員会
（ＣＩＥ）が１９３１年に定めたＣＩＥ１９３１ｘｙ色
度図が一般に用いられる。色度図上に測定試料の色に対
応する色度座標が決定されると、作図と計算によって、
主波長、刺激純度の二つの特性値を求めることができ
る。主波長は、その試料の色相を表わし、刺激純度は主
波長で示される色の強さを表わす。このような色の三刺
激値法に基づく測色計は、様々な分野における色彩の計
測用として市販されている。
率、ｆｘ( λ),ｆｙ( λ),ｆｚ( λ)は、波長λにおけ
るおける重値関数であり、透過率測定値を人の目の比視
感度にあう透過感度特性値になるよう補正するための係
数である。また、Ｋは係数、色度図は、国際照明委員会
（ＣＩＥ）が１９３１年に定めたＣＩＥ１９３１ｘｙ色
度図が一般に用いられる。色度図上に測定試料の色に対
応する色度座標が決定されると、作図と計算によって、
主波長、刺激純度の二つの特性値を求めることができ
る。主波長は、その試料の色相を表わし、刺激純度は主
波長で示される色の強さを表わす。このような色の三刺
激値法に基づく測色計は、様々な分野における色彩の計
測用として市販されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、問題
は、水道水のように、着色も濁りも希薄な試料液の色と
濁りを、同時に定量的に計測することができる装置は未
だ実現されていないことにある。従来、懸濁質は濁度
で、黄色または黄褐色の腐植由来の有機着色成分は色度
で計測されてきた。ところが、近年、水道水の質的向上
が期待される中で、給水栓での水質検査の充実が求めら
れ、色、濁り、残留塩素の毎日検査の自動化による検査
頻度の向上が必要となってきた。しかし、本来、原水の
黄色または黄褐色の着色濃度の指標である色度では、水
道配管内の鉄錆、または付着マンガンの流出による赤や
黒褐色という着色の度合いや、色相を正しく計測するこ
とができないため、より広い色相に適用可能な着色の検
知装置が求められている。このような装置の性能は、前
述の人の目による視覚検査が比較の基準となるから、水
道水の色と濁りの連続的な自動計測を、目視検査と同等
の感度で実現することができる装置が必要である。
は、水道水のように、着色も濁りも希薄な試料液の色と
濁りを、同時に定量的に計測することができる装置は未
だ実現されていないことにある。従来、懸濁質は濁度
で、黄色または黄褐色の腐植由来の有機着色成分は色度
で計測されてきた。ところが、近年、水道水の質的向上
が期待される中で、給水栓での水質検査の充実が求めら
れ、色、濁り、残留塩素の毎日検査の自動化による検査
頻度の向上が必要となってきた。しかし、本来、原水の
黄色または黄褐色の着色濃度の指標である色度では、水
道配管内の鉄錆、または付着マンガンの流出による赤や
黒褐色という着色の度合いや、色相を正しく計測するこ
とができないため、より広い色相に適用可能な着色の検
知装置が求められている。このような装置の性能は、前
述の人の目による視覚検査が比較の基準となるから、水
道水の色と濁りの連続的な自動計測を、目視検査と同等
の感度で実現することができる装置が必要である。
【００１１】本発明は、上述の点を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、水道水のように無色、透
明に近い試料水の色と濁りについて、水道事業者が行な
う毎日検査を、自動的にしかも目視検査と同等の感度で
計測可能な装置を提供することにある。
れたものであり、その目的は、水道水のように無色、透
明に近い試料水の色と濁りについて、水道事業者が行な
う毎日検査を、自動的にしかも目視検査と同等の感度で
計測可能な装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の水道水の色および濁りの検知装置は、光
源と、試料とする水道水を入れる測定セルと、光源から
出射し測定セルを通過した光のスペクトルを濁度と三刺
激値を求める少なくとも異なる４種類の透過スペクトル
に選択可能であって，前記三刺激値の等色関数分布の分
光感度特性に相応する相対通過特性を有する分光部と、
測定セルと分光部を通る光源からの光を電気信号に変換
する光電変換器と、光電変換器からの信号に基づき、測
定値を着色度，色相，濁度として演算出力する信号処理
部とを備えてなる水道水の色および濁りの検知装置であ
って、前記信号処理部は、前記三刺激値から明度Ｙを求
めこの明度Ｙと、ｘｙ色度座標における無色に相当する
