(57)【要約】【課題】紫外線ランプの劣化を適切に判定できるようにする。【解決手段】水質分析計は、照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤を用い、当該酸化剤に対して紫外線ランプから紫外線を所定時間照射した後、その酸化剤の吸光度を測定部において測定し、その吸光度測定値に基づいて紫外線ランプの劣化を自動的に判定するように構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液を収容する内部空間及び前記内部空間内に収容された液に対して紫外線を照射する紫外線ランプを有するリアクタと、
照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤を収容する酸化剤収容部と、
測定セルを有し、前記測定セル内に収容された液の吸光度を測定するための測定部と、
前記リアクタと前記酸化剤収容部の間、及び前記リアクタと前記測定セルとの間において液を移送するための送液部と、
少なくとも前記送液部の動作を制御し、前記酸化剤収容部に収容された酸化剤を前記リアクタへ移送し、前記リアクタ内の前記酸化剤に対して前記紫外線ランプにより紫外線を所定時間照射する酸化剤分解動作を実行するように構成された酸化剤分解部と、
前記測定部及び前記送液部の動作を制御し、前記酸化剤分解動作が終了した後で、前記リアクタ内の前記酸化剤を前記測定セルへ移送して前記酸化剤の吸光度を測定する酸化剤吸光度測定動作を実行するように構成された酸化剤吸光度測定部と、
前記酸化剤吸光度測定動作で測定された前記酸化剤の吸光度に基づいて、前記紫外線ランプの劣化を判定するように構成されたランプ判定部と、を備えた水質分析計。
【請求項２】
前記紫外線ランプが劣化していると判断するための基準となる前記酸化剤の吸光度値をしきい値として保持するしきい値保持部を備え、
前記ランプ判定部は、前記酸化剤吸光度測定動作で測定された前記酸化剤の吸光度が前記しきい値保持部に保持されているしきい値を超えたときに前記紫外線ランプが劣化していると判定するように構成されている、請求項１に記載の水質分析計。
【請求項３】
前記紫外線ランプが劣化していると前記ランプ判定部が判定したときにユーザに対して警告を発するように構成された警告発生部を備えている、請求項２に記載の水質分析計。
【請求項４】
前記酸化剤分解動作において前記リアクタに移送される酸化剤はペルオキソ二硫酸カリウムである、請求項１から３のいずれか一項に記載の水質分析計。
【請求項５】
酸化剤吸光度測定部は、２２０ｎｍの波長の光を用いて前記酸化剤の吸光度を測定するように構成されている、請求項４に記載の水質分析計。
【請求項６】
酸化剤の添加された試料をリアクタに収容し、前記リアクタ内の試料に対して紫外線ランプにより紫外線を照射して試料の酸化反応を行ない、酸化反応させられた試料を測定セルへ移送して試料の吸光度を測定するように構成された水質分析計における前記紫外線ランプの劣化判定方法であって、
酸化剤であって照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤を前記リアクタに収容し、前記リアクタ内の前記酸化剤に対して前記紫外線ランプにより紫外線を所定時間照射する酸化剤分解ステップと、
前記酸化剤分解ステップの後で、前記リアクタ内の前記酸化剤を前記測定セルへ移送して前記酸化剤の吸光度を測定する酸化剤吸光度測定ステップと、
前記酸化剤吸光度測定ステップで測定された前記酸化剤の吸光度に基づいて、前記紫外線ランプの劣化を判定するランプ判定ステップと、を備えた紫外線ランプの劣化判定方法。
【請求項７】
前記紫外線ランプが劣化していると判断するための基準となる前記酸化剤の吸光度値をしきい値として用意しておき、
前記ランプ判定ステップにおいて、前記酸化剤吸光度測定ステップで測定された前記酸化剤の吸光度が前記しきい値を超えたときに前記紫外線ランプが劣化していると判定する、請求項６に記載の劣化判定方法。
【請求項８】
前記酸化剤分解ステップにおいて前記酸化剤としてペルオキソ二硫酸カリウムを前記リアクタに収容する、請求項６又は７に記載の劣化判定方法。
【請求項９】
酸化剤吸光度測定ステップでは２２０ｎｍの波長の光を用いて前記酸化剤の吸光度を測定する、請求項８に記載の劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全有機体炭素測定装置（ＴＯＣ計）や全リン測定装置（ＴＰ計）などの水質分析計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
全有機体炭素測定装置（ＴＯＣ計）や全リン測定装置（ＴＰ計）などの水質分析計では、リアクタ内において試料にペルオキソ二硫酸カリウムなどの酸化剤を添加して試料の酸化反応処理を行なった後で、試料を測定セルへ移送して吸光度を測定する。試料の酸化反応処理を行なう際、一般に、試料の酸化反応を促進するために、リアクタ内の試料に対して紫外線を照射することが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
