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KR20230011281A - 광학 측정 장치 및 수질 분석 시스템 - Google Patents

광학 측정 장치 및 수질 분석 시스템 Download PDF

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KR20230011281A
KR20230011281A KR1020227038500A KR20227038500A KR20230011281A KR 20230011281 A KR20230011281 A KR 20230011281A KR 1020227038500 A KR1020227038500 A KR 1020227038500A KR 20227038500 A KR20227038500 A KR 20227038500A KR 20230011281 A KR20230011281 A KR 20230011281A
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KR
South Korea
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light
measuring
light source
cell
turbidity
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KR1020227038500A
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잇세이 고바야시
케이고 사카모토
코헤이 하라
키미히코 아리모토
Original Assignee
가부시키가이샤 호리바 어드밴스트 테크노
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Publication date
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Abstract

소형화를 도모함과 함께 각국의 수질 기준에 기초한 탁도 측정 방식을 채용하면서도, 색도나 및 탁도를 정밀도 높게 측정한다. 액체 시료에 의해서 산란된 산란광을 측정하는 것에 의해서 액체 시료의 탁도를 측정하는 광학 측정 장치로서, 액체 시료를 수용하는 셀과, 셀 내의 액체 시료에 투과광 측정용 광을 조사하는 투과광 측정용 광원과, 셀 내의 액체 시료에 산란광 측정용 광을 조사하는 산란광 측정용 광원과, 투과광 측정용 광의 투과광 및 산란광 측정용 광의 산란광을 검출하는 광 검출기와, 투과광 측정용 광을 셀 내에서 반사시켜 광 검출기로 향하게 하는 반사 미러를 구비하고, 산란광 측정용 광원은, 반사 미러에 의해서 반사되어 광 검출기로 향하는 투과광 측정용 광의 광로인 반사후 광로를 향해 그 반사후 광로와 소정 각도로 교차하도록 산란광 측정용 광을 사출한다.

Description

광학 측정 장치 및 수질 분석 시스템
본 발명은, 액체 시료의 색도 및 탁도를 측정하는 광학 측정 장치 및 그 광학 측정 장치를 구비한 수질 분석 시스템에 관한 것이다.
색도 및 탁도를 측정하는 광학 측정 장치(이하, 색도 탁도 측정 장치)로서는, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 액체 시료를 투과한 투과광을 검출해서 색도 및 탁도를 측정하는 것이 알려져 있다.
이 색도 탁도 측정 장치를, 예를 들면 수돗물로서 공급되는 정수나 공장으로부터의 배수의 수질 관리에 사용하는 경우 등에는, 색도 및 탁도 뿐만 아니라, 수질 규제의 관점에서 잔류 염소나 pH, 도전율 등의 다른 수질 지표도 동시에 측정하는 것이 요구되는 경우가 있다.
이 때문에, 색도 탁도 측정 장치를 다른 수질 지표를 측정하는 복수의 광학 측정 장치와 함께 사용하기 쉽게 하기 위해서, 색도 탁도 측정 장치를 소형화하는 것이 요구되고 있다. 여기서, 색도 탁도 측정 장치를 소형화하기 위해서는, 액체 시료를 수용하는 셀을 작게 하는 것이 생각된다.
그렇지만, 셀을 작게 해 버리면 광원 및 광 검출기 사이의 광로 길이가 짧아져 버린다. 그렇게 하면, 색도 및 탁도의 변동에 대한 투과광 강도의 변화가 작아지고, 분해능이 나빠져 버려, 측정 정밀도가 저하한다고 하는 문제가 있다.
또, 각국의 수질 기준에 적합하게 하기 위해서는, 탁도를 소정 각도에 있어서의 산란광으로 측정하는 것이 요구되는 경우가 있고, 상기의 색도 탁도 측정 장치로는, 수질 기준에 적합한 측정을 행할 수가 없다.
일본특허공개 특개2013－50335호 공보
본 발명은, 상술한 바와 같은 문제를 감안해서 이루어진 것으로서, 소형화를 도모함과 함께 각국의 수질 기준에 기초한 탁도 측정 방식을 채용하면서도, 색도나 탁도를 정밀도 높게(고정밀도로) 측정하는 것을 그 주된 과제로 하는 것이다.