点（x0, y0）からｘｙ平面に垂直な方向に装置としての
明度の最大値だけ離れた点と，ｘｙ平面上の測定試料の
色度座標点からｘｙ平面に垂直な方向に測定試料の明度
の測定値だけ離れた点との距離のベクトルとから、前記
着色度を、（ｘ−ｘ0）2＋（ｙ−ｙ0）2＋（１−Ｙ）2
の平方根により演算出力する演算機能を備えたものとす
る、あるいは、前記信号処理部は、前記三刺激値から刺
激純度Ｓと明度Ｙとを求め、この刺激純度Ｓと明度Ｙと
から、前記着色度をＳ2＋（１−Ｙ）2の平方根により演
算出力する演算機能を備えたものとする。さらに、測定
セルには、光学窓に生ずる気泡を除去するワイパーと、
ブランク水を得る吸着濾過器を設けるものとする。
めに、本発明の水道水の色および濁りの検知装置は、光
源と、試料とする水道水を入れる測定セルと、光源から
出射し測定セルを通過した光のスペクトルを濁度と三刺
激値を求める少なくとも異なる４種類の透過スペクトル
に選択可能であって，前記三刺激値の等色関数分布の分
光感度特性に相応する相対通過特性を有する分光部と、
測定セルと分光部を通る光源からの光を電気信号に変換
する光電変換器と、光電変換器からの信号に基づき、測
定値を着色度，色相，濁度として演算出力する信号処理
部とを備えてなる水道水の色および濁りの検知装置であ
って、前記信号処理部は、前記三刺激値から明度Ｙを求
めこの明度Ｙと、ｘｙ色度座標における無色に相当する
点（x0, y0）からｘｙ平面に垂直な方向に装置としての
明度の最大値だけ離れた点と，ｘｙ平面上の測定試料の
色度座標点からｘｙ平面に垂直な方向に測定試料の明度
の測定値だけ離れた点との距離のベクトルとから、前記
着色度を、（ｘ−ｘ0）2＋（ｙ−ｙ0）2＋（１−Ｙ）2
の平方根により演算出力する演算機能を備えたものとす
る、あるいは、前記信号処理部は、前記三刺激値から刺
激純度Ｓと明度Ｙとを求め、この刺激純度Ｓと明度Ｙと
から、前記着色度をＳ2＋（１−Ｙ）2の平方根により演
算出力する演算機能を備えたものとする。さらに、測定
セルには、光学窓に生ずる気泡を除去するワイパーと、
ブランク水を得る吸着濾過器を設けるものとする。
【００１３】
【作用】以上のように、光源から出射し測定セルを通過
した光のスペクトルを濁度と三刺激値を求める少なくと
も異なる４種類の透過スペクトルに選択可能であって，
前記三刺激値の等色関数分布の分光感度特性に相応する
相対通過特性を有する分光部を備え、明度と色度座標、
または、刺激純度と明度に関わるベクトル演算機能を備
えた信号処理部の装置構成により、水道水のように無
色、透明に近い試料水の色と濁りについて、水道事業者
が行なう毎日検査を、自動的にしかも目視検査と同等の
感度で行うことが可能となる。さらに、測定セルにワイ
パーを設けて微細な気泡の付着による誤差を排除し、光
学窓に付着した膜状の汚れの影響を除去するために、ブ
ランク水による校正と、試料水の測定を交互に繰り返す
ことにより、測定の安定性を確保できる。
した光のスペクトルを濁度と三刺激値を求める少なくと
も異なる４種類の透過スペクトルに選択可能であって，
前記三刺激値の等色関数分布の分光感度特性に相応する
相対通過特性を有する分光部を備え、明度と色度座標、
または、刺激純度と明度に関わるベクトル演算機能を備
えた信号処理部の装置構成により、水道水のように無
色、透明に近い試料水の色と濁りについて、水道事業者
が行なう毎日検査を、自動的にしかも目視検査と同等の
感度で行うことが可能となる。さらに、測定セルにワイ
パーを設けて微細な気泡の付着による誤差を排除し、光
学窓に付着した膜状の汚れの影響を除去するために、ブ
ランク水による校正と、試料水の測定を交互に繰り返す
ことにより、測定の安定性を確保できる。
【００１４】
【実施例】この発明の実施例に関し、図を用いて、以下
に述べる。図１は本発明の装置の要部構成を示す模式図
であり、図１（ａ）は装置全体を上から見た図，図１
（ｂ）は分光部の平面図を表わす。図１（ａ）におい
て、光源１は広い発光スペクトルを持ったタングステン
ランプもしくはハロゲンランプと安定化電源からなり、
測定セル２は、パイレックスガラス製の光学窓５を備
え、１００ｍｍ程度以上の測定光路長Ｌを有する光路４
を形成している。水道水レベルの透明度を持つ試料水の
濁度と着色成分を安定に測定するためには、少なくとも
１００ｍｍ程度以上の測定光路長が必要である。光電変
換器３にはシリコンフォトダイオードを用いる。回転円
