特許 7530791 液体試料の濁度または色度を測定する測定装置および測定方法

(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】2024-07-31

(45)【発行日】2024-08-08

(54)【発明の名称】液体試料の濁度または色度を測定する測定装置および測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/27 20060101AFI20240801BHJP

   G01N 21/59 20060101ALI20240801BHJP

【ＦＩ】

G01N21/27 Z

G01N21/59 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020166913

(22)【出願日】2020-10-01

(65)【公開番号】P2022059278

(43)【公開日】2022-04-13

【審査請求日】2023-06-30

(73)【特許権者】

【識別番号】301078191

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 勝利

【審査官】比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２９２３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２００６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２４１９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１１８６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５８１１３３３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００９８０２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ２１／００－Ｇ０１Ｎ２１／９５８

Ｇ０１Ｊ １／００－Ｇ０１Ｊ１１／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍ３）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流路構造内を流れる液体試料の濁度または色度を測定する測定装置であって、
前記流路構造に光を照射する第１光源と、
光を検出して検出信号を出力する第１光センサおよび第２光センサと、
前記検出信号に基づき、前記液体試料の濁度または色度を算出するコントローラと、
算出された濁度または色度を出力する出力装置と、
前記流路構造に光を照射する第２光源と、
を備え、
前記第１光源は第１波長の光を照射し、前記第２光源は前記第１波長とは異なる第２波長の光を照射し、
前記流路構造は、第１流路および第２流路を備え、
前記第１流路および前記第２流路はいずれも、少なくとも一部が、前記第１光源から照射される光の少なくとも一部を透過するように構成され、
前記検出信号は、
‐前記第１流路および前記第２流路に基準液が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第１光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路および前記第２流路に基準液が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第２光センサによる検出信号と、
‐前記第１光源と前記第２光源が光を照射していない場合の前記第１光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路に基準液が流れており、前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第１光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路および前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第１光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路および前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第２光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路および前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第２光源が光を照射し前記第１光源が光を照射していない場合の前記第２光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路に基準液が流れており、前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第２光源が光を照射し前記第１光源が光を照射していない場合の前記第２光センサによる検出信号と、
を含む、
測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の測定装置において、前記第１光源から照射される光について、前記第１流路における光路長と、前記第２流路における光路長とは異なる、測定装置。

【請求項3】

請求項２に記載の測定装置において、
前記検出信号は、前記第１流路に前記基準液が流れ、前記第２流路に前記液体試料が流れている場合の検出信号を含み、
前記第１流路における光路長は、前記第２流路における光路長より短い、
測定装置。

【請求項4】

請求項１に記載の測定装置において、前記第１光源は発光ダイオードである、測定装置。

【請求項5】

請求項１に記載の測定装置において、
前記検出信号は、
‐前記第１光源から照射され、前記流路構造内を透過する光を前記第１光センサによって検出した場合の検出信号と、
‐前記第１光源から照射され、前記流路構造内で散乱される光を前記第２光センサによって検出した場合の検出信号と、
‐前記第２光源から照射され、前記流路構造内を透過する光を前記第２光センサによって検出した場合の検出信号と、
を含む、測定装置。

【請求項6】

請求項１に記載の測定装置において、
前記コントローラは、前記流路構造内で散乱される光を前記第２光センサによって検出した場合の前記検出信号に基づき、参照濁度または参照色度を測定し、
前記濁度と前記参照濁度とに基づき、または、前記色度と前記参照色度とに基づき、警報を出力する、
測定装置。

【請求項7】

請求項１に記載の測定装置において、前記測定装置は、前記液体試料の前記濁度および前記色度を測定する、測定装置。

【請求項8】

流路構造内を流れる液体試料の濁度または色度を測定する測定方法であって、
第１光源または第２光源から前記流路構造に光を照射するステップと、
第１光センサまたは第２光センサによって光を検出し、検出信号に基づき、前記液体試料の濁度または色度を算出するステップと、
算出された濁度または色度を出力するステップと、
を備え、
前記第１光源は第１波長の光を照射し、前記第２光源は前記第１波長とは異なる第２波長の光を照射し、
前記流路構造は、第１流路および第２流路を備え、
前記第１流路および前記第２流路はいずれも、少なくとも一部が、照射される光の少なくとも一部を透過するように構成され、
前記検出信号は、
‐前記第１流路および前記第２流路に基準液が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第１光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路および前記第２流路に基準液が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第２光センサによる検出信号と、
‐前記第１光源と前記第２光源が光を照射していない場合の前記第１光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路に基準液が流れており、前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第１光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路および前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第１光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路および前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第１光源が光を照射し前記第２光源が光を照射していない場合の前記第２光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路および前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第２光源が光を照射し前記第１光源が光を照射していない場合の前記第２光センサによる検出信号と、
‐前記第１流路に基準液が流れており、前記第２流路に前記液体試料が流れており、前記第２光源が光を照射し前記第１光源が光を照射していない場合の前記第２光センサによる検出信号と、
を含む、
測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体試料の濁度または色度を測定する測定装置に関する。たとえば、液体試料の吸光度を測定して濁度と色度を出力する吸光度式の濁度色度水質計に係り、より具体的な例では、浄水プロセスや上水配管網の水質を監視するため用いられるインライン水質計に関する。

