(57)【要約】【課題】  蛍光分光測定を応用して、水中に懸諾した油分を確実に検出し、定量できる油分検出装置を提供する。【解決手段】  検出対象の水を採水装置１００で採水し、試料水槽４に試料水として導入する。試料水槽４に導入された試料水に対し、励起光照射手段５により油の蛍光を励起する波長域の光を照射し、この励起光照射に伴い試料水に懸濁した油から発する蛍光を蛍光受光手段６で測定する。この蛍光受光手段６により測定された蛍光強度により制御演算手段７で油分を検知する。【選択図】図１
2006145346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に懸濁している油分を検出する油分検出装置であって、
検出対象の水を採水する採水装置と、
この採水装置により採水された水を試料水として導入する試料水槽と、
試料水槽に導入された試料水に対し、油の蛍光を励起する波長域の光を照射する励起光照射手段と、
この励起光照射に伴い試料水に懸濁した油から発する蛍光を測定する蛍光受光手段と、
この蛍光受光手段により測定された蛍光強度により油分を検知する制御演算手段と、
を備えたことを特徴とする油分検出装置。
【請求項２】
励起光照射手段は、２００〜２５０ｎｍの波長域の光を照射することを特徴とする請求項１に記載の油分検出装置。
【請求項３】
蛍光受光手段は、３００〜４００ｎｍの波長域の蛍光発光を受光することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の油分検出装置。
【請求項４】
励起光照射手段及び蛍光受光手段を、試料水槽の水面と間隔を保って設置し、試料水と非接触で蛍光を測定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の油分検出装置。
【請求項５】
励起光照射手段及び蛍光受光手段のいずれか一方又は双方を、試料水槽内の試料水に接触させて蛍光を測定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の油分検出装置。
【請求項６】
試料水槽の少なくとも一部を透光体で形成し、励起光照射手段及び蛍光受光手段をこの透光体に直接接触させて設置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の油分検出装置。
【請求項７】
励起光照射手段及び蛍光受光手段を、それらの光軸が互いに所定角度を成すように設置したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の油分検出装置。
【請求項８】
試料水槽に洗浄液を送水し、試料水槽を洗浄する洗浄手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の油分検出装置。
【請求項９】
試料水槽内の試料水から油分が検出されると、この油分が検出された試料水を試料水槽から取り出す試料水取り出し手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の油分検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に懸濁している油を検出するための、蛍光分光測定を応用した油分検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油は日常活動・工業活動において広く使用されており、この油が外部に流出して生じる事故が発生する事例が多い。例えば、河川に油が流出し、上水道の原水に混入して、水道水への油臭の混入や、取水・浄水施設の汚染といった水質事故に繋がる場合も多い。上水道における水質事故の８０％以上が油によるものである。この様な背景から、連続的に水中への油の混入を検出する装置が必要とされている。
【０００３】
従来から研究、実用化されている油の検出技術の代表的なものとして、反射光方式、偏光比解析方式、蛍光方式、誘電計測方式、臭気センサ方式がある。
【０００４】
