JPH06123702A - 濁度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大気中の湿度の影響をなくして被検体の正確
な濁度が測定できる積分球式光電光度法による濁度計を
提供すること。 【構成】 光源ランプ１からの平行光線を試料セル６内
の液層に通すと、その光線は平行のままの光線と液中の
濁りにもとづく散乱光線となって、積分球８に入り、積
分球８に取り付けた散乱光側受光器Ｄ₁では積分球８の
光の入射の方向と無関係に拡散透過光量（散乱光量）Ｔ
ｄだけが到達する。また、積分球８らの透過光を受光す
る透過光側受光器Ｄ₂の平行透過光量Ｔｐを捕らえる。
平行透過光量Ｔｐと散乱光量Ｔｄを同時に測り、次式に
より両者の光量比として濁度Ｔが算出される。 Ｔ＝Ｋ（Ｔｄ／Ｔｐ） このとき、試料セル６に収納される測定室７に燥ガスを
流通させると、乾燥ガスにより雰囲気の湿度が高い場合
でも試料セル６が曇らず、正確に濁度Ｔが測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種産業分野で用いられ
る試料の濁り度を測定する装置に関し、特に積分球式光
電光度方法に基づく高性能な濁度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種産業分野で用いられる微量成分の濃
度の測定手段として、当該微量成分を含む溶液の濁度を
測定する方法がある。光電光度法は溶液中に懸濁してい
る粒子が光を吸収または散乱することによって透過する
光量および散乱する光量に変化を与える現象を電気的に
測定することにより、濁度の測定を行う方法であるが、
その中で積分球式光電光度法がよく知られている。この
積分球式光電光度法は図８に示す光源（図示せず）から
の直進光路中の測定用試料を収納した試料セル３０と着
脱自在の白板３１を収納したトラップ３２との間に積分
球３４を配置し、この積分球３４に接して前記光路と直
交する方向に受光器３５を配置する装置を用いて、トラ
ップ３２に白板３１がある場合の受光部３５の起電圧と
トラップ３２に白板３１がない場合の受光部３５の起電
圧の比を濁度とする方法である。この方法はＪＩＳ規格
に完全に準拠した方法であるが、本出願人は図９に示す
ように図８のトラップ３２に代えて透過光側受光部３７
を配置し、これと直交する方向の積分球３４に接する位
置に散乱光側受光部３８を配置して、透過光側受光部３
７の起電圧に対する散乱光側受光部３８の起電圧を濁度
とする方法を開発している。この方法は前記ＪＩＳ準拠
方法に比べて高濁度まで測定ができ、また、連続測定が
可能である利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最近の各種産
業分野で要求される製品の品質の高度化に伴い、その濁
度の測定において、高い精度を要求される場合が多くな
ってきている。しかし、従来の積分球式光電光度法で
は、大気中の湿度が高くなると試料セルが曇り、試料自
身の濁度の正確な測定値が得られなくなるという問題が
あった。本発明の目的は、大気中の湿度の影響をなくし
て被検体試料の正確な濁度が測定できる積分球式光電光
度法による濁度計を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、光
源からの光路中に測定試料を収納したセルと積分球を配
置し、積分球からの透過光を受光する透過光側受光部と
積分球からの散乱光を受光する散乱光側受光部を積分球
に隣接して配置し、前記両受光部の起電力により測定試
料の濁度を測定する濁度計において、試料セルを乾燥状
態に保つ機能を備えた濁度計によって達成される。試料
セルを乾燥状態に保つためには、いかなる方法でも良い
が、乾燥ガスを試料セルに吹き付ける機能を備えた構成
を採用することができる。