【背景技術】

【0002】

濁度計の方式には透過光式、透過散乱光式、表面散乱光式、積分球式などがある。透過光式の例として、上水試験方法（１９９３年）では、６００ｎｍ以上の波長の光源を用いて濁度を測定する。また、透過散乱光式の装置としては、試料水に含まれる濁質により散乱する光を検出して透過光との比を測定する方式の濁度計が知られている。

【0003】

色度の方式として、透過光式の例として、上水試験方法（１９９３年）では光源の波長を３９０ｎｍとし、光の吸光度から色度に換算して測定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許５８１１３３３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の技術では、測定装置の状態が変化すると正確な測定ができなくなる場合があるという課題があった。

【0006】

前記の測定方法で用いられる透過光式の装置は、測定対象の液体試料に光を透過させる流路構造を有する。流路構造は透明な窓を有する。窓は、液体試料と外部とを隔てるものであり、ガラス等で構成される。窓において、測定対象の液体試料と接触する表面には、その液体試料に含まれる成分や異物、汚れなどが窓の表面に付着する場合がある。光源からの光は、流路構造に入射および出射する際に窓の表面に付着した異物や汚れに遮られて減衰するので、正確な測定ができなくなる。

【0007】

また、測定誤差の要因には、光源の光の強度の変動や、窓による光の吸収などもある。一般的な方法では、基準とするゼロ点基準液の吸光度と、測定対象の液体試料の吸光度とを比較することにより測定を行うが、窓の表面に付着した異物や汚れによる測定誤差を区別して補正することが困難であった。

【0008】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、測定装置の状態が変化しても、より正確な測定を行える測定装置を提供することを目的とする。

【0009】

ここで、「状態が変化する」とは、光源の光の強度の変動、窓による光の吸収量の変動、窓の付着物による透過光の減少、等を含む。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る測定装置の一例は、
流路構造内を流れる液体試料の濁度または色度を測定する測定装置であって、
前記流路構造に光を照射する第１光源と、
光を検出して検出信号を出力する第１光センサと、
前記検出信号に基づき、前記液体試料の濁度または色度を算出するコントローラと、
算出された濁度または色度を出力する出力装置と、
を備え、
前記流路構造は、第１流路および第２流路を備え、
前記第１流路および前記第２流路はいずれも、少なくとも一部が、前記第１光源から照射される光の少なくとも一部を透過するように構成される。

【0011】

本発明に係る測定方法の一例は、
流路構造内を流れる液体試料の濁度または色度を測定する測定方法であって、
前記流路構造に光を照射するステップと、
光を検出し、検出信号に基づき、前記液体試料の濁度または色度を算出するステップと、
算出された濁度または色度を出力するステップと、
を備え、
前記流路構造は、第１流路および第２流路を備え、
前記第１流路および前記第２流路はいずれも、少なくとも一部が、照射される光の少なくとも一部を透過するように構成される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、測定装置の状態が変化しても、より正確な測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施例１に係る測定装置の要部構成を示す図。

【図2】図１の測定装置が濁度を測定する手順を示す図。

【図3】図１の測定装置が色度を測定する手順を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係る測定装置の要部構成を示す図である。測定装置は、たとえばインライン水質計に用いられる。インライン水質計は、浄水プロセスまたは上水配管網等において水質を監視するために用いることができる。

【0015】

測定装置は、本明細書に記載される測定方法を実行することにより、液体試料の濁度および色度を測定する。測定装置に関連して流路構造が配置される。流路構造は、第１流路９および第２流路１０を備える。

【0016】

流路構造内には、液体が流れることができる。液体は、たとえば測定対象である液体試料または所定の基準液（以下「ゼロ点基準液」と称する）である。第１流路９および第２流路１０は、たとえば並列に設けられる（すなわち、液体試料のうち第１流路９を通過した部分は第２流路１０を通過しない）が、直列に設けられる構成もとくに除外しない（すなわち、液体試料の全体が第１流路９および第２流路１０の双方を通過してもよい）。本実施例では、流路構造は測定装置に含まれないが、測定装置の構成要素として含まれてもよい。

