(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検水に投光する測定用光を透過する第１の光透過窓と、前記検水を経由した測定用光を透過する第２の光透過窓とを備え、前記第１の光透過窓および前記第２の光透過窓の少なくとも一方の接液面が導電性の水質計であって、
前記検水と接触する電極部（前記光透過窓の導電性の接液面を除く）と、その電極部をアノードとし前記光透過窓の導電性の接液面をカソードとして遊離ガスを実質的に発生させないために４０〜１００μＡの直流電解電流を流しうる微小な電解電圧を前記検水に加える電解用微小電圧供給手段とを具備したことを特徴とする水質計。
【請求項２】
請求項１に記載の水質計において、前記第１，第２の光透過窓を備え且つ検水を入れる空間を有する測定セルの接液面の一部／全部、または、検水流入／流出部の接液面を前記電極部としたことを特徴とする水質計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水質計に関し、さらに詳しくは、常に水質値を正確に測定でき、しかも消費電力を節減できる水質計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、特公昭６２−５１４１７号公報に開示された汚泥濃度計の要部断面を含む説明図である。
この汚泥濃度計５００において、光源５１を内蔵する絶縁性透明容器５２の外表面には、光路部αが半透明になるように金属層５３が蒸着されている。受光素子５４を内蔵する絶縁性透明容器５５の外表面には、光路部βが半透明になるように金属層５６が蒸着されている。前記金属層５３，５６間は、連絡導体５７を介して接続されている。前記絶縁性透明容器５２，５５は、絶縁物５８を介して筒状の導電性支持部材５９に保持されている。前記絶縁物５８より下方は、検水Ｗで満たされる。
【０００３】
スイッチ６０を閉じると、直流電源６１は、前記金属層５３，５６と、前記導電性支持部材５９との間に比較的大きな直流電圧を印加する。これにより、前記検水Ｗが電気分解されて、前記金属層５３，５６および前記導電性支持部材５９の接液面から気泡Ｂが発生し、光路部α，βに汚泥が付着することが抑制される。ちなみに、水を主成分とする検水から遊離ガス（酸素，水素）を発生させるためには、理論分解電圧１.２３Ｖ以上の電圧を印加する必要がある。また、塩化ナトリウム水溶液を主成分とする検水から遊離ガス（塩素，水素）を発生させるためには、理論分解電圧１.７０〜１.７７Ｖ以上の高電圧を印加する必要がある。
ただし、気泡Ｂが受光量に与える影響を軽減するため、測定時には、スイッチ６０を開いて通電を停止する必要がある。
【０００４】
なお、水質計の検出面を清浄にする技術に関連して、特開平４−１６７４６号公報には、「検出面の付近に電気分解等あるいは加熱沸騰による気泡発生部を設け、気泡により検出面を洗浄する気泡洗浄装置」が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の汚泥濃度計５００では、次の問題点がある。
（１）気泡Ｂが光路部α，βに付着したまま残ることがあり、その場合に測定誤差を生じる。
（２）測定する度に通電を停止する必要があるので、長時間の連続測定に対応し難い。
（３）汚れの原因である汚泥の付着を抑制するための遊離ガス量に相当する電気量が必要となり、消費電力が増大する。
【０００６】
一方、上記特開平４−１６７４６号公報に開示の従来技術は、気泡を発生させる点で上記汚泥濃度計５００と共通するので、上記（１）〜（３）と同様の問題点を生じる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、常に水質値を正確に測定でき、しかも消費電力を節減できる水質計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、検水に投光する測定用光を透過する第１の光透過窓と、前記検水を経由した測定用光を透過する第２の光透過窓とを備え、前記第１の光透過窓および前記第２の光透過窓の少なくとも一方の接液面が導電性の水質計であって、前記検水と接触する電極部（前記光透過窓の導電性の接液面を除く）と、その電極部をアノードとし前記光透過窓の導電性の接液面をカソードとして遊離ガスを実質的に発生させない微小な電解電圧を前記検水に加える電解用微小電圧供給手段とを具備したことを特徴とする水質計を提供する。
