(57)【要約】      （修正有）【課題】延伸軸線に対してセンサ面が傾斜して設けられたセンサを複数設けたものであっても、各センサ面の向きを厳しい精度管理を行うことなく揃えることができる液体分析計を提供する。【解決手段】差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２に対してセンサＳ１、Ｓ２が差し込まれた状態において、各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２が所定方向に向くようにセンサＳ１、Ｓ２の差し込み角度を規制する差し込み角度規制構造としてピン３１１、３２１および嵌合溝３１２、３２２を備えた。【選択図】図６
2014041109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析対象液中に浸された状態で当該分析対象液の分析が行われる液体分析計であって、
先端部に前記分析対象液中に浸されるセンサ面をなし、当該センサ面が延伸軸線に対して傾斜して形成された複数のセンサと、
前記各センサの基端側が前記延伸軸線に沿って差し込まれる複数の差し込み穴が形成されたボディと、
前記差し込み穴に対して前記センサが差し込まれた状態において、前記各センサ面が所定方向に向くように前記センサの差し込み角度を規制する差し込み角度規制構造とを備えたことを特徴とする液体分析計。
【請求項２】
前記複数のセンサを一括して前記ボディに対して押圧する押圧機構をさらに備えた請求項１記載の液体分析計。
【請求項３】
前記差し込み角度規制構造が、
前記差し込み穴の形状と、
前記センサの形状とから構成されており、
前記センサ面が前記所定方向に向いた状態となる差し込み角度で前記センサが前記差し込み穴に差し込まれた場合にのみ前記センサと前記差し込み穴とを略嵌合して、前記センサの基端が前記取り付け穴の所定深さまで差し込み可能となるように各形状が形成されている請求項１又は２記載の液体分析計。
【請求項４】
前記差し込み穴の少なくとも一部の横断面と、前記センサの少なくとも一部の横断面が略同形状の概略Ｄ字形状に形成されている請求項３記載の液体分析計。
【請求項５】
前記押圧機構が、
前記各センサの先端側が貫通する貫通孔を複数有し、当該各センサに形成された係合部と係合する係合部材と、
前記各センサよりも外側を囲うように設けられ、前記係合部材と前記ボディとの間を連結する連結部材と、
前記連結部材と前記ボディとの間に形成されたねじ部とを備え、
前記係合部材が、前記連結部材に対して前記ねじ部の中心軸周りに回動可能に取り付けられており、
前記ねじ部により前記連結部材を前記ボディに対して螺合させていくことで前記係合部材と前記ボディとの離間距離が縮まるように構成されている請求項２乃至４いずれかに記載の液体分析計。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の液体分析計と、
所定方向を向いている各センサ面を洗浄する洗浄機構とをさらに備えた液体分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセンサを有し、各センサが分析対象液中に浸された状態で、当該分析対象液を分析する液体分析計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水質検査においては分析対象液である排水中に含まれるアンモニウムイオンの量を測定するためにアンモニア計が用いられている。
【０００３】
このアンモニア計は、複数のセンサを備えたものであり、基準電位を測定するための基準電極と、アンモニウムイオンによる電位を測定するためのアンモニウムイオン電極と、カリウムイオンによる電位を測定するためのカリウムイオン電極とが、１つのボディに対して取り付けられたものである。各センサは概略細円筒形状のものであり、その先端面に延伸軸線に対して垂直なセンサ面が形成されている。
【０００４】
そして、センサ面がある先端側を下向きにした状態でアンモニア計は分析対象液中に浸されてアンモニウムイオンの測定が行われる。
【０００５】
ところで、このようなアンモニア計では各センサのセンサ面は延伸軸線に対して垂直に形成されているため、分析対象液中に浸されているとセンサ面に気泡が溜まり、センサ部と分析対象液とがうまく接触できず、測定値に異常が表れる場合がある。
【０００６】
このような気泡による問題を解決するために、非特許文献１に記載されているセンサのように、センサ面が延伸軸線に対して傾斜して設けられたセンサを用いられることがある。
【０００７】
しかしながら、アンモニア計のような複数のセンサが１つのボディに取り付けられている液体分析計に対して、上述したセンサ面が延伸軸線に対して傾斜しているセンサを単純に複数適用すると以下のような問題が生じる。
【０００８】
