JP2001059813A

JP2001059813A - 流体検査方法および流体検査装置

Info

Publication number: JP2001059813A
Application number: JP11234690A
Authority: JP
Inventors: Zen Hirabayashi; 漸平林; Hidetaka Ono; 秀隆小野; Ko Wada; 香和田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2001-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】基準水を不要とする流体検査方法および流体
検査装置を提供すること。また、高い精度が得られる流
体検査方法および流体検査装置を提供すること。【解決手段】測定セル（検査容器）３内部のオゾン水
等の被検査体に検査光を入射し、該被検査体を透過した
検査光を検出して前記被検査体の性質を検査する検査方
法において、測定セル３上の入射窓（入射部）２６に検
査光を入射し、検査光を被検査体に対して光路長ａ横断
させてから測定セル３上の透過窓（透過部）１６から透
過させて透過光の強度を検出する。その後再び測定セル
３上の入射窓２６に検査光を入射し、該検査光を前記被
検査体に対して前回と異なる光路長ｂ横断させて透過窓
１６から透過させ、この強度を検出する。そして、Lamb
ert-Beerの法則より被検査体の濃度を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオゾン発生装置によ
り発生されたオゾンの濃度等を測定する際の流体検査方
法および該方法を実現する流体検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のオゾン濃度測定装置（流体検査装
置）においては、オゾンを含む流体を測定セル（検査容
器）内に導入し、該測定セルに紫外線を照射し、その吸
収度を測定することによりオゾン濃度を算出している。
具体的には、Lambert-Beerの法則、Ｉ_t(λ)＝Ｉ₀(λ)exp(−ｋｃＬ) を用いる。ここで、Ｉ₀;対象とする物質の吸収がない場合の光強度であり、
オゾンを含まない基準流体に紫外線を照射したときの光
強度Ｉ_t;透過後の光強度ｋ;比例係数ｃ;物質濃度Ｌ;光路長 λ;検査光の波長である。上記式より、ｃ＝（ｋＬ）^-1ln（Ｉ₀(λ)／Ｉ_t(λ)）であるから、Ｉ₀およびＩ_tを測定することにより、オゾ
ン濃度ｃを得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のオ
ゾン濃度計では、オゾンを含む流体とオゾンを含まない
基準流体とを交互に測定セルに導いて、各々の紫外線透
過強度を測定しなければならない。そのため、基準水生
成器を設ける必要がある。基準水生成器を設けることは
装置の大型化、複雑化を招き、製造コストの増加、製品
価格の上昇の原因となる。また、オゾン水のサンプルを
間欠的に測定セルに導入するため、全体のオゾン水生成
量が多くない場合、サンプルの間欠採取に伴う圧力変動
が生じてしまい、高い精度が得られないという問題があ
る。

【０００４】上記事情に鑑み、本発明においては基準水
を不要とする流体検査方法および流体検査装置を提供す
ることを目的とする。また、高い精度が得られる流体検
査方法および流体検査装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】基準水を不要とする流体
検査方法および流体検査装置については、種々の構成の
ものが考えられる。その一つが特開平6-3266号公報にお
いて示されている。このオゾン濃度計（流体検査装置）
においては、図１１に示すように紫外線をオゾンを含む
流体に２つの異なる光路長の光路にて照射する。すなわ
ち、幅Ｌ_aの測定セル８１と、測定セル８１に連通し、
幅Ｌ_bの測定セル８２とからなる２光路セル８３に被検
査体を導き、一つの光源８４から各測定セル８１、８２
に２光路ａ、ｂにて検査光を透過させて受光素子８５に
て受光するようになっている。このとき、上記Lamber
t-Beerの法則は次式のようになる。Ｉ_at(λ)＝Ｉ_a0(λ)exp(−ｋｃＬ_a) Ｉ_bt(λ)＝Ｉ_b0(λ)exp(−ｋｃＬ_b) これらを変形すると、次式が導かれる。 ln(Ｉ_at(λ)／Ｉ_bt(λ)) = ｋｃ(Ｌ_b−Ｌ_a) + ln(Ｉ
_a0(λ)／Ｉ_b0(λ))…(*) ∴ｃ＝｛ｋ（Ｌ_b−Ｌ_a）｝^-1｛ln(Ｉ_at(λ)／Ｉ_bt(λ))
−ln(Ｉ_a0(λ)／Ｉ_b0(λ))｝当該オゾン濃度計においては、検査光として使用する光
の波長λは一定である。また、ln(Ｉ_a0(λ)／Ｉ_b0(λ))
は上記Ｉ₀(λ)（一つの光路を用いる場合）に比べてよ
ほどのことがない限り変化しないことに着目し、予め測
定して定数化しておき、実際の測定を省略している。こ
れにより、２光路における透過光の強度Ｉ_at、Ｉ_btを測
定するだけで濃度ｃが得られる。