즉, 본 발명에 관계된 광학 측정 장치는, 액체 시료에 의해 산란된 산란광을 측정하는 것에 의해서 상기 액체 시료의 탁도를 측정하는 광학 측정 장치로서, 상기 액체 시료를 수용하는 셀과, 상기 셀 내의 상기 액체 시료에 투과광 측정용 광을 조사하는 투과광 측정용 광원과, 상기 셀 내의 상기 액체 시료에 산란광 측정용 광을 조사하는 산란광 측정용 광원과, 상기 투과광 측정용 광의 투과광 및 상기 산란광 측정용 광의 산란광을 검출하는 광 검출기와, 상기 셀에 마련되어, 상기 투과광 측정용 광을 상기 셀 내에서 반사시켜 상기 광 검출기로 향하게 하는 반사 미러를 구비하고, 상기 산란광 측정용 광원은, 상기 반사 미러에 의해 반사되어 상기 광 검출기로 향하는 상기 투과광 측정용 광의 광로인 반사후 광로를 향해 그 반사후 광로와 소정 각도로 교차하도록 상기 산란광 측정용 광을 사출하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 광학 측정 장치라면, 투과광 측정용 광원으로부터 사출된 투과광 측정용 광을 반사 미러에서 반사시켜 광 검출기로 향하게 하고 있으므로, 셀을 소형화한 경우이더라도, 셀 내에서의 투과광 측정용 광의 광로 길이를 확보할 수가 있다. 그 결과, 예를 들면 수돗물 등의 정화된 물의 색도 또는 탁도에 대하여도 투과광 측정에 의해서 정밀도 높게 측정할 수가 있다.
또, 산란광 측정용 광원이, 산란광 측정용 광을 투과광 측정용 광의 반사후 광로를 향해 그 반사후 광로와 소정 각도로 교차하도록 사출하므로, 광 검출기는 산란광 측정용 광의 소정 각도로의 산란광을 검출하게 된다. 여기서, 산란광 측정용 광을 반사후 광로를 향해 사출하고 있으므로, 탁도 측정 지점과 광 검출기의 거리를 짧게 할 수가 있다. 그 결과, 액체 시료에 의해 산란된 소정 각도의 산란광이 감쇠하기 전에 광 검출기로 검출할 수 있어, 액체 시료의 탁도를 정밀도 높게 측정할 수가 있다.
광학 측정 장치 전체의 소형화를 한층 더 도모하기 위해서는, 상기 투과광 측정용 광원, 산란광 측정용 광원, 상기 광 검출기는, 상기 셀에 마련되어 있는 것이 바람직하다.
투과광 측정용 광의 반사후 광로에 있어서 탁도 측정 지점과 산란광 측정용 광원 사이의 광로 길이를 짧게 해서, 산란광 측정용 광의 감쇠를 억제하면서, 소정 각도의 산란광을 발생시키기 위해서는, 상기 산란광 측정용 광원은, 상기 셀에서 상기 반사후 광로 측에 마련되어 있는 것이 바람직하다.
셀에 탁도 측정용 광원 및 광 검출기를 마련한 경우에는, 셀의 내부 공간에서 산란광 측정용 광원으로부터의 직접광이 광 검출기에 의해 검출되어, 측정 정밀도를 저하시킬 우려가 있다.
이 문제를 호적하게 해결하고 탁도 측정의 정밀도를 향상시키기 위해서는, 상기 셀의 내면에서 상기 산란광 측정용 광원과 상기 광 검출기 사이에, 상기 산란광 측정용 광원으로부터 사출되는 상기 탁도 측정용 광이 상기 광 검출기에 직접 입사하는 것을 억제하는 돌기부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
액체 시료가 도입되는 셀의 경우에는, 셀 내에 기포가 체류해서 측정 정밀도를 저하시킬 우려가 있다. 이 기포에 의한 측정 정밀도의 저하를 방지하기 위해서는, 상기 셀의 하단부에 상기 액체 시료를 도입하는 도입구가 형성되고, 상기 셀의 상단부에 상기 액체 시료를 도출하는 도출구가 형성된 구성으로 하는 것이 바람직하다.
이 구성으로 한 경우이더라도, 도출구 또는 그 근방에 기포가 부착 또는 체류해 버려, 그 기포에 의한 산란광이 측정 오차의 요인으로 된다. 이 때문에, 본 발명의 광학 측정 장치는, 상기 산란광 측정용 광원 및 상기 광 검출기가 상기 도출구를 사이에 두도록 배치되어 있고, 상기 돌기부가, 상기 도출구와 상기 산란광 측정용 광원 사이에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성이라면, 도출구 또는 그 근방에 기포가 부착 또는 체류하고 있는 경우이더라도, 산란광 측정용 광이 기포에 의해서 산란되는 것을 억제하여, 탁도 측정의 정밀도 저하를 방지할 수가 있다.
또, 본 발명의 광학 분석 장치는, 상기 셀의 내면 중 상기 산란광 측정용 광원과 대향하는 면이, 상기 산란광 측정용 광을 상기 광 검출기를 향해 반사시키지 않도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성이라면, 산란광 측정용 광에 있어서의 소정 각도의 산란광 이외의 광이 광 검출기로 검출되는 것을 방지하여, 탁도 측정의 정밀도를 향상시킬 수가 있다.