反射光方式では、水と油とで屈折率が異なることを利用したもので、水面の上方からレーザー光等の光を照射し、水面で反射した光の強度を測定する。反射光の強度が、水に比較して油の方が大きいことから、反射光強度の増加を指標として、油の混入を検出する。原理上、検出対象となるのは水面に浮遊している油膜に限定される。
【０００５】
偏光比解析方式では、水と油とで偏光の比率が変化することを利用したもので、水面にレーザー光を照射し、水面からの反射光を偏光分離し、その比率、すなわち、偏光比（Ｓ／Ｐ）を計測する。この偏光比は、水に比較して油の方が大きいことから、偏光比の増加を指標として、油の混入を検出する。この方式も原理上、検出対象は油膜に限定される。
【０００６】
蛍光方式は、油に蛍光を発生する性質があることを利用したもので、特定の波長の励起光を試料水に照射し、発生する蛍光強度を計測する。水に油が混入すると、油が蛍光を発することから蛍光強度が増加する。この蛍光強度の増加を指標として、油の混入を検出する。この方式では、水面の油膜だけで無く、水中に懸濁している油分についても、励起光の到達する範囲で油を励起することが可能である。しかし、現在までのところ、水面上方より励起光を照射し、同様に水面上方で蛍光を測定する方式で、油膜を対象とした方法が中心である。
【０００７】
誘電計測方式では、２枚の電極を、水面を挟むように設置し、電極間の誘電率を測定する。油の比誘電率が大きいことから、水面上に油膜が存在すると、誘電率が大きくなる。この誘電率の増加を指標として、油を検出する。油を安定して検出するためには、油膜が連続して水面を覆う状況が必要であり、比較的厚い油膜が必要となる。
【０００８】
臭気センサ方式では、水中の油分を加熱等の手法により気相中に追い出し、油を選択的に吸着する感応膜へ吸着させる。このとき感応膜を水晶振動子に装着しておき、感応膜への油の吸着による重量変化を、周波数変化として測定する。原理的に水中に懸濁した油分の計測に適している。
【０００９】
ところで、流出した油が河川を漂流した場合、流出後初期には油が水面に広がり油膜を形成する。しかし、流下するに従い、油が水面の振動により水に巻き込まれ、水中に懸濁していく。このように油が懸濁した状況では、水面に安定した油膜を形成することは稀であり、油膜を対象とした検出方法では、油の混入を見逃す可能性がある。特に、レーザー光を利用した検出方法を採用している場合、レーザー光の照射範囲が非常に小さく、その範囲に油膜が流下してこない限り検出することはできない。また、油膜を対象とした検出では、油の量に関する情報を得ることが困難である。特に、水中に懸濁した油分に対しては、全く計測の範囲外となるため、油の流入を見逃す可能性がある。
【００１０】
臭気センサ方式の油検出装置では、水中に懸濁した油分が計測対象となることから、油の存在状態に依存せずに検出することが期待できる。しかし、油分を試料水から追い出すための処理、及び感応膜への吸着に時間がかかることから、若干計測に時間遅れが生じる。また、稼働時間の経過とともに感応膜に油、その他の物質による汚染が発生することから、比較的高頻度にメンテナンスが必要となる。
【００１１】
本発明者らはこれらの状況に鑑み、蛍光法を応用した油検出装置を考案した（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【００１２】
上記各発明では、水面の上方に設置した光学機器により蛍光測定を行うものであり、油膜を主たる検出対象としている。蛍光法により油膜検出を行う場合、広い範囲の水面を測定対象とすることが可能であり、水面全体を覆うような油膜が存在しない状態でも油分を検出することができる。
【００１３】
しかし、蛍光法では検出器と測定対象との距離により蛍光強度が変化する特性がある。そこで、水面上の油膜と検出器間の距離を一定とするため、水面に浮遊させた状態で設置するフロート型にする必要があり、比較的大型の構造物を水面に浮遊させる必要があった。この場合、電源部をフロートに搭載するため、機器の防水，放熱等の仕様要件を満たすために、構造が制限されるといった問題も生じる。
【００１４】
ここで、実際に上水に油が混入した場合には、油分濃度、すなわち、水の総量に対する油の総量の比率が、直接的に油臭の強さ、及び取水・浄水施設の汚染と相関することになる。上記発明は、水面の油膜が主たる検出対象であるが、油膜が対象となる装置では、取水口、もしくはその上流部に設置することで、比較的早期に油の流下を検知することが可能であるが、水中に懸濁した油分の定量は困難である。
