(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定セルと比較セルからなる液槽に光源からの光を同時に入射させ、前記測定セルと比
較セルを透過した透過光に基づいて色度及び濁度を測定する色・濁度計において、
前記液層は柱状の透明体であって、該透明体の一方の側面に中心が所定の距離を隔てて穴の側面が重なるように形成された深さの異なる２つの穴が形成されており、前記柱状の透明体の一方の側面には前記２つの穴を閉塞する同一厚さの透明閉塞板を備え、
前記２つの穴のうち深さが深く形成された穴の底面から前記柱状の透明体の他方の側面までの厚さは前記透明閉塞板の厚さと同一の厚さに形成され、
深さの浅い穴の底面から前記柱状の透明体の他方の面までの厚さは前記透明閉塞板の厚さよりも厚く形成されており、
前記深さが深く形成された穴で形成される空間と前記透明閉塞板と前記透明体の他方の面までの厚さで形成される側を測定セルとし、
前記深さが浅く形成された穴で形成される空間と前記透明閉塞板と前記透明体の他方の面までの厚さで形成される側を比較セルとし、
前記測定セルと比較セルを透過した光を同一性能の光検出器でそれぞれ受光するように構成したことを特徴とする色・濁度計。
【請求項２】
前記他方の面と穴の深さで形成される窓の厚みの違いに基づく誤差及び光量変動の誤差
を下記の式により除去したことを特徴とする請求項１に記載の色・濁度計。
記
Ｃ＝１／｛ε（Ｌ２−Ｌ１）｝・｛ｌｏｇ（Ｉ11／Ｉ21）−ｌｏｇ（Ｉ10／Ｉ20）｝
ここで、Ｃ；物質の濃度、ε；吸光係数、
Ｌ１；光軸方向の比較セルの穴の深さ、Ｌ２；光軸方向の測定セルの穴の深さ、
Ｉ10；比較セルにゼロ水が満たされている時の透過光量、
Ｉ20；測定セルにゼロ水が満たされている時の透過光量
Ｉ11；比較セルに測定水が満たされている時の透過光量
Ｉ21；測定セルに測定水が満たされている時の透過光量
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色・濁度計、特に、透過光と散乱光の量をもとに光学的に濁度および色度を求める色・濁度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
浄水及び排水などの水処理プロセスでは、濁度や色度の測定及び管理は重要な項目となっており、色・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、透過光散乱光方式、表面散乱光方式があるが、特に、透過光と散乱光の量の比により光学的に濁度を求める透過光散乱光方式は低濁度から高濁度まで測定が可能である。
【０００３】
図２は各種濁度計の測定方式と基本構成図及び長所・短所を示す図である。基本構成としては光源、集光レンズ（図示省略）、測定槽及び透過光を検出するための受光部（光検出器）から構成され、測定液を流している測定槽の側面より平行光線を当て、測定槽内の測定液を通過した透過光量から濁度、または色度を求める。
【０００４】
図２によれば、透過光方式の長所は高濁度の測定が可能であるが、窓の汚れの影響を受け、また、試料の色、気泡の影響を受けるという短所がある。散乱光方式も同様の短所を有している。
【０００５】
透過光散乱光方式は、試料の色の影響が少ない、極低濃度の測定が可能という長所があるが、窓の汚れの影響を受け、また、試料の色、気泡の影響を受けるという短所がある。
表面散乱光方式は、窓の汚れの問題がない。同一測定槽で広範囲な測定が可能という長所があるが、試料の色や気泡の影響を受け、応答がやや鈍いという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２２１３０７号公報
【特許文献２】特開平９−３１１１０５号公報
【特許文献３】特開２０００−７４８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図３（ａ，ｂ）は従来の色・濁度計の一例を示すもので、図３（ａ）は全体構成図、図３（ｂ）は要部断面構成図である。これらの図に示すように色・濁度計は光源（ランプ）１、集光レンズ（凹面鏡）２、測定セル３ａ，比較セル３ｂ、透過光を検出するための光検出器４から構成されている。
