特許 7423343 液体検査装置および液体検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-19

(45)【発行日】2024-01-29

(54)【発明の名称】液体検査装置および液体検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/3577 20140101AFI20240122BHJP

   G01N 21/359 20140101ALI20240122BHJP

【ＦＩ】

G01N21/3577

G01N21/359

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020028635

(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公開番号】P2021135051

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-10-12

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和元年度、経済産業省、次世代燃料供給体制確立に向けた技術開発・実証補助事業「近赤外線分光技術による油種判別（コンタミ防止）技術確立」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】307011510

【氏名又は名称】株式会社熊平製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000151346

【氏名又は名称】株式会社タツノ

(74)【代理人】

【識別番号】100163186

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 裕吉

(72)【発明者】

【氏名】太田 剛

(72)【発明者】

【氏名】鶴崎 晋也

【審査官】横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】特許第６５９５６５２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１０－０９１３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３０７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５６９３９４４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／６１

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体検査装置であって、
近赤外光を含む光を発光する発光部と、
前記光が照射された検査対象液体物からの透過光および／または反射光を受光する受光部と、
前記発光部の発光面および前記受光部の受光面の少なくとも一方を覆う，近赤外領域の光を透過させる合成樹脂製の窓材と、
前記受光部により受光された光が入射され、当該入射された光の近赤外領域におけるスペクトルを計測する分光器と、
前記分光器により計測されたスペクトルに含まれる，近赤外領域における前記窓材のスペクトルの歪みを考慮して、前記分光器により計測されたスペクトルに基づいて前記検査対象液体物中の特定成分の含有の有無を判別する成分分析部と、
前記特定成分ごとの，近赤外領域における前記窓材のスペクトルの歪みが含まれないスペクトルである基準スペクトルと、近赤外領域における前記窓材のスペクトルである窓材スペクトルとを記憶するスペクトルデータ記憶部と、
前記液体検査装置による液体検査が行われていないときに、前記分光器により計測されたスペクトルに基づいて近赤外領域における前記窓材のスペクトルを取得し、前記スペクトルデータ記憶部に記憶された，前記窓材の経年劣化により変化する前記窓材スペクトルを前記取得したスペクトルに更新する窓材スペクトル更新部とを備え、
前記成分分析部は、前記分光器により計測されたスペクトルから前記スペクトルデータ記憶部に記憶された前記窓材スペクトルを差し引いたものと、前記スペクトルデータ記憶部に記憶された前記基準スペクトルとを比較して、または、前記スペクトルデータ記憶部に記憶された前記基準スペクトルと前記窓材スペクトルとを足し合わせたものと、前記分光器により計測されたスペクトルとを比較して、前記検査対象液体物中の特定成分の含有の有無を判別する、液体検査装置。

【請求項2】

前記成分分析部は、前記スペクトルデータ記憶部に記憶された前記窓材スペクトルに、当該窓材スペクトルの波長ごとに異なる値の係数を乗じて他のスペクトルとの演算を行う、請求項１に記載の液体検査装置。