【００１５】
また、油膜を対象とした油検出においては、励起光として従来から波長２５０ｎｍ以上の紫外線領域の光で励起していたが、この波長域の光では、水中に懸濁した油分の検出には適していないことが判明した。
【特許文献１】特開２００２−２１４１４０号公報
【特許文献２】特開２００４−２８８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このように、従来の各種油分検出方法では、水中に懸濁した油分の定量は困難である。水に油が混入した場合には、油分濃度、すなわち、水の総量に対する油の総量の比率が、直接的に油臭の強さ、及び取水・浄水施設の汚染と相関することになることから水中に懸濁した油分の定量が重要となる。
【００１７】
本発明の目的は、蛍光分光測定を応用して、水中に懸濁した油分を確実に検出し、定量できる油分検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の油分検出装置は、水中に懸濁している油分を検出するもので、検出対象の水を採水する採水装置と、この採水装置により採水された水を試料水として導入する試料水槽と、試料水槽に導入された試料水に対し、油の蛍光を励起する波長域の光を照射する励起光照射手段と、この励起光照射に伴い試料水に懸濁した油から発する蛍光を測定する蛍光受光手段と、この蛍光受光手段により測定された蛍光強度により油分を検知する制御演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明では、励起光照射手段は、２００〜２５０ｎｍの波長域の光を照射する。
【００２０】
また、本発明では、蛍光受光手段は、３００〜４００ｎｍの波長域の蛍光発光を受光する。
【００２１】
また、本発明では、励起光照射手段及び蛍光受光手段を、試料水槽の水面と間隔を保って設置し、試料水と非接触で蛍光を測定する。
【００２２】
また、本発明では、励起光照射手段及び蛍光受光手段のいずれか一方又は双方を、試料水槽内の試料水に接触させて蛍光を測定してもよい。
【００２３】
また、本発明では、試料水槽の少なくとも一部を透光体で形成し、励起光照射手段及び蛍光受光手段をこの透光体に直接接触させて設置してもよい。
【００２４】
また、本発明では、励起光照射手段及び蛍光受光手段を、それらの光軸が互いに所定角度を成すように設置するとよい。
【００２５】
また、本発明では、試料水槽に洗浄液を送水し、試料水槽を洗浄する洗浄手段を設けてもよい。
【００２６】
さらに、本発明では、試料水槽内の試料水から油分が検出されると、この油分が検出された試料水を試料水槽から取り出す試料水取り出し手段を設けてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、検出対象水に懸濁した油分を確実に検出し、定量することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明による油分検出装置の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
図１は試料水を水中より採水し、導水した試料水槽において、水中に懸濁した油から蛍光を発光させ、その蛍光強度を測定することにより、油の有無の検出、及び含まれる油量の推定を行うための、蛍光分光型油検出装置の構成の一例を示したものである。
【００３０】
図１において、１は採水ポンプで、監視対象とする水域の水中もしくは水面近傍に設置され、試料水を採取する。採取した試料水は試料水配管２を通して、検出装置本体３に送られる。すなわち、採水ポンプ１及び配管２は、採水装置１００の構成要素となる。
【００３１】
検出装置本体３は、主に、試料水槽４と励起光照射手段５と蛍光受光手段６、及び制御演算手段７により構成される。
【００３２】