【０００８】
そして、測定液を流している各セルの側面より平行光線を当て、セル内の測定液を通過した光を濁度用と色度用の光学フィルタを搭載したフィルタホイール６をモータ（図示省略）で回転し、１つの光検出器４で比較セル３ｂ、測定セル３ａからの透過光量を測定することで濁度および色度を求めている。
【０００９】
このような色・濁度計は図３（ｂ）に示すように測定セル３ａと比較セル３ｂがノズル７ａにより接続され測定セル３ａの一端からノズル７ｂを介して導入された測定水が測定セル３ａ内を通って比較セル３ｂ側に流れて排出されるように構成されている。このような構成の測定セル３ａと比較セル３ｂの両側には窓８（ａ〜ｄ）が取付けられており、これらの窓を介して光が透過するようになっている。このように、２つのセルを用いて光検出器の周囲温度などによる感度変化の影響や光量変動などを補正している。
【００１０】
ところで、このような構成の色・濁度計においては、測定セルと比較セルの液槽を２個用いることで、光量変動、光検出器の感度変化の周囲温度による感度変化の影響などを除去可能であるが、測定セルと比較セルの液槽を別々に２個用い、同じ厚さの窓が４枚必要となるので装置が大型化してしまうという問題がある。
【００１１】
また、１つの光検出器４で測定セルと比較セルを通った光を検出するために凹面鏡（集光レンズ）２などの光学部品も必要となり、部品の精密な位置調整が要求されコストアップになるなどの問題があった。
【００１２】
従って本発明は、測定セルと比較セルを一つの部材を用いて一体化して形成し、窓の厚みを２個のセルで変えることで小型化を図り、光検出器として２個のＰＤを用いることによる暗電流の影響を演算により除去した色・濁度計を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の色・濁度計にお
いては、
測定セルと比較セルからなる液槽に光源からの光を同時に入射させ、前記測定セルと比
較セルを透過した透過光に基づいて色度及び濁度を測定する色・濁度計において、
前記液層は柱状の透明体であって、該透明体の一方の側面に中心が所定の距離を隔てて穴の側面が重なるように形成された深さの異なる２つの穴が形成されており、前記柱状の透明体の一方の側面には前記２つの穴を閉塞する同一厚さの透明閉塞板を備え、
前記２つの穴のうち深さが深く形成された穴の底面から前記柱状の透明体の他方の側面までの厚さは前記透明閉塞板の厚さと同一の厚さに形成され、
深さの浅い穴の底面から前記柱状の透明体の他方の面までの厚さは前記透明閉塞板の厚さよりも厚く形成されており、
前記深さが深く形成された穴で形成される空間と前記透明閉塞板と前記透明体の他方の面までの厚さで形成される側を測定セルとし、
前記深さが浅く形成された穴で形成される空間と前記透明閉塞板と前記透明体の他方の面までの厚さで形成される側を比較セルとし、
前記測定セルと比較セルを透過した光を同一性能の光検出器でそれぞれ受光するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２においては、請求項１に記載の色・濁度計において、
前記他方の面と穴の深さで形成される窓の厚みの違いに基づく誤差及び光量変動の誤差
を下記の式により除去したことを特徴とする請求項１に記載の色・濁度計。
記
Ｃ＝１／｛ε（Ｌ２−Ｌ１）｝・｛ｌｏｇ（Ｉ11／Ｉ21）−ｌｏｇ（Ｉ10／Ｉ20）｝
ここで、Ｃ；物質の濃度、ε；吸光係数、
Ｌ１；光軸方向の比較セルの穴の深さ、Ｌ２；光軸方向の測定セルの穴の深さ、
Ｉ10；比較セルにゼロ水が満たされている時の透過光量、
Ｉ20；測定セルにゼロ水が満たされている時の透過光量
Ｉ11；比較セルに測定水が満たされている時の透過光量
Ｉ21；測定セルに測定水が満たされている時の透過光量
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１、２によれば、
