JPH04250342A - 油分濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】　　本発明は、河川水あるいは工
場排水等から採取した試料水の油分濃度を自動的に測定
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】　　従来のこの種の油分濃度測定法とし
ては、測定セル内に閉じ込めた試料水に超音波を照射し
て、試料水中の油分を乳化し、この乳化前後における試
料水の濁度変化から油分濃度を求める、いわゆる乳化濁
度法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】　　ところで、上述の
乳化濁度法に基づく油分濃度測定装置によると、試料水
中に存在するゴミ、土砂や金属粉等のＳＳ（固形懸濁物
）が少量である場合には測定精度に特に影響はでないが
、多量に含まれているときには、油分による濁度にその
ＳＳ成分による濁度分が加算されてしまい正確な油分濃
度測定値を得ることができないといった問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】　　本発明は、上記の従
来の問題点を解決すべくなされたもので、その構成を実
施例に対応する図１，図２を参照しつつ説明すると、本
発明は、サンプリングされた試料水を収容する測定セル
１と、その測定セル１内に収容した試料水に光を照射す
る光源２と、その試料水の透過光と試料水中の存在物質
による散乱光とを検出し、その両者の光強度比から試料
水の濁度を測定する手段を有し、かつ試料水の乳化前後
における試料水の濁度測定値の変化から試料水内の油分
の濃度を算出する油分濃度測定系１１〜１６と、上記の
散乱光検出位置とは異なる２か所の位置での散乱光をそ
れぞれ検出して、その両者の光強度比を求める散乱光強
度比測定系３１〜３５と、サンプリングした試料水を測
定セル内に直接に導く第１の流路１ａおよび試料水中の
固形懸濁物を除去する装置（高遠心分離装置）１０を通
過させた後に導く第２の流路１０ａと、その第１の流路
１ａを通じて測定セル１内に試料水を収容するごとに散
乱光強度比測定系３１〜３６によって測定される値を基
準値と比較し、その比較結果に基づいて測定セル１への
試料水流路を第１の流路１ａから第２の流路１０ａへと
切り換える手段（例えば比較回路３６，電磁弁Ｖ３　，
　Ｖ４　およびタイミングコントローラ４等）を備えて
いることによって特徴づけられる。

【０００５】

【作用】　　測定セル１内に収容した試料水（乳化前）
への光照射により発生する散乱光を２位置で検出してそ
の両者の強度比を求めると、その算出値は試料水中に含
まれるＳＳ成分の量をあらわす値となる。そこで、河川
等が濁っていないときに、試料水をサンプリングして測
定セル１内に収容し、この状態での散乱光強度比を測定
し、その測定値よりも所定レベルだけ高い値を、測定セ
ル１への試料水流路を第１の流路１ａから第２の流路１
０ａへと切り換えるための基準値としておけば、河川水
等に含まれる土砂や金属粉などのＳＳ成分の量が非常に
少ないときには、通常の油分濃度測定が行われ、一方、
大風雨によって泥水状態となった場合には、測定セル１
内にはＳＳ成分を除去した、油分のみを含んだ試料水が
自動的に収容されてその試料水の油分が測定される。従
って、河川水等の濁りの状態等にかかわらず常に正確な
油分測定値を得ることがてきる。

【０００６】

【実施例】　　本発明の実施例、以下、図面に基づいて
説明する。図１は本発明実施例の信号処理系の回路構成
を示すブロック図で、図２はその測定セル１を中心とす
る試料水サンプリング系の配管構成を示す図である。な
お図１における測定セル１は図２のＤ−Ｄ断面によって
示している。図２に示すように、測定セル１には電磁弁
Ｖ２　およびＶ３　を介してポンプＰの吐出口に連通す
る管１ａと、試料水出口Ｄに連通する管１ｂとが接続さ
れており、この両者の管１ａと１ｂとの間にはバイパス
管１ｃが電磁弁Ｖ１　を介して接続される。

