(57)【要約】【課題】多用途に適用できる水質計器を提供すること。【解決手段】光源からの光ビームを、測定槽中の粒子に照射して得られる透過光、散乱光、透過光と散乱光を混合した光に基づく光干渉縞の光強度、パルスカウント値を受光素子により電気信号に変換し、この電気信号から粒径又は濁度を演算するデータ演算器を備えた水質計器において、多種類の標準校正液毎の質量比又は個数比に対する粒径を示す粒径分布を求める粒径分布作成器と、前記粒径分布作成器で求めた粒径分布に基づき、現在前記測定槽中にある校正液を判別可能な校正液判別器とを具備した水質計器。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光ビームを、測定槽中の粒子に照射して得られる透過光、散乱光、透過光と散乱光を混合した光のいずれかに基づく光干渉縞の光強度、又は、パルスカウント値を受光素子により電気信号に変換し、この電気信号から粒径又は濁度を演算するデータ演算器を備えた水質計器において、
多種類の標準校正液毎の質量比又は個数比に対する粒径を示す粒径分布を求める粒径分布作成器と、
多種類の標準校正液のなかの一つを指定可能な入力器を付加し、前記入力器で標準校正液の一つを外部から指定することにより、その既知の標準校正液で校正を実施したように補正する補正手段と、
を具備したことを特徴とする水質計器。
【請求項２】
水質計器自体の測定方式以外の多種類の測定方式の測定値を表示することができる機能を付加したことを特徴とする請求項１記載の水質計器。
【請求項３】
ある粒子径分布の一部だけ小粒子径側をカット又は大粒子径側をカットして濁度の測定値を表示することができる機能を付加したことを特徴とする請求項１記載の水質計器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場、水処理場設備等に使用する水質計器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術における、濁度検出計は光やレーザ光を使用し、成分に吸収されない光の透過光を測るもの(透過式)、成分から反射された散乱光を測るもの（散乱式）、混合形として透過光と散乱光を測るもの(混合式)、角度の異なる２種類の散乱光を測るもの（改良形散乱式）等がある。また、散乱式は水中に光を導入し成分から反射した、散乱光を受光するものや、水中ではなく水面上方から光を導入する、表面散乱光式等が存在する。さらに、特許文献１に記載されている技術は、計算のみによって濁度を求めるものが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−３１１７８４  号公報
【非特許文献１】第４９回全国水道研究発表会  平成１０．５(８−１６）ろ過水の濁度および微粒子数の相互関係
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
２００４年４月に厚生労働省から「水道法施行規則の一部を改正する省令」が施行された。この省令により、浄水場外の水道配水を測定する水質計器の標準の校正液はＰＳＬ標準液[数種の単一粒子径のＰＳＬ（ポリスチレンラテックス）をある指定された比率で混合した液体]と決められた。
【０００４】
しかし、従来使用していた標準校正液は「カオリン」か「ホルマジン」であり、製造メーカおよびユーザにも大きな困惑と混乱が生じた。混乱の一つ目は、従来の校正液カオリンで校正したときに「試料液Ａの測定値が１．０度」であったとしても、ＰＳＬ標準液で校正したときには「試料液Ａの測定値が１．０度にならない」ことである。この値の差は測定方式Ａでは１．２倍程度であり、測定方式Ｂでは１．５倍程度になるという具合である。混乱が生じている二つ目は、省令において浄水場外の水質計器についてはＰＳＬを使用しなくてはならないとしているが、浄水場内の水質計器については規定がなく、従来の「カオリン」か「ホルマジン」で問題ないとしているところである。これらのことから、どの校正液で校正したかが重要事項になった。
【０００５】
前述した特許文献１には、標準校正液変更による校正については、何等記載がなく実用化することは困難である。
【０００６】
他の水質計器のニーズとして、厚生労働省のクリプトスポリジウム暫定対策指針においては（直接クリプトスポリジウムが直接測れないため、代替の指標として濁度を使用し、）浄水場ろ過池出口の水の濁度０．１度以下に維持することが規定されている。一般に、クリプトスポリジウムの粒子径は５μｍ程度であり、５μｍ程度の粒子に対し感度が高い水質計器の要望がある。水質計器は散乱式、レーザ式、積分球式等の方式がある。前述した非特許文献１中の図２には各方式による粒子径感度が示されている。この図から各種の測定方式により粒子径ごとの感度が異なることがわかる。この感度の違いはそれぞれの測定方式の間で相関関係がない結果となる。解決する課題としては、各測定方式の測定値を１台の計器で表示することである。
【０００７】
そこで、以上述べた水質計器を実用化する上で、以下に述べる課題１、２、３がある。
【０００８】
（課題１）他の標準校正液で校正した計器の測定値になるように測定値を補正可能とした水質計器。
【０００９】
（課題２）１台の測定器で他方式の測定値がわかる水質計器。
【００１０】
（課題３）微小粒子径（例１μｍ以下）側又は大粒子径側に感度がない水質計器。
【００１１】