リアクタ内の試料に対する紫外線の照射は、試料中に浸漬された状態となる紫外線ランプを点灯させることによって行なうことが一般的である。ここで問題となるのが紫外線ランプの経時的な劣化である。紫外線ランプは点灯時間の経過とともに劣化して紫外線の光量が減少していく。紫外線ランプから発せられる紫外線の光量が大きく減少すると、リアクタ内における試料の酸化が不十分になり、試料中の測定対象成分の測定値と真値との間に大きさな誤差が生じる虞がある。したがって、紫外線ランプは、完全に劣化してしまう前に新たなものに交換する必要がある消耗品である。
【０００４】
ここで、吸光度の測定に用いられるような光源ランプであれば、そのランプからの発光光量がセンサによって測定されるため、その光量の経時的変化に基づいてランプの劣化を判断することは可能である（例えば、特許文献２参照。）。しかし、紫外線ランプは吸光度の測定に用いられるものではないので、装置には紫外線ランプから発せられる紫外線の光量を測定するセンサが設けられておらず、紫外線ランプからの紫外線光量の経時的変化を測定して紫外線ランプの劣化を判断することはできない。このような理由から、これまでの水質分析計では、劣化の有無に拘わらず、紫外線ランプを定期的に交換することが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−０５９７８８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１７７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
紫外線ランプの寿命には個体差があり、長期間にわたって使用していても十分な紫外線照射能力を有するものもあれば、それほど長期間にわたって使用していなくとも紫外線照射能力が十分でなくなるものも存在する。そのため、定期的に紫外線ランプを交換すると、十分な紫外線照射能力をもった紫外線ランプを交換するという無駄が生じたり、十分な紫外線照射能力をもたない紫外線ランプを使用し続けたりするといったことが起こり得る。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、紫外線ランプの劣化を適切に判定できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る水質分析計は、リアクタ、酸化剤収容部、測定部、送液部、酸化剤分解部、酸化剤吸光度測定部及びランプ判定部を備えている。前記リアクタは、液を収容する内部空間及び前記内部空間内に収容された液に対して紫外線を照射する紫外線ランプを有する。前記酸化剤収容部は、照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤を収容する。前記測定部は、測定セルを有し、前記測定セル内に収容された液の吸光度を測定する。前記送液部は、前記リアクタと前記酸化剤収容部の間、及び前記リアクタと前記測定セルとの間において液を移送する。前記酸化剤分解部は、少なくとも前記送液部の動作を制御し、前記酸化剤収容部に収容された酸化剤を前記リアクタへ移送し、前記リアクタ内の前記酸化剤に対して前記紫外線ランプにより紫外線を所定時間照射する酸化剤分解動作を実行するように構成されている。前記酸化剤吸光度測定部は、前記測定部及び前記送液部の動作を制御し、前記酸化剤分解動作が終了した後で、前記リアクタ内の前記酸化剤を前記測定セルへ移送して前記酸化剤の吸光度を測定する酸化剤吸光度測定動作を実行するように構成されている。前記ランプ判定部は、前記酸化剤吸光度測定動作で測定された前記酸化剤の吸光度に基づいて、前記紫外線ランプの劣化を判定するように構成されている。
【０００９】
すなわち、本発明に係る水質分析計では、照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤を用い、当該酸化剤に対して紫外線ランプから紫外線を所定時間照射した後、その酸化剤の吸光度を測定部において測定し、その吸光度測定値に基づいて紫外線ランプの劣化を自動的に判定するように構成されている。酸化剤の吸光度は紫外線ランプの照射による酸化剤の分解量が多いほど低くなる。したがって、酸化剤の吸光度測定値が低いほど紫外線ランプの紫外線照射能力が高いと評価することができ、酸化剤の吸光度測定値が高くなればそれだけ紫外線ランプが劣化していると判断することができる。
【００１０】
本発明の水質分析計の好ましい実施形態では、前記紫外線ランプが劣化していると判断するための基準となる前記酸化剤の吸光度値をしきい値として保持するしきい値保持部を備え、前記ランプ判定部は、前記酸化剤吸光度測定動作で測定された前記酸化剤の吸光度が前記しきい値保持部に保持されているしきい値を超えたときに前記紫外線ランプが劣化していると判定するように構成されている。
【００１１】
さらに好ましい実施形態では、前記紫外線ランプが劣化していると前記ランプ判定部が判定したときにユーザに対して警告を発するように構成された警告発生部を備えている。これにより、ユーザは紫外線ランプの適切な交換時期を容易に知ることができる。