セルと比較セルからなる液槽に光源からの光を同時に入射させ、測定セルと比
較セルを透過した透過光に基づいて色度及び濁度を測定する色・濁度計において、
液層は柱状の透明体であって、透明体の一方の側面に中心が所定の距離を隔てて穴の側面が重なるように形成された深さの異なる２つの穴が形成されており、柱状の透明体の一方の側面には２つの穴を閉塞する同一厚さの透明閉塞板を備え、
２つの穴のうち深さが深く形成された穴の底面から柱状の透明体の他方の側面までの厚さは透明閉塞板の厚さと同一の厚さに形成され、
深さの浅い穴の底面から柱状の透明体の他方の面までの厚さは透明閉塞板の厚さよりも厚く形成されており、
【００１７】
深さが深く形成された穴で形成される空間と透明閉塞板と透明体の他方の面までの厚さで形成される側を測定セルとし、
深さが浅く形成された穴で形成される空間と透明閉塞板と透明体の他方の面までの厚さで形成される側を比較セルとし、
測定セルと比較セルを透過した光を同一性能の光検出器でそれぞれ受光するように構成したので、
検出器の小型化を実現することができ、演算により光量変動、周囲温度による光検出器
の感度変化の影響と、小型化により生じる暗電流の影響を除去可能な色・濁度計を実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の色・濁度計の要部断面構成図である。
【図２】従来の色・濁度計の基本構成図と長所・短所を示す説明図である。
【図３】従来の色・濁度計の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１（ａ，ｂ）は本発明の色・濁度計の構成を示すもので、図１（ａ）は要部断面構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＺ視図である。
【００２０】
図１（ａ，ｂ）において、１０は本発明に用いる光学ガラスなどで形成された透明体からなる柱状の液槽であり、この液槽１０には一方の側面から所定の距離を隔てて穴の側面が重なるように深さの異なる２つの穴（１０ａ，１０ｂ）が形成されている。このうち深さの深い穴１０ａは測定セルを構成し深さの浅い穴１０ｂは比較セルを構成する。
【００２１】
１２は２つの穴１０ａ、１０ｂを閉塞する同一厚さの透明閉塞板（共通窓部）であり、図示しないＯリングなどを用いて気密に閉塞する。一点差線で囲った（イ）の部分は測定セル範囲を示し、一点差線で囲った（ロ）の部分は比較セル範囲を示している。
なお深い穴の底部から他方の面までの厚さは透明閉塞板１２の厚さと同様の厚さになるように形成されている。１４ａは色度光源、１４ｂは濁度光源である。
【００２２】
１５はこれらの光源と測定セルを構成する透明閉塞板の間に配置されたハーフミラー、１６はハーフミラーで反射した光を比較セル１０ｂに入射する位置に配置された反射鏡である。
１７ｃは深い穴（測定セル）１０ａの底部付近に形成されたノズル、１７ｄは浅い穴（比較セル）１０ｂに形成されたノズルであり、ノズル１７ｃから導入された測定水（又はゼロ水）が測定セル→比較セルを通ってノズル１７ｄから流出する。
【００２３】
上述の構成において、色度光源１４ａ、濁度光源１４ｂを交互に点灯することで、色度、濁度を測定することが可能となる。即ち、色・濁度光源１４ａ、１４ｂから出射した光は例えば５０％がハーフミラー１５を透過して測定セルに入射して測定水（又はゼロ水）を透過して第１光検出器１８ａに入射する。また、ハーフミラーおよび反射鏡１６で反射して比較セルに入射した光は測定水（又はゼロ水）を透過して第２光検出器１８ｂに入射する。
【００２４】
本発明では第１測定槽（測定セル）１０ａ及び第２測定槽（比較セル）１０ｂの穴の底部と他方の面で構成される測定槽窓部１９ａ、１９ｂは光学ガラスなどを削り出して作っている。そのため、従来例のように別々に液槽を設け窓ガラスを４枚用いる方法に比べ小型化が可能となる。
【００２５】
