(57)【要約】【課題】被測定液に含まれる油分を揮発性、不揮発性に関わらず簡便に精度高く測定できる油分測定装置を実現する。【解決手段】親水処理円盤２と親油処理円盤５をそれぞれ所定回転速度で回転するために必要なそれぞれのトルク値をトルク測定部３、６によって測定し、両者の測定値の比率から被測定液に含まれる油分量を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性表面を有する板と親油性表面を有する板とを備え、かつ、被測定液と前記親水性表面を有する板との間に働く粘性抵抗測定手段と、被測定液と前記親油性表面を有する板との間に働く粘性抵抗測定手段とを具備し、被測定液の親水性表面による粘性抵抗値と、被測定液の親油性表面による粘性抵抗値とを用いた演算によって被測定液の油分濃度を算出する油分測定装置。
【請求項２】
あらかじめ被測定液に界面活性剤を添加、攪拌した後に粘性抵抗を測定する請求項１記載の油分測定装置。
【請求項３】
回転軸と同軸上に設けられた表面が親水性の円盤を被測定液中で所定回転速度で回転させるのに必要なトルク値と、回転軸と同軸上に設けられた表面が親油性の円盤を被測定液中で所定回転速度で回転させるのに必要なトルク値とを用いた演算によって被測定液の油分濃度を算出する油分測定装置。
【請求項４】
あらかじめ被処理液に界面活性剤を添加、攪拌した後にトルク値を測定する請求項３記載の油分測定装置。
【請求項５】
親水性表面を有する平板と親油性表面を有する平板とを備え、かつ、被測定液中で前記親水性表面を有する平板を該平板の平面接線方向に所定周波数で所定振幅振動させるために必要な仕事率測定部と、被測定液中で前記親油性表面を有する平板を該平板の平面接線方向に所定周波数で所定振幅振動させるために必要な仕事率測定部とを具備し、親水性表面を有する平板で測定した仕事率値と、親油性表面を有する平板で測定した仕事率値とを用いた演算によって被測定液の油分濃度を算出する油分測定装置。
【請求項６】
平板を振動させる周波数を５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下とする請求項５記載の油分測定装置。
【請求項７】
あらかじめ被処理液に界面活性剤を添加、攪拌した後に仕事率値を測定する請求項５または６記載の油分測定装置。
【請求項８】
被処理液の温度検知手段を設け、測定によって得た粘性抵抗値、トルク値、または仕事率値を温度補償換算した後の換算値の演算によって被測定液の油分濃度を算出する請求項１から７のいずれかに記載の油分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被測定液に含まれる油分を測定する油分測定装置に関するもので、特にセンサ部分の表面状態の親油性、親水性の違いによる被測定液の物性値の差異から被測定液に含まれる油分を測定するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定液に含まれる油分を測定する装置には、揮発性油分をにおいセンサによって測定するものが知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、従来のにおいセンサを用いる水中油分測定装置の構成図である。図３に示す様に、非測定液を容器１０１に入口１０２から注入し、満水位以上の非測定液を出口１０３から排出する。容器１０１の下部に設けたバブリング孔１０４から空気を導入し、容器１０１内でバブリングを発生させる。発生したバブリング内に被測定液中の揮発性油分は拡散し、除湿器１０５によって水分が除去された後、においセンサ１０６によってその揮発した油分量が測定されることとなる。
【特許文献１】特許第３３８１１４４号公報
【非特許文献１】（株）横河電機発行、水中油分計に関する説明資料、１９９８年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、バブリングによる揮発性油分の揮発現象を利用しているために、被測定液中に含まれる油分の中で揮発性のものしか検知できないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決する油分測定装置であり、親水性センサ部と親油性センサ部を有する測定装置によって、それぞれのセンサ部が測定する粘性抵抗、回転トルクなどの測定値の差異から被測定液に含まれる油分量を、揮発性油分、非揮発性油分に関わらず検知するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の油分測定装置は、親水性表面を有する板と親油性表面を有する板とを備え、かつ、被測定液と前記親水性表面を有する板との間に働く粘性抵抗測定手段と、被測定液と前記親油性表面を有する板との間に働く粘性抵抗測定手段とを具備し、被測定液の親水性表面による粘性抵抗値と、被測定液の親油性表面による粘性抵抗値とを用いた演算によって被測定液の油分濃度を算出するものである。