試料水槽４は、採水装置１００により採水された試料水を導入するもので、導入された試料水は、試料水槽４の上部表面からオーバーフローし、排水配管８を経て排水される。励起光照射手段５は、試料水槽４の上方に配置され、水面に向かって油の蛍光を励起する波長の光を照射する。蛍光受光手段６は、油による蛍光発光を受光する。すなわち、試料水に油が含まれている場合、励起光照射に伴い油から蛍光が発する。この蛍光は全方位に発光するので、蛍光受光手段６はこの蛍光を受光する。また、この蛍光受光手段６は、その受光方向が、励起光照射手段５による照射方向と所定の角度を成すように配置される。制御演算手段７は、励起光照射手段５及び蛍光受光手段６を制御するとともに、蛍光受光手段６により測定された蛍光の強度により、試料水への油の混入を検知し、定量する。
【００３３】
８は遮光箱で、試料水槽４、励起光照射手段５及び蛍光受光手段６を一括して覆い、外光が侵入しない構造とする。すなわち、蛍光発光は外光に比較して非常に微弱であり、周囲の光が蛍光受光手段６に入射すると、バックグランドが大きくなり、Ｓ／Ｎ比が低下する。そこで、外光を遮光してＳ／Ｎ比の低下を防止している。
【００３４】
このように、蛍光法で油を検出する際、検出対象とする水を直接蛍光測定するのではなく、採水装置１００により検出対象水を採水し、蛍光測定を行うための試料水槽４に導入した状態で、蛍光測定を実施する。この構成とすることにより、屋内設置型の機器とすることができ、水面との間隔を常に一定に保つことができる。したがって、従来のように、フロート構造とする必要がなくなり、フロート構造としたことに起因する問題点を解決することができる。
【００３５】
また、採水・導水の過程で懸濁した状態の油が含まれる試料水が測定対象となることとなり、油分濃度を定量的に測定することが可能となる。このとき、上水道原水，工業用水原水等、実際に取水した水を採水することにより、直接的に取水の異常度（臭気強度，施設汚染度）を評価することが可能となる。すなわち、本装置構成では、試料水は採水装置１００により連続的に供給されるため、測定対象となる試料水槽４の上部水面には水が滞留せず、油膜も形成されない。よって、試料水中の油分濃度に応じた、蛍光出力が測定されることになる。
【００３６】
なお、図１の構成では、採水ポンプ１を水中に別途設置する構成となっているが、実際に浄水場・工業プラント等の取水を分岐し、油検出装置に導水する構成をとることもできる。この場合、実際にプラントで使用される水が試料水となることから、より直接的に油による障害を検知することが可能となる。
【００３７】
ここで、蛍光測定においては、対象物質の選択性、検出感度といった特性を向上させる上で、波長の選定が重要である。油については、低濃度の油によっても油臭が感知される等の問題が発生する可能性があることから、高感度化が必要とされる。そこで、油の検出感度の向上を目的とし、油の蛍光特性の調査を行い、励起光波長、及び蛍光発光波長について検討を進めた。
【００３８】
その結果、水中に懸濁している油について、励起光波長の検討を進めた結果、以下に説明するように、２００〜２５０ｎｍの紫外線を照射することにより、油による蛍光発光を効果的に励起することが確認された。油膜を対象とした油検出では、従来から２５０ｎｍ以上の紫外線領域の光で励起していたが、水中に懸濁した状態では、さらに短波長の紫外線の方が強い蛍光を発することが判明した。よって、短波長域の（２５０ｎｍ以下の）紫外線を、励起光を使用することにより、高感度化を図ることができる。
【００３９】
図２は、励起光照射手段５によって紫外領域の波長２３０ｎｍの励起光を照射したときの、油を懸濁した水の蛍光スペクトルを示したものである。図中に示すように、３００〜４００ｎｍの波長領域で蛍光強度の増大が見られる。特に、３４０ｎｍ付近で強い蛍光ピークが見られる。以上のことから、２５０ｎｍ以下の紫外線を励起光とし、３００〜４００ｎｍの範囲の蛍光を受光することにより、油の検出を行うことが可能となる。
【００４０】
図３は励起光波長を２００〜３００ｎｍまで変化させたときの、波長３４０ｎｍにおける蛍光強度の励起光スペクトルを示したものである。図中に示すように、励起光波長２３０ｎｍにおいてピークが見られており、励起光波長２３０ｎｍが最も強い蛍光を励起可能であることがわかる。
【００４１】