【０００６】本発明の基本原理は上記のものと同一であ
る。ところで、上記２光路を用いるオゾン濃度計におい
ては、図１１に示すように光路ａと光路ｂでセルの異な
る位置に紫外線を照射し、異なる位置から透過した透過
光の強度を測定している。このような構成であると、使
用に伴ってセル周壁が汚れた場合に以下の問題が生ず
る。すなわち、汚れにより透過光強度が低下するが、そ
の汚れ方はセル上の各部で異なる。光路ａと光路ｂにつ
いて、汚れにより各々Δ_a,Δ_bの光吸収があった場合、
上記Lambert-Beerの法則は次式のようになる。Ｉ_at＝Ｉ_a0exp(−ｋｃＬ_a−Δ_a) Ｉ_bt＝Ｉ_b0exp(−ｋｃＬ_b−Δ_b) ∴ln(Ｉ_at／Ｉ_bt) = ｋｃ(Ｌ_b−Ｌ_a) + ln(Ｉ_a0／Ｉ_b0)
+ Δ_b−Δ_a となり、(*)式と比較してΔ_b−Δ_aという誤差が発生す
ることとなる。

【０００７】本発明の一つは、異なる２つの光路長にて
透過光強度を検出するが、被検査体が導入される検査容
器（測定セル）の所定入射部位に検査光を入射し、所定
透過部位から透過させることにより、検査容器各部での
汚れ方の違いによる誤差発生を防止する。検査光を検査
容器の入射部位に入射し、透過部位から透過させ、か
つ、２つの光路長について検査を行うには、前記被検査
体を横断する検査光の光路長を異ならせて前記被検査体
の性質を検査すればよい。そのためには、（１）内部に
被検査体を有する検査容器を変形させ、検査光の入射部
位と透過部位との距離を変える、（２）検査光の入射部
位と透過部位との間の距離は変化させずに、被検査体の
形状を変化させて被検査体を横断する検査光の光路長を
変化させる、という方法が考えられる。

【０００８】この方法を実現する検査装置として、内部
に被検査体が導入される検査容器と、該検査容器上に設
けられ検査光が通過して該検査容器内の被検査体に検査
光が入射される入射部と、前記検査容器上に設けられ該
被検査体を透過した検査光が通過する透過部とを備えた
流体検査装置において、前記検査容器を、前記入射部と
透過部とが離間接近自在となるように構成する。この流
体検査装置においては、検査容器自体が変形することに
より、光路長を変化させることができる。

【０００９】より具体的には、例えば図１に示すよう
に、検査容器３に、該検査容器内外方向に移動する可動
壁１５を設け、この可動壁に入射部と透過部とのいずれ
か一方（図では透過部１６）を設ける。可動壁１５の移
動により、入射部２６と透過部１６とは離間接近し、同
一直線上の２光路ａ、ｂを得る。この光路長を各々
Ｌ_a、Ｌ_b（定数）とし、Lambert-Beerの法則より、Ｉ_at(λ)＝Ｉ_a0(λ)exp(−ｋｃＬ_a) Ｉ_bt(λ)＝Ｉ_b0(λ)exp(−ｋｃＬ_b) これらを変形すると、次式が導かれる。 ln(Ｉ_at(λ)／Ｉ_bt(λ)) = ｋｃ(Ｌ_b−Ｌ_a) + ln(Ｉ
_a0(λ)／Ｉ_b0(λ)) ∴ｃ＝｛ｋ（Ｌ_b−Ｌ_a）｝^-1｛ln(Ｉ_at(λ)／Ｉ_bt(λ))
−ln(Ｉ_a0(λ)／Ｉ_b0(λ))｝但し、上式において、Ｉ_a0は基準流体に光路長Ｌ_aにて
検査光を横断させたときの透過検査光強度、Ｉ_b0は基準
流体に光路長Ｌ_bにて検査光を横断させたときの透過検
査光強度、Ｉ_atは被検査体に光路長Ｌ_aにて検査光を横
断させたときの透過検査光強度、Ｉ_btは被検査体に光路
長Ｌ_bにて検査光を横断させたときの透過検査光強度、
ｋは比例係数、λは検査光の波長である。基準流体と
は、対象とする物質の吸収がない場合の光強度である。

【００１０】ln(Ｉ_a0／Ｉ_b0)はよほどのことがない限り
変化しないことから、これを定数とすれば、被検査体に
波長λの検査光を入射し、２光路長Ｌ_a、Ｌ_bにおける透
過検査光強度Ｉ_at、Ｉ_btを測定するだけで物質濃度ｃを
得ることができる。なお、２光路長Ｌ_a、Ｌ_bの差が大き
いほど、有効セル長を大きくすることができ、測定レン
ジが大きくなる。

【００１１】また、入射部位と透過部位とを離間接近す
るには、上記のように入射部または透過部を検査容器の
前後方向に移動させて同一直線上における２光路長を得
る場合に限らず、図７に示すように、入射部９１又は透
過部９２をスライドさせ、異なる経路ａ、ｂ上の２光路
長Ｌ_a、Ｌ_bを得ることとしてもよい。なお、この場合、
入射部位および透過部位、すなわち入射部と透過部自体
は同一のものであり、単にその位置が変わるだけであ
る。