【請求項3】

コンピュータが検査対象液体物の検査を行う方法であって、
近赤外光を含む光を発光する発光部と、前記光が照射された前記検査対象液体物からの透過光および／または反射光を受光する受光部と、前記発光部の発光面および前記受光部の受光面の少なくとも一方を覆う，近赤外領域の光を透過させる合成樹脂製の窓材と、前記受光部により受光された光が入射され、当該入射された光の近赤外領域におけるスペクトルを計測する分光器とを備えた光学デバイスから、前記分光器により計測されたスペクトルを受信するステップと、
前記受信したスペクトルに含まれる，近赤外領域における前記窓材のスペクトルの歪みを考慮して、前記受信したスペクトルに基づいて前記検査対象液体物中の特定成分の含有の有無を判別するステップと、
前記特定成分ごとの，近赤外領域における前記窓材のスペクトルの歪みが含まれないスペクトルである基準スペクトルと、近赤外領域における前記窓材のスペクトルである窓材スペクトルとを記憶するスペクトルデータ記憶部に記憶された前記窓材スペクトルを前記分光器により計測されたスペクトルから差し引いたものと、前記スペクトルデータ記憶部に記憶された前記基準スペクトルとを比較して、または、前記スペクトルデータ記憶部に記憶された前記基準スペクトルと前記窓材スペクトルとを足し合わせたものと、前記分光器により計測されたスペクトルとを比較して、前記検査対象液体物中の特定成分の含有の有無を判別するステップと、
前記コンピュータによる液体検査が行われていないときに、前記分光器により計測されたスペクトルに基づいて近赤外領域における前記窓材のスペクトルを取得し、前記スペクトルデータ記憶部に記憶された，前記窓材の経年劣化により変化する前記窓材スペクトルを前記取得したスペクトルに更新するステップとを備えた液体検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体検査装置および液体検査方法に関し、特に分光分析により液体を検査する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近時、飛行機、船舶、鉄道などの公共交通機関や空港、駅、コンサート会場などの公共施設への危険物持ち込みが強く警戒されるところであるが、液体物はその外見から危険性を判断することが難しい。そこで液体物の危険性を簡単に検査することができる液体検査装置が開発されている。

【0003】

液体物に光を当てると液体物の含有成分に応じて特定波長の光が吸収されて特有の吸光スペクトルが観察される。液体検査装置はこの原理を応用して液体物の検査をする。すなわち、液体検査装置は分光分析装置を備えており、液体物に光を照射し、当該液体物からの透過光および／または反射光の近赤外領域のスペクトルを分析することで、当該液体物が爆発の危険性がある危険物であるか否か、あるいは当該液体物に不正薬物が含まれているか否かといった検査をする。例えば、下記特許文献１，２には、液体物の吸光スペクトルから当該液体物が危険物であるか否かを検査する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５２０７４６２号公報

【文献】特開２０１６－８０４０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の液体検査装置では、光源となるランプの光に含まれる近赤外領域の光を効率よく透過させ、併せてランプを保護する目的で窓材が設けられる。通常、この窓材には近赤外領域における吸光スペクトルの歪みが少ないサファイアやシリコンなど鉱物材料（以下、ガラスと総称する）が用いられる。

【0006】

ところが、ガラス製の窓材の場合、尖った物が当たるとヒビが入ったり、割れたりするおそれがある。また、コストが比較的高いといった問題もある。これら問題を考慮すると、ガラス製以外の例えばアクリルなどの安価で耐衝撃性に優れた合成樹脂製の窓材を使用することも考えられる。しかし、合成樹脂には近赤外領域において吸光スペクトルの歪みが大きいという問題がある。

【0007】

図８は、ガラス製の窓材を使用したときのある特定成分のスペクトル例および合成樹脂製の窓材を使用したときの当該特定成分のスペクトル例を表すグラフである。縦軸は吸光度、横軸は近赤外領域の波長を表す。このグラフからわかるように、合成樹脂製の窓材を使用したときのスペクトル例はガラス製の窓材を使用したときのスペクトル例に比べて全体的に吸光度が高めに計測される。また、合成樹脂製の窓材を使用したときのスペクトル例にはガラス製の窓材を使用したときのスペクトル例にはない歪みが所々に生じている。

【0008】

さらに、合成樹脂は、温度差などの影響で膨張・収縮したり、表面の結露・蒸発により表面が荒れたりするため、長期間使用していると屈折率が変化して吸光スペクトルの歪みがより一層大きくなるといった経年劣化の問題がある。このため、合成樹脂は窓材には不向きであり、合成樹脂製の窓材は、通常、液体検査装置には用いられない。

【0009】

上記問題に鑑み、本発明は、合成樹脂製の窓材を使用しても良好な検査精度を保つことができる液体検査装置および液体検査方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一局面に従った液体検査装置は、近赤外光を含む光を発光する発光部と、前記光が照射された検査対象液体物からの透過光および／または反射光を受光する受光部と、前記発光部の発光面および前記受光部の受光面の少なくとも一方を覆う，近赤外領域の光を透過させる合成樹脂製の窓材と、前記受光部により受光された光が入射され、当該入射された光の近赤外領域におけるスペクトルを計測する分光器と、前記分光器により計測されたスペクトルに含まれる，近赤外領域における前記窓材のスペクトルの歪みを考慮して、前記分光器により計測されたスペクトルに基づいて前記検査対象液体物中の特定成分の含有の有無を判別する成分分析部とを備えたものである。