【０００７】この構成の配管系には、ポンプＰによって
河川等から汲み上げられた試料水が流入するが、通常は
電磁弁Ｖ２　を閉じ、電磁弁Ｖ１　を開いて試料水出口
Ｄにバイパスさせる。試料水のサンプリング時には、電
磁弁Ｖ２　を開いて電磁弁Ｖ１　を閉じ、試料水を測定
セル１内に導き、既に測定セル１内に収容されている古
い試料水を試料水出口Ｄから外部に放出する。

【０００８】また、ポンプＰの吐出側には、電磁弁Ｖ３
　を両側に連通するバイパス配管系１０ａが接続されて
いる。この配管系１０ａには、高遠心分離装置１０とそ
の入口側に電磁弁Ｖ４　が順次接続されている。高遠心
分離装置１０は、ロータおよびコレクタ部（ともに図示
せず）等が内蔵されており、電磁弁Ｖ４　を開とするこ
とによって装置内に流入する試料水をまずはロータ中央
部に導き、このロータをオーバーフローする水、つまり
比重が重いＳＳ成分を除去した油分のみを含んだ水をコ
レクタ部に貯溜して、その貯溜水を順次外部へと吐出す
るよう構成されている。そして、このような構造の高遠
心分離装置１０によってＳＳ成分が除去された試料水は
、先と同じ配管系を通じて測定セル１内へと収容される
。なお、電磁弁Ｖ４　が開の状態のときには、電磁弁Ｖ
３は閉の状態となる。

【０００９】以上の電磁弁Ｖ１　，Ｖ２　，Ｖ３　およ
びＶ４　の開閉動作ならびに高遠心分離装置１０の駆動
は、後述するタイミングコントローラによって制御され
る。一方、測定セル１には、フェライト振動子６に接続
されたホーン５が装着されており、発振回路６ａを一定
時間だけ駆動することにより、測定セル１内の試料水に
超音波を照射することができ、この超音波照射により試
料水の乳化等を行うことができる。

【００１０】測定セル１の少なくとも一部は透明部材１
ｄで構成されており、その側方所定位置には、図１に示
すように光源２が配置されている。この光源２は測定セ
ル１内に収容された試料水に光を照射するもので、例え
ばクセノンランプ等が用いられる。また、光源２の測定
セル１への光路上には、集光レンズＬ１、スリットＳ１
　およびＳ２　が順次配設され、さらにフィルタ装置３
およびハーフミラー７が順次配設されており、光源２か
ら出た光はレンズＬ１　によって集光されスリットＳ１
　上に像を結ぶ。そのスリットＳ１　を出た光はコリメ
ーティングレンズＬ２　によって平行光束となり、そし
てフィルタ装置３およびハーフミラー７を通過して試料
セル１内へと入射する。なお光路上には、以上の光学系
のほか、その適宜箇所にスリットＳ３　が配置されてい
る。

【００１１】また、測定セル１の透明部材１ｄの周囲に
は、透過光検出器１１および３個の散乱光検出器１２，
３１，３２ならびに蛍光検出器２２が配設されており、
さらにハーフミラー７と対向する位置には励起光検出器
２１が配設されている。透過光検出器１１は光源２に対
向して設けられ、光源２からの光のうち、試料水の透過
光の強度を検出する。この検出器１１の前方にはニュー
トラルフィルタ１１ｂが配設されている。散乱光検出器
１２は、測定セル１の中心軸を中心として透過光検出器
１１から角度７０°だけずれた位置に配置されている。 また散乱光検出器３１および３２は、同様にそれぞれ角
度４５°および１３５°だけずれた位置に配設されてお
り、これら３個の検出器１２と３１および３２は、それ
ぞれ光源２からの光の試料水による散乱光の強度を検出
する。

【００１２】励起光検出器２１は、ハーフミラー７によ
って分割された光源２からの光の強度を検出する。蛍光
検出器２２は、測定セル１の中心を通り光源２との光軸
に対して角度９０°の位置に配置されており、光源２か
らの光によって測定セル１内の試料水から励起した蛍光
のうち、干渉フィルタ２２Ｂによって抽出された波長３
３０ｎｍ　の光の強度を検出するためのものである。