본 발명에 의하면, 소형화를 도모함과 함께 각국의 수질 기준에 기초한 탁도 측정 방식을 채용하면서, 탁도나 색도를 정밀도 높게(고정밀도로) 측정할 수가 있다.
도 1은, 본 발명의 1실시형태에 관계된 수질 분석 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 본 실시형태에 관계된 색도 탁도 측정 장치의 평면 모식도이다.
도 3은, 본 실시형태에 관계된 색도 탁도 측정 장치를 측방에서 본 단면 모식도이다.
이하에, 본 발명의 1실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다.
본 실시형태에 관계된 광학 측정 장치(1)는, 액체 시료의 색도 및 탁도를 광학적으로 측정하는 색도 탁도 측정 장치(1)이다. 이 색도 탁도 측정 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 정수장에서 정화시킨 물을 각 가정으로 분배하는 급수관 말로 등에 마련되어, 상수도를 흐르는 물의 수질 변화를 감시하는 수질 분석 시스템(100)에 내장되어 사용되는 것이다.
한편, 수질 분석 시스템(100)에는, 색도 탁도 측정 장치(1) 외에, 예를 들면 액체 시료의 잔류 염소 농도를 측정하는 잔존 염소 농도 측정 장치, 액체 시료의 도전율을 측정하는 도전율 측정 장치, 액체 시료의 pH를 측정하는 pH 측정 장치, 압력 센서 또는 온도 센서 등이 포함되어 있어도 좋다.
색도 탁도 측정 장치(1)는, 색도를 측정하기 위한 색도 측정 광학계 및 탁도를 측정하기 위한 탁도 측정 광학계를 가지는 것이다.
구체적으로 색도 탁도 측정 장치(1)는, 액체 시료를 수용하는 셀(2)과, 셀(2) 내에 수용된 액체 시료에 대해서 투과광 측정용 광(이하, 색도 측정용 광이라고도 한다.)을 조사하는 투과광 측정용 광원(3)(이하, 색도 측정용 광원(3)이라고도 한다.)과, 셀(2) 내에 수용된 액체 시료에 대해서 산란광 측정용 광(이하, 탁도 측정용 광이라고도 한다.)을 조사하는 산란광 측정용 광원(4)(이하, 탁도 측정용 광원(4)이라고도 한다.)과, 색도 측정용 광원(3)으로부터 사출되어 액체 시료를 투과한 투과광(L1) 및 탁도 측정용 광원(4)으로부터 사출되어 액체 시료에 의해서 산란된 산란광(L2)을 검출하는 광 검출기(5)를 구비하고 있다. 광 검출기(5)로부터의 출력인 광강도 신호는 산출부(6)로 출력되어, 그 산출부(6)에 의해 액체 시료의 색도 및 탁도가 산출된다. 산출부(6)에 의해 산출된 색도 및 탁도는, 표시부(7)에 표시된다. 이 각 구성요소들의 동작을 제어하는 제어부(11)를 더 구비하도록 해도 좋다. 한편, 산출부(6) 및/또는 제어부(11)는, 예를 들면 CPU, 메모리, 입출력 인터페이스, AD 변환기 등을 가지는 컴퓨터를 사용하여 구성되어 있다.
셀(2)은, 내부에 액체 시료를 저류(貯留)하는 저류 공간(2S)을 가지는 것이고, 저류 공간(2S)으로 액체 시료를 도입하는 도입구(P1)와, 이 저류 공간(2S)으로부터 액체 시료를 외부로 도출하는 도출구(P2)를 구비하고 있다.
구체적으로 셀(2)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 내부에 개략적으로 평판 형상인 저류 공간(2S)을 형성하는 예를 들면 편평한 외관 형상을 이루는 것이다. 그리고, 도입구(P1)는, 셀(2)의 하단부에 형성되어 있고, 저류 공간(2S)의 하단으로부터 액체 시료를 도입하는 것이다. 또 도출구(P2)는, 셀(2)의 상단부에 형성되어 있고, 저류 공간(2S)의 상단으로부터 액체 시료를 도출하는 것이다. 한편, 도입구(P1)는, 셀(2)의 하단 중앙부에 위쪽을 향하여 개구되어 있고, 도출구(P2)는, 도입구(P1) 바로 위쪽에 측방을 향하여 개구되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
또, 도출구(P2)가 형성되어 있는 부분의 셀(2)의 상면은, 도출구(P2)의 출구를 향해 점점 위쪽으로 경사져 올라가도록(위쪽으로 째지도록) 되어 있다.
색도 측정용 광원(3)은, 셀(2)에 마련되어, 셀(2)에 수용된 액체 시료에 의해서 흡수되기 쉬운 파장 대역의 광(색도 측정용 광)을 사출하는 것이다. 이 색도 측정용 광원(3)은, 예를 들면 200 ㎚ 이상 400 ㎚ 이하의 파장 대역의 광을 사출하는 것이다. 본 실시형태에서는, 일 예로서 375 ㎚의 파장의 광을 사출하는 LED를 사용하여 구성되어 있다.