【0011】

本発明の一局面に従った液体検査方法は、コンピュータが検査対象液体物の検査を行う方法であって、近赤外光を含む光を発光する発光部と、前記光が照射された前記検査対象液体物からの透過光および／または反射光を受光する受光部と、前記発光部の発光面および前記受光部の受光面の少なくとも一方を覆う，近赤外領域の光を透過させる合成樹脂製の窓材と、前記受光部により受光された光が入射され、当該入射された光の近赤外領域におけるスペクトルを計測する分光器とを備えた光学デバイスから、前記分光器により計測されたスペクトルを受信するステップと、前記受信したスペクトルに含まれる，近赤外領域における前記窓材のスペクトルの歪みを考慮して、前記受信したスペクトルに基づいて前記検査対象液体物中の特定成分の含有の有無を判別するステップとを備えている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によると、合成樹脂製の窓材の吸光スペクトルの歪みが分光器により計測されたスペクトルに及ぼす影響をなくして良好な検査精度を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る液体検査装置の斜視図

【図2】図１の液体検査装置を用いた検査の様子を示す図

【図3】本発明の第１の実施形態に係る液体検査装置のブロック図

【図4】合成樹脂製の窓材の影響を受けたある特定成分のスペクトル例、窓材の影響がない当該特定成分のスペクトル例、および合成樹脂製の窓材のスペクトル例を表すグラフ

【図5】本発明の第２の実施形態に係る液体検査装置（給油所貯油設備）の概略図

【図6】図５の給油所貯油設備で用いられる注油口の斜視図

【図7】本発明の第２の実施形態に係る液体検査装置（給油所貯油設備）のブロック図

【図8】ガラス製の窓材を使用したときのある特定成分のスペクトル例および合成樹脂製の窓材を使用したときの当該特定成分のスペクトル例を表すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。また、図面に描かれた各部材の寸法、厚み、細部の詳細形状などは実際のものとは異なることがある。

【0015】

なお、図面中に「上」「下」「右」「左」「前」「後」の注記がある場合には、明細書中の説明における「上」「下」「右」「左」「前」「後」とは、その注記された方向を指す。また、前後方向を「縦」、左右方向を「横」、上下方向を「高さ」ということがある。

【0016】

≪第１の実施形態≫
本発明の第１の実施形態に係る液体検査装置は、ボトル、ビン、缶などの容器に入った液体物を容器に入ったままで検査する装置である。より詳しくは、本発明の第１の実施形態に係る液体検査装置は、容器内の液体物に関して、エタノールやガソリンなどの可燃性液体、爆発物原料、不正薬物などの含有状況を検査する装置である。なお、検査対象の液体物は透明なものに限られず有色あるいは不透明なものであってもよい。また、検査対象の液体物は水状のものに限られず粘度の高いものであってもよい。

【0017】

－外観構成－
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液体検査装置の斜視図である。図１に示したように、液体検査装置１０は、略直方体形状の装置本体１１と、装置本体１１の上面後側の左右コーナー部に設けられた略四角柱形状の２つのポール１２，１２とを備えている。

【0018】

装置本体１１は板金でできた箱状部材であり、その最大部分の大きさは縦２５０［ｍｍ］×横２６０［ｍｍ］×高さ９２［ｍｍ］である。装置本体１１において上面前寄りの位置に縦９０［ｍｍ］×横１５０［ｍｍ］の矩形のタッチパネルモニター１３が、前面左寄りの位置に電源スイッチ１４が、前面中央付近にスピーカー１５が、左側面に図略の電源プラグ挿入口とＵＳＢポートが、それぞれ配設されている。さらに、装置本体１１の内部に分光器、コンピュータ、ハードディスクドライブやメモリやＵＳＢインターフェイスなどの周辺機器、Ａ／Ｄ変換ボードなどの電子回路基板などが収容されている。