【0017】

測定装置は、ＬＥＤ１（発光ダイオード；第１光源）およびＬＥＤ１’（第２光源）を備える。ＬＥＤ１は、第１波長の光（図１に「波長Ａ」として示す）を含む光を照射する。ＬＥＤ１’は、第２波長の光（図１に「波長Ｂ」として示す）を含む光照射する。第１波長および第２波長はそれぞれ異なる波長である。第１波長はたとえば６６０ｎｍであり、第２波長はたとえば３９０ｍｍである。ただし、第１波長および第２波長は、これらの波長に限らず、測定対象の液体試料を特徴付ける吸収波長に応じて選択することができ、たとえば紫外線から遠赤外線までの領域の光の波長を選択することができる。

【0018】

ＬＥＤ１および１’は、流路構造に光を照射する。より具体的には、第１流路９および第２流路１０に光を照射する。光は２つの流路構造に直列的に照射される。すなわち、ＬＥＤ１から照射された光が、まず一方の流路（図１の例では第１流路９）に入射し、これから出射した後に、他方の流路（図１の例では第２流路１０）に入射する。

【0019】

測定装置は、光センサ５（第１光センサ）および光センサ５’（第２光センサ）を備える。光センサ５および５’は、光を検出して検出信号（たとえば電気信号）に変換し、検出信号を出力する。光センサ５および５’は、たとえばＳｉフォトダイオードを用いて構成することができる。また、光センサ５および５’は、光電子増倍管、光導電セル、ＣＣＤ、等を用いて構成することもできる。

【0020】

光センサ５は、第１流路９および第２流路１０を介してＬＥＤ１を見通せる位置に配置される。すなわち、ＬＥＤ１から照射される光の少なくとも一部は、第１流路９および第２流路１０（いずれも内部の液体を含む）を透過した場合に、光センサ５に入射する。同様に、光センサ５’は、第１流路９および第２流路１０を介してＬＥＤ１’を見通せる位置に配置される。すなわち、ＬＥＤ１’から照射される光の少なくとも一部は、第１流路９および第２流路１０（いずれも内部の液体を含む）を透過した場合に、光センサ５’に入射する。

【0021】

また、光センサ５は、ＬＥＤ１’を見通せない位置に配置される。すなわち、ＬＥＤ１’から照射される光は、実質的に反射または散乱がない限り、光センサ５には入射しない。同様に、光センサ５’は、ＬＥＤ１を見通せない位置に配置される。すなわち、ＬＥＤ１から照射される光は、実質的に反射または散乱がない限り、光センサ５’には入射しない。

【0022】

測定装置は検出回路６を備える。検出回路６は、光センサ５および５’から出力される検出信号を受信して増幅し、デジタル信号に変換する。なお、検出回路６は光センサ５および５’の一部として構成されてもよい。

【0023】

測定装置はコントローラ７を備える。コントローラ７は、検出回路６から出力される検出信号に基づき、液体試料の濁度および色度を算出する。コントローラ７はたとえば公知のコンピュータを用いて構成することができる。その場合には、コントローラ７は演算手段（たとえばプロセッサ）および記憶手段（たとえば半導体メモリ装置）を備え、記憶手段に記憶されるプログラムを演算手段が実行することにより、本明細書に記載される機能を実現する。

【0024】

コントローラ７は、図示しない切換弁等を用いて、流路構造に流れる液体を切り替えるよう制御することができる。たとえば、コントローラ７は、第１流路９および第２流路１０それぞれ独立に、液体試料を流すか、またはゼロ点基準液を流すかを切り替えることができる。

【0025】

また、コントローラ７は、ＬＥＤ１および１’の発光（たとえば点灯および消灯）のタイミングを制御することができる。また、コントローラ７は、検出回路６から出力される検出信号を記憶手段に保存する。また、コントローラ７は、所定の演算手順（たとえば記憶手段に記憶されている）に従って、検出信号に基づいて数値計算処理を行う。数値計算処理の具体例は図２および図３を用いて後述する。このようにして、コントローラ７は、濁度および色度の値を計算する。また、コントローラ７は、計算された濁度および色度の値について判定を行い、判定結果に応じて警報信号を出力する。判定処理の具体例は図２および図３を用いて後述する。

【0026】

測定装置は出力装置８を備える。出力装置８は、コントローラ７によって算出された結果（すなわち、濁度および色度）を表す情報および警報を表す情報を出力する。たとえば、出力装置８は、濁度および色度を表す値を電気信号（たとえば４ｍＡ～２０ｍＡのアナログ信号）に変換し、外部の受信装置（図示せず。たとえば測定装置に接続されたもの）に送信する。また、警報信号を電気信号（たとえばＯＮ／ＯＦＦ信号）に変換し、外部の受信装置に送信する。

【0027】

第１流路９は、その少なくとも一部が、ＬＥＤ１および１’からそれぞれ照射される光の少なくとも一部を透過するように構成される。同様に、第２流路１０も、その少なくとも一部が、ＬＥＤ１および１’からそれぞれ照射される光の少なくとも一部を透過するように構成される。このような構成は、ガラス窓２，２’，３，３’，４，４’を用いて実現することができる。