図４は、従来油膜計測用に使用していた２６０ｎｍの励起光を照射したときの、油を懸濁した水の蛍光スペクトルである。図２の蛍光スペクトルと比較すると、油による蛍光は一次散乱光のピークに僅かにショルダーが現れている程度であり、明確なピークが存在していない。よって、蛍光強度の変化により油を検知しようとした場合、散乱光によるベースライン蛍光強度が大きく、Ｓ／Ｎ比が十分にとれない、油以外の物質による散乱光強度の変動の影響を受ける等、不利な点がある。
【００４２】
すなわち、従来から２６０ｎｍの励起光では、水面に浮遊している油膜に関しては、強い蛍光を励起することが可能であったが、水中の油に関しては、図３からもわかるように、より短波長の紫外線を利用した方が強い蛍光を励起することが可能である。
【００４３】
以上の結果から、２５０ｎｍ以下の紫外線を励起光とし、３００〜４００ｎｍの蛍光を受光することにより、水中に懸濁した油分を高感度に検出することができる。
【００４４】
また、実際に事故で問題となる油種としては、灯油・重油・軽油等の鉱物油が主であるが、上記波長の紫外線で実用上使用されているＡ重油，灯油，軽油といった鉱物油を励起することが可能である。
【００４５】
蛍光測定では励起光波長とともに、蛍光発光波長を選定する必要がある。励起光として２００〜２５０ｎｍの紫外線を利用した場合、発生する蛍光は前述のように、３００〜４００ｎｍの範囲に入る。よって、受光する光の波長範囲を３００〜４００ｎｍとすることにより、他の物質による蛍光の影響を低減して、油による蛍光を性格に捉えることができ、高感度化を図ることができる。この受光側の波長範囲についても、実用上使用されている全ての鉱物油を検出することが可能である。
【００４６】
次に、図５により、図1で示した油検出装置の励起光照射手段５及び蛍光受光手段６の光学機器の詳細を示す。
【００４７】
励起光照射手段５は、キセノンランプ等の励起光源５１、励起光光学フィルタ５２、拡大レンズ５３により構成される。励起光源５１は、制御演算手段７により発光制御され、その光は、励起光光学フィルタ５２により、油を励起可能な波長領域の光として、選択的に透過される。さらに、拡大レンズ５３により、励起光として試料水槽４の水面上に広角に照射される。蛍光は励起光が照射された領域において発光することから、広範囲の水面に励起光を照射することにより、蛍光強度の増加を図ることができる。
【００４８】
蛍光受光手段６は、フォトマル（光電子倍増管）等の光電変換機器６１、蛍光光学フィルタ６２、集光レンズ６３により構成される。励起光照射手段５により励起光を照射された、広範囲の水面から発する蛍光は集光レンズ６３により集光され、蛍光光学フィルタ６２に導かれる。蛍光光学フィルタ６２は油から発する蛍光波長領域の光を透過させる。このようにして、試料水から発せられた蛍光は光電変換機器６１により電気信号に変換され、制御演算手段７によって蛍光強度が測定される。
【００４９】
図１の構成によれば、励起光照射手段５、蛍光受光手段６の光学測定機器は試料水と接触することなく、蛍光測定を実施できる。試料水には有機質及び無機質の粒子状物質及び溶解性物質が含まれている場合があり、長期間運用した場合に、これらの成分が試料水と接触する部位に付着する可能性がある。これらの物質が光学機器、特に励起光もしくは蛍光の光路に付着した場合、蛍光測定強度の低下、さらには測定が不可能となる可能性がある。そのため、光学機器と試料水を非接触構造とすることにより、光学機器の汚損による性能低下を解消することが可能となる。
【００５０】
このように、試料水槽４に導かれた試料水の蛍光を測定する上で必要な、励起光照射手段５及び蛍光受光手段６の、試料水槽４に対するこれら手段の配置が、装置性能に影響を及ぼすので、励起光照射手段５を試料水槽４の上方に設置し、励起光を試料水槽４の上部水面に照射し、水面において発する蛍光を、同様に試料水槽４の上方に設置した蛍光受光手段６により測定する。このとき、試料水槽４の水を流通させた状態で測定を継続する。この様な装置構成とすることにより、水中の油分濃度を連続的に検出し、定量することができる。
【００５１】
