JP2000171395A - 水中溶存物質検出器及び水中溶存物質測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定性に優れ、安価、小型、且つ測定誤差が
少ない水中溶存物質検出器を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 本発明の水中溶存物質検知器は、短波長
紫外線領域に吸収特性をもつ紫外線吸収物質が含有され
た被測定水を収納できる容器と、紫外線発光源と、吸収
減衰された短波長紫外線を検出する短波長紫外線検出光
電管と、短波長紫外線検出光電管の出力を受光量に比例
した周波数のパルス信号に変換する駆動回路と、駆動回
路を制御して紫外線吸収物質の濃度を算出する制御部を
備え、制御部が容器内に被測定水を収容しない状態で第
１の周波数と周波数時間変化率を測定するとともに、所
定時間経過後に被測定水を収容した状態で第２の周波数
を測定して、周波数時間変化率により第１の周波数を所
定時間後の値に補正して紫外線吸収物質の濃度を算出す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紫外線吸光度法を用
いて水中紫外線吸収物質の濃度を測定する水中溶存物質
検出器及び水中溶存物質測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、硝酸、亜硝酸、塩素イオン又は、
有機物等の短波長紫外線吸収特性を持つ物質の溶存量を
測定する水中溶存物質検出器として、紫外線吸光度法を
用いる分光光度計が最も広く使用されている。図７は従
来の分光光度計の要部模式図である。

【０００３】図７において、１は従来の分光光度計、２
は硝酸や亜硝酸や塩素イオン又は有機物等の短波長紫外
線吸収特性を持つ物質を含有する被測定水、３は被測定
水２を収納する収納容器、３ａは収納容器３の紫外線透
過入光面、３ｂは収納容器３の紫外線出光面、４は測定
波長を含む紫外線を放出する紫外線発光源、５は紫外線
発光源４より照射された光のうち測定波長域の光のみを
透過させる分光フィルター、６は分光フィルター５で分
光された光を集光する集光部、７は被測定水２中紫外線
吸収特性を持つ物質により、吸収減衰された測定光を検
出する紫外線受光部、８は外部可視光を遮断する外部可
視光遮断壁である。

【０００４】以下、従来の分光光度計の測定原理につい
て説明する。紫外線発光源４から測定波長（１８５ｎｍ
〜２６０ｎｍ）を含む紫外線が放出され、紫外線発光源
４より放出された光のうち、紫外線吸収特性を示す波長
域の光のみを分光フィルター５が透過させる。分光フィ
ルター５により分光された光が分散されるので、集光部
６が分光された光を必要な光束まで集光させる。集光部
６により集光された測定光が硝酸や亜硝酸や塩素イオン
又は有機物等物質を含有する被測定水２に照射される。
紫外線透過入光面３ａと紫外線出光面３ｂ及び被測定水
２で吸収減衰された測定光を紫外線受光部７により検出
させる。紫外線吸収特性を持つ物質を測定する時、蒸留
水或いは被測定水水溶液と同一ベースの標準溶液で分光
光度計１の透過率を１００％とする。次いで、硝酸や亜
硝酸や塩素イオン又は有機物等の短波長紫外線吸収特性
を持つ物質を含有する被測定水２を分光光度計１にセッ
トし、被測定水２の透過率を測定する。透過率の値から
上記紫外線吸収特性を持つ物質の濃度を換算できる。

【０００５】通常、紫外線受光部７には紫外線領域に感
度を有するフォトダイオードが用いられ、外部の太陽光
や室内灯など可視光がフォトダイオードを影響するた
め、外部可視光を遮断する外部可視光遮断壁８が必要で
ある。また、紫外線発光源４としては紫外線領域におけ
る発光強度が強く、しかもその強度が比較的安定してい
る点から重水素ランプが用いられる。

【０００６】

【発明の解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の分光光度計を用いて、硝酸や亜硝酸や塩素イオン又は
有機物等の短波長紫外線吸収特性をもつ物質の溶存量を
測定する水中溶存物質検出器は、以下の課題を有してい
た。

【０００７】（１）分光光度計に使用されるフォトダイ
オードは高価である上に、紫外線に比べ可視光線の感度
が非常に高いため、可視光線による測定誤差が大きいと
いう課題を有していた。