탁도 측정용 광원(4)은, 셀(2)에 마련되어, 셀(2)에 수용된 액체 시료에 의해서 산란되기 쉬운 파장 대역의 광(탁도 측정용 광)을 사출하는 것이다. 이 탁도 측정용 광원(4)은, 예를 들면 600 ㎚ 이상 900 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 830 ㎚ 이상 890 ㎚ 이하의 파장의 광을 사출하는 것이다. 본 실시형태에서는, 일 예로서 870 ㎚의 파장의 광을 사출하는 LED를 사용하여 구성되어 있다.
광 검출기(5)는, 셀(2)에 마련되어, 색도 측정용 광원(3)과 함께 색도 측정 광학계를 구성함과 함께, 탁도 측정용 광원(4)과 함께 탁도 측정 광학계를 구성하는 것이다. 구체적으로 광 검출기(5)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 색도 측정용 광원(3)으로부터 사출되어, 저류 공간(2S) 내의 액체 시료를 투과한 투과광(L1)을 검출함과 함께, 탁도 측정용 광원(4)으로부터 사출되어, 저류 공간(2S) 내의 액체 시료에 의해서 산란된 산란광(L2)을 검출한다. 본 실시형태에서는, 색도 측정용 광원(3)과 탁도 측정용 광원(4)은 번갈아(교호로) 점등된다는 점에서, 광 검출기(5)는, 색도 측정용 광의 투과광(L1)과 탁도 측정용 광의 산란광(L2)을 번갈아 검출하게 된다. 이 광 검출기(5)는, 예를 들면 포토다이오드를 사용하여 구성할 수가 있다.
그런데, 본 실시형태에 관계된 색도 탁도 측정 장치(1)는, 색도 측정 광학계로서, 셀(2)에 마련되어, 색도 측정용 광원(3)으로부터 사출되는 광을 반사시켜 광 검출기(5)로 이끄는 반사 미러(8)를 더 구비하고 있다.
다음에, 셀(2)에서 색도 측정용 광원(3), 탁도 측정용 광원(4), 광 검출기(5) 및 반사 미러(8)의 광학 배치 및 그것을 위한 셀(2)의 구조에 대하여 설명한다.
색도 측정용 광원(3) 및 광 검출기(5)는, 셀(2)에 있어서 동일 측(도 2에 있어서 좌측)에 마련되어 있다. 구체적으로, 색도 측정용 광원(3) 및 광 검출기(5)는, 셀(2)의 좌측 벽부에 마련되어 있고, 색도 측정용 광원(3)은, 저류 공간(2S)의 길이(긴쪽) 방향을 따라 색도 측정용 광을 조사하도록 배치되고, 광 검출기(5)는, 색도 측정용 광원(3)보다도 위쪽에 배치되어 있다. 한편, 셀(2)에는, 색도 측정용 광원(3)으로부터의 색도 측정용 광을 저류 공간(2S)으로 도입하기 위한 도입 구멍(導入孔)(HD1)이 형성되어 있고, 광 검출기(5)가 색도 측정용 광의 투과광(L1) 및 탁도 측정용 광의 산란광(L2)을 검출하기 위한 검출 구멍(H2)이 형성되어 있다.
또, 반사 미러(8)는, 셀(2)에 있어서 색도 측정용 광원(3)과 대향하도록, 색도 측정용 광원(3)과는 반대 측(도 2에 있어서 우측)에 마련되어 있다. 구체적으로 반사 미러(8)는, 셀(2)의 우측 벽부에 마련되어 있고, 저류 공간(2S)의 내면에 노출하도록 마련되어 있다. 여기서, 반사 미러(8)는, 색도 측정용 광이 광 검출기(5)로 향하게 하는 각도로 배치되어 있고, 그 반사 미러(8)에 의해 반사된 색도 측정용 광은, 저류 공간(2S)의 길이 방향을 따라 통과한 후에 광 검출기(5)에 검출된다.
상기의 배치에 의해, 색도 측정 광학계에 있어서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 색도 측정용 광원(3)으로부터 광 검출기(5)까지의 사이에 색도 측정용 광로(LP)가 형성된다. 이 색도 측정용 광로(LP)는, 색도 측정용 광원(3)으로부터 반사 미러(8)까지의 반사 전의 광로(LP1)(반사전 광로(LP1))와, 반사 미러(8)로부터 광 검출기(5)까지의 반사 후의 광로(LP2)(반사후 광로(LP2))로 이루어진다.