【００１２】また、検査容器自体を変形させなくとも、
内部の被検査体を変形させても良い。すなわち、前記検
査容器に、前記被検査体が導入される導入室を前記検査
光の経路上に少なくとも２以上設け、少なくとも一つの
導入室への被検査体の導入を禁止許可する導入制御手段
を設ける。

【００１３】具体例としては、図４、図５に示すよう
に、検査容器に２つの測定セル（検査容器）６１、６２
を設け、一方の測定セル６１には、被検査体の導入を制
御する導入制御手段として弁６３、６４を設ける。ま
た、これら測定セル６１、６２を横断するように検査光
を入射する。このように構成すると、測定セル６１、６
２の双方で検査光が被検査体に横断する場合と、一方の
測定セル６２でのみ検査体が横断する場合との、２つの
異なる光路長にて検査光を透過させることができる。な
お、一方の測定セル６２にのみ検査体を横断させるに
は、測定セル６１を空洞にすればよいが、被検査体が液
体である場合、少なくともその水位を制御して、検査光
の光路より水位を下げればよい。

【００１４】また、検査容器内の被検査体の水位を制御
する水位制御手段を設けてもよい。この流体検査装置と
しては、図６に示すように、２つの異なる水位にて高さ
方向に検査光を入射すると、水位に応じて異なる光路長
にて透過光を得ることができる。

【００１５】さらにまた、異なる流体検査装置として、
以下の構成としてもよい。すなわち、内部に被検査体が
導入される検査容器と、該検査容器内部の前記被検査体
に検査光を入射する光源と、該被検査体を透過した前記
検査光を受光する受光手段と、前記検査容器と受光手段
との間に配設され前記検査光の光路を遮断、開放自在に
設けられた可動体とを備え、該可動体は、前記検査光の
光路を遮断した状態で該検査光を反射して前記被検査体
に検査光を再入射するよう構成され、さらに、再入射後
の検査光が前記被検査体を透過した後、該透過後の検査
光を前記受光手段に導く反射手段を備えていることを特
徴とする。

【００１６】この流体検査装置においては、可動体を移
動させることにより、異なる２光路長を得ることができ
る。この２光路は、検査光を単に検査容器に透過させる
場合と、可動体によりさらに検査光を反射させて検査容
器に往復通過させる場合である。このとき、往路と復路
とで検査容器の同一部位に入射、透過させるようにすれ
ば、検査容器の汚れの影響が少なくて済む。さらに、被
検査体に再入射された検査光が透過した後、受光手段に
入射させる前にさらに再び被検査体に検査光を入射して
も良い。

【００１７】以上の流体検査装置は、具体的にはオゾン
濃度計に応用することができる。すなわち、被検査体を
オゾンを含有する流体とし、前記透過検査光の強度によ
り、オゾン含有流体中のオゾン濃度を検出する。オゾン
濃度計は、下水処理施設や、プール等において用いられ
る。この場合、例えばプール水の消毒に用いられるオゾ
ン発生装置と組み合わせて用いられ、プールにプール水
を供給する配管出口付近に介装されてオゾン濃度を検出
する。また、オゾン発生装置とは独立にプールに直接オ
ゾン濃度計を入れて、プール各個所のオゾン濃度を検査
することにも用いられる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１において示したものは、
オゾン濃度計の測定セル部分を示す図であり、図２はオ
ゾン濃度計を示すブロック図である。オゾン濃度計は内
部にオゾン水（被検査体）が導入される測定セル（検査
容器）３を備えている。測定セル３は、本管３ａと、そ
の側壁に垂直に設けられ先端が開口端とされた円筒管４
を備えている。測定セル本管３ａにはまた、その側壁に
円筒管４を取り囲むように環状のボビン５を備えてい
る。円筒管４とボビン５との間は所定間隔あけられた円
筒状の穴部７が形成されており、また、ボビン５にはコ
イル８が巻き付けられている。

【００１９】円筒管４の中空部分には受光装置１０が挿
入されている。受光装置１０は、円筒管４より径が小さ
く円筒管４内に挿入される円筒状の受光装置本体１２
と、前記筒状の穴部７に挿入される円筒状の鉄芯１３
と、前記受光装置本体１２と鉄芯１３とが固着されるフ
ランジ部１４とにより構成されている。受光装置本体１
２の先端は閉塞されて可動壁１５とされていると共に石
英製の透過窓（透過部）１６が設けられ、その基端側側
面には透過窓１６から透過する光を受光する受光手段と
しての受光素子（半導体ＵＶセンサ）１８が固着されて
いる。ここで、可動壁１５も測定セル３の一部を構成し
ている。

【００２０】また、受光装置１０全体はケーシング１９
内に覆われ、フランジ部１４は、フランジ部１４と測定
セル本管３ａとの間に設けられたスプリング２０によっ
て外方向にケーシング１９に対して付勢されている。受
光装置本体１２と円筒管４との間にはＯリング２１が設
けられて内部のオゾン水が密閉されている。また、測定
セル３には前記透過窓１６に対向して石英製の入射窓
（入射部）２６が形成され、入射窓２６外側には紫外線
ランプ２５が設けられている。紫外線ランプ２５はオゾ
ンに吸収されやすい波長λ＝254nmの紫外線（検査光）
を発光するものである。