【０００８】（２）可視光線によるフォトダイオードの
影響を避けるため、紫外線発光源からの照射光のうち測
定雑音源となる可視光を除き、測定波長の光のみを分光
させる分光フィルターや太陽光、室内灯など外部可視光
の紫外線受光部への入光防止用可視光遮断壁が必要であ
り、検出器が高価になるうえ大型化するという課題を有
していた。

【０００９】（３）測定に必要としない１８５ｎｍより
短い光は、Ｏ₂分子などによって吸収されやすく周囲の
雰囲気により変化するため、安定した検出ができず水質
検出時の誤差になるという課題を有していた。

【００１０】（４）紫外線発光源からの照射光のうち、
測定に必要としない光（２６０ｎｍより長い光）が原因
となる発熱による検出器内部の温度変動と、それに伴う
紫外線受光部の受光感度変動によって測定誤差が大きい
という課題を有していた。

【００１１】（５）温度変動による紫外線受光部の受光
感度変動を抑制するため、紫外線発光源と紫外線受光部
間の距離を充分長くとる方法や紫外線受光部の冷却機構
を設ける方法が取られてきたが、検出器が高価になるう
え大型化するという課題を有していた。

【００１２】（６）紫外線受光部の出力は発光源からの
光の照射で時間の経過とともに出力が変動し、いつの時
点で測定したかで測定値にばらつきがでるものであっ
た。

【００１３】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、分光フィルターや集光部及び外部可視光の遮断構造
を用いずに水中溶存物質を測定できるとともに、出力変
動に対処でき、安定性に優れ、安価、小型、且つ測定誤
差が少ない水中溶存物質検出器及び水中溶存物質測定方
法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の水中溶存物質検
出器は、制御部が前記容器内に前記被測定水を収容しな
い状態で第１の周波数と周波数時間変化率を測定すると
ともに、所定時間経過後に前記被測定水を収容した状態
で第２の周波数を測定して、前記周波数時間変化率によ
り前記第１の周波数または前記第２の周波数を前記所定
時間後の値に補正して紫外線吸収物質の濃度を算出する
ことを特徴とする。

【００１５】これにより、分光フィルターや集光部及び
外部可視光の遮断構造を用いずに水中溶存物質を測定で
き、出力変動に対処でき、安定性に優れ、安価、小型、
且つ測定誤差が少なくすることができる。

【００１６】さらに、本発明の水中溶存物質測定方法
は、被測定液が容器に収容されていない状態で短波長紫
外線を含む光を照射して短波長紫外線を検出し、この受
光量に比例した周波数のパルス信号に変換して第１の周
波数と周波数時間変化率を測定するとともに、所定時間
後に前記被測定水を容器に収容した状態で短波長紫外線
を含む光を照射し、前記紫外線吸収物質により吸収減衰
された短波長紫外線を検出して、この受光量に比例した
第２の周波数のパルス信号に変換し、該第２の周波数を
測定するとともに前記周波数時間変化率により前記第１
の周波数または前記第２の周波数を前記所定時間後の値
に補正して紫外線吸収物質の濃度を算出することを特徴
とする。

【００１７】これにより、分光フィルターや集光部及び
外部可視光の遮断構造を用いずに水中溶存物質を測定で
き、受光感度変動に対する安定性に優れ、安価、小型、
且つ測定誤差が少なくする水中溶存物質測定方法を提供
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、短波長紫外線領域（１８５〜２６０ｎｍ）に吸収特
性をもつ紫外線吸収物質が含有された被測定水を収納で
きる容器と、短波長紫外線を含む光を前記容器に照射す
る紫外線発光源と、前記紫外線発光源より照射され、前
記被測定水中の前記紫外線吸収物質により吸収減衰され
た短波長紫外線を検出する短波長紫外線検出光電管と、
前記短波長紫外線検出光電管の出力を受光量に比例した
周波数のパルス信号に変換する駆動回路と、前記駆動回
路を制御するとともに紫外線吸収物質の濃度を算出する
制御部を備え、前記制御部が前記容器内に前記被測定水
を収容しない状態で第１の周波数と周波数時間変化率を
測定するとともに、所定時間経過後に前記被測定水を収
容した状態で第２の周波数を測定して、前記周波数時間
変化率により前記第１の周波数または前記第２の周波数
を前記所定時間後の値に補正して紫外線吸収物質の濃度
を算出することを特徴とする水中溶存物質検出器である
から、水中溶存物質検出器において発生する紫外線発光
源や短波長紫外線検出光電管の出力変動による測定誤差
を抑えて、水中の硝酸や亜硝酸や塩素イオン又は有機物
等の短波長紫外線吸収特性を持つ物質の溶存量を安定し
て精度よく測定することができる。

