(57)【要約】  【課題】簡単な構造で校正やセル窓の洗浄を自動的に実現可能とした積分球式濁度計を提供する。  【解決手段】光源１１からの光が一方のセル窓１３３を介して内部の試料水に照射され、かつ、試料水から発生した散乱光及び透過光が他方のセル窓１３３を介して出射する検出セル１３１と、他方のセル窓１３３から出射した散乱光及び透過光を捕集する積分球１５とを備え、積分球１５により捕集された散乱光及び透過光をそれぞれ光電変換して得た各検出電流の比に基づいて試料水の濁度を測定する積分球式濁度計に関する。各検出電流の比を校正するための校正用フィルタ１３８を、他方のセル窓１３３と積分球１５の光入射口１５Ａとの間に着脱可能に配置し、また、セル窓１３３の内面に接触して移動する洗浄用のワイパー１３６Ｃを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が一方のセル窓を介して内部の試料水に照射され、かつ、試料水から発生した散乱光及び透過光が他方のセル窓を介して出射する検出セルと、
前記他方のセル窓から出射した散乱光及び透過光を捕集する積分球と、を備え、
積分球により捕集された散乱光及び透過光をそれぞれ光電変換して得た各検出電流の比に基づいて試料水の濁度を測定する積分球式濁度計において、
前記各検出電流の比を校正するための校正用フィルタを、前記他方のセル窓と積分球の光入射口との間に着脱可能に配置したことを特徴とする積分球式濁度計。
【請求項２】
請求項１に記載した積分球式濁度計において、
セル窓の内面に接触して移動する洗浄用のワイパーを備えたことを特徴とする積分球式濁度計。
【請求項３】
検出セル内にゼロ水または洗浄液を供給しながら請求項２記載のワイパーによりセル窓の内面を洗浄し、その後、検出セル内にゼロ水を供給して測定値のゼロ校正を行い、更に請求項１記載の校正用フィルタを用いてスパン校正を行うことを特徴とする積分球式濁度計の洗浄・校正方法。
【請求項４】
請求項３に記載した積分球式濁度計の洗浄・校正方法において、
ワイパーによる洗浄、ゼロ校正及びスパン校正を、濁度測定シーケンス内で自動的かつ周期的に実行することを特徴とする積分球式濁度計の洗浄・校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料水の濁度を光学的に測定する積分球式濁度計に関し、詳しくは、濁度の測定精度を向上させるための洗浄・校正手段及び洗浄・校正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積分球式濁度計は、検出セル内の試料水を透過した光を積分球内に導入し、受光素子により散乱光を光電変換した検出電流と透過光を光電変換した検出電流との比に基づいて試料水の濁度を測定するものとして知られている。
この積分球式濁度計によれば、色の影響が少なく、低濁度から高濁度までを高精度に測定することが可能である。
【０００３】
この種の濁度計では、長期間の使用により検出セルのセル窓に試料水の汚れが付着したり、また、一時的であっても試料水中の気泡や微粒子がセル窓に付着することによって、セル窓の透過光量が減少する。更に、光源として用いられるタングステンランプ等の光量が長期の使用によって減少する等の理由により、濁度測定誤差が発生する。
従って上記の測定誤差を低減するために、検出セルブロックを分解してセル窓を洗浄したり、ゼロ校正やスパン校正を定期的に行う等のメンテナンスが必要とされている。
【０００４】
なお、下記の特許文献１には、計測シリンダー内をブラシが回転及び上下動して計測シリンダーの内壁を洗浄する洗浄手段を備えたサンプリング形の濁度計等の水質測定装置が記載されている。
また、下記の特許文献２には、円柱形空洞部内を回転して空洞部内の周壁面に接触しつつ洗浄するワイパー部材を備えたプロセス用色度計、濁度計等のフローセル装置が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２４３９６４号公報（段落［００１５］〜［００２２］，［００３６］，［００３７］，［００４９］、図１等）
