WO2023218672A1 - 水質分析装置 - Google Patents

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dirt
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ソミ シュレスタ
和裕 小泉
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
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    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15—Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path
    • G01N2021/155—Monitoring cleanness of window, lens, or other parts
    • G01N2021/157—Monitoring by optical means

Definitions

  • the present invention relates to a water quality analysis device.
  • Patent Documents 1 and 2 Japanese Patent No. 6436266
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-194659
  • dirt on a flow cell through which sample water flows can be detected with high accuracy.
  • a first aspect of the present invention provides a water quality analyzer that measures the concentration of a substance to be measured contained in sample water.
  • the water quality analysis device may include a flow cell having a wall that transmits light and an internal space surrounded by the wall, and through which the sample water passes.
  • the water quality analyzer may include a light source that irradiates light toward the flow cell.
  • Any of the water quality analysis devices described above may include a light source monitor that detects the amount of light from the light source, which is the amount of light emitted by the light source.
  • Any of the above water quality analyzers may include a transmitted light detection section that detects the amount of transmitted light that is the amount of transmitted light that has passed through the flow cell.
  • Any of the water quality analyzers described above may include a dirt detection section that detects dirt on the wall of the flow cell based on the amount of light from the light source and the amount of transmitted light.
  • the dirt detection section may detect dirt on the wall based on a ratio between the amount of light from the light source and the amount of transmitted light.
  • any of the above water quality analyzers may include a cleaning section that cleans dirt from the wall of the flow cell.
  • the dirt detection unit may determine whether the flow cell has been cleaned based on the amount of light from the light source and the amount of transmitted light detected after cleaning the flow cell.
  • the stain detection unit may output a notification indicating that the cleaning has not been completed if the cleaning has not been completed within a set period from the start of cleaning the flow cell.
  • the dirt detection section may change the cleaning method in the cleaning section if cleaning is not completed within a set period from the start of cleaning the flow cell.
  • the cleaning section may select a cleaning method for the flow cell based on at least one of the amount of light from the light source and the amount of transmitted light.
  • the cleaning section may adjust the pH of the cleaning liquid to be flowed into the flow cell based on the ratio of the amount of light from the light source and the amount of transmitted light.
  • the cleaning section may select a cleaning method for the flow cell based on a history of the sample water that has been passed through the flow cell in the past.
  • the dirt detection unit may detect dirt on the wall using the amount of transmitted light in a state where the sample water is not flowing through the flow cell.
  • the dirt detection section may detect dirt on the wall using the amount of transmitted light when the sample water is flowing through the flow cell.
  • any of the above water quality analyzers may include a scattered light detection unit that detects the amount of scattered light that is the amount of scattered light from the sample water.
  • the dirt detection section may detect dirt on the wall portion of the flow cell further based on the amount of scattered light.
  • any of the water quality analyzers described above measures the turbidity of the sample water based on at least one of the amount of scattered light detected by the scattered light detection section and the amount of transmitted light detected by the transmitted light detection section. It may include a turbidity measuring section.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a water quality analysis device 100 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a light source light amount, a transmitted light amount, and a light amount ratio (transmitted light amount/light source light amount).
  • 2 is a flowchart showing an example of the operation of the water quality analyzer 100. It is a flowchart which shows another example of operation of water quality analyzer 100. It is a flowchart which shows another example of operation of water quality analyzer 100.
  • 3 is a diagram showing a configuration example of a measurement light detection section 30 and a concentration measurement section 32.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a water quality analysis device 100 according to one embodiment of the present invention.
  • the water quality analyzer 100 measures the concentration of a substance to be measured contained in sample water.
  • the water quality analyzer 100 of this example includes a light source 10, a flow cell 20, a light source monitor 50, a measurement light detection section 30, a concentration measurement section 32, a transmitted light detection section 70, a dirt detection section 40, and a cleaning section 60.
  • the light source monitor 50, the measurement light detection section 30, and the transmitted light detection section 70 are devices that detect the amount of received light using a light receiving element such as a CCD or a photodiode.
  • the amount of light refers to the total amount of light flux (lm/S) that passes through a predetermined surface within a predetermined unit time, but the intensity of light (cd) may also be used as the amount of light.
  • the light source monitor 50, the measurement light detection section 30, and the transmitted light detection section 70 output electrical signals according to the detected amount of light.
  • the light source monitor 50, the measurement light detection section 30, and the transmitted light detection section 70 may perform signal processing such as amplification or noise removal on the electrical signal.
  • the light source 10 irradiates light 91 toward the flow cell 20.
  • Flow cell 20 has a wall 22 and an interior space 24 .
  • At least a portion of the wall portion 22 is made of a material that transmits at least a portion of the components of the light 91 irradiated by the light source 10 .
  • At least a portion of the wall portion 22 is made of glass, for example.
  • the wall portion 22 may include a window portion through which light enters or exits, and a support portion that supports the window portion. In this specification, a window portion through which light enters or exits may be referred to as a wall portion 22.
  • Internal space 24 is surrounded by wall portion 22 . Sample water passes through the internal space 24 .
  • the wall portion 22 has a cylindrical shape. In FIG. 1, a cross section of the wall portion 22 and the internal space 24 is schematically shown.
  • the measurement light detection section 30 detects the measurement light 92 from the flow cell 20.
  • the measurement light detection unit 30 measures the amount of measurement light 92 at at least one wavelength.
  • the measurement light 92 is light that is emitted from the flow cell 20 when the light source 10 irradiates the light 91 with sample water present in the flow cell 20 .
  • the measurement light 92 may include fluorescence emitted from the substance to be measured when the substance to be measured contained in the sample water is irradiated with the light 91 .
  • the measurement light detection section 30 may measure the amount of measurement light 92 at a wavelength different from that of the light 91.
  • the concentration measurement unit 32 measures the concentration of the substance to be measured contained in the sample water based on the measurement results from the measurement light detection unit 30.
  • sample water include, but are not limited to, tap water, sewage water, seawater, and wastewater from factories.
  • a fluorescent substance such as polycyclic aromatic hydrocarbons (hereinafter referred to as PAH)
  • PAH polycyclic aromatic hydrocarbons
  • the intensity of the light 91 or the measurement light 92 is attenuated by the dirt.
  • the dirt on the wall portion 22 refers to the dirt on the window portion. Dirt on the wall 22 is, for example, foreign matter attached to the inner or outer surface of the wall 22. If the intensity of the light 91 or the measurement light 92 is attenuated, an error will occur in the measurement result of the concentration of the substance to be measured. Therefore, it is preferable to be able to accurately detect whether or not the wall portion 22 of the flow cell 20 is contaminated.
  • the dirt detection unit 40 detects dirt on the wall portion 22.
  • the dirt detection unit 40 may detect dirt on the wall portion 22 using a predetermined operation in the water quality analyzer 100 as a trigger. For example, when the cleaning section 60 cleans the wall section 22 of the flow cell 20, the dirt detection section 40 detects the dirt on the wall section 22 after cleaning.
  • the cleaning unit 60 may clean the inner surface of the wall portion 22 by flowing a cleaning liquid into the internal space 24 of the flow cell 20, and may clean the wall portion 22 by bringing a brush or the like into contact with the inner or outer surface of the wall portion 22. Good too.
  • the cleaning section 60 may clean the wall section 22 every time a set cleaning period elapses.
  • the dirt detection unit 40 may notify the cleaning unit 60 that cleaning has not been completed when the degree of dirt on the wall portion 22 is outside the allowable range.
