JPH11230905A - 濁度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流量調整不要で温度影響の少ない微粒子カウン
タ方式の高感度濁度計を提供する。 【解決手段】被測定流体中に含まれる粒子数をレーザ光
を用いて計測し、流体濁度を測定する濁度計において、
前記被測定流体の温度を検出する温度検出手段と、温度
変化に基づく流量変化を補正するパラメータを格納した
データベースと、前記温度検出手段により検出された温
度に基づき前記データベースのパラメータを用いて測定
値を補正する手段とを有する。 【効果】簡単な構成で被測定流体の温度変化に基づく流
量変化の影響を大幅に軽減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水場などで使用
する水質計器に係わり、特に水中の微粒子を計数し濁度
を測定する高感度の濁度計の温度影響低減に関する。

【０００２】

【従来の技術】浄水場などで使用されている水質計器
に、水の濁り具合を測定管理するための濁度計がある。

【０００３】従来、浄水場における給水の濁度は水道法
により２度(ppm）以下に管理することが求められてお
り、その濁度測定方式も表面散乱光方式，散乱光方式，
積分球方式などが規定されている。

【０００４】しかしながら、水道水に対する安全性の要
求は年々高まりを見せており、従来の管理水準では対応
できなくなってきている。特に水道原水に含まれる微生
物の毒性の問題は大きく、平成８年には国内でもクリプ
トスポリジウムという大きさ数μｍの原虫による集団感
染症が発生したことを受けて、厚生省の暫定指針として
浄水場のろ過水の濁度を０.１ 度以下に維持管理するよ
うに求められた。

【０００５】このように、濁度の管理基準が従来の１／
２０に引き下げられたことにより、従来方式の濁度計で
は感度が不足してしまうため、新しい原理の高感度濁度
計の開発が求められてきた。

【０００６】ここで登場してきたのが、超純水などの濁
度測定に使用されていた微粒子カウンタ方式の濁度計で
ある。これは所定流体中の微粒子数を計数し、濁度に換
算する方式を採用している。粒子の検出には光源として
レーザ光を用い、これを測定セル中を流れる被測定流体
に照射すると、該レーザ光が流体中の微粒子に当たって
散乱するので、この散乱光又は散乱光と照射光との干渉
光を光センサで検出し、その検出光量が変化した回数か
ら通過した粒子数を計数するものである。

【０００７】このような、微粒子カウンタ方式の高感度
濁度計に於いては、測定セル中の通過微粒子数を計数し
ているため、該測定セルを通過する被測定流体の流速
(流量)が一定であることが安定した測定を行うための条
件であり、流量が不安定であると、誤差影響を受けるこ
とになる。

【０００８】そこで、本方式の濁度計に於いては、流量
を一定にするために、脱泡槽水面から検出器放水口の水
頭差を一定に保つことにより一定流量を確保する方法
と、配管途中に絞り弁と流量計などを挿入し常時流量調
整しながら使用する方法とがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記両
方法においては、構造的に流量を安定させようとして
も、被測定流体の温度が変化し流体の粘性抵抗変化する
と、これと逆比例して流量が変化してしまうという欠点
があった。（流量計を用いても、流量計自身に粘性影響
があり、一定流量にならない。−−−粘性変化の影響の
少ない電磁流量計や超音波流量計など高価な流量計を使
用することも考えられるが、流量は変化するので流量調
整が必要になる。）よって測定濁度もほぼ等価な温度影
響を受けていた。

【００１０】また、複雑な流量調整機構を設けると、高
価になるだけでなく流路途中に気泡や異物が詰まり易く
なる問題が生じ、特にメンテナンスフリーが求められる
据置形の連続監視用濁度計に於いては、致命的な問題と
なり得る。

【００１１】本発明の目的は、上記欠点を無くし、流量
調整不要で温度影響の少ない微粒子カウンタ方式の高感
度濁度計を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成するため
の本発明の特徴は、被測定流体中に含まれる粒子数をレ
ーザ光を用いて計測し、流体濁度を測定する濁度計にお
いて、前記被測定流体の温度を検出する温度検出手段
と、温度変化に基づく流量変化を補正するパラメータを
格納したデータベースと、前記温度検出手段により検出
された温度に基づき前記データベースのパラメータを用
いて測定値を補正する手段とを有することである。

【００１３】上記特徴により本発明は、被測定流体の温
度を監視し、被測定流体の流量変化を推定し、これに対
応した予め測定しておいた影響値により濁度測定値を補
正演算することができ、流量調整不要で流体温度影響の
無い濁度計を実現可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１から図３で
説明する。

【００１５】図１は本発明の要部構成図である。

【００１６】試料水入口１から供給される被測定流体２
は、配管３，減圧弁４，調整弁５，配管６を介して脱泡
槽７の下部に導かれる。該脱泡槽７は、短い内筒８と長
い外筒９からなり、さらに外筒９は、その外周面上部に
被測定流体の水面１０の高さを一定に保つためのオーバ
フロー口１１が、また外周面下部には、配管１２を介し
て検出器１３に前記被測定流体２を送り出す送出口１４
がそれぞれ具備されている。