盤型の分光部６は、少なくとも４枚の光学フィルタ７を
備え、これら光学フィルタ７のうち、Ｔで示した濁度測
定用は中心波長６６０ｎｍの光学フィルタ、Ｃで示した
色度計測を行なうための３９０ｎｍを中心波長とする光
学フィルタ、Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ５７０ｎｍ、５３
５ｎｍ、４４５ｎｍ付近に中心波長を持ち、三刺激値法
で色計測を行なうめの赤、緑、青の光をそれぞれ選択的
に透過する光学フィルタである。三刺激値用光学フィル
タＲ，Ｇ，Ｂの分光透過率は、光源１から光電変換器３
に至る総合的な相対分光感度比が、ＣＩＥが定める三刺
激値の等色関数分布の積分値に等しくなるように、光源
１の発光スペクトルと、光電変換器３の受光感度特性を
考慮して決定する。分光部６はモータにより回転するの
で、各光学フィルタ７は、順次測定光路４に挿入され、
そのときの透過光量を測定することができる。本発明の
装置を構成する主要部は、光源１，測定セル２，光電変
換器３，分光部６および信号処理部９である。
に述べる。図１は本発明の装置の要部構成を示す模式図
であり、図１（ａ）は装置全体を上から見た図，図１
（ｂ）は分光部の平面図を表わす。図１（ａ）におい
て、光源１は広い発光スペクトルを持ったタングステン
ランプもしくはハロゲンランプと安定化電源からなり、
測定セル２は、パイレックスガラス製の光学窓５を備
え、１００ｍｍ程度以上の測定光路長Ｌを有する光路４
を形成している。水道水レベルの透明度を持つ試料水の
濁度と着色成分を安定に測定するためには、少なくとも
１００ｍｍ程度以上の測定光路長が必要である。光電変
換器３にはシリコンフォトダイオードを用いる。回転円
盤型の分光部６は、少なくとも４枚の光学フィルタ７を
備え、これら光学フィルタ７のうち、Ｔで示した濁度測
定用は中心波長６６０ｎｍの光学フィルタ、Ｃで示した
色度計測を行なうための３９０ｎｍを中心波長とする光
学フィルタ、Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ５７０ｎｍ、５３
５ｎｍ、４４５ｎｍ付近に中心波長を持ち、三刺激値法
で色計測を行なうめの赤、緑、青の光をそれぞれ選択的
に透過する光学フィルタである。三刺激値用光学フィル
タＲ，Ｇ，Ｂの分光透過率は、光源１から光電変換器３
に至る総合的な相対分光感度比が、ＣＩＥが定める三刺
激値の等色関数分布の積分値に等しくなるように、光源
１の発光スペクトルと、光電変換器３の受光感度特性を
考慮して決定する。分光部６はモータにより回転するの
で、各光学フィルタ７は、順次測定光路４に挿入され、
そのときの透過光量を測定することができる。本発明の
装置を構成する主要部は、光源１，測定セル２，光電変
換器３，分光部６および信号処理部９である。
【００１５】次に、上記の本発明の装置により、濁度、
色度、三刺激値法による着色度および色相を測定する手
順を、図１を参照して説明する。はじめに、二つの電磁
弁８を開閉操作して、測定セル２に無色透明の標準液で
あるブランク水を満たし、この状態で測定光路４に光学
フィルタ７のＴ，Ｃ，Ｒ，Ｇ，Ｂを順次挿入し、そのと
きの光源１からの透過光量ＩTO，ＩCO，ＩRO，ＩGO，Ｉ
BOを測定する。次に、再び二つの電磁弁８を開閉操作
し、測定試料である水道水を測定セル２に満たし、その
ときの透過光量ＩT1，ＩC1，ＩR1，ＩG1，ＩB1を測定す
る。これらのデータから、濁度Ｔおよび色度Ｃの測定値
を式（３）、式（４）により得ることができる。
色度、三刺激値法による着色度および色相を測定する手
順を、図１を参照して説明する。はじめに、二つの電磁
弁８を開閉操作して、測定セル２に無色透明の標準液で
あるブランク水を満たし、この状態で測定光路４に光学
フィルタ７のＴ，Ｃ，Ｒ，Ｇ，Ｂを順次挿入し、そのと
きの光源１からの透過光量ＩTO，ＩCO，ＩRO，ＩGO，Ｉ
BOを測定する。次に、再び二つの電磁弁８を開閉操作
し、測定試料である水道水を測定セル２に満たし、その
ときの透過光量ＩT1，ＩC1，ＩR1，ＩG1，ＩB1を測定す
る。これらのデータから、濁度Ｔおよび色度Ｃの測定値
を式（３）、式（４）により得ることができる。
【００１６】
【数５】
【００１７】
【数６】
【００１８】ＫT およびＫC は装置定数である。三刺激
値法に基づく着色の度合いと色相の計測は以下の手順で
行なう。三刺激値用光学フィルタ７のＲ，Ｇ，Ｂは、あ