【特許文献２】特開２００２−１３１２２１号公報（段落［０００５］〜［０００７］，［００１７］，［００１８］，［００２６］，［００２７］、図１、図２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記各特許文献には、計測シリンダーやフローセルの内面をブラシやワイパー部材によって洗浄する技術が開示されており、セル窓の汚れを除去する手段については記載されているものの、積分球式濁度計においてスパン校正等を簡易な構成によって自動的に実現する手段は開示されていない。
すなわち、従来の積分球式濁度計では、通常、人手により周期的にゼロ校正・スパン校正を行っているが、例えばスパン校正時には校正用フィルタを検出セルと積分球との間に配置するといった作業が煩雑であり、これらの校正作業を自動化することが効率化、省力化の観点から強く望まれていた。
【０００７】
そこで本発明の解決課題は、校正作業をセル窓の洗浄と共に容易かつ自動的に実現可能とした積分球式濁度計及びその洗浄・校正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した積分球式濁度計は、光源からの光が一方のセル窓を介して内部の試料水に照射され、かつ、試料水から発生した散乱光及び透過光が他方のセル窓を介して出射する検出セルと、
前記他方のセル窓から出射した散乱光及び透過光を捕集する積分球と、を備え、
積分球により捕集された散乱光及び透過光をそれぞれ光電変換して得た各検出電流の比に基づいて試料水の濁度を測定する積分球式濁度計において、
前記各検出電流の比を校正するための校正用フィルタを、前記他方のセル窓と積分球の入射口との間に着脱可能に配置したものである。
【０００９】
請求項２に記載した積分球式濁度計は、請求項１において、セル窓の内面に接触して移動する洗浄用のワイパーを備えたものである。
【００１０】
請求項３に記載した積分球式濁度計の洗浄・校正方法は、検出セル内にゼロ水または洗浄液を供給しながら請求項２記載のワイパーによりセル窓の内面を洗浄し、その後、検出セル内にゼロ水を供給して測定値のゼロ校正を行い、更に請求項１記載の校正用フィルタを用いてスパン校正を行うものである。
【００１１】
請求項４に記載した積分球式濁度計の洗浄・校正方法は、請求項３において、ワイパーによる洗浄、ゼロ校正及びスパン校正を、濁度測定シーケンス内で自動的かつ周期的に実行するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、セル窓内面の洗浄、ゼロ校正及びスパン校正を自動的に行うことができ、積分球式濁度計のメンテナンスや校正作業に伴う手間や労力を大幅に削減することができる。
また、洗浄手段、校正手段の構造が簡単であり、既存の濁度計に若干の部材を付加するだけで構成可能であるから、低コストにて提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１は本発明の実施形態にかかる積分球式濁度計の全体構成図であり、主要部の内部構造を概略的に示したものである。
【００１４】
図１において、１０は検出器であり、この検出器１０は、タングステンランプ等の光源１１と、光源１１の光軸上に配置されたコンデンサレンズ、ピンホール、コリメータレンズ等を有するレンズ部１２と、検出セルブロック１３と、このブロック１３内に配置されて試料水が導入され、かつ検出光が透過する検出セル１３１と、検出セルブロック１３の後段に配置された積分球１５と、前記光軸に平行な透過光が入射する光トラップ１６と、透過光を光電変換する受光素子１７Ｔ及び散乱光を光電変換する受光素子１７Ｒと、アンプ１８Ｔ，１８Ｒと、乾燥剤が収容される乾燥剤収容室１９と、乾燥剤を通過した検出器１０の内部空気を検出セル１３１のセル窓に噴射するためのポンプ２０Ａ，２０Ｂと、を備えている。
なお、１３６は検出セル１３１の内部において前記セル窓の内面を清掃するワイパー部材、１３８は検出セルブロック１３と積分球１５との間の隙間に着脱配置される校正用フィルタ（標準散乱板）であり、これらの構成、作用については後述する。