【0019】

２つのポール１２，１２はいずれも板金でできた筒状部材であり、その最大部分の大きさは縦６２［ｍｍ］×横６２［ｍｍ］×高さ１７８［ｍｍ］である。左のポール１２の右側面と右のポール１２の左側面との離隔は１２６［ｍｍ］である。

【0020】

左のポール１２の内部には図略のハロゲンランプと、受光部１６と、受光部１６により受光された光を分光器へ導光する図略の光ファイバーとが収容されている。左のポール１２の右側面の上端寄りにハロゲンランプの発光を外部へ出すための発光孔１７が、その下側に受光部１６を取り付けるための受光孔１８が、それぞれ配設されている。受光部１６は左のポール１２の右側面から５［ｍｍ］ほど突出して受光孔１８に取り付けられている。発光孔１７は、左のポール１２の内面に配設された窓材１７ａでその全体が覆われている。窓材１７ａは、光透過性の合成樹脂でできており、ハロゲンランプの発光面を覆って近赤外領域の光を透過させるものである。窓材１７ａに好適な合成樹脂としてメタクリル樹脂（アクリル樹脂）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ樹脂）、アクリルニトリルスチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、スチロール樹脂、ポリカーボネートなどが挙げられる。

【0021】

右のポール１２の内部には図略のハロゲンランプが収容されている。右のポール１２の左側面において左のポール１２の受光部１６と対向する位置にハロゲンランプの発光を外部へ出すための発光孔１７が配設されている。なお、図１の視点からは発光孔１７は右のポール１２に隠れて見えないため、便宜的に破線で発光孔１７を描いている。発光孔１７は、右のポール１２の内面に配設された窓材１７ａでその全体が覆われている。窓材１７ａは、光透過性の合成樹脂でできており、ハロゲンランプの発光面を覆って近赤外領域の光を透過させるものである。窓材１７ａに好適な合成樹脂については上述したとおりである。

【0022】

２つのポール１２，１２の上端部に表示ランプ１９，１９が配設されている。各表示ランプ１９は、各ポール１２の上端部全体を覆うランプカバー１９Ａと、青、緑、赤、紫の各色で発光可能な図略のＬＥＤとを備えている。ランプカバー１９Ａは、半透明の樹脂材料を原料として形成されており、ＬＥＤの光を拡散してカバー全面が発光するようになっている。

【0023】

さらに、右のポール１２の前面の下端寄りに超音波センサー２０が、その上側に温度センサー２１が、それぞれ配設されている。装置本体１１の上面右側に、前後方向に動くスライダー２３が配設されている。スライダー２３は、樹脂材料を原料として形成されており、缶などを超音波センサー２０に押し付ける際に用いられる。

【0024】

図２は、液体検査装置１０を用いた検査の様子を示す図である。液体検査装置１０が待機状態にあるとき、例えば、タッチパネルモニター１３に“ＲＥＡＤＹ”の文字が表示されるとともに表示ランプ１９，１９が青色で点灯する。この待機状態において、液体物３１が入った容器３０を左右のポール１２，１２の間にかざすと、受光部１６により受光される光量が減少することで、液体検査装置１０は検査対象の存在を認識して自動的に検査を開始する。なお、容器３０または容器内の液体物３１が光を透過しにくいものである場合には、容器３０を受光部１６に密着させて、左のポール１２のハロゲンランプからの光を容器３０または液体物３１で反射させて受光部１６に受光させるようにする。

【0025】

検査の結果、液体物３１の安全性が確認できた場合には、例えば、タッチパネルモニター１３に“ＰＡＳＳ”の文字が表示されるとともに表示ランプ１９，１９が緑色で点灯する。一方、危険物を検知した場合には、例えば、タッチパネルモニター１３に“ＡＬＡＲＭ”の文字が表示されるとともに表示ランプ１９，１９が赤色で点灯し、スピーカー１５からアラーム音が発せられる。液体物３１が安全か危険かが判断できない場合には、例えば、タッチパネルモニター１３に“ＮＯＴ ＤＥＴＥＣＴＥＤ”の文字が表示されるとともに表示ランプ１９，１９が紫色で点灯し、スピーカー１５からアラーム音が発せられる。

