JPH112566A - 液体の着色度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 工場排水のように時々刻々その着色度が変化
する排液などを低コストで広い濃度範囲内で正確に測定
する装置を提供する。 【解決手段】 透明容器５には着色度を測定すべき液体
を流通させて、各色相の補色の光線を優先的に通すフィ
ルタ２３を複数種類と、白色光源１からの光線をそのま
ま通過させる開口４ａを備えた円板４、及び該円板を回
動させるパルスモータ１４を設け、測定開始時には前記
パルスモータにより、前記開口４ａを前記白色光源から
の光線が通過するように円板４を回動し、次いで演算器
１３の演算結果によりパルスモータ１４を駆動して、該
演算結果に対応する色相の補色光を優先的に通すフィル
タ２３を光軸上に合わせるように円板４を移動させ、該
フィルタを通過した光線を第２の光電変換器１１で受光
し、第２の光電変換器１１の出力から前記液体の着色度
を測定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体の着色度測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、工場排水の規制基準を定めるため
に排水の着色度測定装置について種々開発されている。
例えば、特開平７−４３３０２公報の「着色度測定方法
および測定装置」によれば、可視光線を含む光を分光せ
ずに試料の流れるフローセルに投射し、このフローセル
を透過した光を検出して透過率または吸光度を求め、こ
の透過率または吸光度に基づいて試料の着色度を測定す
るようにしている。この方法によればフローセルを流れ
る液体の着色度を時々刻々測定するものであり、従来の
静止した試料を目視して標準液と比較して着色度を求め
るものに比べると正確な測定が可能である。更に本公報
によれば、色相の選択性の高い測定を可能とするため
に、黄色、赤色、青色の各排水の透過率は短波長領域、
短波長寄りの中波長領域、長波長領域でそれぞれ小さく
なっている。従って、この波長特性に応じたカットフィ
ルターを使用して、透過率の大きい領域の光線をカット
することにより、各試料の色相に適した波長領域の光で
測定することができるともしている。これによれば確か
に選択性の高い測定が可能であるが、このような種類の
カットフィルターを実際にはフローセルを流れるそのと
きの色相を人間が見て、これに応じたカットフィルター
を用いることになるが、フローセルを流れる液体の流れ
の着色の変化が大きい場合にはとうていこれに対処する
ことはできない。また、正確な色相測定は困難である。

【０００３】他方、特開平９−４３１４０号公報では、
Ｘ、Ｙ、Ｚの吸光度の総和より希釈度法で求めた着色度
を得るようにしているので測定すべき液体の色相と同一
の波長の光線も含まれている。従って低い着色度領域で
は透過光強度が大きくなり、測定精度が低くなる。

【０００４】次に、特開平８−１１０２９７に記載の
「液体の着色検知装置」によれば、やはり静止した試料
液の着色度を測定するものであるが、この公報によれば
白色光源からの光線は静止した試料を貯える測定セルを
通り、干渉フィルタで分光して、第１演算部で三刺激値
を出力しているのであるが、この分光装置によればアレ
イ型受光素子が用いられ、これには２５６個の波長ごと
の透過光を個別に受光させるようにしており、４００ｎ
ｍから７００ｎｍまでの波長成分をどれだけ含むかを検
出して第１演算部で三刺激値を出力するようにしてい
る。この出力を受けて第２演算部で測定セルの試料液の
着色度を演算するようにしている。この公報によれば、
まず静止した試料液の着色度を測定するようにしている
ので、工場排水のように時々刻々変化する排水に対して
は実情に合わない。また、２５６個もの受光する素子を
アレイしなければならずコストが高く、また、第１演算
部および第２演算部の演算手段も三刺激値のみならず、
この刺激値に基づいて着色度を演算しなければならず、
演算回路は複雑で高価なものとなるであろう。