【０００５】

【作用】光源からの平行光線を試料セル内の液層に通す
と、その光線は平行のままの光線と液中の濁りに基づく
散乱光線となって、積分球に入り、積分球に取り付けた
散乱光側受光部では積分球への光の入射の方向と無関係
に拡散透過光量（散乱光量）Ｔｄだけが到達する。ま
た、積分球からの透過光を受光する透過光側受光部は平
行透過光量Ｔｐを捕らえる。平行透過光量Ｔｐと散乱光
量Ｔｄを同時に測り、次式により両者の光量比として濁
度Ｔが算出される。 Ｔ＝Ｋ（Ｔｄ／Ｔｐ） ただし、Ｋは定数である。このとき、試料セルが収納さ
れる測定室に乾燥ガスを流通させると乾燥ガスにより、
環境湿度が高い場合でも試料セルが曇らず、正確に濁度
Ｔが測定できる。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図１は本実施例の積分球式濁度計の構成図を示す。光源
ランプ１、コンデンサーレンズ２、ピンホール３および
コリメーターレンズ４からなる光源系とこの光源系の平
行光の進行方向に試料セル６を収納した測定室７と該測
定室７に隣接して試料セル６を通過した光が入る積分球
８および平行透過光を検知する受光器Ｄ₂が配置されて
いる。また、積分球８に入射する光の入射方向とは無関
係な散乱光を検知する受光器Ｄ₁が積分球８に隣接して
配置されている。これら二つの受光器Ｄ₁、Ｄ₂からの測
定値信号は演算増幅器１０に送られ、濁度に対応した出
力電圧が演算増幅器１０から出力される。また、本実施
例の最大の特徴部分は試料セル６が収納される測定室７
に乾燥ガスを吹き付けるための乾燥ガス導入口１１が設
けられていることである。なお、受光器Ｄ₁、Ｄ₂はシリ
コンフォトダイオードを用いているので応答性が早い。

【０００７】図１の濁度計において、光源ランプ１から
の平行光線を試料セル６内の液層に通すと、その光線は
平行のままの光線と液中の濁りに基づく散乱光線となっ
て、積分球８に入り、積分球８に取り付けた受光器Ｄ₁
には入射の方向と無関係に拡散透過光量（散乱光量）Ｔ
ｄだけが到達する。また、直進する光源ランプ１からの
光は受光器Ｄ₂により平行透過光量Ｔｐが捕らえられ
る。蒸留水を対照液として平行透過光量Ｔｐと散乱光量
Ｔｄを同時に測り、次式により両者の光量比として濁度
Ｔが算出される。 Ｔ＝Ｋ（Ｔｄ／Ｔｐ） ただし、Ｋは定数である。このとき、試料セル６が収納
される測定室７に乾燥ガスを流通させると乾燥ガスによ
り、環境湿度が高い場合でも試料セル６が曇らず、正確
に濁度Ｔが測定できる。

【０００８】このとき試料セル６の一箇所に乾燥ガスを
吹き付けると、空気の対流が大きくなり、埃が舞い上が
り、光の往路を妨げ、濁度の測定に悪影響を与えるの
で、乾燥ガスの乾燥ガス導入口１１先端の吹き出し口１
４を図２（ａ）に示すように広げるか、または図２
（ｂ）に示すように吹き出し口１４を広げた開口部に網
１５を張る方法を採用できる。なお、用いる乾燥ガスと
しては濁りのないものなら、いかなるガス（窒素、アル
ゴン、ヘリウム、空気等）を用いても良いが、経済性、
扱い易さから乾燥空気を用いるのが最も好ましい。

【０００９】光電光度法の他の濁度の測定法では試料と
濁質の着色の影響を受けるが、積分球式光電光度法では
図３に示すように試料の色の影響がなく濁度だけを正確
に測定できる。また、濁度の測定精度は色度と共に濁質
の粒子の大きさの影響を受ける。図４に示すように光の
波長と粒子径との関係によって、光散乱の仕方が変化す
る。しかし、積分球式の場合は、散乱光は積分球８の内
面で多重反射して、結局受光器Ｄ₁、Ｄ₂に集まるので、
他の方式に比較して多くの散乱光を正確に捕捉できる。
したがって、微少濁度から高濁度まで精度良く測定でき
る特徴がある。さらに、物理的な前処理方法によって濁
質の粒子の大きさを均一化すれば、再現性を大幅に向上
できる。