【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、短波長
紫外線領域（１８５〜２６０ｎｍ）に吸収特性をもつ紫
外線吸収物質含有の被測定水中の紫外線吸収物質濃度を
測定する水中溶存物質測定方法であって、前記被測定液
が容器に収容されていない状態で短波長紫外線を含む光
を照射して短波長紫外線を検出し、この受光量に比例し
た周波数のパルス信号に変換して第１の周波数と周波数
時間変化率を測定するとともに、所定時間後に前記被測
定水を容器に収容した状態で短波長紫外線を含む光を照
射し、前記紫外線吸収物質により吸収減衰された短波長
紫外線を検出して、この受光量に比例した第２の周波数
のパルス信号に変換し、該第２の周波数を測定するとと
もに前記周波数時間変化率により前記第１の周波数また
は前記第２の周波数を前記所定時間後の値に補正して紫
外線吸収物質の濃度を算出することを特徴とする水中溶
存物質測定方法であるから、紫外線発光源や短波長紫外
線検出光電管の出力変動による測定誤差を抑えて、水中
の硝酸や亜硝酸や塩素イオン又は有機物等の短波長紫外
線吸収特性を持つ物質の溶存量を安定して精度よく測定
することができる。

【００２０】本発明の請求項３に記載の発明は、短波長
紫外線領域（１８５〜２６０ｎｍ）に吸収特性をもつ紫
外線吸収物質が含有された被測定水を収納できる容器
と、短波長紫外線を含む光を前記容器に照射する紫外線
発光源と、前記紫外線発光源より照射され、前記被測定
水中の前記紫外線吸収物質により吸収減衰された短波長
紫外線を検出する短波長紫外線検出光電管と、前記短波
長紫外線検出光電管の出力を受光量に比例した周波数の
パルス信号に変換する駆動回路と、前記駆動回路を制御
するとともに紫外線吸収物質の濃度を算出する制御部を
備え、前記制御部が前記容器内に前記被測定水を収容し
ない状態で第１の周波数を測定して設定周波数と比較
し、前記第１の周波数が前記設定周波数に等しくなるま
で電圧と周波数を変えて比較を繰り返し、前記設定周波
数に一致したら前記被測定水を導入して、所定の時間経
過してから前記被測定水を収容した状態で第２の周波数
を測定して紫外線吸収物質の濃度を算出することを特徴
とする水中溶存物質検出器であるから、短波長紫外線吸
収特性を持つ物質がない状態で短波長紫外線検出光電管
の出力を同一条件に調整するので、紫外線発光源や短波
長紫外線検出光電管のばらつきを抑えて、水中溶存物質
検出器ごとにあらかじめ調整しておく必要がないし、被
測定水の周波数から濃度を算出する時に補正する必要も
ない。

【００２１】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図６を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
水中溶存物質検出器の要部構成図、図２は本発明の実施
の形態１における水中溶存物質検出器のブロック図、図
３は本発明の実施の形態１における水中溶存物質の測定
方法を示す処理フローチャートである。

【００２２】図１において、１０は実施の形態１におけ
る水中溶存物質検出器、４は短波長紫外線（１８５ｎｍ
〜２６０ｎｍ）を放出する紫外線発光源、１１は短波長
紫外線検出光電管（以下、光電管と呼ぶ）、１２は少な
くとも１８５ｎｍより短い光を透過しない透過光規制ガ
ラスで形成された密栓容器、１３は光電限界波長が２６
０ｎｍ以下の陰極、１４は陰極１３より放出された電子
を倍増する放電ガス、１５は放電ガス１４により倍増さ
れた電子を受ける陽極、１６は陰極１３と陽極１５の間
の距離を一定に保つ絶縁スペーサ、１７は被測定水の入
口、１８は被測定水の出口である。尚、従来の技術と同
様のものには同一の符号を付して説明を省略する。