上記第１の観点による水質計では、光透過窓の導電性の接液面にカソード電位を印加するので、負に帯電している有機質コロイドや金属酸化物が光透過窓に付着せず、光透過窓の表面を常に清浄な状態に保てる。また、遊離ガスを実質的に発生させないから、気泡による誤差なしに水質値を測定することができ、長時間の連続測定に好適に対応できる。この結果、常に水質値を正確に測定できるようになる。
さらに、遊離ガスを発生させるほどの電気量は不要であるから、消費電力を節減すると共に、塩素ガスや水素ガスの危険性がなくなり、安全性を向上することが出来る。
なお、「遊離ガスを実質的に発生させない」とは、遊離ガスを全く発生させない場合および遊離ガス（それによる気泡）の発生量が測定誤差を招かない程度のごく少量に留まる場合の両方を含む意味である。
【０００９】
第２の観点では、本発明は、上記構成の水質計において、前記第１，第２の光透過窓を備え且つ検水を入れる空間を有する測定セルの接液面の一部／全部、または、検水流入／流出部の接液面を前記電極部としたことを特徴とする水質計を提供する。
上記第２の観点による水質計では、測定セルの接液面や検水流入／流出部をアノードの電極部として利用するので、独立したアノード電極を別個に設ける必要がなくなり、装置構成の簡単化，コンパクト化の見地から好都合である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態にかかる色度計の要部断面を含む説明図である。
この色度計１００は、検水Ｗが充満し得る略円筒状の空間を有する絶縁材料性の測定セル１と、その測定セル１の一側面に固設され且つ送水管２に接続された金属製ニップル３−１と、前記測定セル１の他側面に固設され且つ出水管４に接続された金属製ニップル３−２と、前記測定セル１の一端側に隔壁として設置された光透過窓１０１−１と，その光透過窓１０１−１を通じて前記検水Ｗに計測用光を投光する光源５および集光レンズ６と、前記測定セル１の他端側に隔壁として設置された光透過窓１０１−２と、その光透過窓１０１−２を通じて前記検水Ｗを経由した計測用光を受光する受光素子７とを具備して構成されている。
【００１１】
前記光透過窓１０１−１は、ガラス１１−１の接液面に、光透過性と導電性の両方を満たす厚みで金属酸化物薄膜１２−１をコーティングして作製されている。前記光透過窓１０１−２は、ガラス１１−２の接液面に、金属酸化物薄膜１２−２をコーティングして作製されている。
前記金属酸化物薄膜１２−１，１２−２は、例えば、高度真空蒸着法によって蒸着された、厚みが１００ｎｍ程度のＩＴＯ（Indium Tin metal Oxyde）である。ＩＴＯは、測定用光の帯域（一般に３６０〜１０００ｎｍ内の帯域が使用される）に対する光減衰量が比較的小さい利点がある。なお、蒸着膜を薄くすれば、意図的にジュール熱を発生させて、前記光透過窓１０１−１，１０１−２の結露を防止することが可能となる。
前記光源５は、例えば波長３９０〜４５０ｎｍの帯域付近の光を主に放射するレーザダイオードや発光ダイオード（LED；Light-Emitting Diode）である。前記受光素子７は、例えばフォトダイオード(photo diode）である。
前記光透過窓１０１−１と，前記光透過窓１０１−２との間の光路長は、例えば１〜１０程度の色度を測定対象とする場合、色度に対応する受光量の変化範囲を十分に広げる見地から、５０ｍｍ以上とすることが好ましい。
前記測定セル１と前記光透過窓１０１−１は、Ｏリング２１−１を介して圧接されることで水密になっている。前記測定セル１と前記光透過窓１０１−２は、Ｏリング２１−２を介して圧接されることで水密になっている。
【００１２】
検水Ｗの下流側の前記金属製ニップル３−２は、直流電解用微小電圧供給装置３４によって正電位とする。これにより、前記金属製ニップル３−２の接液面は、アノードとなる。
検水Ｗの上流側の前記金属製ニップル３−１をアノードとしない理由は、電気分解によりアノードに析出した付着物が測定セル１内に剥がれ落ちて、測定誤差が生じることを防止するためである。
なお、前記金属製ニップル３−２の代わりに、測定セル１の接液面に形成した電極部をアノードとしてもよい。
【００１３】