ところで、図３に示す従来例では、測定セルと比較セルの窓の厚みは同じであるが、本発明では窓の厚みが異なっている。そのため、２光路を用いて下記のような演算式で得られる吸光度から色度および濁度を求めることにより窓ガラスの厚みの違いの影響を除去し、また、ゼロ水をそれぞれのセルに満たしてゼロ校正（Ｉ10、Ｉ20をそれぞれ求める）を行うことにより窓ガラス部の厚みの違いを除去することができ、更に、光量変動の影響もＩ11／Ｉ21を行うことにより除去することができる。
【００２６】
記
Ｃ＝１／｛ε（Ｌ２−Ｌ１）｝・｛ｌｏｇ（Ｉ11／Ｉ21）−ｌｏｇ（Ｉ10／Ｉ20）｝
ここで、Ｃ；物質の濃度、ε；吸光係数、
Ｌ１；光軸方向の比較セル長、Ｌ２；光軸方向の測定セル長、
Ｉ10；比較セルにゼロ水が満たされている時の透過光量、
Ｉ20；測定セルにゼロ水が満たされている時の透過光量
Ｉ11；比較セルに測定水が満たされている時の透過光量
Ｉ21；測定セルに測定水が満たされている時の透過光量
【００２７】
上記のような一体構造で検出器を小型化した場合には、セル長が短くなり感度が低くなるため、光検出器の暗電流が測定に影響を及ぼす。そのため、測定水を測定中は光源を消灯した際に比較セル側の第２光検出器の暗電流による透過光量誤差、測定セル側の第１光検出器による透過光量誤差を下記の演算式により求め、Ｉ11、Ｉ21から測定毎に差分を取り演算を行う。ゼロ水測定時にも同様に暗電流による透過光量誤差を求める。
【００２８】
記
Ｃ＝１／｛ε（Ｌ２−Ｌ１）｝・｛ｌｏｇ（Ｉ11−Ｐ11）｝／
（Ｉ21−Ｐ21）−ｌｏｇ｛（Ｉ10−Ｐ10）／（Ｉ20−Ｐ20）｝
ここで、Ｃ；物質の濃度、ε；吸光係数、
Ｌ１；光軸方向の比較セル長、Ｌ２；光軸方向の測定セル長、
Ｐ10；比較セルにゼロ水が満たされ光源を消灯した時の比較セルの後段に配置された光検出器の暗電流により透過光量と測定される誤差量
Ｐ20；測定セルにゼロ水が満たされ光源を消灯した時の測定セルの後段に配置された光検出器の暗電流による透過光量と測定される誤差量
Ｐ11；比較セルに測定水が満たされ光源を消灯した時の比較セルの後段に配置された光検出器の暗電流による透過光量と測定される誤差量
Ｐ21；測定セルに測定水が満たされ光源を消灯した時の測定セルの後段に配置された光検出器の暗電流による透過光量と測定される誤差量
【００２９】
なお、本発明では測定セルと比較セルを一体化して小型化したため、気泡の影響も受けやすくなる。気泡の影響を除去するには、平均化、突変時に、閾値から突変を取り除く方法があるが、透過光方式で気泡の影響を除去する場合には、気泡があると光が散乱されて透過光量はある瞬間減衰する。そのため測定中の光量の最大値を使用して上記の演算に使用する方法が考えられる。このようにすると、気泡の影響を低減することが可能となる。
【００３０】
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。例えば本実施例では液層をガラス棒で形成したが溶融ガラスやプラスチック部材を型に流し込んで作製しても良い。
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。
【符号の説明】
【００３１】
１        ランプ
２        凹面鏡
３ａ      測定セル
３ｂ      比較セル
４        光検出器
５        フィルタ
６        フィルタホイール
７        ノズル
８        窓
１０      液層
１０ａ      深さの深い穴（測定セル）
１０ｂ      深さの浅い穴（比較セル）
１２      透明閉塞板（共通窓部）
１４ａ      色度光源
１４ｂ      濁度光源
１５      ハーフミラー
１６      反射鏡
１７      ノズル
１８ａ    第１光検出器
１８ｂ    第２光検出器
１９ａ    測定槽窓部
１９ｂ    比較層窓部
【図１】
0005811333.tif 000002
【図２】
0005811333.tif 000003
【図３】
0005811333.tif 000004