らかじめ光源１の発光スペクトルおよび光電変換器３の
分光受光感度特性を考慮して、ＣＩＥ等色関数の分光感
度特性にあわせた相対透過率特性を持つように選定して
あるので、式（１）、式（２）のＸ，Ｙ，Ｚおよび色度
座標（ｘ，ｙ）は次の式（５）および式（６）から得る
ことができる。
値法に基づく着色の度合いと色相の計測は以下の手順で
行なう。三刺激値用光学フィルタ７のＲ，Ｇ，Ｂは、あ
らかじめ光源１の発光スペクトルおよび光電変換器３の
分光受光感度特性を考慮して、ＣＩＥ等色関数の分光感
度特性にあわせた相対透過率特性を持つように選定して
あるので、式（１）、式（２）のＸ，Ｙ，Ｚおよび色度
座標（ｘ，ｙ）は次の式（５）および式（６）から得る
ことができる。
【００１９】
【数７】
【００２０】
【数８】
【００２１】ＫR ，ＫG ，ＫB は装置定数であり、理想
的にはＫR ＝ＫG ＝ＫB ＝１である。ここで、図２に
ｘ，ｙ色度図を示す。図２（ａ）は色度図，（ｂ）は色
度図を用いた着色度の説明図である。各図上の点Ｃは測
定試料の色度座標，点Ｗは無色に相当する点の色度座標
であって、標準色度図では、ｘ＝０．３３３、ｙ＝０．
３３３となる点である。点Ｓは点Ｗと点Ｃを結ぶ直線が
色度図の曲線と交わる点で、点Ｐは点Ｃ上からｘｙ平面
に垂直な方向に明度Ｙだけ離れた点である。式（５）の
Ｙとして計算される明度は、ＩGOとＩG1の値によって０
〜１の値をとる。即ち、試料水の着色が著しく、ＩG1＝
０のときにＹ＝０となり、ブランク水と試料水の間の透
明度の差がないＩGO＝ＩG1のときＹ＝１となる。点Ｗ′
は点Ｗ上で、この装置における明度の最大値Ｙ＝１の
点、即ち無色透明な点を示し、点Ｃ′は点Ｃ上でＹ＝１
の点である。
的にはＫR ＝ＫG ＝ＫB ＝１である。ここで、図２に
ｘ，ｙ色度図を示す。図２（ａ）は色度図，（ｂ）は色
度図を用いた着色度の説明図である。各図上の点Ｃは測
定試料の色度座標，点Ｗは無色に相当する点の色度座標
であって、標準色度図では、ｘ＝０．３３３、ｙ＝０．
３３３となる点である。点Ｓは点Ｗと点Ｃを結ぶ直線が
色度図の曲線と交わる点で、点Ｐは点Ｃ上からｘｙ平面
に垂直な方向に明度Ｙだけ離れた点である。式（５）の
Ｙとして計算される明度は、ＩGOとＩG1の値によって０
〜１の値をとる。即ち、試料水の着色が著しく、ＩG1＝
０のときにＹ＝０となり、ブランク水と試料水の間の透
明度の差がないＩGO＝ＩG1のときＹ＝１となる。点Ｗ′
は点Ｗ上で、この装置における明度の最大値Ｙ＝１の
点、即ち無色透明な点を示し、点Ｃ′は点Ｃ上でＹ＝１
の点である。
【００２２】信号処理部９は、光電変換器３により測定
された透過光量から式（３）を用いて、濁度を演算す
る。
された透過光量から式（３）を用いて、濁度を演算す
る。
【００２３】また、 信号処理部９は、図２（ａ）の色
度図のｘｙ平面を（ｉ，ｊ）のように区分し、この各区
分に、出力すべき色相を赤、黄、白、黒、青のように記
憶した試料座標−色相変換データとして内蔵している。
色相の出力は、試料座標（ｘ，ｙ）がどの区分に入るか
を判別し、その区分に割り振られた色相を出力すること
により行われる。
度図のｘｙ平面を（ｉ，ｊ）のように区分し、この各区
分に、出力すべき色相を赤、黄、白、黒、青のように記
憶した試料座標−色相変換データとして内蔵している。
色相の出力は、試料座標（ｘ，ｙ）がどの区分に入るか
を判別し、その区分に割り振られた色相を出力すること
により行われる。
【００２４】なお、図１の装置を用いるに当たって、中
心波長３９０ｎｍの色度計測用光学フィルタＣは、着色
の計測を三刺激値法のみにより行なう場合は必要ない
が、濁度、着色度および色相の出力に加え、従来使われ
ている色度を出力させるときは、分光部６に光学フィル
タＣも付加し、さらに信号処理部９で式（４）の演算出
力を行なうようにする。
心波長３９０ｎｍの色度計測用光学フィルタＣは、着色
の計測を三刺激値法のみにより行なう場合は必要ない
が、濁度、着色度および色相の出力に加え、従来使われ
ている色度を出力させるときは、分光部６に光学フィル
タＣも付加し、さらに信号処理部９で式（４）の演算出
力を行なうようにする。
【００２５】刺激純度Ｓは線分ＷＳに対する線分ＷＣの
長さの比として、式（７）のように与えられる。
長さの比として、式（７）のように与えられる。
【００２６】
【数９】
【００２７】着色度は、式（８）によって与えられる線
分ＬW′P の長さとして演算する。または、実用上の便