従来アンモニア計等においてはボディに形成されたセンサ取付穴内の内側周面にはめねじが形成されており、センサの基端側の外側周面に形成されたおねじと螺合させていくことで、ボディに対してセンサを固定するように構成されている。このようにセンサ自体とセンサ取付穴内に形成されたねじによりボディに対してセンサ面が延伸軸線に対して傾斜しているセンサを複数ねじ込んで固定すると、通常の製作精度ではねじの開始点と終了点の周方向の位置はそれほど厳しく管理されていないので、各センサ面を周方向の向きを同じ向きに揃えることは難しく、各センサのセンサ面はそれぞれ異なる方向を向いてしまう。言い換えると、センサ取付穴に対するセンサの取り付け角度をそれぞれ同じ角度に揃えることは難しい。
【０００９】
このように、各センサのセンサ面が揃っていないと、例えば分析対象液中に流れが存在している場合には、各センサのセンサ面に対して分析対象液の接触状態が大きく異なるために、各センサ間における測定値や測定感度がばらつき、分析に悪影響が生じる。特に流速影響を受けるセンサでは測定値や測定感度がばらつきが大きくなる。
【００１０】
また、センサ面の向きが異なっているとともにその向きがどのような方向を向いているかが分からないので、どのような流れを形成すれば各センサのセンサ面をきれいに洗浄できるのかも一意に決めることができず、センサ面の汚れを洗浄するための洗浄機等の設計も複雑化してしまう。
【００１１】
かといって、ねじの製作精度を厳しく管理し、各センサ面を同じ向きに揃えようとすると製造コストが非常に高くなってしまう。
【００１２】
加えて、各センサの外側周面に形成されたねじによりボディに対してセンサを取り付ける場合に、センサとセンサ取付穴との間に軸シールが施されていると、ねじ込む際に大きな抵抗となるため、ユーザはボディに対するセンサの取り付けが不十分な状態でも途中でねじ込むのをやめてしまうことがある。
【００１３】
また、液体分析計全体のコンパクト化を図るために複数のセンサがボディにおいて密集して設けられているとセンサを掴む指と他のセンサとが当たるためにセンサを手回してセンサ取付穴内にねじ込んだり、取り外したりするのが難しい場合がある。あるいは、ユーザがセンサを手回しするのではなく、専用の工具等を用いなくてはならず、センサの取り付け取り外し作業が煩わしい場合もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】W.Oelssner et el. , Sensors and Actuators B CHEM (2004),Encapsulation of ISFET sensor chips
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、延伸軸線に対してセンサ面が傾斜して設けられたセンサを複数設けたものであっても、各センサ面の向きを厳しい精度管理を行うことなく揃えることができる液体分析計を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
すなわち、本発明の液分析計は、分析対象液中に浸された状態で当該分析対象液の分析が行われる液体分析計であって、先端部に前記分析対象液中に浸されるセンサ面をなし、当該センサ面が延伸軸線に対して傾斜して形成された複数のセンサと、前記各センサの基端側が前記延伸軸線に沿って差し込まれる複数の差し込み穴が形成されたボディと、前記差し込み穴に対して前記センサが差し込まれた状態において、前記各センサ面が所定方向に向くように前記センサの差し込み角度を規制する差し込み角度規制構造とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
このようなものであれば、前記各センサは前記ボディの各差し込み穴に対して差し込まれているだけであり、各センサと各差し込み穴との間にはねじが形成されていないので、各センサが各差し込み穴に差し込まれていく途中や差し込まれた状態においても差し込み穴に対するセンサの差し込み角度を自由に変更することができる。
【００１８】
さらに本発明は、前記センサが前記差し込み穴に対する差し込み角度に関する自由度を有する構成としているので、前記差し込み角度規制構造が、前記センサの差し込み角度を規制することで、前記各センサ面が所定方向に向くようにすることができる。従って、決められた方向に各センサのセンサ面を個々に設定できるので、各センサ面の向きを所定方向に揃えることができる。
【００１９】
このように液分析計において延伸軸線に対して傾斜したセンサ面を有したセンサを複数設けられている場合でも、各センサ面を所定方向に向けて揃えることができるので、分析対象液に流れがある場合でも各センサ面に対して略同様の状態で測定対象液が当たるようにすることができる。従って、分析対象液に流れがある場合でも各センサの測定値や感度等についてばらつきを抑え、精度よく分析することができるようになる。
【００２０】
また、各センサ面が揃っているので、例えば各センサ面を洗浄するための洗浄機構を設計する際にも、洗浄のための流れを略一方向に限定することができ、簡単な構成とすることができるようになる。
【００２１】
さらに、本発明のように各センサを各差し込み穴に差し込むとともに、前記差し込み角度規制構造により各センサの差し込み角度を規制して各センサ面を所定方向に向ける構成であれば、ねじの精度管理を厳しくしてセンサ面を揃える場合と比べて精度管理の必要な部分を増やさずに製造コストの上昇を抑えることができる。