また、励起光照射手段５、蛍光受光手段６といった光学測定機器を、試料水に対して非接触としたことにより、前述のように光学機器の汚損を防止し、光学機器の清掃、交換といったメンテナンス間隔を長くすることが可能となる。すなわち、試料水として想定される、河川水、湖沼水、地下水、工場廃水等では、水中に鉱物質の土砂、動植物の破片等の有機性の固形物、その他溶解性の有機物質等、多種多様な物質が含まれている。これらの含有物が光学測定機器に付着すると、試料水に到達する励起光量の低下、油による蛍光の受光手段への到達の阻害により、検出性能が低下する。この汚染を防止するために、試料水と光学測定機器とを非接触とした。
【００５２】
図６は、図１の装置構成に脱泡槽１５を追加した場合の、装置構成を示したものである。試料水は採水ポンプ１から試料水配管２を通して試料水槽４に送られるが、採水時の空気の巻き込みや配管中での気泡発生により、試料水に気泡が混入する可能性がある。気泡が試料水槽４に到達すると、気泡が弾ける際、出力変動の要因となること、検出機器の汚染の原因となることから、脱泡槽１５により気泡を排出する。このことは、安定性の向上に繋がる。
【００５３】
図７は、試料水と励起光照射手段５及び蛍光受光手段６が直接接触した状態で、蛍光測定を実施する場合の装置構成例を示している。励起光照射手段５は試料水槽４の内部に設置されており、励起光照射手段５から発せられる励起光は空気層を介さず、直接試料水に照射される。試料水中に油が含まれていれば、励起光の光路上で蛍光が発生することになる。励起光を、空気層を経て試料水槽に照射する場合、励起光照射手段と水面との距離に応じて、励起光の減衰が発生するが、図７の構成とすることにより、減衰の影響を低減することが可能である。
【００５４】
また、蛍光発光を試料水槽４の内部に設置した蛍光受光手段６で受光することにより、試料水への油の混入を効果的に検出できる。このように構成すると、試料水の蛍光発光している部位と蛍光受光手段６とが近接していることから、蛍光発光の減衰を抑制し、高感度な蛍光測定を実現できる。
【００５５】
すなわち、検出感度の向上を図るためには、試料水と励起光照射手段５、蛍光受光手段６の距離が近い方が有利であり、その場合は、試料水とこれら光学測定機器とを空気層を介さず、直接接触させる構成を採る。この構成とすることにより、励起光を減衰することなく試料水に照射可能であるとともに、励起された蛍光を高効率に受光素子で捉えることが可能となる。
【００５６】
なお、励起光照射手段５を試料水槽４の上方に配置して、試料水と非接触の構成とし、蛍光受光手段６を試料水槽４中に配置して、試料水中で蛍光を測定する構成をとることも可能である。言うまでも無く、逆に励起光照射手段５を試料水と接触させ、蛍光受光手段６を非接触の構造とすることも可能である。ただし、微弱な蛍光の減衰を防止することが、高感度化には有効な手段であり、蛍光測定を試料水中で実施することが望ましい。
【００５７】
ここで、励起光の光軸上に蛍光受光手段６を配置した場合、蛍光発光に比較して高強度の励起光が蛍光受光手段６に到達することになる。蛍光受光手段６には蛍光光学フィルタ６２が備えられており、蛍光を受光する波長以外の光については遮断するようになっているが、一部が透過して光電変換機器６１に到達する。この励起光による蛍光測定への影響を低減するためには、励起光の光軸から蛍光受光手段６を外す必要がある。特に影響を低減するためには、図７に示すように、励起光の光軸と直角な方向に蛍光受光手段６を配置することが望ましい。
【００５８】
すなわち、励起光の光軸上に蛍光受光手段６を配置すると、励起光が蛍光測定に影響を及ぼすことから、影響が現れにくいように、それらの光軸が互いに所定の角度を成すように設置する。
【００５９】
図８は、試料水と励起光照射手段５及び蛍光受光手段６が空気層を介さずに蛍光測定を行う場合の、別の装置構成例を示したものである。試料水槽４を構成する壁面の少なくとも一部を透光体１１としたものである。透光体１１としては、透明性の高いガラス・プラスチック等が考えられるが、紫外線の透過度の高い、石英ガラスの適用が望ましい。励起光照射手段５及び蛍光受光手段６は、試料水槽４の透光体１１とした面に密着させて配置する。この構成においても、励起光照射手段５、蛍光受光手段６を試料水と直接接触させた場合と同様に、励起光・蛍光の減衰を低減し、高感度化を図ることができる。