한편으로, 탁도 측정용 광원(4)은, 색도 측정용 광의 반사후 광로(LP2)를 향해 그 반사후 광로(LP2)와 소정 각도(θ)로 교차하도록 탁도 측정용 광을 사출하도록 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, θ는 90도이다. 구체적으로 탁도 측정용 광원(4)은, 셀(2)에 있어서 반사후 광로(LP2) 측에 배치되어 있다. 여기서, 탁도 측정용 광원(4)은, 반사전 광로(LP1) 및 반사후 광로(LP2)로 형성되는 평면을 따라 광을 사출하게 된다. 보다 상세하게는, 셀(2) 상벽부에 마련되어 있다. 한편, 셀(2) 상벽부에는, 탁도 측정용 광원(4)으로부터의 탁도 측정용 광을 저류 공간(2S)으로 도입하기 위한 도입 구멍(H3)이 형성되어 있다.
이 탁도 측정용 광원(4)을 배치하는 것에 의해, 광 검출기(5)의 검출축과, 탁도 측정용 광원(4)의 광축이 소정 각도(θ)로 교차하게(직교하게) 된다. 또, 탁도 측정용 광의 90도 산란광(L2)의 광축과 광 검출기(5)의 검출축(반사후 광로(LP2))이 일치하게 된다.
또, 상기의 배치에 있어서, 탁도 측정용 광원(4) 및 광 검출기(5)가 도출구(P2)를 사이에 두도록 배치되어 있다. 여기서, 탁도 측정용 광원(4)으로부터의 광이 직접 광 검출기(5)에 검출되지 않도록 하기 위해서, 도출구(P2)와 탁도 측정용 광원(4) 사이에 돌기부(2T)가 형성되어 있다. 그 돌기부(2T)는, 저류 공간(2S)을 형성하는 내면을 내측으로 돌출시키는 것에 의해 형성되어 있다. 본 실시형태의 돌기부(2T)는, 저류 공간(2S)의 상면으로부터 아래쪽으로 향하여 돌출하도록 마련된 것이고, 전체가 곡면으로 형성되어 있다.
또, 저류 공간(2S)의 내면 중, 탁도 측정용 광원(4)이 장착되어 있는 면과 대향하는 면은, 탁도 측정용 광원(4)으로부터 사출되는 광을 광 검출기(5)를 향해 반사시키지 않도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 탁도 측정용 광원(4)이 장착되어 있는 면과 대향하는 면은, 저류 공간(2S)의 밑면(底面)에 해당한다. 그래서, 본 실시형태에서는, 이 밑면에 대하여, 탁도 측정용 광원(4)으로부터의 광을 광 검출기(5)를 향해 반사시키지 않는 각도 및 형상으로 되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 이와 같이 형성된 밑면에서 반사된 광이, 색도 측정용 광원 또는 탁도 측정용 광원 쪽으로 향하도록, 밑면에 대한 탁도 측정용 광원으로부터의 광의 입사각을 소정 각도로 설정하고 있다.
본 실시형태에 관계된 색도 탁도 측정 장치(1)가, 도입 구멍(H1, H3)이나 검출 구멍(H2)과 저류 공간(2S) 내를 칸막이하는 창 및 반사 미러(8)의 저류 공간(2S) 내의 액체 시료와 접하는 면에의 부착물 등을 제거하는 제거 기구(9)를 더 구비하고 있어도 된다.
제거 기구(9)는, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 와이퍼(91)와 이 와이퍼(91)를 구동하는 구동부(92)를 구비하는 것이다.
와이퍼(91)는, 예를 들면 도입 구멍(H1, H3)이나 검출 구멍(H2)과 저류 공간(2S) 내를 칸막이하는 창 및 반사 미러(8)의 시료 용액 측의 면에 접촉해서, 이것들을 불식하는(말끔히 떨어 없애는) 탄성 부재를 구비하는 것이다.
이 와이퍼(91)는, 예를 들면 저류 공간(2S)의 내부 형상을 따르는 형상의 것이고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 저류 공간(2S)의 한쪽 단측에 배치되어, 측정과 측정 사이(合間) 등에, 구동부(92)로부터 전해지는 동력에 의해서 저류 공간(2S)의 내면을 따라 타단까지, 도 3에서는 전후 방향으로 이동하도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성한 색도 탁도 측정 장치(1)에 의하면, 광원으로부터의 광을 셀(2) 내에서 반사시켜 광 검출기(5)로 이끄는 미러를 구비하고 있으므로, 셀(2)을 소형화한 경우이더라도, 셀(2) 내부에서의 투과광(L1)의 투과 거리를 충분히 확보할 수가 있다. 그 결과, 예를 들면 수돗물 등의 정화된 물의 색도에 대하여도 정밀도 높게 측정할 수가 있다.