【００１３】透過光および散乱光検出器１１および１２
の出力信号は、それぞれ増幅器１１ａ，１２ａによって
増幅された後、比演算回路１３に導かれ、その両者の検
出出力の比Ｉ７０／Ｉ０　が演算される。この比演算回
路１３の出力信号は増幅回路１４によって増幅された後
、ホールド回路１５へと導かれる。ホールド回路１５は
、タイミングコントローラ４からのコントロール信号に
基づいて、上述した試料水の乳化前後における比演算回
路１３からの演算値を記憶し、あるいはその記憶値を出
力することができる。差演算回路１６は、ホールド回路
１５の二つの記憶値つまり乳化前後における比演算回路
１３による演算値の差すなわち濁度差を求める。そして
、その算出結果がメータ１７に表示される。

【００１４】また、励起光および蛍光検出器２１および
２２の出力信号は、それぞれ増幅器２１ａ，２２ａによ
って増幅された後、比演算回路２３に導かれ、その両者
の検出出力の比Ｉ９０／Ｉ０　が演算される。この比演
算回路２３の出力信号は増幅回路２４で増幅された後、
ホールド回路２５へと導かれる。ホールド回路２５は、
タイミングコントローラ４からのコントロール信号に基
づいて比演算回路２３からの演算値を記憶し、あるいは
その記憶値を出力することができ、その出力演算値はメ
ータ２７に表示される。

【００１５】さらに、二つの散乱光検出器３１および３
２の出力信号は、それぞれ増幅器３１ａ，３２ａによっ
て増幅された後、比演算回路３３に導かれ、その両者の
検出出力の比Ｉ４５／Ｉ１３５　が演算される。この比
演算回路３３の出力信号は増幅回路３４によって増幅さ
れた後、ホールド回路３５へと導かれる。ホールド回路
３５は、タイミングコントローラ４からのコントロール
信号に基づいて比演算回路３３からの演算値を記憶し、
あるいはその記憶値を出力することができ、その出力演
算値は比較回路３６に入力される。比較回路３６は入力
信号のレベルを後述する基準値と比較し、基準値以上で
あるときにＨレベルの信号をタイミングコントローラ４
に出力する。

【００１６】一方、フィルタ装置３は、図３の正面図に
示すように、半円形の２枚のフィルタ３Ａおよび３Ｂを
合わせた形状の円盤３０と、この円盤３０をその中心を
軸として一定速度で回転させる同期モータ９等によって
主に構成されており、その一方のフィルタ３Ａの抽出波
長は６６０ｎｍ　で他方のフィルタ３Ｂの抽出波長は２
７２ｎｍ　である。また、円盤３０の回転周期は３０秒
で、従って測定セル１内には、波長６６０ｎｍ　と２７
２ｎｍ　の光が１５秒ごとに交互に入射する。さらに、
円盤３０の合わせ位置の所定箇所に小孔３ａおよび３ｂ
が穿たれており、この各小孔３ａ，３ｂが通過する位置
には、発光受光素子８ａおよび８ｂが設けられている。 この二つの発光受光素子８ａおよび８ｂの出力信号はタ
イミングコントローラ４に入力される。

【００１７】タイミングコントローラ４は、二つの発光
受光素子８ａ，８ｂの出力信号ならびに先の比較回路３
６の出力信号に応じて、次に述べる電磁弁Ｖ１，Ｖ２　
，Ｖ３　，Ｖ４　の開閉制御、発振回路６ａおよび高遠
心分離装置１０の駆動制御ならびにホールド回路１５，
２５および３５への指令等を行うよう構成されている。 次に測定動作を図４に示すタイムチャートを参照しつつ
説明する。