【００２３】まず、実施の形態１の水中溶存物質検出器
の動作原理について説明する。紫外線発光源４より短波
長紫外線を含む光が連続または、周期的に直接被測定水
２に供給される。供給された光は、被測定水２により各
測定物質の吸収波長域の光を吸収減衰され、光電管１１
に達する。そして、光電管１１に達した光は、密栓容器
１２の透過光規制ガラスにより少なくとも１８５ｎｍよ
り短い光をカットされ、光電管１１内に入光、陰極１３
に衝突、光電効果により電子を放出する。放出された電
子は、陰極１３と陽極１５の間に印加される電圧により
加速され陽極１５に移動する。移動する際に、放電ガス
１４と衝突して電子倍増現象を起こしながら陽極１５に
達し、グロー放電を起こすことで急激に電流が流れる。
この放電電流値は、光の強さに関係がなく、陰極１３と
陽極１５に接続された電気回路のインピーダンスのみに
依存する。そして、放電を持続させると光電管１１の特
性が低下するので、光電管１１に流れるパルス状電流を
電圧に変換して、その周波数から水溶液中の硝酸や亜硝
酸や塩素イオン又は有機物等の濃度を換算する。何故こ
のような換算が可能かというと、被測定水２により吸収
減衰された光の強さは陰極１３に衝突して光電効果を発
生させる確率に比例しているためである。すなわち、被
測定水２に含まれた紫外線吸収物質が紫外線を吸収する
と、光電効果を発生する確率が低下し、グロー放電の発
生頻度が低下して陰極１３と陽極１５の間を流れるパル
ス状電流の周波数が変化し、この周波数の変化が紫外線
吸収物質の濃度と密接な関係を有しているからである。
このとき流れる電流の大きさは電気回路に影響される
が、周波数は電気回路の特性に影響されず、精度よく測
定できるものである。ただ光電効果を利用しているため
温度等の影響や、放電を利用するため特性が低下し時間
経過とともに出力が変動する。

【００２４】続いて、本実施の形態１の水中溶存物質検
出器を用いた測定について、以下図２、図３を用いて説
明する。図２において、１９は駆動部、１９ａは駆動回
路であり、定電圧回路２０、発振回路２１、スイッチン
グ素子２２、昇圧トランス２３によって構成されてお
り、発振回路２１の出力でスイッチング素子２２を駆動
し、定電圧回路２０とスイッチング素子２２で昇圧トラ
ンス２３をスイッチングすることで高電圧（３５０Ｖ）
の一定周波数交流電圧を発生する。１９ｂは駆動回路１
９ａの出力を平滑化して紫外線発光源４及び光電管１１
に高電圧（３５０Ｖ）の直流電圧を供給する平滑化回
路、１９ｃは光電管１１の陰極１３と陽極１５の間に発
生した微小電流をパルス電圧信号に変換する変換回路、
２４は電磁弁、２５は制御部、２６は表示部である。

【００２５】制御部２５は、図示しないマイクロプロセ
ッサとその周辺回路等からなり、パルス信号の周期から
周波数を算出する周波数測定手段２７と、周波数測定手
段２７で算出した周波数から硝酸や亜硝酸や塩素イオン
又は有機物等の紫外線吸収物質濃度を算出する算出手段
２８を有している。そして制御部２５はさらに駆動部１
９、電磁弁２４の開閉、表示部２６の制御も行なう。

【００２６】初期状態では電磁弁２４は閉止された状態
にあり、水中溶存物質検出器１０内には被測定水２が導
入されていない。この状態で、予めプログラムによって
設定された測定動作に入ると、ステップＳ１で制御部２
５は駆動部１９に通電して駆動回路１９ａ及び平滑化回
路１９ｂにより高電圧Ｖ１（３５０Ｖ）の直流電圧を紫
外線発光源４及び光電管１１に供給する。電圧が供給さ
れると、紫外線発光源４より短波長紫外線を含む光が、
硝酸や亜硝酸や塩素イオン又は有機物等の紫外線吸収物
質を介すことなく光電管１１に照射される。光電管１１
に発生した放電電流により、出力電圧がＶ２以下まで下
がるので放電が停止してパルス状電流となる。このパル
ス状電流は、変換回路１９ｃでパルス電圧信号に変換さ
れる。Ｖ２以下まで下がった出力電圧は、周波数ｆ０で
次に充電されるまではＶ２以下を維持し、その後Ｖ１ま
で復帰する。上記動作を繰り返すことで、パルス電圧信
号が周期的に変換回路１９ｃより出力される。