【００２１】紫外線ランプ２５から測定セル３に照射さ
れた紫外線は、測定セル３を透過した後、受光素子１８
により受光され、受光素子１８は受光した検査光の強度
を電気信号に変換する。オゾン濃度計１は、図２に示す
ように受光素子１８の出力を増幅するアンプ２７と、ア
ンプ２７の出力に基づいてオゾン濃度を算出するコント
ローラ（演算手段）２８を備えている。また、オゾン濃
度を算出するのに必要な諸定数を記憶する記憶手段２９
を備える。

【００２２】このオゾン濃度検出装置においては、コイ
ル８を不図示の電源により通電すると、鉄芯１３がコイ
ル８の電磁力により穴部７内に引き込まれ、フランジ部
１４が円筒管４およびボビン５の先端部に当接し、受光
装置１０は図中Ａに位置する。コイル８への通電を断つ
と、フランジ部１４がスプリング２０の付勢力を受け、
鉄芯１３が穴部７から排出される。このとき受光装置１
０は図中Ｂに位置している。

【００２３】このようにして受光装置１０はＡ、Ｂの２
箇所に位置することが可能である。各々の場合におい
て、紫外線ランプ２５から発射された検査光は、同一直
線に沿った光路（各々ａ,ｂとする）を経て受光素子１
８へ到達する。受光素子１８の検出出力はアンプ２７に
伝達され、さらにコントローラ２８に出力される。コン
トローラ２８において、以下のようにして濃度の算出が
行われる。

【００２４】各々の光路ａ,ｂについて、入射窓２６と
透過窓１６との間の距離はそれぞれＬ_a、Ｌ_bである。な
お、Ｌ_a、Ｌ_bは予め測定されている定数であり、記憶手
段２９に記憶されている。Lambert-Beerの法則より、Ｉ_at(λ)＝Ｉ_a0(λ)exp(−ｋｃＬ_a) Ｉ_bt(λ)＝Ｉ_b0(λ)exp(−ｋｃＬ_b) が成り立つ。ただし、Ｉ_a0,Ｉ_b0;対象とする物質の吸収がない場合の光強度で
あり、オゾンを含まない基準流体に紫外線を照射したと
きの光強度Ｉ_at,Ｉ_bt;透過後の光強度ｋ;比例係数ｃ;オゾン濃度 λ;検査光の波長である。なお、λは定数（254nm）であるから以下Ｉ
_at(λ)＝Ｉ_at等と記載する。上式より、 ln(Ｉ_at／Ｉ_bt) ＝ｋｃ(Ｌ_b−Ｌ_a) ＋ ln(Ｉ_a0／Ｉ_b0) ∴ｃ＝｛ｋ（Ｌ_b−Ｌ_a）｝^-1｛ln(Ｉ_at／Ｉ_bt)−ln(Ｉ
_a0／Ｉ_b0)｝が得られるが、ln(Ｉ_a0／Ｉ_b0)はよほどのことがない限
り変化しない（変化の幅が無視できるほど小さい）こと
から、予め測定したデータに基づいて定数化し、記憶手
段２９に記憶しておく。したがって、コントローラ２８
は、基準流体についての透過光強度を測定することな
く、アンプ２７を介して入力される透過後の光強度
Ｉ_at,Ｉ_btと、記憶手段２９に記憶されている各定数だ
けに基づいてオゾン濃度ｃを算出することができる。こ
のように、入射窓と透過窓とを変えずに２光路について
透過光の強度を検出することができるので、測定セルの
汚れの差に基づく誤差が発生する余地がない。

【００２５】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。なお、上記第１の実施形態と同一の構成につい
ては同一の符号を用い説明を省略する。図３において、
３３は内部にオゾン水が導入される測定セルである。測
定セル３３側壁には蛇腹状のコルゲート管３４が設けら
れており、コルゲート管３４の他端には端板（可動壁）
３５が設けられている。端板３５には、測定セル３３内
から検査光が通過する透過窓３７が形成されており、該
透過窓３７に臨んで受光手段としての受光素子（半導体
ＵＶセンサ）３９が取り付けられている。測定セル３３
のコルゲート管３４とは逆側の側壁には入射窓４０が設
けられ、該入射窓４０を通してオゾン水に検査光として
の紫外線を照射する紫外線ランプ４１が設けられてい
る。

【００２６】端板３５にはコルゲート管３４軸方向にシ
ャフト４５、４６が貫通螺合しており、また、シャフト
４５、４６の一端は測定セル３３に回転自在に取り付け
られ、他端には各々ウォームホイール５０、５１が設け
られている。ウォームホイール５０、５１にはモータ５
５の回転軸５４に固定されたウォームギア５２、５３が
噛み合っている。なお、図中２７は受光素子３９の出力
を増幅するアンプであり、４９はアンプ２７の出力をコ
ントローラ２８（図２参照）に出力するコネクタであ
る。