【0028】

これらのガラス窓は、第１波長の光および第２波長の光の少なくとも一部（好ましくは実質的に全量）を透過させる。また、これらのガラス窓は、流路構造の環境および液体試料の性質に応じた材質（たとえば想定される範囲内の温度および圧力に耐え、腐食されない材質）で製造することができる。材料の具体例として、石英ガラス、サファイアガラス、透明高分子樹脂素材、等が利用可能である。

【0029】

これらのガラス窓は、フランジ、サニタリクランプ、等の固定器具（図示せず）を用いて、第１流路９および第２流路１０に対して着脱可能に固定することができる。

【0030】

ガラス窓２，３，４は、ＬＥＤ１と光センサ５との間に、この順に配置される。ＬＥＤ１から放出された光の一部は、ガラス窓２を介して第１流路９に入射し、第１流路９内を透過してガラス窓３に達し、ガラス窓３を介して第１流路９から第２流路１０に入射し、第２流路１０内を透過してガラス窓４に達し、ガラス窓４を介して第２流路１０から出射し、光センサ５に達する。

【0031】

同様に、ガラス窓２’，３’，４’は、ＬＥＤ１’と光センサ５’との間に、この順に配置される。ＬＥＤ１’から放出された光の一部は、ガラス窓２’を介して第１流路９に入射し、第１流路９内を透過してガラス窓３’に達し、ガラス窓３’を介して第１流路９から第２流路１０に入射し、第２流路１０内を透過してガラス窓４’に達し、ガラス窓４’を介して第２流路１０から出射し、光センサ５’に達する。
する。

【0032】

第１流路９は、ガラス窓２とガラス窓３の間、およびガラス窓２’とガラス窓３’との間に液体が満たされるように、液体を供給口から排出口まで流通させることができる。また、排出口以外からは液体が流出しない構造とすることができる。同様に、第２流路１０は、ガラス窓３とガラス窓４の間、およびガラス窓３’とガラス窓４’との間に液体が満たされるように、液体を供給口から排出口まで流通させることができる。また、排出口以外からは液体が流出しない構造とすることができる。

【0033】

ＬＥＤ１の光の、第１流路９における光路長（すなわち光路上におけるガラス窓２とガラス窓３との距離）は、ＬＥＤ１’の光の、第１流路９における光路長（すなわち光路上におけるガラス窓２’とガラス窓３’との距離）に等しい。この距離を距離Ｌとする。距離Ｌは第１流路９を特徴づける長さである。ここで、「等しい」の意味は当業者が適宜定義可能であるが、たとえば、厳密に等しい場合のみならず、実質的に等しい場合、および、測定結果に及ぼす影響が所定の許容範囲内（たとえば所定の規格に従った許容範囲内）である場合を含む。同様に、ＬＥＤ１の光の、第２流路１０における光路長（すなわち光路上におけるガラス窓３とガラス窓４との距離）は、ＬＥＤ１’の光の、第２流路１０における光路長（すなわち光路上におけるガラス窓３’とガラス窓４’との距離）に等しい。この距離を距離Ｌ’とする。距離Ｌは第２流路１０を特徴づける長さである。

【0034】

なお、各ガラス窓において、液体に接触する面には、時間の経過に伴って付着物１１が付着する場合がある。図１の例において、ガラス窓２，２’では片面が液体に接触し、ガラス窓３，３’では両面が液体に接触し、ガラス窓４，４’では片面が液体に接触する。付着物１１は、たとえば、液体試料に含まれる異物、成分、汚れ、等が固着または析出したものである。

【0035】

距離Ｌと距離Ｌ’は、それぞれ、測定対象の液体試料を光が透過する光路長に相当する。これらの距離は、当業者が適宜設計可能であるが、たとえば第１波長および第２波長の光に対する光路長（距離Ｌ＋Ｌ’）の液体試料の吸光度が０．５～３の範囲内となるように設定することができる。

【0036】

本実施例では、Ｌ≠Ｌ’である。すなわち、ＬＥＤ１から照射される光について、第１流路９における光路長（距離Ｌ）と、第２流路１０における光路長（距離Ｌ’）とは異なる。とくに、本実施例ではＬ＜Ｌ’である。このように設定すると、後述する濁度および色度の算出において好適である。とくに、適切な範囲内でＬ’／Ｌがなるべく大きくなるようにすると好適である。ただし、Ｌ＝Ｌ’としてもよく、Ｌ＞Ｌ’としてもよい。