【００１７】該検出器１３の中には、被測定流体２を導
きその濁度を測定するための透明で円筒状をした測定セ
ル１５と、これにレーザ光を照射する光学レンズ系を内
蔵したレーザユニット１６と前記測定セル１５を通過し
たレーザ光を受光する受光ユニット１７が配置されてい
る。

【００１８】また、測定セル１５を通過した被測定流体
２は、配管１８を経て放出口１９から大気圧下に放出さ
れる。この放出口１９と前記オーバフロー口１１から溢
れた被測定流体２は配管２０，排出口２１を経て機外へ
排水される。

【００１９】一方、前記検出器１３内のレーザユニット
１６及び受光ユニット１７は、それぞれ変換器２２に電
気的に接続され、該変換器により電源供給及び検出信号
の処理が行われる。さらに変換器２２は、検出信号を所
定の演算を行い被測定流体の濁度値を求めこれを図示し
ない液晶ディスプレイなどの表示手段に表示し、また、
上位の計器室等の他の機器に対し、表示値に対応した出
力信号２３を出力する。又、変換器２２は外部の電源
（図示しない）から動作電力の供給を受けている。

【００２０】一方、前記脱泡槽７の上端には蓋２５がは
め込まれ、更に該蓋には熱電対や測温抵抗体などからな
る温度センサ２６が保持され、その先端は脱泡槽７内の
被測定流体２内に挿入されており、被測定流体２の温度
を変換器２２に伝えている。本構成において、脱泡槽７
の内筒８に導かれた被測定流体２には、外気温や管路抵
抗による温度・圧力の変化などから多くの気泡が含まれ
ており、この気泡は成長しながら内筒８内を上昇し、大
気開放されている水面１０から大気中に放散される。内
筒８と外筒９との間には気泡の少ない被測定流体が溜
り、送出口１４から検出器１３に送り出され、気泡の影
響が少ない測定が可能となる。このとき、測定セル１５
内を流れる被測定流体２の流速は水面１０と放出口１９
との水頭差ΔＨと管路抵抗によって定まる。

【００２１】次に、検出器１３内の測定原理について図
２で説明する。

【００２２】レーザユニット１６は、光源である半導体
レーザ３１と集光レンズ３２から構成され、発生したレ
ーザ光３３が被測定流体２が流れる石英ガラスなどから
なる測定セル１５内に焦点を結ぶよう配置されている。
前記被測定流体２内には多数の微粒子３４が含まれ、矢
印方向に流れていく。この微粒子３４に前記レーザ光が
照射されると散乱現象が起き散乱光３５が発生する。前
記レーザ光３３（透過光）と散乱光３５は測定セル１５
の背方で干渉縞を発生する。その干渉縞（透過光の濃
淡）を複数個の受光素子からなる受光ユニット１７で検
出し、増幅器３６で差動増幅する。

【００２３】その出力波形３７を図３に示す。図２の微
粒子３４が１個ずつ通過する度に、ピーク波形４１を出
力する。ピーク波形４１は測定した微粒子３４の大きさ
に比例して検出信号が大きくなる。本実施例の濁度計に
おいては、ノイズを除去するために、ピーク波形４１が
所定のしきい値４２を超えた回数を計数し、通過した微
粒子３４の数を測定するようにしている。

【００２４】上記構成に示されるように、本濁度計では
測定セル１５中を通過する微粒子３４の数を計測してい
るため、正しい濁度計測をする場合には被測定流体２の
流量を一定に保つことが重要である。すなわち、同一濁
度の流体を計測中であっても、測定セル内を通過する流
量が変化すると測定微粒子数がそれに比例して変化して
しまい、測定結果にバラツキが生じてしまう。

【００２５】本実施例の濁度計の管路構成に於いては、
流量は水頭差ΔＨと管路抵抗だけで定まり、非常に簡単
な構成で絞り機構も必要無く、気泡の詰まりや元圧の影
響の無い、無調整で安定した流量を期待できるようにし
た。しかしながら、被測定流体（水）は、温度によりそ
の動粘性係数が大きく変化する。一般に配管内の流れが
層流領域であれば、流速は動粘性係数に逆比例すること
が知られている。実際の配管系は、絞りやベンド，配管
径の変化など複雑な要因が絡み合い、必ずしも流体の動
粘性係数の逆比例値とは一致しないが、相関傾向は存在
する。即ち、被測定流体の温度変化が生じると、その影
響から測定セル内を通過する流量が変化してしまい、結
果として濁度の測定値に誤差が生じてしまうのである。