【0026】

なお、超音波センサー２０および温度センサー２１を用いた検査は本願発明と直接的な関係がないため、説明を省略する。

【0027】

－機能構成－
次に、液体検査装置１０の機能構成について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る液体検査装置１０のブロック図である。

【0028】

発光部１０１は、上記の左右のポール１２，１２に収容されているハロゲンランプに相当する。発光部１０１の発光面は窓材１７ａで覆われており、発光部１０１は、窓材１７ａを通して近赤外光を含む光１０２を発光する。受光部１６は、光１０２が照射された容器３０内の液体物３１からの透過光および／または反射光１０３を受光する。より詳細には、受光部１６には図略のミラーが内蔵されており、当該ミラーで反射した光が光ファイバー１０４を通じて分光器１０５に入射される。

【0029】

分光器１０５は、受光部１６より入射された光の近赤外領域におけるスペクトルを計測する。より詳細には、分光器１０５は、図略のスリット、コリメーティングミラー、分光素子（具体的にはプリズムまたはグレーティング）、アレイ検出器（具体的にはＣＭＯＳセンサーまたはリニアＣＣＤアレイ）、電子回路などを備える。このうち、アレイ検出器は、分光素子により分光された光を電気信号に変換する。当該電気信号によりスペクトルが表される。

【0030】

制御ユニット１１０は、制御部１１１、成分分析部１１２、スペクトルデータ記憶部１１３、窓材スペクトル更新部１１４を備えている。具体的には、制御ユニット１１０は、図略のＣＰＵ、ハードディスクドライブ、メモリ、Ａ／Ｄ変換ボードなどを備えており、これら構成要素から制御部１１１、成分分析部１１２、スペクトルデータ記憶部１１３、窓材スペクトル更新部１１４が構成される。例えば、制御部１１１、成分分析部１１２、窓材スペクトル更新部１１４はコンピュータプログラムとしてメモリに記憶されており、ＣＰＵがメモリから当該コンピュータプログラムを読み出して実行することで制御部１１１、成分分析部１１２、窓材スペクトル更新部１１４が実現される。あるいは、制御部１１１、成分分析部１１２、窓材スペクトル更新部１１４は専用のハード回路またはハード回路とソフトウェアの組み合わせであってもよい。また、ハードディスクドライブまたはメモリの記憶領域の一部がスペクトルデータ記憶部１１３として割り当てられる。

【0031】

制御部１１１は、液体検査装置１０の全体の制御を司る。例えば、制御部１１１は、タッチパネルモニター１３の画面表示、表示ランプ１９の点灯、スピーカー１５からの音出力などを制御する。

【0032】

成分分析部１１２は、分光器１０５からスペクトルを取得して分析し、容器３０内の液体物３１に関して、エタノールやガソリンなどの可燃性液体、爆発物原料、不正薬物などの含有状況を検査する。すなわち、成分分析部１１２は、検査対象の液体物３１の吸光スペクトルを分析することにより液体物３１中の特定成分の含有の有無を判別する。

【0033】

図４は、合成樹脂製の窓材１７ａの影響を受けたある特定成分のスペクトル例、窓材１７ａの影響がない当該特定成分のスペクトル例、および合成樹脂製の窓材１７ａのスペクトル例を表すグラフである。縦軸は吸光度、横軸は近赤外領域の波長を表す。以下、合成樹脂製の窓材１７ａの影響を受けたある特定成分のスペクトル例を「計測スペクトル」、窓材１７ａの影響がない当該特定成分のスペクトル例を「基準スペクトル」、合成樹脂製の窓材１７ａのスペクトル例を「窓材スペクトル」と呼ぶ。