【0037】

図２に、実施例１の測定装置が濁度を測定する手順を示す。ステップＳ１において、コントローラ７は、第１流路９および第２流路１０の双方にゼロ点基準液を流し、ＬＥＤ１を点灯し、ＬＥＤ１’を消灯し、この状態で光センサ５の検出信号Ｚ１を取得する。検出信号Ｚ１は、ＬＥＤ１から照射され、流路構造内を透過する光を光センサ５によって検出した場合の検出信号である。また、検出信号Ｚ１は、第１流路９および第２流路１０にゼロ点基準液が流れており、ＬＥＤ１が光を照射している場合の検出信号である。

【0038】

ステップＳ２において、コントローラ７は、ステップＳ１と同じ状態で光センサ５’の検出信号Ｚ２を取得する。検出信号Ｚ２は、ＬＥＤ１から照射され、流路構造内で散乱される光を光センサ５’によって検出した場合の検出信号である。

【0039】

ステップＳ３において、コントローラ７は、ＬＥＤ１および１’の双方を消灯し、この状態で光センサ５の検出信号Ｔ０を取得する。このステップＳ３において、第１流路９および第２流路１０に流れる液体は任意である（いずれも流さないこともできる）。検出信号Ｔ０は、ＬＥＤ１および１’が光を照射していない場合の検出信号である。

【0040】

ステップＳ４において、コントローラ７は、第１流路９にゼロ点基準液を流し、第２流路１０に液体試料を流し、ＬＥＤ１を点灯し、ＬＥＤ１’を消灯し、この状態で光センサ５の検出信号Ｔ４を取得する。検出信号Ｔ４は、第１流路９にゼロ点基準液が流れており、第２流路１０に液体試料が流れており、ＬＥＤ１が光を照射している場合の検出信号である。

【0041】

ステップＳ５において、コントローラ７は、第１流路９および第２流路１０の双方に液体試料を流し、ＬＥＤ１を点灯し、ＬＥＤ１’を消灯し、この状態で光センサ５の検出信号Ｔ１を取得する。検出信号Ｔ１は、第１流路９および第２流路１０に液体試料が流れており、ＬＥＤ１が光を照射している場合の検出信号である。また、検出信号Ｔ１は、ＬＥＤ１から照射され、流路構造内を透過する光を光センサ５によって検出した場合の検出信号である。

【0042】

ここで、ステップＳ４およびＳ５を比較すると、第１流路９に流れる液体の種類のみが異なっている。すなわち、ステップＳ４の検出信号Ｔ４およびステップＳ５の検出信号Ｔ１の双方を用いることにより、後述するようにガラス窓の付着物１１による影響を補正し、第１流路９に流れる液体の内容を正確に測定することができる。

【0043】

ステップＳ６において、コントローラ７は、ステップＳ５と同じ状態で光センサ５’の検出信号Ｔ２を取得する。検出信号Ｔ２は、第１流路９および第２流路１０に液体試料が流れており、ＬＥＤ１が光を照射している場合の検出信号である。また、検出信号Ｔ２は、ＬＥＤ１から照射され、流路構造内で散乱される光を光センサ５’によって検出した場合の検出信号である。

【0044】

ステップＳ７において、コントローラ７は、Ａ１＝－ｌｏｇ｛（Ｔ１－Ｔ０）／（Ｚ１－Ｔ０）｝を計算する。ここで、Ｔ１－Ｔ０は液体試料の吸光度を表す値であり、Ｚ１－Ｔ０はゼロ点基準液の吸光度を表す値であるということができる。Ａ１は、液体試料の吸光度と、ゼロ点基準液の吸光度との比率を表す値であるということができる。

【0045】

ステップＳ８において、コントローラ７は、Ａ２＝－ｌｏｇ｛（Ｔ４－Ｔ０）／（Ｚ１－Ｔ０）｝を計算する。ここで、Ｔ４－Ｔ０は、液体試料の吸光度とゼロ点基準液の吸光度とに基づく値であり、Ｚ１－Ｔ０は上述のようにゼロ点基準液の吸光度を表す値であるということができる。Ａ２は、これら２つの値の比率を表す値であるということができる。

【0046】

ステップＳ９において、コントローラ７は、ＴＢ’＝Ｋ’’’｛（Ｔ２－Ｚ２）／（Ｔ１－Ｚ１）｝を計算する。ＴＢ’は、後述のように濁度の判定に用いる参照濁度を表す。Ｋ’’’は所定の係数である。Ｋ’’’の値について、たとえば、液体試料に代えて所定の濁度基準液を用いた場合の上記Ｔ２の値を測定し、この値に基づいてＫ’’’の値を事前に算出し、コントローラ７の記憶手段に保存しておくことができる。