  • the cleaning unit 60 may clean the wall portion 22 of the flow cell 20 again when receiving the notification.
  • the dirt detection unit 40 may detect dirt on the wall portion 22 every time a set detection period elapses.
  • the dirt detection section 40 detects dirt on the wall section 22 at every predetermined detection period, and when the degree of dirt on the wall section 22 falls outside the allowable range, the cleaning section 60 cleans the wall section 22. good.
  • the dirt detection unit 40 may detect dirt on the wall portion 22 in response to instructions from a user or the like. In this case as well, the stain detection section 40 may cause the cleaning section 60 to clean the wall section 22 when the degree of contamination on the wall section 22 falls outside the allowable range.
  • the light source 10 When the dirt detection unit 40 detects dirt on the wall 22, the light source 10 irradiates the flow cell 20 with light 91 having a predetermined wavelength component.
  • the wavelength of the light 91 when detecting dirt may be different from the wavelength of the light 91 when measuring the fluorescence of the substance to be measured.
  • the light source 10 may include a light source unit that emits light 91 for detecting dirt and a light source unit that emits light 91 for detecting fluorescence.
  • the transmitted light detection unit 70 detects the transmitted light 94 that is transmitted through the flow cell 20 after the light 91 enters the flow cell 20 .
  • the transmitted light detection unit 70 may detect the light 91 emitted from the flow cell 20 after going straight through the flow cell 20 as the transmitted light 94 .
  • the wall 22 may be provided with a window through which the light 91 enters, a window through which the measurement light 92 exits, and a window through which the transmitted light exits.
  • the transmitted light detection unit 70 detects the amount of transmitted light, which is the amount of transmitted light 94.
  • the transmitted light detection section 70 may detect the amount of transmitted light of a set wavelength.
  • the transmitted light detection section 70 outputs an electrical signal indicating the amount of transmitted light to the dirt detection section 40 .
  • the intensity of light is attenuated by the dirt, so the amount of transmitted light 94 is reduced. Therefore, by detecting how much the amount of transmitted light 94 is attenuated with respect to the amount of light 91 emitted by the light source 10, the degree of dirt on the wall portion 22 can be estimated. On the other hand, due to factors such as deterioration of the light source 10, the amount of light 91 emitted from the light source 10 may change over time even if the setting value for the light source 10 is the same. When the amount of light 91 changes, the amount of transmitted light 94 also changes. Therefore, it is difficult to accurately detect dirt on the wall portion 22 from only the transmitted light 94.
  • the water quality analyzer 100 of this example detects the amount of light from the light source, which is the amount of light 91 emitted by the light source 10, using the light source monitor 50.
  • the light source monitor 50 detects the amount of light 91 from the light source before entering the flow cell 20 .
  • the light source monitor 50 may receive branched light 93 obtained by branching a part of the light 91.
  • the dirt detection unit 40 detects dirt on the wall portion 22 of the flow cell 20 based on the amount of light from the light source and the amount of transmitted light.
  • the dirt detection unit 40 corrects the amount of transmitted light based on the amount of light from the light source, and detects dirt on the wall portion 22 based on the correction result. For example, the dirt detection unit 40 corrects the amount of transmitted light such that the smaller the amount of light from the light source is, the larger the amount of transmitted light is, and determines that the smaller the corrected amount of transmitted light is, the greater the degree of dirt on the wall portion 22 is.
  • the stain detection unit 40 detects stains on the wall portion 22 based on the ratio of the amount of light from the light source to the amount of transmitted light (amount of transmitted light/amount of light source light).
  • the dirt detection unit 40 determines that the smaller the light amount ratio, the greater the degree of dirt. In this way, by detecting dirt on the wall portion 22 using the amount of light from the light source and the amount of transmitted light, the influence of deterioration of the light source 10 and the like can be reduced, and dirt on the wall portion 22 can be detected with high accuracy.
  • the amount of light from the light source and the amount of transmitted light may be measured without the sample water flowing through the flow cell 20.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the light source light amount, the transmitted light amount, and the light amount ratio (transmitted light amount/light source light amount).
  • the vertical axis in FIG. 2 indicates the light amount or light amount ratio.
  • FIG. 2 shows the light source light amount, the transmitted light amount, and the light amount ratio in a plurality of states A, B, C, and D.
  • state A is the state at the time of shipment from the factory, in which the wall portion 22 is not dirty and the light source 10 is not deteriorated.
  • State B is a state in which there is dirt on the wall portion 22 and the light source 10 has not deteriorated.
  • State C is a state in which the wall portion 22 is clean and the light source 10 has deteriorated.
  • State D is a state in which there is dirt on the wall portion 22 and the light source 10 has deteriorated.
  • the degree of contamination of the wall portion 22 in states B and D is comparable, and the degree of deterioration of the light source 10 in states C and D is comparable.
  • FIG. 2 shows the criteria for detecting the presence or absence of dirt on the wall 22 based only on the amount of transmitted light, and the criterion for detecting the presence or absence of dirt on the wall 22 based on the light amount ratio (transmitted light amount/light source light amount).
  • the determination criteria are shown by broken lines. The determination criteria are set in advance by the user or the like. For example, if the amount of light or the ratio of light amounts is greater than the criterion, it is determined that there is no stain, and if the amount of light or the ratio of light amounts is less than the criterion, it is determined that there is stain.
  • the influence of deterioration of the light source 10 can be reduced.
  • dirt on the wall portion 22 can be detected with high accuracy by correcting the influence of deterioration of the light source 10.
  • the dirt detection unit 40 may detect the presence or absence of dirt on the wall portion 22 by comparing the light amount ratio and dirt determination criteria.
  • the dirt detection unit 40 may determine the degree of dirt based on the magnitude of the deviation between the light amount ratio and the dirt determination standard.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the water quality analyzer 100.
  • the water quality analyzer 100 starts measuring the concentration of the substance to be measured in the sample water in response to a predetermined trigger signal.
  • the trigger signal may be input in response to an operation by a user, etc., may be automatically input in response to a change in the surrounding environment, may be automatically input every time a predetermined period elapses, or may be input automatically in response to a change in the surrounding environment. may be input depending on the factors.
  • the concentration measurement unit 32 measures the sample water.
  • the concentration measurement section 32 measures the concentration of the substance to be measured based on the measurement light 92 measured by the measurement light detection section 30.
  • the measurement light 92 may be fluorescence emitted from the sample water.
  • the concentration measurement section 32 can measure the concentration of the fluorescent substance based on the amount of measurement light 92.
  • the water quality analyzer 100 continuously or intermittently measures the concentration of the substance to be measured in the sample water for a preset continuous use period.
  • the cleaning section 60 cleans the inside of the flow cell 20 in a cleaning step S206.
  • the cleaning section 60 may clean the flow cell 20 by flowing clean water or a cleaning liquid containing chemicals into the internal space 24 of the flow cell 20, and clean the flow cell 20 by sweeping the internal space 24 with a member such as a brush.
  • the flow cell 20 may be washed using a combination of these methods.
  • the stain detection unit 40 determines whether the cleaning of the flow cell 20 is completed.
  • the dirt detection unit 40 may detect the presence or absence of dirt on the wall portion 22 of the flow cell 20, and if it is determined that there is no dirt, it may be determined that the cleaning has been completed. As shown in FIG. 2, the dirt detection unit 40 may determine the presence or absence of dirt by comparing the light amount ratio (transmitted light amount/light source light amount) with a predetermined dirt determination criterion.