を考慮して式（９）を用いて演算する。
分ＬW′P の長さとして演算する。または、実用上の便
を考慮して式（９）を用いて演算する。
【００２８】
【数１０】
【００２９】
【数１１】
【００３０】式（９）では、着色度を刺激純度と明度の
合成ベクトルの長さとして演算している。明度は、周知
かつ文字どおり色の明るさを表し、刺激純度は色の鮮や
かさを表すので、着色度はこれらの両方を含む指標とな
る。式（８）については、式（９）の刺激純度の項Ｓ2
の代わりに（ｘ−ｘ0）2＋（ｙ−ｙ0）2を用いている。
この項は色度座標上の無色透明点（ｘ0，ｙ0）から測定
点（ｘ，ｙ）までの距離ＷＣに相当し、刺激純度と同様
に色の鮮やかさを表す。（ＷＣの長さをＷＳの長さで正
規化したものが刺激純度となる。） ゆえに、式（８）
から求めた着色度も式（９）と同様に、色の鮮やかさと
明るさの両方を含む指標となる。
合成ベクトルの長さとして演算している。明度は、周知
かつ文字どおり色の明るさを表し、刺激純度は色の鮮や
かさを表すので、着色度はこれらの両方を含む指標とな
る。式（８）については、式（９）の刺激純度の項Ｓ2
の代わりに（ｘ−ｘ0）2＋（ｙ−ｙ0）2を用いている。
この項は色度座標上の無色透明点（ｘ0，ｙ0）から測定
点（ｘ，ｙ）までの距離ＷＣに相当し、刺激純度と同様
に色の鮮やかさを表す。（ＷＣの長さをＷＳの長さで正
規化したものが刺激純度となる。） ゆえに、式（８）
から求めた着色度も式（９）と同様に、色の鮮やかさと
明るさの両方を含む指標となる。
【００３１】図３は、図１に示した装置とは、測定セル
の構成のみ異なる本発明の検知装置の要部を示す模式図
であり、図３（ａ）は装置全体を上から見た図、図３
（ｂ）は測定セルの中心における断面図を表わし、いず
れも図１と共通部分に同一符号を用いてある。以下、両
図を併用参照してこの装置と、その取り扱いについて説
明する。
の構成のみ異なる本発明の検知装置の要部を示す模式図
であり、図３（ａ）は装置全体を上から見た図、図３
（ｂ）は測定セルの中心における断面図を表わし、いず
れも図１と共通部分に同一符号を用いてある。以下、両
図を併用参照してこの装置と、その取り扱いについて説
明する。
【００３２】この装置は、測定セル２に光学窓５の液面
に付着する気泡を除去するためのワイパー機構１０を加
え、さらに濁質と溶解性および懸濁性の両方の着色成分
を除去したブランク水を得るための活性炭吸着層と濾過
フィルタを備えた吸着濾過器１２を設けてある。また、
測定セル２には、ブランク水と飲料水を交互に導入し
て、校正と測定を交互に実施することができるようにし
ている。
に付着する気泡を除去するためのワイパー機構１０を加
え、さらに濁質と溶解性および懸濁性の両方の着色成分
を除去したブランク水を得るための活性炭吸着層と濾過
フィルタを備えた吸着濾過器１２を設けてある。また、
測定セル２には、ブランク水と飲料水を交互に導入し
て、校正と測定を交互に実施することができるようにし
ている。
【００３３】この装置では、測定セル２を内径１００ｍ
ｍの円筒形とし、その内面に接して回転するバイトンゴ
ム製のブレード１１を有する。ワイパー機構１０は、磨
耗を防ぐために、校正と測定時の透過光量データの収集
直前に回転させ、光路４を遮断しない位置に停止させた
後、データの収集を行なう。校正は電磁弁８ａと吸気排
水用電磁弁８ｃを開き、吸着濾過器１２からのブランク
水を測定セル２に満たした後、吸気排水用電磁弁８ｃを
閉じてワイパー機構１０を回転，停止させ、分光部６を
回転させて、各光学フィルタの透過光量を測定する。次
に電磁弁８ａを閉じ、電磁弁８ｃと排水用電磁弁８ｄを
開き、ブランク水を排出する。その後、排水用電磁弁８
ｄを閉じて電磁弁８ｂを開き、試料水を測定セル２に満
たした後、校正と同様の操作により、各光学フィルタの
透過光量を測定する。
ｍの円筒形とし、その内面に接して回転するバイトンゴ
ム製のブレード１１を有する。ワイパー機構１０は、磨
耗を防ぐために、校正と測定時の透過光量データの収集
直前に回転させ、光路４を遮断しない位置に停止させた
後、データの収集を行なう。校正は電磁弁８ａと吸気排
水用電磁弁８ｃを開き、吸着濾過器１２からのブランク
水を測定セル２に満たした後、吸気排水用電磁弁８ｃを
閉じてワイパー機構１０を回転，停止させ、分光部６を
回転させて、各光学フィルタの透過光量を測定する。次
に電磁弁８ａを閉じ、電磁弁８ｃと排水用電磁弁８ｄを
開き、ブランク水を排出する。その後、排水用電磁弁８