【００２２】
ここで、前記差し込み角度規制構造により各センサ面が所定方向に揃うとは、例えば、分析対象液の流れがある場合において各センサ面と接触する分析対象液の流量に実質的に差異がない程度に揃っていることを言う。言い換えると、測定値や測定感度のばらつきが許容範囲となる程度に各センサ面の向きが揃っていることを言う。さらに別の表現をすると、例えば洗浄機構により形成される一方向からの流れにより各センサ面の汚れ等を十分に落とすことができる程度に各センサ面が揃っていることを指す。
【００２３】
各センサ面が所定方向に向けられた状態で、前記ボディに対して各センサが固定され続けるようにするとともに、個々のセンサをボディに対して固定するのに比べて作業手順を少なくして煩雑さを軽減できるようにするには、前記複数のセンサを一括して前記ボディに対して押圧する押圧機構をさらに備えたものであればよい。このようなものであれば、各センサを１つずつボディに対してねじ込む必要がなく押圧機構を介して各センサをボディに対して一挙に固定することができるので、各センサをねじ込む際に指や工具が他のセンサに干渉して作業が進めにくいといった作業性の悪さを無くすことできる。
【００２４】
前記各センサを前記各取付穴に差し込んでいくだけで、自然に各センサ面が所定方向に向くようにして各センサの取り付け作業を非常に簡単にするには、前記差し込み角度規制構造が、前記差し込み穴の形状と、前記センサの形状とから構成されており、前記センサ面が前記所定方向に向いた状態となる差し込み角度で前記センサが前記差し込み穴に差し込まれた場合にのみ前記センサと前記差し込み穴とを略嵌合して、前記センサの基端が前記取り付け穴の所定深さまで差し込み可能となるように各形状が形成されていればよい。
【００２５】
前記各センサ面が所定方向に向くようにするための簡単な構成としては、前記差し込み穴の少なくとも一部の横断面と、前記センサの少なくとも一部の横断面が略同形状の概略Ｄ字形状に形成されているものであればよい。
【００２６】
前記各センサ面を所定方向に向けてそれぞれの面を揃えるための構成の別の具体例としては、前記センサが前記延伸軸線に対して半径方向に突出するピンを備え、前記差し込み穴に前記ピンと嵌合する嵌合溝が形成されたものが挙げられる。また、前記ピンの位置や形状を各センサで異ならせて、対応した嵌合溝を各差し込み穴に設けることにより、各センサ面の向きを所定方向に揃えつつ、各センサと各差し込み穴の組み合わせの間違いが生じないようにすることができる。
【００２７】
前記各センサを十分な力で均一にボディに対して押圧して固定できるようにするための具体的な構成としては、前記押圧機構が、前記各センサの先端側が貫通する貫通孔を複数有し、当該各センサに形成された係合部と係合する係合部材と、前記各センサよりも外側を囲うように設けられ、前記係合部材と前記ボディとの間を連結する連結部材と、前記連結部材と前記ボディとの間に形成されたねじ部とを備え、前記係合部材が、前記連結部材に対して前記ねじ部の中心軸周りに回動可能に取り付けられており、前記ねじ部により前記連結部材を前記ボディに対して螺合させていくことで前記係合部材と前記ボディとの離間距離が縮まるように構成されているものが挙げられる。このようなものであれば、前記連結部材が各センサよりも外側を囲うように設けられているので、センサに直接ねじを設けた場合に比べて、前記ねじ部の直径を大きくすることができる。従って、前記連結部材を手回しした場合でも大きなトルクを容易に発生させることができ、前記係合部材により前記各センサを前記ボディに対して十分な力で押圧することができる。
【００２８】
各センサ面が分析対象液中に浸されて続けることにより各センサ面に汚れ等が付着し、測定精度や感度等が低下するのを防ぐには、前記液体分析計と、前記分析対象液中に流れ又は振動を形成し、所定方向を向いている各センサ面を洗浄する洗浄機構とをさらに備えた液体分析システムであればよい。このようなものであれば、前記液体分析計において各センサ面は所定方向に向いているので、前記洗浄機構により分析対象液中に形成される流れや振動波は単純な形態のものであっても、各センサ面を十分に洗浄することができ、洗浄機構の複雑化を招くことがない。
【発明の効果】
【００２９】
このように本発明の液体分析計によれば、各センサが延伸軸線に対して傾斜したセンサ面を有していても、前記差し込み角度規制機構により各センサ面を所定方向に向けることができるので、例えば分析対象液に流れがある場合でも各センサ面を流れ方向に合わせることができ、分析対象液との接触状態を各センサにおいて一定に保つことができる。従って、各センサの測定値や感度のばらつきを抑え、分析精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るアンモニア計の模式的斜視全体図。
【図２】同実施形態におけるアンモニア計の仕様態様を示す模式図。
【図３】同実施形態におけるアンモニア計の押圧機構を外した状態の先端面を示す模式図。