  • the amount of transmitted light and the amount of light from the light source may be measured while the internal space 24 of the flow cell 20 is filled with fresh water, and the amount of transmitted light and the amount of source light may be measured when the internal space 24 is not filled with liquid. may be measured.
  • the water quality analyzer 100 may repeat the process from the measurement step S202, or may terminate the operation. If it is determined in the cleaning completion determination step S208 that the cleaning is not completed, the cleaning unit 60 repeats the process in the cleaning step S206. If the cleaning of the flow cell 20 is not completed within a set period from the start of cleaning of the flow cell 20, the dirt detection unit 40 may output a notification indicating that the cleaning has not been completed. In this case, the water quality analyzer 100 may repeat the processing from the measurement step S202, or may terminate the operation.
  • the cleaning unit 60 may select a cleaning method for the flow cell 20 based on at least one of the amount of light from the light source and the amount of transmitted light.
  • the selection of the cleaning method may be the selection of the characteristics of the cleaning liquid used for cleaning, or the selection of the tool used for cleaning (whether to use a brush or the cleaning liquid, etc.).
  • the cleaning section 60 may select a cleaning method depending on the degree of contamination determined from the light amount ratio (light source light amount and transmitted light amount). In this case, the light amount ratio may be measured in the cleaning step S206.
  • the cleaning unit 60 may adjust the pH of the cleaning liquid to be flowed into the flow cell 20 depending on the degree of contamination. The greater the degree of contamination, the greater the pH of the cleaning liquid may deviate from the neutral value. The degree to which the pH is changed depending on the degree of dirt may be determined experimentally in advance and set in the cleaning section 60.
  • the cleaning unit 60 may select a cleaning method based on the history of sample water that has been passed through the flow cell 20 in the past.
  • the cleaning unit 60 may select a cleaning method depending on the type of sample water flowed in the continuous use step S204.
  • the type of sample water may be the type of substance contained in the sample water. For example, whether to use an acidic or alkaline cleaning liquid may be selected depending on the type of sample water. Since it is possible to estimate the contaminant substance adhering to the flow cell 20 depending on the type of sample water, the cleaning section 60 may select a cleaning liquid depending on the type of sample water. What kind of cleaning liquid should be selected for each substance may be set in advance for the cleaning unit 60.
  • the portion through which the cleaning liquid flows is preferably formed of a material that does not change in quality even when an acidic or alkaline cleaning liquid flows therethrough.
  • the cleaning section 60 may estimate the type of substance attached to the wall section 22 based on the light amount ratio (light source light amount and transmitted light amount) at multiple wavelengths, and select a cleaning method according to the estimation result.
  • the cleaning unit 60 may estimate the type of substance attached to the wall portion 22 by comparing the shape of the spectrum of the light amount ratio and the transmission spectrum determined according to the type of each substance. By using the light amount ratio corrected for the deterioration of the light source 10, the type of substance attached to the wall portion 22 can be estimated with high accuracy.
  • FIG. 4 is a flowchart showing another example of the operation of the water quality analyzer 100.
  • the operation of this example differs from the operation example of FIG. 3 in that it further includes a period elapse determination step S210 and a cleaning method change step S212.
  • the other steps are similar to the example of FIG.
  • the period elapsed determination step S210 is performed.
  • the stain detection unit 40 determines whether a set period has elapsed since the start of cleaning the flow cell 20. If the set period has not yet elapsed, the stain detection unit 40 causes the cleaning unit 60 to repeat the process of cleaning step S206. If the cleaning is not completed within the set period, the stain detection section 40 changes the cleaning method of the cleaning section 60 in the cleaning method changing step S212. The cleaning unit 60 may select a more powerful cleaning method if the cleaning is not completed within the set period.
  • the cleaning unit 60 may perform cleaning again using a cleaning liquid containing a chemical or a surfactant. Further, the cleaning unit 60 may adjust the pH of the cleaning liquid when cleaning is not completed within a set period using the cleaning liquid.
  • FIG. 5 is a flowchart showing another example of the operation of the water quality analyzer 100.
  • the operation of this example differs from the operation example of FIG. 3 or 4 in that it further includes a dirt detection step S205.
  • Other steps are similar to the example of FIG. 3 or 4.
  • FIG. 5 shows an example in which the dirt detection step S205 is added to the operation example in FIG. 3, the dirt detection step S205 may be added to the operation example in FIG.
  • the stain detection unit 40 of this example detects stains on the wall portion 22 using the amount of transmitted light when sample water is flowing through the flow cell 20. Specifically, dirt on the wall portion 22 is detected using the light source light amount and the transmitted light amount measured within the continuous use period in the continuous use step S204.
  • the dirt detection unit 40 may detect dirt on the wall portion 22 at predetermined intervals during the period of continuous use. In the example of FIG. 5, dirt on the wall portion 22 is detected in the dirt detection step S205 during the period of continuous use. If it is determined in the dirt detection step S205 that there is no dirt on the wall portion 22, the water quality analyzer 100 continues the process in the continuous use step S204. If it is determined in the dirt detection step S205 that there is dirt on the wall portion 22, the water quality analyzer 100 performs the cleaning step S206 and subsequent processes. The processing after the cleaning step S206 is similar to the example shown in FIG. 3 or 4.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the measurement light detection section 30 and the concentration measurement section 32.
  • the measurement light detection section 30 of this example includes a fluorescence detection section 33 and a scattered light detection section 31.
  • the concentration measurement section 32 includes a signal processing section 35 and a turbidity measurement section 34.
  • the water quality analyzer 100 of this example includes a light source 10-1 and a light source 10-2.
  • the light source 10-1 is a light source that emits light 91-1 for measuring scattered light (measuring light 92-1)
  • the light source 10-2 is a light source for measuring fluorescence (measuring light 92-2). This is a light source that emits light 91-2.
  • Light 91-1 and light 91-2 may have different wavelength components.
  • Light 91-1 from light source 10-1 is also used to measure transmitted light 94. That is, part of the light 91-1 is emitted as scattered light, and the other part is emitted as transmitted light.
  • the water quality analyzer 100 of this example measures the concentration of fluorescent substances contained in sample water based on the amount of fluorescence (measurement light 92-2).
  • the amount of light 91-2 or measurement light 92-2 may be attenuated due to light scattering or absorption from the suspended matter (particles). This phenomenon is called the inner filter effect. Due to the inner filter effect, the accuracy of measuring fluorescence intensity may deteriorate in an environment with a high concentration of suspended solids (hereinafter referred to as turbidity).
  • the water quality analyzer 100 of this example corrects the amount of the measured measurement light 92-2 based on the turbidity of the sample water in order to improve the measurement accuracy of fluorescence intensity.
  • the water quality analyzer 100 measures the turbidity of sample water as well as the fluorescence intensity.
  • the water quality analyzer 100 measures the turbidity of sample water from the amount of scattered light or transmitted light from the sample water.
  • the scattered light detection section 31 detects the amount of scattered light of the sample water.
  • the amount of transmitted light of the sample water may be detected by the transmitted light detection section 70 shown in FIG. 1 .
  • the light source 10-1 irradiates the sample water inside the flow cell 20 with light 91-1, which is infrared light.
  • the light source 10-1 is, for example, an LED (Light Emitting Diode) or a laser irradiation device.
  • scattered light By irradiating the sample water inside the flow cell 20 with the light 91-1, scattered light (measurement light 92-1) or transmitted light 94 (see FIG. 1) is generated. Scattered light is caused by light scattering by suspended matter contained in the sample water. The higher the concentration of suspended solids, the greater the amount of scattered light. Transmitted light 94 is light that is not absorbed or scattered by suspended matter in the sample water. The higher the concentration of suspended matter is, the more the amount of transmitted light 94 is attenuated.