本発明は、前記課題を解決できるとともに、結果として多用途に適用できる水質計器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、光源からの光ビームを、測定槽中の粒子に照射して得られる透過光、散乱光、透過光と散乱光を混合した光のいずれかに基づく光干渉縞の光強度、又は、パルスカウント値を受光素子により電気信号に変換し、この電気信号から粒径又は濁度を演算するデータ演算器を備えた水質計器において、
多種類の標準校正液毎の質量比又は個数比に対する粒径を示す粒径分布を求める粒径分布作成器と、
多種類の標準校正液のなかの一つを指定可能な入力器を付加し、前記入力器で標準校正液の一つを外部から指定することにより、その既知の標準校正液で校正を実施したように補正する補正手段と、
を具備したことを特徴とする水質計器である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、多用途に適用できる水質計器を提供することができ、次のような効果も得られる。
【００１４】
１)１台の測定器で、前述した異なる複数の方式の測定値がわかる水質計器として使用できる。
【００１５】
２)どの校正液を使用すると現在の測定値はどのように変化するかということが１台の計器で確認できる。
【００１６】
３)どの標準校正液を用いても、指定した標準校正液で校正した計器の測定値になるように測定値を補正可能とした水質計器が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の水質計器について、図面に示す実施形態を参照して説明するが、その前に本発明の概要について説明する。
【００１８】
上記「課題３」は従来の濁度計だけでは解決できないが、粒子径の状態を測定できる計器を用い、粒子状態の情報を入手し工夫することにより実現できる。粒子の状態とは、粒子径毎の分布における濃度、粒子数、粒子重量および粒子数の総数等である。これを測定する計器としては、主にレーザ方式が存在する。測定されている試料水のこれらの情報を入手しさらに、個々の粒子径分布における影響度をあらかじめ測定しておくことができる装置を構築すれば課題を解決し目的が達成できる。
【００１９】
上記「課題１、２」を解決するにはまず各種の測定方式による指示値が、「どうして異なるか、校正液の違いによりなぜ測定値が異なるか」の真因を追及する必要がある。この解決には、各粒子径分布の影響度を単一粒子からなる試料を実際に測定し濁度影響度を把握しない限り、各種の測定方式をもつ計器間の相関関係や各種の標準校正液で校正した計器間の相関関係はわからない。よって予め各種の測定方式別に各単一分布の粒子の濁度影響度を把握し、各種の標準校正液の粒子径状態を把握し、さらに現在測定している試料水の粒子径状態を把握できる装置を構築すれば課題を解決し目的が達成できる。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、実施形態１を説明するためのブロック図である。光源１は、ランプやレーザ光源からなり、光ビームを測定槽３に向けて照射する。レンズ類２は光源１から出た光ビームを集光して測定槽３に照射する。レンズ類４は測定槽３からの透過光、散乱光、透過光と散乱光の混合光のいずれかを平行光にして受光素子５に与える。測定槽３は、測定する試料水が通過する部分である。受光素子５は光信号(光情報)を電気信号に変換するものである。
【００２１】
データ演算器（データ変換器）６は、主に受光素子５からきた電気信号を演算し、濁度や粒子径の測定値の演算するものであって、これには図示しないが例えば、設定値の入力器及び表示器等が接続されると共に、予め記録器８に記録されている設定値を取り込んでから検量線を作成し、また粒子径分布情報格納器９に読み出し可能に格納されている粒子径分布情報を読み出し、受光素子５の電気信号を濁度または粒子径として算出する。データ演算器６の演算には記録器に保持された設定値を取り込んでから検量線を作成し、濁度演算に粒子径の情報が必要な場合は粒子径分布の情報を入手し、その情報をもとに演算を実施し濁度値を算出する。
【００２２】
校正液判別器７には、後述する出力器１０と、入力器１１と、制御器１２が接続されている。入力器１１は、測定に必要な設定値を入力したり、多種類の校正液の中の一つを指定することができるようになっている。
【００２３】
出力器１０は、記録部と表示部を備え、この記録部は入力器１１で入力された設定値や校正時に設定された値を保持し、またこの表示部はデータ演算器６で演算された値の表示、校正液判別器７で判別された値と同等な電気信号の出力、設定値を入力する際の数値表示、警報情報表示、エラー情報表示、単位表示、現在測定中なのか保守中なのかの表示・接点出力等を実施する。校正液判別器７は入力器１１により校正液の一つを指定すると、その指定した校正液で校正を実施したように計器の測定値(ある校正液で計器による測定した値)を自動的に補正する機能を有している。制御器１２は、レンズ類２、４の距離の調整や測定槽３の向きを変える等の作業が必要な場合はその信号を出しそれらを制御する。
【００２４】
なお、粒子径分布情報格納器９の情報は、予め記憶しておくか、又は粒子径分布計１３により計測してこれを粒子径分布情報格納器９に格納するようにしてもよい。
【００２５】
