JP4701020B2

JP4701020B2 - 温湿度データを付与できる水質計

Info

Publication number: JP4701020B2
Application number: JP2005182879A
Authority: JP
Inventors: 俊直森田; 一嘉田中; 亨杉澤; 亘武井
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2025-06-23
Also published as: JP2007003311A

Description

本発明は、河川や湖沼の水質調査、工業用水や工場排水などの水質調査において、液体試料のｐＨ、イオン濃度、溶存酸素量、電気伝導率などの測定に用いられる水質計に関する。

一般的に、ｐＨやイオン濃度などを測定する水質計は、本体前面に入力操作部と表示部を備えると共に、センサー部からの信号に基づいて演算処理を行う制御部が本体内に内蔵されている。そして、ｐＨなどの測定データは、表示部に表示ないし印字されると共に水質計本体に記憶され、あるいはパソコンなどへ測定データを出力したりしている。

上記したｐＨなどの測定データには、その測定データの管理のために、測定の日付や日時、サンプル番号やサンプルＩＤが付加されている。また、特にｐＨの測定データについては、更に校正の日付や日時、校正の条件などが付加されることが多い。尚、ｐＨ測定電極の校正は使用する標準液の温度に影響されるため、標準液の温度を測定して、得られた温度に基づいて適正なｐＨに自動的に校正する装置が知られている（特開平０５−１３３９２７号公報）。

最近では、それらの測定データをレポートとしてまとめる際、測定環境（室内あるいは現地）の温度や湿度もあわせて記載することが多い。しかし、従来の水質計には温湿度の測定機能が備わっていいないため、測定環境の温度や湿度をそれぞれ別途測定しなければならず、その測定結果を水質計に取り込んで表示ないし記憶させ又は印刷させることも不可能であった。

尚、発光分光分析装置では、周囲の温度変化により焦点のずれが生じ、これが測定精度を低下させることが知られている。従って、発光分光分析装置のような分析装置では、周囲の温度を測定し、周囲温度の一定時間あたりの変化量を測定者に知らせることによって、不安定要因を事前に察知するようにした装置も知られている（特開平１１−１６６８６４号公報）。

特開平０５−１３３９２７号公報特開平１１−１６６８６４号公報

近年、安定した品質の製品やサービスを顧客に提供するため、品質マネジメントシステムＩＳＯ９０００の取得が増えている。このＩＳＯ９０００によれば、製品要求事項への適合を達成するために必要な作業環境を明確にし、管理することが規定されている。そのため、水質の測定においても、作業環境の代表である測定時の雰囲気温度・湿度などの測定と管理は欠かせない事項となっている。

同様に品質管理の向上を目指して、幾つかの制度が実施されている。例えば、「化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律」では、試験成績の信頼性の確保を目的として優良試験所規範制度が導入されている。また、「新規化学物質等に係る試験を実施する実施施設に関する基準」では、最終報告書に記載しなければならない項目として試験成績の信頼性に影響を及ぼしたと思われる環境要因が挙げられ、その代表的なものが測定時の雰囲気温度であると考えられている。更に、水道水質検査優良試験所規範には、水質検査に支障を生じない温度、湿度などの環境条件に関する事項にも注意すべきことが規定されている。

しかしながら、従来の水質計には、測定環境の温度や湿度を測定する機能を備えたものは存在しなかった。そこで、現在では、水質計により測定したｐＨなどの測定データとは別に、測定環境である現場や室内の温度及び湿度を温度計や湿度計を用いて別途測定し、その結果をｐＨなどの水質測定データのレポートに付記している現状である。

一方、従来から、上記した測定環境雰囲気の温度や湿度は、一般的なｐＨ計を含めた水質計による測定データに影響を及ぼすことはないとされていた。しかし最近では、精度管理機能を中心とした水質計の高機能化の要求もあり、例えば高性能のｐＨ計では測定環境雰囲気の温度などがｐＨの測定データに与える影響も注目されつつある。