【００１５】
また、２１はバルブ２３を介して試料水が供給される配管、３０は試料水中の気泡を除去する脱泡槽、２４はオーバーフロー用のバルブ、３１は気泡捕捉フィルタ、２２は脱泡槽３０内の試料水を前記検出セル１３１に導入するための配管、４０はオプションとして取付可能な脱気装置である。
更に、５０は、前記アンプ１８Ｒ，１８Ｔから出力される散乱光検出電流ＩＲと透過光検出電流ＩＴとの比（ＩＲ／ＩＴ）に所定の係数Ｋ（濁度標準液を用いて予め算出）を乗じて試料水の濁度を演算する変換器であり、演算された濁度を表示部５１にディジタル表示するように構成されている。なお、この変換器５０は、前記光源１１の制御も行っている。
【００１６】
次に、図２、図３は図１における主要部の構成図であり、主として校正用フィルタ１３８の着脱構造を説明するための図である。
検出セルブロック１３の筐体１３２の側面には、ロータリーソレノイド１３７が取り付けられており、図３に示すように、上記ソレノイド１３７によってアーム１３９Ａが所定角度回動し、その先端のアーム１３９Ｂが水平方向に移動可能となっている。アーム１３９Ｂの先端部には擦りガラス等からなる校正用フィルタ１３８が配置されており、アーム１３９Ｂが水平移動することにより、校正用フィルタ１３８が検出セルブロック１３と積分球１５の光入射口１５Ａとの間の隙間に移動して密着し、セル窓１３３とほぼ重なり合うものである。これにより、セル窓１３３から出射する光は、外部に漏れることなく校正用フィルタ１３８を通過して積分球１５に入射するように構成されている。
【００１７】
２６は逆浸透膜またはメンブレンフィルタからなるゼロ水生成部であり、水道水が導入されてゼロ校正用のゼロ水を生成するためのものである。このゼロ水生成部２６により生成されたゼロ水は電磁弁２５に送られ、試料水またはゼロ水の何れかが電磁弁２５を介して検出セル１３１内に導入されるようになっている。
なお、図１では、上記電磁弁２５、ゼロ水生成部２６等の図示を便宜上、省略してある。
【００１８】
次いで、図４は、検出セル１３１内のワイパー部材１３６の構成を示すもので、図４（ａ）は内部正面図、図４（ｂ）は内部側面図である。
図示するように、検出セル１３１の側面にはモータ１３５が固定され、その回転軸１３６Ａには、検出セル１３１内においてアーム１３６Ｂが連結されている。このアーム１３６Ｂの先端部には合成樹脂製のワイパー１３６Ｃが固着されている。なお、図４において、１３４Ａは試料水またはゼロ水等の供給口、１３４Ｂは排出口を示す。
【００１９】
上記のように構成することにより、モータ１３５の回転に伴ってアーム１３６Ｂ及びワイパー１３６Ｃが回動または回転し、ワイパー１３６Ｃが、検出セル１３１の正面及び背面に配置されたセル窓１３３の内面に接触しながら移動することにより、セル窓１３３の内面に付着した汚れを除去することができる。また、セル窓１３３以外の部分であって、ワイパー１３６Ｃの移動経路上にある検出セル内面の汚れも、同様にして除去可能である。
なお、セル窓１３３の洗浄時には、電磁弁２５により試料水をゼロ水に切り替えてゼロ水を検出セル１３１内に導入しながらワイパー１３６Ｃを回動させるものであるが、別途用意した洗浄液を検出セル１３１内に導入しても良い。
【００２０】
次に、この実施形態の動作を説明する。
試料水の濁度測定時には、従来と同様に検出セル１３１内に試料水を供給し、変換器５０が、積分球１５により捕集した散乱光及び透過光の各検出電流の比（ＩＲ／ＩＴ）に係数Ｋを乗じて試料水の濁度を演算し、表示部５１に表示する。このとき、前述した校正用フィルタ１３８は光路上から除去されている。
【００２１】
また、一定周期もしくは適時に、電磁弁２５により試料水をゼロ水または洗浄液に切り替えて検出セル１３１内に導入すると共に、これと同期させてモータ１３５を駆動することにより、セル窓１３３内面のワイパー洗浄を実行する。この洗浄動作により、セル窓１３３の内面の汚れは勿論のこと、検出セル１３１内に滞留しているゴミ等の不純物、浮遊物、気泡等を洗い流し、検出セル１３１内を清浄に保つことができる。
【００２２】