【００１８】まず、通常の測定時には、電磁弁Ｖ３　が
開、Ｖ４　が閉の状態が保持される。この状態で、発光
受光素子８ａが検出信号を出力したとき、つまりフィル
タ装置３の円盤の小孔３ａが発光受光素子８ａに位置し
た時点で、電磁弁Ｖ１　を閉じて電磁弁Ｖ２　を開いた
状態を１秒間ほど保持する。この動作により、測定セル
１内には、ポンプＰによって採取された試料水がそのま
まの状態で導かれ、そのセル内に閉じ込められる。この
発光受光素子３ａが出力を発した時点から１５秒間は、
光源からの光の光路上にはフィルタ３Ａが位置すること
になり、従って測定セル１内にはフィルタ３Ａによって
抽出された波長６６０ｎｍ　の光が入射する。

【００１９】次に、超音波照射により測定セル１内の試
料水の気泡抜きを行った後、比演算回路１３による演算
値をホールド回路１５に記憶しておく。次いで、測定セ
ル１内の試料水に超音波を照射してその試料水中の油分
を乳化し、さらに気泡抜きを行った後の比演算回路１３
の演算値をホールド回路１５に先の記憶値とは個別に記
憶する。そして、その二つの記憶値の差が後段の差演算
回路１６によって求められ、その演算結果を油分測定値
としてメータ１７に表示する。この表示は次の濁度測定
が行われるまで保持される。

【００２０】以上の濁度測定に要する時間は１５秒であ
り、従ってこの濁度測定が終了した時点で、今度はフィ
ルタ装置３の円盤の小孔３ｂが発光受光素子８ｂに位置
することになる。そして、この発光受光素子８ｂが検出
信号を発した時点から１５秒間は、光源２の光路上には
フィルタ３Ｂが位置することになり、測定セル１内には
フィルタ３Ｂによって抽出された波長２７２ｎｍ　の光
が入射する。

【００２１】さて、この状態における紫外蛍光測定タイ
ミングのとき、励起光および蛍光検出器２１および２２
の出力信号は、それぞれ増幅器２１ａ，２２ａによって
増幅された後、比演算回路２３による演算値をホールド
回路２５に記憶し、その記憶値を油分濃度測定値として
メータ２７に表示する。この表示は次の紫外蛍光測定が
行われるまで保持される。

【００２２】そして、以上の濁度測定および紫外蛍光測
定が順次交互に行われ、二つのメータ１７および２７の
表示値はそれぞれ１５秒ごとに更新される。これにより
、監視者らは、二つのメータ１７，２７の表示値から新
たな油分濃度測定情報を３０秒ごとに知ることができる
。ところで、上述の濁度測定において、超音波乳化前の
濁度測定値を採取する際に、同時に散乱光強度測定系の
比演算回路３３による演算値をホールド回路３５に記憶
しておき、その記憶値を後段の比較回路３６において基
準値と比較する。なお、記憶値は次の濁度測定が行われ
るまで保持される。

【００２３】そして、比較回路３６の出力信号がＨレベ
ルとなる状態が、測定周期において４回連続したときに
は、まずは電磁弁Ｖ３　を閉じ、電磁弁Ｖ４　を開くと
同時に、高遠心分離装置１０を駆動して、この高遠心分
離装置１０を通過した後の試料水つまりＳＳ成分が除去
された試料水を測定セル１内に導く。なお、電磁弁Ｖ３
　，Ｖ４　の切換を行った後、試料水は一定の時間だけ
バイパスさせておき、配管系に滞留しているＳＳ成分を
多量に含んだ試料水を外部へと放出する。その後、先と
同様な動作によって濁度測定および紫外蛍光測定を順繰
り返して行う。また、このような試料水のＳＳ成分除去
は、例えば１日単位等の所定期間づつ続行され、その１
期間が経過するごとに、測定セル１内に、高遠心分離装
置１０を通過しない試料水を導いて、その散乱光強度比
の測定を行って、その比較回路３６の出力がＬレベルと
なったときには、電磁弁Ｖ３　を開き、電磁弁Ｖ４　を
閉じて通常の油分濃度測定を行ってゆく。