【００６０】
すなわち、励起光照射手段５及び蛍光受光手段６は、ランプ・フォトマル・フィルタ・レンズ等の光学機器で構成されており、比較的複雑な構造となる。これらの光学測定機器を直接試料水に接触させるためには防水構造とする必要があり、製造コストの増加、故障率の上昇といった問題が生じる。このため、機器を簡略化するために、試料水槽４の少なくとも一部を透光体１１とし、励起光及び蛍光の透過を可能にすることが有効である。この透光体１１に励起光照射手段５及び蛍光受光手段６を密着させて設置し、試料水槽４内を流れる試料水に励起光を照射するとともに水中に発光する蛍光を受光する。この構成とすることにより、簡易な構造で高感度化を図ることが可能となる。
【００６１】
油の流入監視という目的から、蛍光測定を長時間連続で継続する必要がある。この場合、試料水に含まれる各種の物質が試料水槽４等、試料水と接触する部位に付着し、汚染物質となる。汚染物質としては、無機質・有機質で構成された濁質や、溶解性物質が析出したもの等が想定される。試料水と光学機器が接触している構成の場合、これら汚染物質が励起光及び蛍光を阻害することから、感度の低下が発生する。試料水と非接触の場合においても、試料水槽への土砂の堆積による試料水の流通阻害、堆積した土砂による蛍光出力への影響等、測定の不安定性が懸念される。
【００６２】
以上の状況から、試料水槽４の洗浄を実施することにより、長期間の連続使用における、計測の安定性を向上させることができる。図９は試料水槽４の洗浄手段の構成の一例である。図９においては、洗浄手段１０１は、試料水槽４の上部より洗浄水（洗浄液）を散水することにより、壁面に付着した汚染物質を除去する。通常時は試料水バルブ１４が開となり、試料水配管２を通じて試料水は試料水槽４に導入される。洗浄時には、試料水バルブ１４を閉とし、洗浄排水バルブ１６を開く。また、洗浄水バルブ１７を開き、洗浄水を試料水槽４に導入する。この場合、散水装置１８により壁面に洗浄水を散水し、付着している汚染物質を除去する。
【００６３】
散水装置１８は試料水槽４の上部に設置することが望ましいが、光学機器を試料水槽４の上部に配置する場合、励起光の照射及び蛍光の受光を遮断しない位置に配置する必要がある。図９の例では散水装置１８を環状とし、中心部が光路となる様、光学機器を配置している。その他、可動のアームに散水装置を取り付け、洗浄時のみ試料水槽上部に移動させる等の構成としてもよい。
【００６４】
汚染物質のうち、土砂等の濁質については、洗浄水の散水により効果的に除去できるが、壁面に付着した無機質・有機質のスケールについては散水だけでは、洗浄効果が十分で無い場合もある。これら付着物に対する洗浄効果を上げるためには、洗浄液として、界面活性剤・酸等の洗剤を使用することが有効である。図９においても、洗剤貯留槽１９に洗剤を貯めて置き、洗浄時に洗剤注入装置２０により、洗浄水に混合して試料水槽４に散布する。洗浄後は、洗剤の供給を停止し、洗浄水もしくは試料水にて試料水槽内の水を十分置換した後、測定を再開する。
【００６５】
図１０は洗浄手段１０１の構成の、別の一例である。ここでは、試料水槽４を二重構造とし、内側の槽には微小な穴を複数設けている。この場合、洗浄水は内槽２１と外槽２２との間に送水され、内槽２１に設けた穴から試料水槽４の内側に押し出される。その際、壁面に付着した土砂等の汚染物質は壁面から押し出され、洗浄水とともに、洗浄排水配管へ排出される。この構成とすることにより、光学測定を阻害することなく洗浄効果を得ることができる。さらに、散水装置１８を設ける必要が無く、機器の簡素化・省コスト化につながる。言うまでも無く、図１０の構成においても、洗剤を利用することにより、洗浄効果を高めることが可能である。
【００６６】
このように、試料水には各種の固形物質・溶解性物質が含まれているため、試料水槽４の汚染が発生する。励起光照射手段５及び蛍光受光手段６が直接試料水と接触している場合は検出能力の低下が懸念される。励起光照射手段５及び蛍光受光手段６を上方に配置した非接触構造を採った場合についても、試料水槽４が汚染した場合、堆積した土砂による油の吸着、有機物汚染によるバックグランド蛍光等、蛍光測定を行う上で障害となる場合がある。そこで、試料水槽４に洗浄液を供給して試料水槽４の清掃を実施する。この結果、安定した蛍光測定を実現することができる。