【００１２】
前記酸化剤分解動作において前記リアクタに移送される酸化剤としては、ペルオキソ二硫酸カリウムが挙げられる。
【００１３】
上記の場合、酸化剤吸光度測定部は、２２０ｎｍの波長の光を用いて前記酸化剤の吸光度を測定することができる。
【００１４】
本発明に係る紫外線ランプの劣化判定方法は、酸化剤の添加された試料をリアクタに収容し、前記リアクタ内の液に対して紫外線ランプにより紫外線を照射して試料の酸化反応を行ない、酸化反応させられた試料を測定セルへ移送して試料の吸光度を測定するように構成された水質分析計における前記紫外線ランプの劣化判定方法である。当該劣化判定方法は、酸化剤であって照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤を前記リアクタに収容し、前記リアクタ内の前記酸化剤に対して前記紫外線ランプにより紫外線を所定時間照射する酸化剤分解ステップと、前記酸化剤分解ステップの後で、前記リアクタ内の前記酸化剤を前記測定セルへ移送して前記酸化剤の吸光度を測定する酸化剤吸光度測定ステップと、前記酸化剤吸光度測定ステップで測定された前記酸化剤の吸光度に基づいて、前記紫外線ランプの劣化を判定するランプ判定ステップと、を備えている。
【００１５】
本発明の劣化判定方法の好ましい実施形態では、前記紫外線ランプが劣化していると判断するための基準となる前記酸化剤の吸光度値をしきい値として用意しておき、前記ランプ判定ステップにおいて、前記酸化剤吸光度測定ステップで測定された前記酸化剤の吸光度が前記しきい値を超えたときに前記紫外線ランプが劣化していると判定する。
【００１６】
前記酸化剤分解ステップにおいて前記リアクタに収容する前記酸化剤としては、ペルオキソ二硫酸カリウムが挙げられる。
【００１７】
上記の場合、酸化剤吸光度測定ステップでは２２０ｎｍの波長の光を用いて前記酸化剤の吸光度を測定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る水質分析計では、照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤に対して紫外線ランプから紫外線を所定時間照射した後、その酸化剤の吸光度を測定部において測定し、その吸光度測定値に基づいて紫外線ランプの劣化を自動的に判定するように構成されているので、紫外線ランプの光量を測定するための新たな光センサを設けることなく、紫外線ランプの劣化を適切かつ自動的に判定することができる。
【００１９】
本発明に係る紫外線ランプの劣化判定方法では、照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤に対して紫外線ランプから紫外線を所定時間照射した後、その酸化剤の吸光度を測定し、その吸光度測定値に基づいて紫外線ランプの劣化を判定するので、紫外線ランプの光量を測定するための新たな光センサを設けなくても、紫外線ランプの劣化を適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】水質分析計の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】同実施例の試薬判定動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】酸化剤（ペルオキソ二硫酸カリウム）の吸光度と紫外線照射時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る水質分析計の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１に示されているように、この実施例の水質分析計は主として、シリンジポンプ２、２つのマルチポートバルブ４，６、リアクタ８、測定部１０、及び演算制御装置２０を備えている。
【００２３】
シリンジポンプ２は液の吸引と吐出を行なうものである。シリンジポンプ２の吸引・吐出口は、後述するマルチポートバルブ４の中心ポートに接続されている。シリンジポンプ２のシリンダには撹拌用のポンプ１８が流路を介して接続されており、ポンプ１８によって供給されるエアーによりシリンジポンプ２内において液の撹拌を行なうことができるようになっている。
【００２４】
マルチポートバルブ４は、１つの中心ポートと複数の選択ポートを有し、中心ポートをいずれか１つの選択ポートへ選択的に接続することができる。マルチポートバルブ４の中心ポートにシリンジポンプ２の吸引・吐出口が接続されている。マルチポートバルブ４の１つの選択ポートはマルチポートバルブ６の中心ポートと流路を介して接続されている。マルチポートバルブ４の他の選択ポートはそれぞれ、試薬（１）〜（６）を貯留する容器を接続するためのポートである。
【００２５】