  • the turbidity measurement unit 34 determines the turbidity of the sample water based on at least one of the amount of measurement light 92-1 detected by the scattered light detection unit 31 and the amount of transmitted light 94 detected by the transmitted light detection unit 70. may be measured.
  • the turbidity measurement unit 34 may measure the turbidity based on the amount of one of the measurement light 92-1 and the transmitted light 94. As described above, since the light amounts of the measurement light 92-1 and the transmitted light 94 change depending on the turbidity, the turbidity can be estimated from these light amounts.
  • the turbidity measurement unit 34 may calculate the turbidity using the ratio of the light amount of the measurement light 92-1 and the transmitted light 94 (light amount of the measurement light 92-1/light amount of the transmitted light 94). The higher the turbidity, the higher the ratio of light amounts.
  • the light source 10-2 irradiates the sample water inside the flow cell 20 with light 91-2.
  • the light 91-2 is, for example, ultraviolet light.
  • the light source 10-2 is, for example, a xenon flash lamp, an LED, or a laser irradiation device.
  • the light source 10-2 may include an optical filter inside. Since the light source 10-2 includes an optical filter, the light source 10-2 can irradiate the flow cell 20 with light in a predetermined wavelength range of the light 91-2.
  • the substance to be measured is PAH. PAH emits fluorescence most efficiently when the wavelength of excitation light is around 250 nm. Therefore, the transmission wavelength of the optical filter of the light source 10-2 is set to, for example, 200 nm or more and 300 nm or less.
  • the fluorescence detection unit 33 detects the amount of measurement light 92-2.
  • the fluorescence detection section 33 may include an optical filter inside. Since it includes an optical filter, the fluorescence detection section 33 can receive light in a predetermined wavelength range of the measurement light 92-2.
  • the substance to be measured is PAH.
  • the transmission wavelength of the optical filter inside the fluorescence detection section 33 is set to, for example, 300 nm or more and 400 nm or less.
  • the signal processing unit 35 calculates the concentration of the fluorescent substance contained in the sample water from the amount of measurement light 92-2 detected by the fluorescence detection unit 33. As described above, the light intensity of the measurement light 92-2 is attenuated by the turbidity of the sample water. The signal processing section 35 corrects the light intensity of the measurement light 92-2 based on the turbidity measured by the turbidity measurement section 34, and calculates the concentration of the fluorescent substance. The relationship between turbidity and correction amount may be determined experimentally in advance and set in the signal processing unit 35. Through such processing, the water quality analyzer 100 can accurately measure the concentration of the fluorescent substance in the sample water.
  • the amount of transmitted light may attenuate depending on the turbidity of the sample water. be. In this case, the accuracy of detecting dirt on the wall portion 22 may deteriorate.
  • the stain detection unit 40 may detect stains on the wall portion 22 of the flow cell 20 using the amount of scattered light (scattered light amount) detected by the scattered light detection unit 31 in addition to the amount of transmitted light and the amount of light from the light source.
  • the dirt detection unit 40 may use the same amount of transmitted light as the turbidity measurement.
  • the dirt detection section 40 may use the turbidity calculated by the turbidity measurement section 34 instead of the amount of scattered light.