탁도 측정용 광원(4)이, 광 검출기(5)에 인접하도록 반사후 광로(LP2) 측에 배치되어, 색도 측정용 광의 반사후 광로(LP2)를 향해, 그 반사후 광로(LP2)에 대해서 직교해서 사출하도록 되어 있다. 그 때문에, 광 검출기(5)에 의해서 탁도 측정용 광의 90도 산란광(L2)을 검출하는 경우에, 탁도 측정용 광원(4)으로부터 반사후 광로(LP2) 상의 탁도 측정 지점까지의 거리 및 탁도 측정 지점으로부터 광 검출기(5)까지의 거리를 짧게 할 수가 있다. 그 결과, 탁도 측정용 광이 탁도 측정 지점에 이르기까지 감쇠해 버리는 것을 억제할 수가 있다. 또, 탁도 측정 지점에 있어서 액체 시료에 의해 산란된 광이 감쇠하기 전에 광 검출기(5)로 포착할 수가 있다. 또한, 탁도 측정 지점에서 산란된 광이 각 방향으로 확산되어 버리기 전에 광 검출기(5)로 들어가므로, 보다 많은 광을 광 검출기(5)로 검출할 수가 있다.
그 결과, 액체 시료의 탁도를 정밀도 높게 측정할 수가 있다.
도출구(P2)가 저류 공간(2S)의 상단에 형성되고, 도출구(P2)가 형성되어 있는 부분의 셀(2)의 상면이, 도출구(P2)의 출구를 향해 점점 위쪽으로 경사져 올라가도록 되어 있으므로, 액체 시료에 기포가 포함되어 있었다고 해도, 기포를 저류 공간(2S)의 외부로 배출하기 쉽다.
색도 측정용 광원(3)이, 광을 저류 공간(2S)의 길이 방향을 따라 사출하는 것이고, 반사 미러(8)가, 색도 측정용 광원(3)으로부터의 광을 상기 길이 방향을 따라 반사시켜 상기 광 검출기(5)로 이끌도록 되어 있으므로, 색도 측정용 광로(LP)를 가능한 한 길게 할 수가 있다.
색도 측정용 광원(3), 광 검출기(5) 및 탁도 측정용 광원(4)이 모두 셀(2)에 마련되어 있으므로, 셀(2)에 대한 색도 측정용 광원(3), 광 검출기(5) 및 탁도 측정용 광원(4)의 위치 관계를 조정하는 수고를 덜 수가 있다. 또, 예를 들면 수질 분석 시스템에 색도 탁도 측정 장치(1)를 장착하는 경우 등의 장착(설치) 작업을 간단하게 할 수가 있다.
상기 색도 측정용 광원(3), 광 검출기(5) 및 탁도 측정용 광원(4)을, 동일 면 상에 나란히(늘어놓아) 배치할 수 있으므로, 쓸데없는 스페이스를 가능한 한 없애서, 다른 측정 장치와 병행하여 사용하기 쉽다.
탁도 측정용 광원(4)과 광 검출기(5) 사이에 돌기부(2T)가 형성되어 있으므로, 탁도 측정용 광원(4)으로부터 사출된 광이 직접 광 검출기(5)에 입사하는 것을 억제하여, 탁도 측정의 정밀도를 향상시킬 수가 있다.
돌기부(2T)가 상기 도출구(P2)와 탁도 측정용 광원(4) 사이에 마련되어 있으므로, 도출구(P2)에 기포가 체류되어 있더라도, 이 기포에 탁도 측정용 광원(4)으로부터의 광이 조사되어 산란되는 것을 억제하여, 색도 측정이나 탁도 측정에의 노이즈를 더욱 줄일 수가 있다.
돌기부(2T)는, 전체가 곡면으로 형성된 것이므로, 모서리(角)가 형성되는 것을 억제하여, 모서리 부분에서 광이 반사되는 것에 의한 색도 측정이나 탁도 측정에의 노이즈를 억제할 수가 있다.
탁도 측정용 광원(4)과 대향하는 면인 저류 공간(2S)의 밑면이, 탁도 측정용 광원(4)으로부터 사출된 광을 광 검출기(5)를 향해 반사시키지 않는 각도 및 형상으로 되어 있으며, 또한 밑면에서 반사된 광이, 색도 측정용 광원 또는 탁도 측정용 광원 쪽으로 향하도록, 밑면에 대한 탁도 측정용 광원으로부터의 광의 입사각을 소정 각도로 설정하고 있으므로, 밑면에 의해서 반사된 탁도 측정용 광원(4)으로부터의 광이 광 검출기(5)에 검출되는 것을 억제하여, 탁도 측정에의 악영향을 억제할 수가 있다.