前記光透過窓１０１−１の金属酸化物薄膜１２−１は、導電性スプリング３１−１を介して、導電性ボルト３２−１と接続されている。前記光透過窓１０１−２の金属酸化物薄膜１２−２は、導電性スプリング３１−２を介して、導電性ボルト３２−２と接続されている。前記導電性ボルト３２−１，３２−２と螺合している導電性ナット３３−１，３３−２は、前記直流電解用微小電圧供給装置３４によって負電位とする。これにより、前記金属酸化物薄膜１２−１，１２−２は、カソードとなる。
【００１４】
前記アノード−前記カソード間の電圧は、遊離ガスを発生させない微小な直流電解電圧Ｖｓであり、例えば０.０５〜０.５Ｖ程度である。これにより、前記検水Ｗに、例えば４０〜１００μＡ程度の直流電解電流が流れる。
【００１５】
以上のように、検水Ｗと接触する金属製ニップル３−２をアノードとし、光透過窓１０１−１，１０１−２の金属酸化物薄膜１２−１，１２−２をカソードとして、遊離ガスを発生させない微小な直流電解電圧Ｖｓを検水Ｗに加えることで、光透過窓１０１−１，１０１−２の表面が汚れることを防止できる。
その理由は、負に帯電している有機質コロイド（フミン質やフルボ酸などの色度成分）がクーロンの反発力により光透過窓１０１−１，１０１−２から斥けられるため、および、金属酸化物コロイド（ＭｎＯ2やＦｅ2Ｏ3など）の有色被膜がカソード側では生成しないためと考えられる。また、水中にあるコロイドも還元分解を受けるためと考えられる。
【００１６】
−比較例−
本発明にかかる防汚性能を検証するため、次の手順で実験を行った。
（１）ビーカ内の蒸留水５００ミリリットルに、塩化マンガンを加えた。マンガンイオン濃度は、５ｐｐｍとした。
（２）上記ビーカに、次亜塩素酸ソーダを３.２ｍｇ（有効塩素として）添加した。
（３）上記ビーカ内に、対照用光透過窓（電圧を印加しない図１の１０１−１または１０１−２）と，アノード用光透過窓（アノード電位を印加した図１の１０１−１または１０１−２）と，カソード用光透過窓（カソード電位を印加した図１の１０１−１または１０１−２）とを入れた。アノードとカソードの電極間距離は、２５ｍｍとした。アノード−カソード間の直流電解電圧は、０.４８Ｖとした。このとき、直流電解電流は４０〜１００μＡであり、電流密度は０.３〜０.９ｍＡ／ｄｍ2であった。
【００１７】
通電直後から、前記対照用光透過窓および前記アノード用光透過窓の表面には、マンガンの酸化物コロイド（茶色）が付着した。これに対し、カソード用光透過窓の表面には、何も付着しなかった。
３時間通電後に、４５０ｎｍの波長の光に対する光透過率を測定したところ、前記対照用光透過窓の光透過率は８０％に低下し、前記アノード用光透過窓の光透過率は６５％に低下していたが、カソード用光透過窓の光透過率は１００％のままであった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の水質計によれば、遊離ガスを発生させるに至らない微小なカソード電位を光透過窓の導電性の接液面に印加することで、有機質コロイドや金属酸化物コロイドが光透過窓の表面に付着することを防止できる。よって、長時間に亘って正確に連続測定することが可能となる。特に、検水に溶存している金属イオン（Ｍｎ2+やＦｅ2+など）が酸化されて金属酸化物の着色析出被膜になりやすい塩素処理水における水質値を測定するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる色度計の要部断面を含む説明図である。
【図２】従来の汚泥濃度計の一例の要部断面を含む説明図である。
【符号の説明】
１００                  水質計
１                      測定セル
３−１，３−２          金属製ニップル
１１−１，１１−２      ガラス
１２−１，１２−２      金属酸化物薄膜
３１−１，３１−２      導電性スプリング
３２−１，３２−２      導電性ボルト
３３−１，３３−２      導電性ナット
１０１−１，１０１−２  光透過窓
Ｖｓ                    直流電解電圧
Ｗ                      検水
【図１】
0004266450.tif 000002
【図２】
0004266450.tif 000003