【０００７】
つまり、本発明の油分測定装置では、親水性表面を有する板をセンサ部として測定した非測定液の粘性抵抗値と、親油性表面を有する板をセンサ部として測定した非測定液の粘性抵抗値とを求め、両測定値の比較から非測定液に含まれる油分量を算出するものである。以下に、本発明の油分測定装置の動作原理について説明する。
【０００８】
親水性表面を有する板をセンサ部として非測定液の粘性抵抗値を測定した場合、センサ部表面が親水性であるために、親水性表面と非測定液中の油分が互いにはじき合うために、親水性表面を有する板により測定した非測定液の粘性抵抗値は、非測定液中の油分含有量の影響をほとんど受けることがない。
【０００９】
一方で、親油性表面を有する板をセンサ部として非測定液の粘性抵抗値を測定した場合、センサ部表面が親油性であるために、親油性表面と非測定液中の油分が互いに良く馴染み合うので、親油性表面を有する板により測定した非測定液の粘性抵抗値は、非測定液中の油分含有量により大きく影響を受ける。
【００１０】
そこで、親水性表面を有する板と親油性表面を有する板のそれぞれによって測定した非測定液の粘性抵抗値を比較し、例えば、親油性表面を有する板により測定した非測定液の粘性抵抗値の、親水性表面を有する板により測定した非測定液の粘性抵抗値に対する比率を求め、その比率から非測定液に含まれる油分量を算出することができる。
【００１１】
また本発明の油分測定装置では、あらかじめ被処理液に界面活性剤を添加、攪拌した後に粘性抵抗を測定するので、非測定液に含まれる油分が界面活性剤により非測定液中で安定した分散状態となるために、粘性抵抗の測定値が安定するので、精度の良い油分測定が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、親水性表面を有する板と親油性表面を有する板とを備え、かつ、被測定液と前記親水性表面を有する板との間に働く粘性抵抗測定手段と、被測定液と前記親油性表面を有する板との間に働く粘性抵抗測定手段とを具備し、被測定液の親水性表面による粘性抵抗値と、被測定液の親油性表面による粘性抵抗値とを用いた演算によって被測定液の油分濃度を算出する油分測定装置である。本発明では、被測定液中の油分の影響を受けにくい親水性表面を有する板により測定した被測定液の粘性抵抗値と、被測定液中の油分含有量に比例して測定値が影響を受ける親油性表面を有する板により測定した被測定液の粘性抵抗値とを測定し、両者を比較することにより、被測定液に含まれる油分量を算出することができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、あらかじめ被測定液に界面活性剤を添加、攪拌した後に粘性抵抗を測定する油分測定装置であり、本発明により被測定液に含まれる油分は界面活性剤の作用により被測定液中で安定した分散状態となるので、粘性抵抗値が安定し、精度の高い油分測定装置が実現することとなる。
【００１４】
第３の発明は、回転軸と同軸上に設けられた表面が親水性の円盤を被測定液中で所定回転速度で回転させるのに必要なトルク値と、回転軸と同軸上に設けられた表面が親油性の円盤を被測定液中で所定回転速度で回転させるのに必要なトルク値とを用いた演算によって被測定液の油分濃度を算出する油分測定装置である。本発明の油分測定装置では、被測定液に浸した親水性、親油性のそれぞれの表面を有する円盤を所定回転速度で回転させる時に必要なそれぞれのトルク値を比較して被測定液中に含まれる油分量を算出するので、装置の大型化を招来することなく簡便に被測定液に含まれる油分量を測定することができる。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明において、あらかじめ被測定液に界面活性剤を添加、攪拌した後にトルク値を測定する油分測定装置であり、本発明により被測定液に含まれる油分は界面活性剤の作用により被測定液中で安定した分散状態となるので、トルク値が安定し、精度の高い油分測定装置が実現することとなる。
【００１６】
第５の発明は、親水性表面を有する平板と親油性表面を有する平板とを備え、かつ、被測定液中で前記親水性表面を有する平板を該平板の平面接線方向に所定周波数で所定振幅振動させるために必要な仕事率測定部と、被測定液中で前記親油性表面を有する平板を該平板の平面接線方向に所定周波数で所定振幅振動させるために必要な仕事率測定部とを具備し、親水性表面を有する平板で測定した仕事率値と、親油性表面を有する平板で測定した仕事率値とを用いた演算によって被測定液の油分濃度を算出する油分測定装置である。本発明の油分測定装置は、親水性、親油性表面をそれぞれ有する平板を被測定液中で所定周波数、所定振幅振動させるために必要なそれぞれの仕事率（エネルギー）の比較から被測定液に含まれる油分量の算出を行うので、装置の大型化を招来することがなく、構成が簡便でありながら精度の高い測定が可能になる。