【００２７】上記オゾン濃度計においては、モータ５５
を駆動するとウォームギア５２、５３が回転軸５４とと
もに回転し、これらの回転力がウォームホイール５０、
５１に伝達し、ウォームホイール５０、５１が回転す
る。ウォームホイール５０、５１の回転によりシャフト
４５、４６が回転するが、モータ５５を正逆回転するこ
とにより、端板３５はシャフト４５、４６の軸方向に往
復移動する。端板３５の往復移動に伴い、コルゲート管
３４が伸縮するので、入射窓４０から透過窓３７までの
距離が変化する。

【００２８】図３の装置において、コルゲート管３４が
最も縮小したとき端板３５は図のＡで示す位置にあり、
コルゲート管３４が最も伸びたとき端板３５は図のＢで
示す位置にある。Ａで示す位置において紫外線ランプ４
１から発射された検査光の光路をａ、同じくＢの位置に
おける光路をｂとすると、光路ａ、ｂは同一直線上を経
て受光素子３９へ到達する。各々の光路ａ,ｂについ
て、入射窓４０と透過窓３７との間の距離はそれぞれＬ
_a、Ｌ_b（定数）となっている。上記第１の実施形態と同
様、Lambert-Beerの法則より、 ln(Ｉ_at／Ｉ_bt) = ｋｃ(Ｌ_b−Ｌ_a) + ln(Ｉ_a0／Ｉ_b0) ∴ｃ＝｛ｋ（Ｌ_b−Ｌ_a）｝^-1｛ln(Ｉ_at／Ｉ_bt)−ln(Ｉ
_a0／Ｉ_b0)｝が成り立っており、ln(Ｉ_a0／Ｉ_b0)は定数であるから、
コントローラ２８は透過後の光強度Ｉ_at,Ｉ_btよりオゾ
ン濃度ｃを算出することができる。

【００２９】なお、上記各実施形態においては、透過窓
の位置を変動させることとしたが、入射窓の位置を変動
させることとしてもよい。また、受光素子は透過窓と共
に移動する構成であるが、透過窓と分離させて静止状態
とし、その位置を変動させないこととしても良い。

【００３０】以上オゾン濃度計の各実施形態について説
明したが、上記各実施形態は、検査容器を変形させるこ
とで同一直線上で２つの光路長を得ている。しかし、検
査容器を変形させず、検査容器内のオゾン水の量を変動
させることにより２光路長を得ることもできる。すなわ
ち、図４に示すように、流路途中に検査容器として二つ
の測定セル（検査容器）６１、６２を並列に設け、検査
光が測定セル６１、６２とを横断するように紫外線ラン
プ６５と受光素子６６で測定セル６１、６２を挟む。ま
た、一方の測定セル６１には、導入制御手段として、そ
の出入口両端に各々電磁弁６３、６４を設ける。

【００３１】このオゾン濃度計においては、測定セル６
１、６２の形状は変わらないが、測定セル６１、６２へ
のオゾン水の通過を独立して規制することにより２光路
長を得る。すなわち、（Ａ）測定セル６１を空洞とした
状態で電磁弁６３、６４を閉じて測定セル６２にのみオ
ゾン水を導入した状態と、（Ｂ）測定セル６１、６２双
方にオゾン水を導入した状態、の２つの状態で透過後の
光強度Ｉ_at,Ｉ_btを検出することにより、オゾン濃度ｃ
を得ることができる。なお、測定セル６１と６２との間
は図４に示すように離間させてもよいし、図５に示すよ
うに密着させてもよい。また、上記（Ａ）のかわりに、
測定セル６１にのみオゾン水を導入して測定しても良
い。

【００３２】さらに、図６のように構成してもよい。図
６においては、流路途中に設けられた測定セル７１の出
口側に電磁弁７２を設け、入口側には定量ポンプ７３を
設ける。電磁弁７２と定量ポンプ７３とは、水位制御手
段を構成している。定量ポンプ７３は、測定セル７１内
に常に水位Ａまたは水位Ｂとなるよう一定量のオゾン水
を測定セル７１内に供給する。また、測定セル７１の上
方に紫外線ランプ７４、底面下方に受光素子７５を設
け、紫外線ランプ７４によってオゾン水の水面に照射さ
れた紫外線が測定セルを透過して受光素子７５によって
受光されるようにする。

【００３３】このオゾン濃度計においては、測定セル７
１の形状は変わらないが、定量ポンプ７３および電磁弁
７２を調整することにより、検査光が横断するオゾン水
の水位を変化させることにより、２光路長を得る。すな
わち、（Ａ）オゾン水の水位をＡとした状態と、（Ｂ）
オゾン水の水位をＢとした状態と、の２つの状態で透過
後の光強度Ｉ_at,Ｉ_btを検出することにより、オゾン濃
度ｃを得ることができる。なお、水位を制御する手段と
しては上記に限定されるものではなく、例えば水位計と
電磁弁７２とを組み合わせ、水位計が検出する水位がＡ
またはＢとなるよう電磁弁７２をコントロールすること
としても良い。