【００２６】図４に、実際に温度変化による流量の変動
と濁度測定値を示したグラフを示す。また、図４のグラ
フからデータを抜粋し、纏めた表を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】図４は２０℃時の流量を基準として各温度
の流量を相対的に示したものであるが、このグラフに示
されるように、温度の変化と流量の変化はほぼ比例して
変化していくことが確認された。また更に、濁度測定値
においても、図４に示すように、流量変動とほぼ等価な
温度影響が存在することが確認された。

【００２９】そこで本実施例では、熱電対や測温抵抗体
など（この他にもサーミスタや赤外線が考えられる。）
の被測定流体の温度を測定する温度センサ２６を濁度計
に設け、予め測定された流量又は濁度の温度影響値を基
に、逐次測定した濁度値（又は微粒子数）を補正演算す
るようにした。この種の濁度計の精度は、通常約２〜３
％スパン程度であるので±２℃程度の分解能で温度補正
を行えれば充分である。（現状の流量計を使用して被測
定流体の実流量を温度影響を本実施例以下に押さえ計測
又は制御することは、簡便で安価なシステムとしては非
常に困難である。）具体的には、図４に示す濁度測定値
から温度影響値（実測値）を算出し、表２に示すような
温度補正データテーブルを作成し、変換器２２内のメモ
リーに保存しておく。

【００３０】

【表２】

【００３１】そして測定時には、濁度値（又は微粒子
数）を測定すると同時に温度センサ２６により温度を測
定し、変換器２２内において温度測定値が表２のどの温
度範囲にあてはまるかを選択し、該当する補正率を測定
値に乗じた値を出力することとした。

【００３２】補正方法は必ずしも上記のテーブル方式で
ある必要はなく、表１の濁度測定値の温度影響値から近
似式を求め、測定値を該近似式で補正する方法もある。

【００３３】本実施例に基づき測定濁度の温度補正を行
った結果を表３に示す。

【００３４】

【表３】

【００３５】表３によれば、温度補正後の濁度測定値は
２０℃の測定結果と比較して、全ての温度で±１％以内
に収まっており、飛躍的に測定精度を向上させることが
できた。

【００３６】よって本実施例によれば、非常に単純な流
路で、被測定流体の温度に対する動粘性係数の変化によ
る流量変化に起因する温度影響値を低減し高精度な濁度
計を実現するとともに、測定時の流量調整を不要にし、
更に流路の単純化によるメンテナンス性を向上させ、連
続使用可能な据置形濁度計を安価で実現可能である。ま
た、本発明の他の実施例として、温度センサは、被測定
流体に接液させず、検出器１３内の測定セルや配管の外
壁表面、又はその近傍などに取付け、間接的に水温を測
定することも可能である。検出器１３内に温度センサを
取り付ければ、器外に配線を引き回す必要も無く構成が
簡単になる利点がある。

【００３７】一方、温度センサを濁度計本体内に設け
ず、器外に温度センサを設けて被測定流体の温度を測定
し、その出力信号を濁度計に入力するための入力端子な
どを濁度計に設け、補正演算のみを濁度計で行っても良
い。この場合は、温度センサ取付の工事費が高くなる
が、前記実施例とほぼ同等の効果が期待できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で被測定流
体の温度変化に基づく流量変化の影響を大幅に軽減する
ことができ、高精度な濁度計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部構成図。

【図２】本発明の検出部の原理説明図。

【図３】本発明の実施例の検出信号の説明図。

【図４】本発明を用いない場合の温度変化に基づく流量
変化を示す図。

【符号の説明】

２…被測定流体、７…脱泡槽、１０…水面、１３…検出
器、１５…測定セル、１６…レーザユニット、１７…受
光ユニット、１９…放出口、２２…変換器、２６…温度
センサ、ΔＨ…水頭差。

フロントページの続き (72)発明者 西野 繁男 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定流体中に含まれる粒子数をレーザ光
   を用いて計測し、流体濁度を測定する濁度計において、 前記被測定流体の温度を検出する温度検出手段と、温度
   変化に基づく流量変化を補正するパラメータを格納した
   データベースと、前記温度検出手段により検出された温
   度に基づき前記データベースのパラメータを用いて測定
   値を補正する手段とを有することを特徴とする濁度計。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記温度検出手段は、測定流体経路中であり、且つ被測
   定流体に接液する位置に配置することを特徴とする濁度
   計。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記温度検出手段は、測定流体流路を形成する配管の外
   壁表面又はその近傍に配置したことを特徴とする濁度
   計。
4. 【請求項４】請求項１乃至３において、 前記温度検出手段は熱電対又は測温抵抗体又はサーミス
   タ又は赤外線温度計の何れかであることを特徴とする濁
   度計。
5. 【請求項５】被測定流体中に含まれる粒子数をレーザ光
   を用いて計測し、流体濁度を測定する濁度計において、 温度変化に基づく流量変化を補正するパラメータを格納
   したデータベースと、前記被測定流体の温度検出値を入
   力する入力手段と、当該入力手段から入力された温度検
   出値に基づき前記データベースのパラメータを用いて測
   定値を補正する手段とを有することを特徴とする濁度
   計。