【図４】同実施形態におけるアンモニア計の模式的Ａ−Ａ線断面部分拡大図。
【図５】同実施形態におけるアンモニア計の模式的Ｂ−Ｂ線断面、Ｃ−Ｃ線断面部分拡大図。
【図６】同実施形態におけるアンモニア計の模式的分解斜視図。
【図７】同実施形態におけるセンサ面が傾斜しているセンサの構造を示す模式図。
【図８】同実施形態における各センサが差し込み穴に差し込まれた状態と、押圧機構が取り付けられた状態を示す模式的組立図。
【図９】同実施形態における押圧機構の詳細を示す模式図。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る液体分析計と洗浄機構とを備えた液体分析システムの全体図。
【図１１】本発明の別実施形態における洗浄機構の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の一実施形態について各図を参照しながら説明する。
【００３２】
本実施形態の液体分析計は例えば排水処理工程において微生物によりアンモニア態窒素の処理が行われる曝気槽において処理中の排水を分析対象液Ｌとし、その排水中に含まれるアンモニウムイオン濃度を把握するために用いられるアンモニア計１００である。
【００３３】
より具体的には前記アンモニア計１００は、３つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３が一体となったものであって、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３として基準電位を測定するための基準電極Ｓ３と、アンモニウムイオンによる電位を測定するためのアンモニウムイオン電極Ｓ１と、アンモニウムイオンに対するカリウムイオンの干渉を補正するために用いられるカリウムイオンによる電位を測定するためのカリウムイオン電極Ｓ２とを備えている。
【００３４】
図１の斜視図に示すように前記アンモニア計１００は、概略細円筒状の筐体を有し、その基端側に持ち運び用の鎖が設けてあり、先端面に３つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３が外側へ露出するように構成してある。なお、本実施形態においてセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３とは、各電極の応答膜Ｓ１１、Ｓ２１や液絡部Ｓ３１が形成されている面のことを指す。
【００３５】
そして図２の模式図に示すように前記アンモニア計１００の先端面が分析対象液Ｌ中において鉛直下向きとなるように浸され、各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３が分析対象液Ｌ中に浸された状態で各電位の測定を行い、分析対象液Ｌ中のアンモニウムイオン濃度を測定するものである。図１及び図２からも分かるように、３つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のうち２つについては分析中にセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２に気泡が溜まるのを防ぐためにセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２を筐体の軸方向に対して傾斜して設けてある。さらに、傾斜している２つのセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２についてはその向きが同じ所定方向を向くように構成してある。
【００３６】
さらに各部について説明する。
【００３７】
図３に前記アンモニア計１００の先端面の平面図を示す。アンモニア計１００の先端面は円形状をなすものであり、図面視において左右方向に延びる先端面の一方の中心線上に基準電極Ｓ３のセンサ面ＳＰ３と、後述する温度計保護管Ｐとが並んで配置してある。また、図面視において上下方向に延びるもう一方の中心線よりもややずれた位置に一列に並んで前記アンモニウムイオン電極Ｓ１の先端部と、前記カリウムイオン電極Ｓ２の先端部とが並んで配置してある。以下の説明では、図３に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である図４、Ｂ−Ｂ線又はＣ−Ｃ線で切断した切断した断面図である図５も参照しながら説明する。なお、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線で切断した断面は略対称に表れるので図５の一図で代表させて記載している。
【００３８】
各断面図に示すように前記アンモニア計１００は、基端側に中空部を有し、先端側に中実部が形成された概略円筒形状をしたボディ１と、前記ボディ１に差し込まれた３つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３と、前記ボディ１の先端側を覆うように設けられているキャップ状の前記３つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３を前記ボディ１に対して押圧して固定する押圧機構２とから構成してある。