도입 구멍(H1, H3) 또는 검출 구멍(H2)과 저류 공간(2S) 내를 칸막이하는 창 및 반사 미러(8)의 저류 공간(2S) 내의 액체 시료와 접하는 면의 더러움을 제거하는 제거 기구(9)를 구비하고 있으므로, 셀을 분해해서 창이나 반사 미러(8)를 청소하지 않아도, 이들 표면에 더러움이 부착하는 것에 의한 색도 측정 및 탁도 측정의 오차를 억제할 수가 있다.
와이퍼(91)의 형상을, 저류 공간(2S)의 내부 형상을 따른 형상으로 하고 있으므로, 창 및 반사 미러(8)의 저류 공간(2S) 내의 액체 시료와 접하는 면의 더러움을, 가능한 한 간단한 구성으로 제거할 수가 있다. 와이퍼(91)를 하나만으로 하고 있으므로, 와이퍼(91)를 복수 마련하는 경우에 비해, 광학 측정 장치 전체를 소형화할 수가 있다.
본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 탁도 측정용 광원과 저류 공간 사이에 집광 렌즈를 구비하도록 하면, 탁도 측정용 광원으로부터 사출되는 광을 반사후 광로(LP2) 상에 집광시킬 수가 있다. 그 결과, 돌기부를 마련하지 않더라도, 돌기부가 있는 경우와 마찬가지로, 탁도 측정용 광원으로부터의 광이 직접 광 검출기에 검출되지 않도록 할 수가 있다. 그 결과, 돌기부를 형성하지 않더라도 탁도의 측정 정밀도를 향상시킬 수가 있다.
상기 실시형태에서는, 색도 측정용 광원의 위쪽에 광 검출기를 마련하고 있었지만, 색도 측정용 광원을 광 검출기의 위쪽에 배치하도록 해도 좋고, 셀이나 저류 공간의 형상에 따라서는, 광 검출기를 색도 측정용 광원의 측방에 배치하도록 해도 좋다.
또, 반사 미러의 위치는, 색도 측정용 광원으로부터의 광을 광 검출기를 향해 반사시킬 수 있는 위치라면 되고, 이것들에 맞춰 적당히 변경해도 된다.
탁도 측정용 광원의 배치에 대하여도, 반사후 광로 측이고, 그 반사후 광로(LP2)에 수직인 광을 조사할 수 있는 위치라면, 적당히 변경해도 상관없다.
탁도 측정용 광원은, 반사후 광로 측에 배치하는 편이 탁도 측정용 광원과 광 검출기의 거리를 보다 짧게 할 수 있으므로 바람직하지만, 탁도 측정용 광원을 반사전 광로 측에 배치해도 탁도를 측정하는 것은 충분히 가능하다.
색도 측정용 광원, 탁도 측정용 광원, 광 검출기는 반드시 셀에 마련되어 있을 필요는 없고, 이것들을 셀과는 분리해서 배치하도록 해도 좋다.
상기 실시형태에서는, 액체 시료를 투과한 투과광을 측정하는 것에 의해서 액체 시료의 색도를 측정하는 것을 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 투과광 측정용 광원의 파장을 변경하는 등 하면, 투과광을 측정하는 것에 의해서 액체 시료의 탁도를 측정하는 것도 가능하다.
상기 실시형태에서는, 상기 산란광 탁도 측정용 광원이, 상기 반사후 광로와 직교하도록 상기 산란광 탁도 측정용 광을 사출하는 90도 산란 방식의 것을 설명했지만, 이 각도는 각국의 수질 기준에 기초하여 정해진 소정 각도 θ를 채용해서, 예를 들면 60도, 120도, 150도 등으로 해도 좋다.
수질 분석 시스템은, 급수관 말로에 배치되는 것에 한하지 않고, 예를 들면 정수장의 말단에 배치되는 것이더라도 좋고, 정수장에서 정화되기 전 또는 정화 도중의 유로 등에 마련되어도 좋다. 하천수나 해수, 공장 배수 등의 다양한 수질 감시를 위해서 사용되는 것으로 해도 좋다.
색도 탁도 측정 장치는, 반드시 다른 측정 장치와 조합해서 사용할 필요는 없고, 단독으로 사용할 수도 있다.
본 발명의 취지에 반하지 않는 한, 다양한 변형이나 실시형태의 조합을 행해도 상관없다.
본 발명에 의하면, 소형화를 도모함과 함께 각국의 수질 기준에 기초한 탁도 측정 방식을 채용하면서도, 색도나 탁도를 정밀도 높게 측정할 수가 있다.