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、ｐＨなどの水質の測定と共に、その測定環境における雰囲気の温湿度を測定することができ、その測定結果を水質計に取り込んで表示・記憶又は印刷することも可能な水質計を提供することを目的とする。更に、本発明は、測定した測定環境雰囲気の温度を用いることにより、従来よりも測定精度の向上を図った水質計を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明が提供する水質計は、液体試料の少なくともｐＨを測定する水質計であって、水質計本体に固定又は着脱可能に設けるか若しくは水質計本体と有線又は無線で接続可能に設けた温湿度測定ユニットを備え、液体試料の水質の測定と同時に、その測定環境における雰囲気の温度と湿度を測定でき、測定環境における雰囲気の温度測定データに基づいて、水質計本体に内蔵されている水質測定処理用の電気回路の温度ドリフトを補正することを特徴とする。

上記本発明の水質計においては、測定環境における雰囲気の温湿度測定データを、液体試料の水質の測定データと共に水質計本体に表示し、記憶し、印刷出力する各処理のうち、少なくとも１つの処理を行うことが好ましい。

また、上記本発明における水質計は、その本体の内部にさらに温度測定器を備えてもよく、液体試料の水質の測定及びその測定環境における雰囲気の温湿度の測定と同時に、水質計本体内部の温度をさらに測定し、該水質計本体内部の温度測定データに基づいて、水質計本体に内蔵されている水質測定処理用の電気回路の温度ドリフトを補正することができる。

本発明によれば、ｐＨなどの水質の測定と共に、その測定環境における雰囲気の温度と湿度を自動的に測定できる水質計を提供することができる。従って、測定環境雰囲気の温度や湿度を別途測定する必要がなくなるうえ、その測定環境雰囲気の温湿度測定データを水質計に取り込み、水質測定データに付して印刷出力すれば、試験成績の品質管理及び信頼性確保に資することができる。

また、本発明の水質計では、水質と共に測定した測定環境雰囲気あるいは水質計本体内部の温度測定データを用いることによって、水質計本体に内蔵されている水質測定処理用の電気回路の温度ドリフトを補正することができるため、従来よりもｐＨなどの水質測定データの精度向上を図ることが可能である。

本発明の水質計は、液体試料のｐＨ、イオン濃度、溶存酸素量、電気伝導率などを測定する本来の水質計としての機能と共に、その水質測定を行う室内あるいは屋外現場における測定環境雰囲気の温度と湿度を測定するための温湿度測定ユニットを備えている。使用する温湿度測定ユニットは、水質計本体の一部に取り付け可能な形態であって、周囲の温度及び湿度を測定できるものであれば特に制限はない。

例えば、図１は本発明の水質計の一具体例を示すものであり、水質計本体１の前面に入力操作部２と表示部３を備えると共に、センサー部４からの信号に基づいて演算処理を行う制御部が水質計本体１内に内蔵されている。そして、水質計本体１の一部には、測定環境雰囲気の温度と湿度を測定するための温湿度測定ユニット５が取り付けてある。温湿度測定ユニット５は、図１に示すように水質計本体１の一部に固定して又は着脱可能に設けてもよいし、水質計本体１に対して有線又は無線で接続可能に設けることもできる。

尚、水質計本体１の入力操作部２には複数の操作ボタンが設けてあり、これらの操作ボタンは操作キーシートのように一まとめにされている場合が多い。これらの操作ボタンには予め特定の機能が割り当てられ、例えば図１においては、ＣＡＬボタンは校正操作、ＭＥＮＵボタンは測定条件の設定操作、ＥＮＴＥＲボタンは設定や操作の決定、ＣＬＥＡＲボンタンはデータの消去やエラーの解除の機能などがそれぞれ設定されている。

また、上記した本発明の水質計においては、水質測定時における測定環境雰囲気の温度と湿度の管理範囲を、操作ボタンを用いて予め又は後から任意に設定することもできる。その場合、水質測定時における測定環境雰囲気の温度及び湿度のいずれかが設定された管理範囲外にあるときには、その温度又は湿度の管理範囲からのズレを表示したり、あるいは警報を発したりすることも可能である。