  • the dirt detection unit 40 may correct the amount of transmitted light using the amount of scattered light. In other words, when the amount of scattered light is large, it is considered that the amount of transmitted light is greatly attenuated by suspended matter, so the amount of transmitted light may be corrected to a larger value as the amount of scattered light increases. Thereby, the influence of the turbidity of the sample water is reduced, and stains on the wall portion 22 can be detected with high accuracy.
  • the dirt detection unit 40 may determine the dirt on the wall portion 22 on the condition that the amount of scattered light or turbidity is equal to or less than a reference value.
  • the stain detection unit 40 may determine the stain on the wall portion 22 on the condition that the attenuation of the amount of transmitted light due to the sample water is small. Thereby, the influence of the turbidity of the sample water is reduced, and stains on the wall portion 22 can be detected with high accuracy.
  • the amount of transmitted light used for measuring turbidity and the amount of transmitted light used for measuring dirt can be detected by a common transmitted light detection section 70. Further, the light source 10 used for measuring turbidity and the light source 10 used for assuming dirt can be shared. Therefore, the number of constituent members of the water quality analyzer 100 can be reduced.
  • SYMBOLS 10 Light source, 20... Flow cell, 22... Wall part, 24... Inner space, 30... Measurement light detection part, 31... Scattered light detection part, 32... Concentration measurement Part, 33... Fluorescence detection unit, 34... Turbidity measurement unit, 35... Signal processing unit, 40... Dirt detection unit, 50... Light source monitor, 60... Cleaning unit, 70 ...Transmitted light detection unit, 91...Light, 92...Measurement light, 93...Branched light, 94...Transmitted light, 100...Water quality analyzer

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Abstract

試料水に含まれる測定対象物質の濃度を測定する水質分析装置であって、光を透過する壁部と、前記壁部に囲まれた内部空間とを有し、前記試料水が前記内部空間を通過するフローセルと、前記フローセルに向けて光を照射する光源と、前記光源が照射した前記光の光量である光源光量を検出する光源モニタと、前記フローセルを透過した透過光の光量である透過光量を検出する透過光検出部と、前記光源光量と前記透過光量とに基づいて、前記フローセルの壁部の汚れを検出する汚れ検出部とを備える水質分析装置を提供する。

Description

水質分析装置
　本発明は、水質分析装置に関する。
　従来、試料水の水質を分析する水質分析装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
　特許文献１　特許第６４３６２６６号公報
　特許文献２　特開２００６－１９４６５９号公報
解決しようとする課題
　水質分析装置においては、試料水を流すフローセルの汚れを精度よく検出できることが好ましい。
一般的開示
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、試料水に含まれる測定対象物質の濃度を測定する水質分析装置を提供する。上記水質分析装置は、光を透過する壁部と、前記壁部に囲まれた内部空間とを有し、前記試料水が前記内部空間を通過するフローセルを備えてよい。上記水質分析装置は、前記フローセルに向けて光を照射する光源を備えてよい。上記何れかの水質分析装置は、前記光源が照射した前記光の光量である光源光量を検出する光源モニタを備えてよい。上記何れかの水質分析装置は、前記フローセルを透過した透過光の光量である透過光量を検出する透過光検出部を備えてよい。上記何れかの水質分析装置は、前記光源光量と前記透過光量とに基づいて、前記フローセルの壁部の汚れを検出する汚れ検出部を備えてよい。
　上記何れかの水質分析装置において、前記汚れ検出部は、前記光源光量と前記透過光量との比に基づいて、前記壁部の汚れを検出してよい。
　上記何れかの水質分析装置は、前記フローセルの前記壁部の汚れを洗浄する洗浄部を備えてよい。上記何れかの水質分析装置において、前記汚れ検出部は、前記フローセルの洗浄後に検出した前記光源光量と前記透過光量とに基づいて、前記フローセルの洗浄が終了したか否かを判定してよい。
　上記何れかの水質分析装置において、前記汚れ検出部は、前記フローセルの洗浄開始から設定期間内に洗浄が終了しない場合に、洗浄が終了しない旨を示す通知を出力してよい。
　上記何れかの水質分析装置において、前記汚れ検出部は、前記フローセルの洗浄開始から設定期間内に洗浄が終了しない場合に、前記洗浄部における洗浄方法を変更させてよい。
　上記何れかの水質分析装置において、前記洗浄部は、前記光源光量および前記透過光量の少なくとも一方に基づいて、前記フローセルの洗浄方法を選択してよい。
　上記何れかの水質分析装置において、前記洗浄部は、前記光源光量と前記透過光量との比に基づいて、前記フローセルに流す洗浄液のｐＨを調整してよい。
　上記何れかの水質分析装置において、前記洗浄部は、過去に前記フローセルに流した前記試料水の履歴に基づいて、前記フローセルの洗浄方法を選択してよい。
　上記何れかの水質分析装置において、前記汚れ検出部は、前記フローセルに前記試料水を流さない状態での前記透過光量を用いて、前記壁部の汚れを検出してよい。
　上記何れかの水質分析装置において、前記汚れ検出部は、前記フローセルに前記試料水を流した状態での前記透過光量を用いて、前記壁部の汚れを検出してよい。
　上記何れかの水質分析装置は、前記試料水からの散乱光の光量である散乱光量を検出する散乱光検出部を備えてよい。上記何れかの水質分析装置において、前記汚れ検出部は、前記散乱光量に更に基づいて、前記フローセルの前記壁部の汚れを検出してよい。
　上記何れかの水質分析装置は、前記散乱光検出部が検出した前記散乱光量、および、前記透過光検出部が検出した前記透過光量の少なくとも一方に基づいて、前記試料水の濁度を測定する濁度測定部を備えてよい。