【0047】

ステップＳ１０において、コントローラ７は、ＴＢ＝Ｋ・（Ａ１－Ａ２）を計算する。ＴＢは、液体試料の濁度を表す値である。Ｋは所定の係数である。Ｋの値について、たとえば、液体試料に代えて所定の濁度基準液を用いた場合の上記Ｔ１およびＴ４の値を測定し、これらの値に基づいてＫの値を事前に算出し、コントローラ７の記憶手段に保存しておくことができる。

【0048】

ＴＢの値は、上述のように、
‐ＬＥＤ１および１’が光を照射していない場合の検出信号Ｔ０と、
‐第１流路９および第２流路１０にゼロ点基準液が流れており、ＬＥＤ１が光を照射している場合の検出信号Ｚ１と、
‐第１流路９および第２流路１０に液体試料が流れており、ＬＥＤ１が光を照射している場合の検出信号Ｔ１と、
‐第１流路９にゼロ点基準液が流れており、第２流路１０に液体試料が流れており、ＬＥＤ１が光を照射している場合の検出信号Ｔ４と、
に基づいて算出される。なお、本実施例では検出信号Ｚ１はＴＢを算出する過程で相殺されるので、参照濁度ＴＢ’の算出を行わない場合には検出信号Ｚ１を取得する必要はない。

【0049】

このように、ＴＢの値は、第１流路９にゼロ点基準液が流れており、第２流路１０に液体試料が流れており、ＬＥＤ１が光を照射している場合の検出信号Ｔ４に基づいて算出される。このため、測定装置の状態が変化しても、より正確な測定を行うことができる。たとえば、ガラス窓の付着物１１の影響でガラス窓の透明度が低下した場合であっても、２種類の液体の吸光度の違いに基づき、より正確に濁度を算出することができる。また、ＬＥＤ１および１’の光の強度が変動した場合、ガラス窓による光の吸収量が変動した場合、等においても、より正確に濁度を算出することができる。

【0050】

コントローラ７は、ステップＳ１～Ｓ１０で取得された各検出信号および値を表すデータを、記憶手段に保存する。

【0051】

ステップＳ１１において、コントローラ７は、濁度を表す値ＴＢを出力する。この値は、上述のように出力装置８によって外部に送信される。

【0052】

ステップＳ１２において、コントローラ７は、ＴＢ’－ＴＢの値が所定の範囲内であるか否かを判定する。ＴＢ’－ＴＢの値は、ガラス窓の付着物１１が濁度の測定に与える影響の度合いを表す。ＴＢ’－ＴＢの値が所定の範囲内である場合には、処理はステップＳ４に戻り、測定処理（ステップＳ４～Ｓ１１）が繰り返される。

【0053】

ＴＢ’－ＴＢの値が所定の範囲内でない場合には、ステップＳ１３において、コントローラ７は警報を出力する。警報は、上述のように出力装置８によって外部に送信される。警報は、たとえば保守作業の実施を促す情報である。

【0054】

このように、コントローラ７は、流路構造内で散乱される光を光センサ５’によって検出した場合の検出信号Ｔ２に基づき、参照濁度ＴＢ’を測定し、濁度ＴＢと参照濁度ＴＢ’とに基づき警報を出力する。このようにすると、濁度ＴＢの測定値が適切か否かを参照濁度ＴＢ’に基づいて判定することができ、測定値の適切さが検証される。

【0055】

ステップＳ１３の後、処理はステップＳ１に戻る。なお、ステップＳ１３の後、ステップＳ１の前に、保守担当者による保守作業が実施されてもよい（図示せず）。これによって各ガラス窓の付着物が除去される。保守作業の後、付着物が除去された状態で、測定の基準となる検出信号Ｚ１，Ｚ２，Ｔ０が改めて取得され（ステップＳ１～Ｓ３）、その後、測定処理（ステップＳ４～Ｓ１１）が再び実行される。

【0056】

図３に、実施例１の測定装置が色度を測定する手順を示す。ステップＳ２１において、コントローラ７は、第１流路９および第２流路１０の双方にゼロ点基準液を流し、ＬＥＤ１’を点灯し、ＬＥＤ１を消灯し、この状態で光センサ５’の検出信号Ｚ１’を取得する。検出信号Ｚ１’は、ＬＥＤ１’から照射され、流路構造内を透過する光を光センサ５’によって検出した場合の検出信号である。また、検出信号Ｚ１’は、第１流路９および第２流路１０にゼロ点基準液が流れており、ＬＥＤ１’が光を照射している場合の検出信号である。

【0057】

ステップＳ２２において、コントローラ７は、ＬＥＤ１および１’の双方を消灯し、この状態で光センサ５’の検出信号Ｔ０’を取得する。このステップＳ２２において、第１流路９および第２流路１０に流れる液体は任意である（いずれも流さないこともできる）。検出信号Ｔ０’は、ＬＥＤ１および１’が光を照射していない場合の検出信号である。