上記した測定環境雰囲気の温度と湿度を測定するための温湿度測定ユニットを備えた本発明の水質計では、通常のごとくｐＨなどの水質測定を実施できるだけでなく、その測定環境における雰囲気の温度と湿度を測定することができる。得られた測定環境雰囲気の温湿度測定データは、液体試料の水質測定データと共に水質計に取り込んで、水質計本体に表示したり、記憶したり、あるいは印刷出力することができる。

例えば、水質計の表示部に、図２に示すように、ｐＨ、試料番号、試料液温度などの水質測定データ、測定日時や校正日時などと共に、測定環境雰囲気の温度（図では２３.５℃）及び湿度（図では４８％）を温湿度測定データとして表示する。また、水質計の印字装置によって、これらの表示内容と同様の内容を印刷出力することもできる。この測定環境雰囲気の温湿度測定データを水質測定データに付記することによって、品質マネジメントシステムＩＳＯ９０００や水道水質検査優良試験所規範その他の基準に容易に準拠でき、試験成績の品質管理及び信頼性確保に寄与することができる。

更に、本発明者らの研究によれば、高分解能を有する水質計、特に０.００１ｐＨクラスの高分解能表示が可能なｐＨ計においては、測定環境雰囲気の温度が水質測定データに対して無視できない影響を及ぼすことが分かった。即ち、一般にｐＨ電極からの入力電位は、増幅器、マルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器、ＣＰＵ回路などを経て、ｐＨ値として表示部に表示される。その際、演算処理を行うＣＰＵ回路などを含む制御部の電気回路が温度による影響を受け、入力電位やｐＨ値の処理に誤差を生じる（温度ドリフト）ことが確認された。

このような温度ドリフトに対して、上記した本発明の水質計では、測定環境雰囲気の温度測定データを用いて、水質計本体に内蔵されている水質測定処理用の電気回路に対する温度の影響を排除することができる。例えば、ｐＨ電極からの入力電位あるいは入力電位から求めるｐＨ値と、その測定環境雰囲気の温度との関係を予め調べ、得られた関係を制御部に記憶しておき、この関係に基づいて実際に測定した際の入力電位あるいはｐＨ値について温度ドリフトを補正する。その結果、特に０.００１ｐＨクラスの高分解能表示が可能なｐＨ計について、従来よりも水質測定データの精度向上を図ることができる。

かかる温度ドリフトは、上記した測定環境雰囲気の温度だけでなく、制御部の電気回路が存在する水質計本体の内部の温度とも関係している。従って、本発明の水質計においては、上記のごとく温湿度測定ユニットによって測定環境雰囲気の温湿度を測定するだけでなく、更に水質計本体の内部の温度も温度測定器により測定して、その両方の温度又はいずれか片方の温度を用いて上記温度ドリフトを補正することも可能である。

測定環境雰囲気の温湿度と共に、水質計本体の内部の温度を測定する機能を備えた水質計の一例を、図３に示す。水質計本体１の一部にコネクタ７が設けてあり、このコネクタ７の水質計本体１の内部側に温度測定器６が、及び外部側には温湿度測定ユニット５がそれぞれ取り付けられている。図中の８は、センサー部からの信号に基づいて演算処理を行う制御部を構成する本体内回路基板である。この水質計によれば、通常の水質測定と共に、温湿度測定ユニット５により測定環境雰囲気の温湿度を測定し、更には温度測定器６によって水質計本体１の内部の温度を測定することができる。

ｐＨ計（東亜ディーケーケー（株）製、ＩＭ−５５Ｇ）について、測定環境雰囲気の温度と入力電位及びｐＨの表示値の関係を求めて、ｐＨ計の温度ドリフトを評価した。即ち、周囲の室内雰囲気温度が０℃、２３℃及び４０℃の各測定環境において、ｐＨ電極からの入力電位の代わりに−１０００ｍＶ〜＋１０００ｍＶの等価入力電位を入力し、ＣＰＵ回路を含む制御部を経て、表示部に表示された電位及びｐＨを調べた。