【００２４】ここで、比較回路３６の基準値は、河川等
の水が風雨等によって濁っていないときの状態でサンプ
リングし、測定セル１内に収容した試料水の散乱光強度
比Ｉ４５／Ｉ１３５　を前もって調査しておき、その調
査データよりも所定値だけ高い値としておけば、大風雨
等によって河川が泥水状態となってサンプリング試料水
に多量のＳＳ成分が含まれているときには、そのＳＳ成
分を除去した後に濁度測定および紫外蛍光測定が自動的
に行われることになる。従って、河川等の水の濁り状態
つまりＳＳ成分の存在量の多少にかかわらず、常に正確
な油分濃度測定値を得ることができる。

【００２５】以上の本発明実施例によれば、測定セル１
内の試料水を入れ換えるごとに、乳化濁度法による測定
と、紫外蛍光法による測定を交互に行うので、一方の測
定法では測定できない油分を、他方の測定法により測定
することが可能となり、これにより河川などにおける監
視測定において、その水中に含まれる油分の存在を見逃
すことがなくなるといった効果もある。

【００２６】なお、本発明は、乳化濁度法のみを採用し
た油分濃度測定装置にも適用できることは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】　　以上説明したように、本発明によれ
ば、測定セル内に収容した試料水内の油分濃度を、試料
水の乳化前後における試料水の濁度変化から算出する測
定系と、測定セル内の試料水からの散乱光を２位置で検
出し、その両者の光強度比を求める散乱光強度比測定系
を設け、その強度比算出値が、例えば油分濃度測定周期
において４回連続して基準値以上となったときには、高
遠心分離装置等によってＳＳ成分を除去した後の試料水
を測定セル内に導いて、その試料水の油分濃度を測定す
るよう構成したから、大風雨などによって河川水や工場
排水等が泥水状態となった場合であっても、その水中に
存在する油分を従来に比して正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明実施例の信号処理系の回路構成を示
すブロック図

【図２】　　本発明実施例の試料水サンプリング系の配
管構成を示す図

【図３】　　本発明実施例のフィルタ装置３の正面図

【
図４】　　本発明実施例の測定動作を示すタイムチャー
ト

【符号の説明】

１・・・・測定セル，　　　　２・・・・光源１ａ・・
・・第１の流路 １０ａ・・・・第２の流路 １０・・・・高遠心分離装置 ３・・・・フィルタ装置 ３Ａ・・・・フィルタ（６６０ｎｍ　）３Ｂ・・・・フ
ィルタ（２７２ｎｍ　）４・・・・タイミングコントロ
ーラ ５・・・・ホーン，　　　　　　６・・・・フェライト
振動子６ａ・・・・発振回路 ７・・・・ハーフミラー ８ａ，８ｂ・・・・発光受光素子 １１・・１６・・・・乳化濁度法に基づく測定系２１・
・２５・・・・紫外蛍光法に基づく測定系３１・・３５
・・・・散乱光強度比測定系３６・・・・比較回路 １７，２７・・・・メータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　サンプリングされた試料水を収容する
   測定セルと、その測定セル内に収容した試料水に光を照
   射する光源と、その試料水の透過光と試料水中の存在物
   質による散乱光とを検出し、その両者の光強度比から試
   料水の濁度を測定する手段を有し、かつ、試料水の乳化
   前後における試料水の濁度測定値の変化から試料水内の
   油分の濃度を算出する油分濃度測定系と、上記散乱光検
   出位置とは異なる２か所の位置での散乱光をそれぞれ検
   出して、その両者の光強度比を求める散乱光強度比測定
   系と、サンプリングした試料水を上記測定セル内に、直
   接に導く第１の流路、および試料水中の固形懸濁物を除
   去する装置を通過させた後に導く第２の流路と、その第
   １の流路を通じて上記測定セル内に試料水を収容するご
   とに上記散乱光強度比測定系によって測定される値を基
   準値と比較し、その比較結果に基づいて上記測定セルへ
   の試料水流路を上記第１の流路から上記第２の流路へと
   切り換える手段を備えてなる油分濃度測定装置。