【００１７】
第６の発明は、第５の発明において、平板を振動させる周波数を５Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下として親水性、親油性の表面をそれぞれ有する平板を被測定液中で所定振幅振動させるために必要な仕事率のそれぞれの測定値の比較によって、被測定液に含まれる油分含有量を算出する油分想定装置である。周波数が５Ｈｚ未満の場合、親水性表面を有する平板は被測定液に含まれる油分の影響を受けやすくなり、また周波数が５００Ｈｚ以上の場合は親油性表面を有する平板は被測定液に含まれる油分の影響を受けにくくなるので、両者の場合共に親油性、親水性のそれぞれの平板による仕事率の測定値の差異が小さくなり、正確な油分測定が困難となるので、本発明の様に周波数は５Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下である必要が有る。
【００１８】
第７の発明は、第５または第６の発明において、あらかじめ被処理液に界面活性剤を添加、攪拌した後に仕事率値を測定するので、被測定液に含まれる油分は界面活性剤の作用により被測定液中で安定した分散状態となり、測定する仕事率が安定し、精度の高い油分測定装置が実現することとなる。
【００１９】
第８の発明は、第１の発明から第７の発明のいずれかにおいて、被処理液の温度検知手段を設け、測定によって得た粘性抵抗値、トルク値、または仕事率値を温度補償換算した後の換算値の演算によって被測定液の油分濃度を算出する油分測定装置であるので、温度による測定値の変化分が補償され、精度の高い油分測定が実現する。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における油分測定装置の構成図である。１は回転軸であり、同軸に親水性表面を有する親水処理円盤２が取り付けてある。回転軸１の回転トルクをトルク測定部３により測定する。また、４は回転軸であり、同軸に親油性表面を有する親油処理円盤５が取り付けてある。回転軸４の回転トルクをトルク測定部６により測定する。
【００２２】
親水処理円盤２及び親油処理円盤５は、共に容器８内に蓄えた被測定液である溶液７に浸している。回転軸１及び回転軸４は、それぞれトルク測定部３、トルク測定部６に接続され、回転時のトルクが測定される。
【００２３】
回転軸１及び回転軸４は、トルク測定に誤差が出ないよう適度な剛性を有するものであれば良く、また、装置の用途上、防錆性を有する材料であることが望ましい。本実施の形態では直径２ｍｍのステンレスの棒を用いたが、本発明は本材質、本直径に限定されるものではない。
【００２４】
親水処理円盤２及び親油処理円盤５は、トルク測定に誤差が出ないよう適度な剛性を有するものであれば良く、また、装置の用途上、防錆性を有する材料であることが望ましい。本実施の形態では直径５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤状のステンレスを用いたが、本発明は本材質、本直径に限定されるものではない。
【００２５】
親水処理円盤２の表面を鏡面状に研磨して親水性処理を施し、回転軸１に市販の接着剤にて固定した。親油処理円盤５の表面にシリコーンオイルを含有する親油塗膜を塗布した後、回転軸４に市販の接着剤にて固定した。
【００２６】
以下、実験条件、結果について詳細に述べる。溶液７として水道水に市販のサラダ油を所定量分散したものを用いて、トルク測定部３、トルク測定部６により回転軸１及び回転軸４のそれぞれに掛かるトルクを測定した。なお、回転軸１及び回転軸４の回転速度を２ｒｐｍに固定して実験を行った。
【００２７】
測定結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2005127827.tif 000003
【００２９】
なお、表１中で、トルクの単位Ｎ・ｍはニュートン・メートルを意味する。
【００３０】
表１の実験結果から、親水処理円盤２によるトルク測定値（トルク測定部３でのトルク測定値）は油含有量にほとんど影響を受けず、親油処理円盤５によるトルク測定値（トルク測定部４でのトルク測定値）は油含有量に比例して値が増大するので、両測定値の比率は油含有量に比例した値となり、従って、その比率から溶液の油含有量を算出することができることが分かる。
【００３１】
また、溶液７にあらかじめ市販の界面活性剤を０．１ｗｔ％添加、攪拌した後に上記と同様の実験を行ったところ、トルク測定値は変わらないが、データの安定性が良く、素早くトルク測定部３、６の指示値を正確に読みとることができた。