【００３４】以上の各実施形態に係るオゾン濃度計にお
いては、入射部と透過部とを変えずに異なる光路長で透
過した検査光の強度を検出することができるので、基準
水を不要とし、かつ、測定セル各部の汚れの差に基づく
誤差を発生させずに正確にオゾン濃度を検査することが
できる。また、基準水が不要であるから、サンプルを間
欠的に採取する必要がなく、圧力変動が生じない。さら
に、装置内にオゾン水を流動させつつオゾン濃度を測定
することができるので、実際のライン途中（例えばプー
ル水供給配管）に該装置を介装することが可能である。

【００３５】さらにまた、以下の実施形態とすることが
できる。図８に示したものは、本発明の他の実施形態に
係るオゾン濃度計である。図において、符号１００はオ
ゾン水が導入される測定セルであり、１０１は検査光と
してオゾンに吸収されやすい波長254nmの紫外線を発す
る紫外線ランプであり、１０２は受光素子（受光手段）
である。測定セル１００は紫外線ランプ１０１と受光素
子１０２との間の光路ｗ１途中に位置しており、図８の
状態では、紫外線ランプ１０１から照射された検査光が
光路長ｄをなして測定セル１００を横切るようになって
いる。前記光路ｗ１上には、測定セル１００よりも紫外
線ランプ１０１側にハーフミラー１０５が設けられ、受
光素子１０２側にハーフミラー１０６が設けられてい
る。これらハーフミラー１０５，１０６は、光路ｗ１に
対して４５度の角度をなしており、また、紫外線ランプ
１０１側の側面から入射した光は透過するが、逆側側面
（受光素子１０２側）から入射した光は反射するように
構成されている。

【００３６】また、各ハーフミラー１０５，１０６近傍
には、各々ミラー１０９、１１０が設けられている。こ
こで、ハーフミラー１０５，１０６，ミラー１０９，１
１０は反射手段を構成している。さらに、測定セル１０
０とハーフミラー１０６との間には、一次元移動自在に
構成された可動ミラー（可動体）１０７が設けられてい
る。可動ミラー１０７は不図示のモータにより移動さ
れ、光路ｗ１を遮断、開放するようになっている。ま
た、可動ミラー１０７の紫外線ランプ１０１側側面は鏡
面となっており、光路ｗ１を遮断した際に、検査光を紫
外線ランプ１０１側に反射し、反射光路ｗ２を形成する
ようになっている。反射光路ｗ２は、測定セル１００を
横断した後、ハーフミラー１０５，ミラー１０９，ミラ
ー１１０，ハーフミラー１０６に各々反射されて受光素
子１０２に至る経路を有する。その一部（可動ミラー１
０７からハーフミラー１０５間）は光路ｗ１と共通とな
っている。

【００３７】このように構成されたオゾン濃度計では図
８のように、まず可動ミラー１０７を移動させて光路ｗ
１を開放状態とする。この状態で紫外線ランプ１０１か
ら検査光を照射すると、検査光はハーフミラー１０５、
測定セル１００、ハーフミラー１０６を通過し、受光素
子１０２に到達する。このとき、検査光は測定セル１０
０を光路長ｄをなして通過する。また、このとき受光素
子１０２によって検出された検査光強度をＩ_atとおく。

【００３８】次に、図９に示すように可動ミラー１０７
を移動させて光路ｗ１を遮断する。光路ｗ１の遮断とと
もに、検査光が可動ミラー１０７によって反射され、新
たな光路ｗ２が生ずる。可動ミラー１０７に反射された
検査光は、光路ｗ２に沿って再び測定セル１００を通過
し、ハーフミラー１０５によって反射されて後、ミラー
１０９，１１０，ハーフミラー１０６に反射され、受光
素子１０２に到達する。このとき、検査光は測定セル１
００を往復するので、測定セル１００内での光路長は２
ｄとなる。また、このとき受光素子１０２によって検出
された検査光強度をＩ_btとおく。

【００３９】このようにして、異なる２光路長ｄ、２ｄ
についての検査光の強度Ｉ_at、Ｉ_btが得られるので、上
述のLambert-Beerの法則より、Ｉ_at(λ)＝Ｉ_a0(λ)exp(−ｋｃｄ) Ｉ_bt(λ)＝Ｉ_b0(λ)exp(−２ｋｃｄ) これらを変形すると、次式が導かれる。 ln(Ｉ_at(λ)／Ｉ_bt(λ)) = ｋｃ(２ｄ−ｄ) + ln(Ｉ
_a0(λ)／Ｉ_b0(λ)) ∴ｃ＝（ｋｄ）^-1｛ln(Ｉ_at(λ)／Ｉ_bt(λ))−ln(Ｉ
_a0(λ)／Ｉ_b0(λ))｝但し、上式において、Ｉ_a0は基準流体に光路長ｄにて検
査光を横断させたときの透過検査光強度、Ｉ_b0は基準流
体に光路長２ｄにて検査光を横断させたときの透過検査
光強度、ｋは比例係数、λは検査光の波長（254nm）で
ある。