【００６７】
上述した油分検出装置では、油が混入した場合、計測される蛍光強度が増加する。そこで、蛍光強度が一定値以上となった場合、油流入警報を発報する。その際、油が混入した試料水を採水しておくことにより、油混入の有無の確認、油種の特定、油臭強度の測定、油分濃度の詳細分析等、事後処理を決定するために必要な分析を実施することができる。
【００６８】
図１１は、排水配管８に試料水取り出し手段１０２として、採水バルブ２４及び採水タンク２３設置した例である。蛍光強度が警報値を超過した場合、演算制御手段７により、試料水取り出し手段１０２の採水バルブ２４を開とし、試料水槽からの排水を採水タンク２３に導入する。この構成とすることにより、実際に蛍光強度の増加が発生した試料水を採水することが可能となる。
【００６９】
すなわち、蛍光強度が増大した際、油が混入したと判定し警報を発報する。その後、油による障害を防止するために、取水停止・活性炭注入等の措置を実施することになるが、対処方法を策定する上で、実際に油が混入しているかどうかの確認、混入した油種の特定、混入した油量の推定が可能であることが望ましい。そのため、警報発報時に試料水槽４から試料水を取り出す機構１０２を備え、試料水の分析を可能にする。採水型装置が基本となっていることから、比較的容易に採水機構を追加することが可能である。
【００７０】
以上のように、蛍光分光法により、水中に懸濁した油分濃度を連続的に監視可能な、油分検出装置を構築することができる。また、励起光波長、蛍光受光波長を水中の油検出に適した波長とすることにより、感度及び選択性の向上を図ることができる。また、試料水槽の構成を変更することにより、非接触構造によるメンテナンス性向上、接触構造による感度向上という様に、目的に応じた装置を構成することができる。また、洗浄機構を備えることにより、長期間の安定した連続運転を可能とする。さらに、試料水取り出し手段を備えることにより、応答時の油の有無の確認、油流入時の対処方法の策定を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明による油分検出装置の一実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】同上実施の形態における波長２３０ｎｍの励起光を照射したときの、油を懸濁した水の蛍光スペクトルを示す図である。
【図３】同上実施の形態における励起光波長を２００〜３００ｎｍまで変化させたときの、波長３４０ｎｍにおける蛍光強度の励起光スペクトルを示す図である。
【図４】従来油膜計測用に使用していた２６０ｎｍの励起光を照射したときの、油を懸濁した水の蛍光スペクトルを示す図である。
【図５】同上実施の形態における励起光照射手段及び蛍光受光手段の詳細を示す構成図である。
【図６】本発明の試料水槽の前段に脱泡槽を設けた実施の形態を示す構成図である。
【図７】本発明の、励起光照射手段及び蛍光受光手段を試料水に接触させて蛍光測定する実施の形態を示す構成図である。
【図８】本発明の、励起光照射手段及び蛍光受光手段を試料水槽の透光部分に接触させて取り付けた実施の形態を示す構成図である。
【図９】本発明の、洗浄手段を設けた実施の形態を示す構成図である。
【図１０】本発明の、別の洗浄手段を設けた実施の形態を示す構成図である。
【図１１】本発明の、試料水取り出し手段を設けた実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    採水ポンプ
２    配管
３    検出装置本体
４    試料水槽
５    励起光照射手段
６    蛍光受光手段
７    制御演算手段
１１    透光体
１００    採水装置
１０１    洗浄手段
１０２    試料水取り出し手段
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図３】
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