この実施例では、試薬（１）として水酸化ナトリウム溶液、試薬（２）としてペルオキソ二硫酸カリウム溶液、試薬（３）として塩酸溶液、試薬（４）として硫酸溶液、試薬（５）としてモリブデン酸溶液、試薬（６）としてアスコルビン酸溶液を設置するようになっている。この水質分析計の動作管理を行なう演算制御装置２０は、マルチポートバルブ４の各選択ポートとそれらの選択ポートに接続されるべき各試薬（１）〜（６）を対応付けて記憶している。ペルオキソ二硫酸カリウム溶液を収容する容器は、酸化剤収容部を構成する。
【００２６】
マルチポートバルブ６も、１つの中心ポートと複数の選択ポートを有し、中心ポートをいずれか１つの選択ポートへ選択的に接続するものである。マルチポートバルブ６の１つの選択ポートは流路を介してリアクタ８と接続されており、マルチポートバルブ６の他の１つの選択ポートは流路を介して測定部１０の測定セル１２の入口に接続されている。マルチポートバルブ６の他の選択ポートには、試料水を採取するための採水管のほか、スパン液、希釈液、標準液をそれぞれ貯留する容器に通じる流路が接続されている。
【００２７】
リアクタ８は試料の酸化処理を行なうためのものである。リアクタ８は液を収容する内部空間を有し、その内部空間に紫外線ランプ９の点灯部分が挿入されている。試料の酸化処理とは、酸化剤（例えば、ペルオキソ二硫酸カリウム溶液）の添加された試料に対して一定の温度条件下（例えば、９５℃）で酸素ガス又は空気を供給しながら紫外線を照射し、試料中の測定対象化合物を酸化分解する処理である。
【００２８】
測定部１０は、測定セル１２、光源１４、及び光検出素子１６を備えている。測定セル１２の出口はドレインへ通じている。光源１４は、測定波長（例えば２２０ｎｍ）の光を測定セル１２へ向けて発生させるものであり、例えばレーザ素子によって実現される。光検出素子１６は測定セル１２を透過してきた光源１４からの光の強度を検出するためのものであり、例えばフォトダイオードによって実現される。
【００２９】
測定部１０の測定セル１２には、酸化処理済みの試料水や試薬（１）〜（６）のいずれかの試薬が選択的にシリンジポンプ２によって移送される。シリンジポンプ２及びマルチポートバルブ４，６は、試料水や試薬を選択的に測定セル１２へ移送するための送液部を実現するものである。
【００３０】
演算制御装置２０は、水質分析計の動作管理と演算処理を行なうためのものであり、専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータによって実現されるものである。この実施例において、演算制御装置２０は、リアクタ８の紫外線ランプ９の劣化を自動的に判定し、紫外線ランプ９の劣化が検出されればユーザに対して警告を発する機能を有する。そのような機能を実現するために、演算制御装置２０は、酸化剤分解部２２、酸化剤吸光度測定部２４、ランプ判定部２６、しきい値保持部２８及び警告発生部３０を備えている。酸化剤分解部２２、酸化剤吸光度測定部２４、ランプ判定部２６及び警告発生部３０は、演算制御装置２０に設けられているマイクロコンピュータなどの演算素子が所定のプログラムを実行することによって得られる機能である。しきい値保持部２８は、演算制御装置２０に設けられている記憶装置の一部の領域によって実現される機能である。
【００３１】
酸化剤分解部２２は、シリンジポンプ２、マルチポートバルブ４及び６の動作を制御し、酸化剤であるペルオキソ二硫酸カリウム溶液をリアクタ８へ移送し、リアクタ８においてペルオキソ二硫酸カリウム溶液に対して紫外線ランプ９により紫外線を所定時間照射する酸化剤分解動作を実行するように構成されている。
【００３２】
酸化剤吸光度測定部２４は、シリンジポンプ２、マルチポートバルブ４，６及び測定部１０の動作を制御し、リアクタ８において紫外線を所定時間照射された後のペルオキソ二硫酸カリウムを測定セル１２へ移送し、ペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度を測定する吸光度測定動作を実行するように構成されている。
【００３３】
ランプ判定部２６は、上記の吸光度測定動作によるペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度の測定値に基づいて紫外線ランプ９の劣化を判定するように構成されている。ペルオキソ二硫酸カリウムは、照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤である。ペルオキソ二硫酸カリウムの分解量が多いほどペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度が低くなるため、リアクタ８における紫外線の照射時間を同じ時間に合わせて比較すれば、ペルオキソ二硫酸カリウムに対して照射された紫外線の強度、すなわち、紫外線ランプ９の紫外線照射能力を評価することができる。
【００３４】
より具体的にいえば、ペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度測定値が低いほど紫外線ランプ９の紫外線照射能力が高いと評価することができ、ペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度測定値が高くなればそれだけ紫外線ランプ９が劣化していると判断することができる。