【０００５】次に、特開平８−６８７８８公報に記載の
「水道水の色および濁りの検知装置」によれば、やはり
静止したセル内の液体に白色光線を通し、この後少なく
とも濁度と三刺激値を求めて４種の波長選択用光学フィ
ルタを備えた円板を回転させて、この４種の波長成分の
光線を通過させ、光電変換した後、信号処理部に送られ
て、濁度と三刺激値法で色相を演算し、ＣＩＥ色度図よ
り明度の値に基づく演算を行ない着色度として出力する
ものであるから、その演算はかなり複雑なものであろう
と思われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題点
に鑑みてなされ、低コストで工場排水のように時々刻々
変化する排水の着色度を低濃度領域から高濃度領域まで
色相に左右されず正確に計測することのできる着色度測
定装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的は、白色光源
と、着色度を測定すべき液体を充填させている透明容器
と、該透明容器を透過した前記白色光源からの光のうち
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長の光を通す色度変
換フィルタと、これらフィルタを通過した光を受光する
第１の光電変換器と、その検出信号を増幅する増幅器
と、該増幅器の出力から、前記液体の色相を演算する演
算器とを具備し、該演算器の演算結果である色相から選
択されたフィルタを前記白色光源と第２の光電変換器と
の間に配設するようにした液体の着色度測定装置におい
て、前記透明容器には着色度を測定すべき液体を流通さ
せて、前記各色相の補色の光線を優先的に通すフィルタ
を複数種類と、前記白色光源からの光線をそのまま通過
させる開口を備えた移動板、及び該移動板を移動させる
駆動機を設け、測定開始時には前記駆動機により、前記
開口を前記白色光源からの光線が通過するように前記移
動板を移動し、次いで前記演算器の演算結果により前記
駆動機を駆動して、該演算結果に対応する色相の補色光
を優先的に通すフィルタを光軸上に合わせるように前記
移動板を移動させ、該フィルタを通過した光線を前記第
２の光電変換器で受光し、該第２の光電変換器の出力か
ら前記液体の着色度を測定するようにしたことを特徴と
する液体の着色度測定装置によって解決される。

【０００８】または、着色度を測定すべき液体の色相を
求め、あらかじめ複数種類の色相の液体についてその色
相の補色光による吸光度と希釈度法で求められた着色度
との検量線を作成しておき、その中から液体の色相に相
当する検量線を選択し、前記補色光を投射した時の吸光
度から着色度を測定するようにしたことを特徴とする液
体の着色度測定装置によって解決される。

【０００９】以上の構成によりその時フローセルを流れ
ている液体の色相を自動的に計測し、この計測値に基づ
いてこの液体の着色度を正確に測定し得るフィルタを駆
動機の駆動により選択して、正確に短時間で流れる液体
の着色度を低い着色度領域まで計測することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態による着色度測定装置について説明する。

【００１１】図１はその全体を示すが、図において白色
光源１はコリメータ２に導入され、ここで平行光線とさ
れて、本発明に関わる光学フィルタ分光板４においてそ
の時選ばれている開口もしくは光学フィルタを平行光線
が通される。開口部を通過した光は透明材で成るフロー
セル５を透過されて三刺激値を求めるためのフィルタ８
ａ、９ａ、１０ａおよび光電変換器８ｂ、９ｂ、１０ｂ
に投射される。フローセル５には着色度を測定すべき液
体が上方から下方へと流されており、ある色相を呈して
いる。三刺激値を求めるためのフィルタ８ａ、９ａ、１
０ａの透過光を受ける光電変換器８ｂ、９ｂ、１０ｂの
それぞれの出力が増幅器１２で増幅され、制御演算処理
部１３に供給される。この制御演算処理部１３において
は三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを計算し、所定の演算により、フ
ローセル５を今流れている液体の色相を演算する。この
演算した色相の補色に対応する光学フィルタを選ぶべく
分光板４を駆動するパルスモータ１４の駆動出力を発生
する。他方、演算結果をディスプレイに表示させる。あ
るいはプリンタに印字出力として供給する。

【００１２】本発明の実施の形態による着色度測定装置
は以上のように構成されるが、次にこの作用について説
明する。

【００１３】今、フローセル５には赤色の色相を有する
排水が流されているとする。白色光源１からの光線はコ
リメータ２により平行光線とされ、測定開始時には分光
板４において開口４ａがフローセル５に対抗する位置を
取らされている。従って、何ら光線はフィルタされず、
フローセル５を流れている測定すべき液体を透過し、Ｘ
ＹＺの三刺激値検出用フィルタ８ａ、９ａ、１０ａ及び
光電変換器８ｂ、９ｂ、１０ｂで透過光強度が検出さ
れ、それぞれの出力は増幅器１２により増幅されて制御
演算処理部１３に供給される。制御演算処理部１３にマ
イコンにより今フローセル５を流れている液体の三刺激
値ＸＹＺが演算され、さらにＸＹＺ値より色相が演算さ
れる。この演算出力によりパルスモータ１４に今、赤色
の補色光である青緑を選ぶべくパルス数を設定されて、
分光板４を回転させる。よって開口４ｂにはめられてい
る青緑を透過するフィルタがフローセル５に対向して停
止する。