【００２７】このパルス電圧信号の所定時間内における
数をステップＳ２で周波数測定手段２７によりカウント
して周波数を算出する。ステップＳ２で算出した周波数
は、ステップＳ３においてメモリに格納して所定回数ス
テップＳ２の周波数の算出を繰り返す。所定回数の周波
数算出が終了したら、Ｓ４で算出手段２８により周波数
の平均値を算出して記憶しておく（ｆ１）。また、周波
数時間変化率Ｋ＝Δｆ／Δｔも平均値を算出して記憶し
ておく。また周波数測定を開始した時の時間をｔ１とす
る。

【００２８】次に、ステップＳ５で制御部２５は電磁弁
２４を開放状態にして、水中溶存物質検出器１０内に被
測定水２を導入する。すると、光電管１１には硝酸や亜
硝酸や塩素イオン又は有機物等の紫外線吸収物質により
短波長紫外線が一部吸収されてから照射されることにな
る。被測定水２を導入し紫外線照射してから所定の時間
（ｔ２）が経過した後、ステップＳ６でステップＳ２か
らステップＳ４の動作を繰返して、再度周波数の平均値
を算出する（ｆ２）。算出手段２８は、後述するように
ステップＳ４で測定した平均周波数ｆ１を基に、ステッ
プＳ７で時間ｔ１から時間ｔ２への間に光電管１１が放
電の繰返しで特性が変化した分を考慮して補正し、ステ
ップＳ８でこの補正したｆ１とｆ２から濃度を算出し、
表示部２６に出力する。

【００２９】そこで、以下周波数による濃度Ｃの算出方
法について説明する。紫外線発光源４から強さｌ０の紫
外光が厚さＬ，濃度Ｃの被測定水２を透過して強さｌｔ
になった時、ランバート・ベールの法則により光の吸光
度Ａは、Ｌ及びＣに比例して、 Ａ＝−ｌｏｇ（ｌｔ／ｌ０）＝α×Ｌ×Ｃ が成り立つ。ここで、ｌｔ／ｌ０は透過度であり、その
対数で吸光度Ａが表される。αは比例定数であり、物質
により決定される吸光係数である。上式をＣについてみ
ると、 Ｃ＝−（１／（α×Ｌ））×ｌｏｇ（ｌｔ／ｌ０） ［ｍｇ／ｌ］…… となる。また、光電管１１の出力周波数は紫外線の強さ
に比例するので、比例定数βとすると紫外線発光源４の
強さｌ０は、 ｌ０＝β×ｆ０ で表され、被測定水２を透過した後の紫外線の強さｌｔ
は、その時の出力周波数をｆｔとすると、 ｌｔ＝β×ｆｔ となるので式は、 Ｃ＝−（１／（α×Ｌ））×ｌｏｇ（ｆｔ／ｆ０）…… として濃度Ｃを光電管１１の出力周波数によって算出す
ることができる。

【００３０】補正を行う理由は、紫外線発光源４及び光
電管１１は上述のように電子倍増現象を起こすことによ
り出力するものであるから、時間経過により特性変化が
生じ、その出力が変動するからである。その出力変動の
平均値は短時間であればほぼ線形とみなして扱うことが
できるので、周波数ｆ１は時間ｔの関数、 ｆ１（ｔ）＝Ｋ×ｔ＋ｆ０ （但し、ｆ１≦ｆ０）…… で表わされる。そして、その時の濃度Ｃ１は、 Ｃ１＝−（１／（α×Ｌ））×ｌｏｇ［ｆ１（ｔ）／ｆ０］…… となる。また、周波数ｆ２も同様に時間ｔの関数ｆ２
（ｔ）となり、その時の濃度Ｃ２は、 Ｃ２＝−（１／（α×Ｌ））×ｌｏｇ［ｆ２（ｔ）／ｆ０］…… で表される。従って、濃度Ｃは被測定水２の有無での差
であるので、 Ｃ＝Ｃ２−Ｃ１ ＝−（１／（α×Ｌ））×ｌｏｇ［ｆ２（ｔ）／ｆ１（ｔ）］…… となる。しかし、測定したｆ１は、ｔ＝ｔ１の時点で測
定した周波数ｆ１（ｔ１）であり、ｆ２はｔ＝ｔ２の時
点での周波数ｆ２（ｔ２）であるので、両者は測定時間
がずれており、このままこれらを用いると出力変動を無
視したことになるため、直接式に代入して計算するこ
とはできない。そこでｔ＝ｔ２の時点におけるｆ１（ｔ
２）を推定する必要がある。