　上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本発明の一つの実施形態に係る水質分析装置１００の一例を示す図である。 光源光量、透過光量および光量比（透過光量／光源光量）の一例を示す図である。 水質分析装置１００の動作例を示すフローチャートである。 水質分析装置１００の他の動作例を示すフローチャートである。 水質分析装置１００の他の動作例を示すフローチャートである。 測定光検出部３０および濃度測定部３２の構成例を示す図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本発明の一つの実施形態に係る水質分析装置１００の一例を示す図である。水質分析装置１００は、試料水に含まれる測定対象物質の濃度を測定する。本例の水質分析装置１００は、光源１０、フローセル２０、光源モニタ５０、測定光検出部３０、濃度測定部３２、透過光検出部７０、汚れ検出部４０および洗浄部６０を備える。光源モニタ５０、測定光検出部３０および透過光検出部７０は、ＣＣＤまたはフォトダイオード等の受光素子を用いて、受光した光の光量を検出する装置である。本明細書において光量とは、所定の面を所定の単位時間内に通過する光束の総量（ｌｍ／Ｓ）であるが、光の強度（ｃｄ）を光量として用いてもよい。光源モニタ５０、測定光検出部３０および透過光検出部７０は、検出した光量に応じた電気信号を出力する。光源モニタ５０、測定光検出部３０および透過光検出部７０は、電気信号に対して増幅またはノイズ除去等の信号処理を行ってよい。
　光源１０は、フローセル２０に向けて光９１を照射する。フローセル２０は、壁部２２および内部空間２４を有する。壁部２２の少なくとも一部は、光源１０が照射する光９１の成分のうち、少なくとも一部を透過する材料で形成されている。壁部２２の少なくとも一部は、例えばガラスで形成されている。壁部２２は、光が入射または出射する窓部と、窓部を支持する支持部とを有してよい。本明細書では、光が入射または出射する窓部を、壁部２２として説明する場合がある。内部空間２４は、壁部２２に囲まれている。内部空間２４を試料水が通過する。一例として壁部２２は筒形状を有する。図１では、壁部２２および内部空間２４の断面を模式的に示している。
　測定光検出部３０は、フローセル２０からの測定光９２を検出する。測定光検出部３０は、測定光９２の少なくとも一つの波長における光量を測定する。測定光９２は、フローセル２０に試料水が存在する状態で光源１０から光９１を照射した場合に、フローセル２０から射出する光である。測定光９２は、試料水に含まれる測定対象物質に光９１が照射されたことで、測定対象物質から射出される蛍光を含んでもよい。この場合、測定光検出部３０は、光９１とは異なる波長における測定光９２の光量を測定してよい。
　濃度測定部３２は、測定光検出部３０における測定結果に基づいて、試料水に含まれる測定対象物質の濃度を測定する。試料水は、例えば上水道水、下水道水、海水、工場等の排水であるが、これに限定されない。試料水に多環芳香族炭化水素（Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ　Ａｒｏｍａｔｉｃ　Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ：以下、ＰＡＨ）等の蛍光物質が含まれている場合、試料水に紫外線の光９１を照射すると、物質固有の波長の蛍光（測定光９２）が発生する。蛍光強度は、含まれている蛍光物質の濃度に比例しているため、当該波長における測定光９２の光量を測定することで、測定対象物質である蛍光物質の濃度を精度よく測定することができる。
　フローセル２０の壁部２２に汚れが生じると、当該汚れにより光９１または測定光９２の強度が減衰する。壁部２２に上述した窓部が設けられている場合、壁部２２の汚れとは、窓部の汚れを指している。壁部２２の汚れとは、例えば壁部２２の内面または外面に付着した異物である。光９１または測定光９２の強度が減衰すると、測定対象物質の濃度の測定結果に誤差が生じてしまう。このため、フローセル２０の壁部２２に汚れが生じているか否かを、精度よく検出できることが好ましい。
　汚れ検出部４０は、壁部２２における汚れを検出する。汚れ検出部４０は、水質分析装置１００における所定の動作をトリガとして壁部２２の汚れを検出してよい。例えば汚れ検出部４０は、洗浄部６０がフローセル２０の壁部２２を洗浄した場合に、洗浄後の壁部２２の汚れを検出する。洗浄部６０は、洗浄液をフローセル２０の内部空間２４に流すことで壁部２２の内面を洗浄してよく、ブラシ等を壁部２２の内面または外面に接触させることで壁部２２を洗浄してもよい。洗浄部６０は、設定される洗浄期間が経過する毎に壁部２２を洗浄してよい。汚れ検出部４０は、壁部２２の汚れの度合いが許容範囲外の場合に、洗浄部６０に洗浄が終了していない旨を通知してよい。洗浄部６０は、当該通知を受け取った場合に、フローセル２０の壁部２２を再度洗浄してよい。
　汚れ検出部４０は、設定された検知期間が経過する毎に壁部２２の汚れを検出してもよい。汚れ検出部４０は、所定の検知期間毎に壁部２２の汚れを検出し、壁部２２の汚れの度合いが許容範囲外となった場合に、洗浄部６０に壁部２２を洗浄させてもよい。汚れ検出部４０は、使用者等の指示に応じて壁部２２の汚れを検出してもよい。この場合においても、汚れ検出部４０は、壁部２２の汚れの度合いが許容範囲外となった場合に、洗浄部６０に壁部２２を洗浄させてもよい。
　汚れ検出部４０が壁部２２の汚れを検出する場合、光源１０は、所定の波長成分を有する光９１をフローセル２０に向けて照射する。汚れを検出する場合の光９１の波長は、測定対象物質の蛍光を測定する場合の光９１の波長とは異なっていてよい。光源１０は、汚れを検出するための光９１を照射する光源ユニットと、蛍光を検出するための光９１を照射する光源ユニットとを有してよい。
　透過光検出部７０は、光９１がフローセル２０に入射し、フローセル２０を透過した透過光９４を検出する。例えば透過光検出部７０は、光９１がフローセル２０の内部を直進して射出した光を、透過光９４として検出してよい。壁部２２には、光９１が入射する窓部、測定光９２が出射する窓部、および、透過光が出射する窓部が設けられてよい。透過光検出部７０は、透過光９４の光量である透過光量を検出する。透過光検出部７０は、設定された波長の透過光量を検出してよい。透過光検出部７０は、透過光量を示す電気信号を汚れ検出部４０に出力する。
　壁部２２に汚れが付着すると、当該汚れにより光の強度が減衰するので、透過光９４の透過光量は小さくなる。このため、光源１０が出射した光９１の光量に対して、透過光９４の透過光量がどの程度減衰しているかを検出することで、壁部２２の汚れ度合いを推定できる。一方で、光源１０の劣化等の要因で、光源１０に対する設定値が同一であっても、光源１０から出射する光９１の光量は経時的に変化する場合がある。光９１の光量が変化すると、透過光９４の光量も変化してしまう。このため、透過光９４だけから壁部２２の汚れを精度よく検出することは困難である。
　本例の水質分析装置１００は、光源モニタ５０により、光源１０が照射した光９１の光量である光源光量を検出する。光源モニタ５０は、フローセル２０に入射する前の光９１の光源光量を検出する。光源モニタ５０は、光９１の一部を分岐した分岐光９３を受光してよい。
　汚れ検出部４０は、光源光量および透過光量に基づいて、フローセル２０の壁部２２の汚れを検出する。汚れ検出部４０は、光源光量で透過光量を補正し、補正結果に基づいて壁部２２の汚れを検出する。例えば汚れ検出部４０は、光源光量が小さいほど透過光量が大きくなるように補正し、補正された透過光量が小さいほど壁部２２の汚れの度合いが大きいと判定する。一例として汚れ検出部４０は、光源光量と透過光量との光量比（透過光量／光源光量）に基づいて、壁部２２の汚れを検出する。汚れ検出部４０は、当該光量比が小さいほど汚れの度合いが大きいと判定する。このように、光源光量および透過光量を用いて壁部２２の汚れを検出することで、光源１０の劣化等の影響を低減して、精度よく壁部２２の汚れを検知できる。光源光量および透過光量は、フローセル２０に試料水を流さない状態で測定してよい。
　図２は、光源光量、透過光量および光量比（透過光量／光源光量）の一例を示す図である。図２における縦軸は、光量または光量比を示している。また図２では、複数の状態Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける光源光量、透過光量および光量比を示している。一例として状態Ａは工場出荷時の状態であり、壁部２２の汚れがなく、且つ、光源１０の劣化もない状態である。状態Ｂは、壁部２２に汚れがあり、且つ、光源１０は劣化していない状態である。状態Ｃは、壁部２２に汚れがなく、且つ、光源１０が劣化している状態である。状態Ｄは、壁部２２に汚れがあり、且つ、光源１０が劣化している状態である。状態Ｂ、Ｄにおける壁部２２の汚れの度合いは同程度であり、状態Ｃ、Ｄにおける光源１０の劣化の度合いは同程度である。
　図２には、透過光量だけに基づいて壁部２２の汚れの有無を検出する場合の判定基準と、光量比（透過光量／光源光量）に基づいて壁部２２の汚れの有無を検出する場合の判定基準とを破線で示している。判定基準は、使用者等により予め設定される。例えば、光量または光量比が判定基準より大きい場合には「汚れ無し」と判定し、光量または光量比が判定基準未満の場合には「汚れ有り」と判定する。