【００３５】
図３は、ペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度と紫外線照射時間との関係性を示すグラフである。このグラフからわかるように、正常な紫外線ランプを使用してペルオキソ二硫酸カリウムに紫外線を照射した場合に比べて、紫外線照射能力の劣化した古い紫外線ランプを使用してペルオキソ二硫酸カリウムに紫外線を照射した場合のほうがペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度が高くなる。したがって、特定の紫外線照射時間について、正常な紫外線ランプを使用した場合のペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度と劣化した紫外線ランプを使用した場合のペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度との間にしきい値を設定しておくことで、紫外線ランプ９の適切な交換時期を自動的に判定することができる。
【００３６】
ランプ判定部２６は、ペルオキソ二硫酸カリウムの吸光度測定値を予め設定されたしきい値と比較し、測定値がしきい値を超えたときに紫外線ランプ９が劣化している（異常である）と判定するように構成されている。しきい値は予めなされた実験によって求められ、しきい値保持部２８に保持されている。
【００３７】
警告発生部３０は、紫外線ランプ９がランプ判定部２６によって劣化していると判定されたときに、ユーザに対する警告を発生させるように構成されている。ユーザに対する警告としては、演算制御装置２０に電気的に接続されたディスプレイ上に紫外線ランプ９が劣化していることを表示することであってもよいし、警告ランプを点灯させることであってもよいし、警告音を発することであってもよい。
【００３８】
次に、紫外線ランプ９の劣化判定を行なう際の装置の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
以下に説明する紫外線ランプ９の劣化判定動作は、例えばこの水質分析装置を起動した際に実行してもよいし、ユーザが任意のタイミングで演算制御装置２０に対して紫外線ランプ９の劣化判定動作を実行する指示を入力した際に実行してもよい。
【００４０】
劣化判定動作が開始されると、酸化剤分解部２２は、シリンジポンプ２、マルチポートバルブ４及び６の動作を制御し、所定量のペルオキソ二硫酸カリウム溶液をシリンジポンプ２内に吸入する（ステップＳ１）。その後、マルチポートバルブ４及び６を切り替えてシリンジポンプ２をリアクタ８と連通させ、ペルオキソ二硫酸カリウム溶液をリアクタ８へ移送する（ステップＳ２）。リアクタ８では、紫外線ランプ９の発光部がペルオキソ二硫酸カリウム溶液に浸漬された状態となる。この状態で、紫外線ランプ９によりリアクタ８内のペルオキソ二硫酸カリウム溶液に対して紫外線を所定時間（例えば、３００秒間）照射する（ステップＳ３）。
【００４１】
ペルオキソ二硫酸カリウム溶液に対する紫外線の照射が終了した後、酸化剤吸光度測定部２４は、シリンジポンプ２、マルチポートバルブ４，６及び測定部１０の動作を制御して、リアクタ８内のペルオキソ二硫酸カリウム溶液を測定セル１２へ移送し（ステップＳ４）、測定部１０においてペルオキソ二硫酸カリウム溶液の吸光度を測定する（ステップＳ５）。吸光度の測定では、例えば波長が２２０ｎｍの光が使用される。
【００４２】
ランプ判定部２６は、ペルオキソ二硫酸カリウム溶液の吸光度の測定値をしきい値保持部２８に保持されているしきい値と比較し（ステップＳ６）、測定値がしきい値を超えていなければ紫外線ランプ９を正常（劣化していない）と判定し（ステップＳ７）、測定値がしきい値を超えていれば紫外線ランプ９を異常（劣化している）と判定する（ステップＳ８）。ランプ判定部２６により紫外線ランプ９が異常と判定された場合、警告発生部３０はユーザに対する警告を発生させる（ステップＳ９）。
【００４３】
以上において説明した実施例では、紫外線ランプ９の劣化の判定のためにペルオキソ二硫酸カリウムを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、照射される紫外線の強度が高いほど分解量が増加する特性を有する酸化剤であれば別の酸化剤であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
２      シリンジポンプ
４，６      マルチポートバルブ
８      リアクタ
９      紫外線ランプ
１０      測定部
１２      測定セル
１４      光源
１６      光検出素子
１８      ポンプ
２０      演算制御装置
２２      酸化剤分解部
２４      酸化剤吸光度測定部
２６      ランプ判定部
２８      しきい値保持部
３０      警告発生部
【図１】
2020063998.tif 000003
【図２】
2020063998.tif 000004
【図３】
2020063998.tif 000005