【００３１】式によりｆ１（ｔ２）＝Ｋ×ｔ２＋ｆ
０、ｆ１＝Ｋ×ｔ１＋ｆ０であるから、ｆ１（ｔ２）＝
ｆ１＋Ｋ×（ｔ２−ｔ１）として推定することができ
る。この推定されたｔ＝ｔ２時点のｆ１（ｔ２）とｆ２
を式に代入すれば濃度Ｃを算出できる。このように、
硝酸や亜硝酸や塩素イオン又は有機物等の紫外線吸収物
質がない状態のｔ２時点での推定出力と、紫外線吸収物
質がある状態での出力とを対比することで出力変動によ
る測定誤差を補正できる。

【００３２】濃度の算出が完了したら、ステップＳ９で
制御部２５は電磁弁２４を閉止状態にして、水中溶存物
質検出器１０内にある被測定水２を排水する。また、駆
動部１９への通電を停止して、紫外線発光源４及び光電
管１１への高電圧（３５０Ｖ）の直流電圧の供給を停止
して初期状態に戻る。

【００３３】以上のように本実施の形態１では、上記構
成の水中溶存物質検出器において発生する紫外線発光源
や短波長紫外線検出光電管の出力変動による測定誤差を
抑えることができるので、水中の硝酸や亜硝酸や塩素イ
オン又は有機物等の短波長紫外線吸収特性を持つ物質の
溶存量を安定して測定することができる。

【００３４】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２における水中溶存物質の測定方法を示す処理フロー
チャートである。図３と同一の符号を付したものは、本
実施の形態１と基本的に同一の作用を奉するから、詳細
な説明は実施の形態１の説明に譲って省略する。

【００３５】図４において、ステップＳ６までの処理で
周波数の平均値ｆ１及びｆ２を算出するまでは実施の形
態１と同様である。本実施の形態２では、ｆ１をｔ＝ｔ
２の時点の値に補正する代わりに、逆にｆ２をｔ＝ｔ１
の時点の値に補正するものである。

【００３６】式によりｆ２（ｔ１）＝Ｋ×ｔ１＋ｆ
０、ｆ２＝Ｋ×ｔ２＋ｆ０であるから、ｆ２（ｔ１）＝
ｆ２−Ｋ×（ｔ２−ｔ１）として推定することができ
る。この推定されたｔ＝ｔ１時点のｆ２（ｔ１）とｆ１
を式に代入すれば濃度Ｃを算出できる。このように、
硝酸や亜硝酸や塩素イオン又は有機物等の紫外線吸収物
質がない状態での出力と、これがある状態でのｔ１時点
での推定出力を対比することで出力変動による測定誤差
を補正できる。

【００３７】（実施の形態３）図５は本発明の実施の形
態３における水中溶存物質検出器のブロック図、図６は
本発明の実施の形態３における水中溶存物質の測定方法
を示す処理フローチャートである。図２及び図３と同一
の符号を付したものは、本実施の形態１と基本的に同一
の作用を奉するから、詳細な説明は実施の形態１の説明
に譲って省略する。

【００３８】図５において、駆動部１９内の駆動回路１
９ａは入力信号に応じて出力値を可変に出来る可変出力
電源２９及びスイッチング素子２２、昇圧トランス２３
によって構成されている。また、制御部２５内には可変
出力電源２９を制御する電圧制御手段３０と、出力周波
数を設定することで自在に周波数を可変できる可変周波
数出力手段３１、周波数測定手段２７、算出手段２８に
より構成されている。駆動回路１９ａは可変周波数出力
手段３１の出力でスイッチング素子２２を駆動し、電圧
制御手段３０によって設定される可変出力電源２９の出
力電圧とスイッチング素子２２で昇圧トランス２３をス
イッチングすることで高電圧（３００〜３５０Ｖ）の可
変周波数交流電圧を発生する。