以上述べた図１の実施形態の作用効果について説明する。図１の実施形態において、重要なことは、粒子径分布情報格納器９に予め粒子径分布情報が格納されるか、又は粒子径分布計１３により計測してこれを粒子径分布情報格納器９に格納されるようになっているので、この粒子径分布情報を使用して水質計器自体の補正ができるようになったことである。すなわち、前述したように濁度を測定する場合にはその校正液と実際の試料の粒子径分布が影響していると考えられる。まず水質計器自体がどの校正液を使用したかを認識できるようになっている。
【００２６】
なお、実施形態１における校正液判別器７の機能の一つである、入力器１１により指定された校正液Ｘに対応した値に補正する機能は、データ演算器６に付加させるようにしたり、これ以外に水質計器のどこかに構成してもよい。
【００２７】
（実施形態２）
図２は、校正液の粒子径分布状態を示すものであって、例えば日本国内で入手できる主な種類の校正液、すなわちＡ社製カオリン、Ｂ社製カオリン、Ｃ社製カオリン、ホルマジン、ＰＳＬの質量比又は個数比に対する粒径を示す粒子分布状態を示している。
【００２８】
どの種類の校正液であるか判断する方法としては、例１として０．５〜１μｍ等一つの分布と全体比率で確定する。例２として０．５〜１μｍと１〜３μｍ等複数または全部の分布について全体比率を比較し確定する。例３として０．５〜１μｍと１〜３μｍ等の複数の分布の相互比で決定する等である。
【００２９】
これらの方法により校正液の確定を実施し、その情報は校正液判別器７に接続された出力器に有する記録部、あるいは校正液判別器７に接続された表示部により表示させるようにしてもよい。
【００３０】
（実施形態３）
濁度の測定値は単位“度”“ｍｇ／Ｌ”等で表現される。しかし、“図２の校正液の粒子分布状態”における同濃度の“Ａ社製カオリン”と“Ｃ社製カオリン”を同じ測定方式（例えば散乱光方式で）測定してもおなじ濁度にはならない。これは各粒子径における（粒子の大きさによる）影響度が異なるからである。ここで、各粒子径分布毎の粒子が濁度にどれだけ影響度があるか測定しておくとする。具体的には各粒子径の単一粒子径の同濃度試料を用意して、それぞれ濁度に対する影響度を予め測定する。この情報をもとに、図２の各粒子径（０．５〜１μｍ、１〜３μｍ、３〜７μｍ、７μｍ以上）におけるある水質計器の影響度の例を図３に示す。この各粒子径の影響度グラフの情報も、出力器１０の記録部に記録させる。これらの情報があれば、前述した作用効果が実現できる。例えばＡ社製カオリンを通常使用して校正を実施していたとする。ある時Ａ社製カオリンのロットが変わるとともにその質量比が通常
（０．５〜１μｍ）：（１〜３μｍ）＝約６５：１８  
であったものが
(５〜１μｍ）：（１〜３μｍ）＝約７５：８
に変化したとする。この場合実施形態２で示す機能があれば異常の表示・警報を出力することができる。
【００３１】
（実施形態４）
図１に、水質計器自体の測定方式以外の多種類の測定方式の測定値を表示することができる機能を付加したものである。水質計器にはレーザ式、散乱光方式、透過光方式、積分球方式等の測定方式がある。それぞれに測定値の差が現れるのは、各粒子径の大きさにより濁度への影響度が異なるからである。よって、粒子径分布の状態を測定する計器と予め図３や図４のように測定方式毎の各粒子分布の濁度影響度を測定しておき、そのデータを出力器１０の記録部に記録しておけば異なる測定方式の水質計器の表示を示すことができる。例えばレーザ方式で濁度と粒子径の状態を測定し、その濁度値を元に、補正された積分球式の測定値を表示できる。（この場合レーザ式と積分球式の各粒子分布の濁度影響度を測定しておく必要がある。）
細かいやり方についてはいろいろあると考えられるが例えば、現試料の粒子径分布による粒子数から質量を求めその質量に影響度・試験でえられた係数を掛け算しその積算を求める等が考えられる。
【００３２】
粒子径分布が４つの場合の演算式例
ｋ１＊ｍ１＊ｅ１＋ｋ２＊ｍ２＊ｅ２＋ｋ３＊ｍ３＊ｅ３＋ｋ４＊ｍ４＊ｅ４  …式１
ここで、
ｋ１、ｋ２、ｋ３、ｋ４：任意の補正係数
ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４：各粒子径分布の質量（または個数）
ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４：各粒子径分布の影響度（＝実測値）、または理論的に求めた定数である。
【００３３】
（実施形態５）
図１の出力器１０の表示部に、ある粒子径分布の一部、小粒子径側をカット又は大粒子径側をカットして濁度の測定値を表示することができる機能を付加したものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の水質計器の実施形態１を説明するためのブロック図。
【図２】図１の記録器に記録されている質量比に対する粒径を示す校正液の粒子径分布を示す図。
【図３】図１の水質計器具体的には濁度計に及ぼす各粒子径の影響度を説明するための図。
【図４】図１の水質計器具体的には濁度計に及ぼす各粒子径の影響度を説明するための図。
【符号の説明】
【００３５】
１…光源、２…レンズ類、３…測定槽、４…レンズ類、５…受光素子、６…データ演算器、７…校正液判別器、８…記録器、９…粒子径分布情報格納器、１０…出力器、１１…入力器、１２…制御器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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