【0058】

ステップＳ２３において、コントローラ７は、第１流路９にゼロ点基準液を流し、第２流路１０に液体試料を流し、ＬＥＤ１’を点灯し、ＬＥＤ１を消灯し、この状態で光センサ５’の検出信号Ｔ３’を取得する。検出信号Ｔ３’は、第１流路９にゼロ点基準液が流れており、第２流路１０に液体試料が流れており、ＬＥＤ１’が光を照射している場合の検出信号である。

【0059】

ステップＳ２４において、コントローラ７は、第１流路９および第２流路１０の双方に液体試料を流し、ＬＥＤ１’を点灯し、ＬＥＤ１を消灯し、この状態で光センサ５’の検出信号Ｔ１’を取得する。検出信号Ｔ１’は、第１流路９および第２流路１０に液体試料が流れており、ＬＥＤ１’が光を照射している場合の検出信号である。また、検出信号Ｔ１’は、ＬＥＤ１’から照射され、流路構造内を透過する光を光センサ５’によって検出した場合の検出信号である。

【0060】

ここで、ステップＳ２３およびＳ２４を比較すると、第１流路９に流れる液体の種類のみが異なっている。すなわち、ステップＳ２３の検出信号Ｔ３’およびステップＳ２４の検出信号Ｔ１’の双方を用いることにより、ガラス窓の付着物１１による影響を補正し、第１流路９に流れる液体の内容を正確に測定することができる。

【0061】

ステップＳ２５において、コントローラ７は、Ａ１’＝－ｌｏｇ｛（Ｔ１’－Ｔ０’）／（Ｚ１’－Ｔ０’）｝を計算する。ここで、Ｔ１’－Ｔ０’は液体試料の吸光度を表す値であり、Ｚ１’－Ｔ０’はゼロ点基準液の吸光度を表す値であるということができる。Ａ１’は、液体試料の吸光度と、ゼロ点基準液の吸光度との比率を表す値であるということができる。

【0062】

ステップＳ２６において、コントローラ７は、Ａ２’＝－ｌｏｇ｛（Ｔ３’－Ｔ０’）／（Ｚ１’－Ｔ０’）｝を計算する。ここで、Ｔ３’－Ｔ０’は、液体試料の吸光度とゼロ点基準液の吸光度とに基づく値であり、Ｚ１’－Ｔ０’は上述のようにゼロ点基準液の吸光度を表す値であるということができる。Ａ２’は、これら２つの値の比率を表す値であるということができる。

【0063】

ステップＳ２７において、コントローラ７は、ステップＳ７で得られたＡ１の値と、ステップＳ８で得られたＡ２の値とを取得する。

【0064】

ステップＳ２８において、コントローラ７は、Ｃ＝Ｋ’・（Ａ１’－Ａ２’）－Ｋ’’・（Ａ１－Ａ２）を計算する。Ｃは、液体試料の色度を表す値である。Ｋ’およびＫ’’は所定の係数である。これらの値について、たとえば、液体試料に代えて所定の色度基準液を用いた場合の上記Ｔ１’およびＴ３’の値を測定し、これらの値に基づいてＫ’およびＫ’’の値を事前に算出し、コントローラ７の記憶手段に保存しておくことができる。

【0065】

このように、コントローラ７は、ＬＥＤ１および１’と、光センサ５および５’の組み合わせを切り替えつつ測定を行う。たとえば実施例１では、
‐ＬＥＤ１から照射され、流路構造内を透過する光を光センサ５によって検出した場合の検出信号Ｔ１と、
‐ＬＥＤ１から照射され、流路構造内で散乱される光を光センサ５’によって検出した場合の検出信号Ｔ２と、
‐ＬＥＤ１’から照射され、流路構造内を透過する光を光センサ５’によって検出した場合の検出信号Ｔ１’と、
を用いる。このようにすると、１台の測定装置で濁度および色度の双方を測定することができる。

【0066】

ステップＳ２９において、コントローラ７は、色度を表す値Ｃを出力する。この値は、上述のように出力装置８によって外部に送信される。

【0067】

ステップＳ３０において、コントローラ７は、Ａ１’－Ａ２’の値が所定の範囲内であるか否かを判定する。Ａ１’－Ａ２’の値は、ガラス窓の付着物１１が色度の測定に与える影響の度合いを表す。Ａ１’－Ａ２’の値が所定の範囲内である場合には、処理はステップＳ２３に戻り、測定処理（ステップＳ２３～Ｓ２９）が繰り返される。

【0068】

Ａ１’－Ａ２’の値が所定の範囲内でない場合には、ステップＳ３１において、コントローラ７は警報を出力する。警報は、上述のように出力装置８によって外部に送信される。警報は、たとえば保守作業の実施を促す情報である。