【0034】

近赤外領域における吸光スペクトルは成分に応じて異なる。成分分析部１１２はこの性質を利用して計測スペクトルから特定成分の含有の有無を判別することができる。具体的には、スペクトルデータ記憶部１１３に特定成分ごとに基準スペクトルが記憶されている。成分分析部１１２は、分光器１０５により計測されたスペクトルとスペクトルデータ記憶部１１３に記憶された各特定成分の基準スペクトルとを比較することで特定成分の含有の有無を判別する。

【0035】

図４のグラフからわかるように、合成樹脂製の窓材１７ａの近赤外領域における吸光スペクトルは大きく歪んでおり、その歪みが計測スペクトルに重畳されている。このため、計測スペクトルと基準スペクトルとを単純に比較しても特定成分含有の判別が正しく行えないおそれがある。そこで、成分分析部１１２は、分光器１０５により計測されたスペクトルに含まれる，近赤外領域における窓材１７ａのスペクトルの歪みを考慮して、分光器１０５により計測されたスペクトルに基づいて液体物３１中の特定成分の含有の有無を判別する。

【0036】

図３に戻り、具体的には、スペクトルデータ記憶部１１３に窓材スペクトル、すなわち、近赤外領域における窓材１７ａのスペクトルを記憶しておく。窓材スペクトルとして、各液体検査装置１０に共通の工場出荷データを記憶してもよいし、各液体検査装置１０において検査対象物がない状態で計測したスペクトル（当該スペクトルは窓材１７ａそのものの吸光スペクトルを表す）を記憶してもよい。成分分析部１１２は、次の２つのいずれかの方法で、計測スペクトルから窓材スペクトルの影響を取り除いて検査対象液体物中の特定成分の含有の有無を判別することができる。

【0037】

（窓材スペクトルの影響排除方法１）
成分分析部１１２は、スペクトルデータ記憶部１１３から窓材スペクトルのデータを読み出し、分光器１０５により計測されたスペクトルから当該読み出した窓材スペクトルを差し引く。そして、成分分析部１１２は、スペクトルデータ記憶部１１３から基準スペクトルのデータを読み出し、分光器１０５により計測されたスペクトルから窓材スペクトルを差し引いたものと当該読み出した基準スペクトルとを比較して検査対象液体物中の特定成分の含有の有無を判別する。

【0038】

（窓材スペクトルの影響排除方法２）
成分分析部１１２は、スペクトルデータ記憶部１１３から基準スペクトルと窓材スペクトルのデータを読み出し、これらを足し合わせる。そして、成分分析部１１２は、基準スペクトルと窓材スペクトルとを足し合わせたものと、分光器１０５により計測されたスペクトルとを比較して検査対象液体物中の特定成分の含有の有無を判別する。

【0039】

なお、窓材スペクトルとその他のスペクトルとでは全体的な光の強度が異なる（窓材スペクトルは窓材１７ａ自体の屈折率の影響で全体的に強度が弱めになっている）ため、上記のいずれの方法においても窓材スペクトルをそのまま減算または加算したのでは歪みを十分に除去できない可能性がある。そこで、成分分析部１１２は、窓材スペクトルに係数を乗じて他のスペクトルとの演算を行うようにすることが好ましい。

【0040】

さらに、窓材１７ａの屈折率に起因する窓材スペクトルの強度低下は波長に応じてその程度が異なり得る。そこで、成分分析部１１２は、波長に応じて係数を変えるようにすることが好ましい。例えば、各波長に対応する係数をルックアップテーブルにしてスペクトルデータ記憶部１１３に記憶しておくことで、成分分析部１１２は、そのルックアップテーブルを参照して波長に応じて異なる係数を窓材スペクトルに乗じることができる。

【0041】

（窓材の経年劣化による窓材スペクトル変動対策）
合成樹脂製の窓材１７ａは長期間使用していると経年劣化により屈折率が徐々に変化し、その結果、吸光スペクトルも変動してしまう。したがって、経年劣化による窓材スペクトルの変動対策が必要となる。そして、その対策のために窓材スペクトル更新部１１４を設けている。