【００１０】さらに、図５に図１の濁度測定用の構成要
素を内蔵した濁度計を示す。図５（ａ）の濁度計１６に
は光源用ランプ室の蓋１７が図示されているが、この蓋
１７の下方には光源用ランプ（図示せず）が収納され、
この光源用ランプ室の隣には試料セル６の一種のフロー
セル１８（図５（ｂ））を収納する開閉用蓋１９を持つ
測定室７が設けられている。また、濁度計１６には操作
パネル２１と測定結果等の表示部２２と測定結果等をプ
リントするプリンター（図示せず）が配置され、プリン
ト用紙２４の取出口２５が示されている。また、濁度計
１６の前面にはフローセル１８内に濁度測定用の試料懸
濁液または溶解液を連続的に供給、排出する場合に用い
るフローセル用チューブ口２６、２７が取り付けられて
いる。本実施例の特徴は測定室７に乾燥ガス導入口１１
が設けられていることである。図５（ｂ）のフローセル
１８の接液部（図示せず）の材質はガラス製の透明物質
を熔融接着したものであり、上下に出口と入口がそれぞ
れ配置され、フッ素樹脂製チューブ３０を挿入できる構
造になっている。また、図６には図５に示す濁度計１６
に濁度測定用液を連続的な供給、排出する場合の半自動
／自動比濁度分析装置の全体図を示す。サンプルチェン
ジャー３１上のビーカー３２内の測定用試料液をフッ素
樹脂製チューブ３０により濁度計内のフローセル（図示
せず）に液送可変ポンプ３３で送る。

【００１１】次に、排水中の温度測定を例にあげ、本実
施例の濁度計を用いての濁度の測定手順を説明する。濁
度計１６の電源を入れて約３０分間安定するのを待ち、
操作パネル２１の検量線作成モードを選択し、標準物質
を用いて作製した濁度値が既知の標準濁度溶液（例えば
カオリンを０．２μｍフィルター濾過水に分散させて数
種類の標準度溶液を調整して作製）の濁度値をそれぞれ
入力し、上記互いに異なる濁度値の標準濁度溶液によ
り、図７のような検量線を作成する。

【００１２】ついで、測定試料の排水の濁度を次のよう
にして測定する。まず、フローセル１８に蒸留水を入
れ、指定した積分時間だけこの排水の濁度を測定するこ
とで、ゼロ点を調整する。次いで、蒸留水をフローセル
１８に入れたまま濁度値が分かっているスパン調整用濁
度標準板（図示せず）をフローセル１８の手前にセット
して測定室７の蓋１９を閉めて、スパン調整用濁度標準
板の濁度を入力する。ついで、このスパン調整用濁度標
準板の濁度を指定積分時間だけ測定する。その結果、ス
パン調整用濁度標準板を用いて測定された濁度が検量線
で得られた特定濁度値と異なる場合には濁度測定値を検
量線で得られる濁度に補正する。なお、ここでスパンと
は検量線作成時の標準板の測定値である。上記一連の作
業で測定準備が完了したことになる。こうして、排水試
料をフローセル１８に入れて蓋１９を閉め、指定積分時
間濁度を測定すると、検量線から測定した排水試料の濁
度が分かる。

【００１３】また、フローセル１８が収納される測定室
７に乾燥ガスを流通させた場合の濁度の測定結果は次の
通りである。すなわち、試料としてカオリン１ｇを０．
２μｍフィルター濾過水１０００ｍｌに分散させて、良
く振り混ぜた後、直ちに１００ｍｌをメスフラスコ１リ
ットルに取り、水を標線まで加えて測定試料の入ったフ
ローセル１８を用意する。このフローセル１８を用い
て、湿度７０％の雰囲気下で乾燥ガスとして窒素ガスを
フローセル１８に当てた場合と乾燥ガスを用いない場合
との濁度Ｔの測定値はそれぞれ１００ｐｐｍ、２２０ｐ
ｐｍであった。このように本実施例では乾燥ガスの流通
下に濁度を測定することで、正確に試料の濁り具合が求
められる。