【００３９】初期状態では電磁弁２４は閉止状態にあ
り、水中溶存物質検出器１０内には被測定水２が導入さ
れていない。この状態で、予めプログラムによって設定
された測定動作に入ると、Ｓ１２で制御部２５は駆動部
１９に通電するとともに電圧制御手段３０、可変周波数
出力手段３１は初期設定値を出力し、駆動回路１９ａか
ら高電圧Ｖ１，周波数ｆ３１となるようにする。駆動回
路１９ａから出力された交流電圧は、平滑化回路１９ｂ
を経て直流電圧を紫外線発光源４及び光電管１１に供給
する。電圧が供給されると、紫外線発光源４より短波長
紫外線を含む光が連続または周期的に、硝酸や亜硝酸や
塩素イオン又は有機物等の紫外線吸収物質を介すことな
く光電管１１に照射される。光電管１１に発生した微小
電流を変換回路１９ｃでパルス電圧信号に変換され、ス
テップＳ２で周波数測定手段２７により周波数を算出す
る。ステップＳ２で算出した周波数は、ステップＳ３に
おいてメモリに格納して所定回数ステップＳ２の周波数
算出を繰り返す。所定回数の周波数算出が終了したら、
ステップＳ４で算出手段２８により周波数の平均値を算
出する（ｆ３）。ｆ３の算出が終了したら、ステップＳ
１３において、ステップＳ４で算出したｆ３と測定の基
準となる設定周波数（ｆ４）との比較を行う。もし両者
が一致せずｆ３＞ｆ４の場合、ステップＳ１４で電圧制
御手段３０によって駆動回路１９ａからの電圧値を下げ
てＶ２とする。逆にｆ３＜ｆ４の場合、ステップＳ１５
で可変周波数出力手段３１の出力周波数を上げて駆動回
路１９ａからの出力周波数をｆ３とする。そして、再度
ステップＳ２からステップＳ４の動作を繰り返してｆ３
＝ｆ４になるまで以上の動作を繰り返す。

【００４０】次に、ステップＳ５で制御部２５は電磁弁
２４を開放状態にして、水中溶存物質検出器１０内に被
測定水２を導入する。すると、光電管１１には硝酸や亜
硝酸や塩素イオン又は有機物等の紫外線吸収物質により
短波長紫外線が一部吸収されてから照射される。被測定
水２を導入し紫外線を照射してから所定の時間が経過し
た後、ステップＳ６でステップＳ２からステップＳ４の
動作を繰返して、再度周波数の平均値を算出する（ｆ
５）。算出手段２８は、ステップＳ１６でこの所定時間
後の平均周波数ｆ５を基に一義的に決まる濃度との関係
式またはテーブルにより濃度を算出して表示部２６に出
力する。

【００４１】以上のように本実施の形態３では、上記構
成の水中溶存物質検出器において短波長紫外線吸収特性
を持つ物質がない状態で短波長紫外線検出光電管の出力
ｆ３を同一条件ｆ４に調整するので、紫外線発光源や短
波長紫外線検出光電管のばらつきを抑えて、水中溶存物
質検出器ごとにあらかじめ調整しておく必要がない。ま
た、被測定水の周波数から濃度を算出する時に補正する
必要もない。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
水中溶存物質検出器と測定方法によれば、水中溶存物質
検出器において発生する紫外線発光源や短波長紫外線検
出光電管の出力変動やばらつきを抑えて、水中の硝酸や
亜硝酸や塩素イオン又は有機物等の短波長紫外線吸収特
性を持つ物質の溶存量を測定することができ、安定性に
優れ、安価、小型、且つ測定誤差が少ない水中溶存物質
検出器の測定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における水中溶存物質検
出器の要部構成図