【0042】

具体的には、窓材スペクトル更新部１１４は、液体検査装置１０による液体検査が行われていないとき、例えば、液体検査装置１０の起動直後や液体物らしきスペクトルが計測されていない期間などに、分光器１０５により計測されたスペクトルに基づいて近赤外領域における窓材１７ａのスペクトルを取得する。そして、窓材スペクトル更新部１１４は、スペクトルデータ記憶部１１３に記憶された窓材スペクトルを取得したスペクトルに更新する。これにより、スペクトルデータ記憶部１１３に記憶されている窓材スペクトルを常に窓材１７ａの現状を反映したものにすることができる。

【0043】

≪第２の実施形態≫
本発明の第２の実施形態に係る液体検査装置は、給油所の貯油設備における燃料油の油種判別に液体検査の技術を応用したものである。より詳しくは、本発明の第２の実施形態に係る液体検査装置は、タンクローリーなどから給油所の貯油設備に燃料油が荷卸しされる際にその油種を自動判別するものである。

【0044】

－概略構成－
図５は、本発明の第２の実施形態に係る液体検査装置（給油所貯油設備）の概略図である。給油所の敷地の地下に貯油タンク２０１が埋設されており、貯油タンク２０１は送油菅２０２を通じて、地上に設置された注油口２０３に繋がっている。注油口２０３に図略のタンクローリーからのホースを繋いで、タンクローリーに積載された燃料油が送油管２０２を通じて貯油タンク２０１へと移送される。通常、注油口２０３は外箱で覆われているが図５では外箱の図示は省略している。

【0045】

地上の支持物２０４に制御盤２０５が設置されている。制御盤２０５から２本の光ファイバー１０４が延びて注油口２０３に設けられた発光部１０１および受光部１６に繋がっている。

【0046】

図６は、図５の給油所貯油設備で用いられる注油口２０３の斜視図である。注油口２０３の側面の適当な位置に対向し合う２つの孔が空いており、その孔を塞ぐように窓材１７ａが取り付けられている。さらにその窓材１７ａの外側において注油口２０３の外側面に発光部１０１および受光部１６が取り付けられている。これら窓材１７ａは、いずれも光透過性の合成樹脂でできており、発光部１０１の発光面および受光部１６の受光面を覆って近赤外領域の光を透過させるものである。窓材１７ａに好適な合成樹脂については上述したとおりである。

【0047】

上記の制御盤２０５、光ファイバー１０４、注油口２０３を含む部分が本発明の第２の実施形態に係る液体検査装置１０Ａである。

【0048】

－機能構成－
次に、液体検査装置１０Ａの機能構成について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る液体検査装置（給油所貯油設備）１０Ａのブロック図である。液体検査装置１０Ａの機能構成は、第１の実施形態に係る液体検査装置１０の機能構成とほぼ同じであるため、同じ説明は省略し、液体検査装置１０と異なる点についてのみ説明する。

【0049】

液体検査装置１０Ａでは、分光器１０５、制御ユニット１１０、および液体検査装置１０におけるタッチパネルモニター１３、スピーカー１５、表示ランプ１９に類するインターフェイス類は制御盤２０５に設けられる。

【0050】

発光部１０１は、注油口２０３に開いた２つ孔の一方に取り付けられている。なお、図７では注油口２０３の側断面を示している。制御ユニット１１０内に図略のハロゲンランプがあり、そのランプの光が光ファイバー１０４を通じて発光部１０１に届けられる。発光部１０１の発光面は注油口２０３の側面の穴を塞ぐ窓材１７ａで覆われており、発光部１０１は、窓材１７ａを通して近赤外光を含む光１０２を注油口２０３の内部に発光する。

【0051】

受光部１６は、注油口２０３に開いた２つ孔の他方に取り付けられている。液体検査装置１０Ａでは受光部１６側にも合成樹脂製の窓材１７ａが設けられている。すなわち、受光部１６の受光面は注油口２０３の側面の孔を塞ぐ窓材１７ａで覆われており、受光部１６は、光１０２が照射された注油口２０３内の液体物３１（液体物３１は具体的には図略のタンクローリーから荷卸しされる燃料油である）からの透過光１０３を、窓材１７ａを通じて受光する。より詳細には、受光部１６には図略のミラーが内蔵されており、当該ミラーで反射した光が光ファイバー１０４を通じて分光器１０５に入射される。