【００４０】本例においては、前述の実施形態と同様、
ln(Ｉ_a0／Ｉ_b0)はよほどのことがない限り変化しないこ
とから、これを定数とすれば、透過検査光強度Ｉ_at、Ｉ
_btを測定するだけで物質濃度ｃを得ることができる。し
たがって、基準水を用いる必要がないため、サンプルを
間欠的に採取する必要がなく、圧力変動が生じない。さ
らに、装置内にオゾン水を流動させつつオゾン濃度を測
定することができるので、実際のライン途中（例えばプ
ール水供給配管）に該装置を介装することが可能であ
る。また、本例のオゾン濃度計は、上記各実施形態で示
したものより可動部の構成が簡単であるという利点を有
し、セル汚れの程度が小さい場合には有効である。

【００４１】なお、図１０に示すように、光路ｗ２が測
定セル１００’を２度横断するように構成してもよい。
他の構成は上記図８，図９に示したものと同じである。
この場合、可動ミラー１０７が光路ｗ１を遮断しない位
置にある状態では検査光が測定セル１００’を光路長ｄ
で通過し、可動ミラー１０７が光路ｗ１遮断する位置に
ある場合は、光路ｗ２が測定セル１００’を２度横断す
るので、測定セル１００’を通過する光路長が３ｄとな
る。これにより、２光路長ｄ、３ｄを得ることができる
ので、上記と同様に基準水を用いる必要がない。また、
本例では２光路長の差が大きくなるので、有効セル長が
大きくなる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、異なる２光路長で被検査体に検査光を横断させて、
該被検査体が含有する物質の濃度を測定するので、基準
水が不要である。したがって、装置の小型化、簡略化が
可能となって、製造コストの削減を実現する。また、検
査容器各部の汚れの差に基づく誤差を発生させずに正確
に流体を検査することができるので、高い精度を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るオゾン濃度計の測定セル部
分の断面図である。

【図２】同オゾン濃度計のブロック図である。

【図３】他の実施形態として示したオゾン濃度計の測
定セルを示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図であ
る。

【図４】他の実施形態として示したオゾン濃度計の測
定セルを示す図である。

【図５】他の実施形態として示したオゾン濃度計の測
定セルを示す図である。

【図６】他の実施形態として示したオゾン濃度計の測
定セルを示す図である。

【図７】本発明の原理を説明する図であり、(a)は光
路長Ｌ_a、(b)は光路長Ｌ_bで横断する場合である。

【図８】他の実施形態として示したオゾン濃度計の測
定セルを示す図であり、検査光が光路長ｄをなして測定
セルを横断する状態である。

【図９】同オゾン濃度計において、検査光が光路長２
ｄをなして測定セルを横断する状態である。

【図１０】他の実施形態として示したオゾン濃度計の
測定セルを示す図であり、検査光が光路長３ｄをなして
測定セルを横断する状態である。

【図１１】基準水を不要とする従来のオゾン濃度計の
測定セルを示す図である。

【符号の説明】

１オゾン濃度計３測定セル（検査容器）４円筒管１５可動壁１６透過窓（透過部）１８受光素子（受光手段）２５紫外線ランプ（光源）２６入射窓（入射部）２８コントローラ（演算手段）２９記憶手段３３測定セル（検査容器）３５可動壁３７透過窓（透過部）３９受光素子（受光手段）４０入射窓（入射部）６１測定セル（検査容器）６２測定セル（検査容器）６３、６４電磁弁（導入制御手段）６６受光素子（受光手段）７１測定セル（検査容器）７２電磁弁（水位制御手段）７３定量ポンプ（水位制御手段）７５受光素子（受光手段）１００測定セル（検査容器）１００’ 測定セル（検査容器）１０１紫外線ランプ（光源）１０２受光素子（受光手段）１０７可動ミラー（可動体）１０５、１０６ハーフミラー（反射手段）１０９、１１０ミラー（反射手段）