ｄを閉じて電磁弁８ｂを開き、試料水を測定セル２に満
たした後、校正と同様の操作により、各光学フィルタの
透過光量を測定する。
【００３４】このようにして、測定セル２にブランク水
と飲料水を交互に導入して、校正と測定を交互に実施す
ることができるようにしたものであり、この装置は、校
正と測定のサイクルを繰り返すことにより、最小１５分
の周期で測定値を更新することができる。この装置にお
ける測定手順は、基本的に図１および図２の説明と同じ
であるから、ここでは記載を省略する。
と飲料水を交互に導入して、校正と測定を交互に実施す
ることができるようにしたものであり、この装置は、校
正と測定のサイクルを繰り返すことにより、最小１５分
の周期で測定値を更新することができる。この装置にお
ける測定手順は、基本的に図１および図２の説明と同じ
であるから、ここでは記載を省略する。
【００３５】
【発明の効果】本発明の水道水の色および濁りの検知装
置は、光源，試料とする水道水を入れる測定セル，光源
から出射し測定セルを透過する光の波長を濁度と三刺激
値を求める少なくとも４種類の波長に選択可能な分光
部，測定セルと分光部を通る光源からの光を電気信号に
変換する光電変換器，光電変換器からの信号に基づき、
測定値を着色度、色相、濁度として演算出力する信号処
理部を備えてなる水道水の色および濁りの検知装置にお
いて、前記信号処理部を、前記三刺激値から明度Ｙを求
めこの明度Ｙと、ｘｙ色度座標における無色に相当する
点（x0, y0）からｘｙ平面に垂直な方向に装置としての
明度の最大値だけ離れた点と，ｘｙ平面上の測定試料の
色度座標点からｘｙ平面に垂直な方向に測定試料の明度
の測定値だけ離れた点との距離のベクトルとから、前記
着色度を、（ｘ−ｘ0）2＋（ｙ−ｙ0）2＋（１−Ｙ）2
の平方根により演算出力する演算機能を備えたものとし
た、あるいは、前記信号処理部は、前記三刺激値から刺
激純度Ｓと明度Ｙとを求め、この刺激純度Ｓと明度Ｙと
から、前記着色度をＳ2＋（１−Ｙ）2の平方根により演
算出力する演算機能を備えたものとしたので、水道水の
色および濁りの連続的な自動計測を、目視検査と同等の
感度で実現することができる。
置は、光源，試料とする水道水を入れる測定セル，光源
から出射し測定セルを透過する光の波長を濁度と三刺激
値を求める少なくとも４種類の波長に選択可能な分光
部，測定セルと分光部を通る光源からの光を電気信号に
変換する光電変換器，光電変換器からの信号に基づき、
測定値を着色度、色相、濁度として演算出力する信号処
理部を備えてなる水道水の色および濁りの検知装置にお
いて、前記信号処理部を、前記三刺激値から明度Ｙを求
めこの明度Ｙと、ｘｙ色度座標における無色に相当する
点（x0, y0）からｘｙ平面に垂直な方向に装置としての
明度の最大値だけ離れた点と，ｘｙ平面上の測定試料の
色度座標点からｘｙ平面に垂直な方向に測定試料の明度
の測定値だけ離れた点との距離のベクトルとから、前記
着色度を、（ｘ−ｘ0）2＋（ｙ−ｙ0）2＋（１−Ｙ）2
の平方根により演算出力する演算機能を備えたものとし
た、あるいは、前記信号処理部は、前記三刺激値から刺
激純度Ｓと明度Ｙとを求め、この刺激純度Ｓと明度Ｙと
から、前記着色度をＳ2＋（１−Ｙ）2の平方根により演
算出力する演算機能を備えたものとしたので、水道水の
色および濁りの連続的な自動計測を、目視検査と同等の
感度で実現することができる。
【００３６】さらに、測定セルに、光学窓の気泡を除去
するためのワイパーと、校正用のブランク水を得るため
の吸着濾過器を設け、ブランク水による校正と、試料水
による測定とを交互に行なう測定サイクルを繰り返すこ
とにより、光学窓に付着した気泡や膜状の汚れの影響を
除去し、校正と測定を同一条件で行なうために誤差要因
を排除することができ、水道水の微妙な色と濁りを高い
安定性のもとに測定することができる。
するためのワイパーと、校正用のブランク水を得るため
の吸着濾過器を設け、ブランク水による校正と、試料水
による測定とを交互に行なう測定サイクルを繰り返すこ
とにより、光学窓に付着した気泡や膜状の汚れの影響を
除去し、校正と測定を同一条件で行なうために誤差要因
を排除することができ、水道水の微妙な色と濁りを高い
安定性のもとに測定することができる。
【図１】本発明の装置の要部構成を示し、それぞれ
（ａ）は装置全体を上から見た図，（ｂ）は分光部の平
面図を表わす模式図
（ａ）は装置全体を上から見た図，（ｂ）は分光部の平