　透過光量だけに基づいて壁部２２の汚れを検出した場合、状態Ｂ、Ｄの汚れは検出できるが、壁部２２に汚れの無い状態Ｃについても「汚れ有り」と誤検出してしまう場合がある。透過光量だけを用いると、光源１０の劣化により透過光量が減衰している場合と、壁部２２の汚れにより透過光量が減衰している場合とを区別できないので、光源１０が劣化した場合に壁部２２の汚れを誤検出してしまう。また、状態Ｂ、Ｄのように、壁部２２の汚れの度合いが本来は同程度であるにも関わらず、光源１０の劣化によって、汚れの度合いが異なるように検出してしまう。
　一方で、光量比（透過光量／光源光量）を用いることで、光源１０の劣化の影響を低減できる。例えば状態Ｃのように、光源１０の劣化の影響を補正して、壁部２２の汚れを精度よく検出できる。汚れ検出部４０は、光量比と汚れ判定基準とを比較することで、壁部２２の汚れの有無を検出してよい。汚れ検出部４０は、光量比と汚れ判定基準との乖離の大きさに基づいて、汚れの度合いを判定してもよい。
　図３は、水質分析装置１００の動作例を示すフローチャートである。水質分析装置１００は、所定のトリガ信号に応じて、試料水における測定対象物質の濃度の測定を開始する。当該トリガ信号は、使用者等の操作に応じて入力されてよく、周囲環境の変化に応じて自動的に入力されてよく、所定の期間が経過する毎に自動的に入力されてよく、他の要因に応じて入力されてもよい。
　測定段階Ｓ２０２において、濃度測定部３２は、試料水を測定する。濃度測定部３２は、測定光検出部３０が測定した測定光９２に基づいて、測定対象物質の濃度を測定する。上述したように、測定光９２は、試料水から射出される蛍光であってよい。この場合、濃度測定部３２は、測定光９２の光量に基づいて、蛍光物質の濃度を測定できる。
　連続使用段階Ｓ２０４において、水質分析装置１００は、予め設定された連続使用期間、継続してまたは断続的に試料水における測定対象物質の濃度を測定する。連続使用期間が経過すると、洗浄段階Ｓ２０６において、洗浄部６０がフローセル２０内の洗浄を行う。洗浄部６０は、清水、または、薬品等が含まれる洗浄液をフローセル２０の内部空間２４に流してフローセル２０を洗浄してよく、ブラシ等の部材で内部空間２４を掃引することでフローセル２０を洗浄してよく、これらを組み合わせてフローセル２０を洗浄してもよい。
　洗浄部６０が予め定められた洗浄工程を実施した後に、洗浄完了判定段階Ｓ２０８において、汚れ検出部４０が、フローセル２０の洗浄が完了したか否かを判定する。汚れ検出部４０は、フローセル２０の壁部２２における汚れの有無を検出し、汚れが無いと判定した場合に、洗浄が完了したと判定してよい。汚れ検出部４０は、図２に示したように、光量比（透過光量／光源光量）と所定の汚れ判定基準とを比較することで、汚れの有無の判定を行ってよい。洗浄完了判定段階Ｓ２０８においては、フローセル２０の内部空間２４に清水が充填された状態で透過光量および光源光量を測定してよく、内部空間２４に液体が充填されていない状態で透過光量および光源光量を測定してもよい。
　洗浄完了判定段階Ｓ２０８において洗浄が完了したと判定された場合、水質分析装置１００は、測定段階Ｓ２０２からの処理を繰り返してよく、動作を終了してもよい。洗浄完了判定段階Ｓ２０８において洗浄が完了していないと判定された場合、洗浄部６０は、洗浄段階Ｓ２０６の処理を繰り返す。汚れ検出部４０は、フローセル２０の洗浄開始から設定期間内に洗浄が終了しない場合に、洗浄が終了しない旨を示す通知を出力してよい。この場合、水質分析装置１００は、測定段階Ｓ２０２からの処理を繰り返してよく、動作を終了してもよい。
　洗浄段階Ｓ２０６において、洗浄部６０は、光源光量および透過光量の少なくとも一方に基づいて、フローセル２０の洗浄方法を選択してもよい。洗浄方法の選択とは、洗浄に用いる洗浄液の特性の選択であってよく、洗浄に用いる道具の選択（ブラシを用いるか、洗浄液を用いるか等）であってもよい。洗浄部６０は、光量比（光源光量および透過光量）から定まる汚れの度合いに応じて、洗浄方法を選択してよい。この場合、洗浄段階Ｓ２０６において、光量比を測定してよい。洗浄部６０は、当該汚れの度合いに応じて、フローセル２０に流す洗浄液のｐＨを調整してよい。汚れの度合いが大きいほど、洗浄液のｐＨを中性値から大きく乖離させてよい。汚れの度合いに応じてｐＨをどの程度変化させるかは、予め実験的に決定し、洗浄部６０に設定してよい。
　洗浄部６０は、過去にフローセル２０に流した試料水の履歴に基づいて、洗浄方法を選択してもよい。本例では、連続使用段階Ｓ２０４において流した試料水の種類に応じて、洗浄部６０が洗浄方法を選択してよい。試料水の種類とは、試料水に含まれる物質の種類であってよい。例えば酸性またはアルカリ性のいずれの洗浄液を用いるかを、試料水の種類に応じて選択してよい。試料水の種類応じて、フローセル２０に付着する汚れの物質が推定できるので、洗浄部６０は、試料水の種類に応じた洗浄液を選択してよい。各物質に対してどのような洗浄液を選択すべきかは、洗浄部６０に対して予め設定されてよい。本例の水質分析装置１００は、洗浄液が流れる部位は、酸性またはアルカリ性の洗浄液が流れても変質しない材料で形成されることが好ましい。
　洗浄部６０は、複数波長における光量比（光源光量および透過光量）に基づいて、壁部２２に付着した物質の種類を推定し、推定結果に応じて洗浄方法を選択してよい。洗浄部６０は、光量比のスペクトルの形状と、各物質の種類に応じて定まる透過スペクトルとを比較することで、壁部２２に付着した物質の種類を推定してよい。光源１０の劣化を補正した光量比を用いることで、壁部２２に付着した物質の種類を精度よく推定できる。
　図４は、水質分析装置１００の他の動作例を示すフローチャートである。本例の動作は、期間経過判定段階Ｓ２１０および洗浄方法変更段階Ｓ２１２を更に備える点で、図３の動作例と相違する。他の段階は、図３の例と同様である。
　本例では、洗浄完了判定段階Ｓ２０８において洗浄が完了していないと判定された場合、期間経過判定段階Ｓ２１０を行う。期間経過判定段階Ｓ２１０において汚れ検出部４０は、フローセル２０の洗浄開始から設定期間が経過したか否かを判定する。汚れ検出部４０は、設定期間がまだ経過していない場合、洗浄部６０に洗浄段階Ｓ２０６の処理を繰り返させる。設定期間内に洗浄が終了していない場合、洗浄方法変更段階Ｓ２１２において汚れ検出部４０は、洗浄部６０の洗浄方法を変更させる。洗浄部６０は、設定期間内に洗浄が終了しない場合、より強力な洗浄方法を選択してよい。例えば清水を用いて設定期間内に洗浄が終了しなかった場合に、洗浄部６０は、薬品または界面活性剤を含む洗浄液を用いて再度洗浄を行ってよい。また洗浄部６０は、洗浄液を用いて設定期間内に洗浄が終了しなかった場合に、洗浄液のｐＨを調整してもよい。
　図５は、水質分析装置１００の他の動作例を示すフローチャートである。本例の動作は、汚れ検出段階Ｓ２０５を更に備える点で、図３または図４の動作例と相違する。他の段階は、図３または図４の例と同様である。図５では、図３の動作例に汚れ検出段階Ｓ２０５を追加した例を示しているが、図４の動作例に汚れ検出段階Ｓ２０５を追加してもよい。
　本例の汚れ検出部４０は、フローセル２０に試料水を流した状態での透過光量を用いて、壁部２２の汚れを検出する。具体的には、連続使用段階Ｓ２０４における連続使用期間内で測定した光源光量および透過光量を用いて、壁部２２の汚れを検出する。汚れ検出部４０は、連続使用期間内において、予め定められた周期で壁部２２の汚れを検出してよい。図５の例では、連続使用期間内の汚れ検出段階Ｓ２０５において、壁部２２の汚れを検出する。汚れ検出段階Ｓ２０５において壁部２２に汚れが無いと判定した場合、水質分析装置１００は、連続使用段階Ｓ２０４の処理を継続する。汚れ検出段階Ｓ２０５において壁部２２に汚れが有ると判定した場合、水質分析装置１００は、洗浄段階Ｓ２０６以降の処理を行う。洗浄段階Ｓ２０６以降の処理は、図３または図４の例と同様である。
　図６は、測定光検出部３０および濃度測定部３２の構成例を示す図である。本例の測定光検出部３０は、蛍光検出部３３および散乱光検出部３１を有する。濃度測定部３２は、信号処理部３５および濁度測定部３４を有する。また本例の水質分析装置１００は、光源１０－１および光源１０－２を有する。光源１０－１は、散乱光（測定光９２－１）を測定するための光９１－１を照射する光源であり、光源１０－２は、蛍光（測定光９２－２）を測定するための光９１－２を照射する光源である。光９１－１および光９１－２は異なる波長成分を有してよい。光源１０－１からの光９１－１は、透過光９４の測定にも用いられる。つまり、光９１－１の一部は散乱光として射出され、他の一部は透過光として射出される。
　本例の水質分析装置１００は、蛍光（測定光９２－２）の光量に基づいて、試料水に含まれる蛍光物質の濃度を測定する。一方で試料水に懸濁物質が含まれている場合、懸濁物質（粒子）からの光散乱や吸収の影響により、光９１－２または測定光９２－２の光量が減衰する場合がある。この現象はインナーフィルタ効果と呼ばれる。インナーフィルタ効果により、懸濁物質の濃度（以下、濁度）が高い環境では蛍光強度の測定精度が悪化する恐れがある。