【００３２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における油分測定装置の構成図である。９は表面に親水処理を施した親水処理平板、１１は表面に親油処理を施した親油処理平板であり、それぞれに振動仕事率を測定する仕事率測定部１０、１２が接続されている。親水処理平板９及び親油処理平板１１は、共に容器１４内に蓄えた被測定液である溶液１３に浸している。
【００３３】
仕事率測定部１０、１２は、被測定液中で前記親水性表面を有する親水性平板９と前記親油性表面を有する親油性平板１１を、該平板の平面接線方向に所定周波数で所定振幅振動させる。被測定液の油分濃度は、親水性表面を有する平板で測定した仕事率値と、親油性表面を有する平板で測定した仕事率値とを用いた演算によってを算出する。温度計１５は溶液１３の温度を測定するために設けている。
【００３４】
親水処理平板９及び親油処理平板１１は、振動仕事率測定に誤差が出ないよう適度な剛性を有するものであれば良く、また、装置の用途上、防錆性を有する材料であることが望ましい。本実施の形態では３ｍｍ四方、厚さ０．２ｍｍのステンレスを用いたが、本発明は本材質、本形状に限定されるものではない。親水処理平板９の表面を鏡面状に研磨して親水性処理を施した。親油処理平板１１の表面にシリコーンオイルを含有する親油塗膜を塗布した。
【００３５】
以下、実験条件、結果について詳細に述べる。溶液１３として水道水に市販のサラダ油を所定量分散したものを用いて、仕事率測定部１０、１２により平板の振動に必要な仕事率を測定した。なお、親水処理平板９、親油処理平板１１の振動の周波数を２０Ｈｚ、振幅を１ｍｍに固定して実験を行った。また、温度計１５により溶液１３の温度を測定し、水の固有粘度の温度依存の測定値を用いて、仕事率の測定値を２５℃値に換算した。
【００３６】
測定結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
2005127827.tif 000004
【００３８】
なお、表２中で、仕事率の単位ｍＷはミリ・ワットを意味する。
【００３９】
表２の実験結果から、親水処理平板９による仕事率測定値（仕事率測定部１０での仕事率測定値）は油含有量にほとんど影響を受けず、親油処理平板１１による仕事率測定値（仕事率測定部１２での仕事率測定値）は油含有量に比例して値が増大するので、両測定値の比率は油含有量に比例した値となり、従って、その比率から溶液の油含有量を算出することができることが分かる。
【００４０】
また、溶液１３にあらかじめ市販の界面活性剤を０．１ｗｔ％添加、攪拌した後に上記と同様の実験を行ったところ、仕事率測定値は変わらないが、データの安定性が良く、素早く仕事率測定部１０、１２の指示値を正確に読みとることができた。
【００４１】
また、親水処理平板９及び親油処理平板１１の振動周波数を低周波数の３Ｈｚとした場合の実験結果を表３に示す。
【００４２】
【表３】
2005127827.tif 000005
【００４３】
表３から分かる様に、親水処理平板９の振動仕事率が油含有量の影響を受けて変化するために、仕事率測定値の比率から被測定液に含まれる油分を算出することが困難となった。また、親水処理平板９及び親油処理平板１１の振動周波数を高周波数の１ｋＨｚとした場合の実験結果を表４に示す。
【００４４】
【表４】
2005127827.tif 000006
【００４５】
表４から分かるように、親油処理平板１１の振動仕事率が油含有率の影響をほとんど受けないこととなり、仕事率測定値の比率から被測定液に含まれる油分の測定が困難となった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる油分測定装置は、親水性表面を有するセンサによって測定した被測定液の粘性抵抗値と、親油性表面を有するセンサによって測定した被測定液の粘性抵抗値とを比較することによって、被測定液に含まれる油分の測定を簡便に精度良く行うことができ、生活排水や工場排水の含有油分のモニタリング、また河川などの環境での含有油分のモニタリングに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における油分測定装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２における油分測定装置の構成図
【図３】従来の油分測定装置の構成図
【符号の説明】
【００４８】
１  回転軸
２  親水処理円盤
３  トルク測定部
４  回転軸
５  親油処理円盤
６  トルク測定部
７  溶液
８  容器
９  親水処理平板
１０  仕事率測定部
１１  親油処理平板
１２  仕事率測定部
１３  溶液
１４  容器
１５  温度計
【図１】
2005127827.tif 000007
【図２】
2005127827.tif 000008
【図３】
2005127827.tif 000009