【００１４】白色光源１からの光線はコリメータ２によ
り平行光線とされ、フローセル５を今流れている液体を
透過して、今度はＸＹＺ検出用フィルタ８ａ、９ａ、１
０ａを透過させず、光電変換器１２が補色の光を受け
て、この出力が増幅器１２により増幅され、液体の色相
の補色光による透過率および吸光度を求める。あらかじ
め液体の色相の補色光を用いて吸光度と希釈法による着
色度との検量線を複数種類作成しマイコンのＲＯＭ（Ｒ
ｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納しておき試料
の色相の決定により、これらの検量線の一つを選択し補
色光で測定した吸光度より今フローセル５を流れている
液体の着色度を正確に演算することができる。着色度は
フローセル５を流れる色相が赤である液体の場合、赤色
の補色光である青緑の光線は試料を通過する光の吸収分
が大きくなり、低濃度領域でも精度の良い着色度が求め
られる。上記はフローセル５に流れる液体の色相が赤の
場合であったが、青を呈する場合においては同様にＸＹ
Ｚ検出用フィルタ８ａ、９ａ、１０ａ及び光電変換器８
ｂ、９ｂ、１０ｂの出力により制御演算処理装置１３で
この色相の青が演算されて、この演算結果によりパルス
モータ１４のパルス数を設定して、青の補色光を選ぶべ
く分光板４を回転させて、開口４Ｃにはめられている青
の補色にあたる黄を透過するフィルタ２３がフローセル
５に対向して停止する。以下、色相が赤の場合と同様に
着色度が求められる。

【００１５】本発明の第一の実施の形態は以上のように
構成され作用するので、低コストでフローセル５を流れ
ている液体、例えば工場排水がオンラインで直ちに低濃
度領域から高濃度領域まで高精度で着色度を測定するこ
とができる。場合によっては工場排水を排出しているバ
ルブを開閉させることも可能である。

【００１６】図５において波長と吸光度との関係が示さ
れており、測定すべき液体の色相は赤であった。また、
この色相の赤を得るために赤染料を１リットルあたり
０．１ｇ、０．２ｇ、０．３ｇ、０．４ｇ、０．５ｇ、
０．６ｇおよび０．７ｇ添加して、それぞれの液体に関
し波長を変えて吸光度を測定した。これによると、０．
７ｇ／リットルの吸光度はグラフから明らかなように５
００ｎｍでほぼ最大値となる。これは０．１ないし０．
６ｇと濃度を変えてもこの値でほぼピーク値となる。

【００１７】

【表１】

【００１８】これはマイコンＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌ
ｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されている。この表において
は光の波長と色相および補色（余色）の関係が示されて
いるが、色相が赤である場合においては、その補色は青
緑であり、その光線の波長は４９０ないし５００ｎｍで
ある。即ち、測定すべき液体の色相の補色の光線を測定
すべき液体に透過させた場合に最も感度よく吸光度を測
定し得ることが判明した。

【００１９】図６は色相が青である液体に各波長の光線
を透過させた時の吸光度の変化を示すものであるが、青
の染料を０．１ないし０．７ｇと変化させて、各濃度に
ついて吸光度を実験した結果、この場合には約６００ｎ
ｍにおいてピーク値を示す。この場合にも色相が青の補
色が黄色であるが、この波長は５８０ないし５９５ｎｍ
であるので色相が青である場合にはこの補色である黄色
即ち５８０ないし５９５ｎｍの波長の光線により吸光度
を正確に測定することが判明した。

【００２０】本発明の実施の形態による分光板４は上述
のような現象に基づいてなされたものであって、それぞ
れのフィルタ２２ないし２９はそのフィルタに特有の光
線を優先的に通過させるフィルタである。このようなフ
ィルタは現在市販されている。