面図を表わす模式図
【図２】ｘ，ｙ色度図を示し、それぞれ（ａ）は色度
図，（ｂ）は色度図を用いた着色度の説明図
図，（ｂ）は色度図を用いた着色度の説明図
【図３】図１とは測定セルの異なる本発明の装置の要部
構成を示し、それぞれ（ａ）は装置全体を上から見た
図，（ｂ）は測定セルの中心部の断面図
構成を示し、それぞれ（ａ）は装置全体を上から見た
図，（ｂ）は測定セルの中心部の断面図
１ 光源 ２ 測定セル ３ 光電変換器 ４ 光路 ５ 光学窓 ６ 分光部 ７ 光学フィルタ ８ 電磁弁 ８ａ 電磁弁 ８ｂ 電磁弁 ８ｃ 吸気排水用電磁弁 ８ｄ 排水用電磁弁 ９ 信号処理部 １０ ワイパー機構 １１ ブレード １２ 吸着濾過器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 直広 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 多田 弘 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 原田 健治 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 後藤 圭司 東京都千代田区九段南４丁目８番９号 社団法人日本水道協会内 (72)発明者 白水 暢 東京都千代田区九段南４丁目８番９号 社団法人日本水道協会内 (72)発明者 細田 三朗 東京都千代田区九段南４丁目８番９号 社団法人日本水道協会内 (72)発明者 一戸 正憲 東京都千代田区九段南４丁目８番９号 社団法人日本水道協会内 審査官 安田 明央 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 3/46 - 3/52 G01N 21/17 - 21/61 G01N 21/15
Claims (3)
- 【請求項１】光源と、試料とする水道水を入れる測定セ
ルと、光源から出射し測定セルを通過した光のスペクト
ルを濁度と三刺激値を求める少なくとも異なる４種類の
透過スペクトルに選択可能であって，前記三刺激値の等
色関数分布の分光感度特性に相応する相対通過特性を有
する分光部と、測定セルと分光部を通る光源からの光を
電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器からの信
号に基づき、測定値を着色度，色相，濁度として演算出
力する信号処理部とを備えてなる水道水の色および濁り
の検知装置であって、前記信号処理部は、前記三刺激値
から明度Ｙを求めこの明度Ｙと、ｘｙ色度座標における
無色に相当する点（x0,y0）からｘｙ平面に垂直な方向
に装置としての明度の最大値だけ離れた点と，ｘｙ平面
上の測定試料の色度座標点からｘｙ平面に垂直な方向に
測定試料の明度の測定値だけ離れた点との距離のベクト
ルとから、前記着色度を、下式により演算出力する演算
機能を備えたことを特徴とする水道水の色および濁りの
検知装置。 【数１】 - 【請求項２】光源と、試料とする水道水を入れる測定セ
ルと、光源から出射し測定セルを通過した光のスペクト
ルを濁度と三刺激値を求める少なくとも異なる４種類の
透過スペクトルに選択可能であって，前記三刺激値の等
色関数分布の分光感度特性に相応する相対通過特性を有
する分光部と、測定セルと分光部を通る光源からの光を
電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器からの信
号に基づき、測定値を着色度，色相，濁度として演算出
力する信号処理部とを備えてなる水道水の色および濁り
の検知装置であって、前記信号処理部は、前記三刺激値
から刺激純度Ｓと明度Ｙとを求め、この刺激純度Ｓと明
度Ｙとから、前記着色度を、下式により演算出力する演
算機能を備えたことを特徴とする水道水の色および濁り
の検知装置。 【数２】 - 【請求項３】請求項１または２記載の装置において、測
定セルは接液面に生ずる気泡を除去するワイパー機構と
校正用の濾過器とを備え、注入したブランク水を校正後
に排除し、次いで注入した試料水を測定後に排除する１
サイクルの操作の繰り返しが可能なものであることを特