100 …수질 분석 시스템
1 …색도 탁도 측정 장치
2 …셀
P1 …도입구
P2 …도출구
2T …돌기부
3 …색도 측정용 광원
4 …탁도 측정용 광원
5 …광 검출기
8 …반사 미러

Claims (10)

  1. 액체 시료에 의해 산란된 산란광을 측정하는 것에 의해서 액체 시료의 탁도를 측정하는 광학 측정 장치로서,
    상기 액체 시료를 수용하는 셀과,
    상기 셀 내의 상기 액체 시료에 투과광 측정용 광을 조사하는 투과광 측정용 광원과,
    상기 셀 내의 상기 액체 시료에 산란광 측정용 광을 조사하는 산란광 측정용 광원과,
    상기 투과광 측정용 광의 투과광 및 상기 산란광 측정용 광의 산란광을 검출하는 광 검출기와,
    상기 셀에 마련되어, 상기 투과광 측정용 광을 상기 셀 내에서 반사시켜 상기 광 검출기로 향하게 하는 반사 미러를 구비하고,
    상기 산란광 측정용 광원은, 상기 반사 미러에 의해 반사되어 상기 광 검출기로 향하는 상기 투과광 측정용 광의 광로인 반사후 광로를 향해 그 반사후 광로와 소정 각도로 교차하도록 상기 산란광 측정용 광을 사출하는, 광학 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정 각도가, 90도 또는 60도인, 광학 측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투과광을 측정하는 것에 의해서, 상기 액체 시료의 색도를 측정하는, 광학 측정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투과광 측정용 광원, 상기 산란광 측정용 광원 및 상기 광 검출기는, 상기 셀에 마련되어 있는, 광학 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 산란광 측정용 광원은, 상기 셀에서 상기 반사후 광로 측에 마련되어 있는, 광학 측정 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀의 내면에서 상기 산란광 측정용 광원과 상기 광 검출기 사이에, 상기 산란광 측정용 광원으로부터 사출되는 상기 산란광 측정용 광이 상기 광 검출기에 직접 입사하는 것을 억제하는 돌기부가 형성되어 있는, 광학 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 셀의 하단부에는 상기 액체 시료를 도입하는 도입구가 형성되고, 상기 셀의 상단부에는 상기 액체 시료를 도출하는 도출구가 형성되어 있고,
    상기 산란광 측정용 광원 및 상기 광 검출기가 상기 도출구를 사이에 두도록 배치되어 있고,
    상기 돌기부가, 상기 도출구와 상기 산란광 측정용 광원 사이에 형성되어 있는, 광학 측정 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀의 내면 중 상기 산란광 측정용 광원과 대향하는 면이, 상기 산란광 측정용 광을 상기 광 검출기를 향해 반사시키지 않도록 구성되어 있는, 광학 측정 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산란광 측정용 광원으로부터 사출되는 상기 산란광 측정용 광을 상기 반사후 광로 상에 집광시키는 집광 렌즈를 더 구비하고 있는, 광학 측정 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 광학 측정 장치를 구비한 수질 분석 시스템.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230375466A1 (en) * 2022-05-18 2023-11-23 Taiwan Redeye Biomedical Inc. Pesticide detection device with washing function

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013050335A (ja) 2011-08-30 2013-03-14 Yokogawa Electric Corp 色・濁度計

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5431833B2 (ko) * 1972-12-28 1979-10-09
US4345837A (en) * 1980-06-27 1982-08-24 Farrand Optical Co., Inc. Enhanced fluorescent emission
US6795177B2 (en) * 2001-11-01 2004-09-21 Axiom Analytical, Inc. Multipass sampling system for Raman spectroscopy
US7262844B2 (en) * 2005-01-13 2007-08-28 The Curators Of The University Of Missouri Ultrasensitive spectrophotometer
US7400407B2 (en) * 2005-08-31 2008-07-15 Avago Technologies Ecbu Ip Pte Ltd Meter for measuring the turbidity of fluids using reflected light
US7658884B2 (en) 2005-10-05 2010-02-09 Swan Analytische Instrumente Ag Photometric method and apparatus for measuring a liquid's turbidity, fluorescence, phosphorescence and/or absorption coefficient
JP5082526B2 (ja) 2007-03-20 2012-11-28 東亜ディーケーケー株式会社 検出器及び水質測定装置
DE202008003977U1 (de) 2008-02-26 2009-07-02 Bürkert Werke GmbH & Co. KG Mikrospektrometer
ES2666349T3 (es) * 2010-09-21 2018-05-04 Ab Elektronik Sachsen Gmbh Sensor para vigilar un medio
US9013700B2 (en) * 2011-02-21 2015-04-21 Uwm Research Foundation, Inc. Variable path length photon trapping spectrometer
US9518866B2 (en) * 2014-08-22 2016-12-13 Spectrasensors, Inc. Spectrometer with variable beam power and shape
WO2017199511A1 (ja) * 2016-05-19 2017-11-23 富士電機株式会社 水質分析計
WO2019059310A1 (ja) * 2017-09-20 2019-03-28 Wota株式会社 情報処理装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013050335A (ja) 2011-08-30 2013-03-14 Yokogawa Electric Corp 色・濁度計

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