【図２】本発明の実施の形態１における水中溶存物質検
出器のブロック図

【図３】本発明の実施の形態１における水中溶存物質の
測定方法を示す処理フローチャート

【図４】本発明の実施の形態２における水中溶存物質の
測定方法を示す処理フローチャート

【図５】本発明の実施の形態３における水中溶存物質検
出器のブロック図

【図６】本発明の実施の形態３における水中溶存物質の
測定方法を示す処理フローチャート

【図７】従来の分光光度計の要部模式図

【符号の説明】 １ 分光光度計 ２ 被測定水 ３ 収納容器 ３ａ 紫外線透過入光面 ３ｂ 紫外線出光面 ４ 紫外線発光源 ５ 分光フィルター ６ 集光部 ７ 紫外線受光部 ８ 外部可視光遮断壁 １０ 水中溶存物質検出器 １１ 光電管 １２ 密栓容器 １３ 陰極 １４ 放電ガス １５ 陽極 １６ 絶縁スペーサ １７ 被測定水の入口 １８ 被測定水の出口 １９ 駆動部 １９ａ 駆動回路 １９ｂ 平滑化回路 １９ｃ 変換回路 ２０ 定電圧回路 ２１ 発振回路 ２２ スイッチング素子 ２３ 昇圧トランス ２４ 電磁弁 ２５ 制御部 ２６ 表示部 ２７ 周波数測定手段 ２８ 算出手段 ２９ 可変出力電源 ３０ 電圧制御手段 ３１ 可変周波数出力手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 利彦 大阪市門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 AA05 BB04 CC01 CC12 DD12 DD13 EE01 EE11 FF04 FF07 HH03 HH06 KK02 MM01 MM03 MM05 MM09 MM10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】短波長紫外線領域（１８５〜２６０ｎｍ）
   に吸収特性をもつ紫外線吸収物質が含有された被測定水
   を収納できる容器と、短波長紫外線を含む光を前記容器
   に照射する紫外線発光源と、前記紫外線発光源より照射
   され、前記被測定水中の前記紫外線吸収物質により吸収
   減衰された短波長紫外線を検出する短波長紫外線検出光
   電管と、前記短波長紫外線検出光電管の出力を受光量に
   比例した周波数のパルス信号に変換する駆動回路と、前
   記駆動回路を制御するとともに紫外線吸収物質の濃度を
   算出する制御部を備え、前記制御部が前記容器内に前記
   被測定水を収容しない状態で第１の周波数と周波数時間
   変化率を測定するとともに、所定時間経過後に前記被測
   定水を収容した状態で第２の周波数を測定して、前記周
   波数時間変化率により前記第１の周波数または前記第２
   の周波数を前記所定時間後の値に補正して紫外線吸収物
   質の濃度を算出することを特徴とする水中溶存物質検出
   器。
2. 【請求項２】短波長紫外線領域（１８５〜２６０ｎｍ）
   に吸収特性をもつ紫外線吸収物質含有の被測定水中の紫
   外線吸収物質濃度を測定する水中溶存物質測定方法であ
   って、前記被測定液が容器に収容されていない状態で短
   波長紫外線を含む光を照射して短波長紫外線を検出し、
   この受光量に比例した周波数のパルス信号に変換して第
   １の周波数と周波数時間変化率を測定するとともに、所
   定時間後に前記被測定水を容器に収容した状態で短波長
   紫外線を含む光を照射し、前記紫外線吸収物質により吸
   収減衰された短波長紫外線を検出して、この受光量に比
   例した第２の周波数のパルス信号に変換し、該第２の周
   波数を測定するとともに前記周波数時間変化率により前
   記第１の周波数または前記第２の周波数を前記所定時間
   後の値に補正して紫外線吸収物質の濃度を算出すること
   を特徴とする水中溶存物質測定方法。
3. 【請求項３】短波長紫外線領域（１８５〜２６０ｎｍ）
   に吸収特性をもつ紫外線吸収物質が含有された被測定水
   を収納できる容器と、短波長紫外線を含む光を前記容器
   に照射する紫外線発光源と、前記紫外線発光源より照射
   され、前記被測定水中の前記紫外線吸収物質により吸収
   減衰された短波長紫外線を検出する短波長紫外線検出光
   電管と、前記短波長紫外線検出光電管の出力を受光量に
   比例した周波数のパルス信号に変換する駆動回路と、前
   記駆動回路を制御するとともに紫外線吸収物質の濃度を
   算出する制御部を備え、前記制御部が前記容器内に前記
   被測定水を収容しない状態で第１の周波数を測定して設
   定周波数と比較し、前記第１の周波数が前記設定周波数
   に等しくなるまで電圧と周波数を変えて比較を繰り返
   し、前記設定周波数に一致したら前記被測定水を導入し
   て、所定の時間経過してから前記被測定水を収容した状
   態で第２の周波数を測定して紫外線吸収物質の濃度を算
   出することを特徴とする水中溶存物質検出器。