【0052】

分光器１０５により計測されたスペクトルは制御ユニット１１０における制御部１１１、成分分析部１１２、スペクトルデータ記憶部１１３、窓材スペクトル更新部１１４によって処理され、液体物３１の油種が判別される。なお、制御ユニット１１０が備える要素の詳細については上述した通りであり、繰り返しの説明は省略する。

【0053】

≪効果≫
以上のように、本発明の実施形態によると、合成樹脂製の窓材１７ａの吸光スペクトルの歪みが分光器１０５により計測されたスペクトルに及ぼす影響をなくして良好な検査精度を保つことができる。さらに、経年劣化により窓材１７ａの吸光スペクトルが変動しても、常に窓材１７ａの現状の吸光スペクトルを保持して窓材１７ａの経年劣化にも対応することができる。

【0054】

また、窓材１７ａを合成樹脂製にしても過去のデータ資産、すなわち、ガラス製の窓材のときに使用していた各特定成分の基準スペクトルがそのまま流用できるため、改めて合成樹脂製の窓材１７ａ用の基準スペクトルを取得する必要がない。危険物のスペクトルデータは専門の研究機関に依頼して入手する必要があるため多額の費用がかかるが、改めて合成樹脂製の窓材１７ａ用の基準スペクトルを取得する必要がないため費用面で非常に有利である。

【0055】

また、窓材１７ａの材料に安価で耐衝撃性に優れた合成樹脂を採用したことで、メンテナンスコストが下がるといった波及効果もある。

【0056】

≪変形例≫
窓材１７ａは発光部１０１および受光部１６のいずれか一方に設ければよく、例えば、窓材１７ａを受光部１６側にだけ設けるようにしてもよい。また、発光部１０１の光源は近赤外光を含む光を発光するものであればハロゲンランプ以外にＬＥＤランプやフィラメントランプなどを用いることができる。

【0057】

第１の実施形態に係る液体検査装置１０および第２の実施形態に係る液体検査装置（給油所貯油設備）１０Ａにおいて、スペクトルデータ記憶部１１３に、特定成分ごとの，近赤外領域における窓材１７ａのスペクトルの歪みが含まれる基準スペクトルを記憶するようにしてもよい。この場合、成分分析部１１２は、分光器１０５により計測されたスペクトルとスペクトルデータ記憶部１１３に記憶された当該基準スペクトルとを比較することで液体物３１中の特定成分の含有の有無を判別することができる。

【0058】

第２の実施形態に係る液体検査装置（給油所貯油設備）１０Ａにおいて、発光部１０１および受光部１６を注油口２０３ではなく送油菅２０２に取り付けるようにしてもよい。

【0059】

あるいは、第２の実施形態に係る液体検査装置１０Ａを給油所貯油設備ではなくタンクローリー側に実装してもよい。すなわち、タンクローリーの油排出口に発光部１０１、受光部１６、および窓材１７ａを取り付けるとともにタンクローリーに制御ユニット１１０を実装し、タンクローリーから荷卸しされる燃料油の油種をタンクローリー側で自動判別するようにしてもよい。

【0060】

発光部１０１、受光部１６、窓材１７ａ、および分光器１０５からなる光学デバイスを現場に、成分分析部１１２、スペクトルデータ記憶部１１３、および窓材スペクトル更新部１１４からなるコンピュータ処理部をクラウド環境にそれぞれ配置してもよい。この場合、分光器１０５により計測されたスペクトルが光学デバイスからクラウド環境のコンピュータ処理部に送信され、コンピュータ処理部において受信したスペクトルに基づいて検査対象液体物の検査が行われる。

【0061】

以上、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

【符号の説明】

【0062】

１０…液体検査装置、１０Ａ…液体検査装置（給油所貯油設備）、１０１…発光部、１６…受光部、１７ａ…窓材、１０５…分光器、１１２…成分分析部、１１３…スペクトルデータ記憶部、１１４…窓材スペクトル更新部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】