【００１４】本発明の濁度計は次のような用途に用いる
ことができる。 （１）公害関連：Ｓ．Ｓ．（浮遊物）、油分濃度、活性
汚泥等の水質試験または煙道排ガス中のばいじん量、浮
遊粉じん濃度、硫黄化合物の濃度、硫化水素濃度等の大
気中の微量成分の濃度等の測定 （２）高分子、石油化学関連：非溶媒添加によるモノマ
ー中のポリマー濃度、モノマー中のスチレン量、高分子
溶液の非溶媒添加による濃度、エマルジョンの濃度およ
び平均粒度、高分子中の不純物（触媒の重金属など）の
濃度等の測定 （３）電力関連：超高圧ボイラの給水中の鉄・銅等のコ
ロイド状不純物、超高圧ボイラのクリーンアップ時の鉄
コロイド、水力発電用多目的ダムの水質管理、油中の水
分、超純水中の極微量濁度等の測定 （４）イオン交換膜、逆浸透、電気透析、ミクロフィル
ター関連：極めて微量の固形分（０．０５ｐｐｍ以下）
の精度の高い測定 （５）海水淡水化関連 （６）発酵関連：菌体の増殖条件の探索、酵素の活力測
定等の薬剤、抗生物質、酵素、ビール、日本酒、洋酒等
に関連する濁度等の測定、 （７）製薬工業、化学工業関連：超純水の極微量濁度の
測定、ミクロフィルターろ過後の極微量の固形分量の測
定等 （８）油脂関連：海面活性剤の選定および濃度、温度変
化による油中のフックスの濃度、洗剤の洗浄力試験、油
のつや、色度、濁度等の測定 （９）化粧品関連：界面活性剤の選定と濃度、ミクロフ
ィルターのろ過条件の選定等 （１０）その他、半導体、フィルム製造時の超純水中の
極微量濁度の測定、食品関連メーカーでの清涼飲料水中
の微量濁度測定等、プランクトン濃度と増殖条件の探求
等の水産関連技術

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、湿度の高い雰囲気下で
あっても、試料の濁度等を正確に測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の濁度計の構成要素を示す
図である。

【図２】 本発明の一実施例の濁度計の乾燥ガスの吹き
出し口の構造を示す図である。

【図３】 本発明の一実施例の積分球式濁度計を用いた
場合の濁度と積分球式光電光度法の濁度計を用いた場合
の濁度と試料および濁質の着色との関係を示す図であ
る。

【図４】 本発明の一実施例の積分球式濁度計を用いた
場合の試料粒子の大きさと光散乱の関係図である。

【図５】 本発明の一実施例の濁度計とフローセルの外
観図である。

【図６】 図５の濁度計にフローセルとサンプルチェン
ジャーを組み合わせた半自動／自動比濁度分析計を示す
図である。

【図７】 本発明の一実施例の濁度計の検量線を示す図
である。

【図８】 従来のＪＩＳ規格準拠の積分球式光電光度法
濁度計の要部概念図である。

【図９】 従来の三菱化成式の積分球式光電光度法濁度
計の要部概念図である。

【符号の説明】

１…光源ランプ、２…コンデンサーレンズ、３…ピンホ
ール、４…コリメーターレンズ、６…試料セル、７…測
定室、８…積分球、１０…演算増幅器、１１…乾燥ガス
導入口、１６…濁度計、１８…フローセル、１９…蓋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光路中に測定試料を収納した
   セルと積分球を配置し、積分球からの透過光を受光する
   透過光側受光部と積分球からの散乱光を受光する散乱光
   側受光部を積分球に隣接して配置し、前記両受光部の起
   電力により測定試料の濁度を測定する濁度計において、 試料セルを乾燥状態に保つ機能を備えたことを特徴とす
   る濁度計。