更に、上記洗浄動作が終了したらモータ１３５を停止してワイパー１３６Ｃを止め、引き続きゼロ水を検出セル１３１内に供給しながらゼロ校正を行う。すなわち、積分球１５により捕集された散乱光及び透過光をそれぞれ受光素子１７Ｒ，１７Ｔにより光電変換し、これによって得た各検出電流の比（ＩＲ／ＩＴ）に基づいて濁度を測定し、そのときの濁度がゼロとなるように変換器５０を調整してゼロ校正を行う。
【００２３】
次に、図２，図３に示したロータリーソレノイド１３７に通電してアーム１３９Ａ，１３９Ｂを駆動し、校正用フィルタ１３８をセル窓１３３の光路上に配置する。
この状態で、検出セル１３１からセル窓１３３及び校正用フィルタ１３８を介して検出光を積分球１５内に入射させ、変換器５０により散乱光及び透過光の各検出電流の比（ＩＲ／ＩＴ）を演算する。
校正用フィルタ１３８として、例えば擦りガラス（４３７２１−Ｄエドモンド）を使用した場合の、試験開始からの経過日数、各検出電流の比（ＩＲ／ＩＴ）、比（ＩＲ／ＩＴ）の誤差（試験開始時を０％とする）は、以下の表１に示すとおりである。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１によれば、日数が経過しても比（ＩＲ／ＩＴ）の誤差は最大でも１.２％とほとんどなく、校正用フィルタ１３８の特性が安定していることが判る。
従って、校正用フィルタ１３８を使用した場合の各検出電流の比（ＩＲ／ＩＴ）に基づき測定当初からの比（ＩＲ／ＩＴ）の誤差を求め、この誤差を濁度演算式の係数Ｋに含めることでスパン校正を行い、経時的な感度の低下を補正することができる。
【００２６】
なお、試料水と検出器１０内部との温度差によりセル窓１３３の外表面に結露が発生するのを防止するため、図１における乾燥剤収容室１９内の乾燥剤を経た検出器１０内の乾燥空気を、ポンプ２０Ａ，２０Ｂによりセル窓１３３の外表面に噴射させて結露を防止することが望ましい。この結露防止動作は、ワイパー洗浄、ゼロ校正・スパン校正と同期させて行うか、あるいは必要に応じて適宜行えば良い。このように乾燥空気を検出器１０の内部に循環させることにより、検出器１０の内部全体の除湿も促進される。
【００２７】
ワイパー洗浄及びゼロ校正・スパン校正の各処理は、一連の濁度測定シーケンスにおいて一定周期で行えば良く、電磁弁２５やロータリーソレノイド１３７、モータ１３５の駆動制御、変換器５０による校正演算等は、図示されていないコントローラのプログラムにより自動的に実行可能である。
【００２８】
以上のように、本実施形態によれば、ゼロ校正・スパン校正及びセル窓の洗浄作業を自動的に行うことができ、メンテナンス作業の負担を軽減できると共に、従来の積分球式濁度計に付加する構造部材も簡単なもので済むため、低コストにて実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態を示す概略的な全体構成図である。
【図２】図１における主要部の側面図である。
【図３】図２における主要部の正面図である。
【図４】図１における検出セル内のワイパー部材の構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０：検出器
１１：光源
１２：レンズ部
１３：検出セルブロック
１３１：検出セル
１３２：筐体
１３３：セル窓
１３４Ａ：供給口
１３４Ｂ：排出口
１３５：モータ
１３６：ワイパー部材
１３６Ａ：回転軸
１３６Ｂ：アーム
１３６Ｃ：ワイパー
１３７：ロータリーソレノイド
１３８：校正用フィルタ
１３９Ａ，１３９Ｂ：アーム
１５：積分球
１５Ａ：光入射口
１６：光トラップ
１７Ｒ，１７Ｔ：受光素子
１８Ｒ，１８Ｔ：アンプ
１９：乾燥剤収容室
２０Ａ，２０Ｂ：ポンプ
２１，２２：配管
２３，２４：バルブ
２５：電磁弁
２６：ゼロ水生成部
３０：脱泡槽
３１：気泡捕捉フィルタ
４０：脱気装置
５０：変換器
５１：表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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