徴とする水道水の色および濁りの検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06206227A JP3095954B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 水道水の色および濁りの検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06206227A JP3095954B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 水道水の色および濁りの検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0868788A JPH0868788A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3095954B2 true JP3095954B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=16519875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06206227A Expired - Fee Related JP3095954B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 水道水の色および濁りの検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3095954B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010151605A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Kurita Water Ind Ltd | 溶解物濃度の測定方法及び測定装置、並びに色調の検出方法及び検出装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047922A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Nikon Corp | 結像装置 |
| JP2007003202A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Cti Science System Co Ltd | 下水処理水の着色監視方法及び着色監視装置 |
| KR100786240B1 (ko) * | 2006-09-15 | 2007-12-17 | 이진식 | 적외선 분광장치를 이용한 오염된 유기용제의 자동분류장치 및 그 방법 |
| ITRM20080428A1 (it) * | 2008-08-05 | 2010-02-06 | Anova S A S Di Giovanni Mappa | Dispositivo per la determinazione in linea della quantità di colore e/o torbidità nell'ambito del trattamento e scarico di reflui acquosi industriali e/o civili. |
| EP3088023B1 (en) * | 2013-12-27 | 2018-12-12 | PHC Holdings Corporation | Drug administration device and method for controlling drug administration device |
| CN107478617B (zh) * | 2017-09-04 | 2023-10-31 | 中国计量大学 | 远程地下水多参数在线检测方法及测量装置 |
-
1994
- 1994-08-31 JP JP06206227A patent/JP3095954B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010151605A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Kurita Water Ind Ltd | 溶解物濃度の測定方法及び測定装置、並びに色調の検出方法及び検出装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0868788A (ja) | 1996-03-12 |
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