その結果得られた電位の表示値を下記表１に、及びｐＨの表示値を下記表２にそれぞれ示した。尚、ｐＨ表示値は、得られた電位表示値（ｍＶ）から、制御部において５９.２ｍＶ／１ｐＨ（２５℃）により換算した値である。また、表中のｒｄｇ誤差とは、２３℃での値に対する０℃及び４０℃における誤差（表１では電位表示値の誤差、表２ではｐＨの誤差）を意味する。参考のために、表２のｐＨ表示値とｒｄｇ誤差との関係を、グラフにして図４に示した。

上記表１〜２の結果及び図４から分かるように、２３℃での表示値に対し、電位表示値では最大で２ｍＶ程度、ｐＨ表示値では最大で０.０１〜０.０２ｐＨ程度の温度ドリフトが発生している。また、この温度ドリフトは、電位が０ｍＶからずれるほど、またｐＨが７.０００から離れるほど大きくなる。従って、このような温度ドリフトは、０.００１ｐＨクラスの高分解能表示が可能なｐＨ計では無視できないものである。

上記の温度ドリフトを補正するプログラムを作成し、上記ｐＨ計の制御部のＣＰＵ回路に入力して記憶させた。その後、本体内回路が温度変化するように周囲の測定環境雰囲気の温度を変化させ、上記と同様に−１０００ｍＶ〜＋１０００ｍＶの等価入力電位を入力し、同時に測定した測定環境雰囲気の温度をＣＰＵ回路に供給して、表示部に温度ドリフト補正済の電位及びｐＨを表示させた。

補正後の電位の表示値を下記表３に、及び補正後のｐＨの表示値を下記表４にそれぞれ示した。また、参考のために、表４のｐＨ表示値とｒｄｇ誤差との関係を、グラフにして図５に示した。これらの結果から分かるように、温度ドリフトは著しく抑えられ、０.００１ｐＨクラスの高分解能表示が可能なｐＨ計でも無視できる程度のものとなった。

本発明による水質計の一具体例を示す概略の平面図である。水質測定データと共に測定環境雰囲気の温湿度測定データを表示した表示部を示す概略の平面図である。本発明による水質計の他の具体例を示す概略の一部切欠平面図である。実施例における温度ドリフト補正前のｐＨ表示値とｒｄｇ誤差の関係示すグラフである。実施例における温度ドリフト補正後のｐＨ表示値とｒｄｇ誤差の関係示すグラフである。

符号の説明

１水質計本体
２入力操作部
３表示部
４センサー部
５温湿度測定ユニット
６温度測定器
７コネクタ
８本体内回路基板

Claims

液体試料の少なくともｐＨを測定する水質計であって、水質計本体に固定又は着脱可能に設けるか若しくは水質計本体と有線又は無線で接続可能に設けた温湿度測定ユニットを備え、液体試料の水質の測定と同時に、その測定環境における雰囲気の温度と湿度を測定でき、測定環境における雰囲気の温度測定データに基づいて、水質計本体に内蔵されている水質測定処理用の電気回路の温度ドリフトを補正することを特徴とする水質計。
前記測定環境における雰囲気の温湿度測定データを、前記液体試料の水質の測定データと共に水質計本体に表示し、記憶し、印刷出力する各処理のうち少なくとも１つの処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の水質計。
前記水質計本体は内部にさらに温度測定器を備え、前記液体試料の水質の測定及びその測定環境における雰囲気の温湿度の測定と同時に、水質計本体内部の温度をさらに測定し、該水質計本体内部の温度測定データに基づいて、水質計本体に内蔵されている水質測定処理用の電気回路の温度ドリフトを補正することを特徴とする、請求項１又は２に記載の水質計。