【0069】

ステップＳ３１の後、処理はステップＳ２１に戻る。なお、図２の処理と同様に、ステップＳ３１の後、ステップＳ２１の前に、保守担当者による保守作業が実施されてもよい（図示せず）。

【0070】

以上説明するように、実施例１に係る測定装置によれば、測定装置の状態が変化しても、より正確な測定を行うことができる。

【0071】

上述の実施例１ではＬ＜Ｌ’であり、ステップＳ４において、短い側の光路（第１流路９）にゼロ点基準液が、長い側の光路（第２流路１０）に液体試料が流れる。このため、液体試料内の光路をより長く設定することができ、液体試料の濁度をより正確に測定することができる。

【0072】

実施例１では、光源としてＬＥＤ１および１’、すなわち半導体発光素子である発光ダイオードを用いる。このため、特定の波長の光を抽出するための構成（分光器等）が不要である。分光器は、光源から単色光を抽出する分光素子（フィルタ式、プリズム式、回折格子式など）を使用するが、ガラス製の光学部品を含むため強い振動衝撃で壊れる心配があり、また構造も複雑になる傾向がある。さらに、光学部品の大きさを考慮すると配管に取り付ける用途に対して十分に小形軽量とすることが難しいため、測定装置を設置する架台を設けたり、液体試料を採取する配管に特殊な工事を行う必要があり、設置コストの低減が難しい。これに対し、実施例１ではＬＥＤを用いるので、分光器が不要となり、測定装置をより小型または軽量にすることができる。また、光源を安価に構成することができる。さらに、発光ダイオードは故障が少なく、長期間安定して発光するので、長期間の連続測定でも波長ドリフトを小さく抑えることができる。

【0073】

とくに、従来技術に係る透過光式の濃度計は、光源にタングステンランプが使用される場合があり、そのような場合には、フィラメントが断線して突然使用できなくなる可能性がある。また、長時間の点灯でフィラメントの金属成分が揮発してランプ内面に付着し、このため発光強度が低下して測定に影響を与える可能性がある。実施例１ではタングステンランプでなくＬＥＤを用いるので、このような問題を回避できる。

【0074】

実施例１では、ＬＥＤ１および１’がそれぞれ異なる波長の光を照射するので、２種類の波長によってより正確な測定を行うことができる。ただし、ＬＥＤ１および１’が同じ波長の光を照射する構成でも測定を行うことは可能である。

【0075】

実施例１では、ＬＥＤ１および１’の光がそれぞれ異なる光路を進行するので、光を分配するための光偏向光部品（反射鏡、プリズム、ハーフミラーなど）は不要である。光偏向部品はガラス製にせざるを得ない場合があるため、振動衝撃に対して弱くなり、また、光軸調整作業が必要となる。これに対し、実施例１では、光偏向部品を用いないのでこれらの問題を回避することができる。

【0076】

また、流路構造の内部に付着した汚れなどは、自動洗浄機能では完全に取り除けない場合があり、定期的に人手による保守を行って取除く必要がある。光偏向部品等の光学部品が多いと、分解して再び組立てるための作業量が加わるので、そのための保守費用は増えることになる。また、自動で定期的に洗浄を行う機能（自動洗浄機能）も、複雑になると故障する可能性が増加し、人手による保守の頻度を高めてしまう。これに対し、実施例１では、光学部品を用いないのでこれらの問題を回避することができる。

【0077】

実施例１では、ステップＳ１２およびＳ１３と、ステップＳ３０およびＳ３１とにより、警報を出力することができるが、これらのステップは省略してもよい。その場合には、参照濁度ＴＢ’の算出およびそのための各検出信号の取得も省略することができる。

【0078】

実施例１の測定装置は、濁度および色度の双方を測定し出力するものであるが、いずれか一方のみを測定し出力するものであってもよい。たとえば、図３の手順を省略して図２の手順のみを実行することにより、濁度のみを測定し出力することができる。なお、その場合には、ＬＥＤ１’および光センサ５’を省略することができる。

【0079】

また、図２の手順において、ステップＳ７～Ｓ１０の計算式を適切に変更することにより、濁度に代えて色度のみを測定し出力することができる。または、図２の手順において算出されるＴＢの値を、色度を表す値として扱うことも可能である。そのような構成では、図３の手順を省略することができる。また、色度のみを測定する場合には、コントローラ７は、流路構造内で散乱される光を光センサ５’によって検出した場合の検出信号に基づき、参照色度を測定し、色度と参照色度とに基づき警報を出力することができる。

【符号の説明】

【0080】

１…ＬＥＤ（第１光源）
１’…ＬＥＤ（第２光源）
２，３，４，２’、３’、４’…ガラス窓
５…光センサ（第１光センサ）
５’…光センサ（第２光センサ）
６…検出回路
７…コントローラ
８…出力装置
９…第１流路
１０…第２流路

【図1】

【図2】

【図3】