フロントページの続き (72)発明者和田香神奈川県相模原市田名3000番地三菱重工業株式会社相模原製作所内Ｆターム(参考） 2G057 AA01 AB03 AC01 BA05 BD01 DC07 2G059 AA01 BB04 CC08 EE01 HH03 JJ13 KK01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査容器内部の被検査体に検査光を入射
し、該被検査体を透過した検査光を検出して前記被検査
体の性質を検査する検査方法において、前記検査容器上の入射部位に検査光を入射し、該検査光
を前記被検査体に対して所定光路長横断させて前記検査
容器上の透過部位から透過させてこれを検出し、その後再び前記検査容器上の前記入射部位に検査光を入
射し、該検査光を前記被検査体に対して前回と異なる光
路長横断させて前記検査容器上の前記透過部位から透過
させることを特徴とする流体検査方法。
【請求項２】請求項１記載の流体検査方法において、
演算式ｃ＝｛ｋ（Ｌ_b−Ｌ_a）｝^-1｛ln(Ｉ_at(λ)／Ｉ_bt(λ))−
ln(Ｉ_a0(λ)／Ｉ_b0(λ))｝を用いて被検査体が含有する物質の濃度ｃを算出するこ
とを特徴とする流体検査方法。但し、上式において、Ｌ
_aは検査光が被検査体を横断する際の光路長、Ｌ_bは検査
光が被検査体を横断する際の光路長であり、Ｌ_aとは異
なる値、Ｉ_a0は基準流体に光路長Ｌ_aにて検査光を横断
させたときの透過検査光強度、Ｉ_b0は基準流体に光路長
Ｌ_bにて検査光を横断させたときの透過検査光強度、Ｉ
_atは被検査体に光路長Ｌ_aにて検査光を横断させたとき
の透過検査光強度、Ｉ_btは被検査体に光路長Ｌ_bにて検
査光を横断させたときの透過検査光強度、ｋは比例係
数、λは検査光の波長である。
【請求項３】請求項２記載の流体検査方法において、前記Ｉ_a0(λ)とＩ_b0(λ)との比Ｉ_a0(λ)／Ｉ_b0(λ)を定
数として演算することを特徴とする流体検査方法。
【請求項４】内部に被検査体が導入される検査容器
と、該検査容器上に設けられ検査光が通過して該検査容
器内の被検査体に検査光が入射される入射部と、前記検
査容器上に設けられ該被検査体を透過した検査光が通過
する透過部とを備えた流体検査装置において、前記検査容器は、前記入射部と透過部とが離間接近自在
に構成されていることを特徴とする流体検査装置。
【請求項５】請求項４記載の流体検査装置において、前記検査容器には、検査容器内外方向に移動する可動壁
が設けられ、前記入射部と透過部とのいずれか一方が前
記可動壁に設けられていることを特徴とする流体検査装
置。
【請求項６】内部に被検査体が導入される検査容器
と、該検査容器上に設けられ検査光が通過して該検査容
器内の被検査体に検査光が入射される入射部と、前記検
査容器上に設けられ該被検査体を透過した検査光が通過
する透過部とを備えた流体検査装置において、前記検査容器は、前記被検査体が導入される導入室を前
記検査光の経路上に少なくとも２以上備え、少なくとも
一つの導入室への被検査体の導入を制御する導入制御手
段が設けられていることを特徴とする流体検査装置。
【請求項７】内部に被検査体が導入される検査容器
と、該検査容器上に設けられ検査光が通過して該検査容
器内の被検査体に検査光が入射される入射部と、前記検
査容器上に設けられ該被検査体を透過した検査光が通過
する透過部とを備えた流体検査装置において、前記検査容器内の前記被検査体の水位を制御する水位制
御手段が設けられていることを特徴とする流体検査装
置。
【請求項８】内部に被検査体が導入される検査容器
と、該検査容器内部の前記被検査体に検査光を入射する
光源と、該被検査体を透過した前記検査光を受光する受
光手段と、前記検査容器と受光手段との間に配設され前
記検査光の光路を遮断、開放自在に設けられた可動体と
を備え、該可動体は、前記検査光の光路を遮断した状態で該検査
光を反射して前記被検査体に検査光を再入射するよう構
成され、さらに、再入射後の検査光が前記被検査体を透過した
後、該透過後の検査光を前記受光手段に導く反射手段を
備えていることを特徴とする流体検査装置。
【請求項９】請求項４から８のいずれかに記載の流体
検査装置において、透過後の検査光を受光する受光手段と、該受光手段が受
光した検出光の強度に基づき前記被検査体が含有する物
質の濃度を算出する演算手段とを備え、該演算手段は、演算式ｃ＝｛ｋ（Ｌ_b−Ｌ_a）｝^-1｛ln(Ｉ_at(λ)／Ｉ_bt(λ))−
ln(Ｉ_a0(λ)／Ｉ_b0(λ))｝を用いて被検査体が含有する物質の濃度ｃを算出するよ
うに構成されていることを特徴とする流体検査装置。但
し、上式において、Ｌ_aは検査光が被検査体を横断する
際の光路長、Ｌ_bは検査光が被検査体を横断する際の光
路長であり、Ｌ_aとは異なる値、Ｉ_a0は基準流体に光路
長Ｌ_aにて検査光を横断させたときの透過検査光強度、
Ｉ_b0は基準流体に光路長Ｌ_bにて検査光を横断させたと
きの透過検査光強度、Ｉ_atは被検査体に光路長Ｌ_aにて
検査光を横断させたときの透過検査光強度、Ｉ_btは被検
査体に光路長Ｌ_bにて検査光を横断させたときの透過検
査光強度、ｋは比例係数、λは検査光の波長である。
【請求項１０】請求項９記載の流体検査方法におい
て、前記Ｉ_a0(λ)とＩ_b0(λ)との比Ｉ_a0(λ)／Ｉ_b0(λ)を定
数として記憶する記憶手段を備え、前記演算手段は該記
憶手段が記憶する前記比Ｉ_a0(λ)／Ｉ_b0(λ)を用いて被
検査体が含有する物質の濃度ｃを算出することを特徴と
する流体検査装置。
【請求項１１】請求項４から１０のいずれかに記載の
流体検査装置において、前記被検査体はオゾン含有流体であり、該オゾン含有流
体が含有するオゾンの濃度を検出するオゾン濃度計であ
ることを特徴とする流体検査装置。