　本例の水質分析装置１００は、蛍光強度の測定精度を向上するため、測定した測定光９２－２の光量を、試料水の濁度によって補正する。水質分析装置１００は、蛍光強度と共に、試料水の濁度を測定する。水質分析装置１００は、試料水からの散乱光または透過光の光量から、試料水の濁度を測定する。試料水の散乱光の光量は、散乱光検出部３１が検出する。試料水の透過光の光量は、図１に示した透過光検出部７０が検出してよい。
　まず、試料水の濁度の測定について説明する。光源１０－１は、赤外光である光９１－１をフローセル２０の内部の試料水に照射する。光源１０－１は、一例として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）またはレーザー照射装置である。
　光９１－１をフローセル２０の内部の試料水に照射することにより、散乱光（測定光９２－１）または透過光９４（図１参照）が生じる。散乱光は、試料水に含まれる懸濁物質での光散乱によって生じる。懸濁物質の濃度が高いほど、散乱光の光量は増加する。透過光９４は、試料水の懸濁物質に吸収または散乱されなかった光である。懸濁物質の濃度が高いほど、透過光９４の光量は減衰する。
　濁度測定部３４は、散乱光検出部３１が検出した測定光９２－１の光量、および、透過光検出部７０が検出した透過光９４の光量の少なくとも一方に基づいて、試料水の濁度を測定してよい。濁度測定部３４は、測定光９２－１および透過光９４の一方の光量から濁度を測定してよい。上述したように、濁度に応じて測定光９２－１および透過光９４の光量が変化するので、これらの光量から濁度を推定できる。濁度測定部３４は、測定光９２－１および透過光９４の光量の比（測定光９２－１の光量／透過光９４の光量）を用いて、濁度を算出してもよい。濁度が高いほど、当該光量の比は増大する。
　次に試料水の蛍光物質の濃度の測定について説明する。光源１０－２は、光９１－２をフローセル２０の内部の試料水に照射する。光９１－２は、一例として紫外線である。光源１０－２は、一例として、キセノンフラッシュランプ、ＬＥＤまたはレーザー照射装置である。
　光源１０－２は、内部に光学フィルタを含んでもよい。光学フィルタを含むため、光源１０－２は、光９１－２の所定の波長範囲の光をフローセル２０に照射できる。本例において測定対象物質はＰＡＨである。ＰＡＨは、励起光の波長が２５０ｎｍ近傍で最も効率よく蛍光が発光する。したがって、光源１０－２の光学フィルタの透過波長を、一例として２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以下に設定する。
　光９１－２をフローセル２０の内部の試料水に照射することにより、蛍光（測定光９２－２）が生じる。蛍光検出部３３は、測定光９２－２の光量を検出する。蛍光検出部３３は、内部に光学フィルタを含んでもよい。光学フィルタを含むため、蛍光検出部３３は、測定光９２－２の所定の波長範囲の光を受光することができる。本例において測定対象物質はＰＡＨである。ＰＡＨは励起光の波長が２５０ｎｍ近傍の場合、蛍光波長は３５０ｎｍ近傍となる。したがって、蛍光検出部３３の内部の光学フィルタの透過波長を、一例として３００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下に設定する。
　信号処理部３５は、蛍光検出部３３が検出した測定光９２－２の光量から、試料水に含まれる蛍光物質の濃度を算出する。上述したように、測定光９２－２の光量は、試料水の濁度によって減衰する。信号処理部３５は、濁度測定部３４が測定した濁度に基づいて、測定光９２－２の光量を補正して、蛍光物質の濃度を算出する。濁度と補正量との関係は、予め実験的に決定され、信号処理部３５に設定されてよい。このような処理により、水質分析装置１００は、試料水の蛍光物質の濃度を精度よく測定できる。
　図５において説明したように、フローセル２０に試料水を流した状態での透過光量を用いて、壁部２２の汚れを検出する場合、試料水の濁度に応じて透過光量が減衰する場合がある。この場合、壁部２２の汚れの検出精度が劣化する場合がある。
　汚れ検出部４０は、透過光量および光源光量に加えて、散乱光検出部３１が検出した散乱光の光量（散乱光量）を用いて、フローセル２０の壁部２２の汚れを検出してよい。汚れ検出部４０は、濁度測定と共通の透過光量を用いてよい。汚れ検出部４０は、散乱光量に代えて、濁度測定部３４が算出した濁度を用いてもよい。汚れ検出部４０は、散乱光量を用いて、透過光量を補正してよい。つまり散乱光量が大きい場合には、懸濁物質により透過光量が大きく減衰していると考えられるので、散乱光量が増大するほど、透過光量を大きな値に補正してよい。これにより、試料水の濁度の影響を低減して、壁部２２の汚れを精度よく検出できる。
　他の例では、汚れ検出部４０は、散乱光量または濁度が基準値以下であることを条件として、壁部２２の汚れ判定を行ってもよい。つまり汚れ検出部４０は、試料水による透過光量の減衰が小さいことを条件として、壁部２２の汚れ判定を行ってもよい。これにより試料水の濁度の影響を低減して、壁部２２の汚れを精度よく検出できる。
　図６の例では、濁度の測定に用いる透過光量と、汚れの測定に用いる透過光量とを、共通の透過光検出部７０で検出できる。また、濁度の測定に用いる光源１０と、汚れの想定に用いる光源１０とを共通化できる。このため、水質分析装置１００の構成部材を少なくできる。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０・・・光源、２０・・・フローセル、２２・・・壁部、２４・・・内部空間、３０・・・測定光検出部、３１・・・散乱光検出部、３２・・・濃度測定部、３３・・・蛍光検出部、３４・・・濁度測定部、３５・・・信号処理部、４０・・・汚れ検出部、５０・・・光源モニタ、６０・・・洗浄部、７０・・・透過光検出部、９１・・・光、９２・・・測定光、９３・・・分岐光、９４・・・透過光、１００・・・水質分析装置

Claims (12)

  1. 　試料水に含まれる測定対象物質の濃度を測定する水質分析装置であって、
    　光を透過する壁部と、前記壁部に囲まれた内部空間とを有し、前記試料水が前記内部空間を通過するフローセルと、
    　前記フローセルに向けて光を照射する光源と、
    　前記光源が照射した前記光の光量である光源光量を検出する光源モニタと、
    　前記フローセルを透過した透過光の光量である透過光量を検出する透過光検出部と、
    　前記光源光量と前記透過光量とに基づいて、前記フローセルの前記壁部の汚れを検出する汚れ検出部と
    　を備える水質分析装置。
  2. 　前記汚れ検出部は、前記光源光量と前記透過光量との比に基づいて、前記壁部の汚れを検出する
    　請求項１に記載の水質分析装置。
  3. 　前記フローセルの前記壁部の汚れを洗浄する洗浄部を更に備え、
    　前記汚れ検出部は、前記フローセルの洗浄後に検出した前記光源光量と前記透過光量とに基づいて、前記フローセルの洗浄が終了したか否かを判定する
    　請求項１に記載の水質分析装置。
  4. 　前記汚れ検出部は、前記フローセルの洗浄開始から設定期間内に洗浄が終了しない場合に、洗浄が終了しない旨を示す通知を出力する
    　請求項３に記載の水質分析装置。
  5. 　前記汚れ検出部は、前記フローセルの洗浄開始から設定期間内に洗浄が終了しない場合に、前記洗浄部における洗浄方法を変更させる
    　請求項３に記載の水質分析装置。
  6. 　前記洗浄部は、前記光源光量および前記透過光量の少なくとも一方に基づいて、前記フローセルの洗浄方法を選択する
    　請求項３に記載の水質分析装置。
  7. 　前記洗浄部は、前記光源光量と前記透過光量との比に基づいて、前記フローセルに流す洗浄液のｐＨを調整する
    　請求項６に記載の水質分析装置。
  8. 　前記洗浄部は、過去に前記フローセルに流した前記試料水の履歴に基づいて、前記フローセルの洗浄方法を選択する
    　請求項３に記載の水質分析装置。
  9. 　前記汚れ検出部は、前記フローセルに前記試料水を流さない状態での前記透過光量を用いて、前記壁部の汚れを検出する
    　請求項１から８のいずれか一項に記載の水質分析装置。
  10. 　前記汚れ検出部は、前記フローセルに前記試料水を流した状態での前記透過光量を用いて、前記壁部の汚れを検出する
    　請求項１から８のいずれか一項に記載の水質分析装置。
  11. 　前記試料水からの散乱光の光量である散乱光量を検出する散乱光検出部を更に備え、
    　前記汚れ検出部は、前記散乱光量に更に基づいて、前記フローセルの前記壁部の汚れを検出する
    　請求項１０に記載の水質分析装置。
  12. 　前記散乱光検出部が検出した前記散乱光量、および、前記透過光検出部が検出した前記透過光量の少なくとも一方に基づいて、前記試料水の濁度を測定する濁度測定部を更に備える
    　請求項１１に記載の水質分析装置。
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