【００２１】図３は本発明の第２の実施の形態による着
色度測定装置を示すものであるが、全体として６１で示
され、図４は図３における［４］−［４］線断面図であ
るが、駆動装置６２は図示しないパルスモータとラック
６２ａとピニオン６２ｂとで成っており、この６２ｂに
パルスモータの回転軸が結合されている。ラック６２ａ
には長方形状の分光板６３が取りつけられており、これ
には１０個の開口６３ａ〜６３ｊが形成されており、開
口６３ａ〜６３ｈには（上述のフィルタ２２〜２９と同
様なフィルタ６４〜７２）がはめられており、開口６３
には何らフィルタははめられていない。このような構成
によっても、第１の実施の形態と同様な効果を奏するこ
とは明らかである。駆動機としての構成はラック６２ａ
とピニオン６２ｂとから成るので、分光板６３は図にお
いて左右に移動させられることを除いては第１の実施の
形態と同様である。

【００２２】また、この構成においても今測定すべき液
体の色相の補色の光線を優先的に通過させているので、
フローセルを流れる液体の着色度を低濃度から高濃度の
全域にわたって更に正確に測定することができる。

【００２３】以上本発明の実施の形態について説明した
が、もちろん本発明はこれらに限定されることなく本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２４】例えば、以上の実施の形態ではフローセル
５を流れる液体の着色度をオンラインで測定することが
できるのであるが、場合によっては静止した液体の着色
度も同装置を用いて測定することも可能である。また、
以上の実施の形態ではフィルタは各開口に１枚はめ込む
ものとしたが、複数種類のフィルタを重ねてはめ込み、
その着色度の測定感度を上げるようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の液体の着色測
定装置によれば、低濃度から高濃度領域まで高精度で流
れる液体の着色度をオンラインでも測定することがで
き、例えば、その着色度が許容値以上であれば、脱色作
用を調整するなどして直ちに下流側への悪影響を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による液体の着色度
測定装置の概略側面図である。

【図２】図１における要部の正面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態による液体の着色度
測定装置の要部の側面図である。

【図４】図３における［４］−［４］線方向の断面図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態の根拠を示し、かつ、この
発明を生んだ発見を示すグラフである。

【図６】同グラフである。

【符号の説明】

４ 分光板 ８ａ Ｘ−フィルタ ９ａ Ｙ−フィルタ １０ａ Ｚ−フィルタ ８ｂ 光電変換器 ９ｂ 光電変換器 １０ｂ 光電変換器 １１ 光電変換器 １２ 増幅器 １３ 制御演算処理部 １４ パルスモータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 白色光源と、着色度を測定すべき液体を
   充填させている透明容器と、該透明容器を透過した前記
   白色光源からの光のうち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）
   の波長の光を通す色度変換フィルタと、これらフィルタ
   を通過した光を受光する第１の光電変換器と、その検出
   信号を増幅する増幅器と、該増幅器の出力から、前記液
   体の色相を演算する演算器とを具備し、該演算器の演算
   結果である色相から選択されたフィルタを前記白色光源
   と第２の光電変換器との間に配設するようにした液体の
   着色度測定装置において、前記透明容器には着色度を測
   定すべき液体を流通させて、前記各色相の補色の光線を
   優先的に通すフィルタを複数種類と、前記白色光源から
   の光線をそのまま通過させる開口を備えた移動板、及び
   該移動板を移動させる駆動機を設け、測定開始時には前
   記駆動機により、前記開口を前記白色光源からの光線が
   通過するように前記移動板を移動し、次いで前記演算器
   の演算結果により前記駆動機を駆動して、該演算結果に
   対応する色相の補色光を優先的に通すフィルタを光軸上
   に合わせるように前記移動板を移動させ、該フィルタを
   通過した光線を前記第２の光電変換器で受光し、該第２
   の光電変換器の出力から前記液体の着色度を測定するよ
   うにしたことを特徴とする液体の着色度測定装置。
2. 【請求項２】 着色度を測定すべき液体の色相を求め、
   あらかじめ複数種類の色相の液体についてその色相の補
   色光による吸光度と希釈度法で求められた着色度との検
   量線を作成しておき、その中から液体の色相に相当する
   検量線を選択し、前記補色光を投射した時の吸光度から
   着色度を測定するようにしたことを特徴とする液体の着
   色度測定装置。