【００３９】
前記ボディ１には軸方向に延びる４つの差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４が形成してあり、概略円筒状をなす３つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３と前記温度計保護管Ｐがそれぞれ対応する差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４に差し込んである。また、この差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３にはめねじは形成されておらず、各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３が単に差し込まれるだけである。なお、温度計保護管Ｐについては外れないように差し込み穴ＰＨ４に対して固定してある。また、温度計保護管Ｐの内部には、前記各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の測定値に対して温度補償をする際に用いられる温度を測定する温度センサＴＳが収容してある。
【００４０】
３つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３について共通している部分について説明すると、各図からも分かるように各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３は概略円筒形状に形成された樹脂製の支持管Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２を有し、当該支持管Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２の内部には内部液Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ３３と、当該内部液Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ３３に浸漬された内部電極Ｓ１Ｅ、Ｓ２Ｅ、Ｓ３Ｅとが収容されている。前記支持管Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２の先端には開口部が形成されており、この開口部を塞ぐように応答膜Ｓ１１、Ｓ２１又は液絡部Ｓ３１が設けてある。また、支持管Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２の外周面にＯリングが設けてあり、前記差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３との間で軸シールをなすように構成してある。さらに、各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の基端は前記差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３の最奥において電極端子Ｄと接触し、取得された各電位がその電極端子Ｄから外部の演算装置へと伝達されるようにしてある。また、支持管Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２の外観形状について共通している部分についてさらに詳述すると、各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の支持管Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２は、先端部が基端部側よりも直径の大きい太円筒部Ｓ１４、Ｓ２４、Ｓ３４を有し、この太円筒部Ｓ１４、Ｓ２４、Ｓ３４の基端側端面が前記差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３に形成された段部に係合して前記ボディ１と接触するボディ接触面Ｓ１７、Ｓ２７、Ｓ３７としての機能を果たす。また太円筒部Ｓ１４、Ｓ２４、Ｓ３４の外周面中央部には半径方向に突出したリング状の突出部Ｓ１５、Ｓ２５、Ｓ３５が形成してあり、この突出部Ｓ１５、Ｓ２５、Ｓ３５の先端側平面が前記押圧機構２と係合する係合部Ｓ１６、Ｓ２６、Ｓ３６として構成してある。すなわち、この係合部Ｓ１６、Ｓ２６、Ｓ３６が前記押圧機構２により前記ボディ１側へと押されることにより、前記ボディ接触面Ｓ１７、Ｓ２７、Ｓ３７がボディ１へと押しつけられ、各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３がボディ１に対して所定の力で固定されることになる。
【００４１】
３つのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のうちセンサ面ＳＰ３が延伸軸線に対して垂直な方向に形成されている前記基準電極Ｓ３は、図４に示すように液絡部Ｓ３１が支持管Ｓ３２の先端から着脱可能に構成してあり、連続使用による汚れ等により液絡部Ｓ３１としての機能が低下してきた場合には交換できるようにしてある。
【００４２】
応答膜Ｓ１１、Ｓ２１が設けられておりセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２がセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の延伸軸線に対して傾斜して設けてあるアンモニウムイオン電極Ｓ１、及び、カリウムイオン電極Ｓ２はその形状は略同じ形状をしている。また、この２つのセンサＳ１、Ｓ２における支持管Ｓ１２、Ｓ２２の形状と、対応する差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２の形状により前記差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２に対して前記センサＳ１、Ｓ２が差し込まれた状態において、前記各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２が所定方向に揃うように前記センサＳ１、Ｓ２の差し込み角度を規制する差し込み角度規制構造３１ａ、３２ａが構成してある。ここで、差し込み角度とはセンサＳ１、Ｓ２の延伸軸線周りの回転角度により表されるセンサＳ１、Ｓ２の姿勢である。
【００４３】
前記押圧機構２は、全てのセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３を一括して前記ボディ１に対して押圧するものである。断面図においてはアンモニア計１００の先端面において概略コの字状の部材として示されるものであり、前記ボディ１の先端部を略覆うものである。また、前記ボディ１の先端部を覆った状態において各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３と前記温度計保護管Ｐの先端とを外部へと露出させるための貫通孔ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、ＴＨ４を４つ備えている。この押圧機構２の詳細な構造については後述する。
【００４４】
以下では、図６乃至図９を参照して前記差し込み角度規制構造３１ａ、３２ａ及び前記押圧機構２の詳細と、前記ボディ１に対する各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の取り付けについて説明する。
【００４５】
まず、前記差し込み角度規制構造３１ａ、３２ａについて詳述する。図６及び図７に示すように、センサ面ＳＰ１、ＳＰ２が傾斜しているセンサＳ１、Ｓ２の支持管Ｓ１２、Ｓ２２の形状と対応する差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２の形状は、前記センサ面ＳＰ１、ＳＰ２が前記所定方向に向いた状態となる差し込み角度で前記センサＳ１、Ｓ２が前記差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２に差し込まれた場合にのみ前記センサＳ１、Ｓ２と前記差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２とが略嵌合して、前記センサＳ１、Ｓ２の基端が前記取り付け穴の所定深さ、すなわち、電極端子Ｄのある最奥まで差し込み可能となるように各形状を形成してある。
【００４６】
より具体的には、図６に示すように差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２の最先端部分の横断面形状３１４、３２４は概略Ｄ字形状に形成してあり、図７に示すようにセンサＳ１、Ｓ２の太円筒部Ｓ１４、Ｓ２４の基端側外側周面３１３、３２３も対応する差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２のＤ字形状と同形状に形成してある。すなわち、本実施形態においては前記差し込み角度規制構造３１ａ、３２ａは差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２の最先端部分の横断面形状３１４、３２４と、センサＳ１、Ｓ２の太円筒部Ｓ１４、Ｓ２４の基端側外側周面３１３、３２３から構成してある。
【００４７】
すなわち、傾斜している各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２が図６の斜視図において右側向いていない限り、各センサＳ１、Ｓ２は各差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２完全に差し込まれることはない。
【００４８】
さらに言い換えると、２つの傾斜しているセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２を有しているセンサＳ１、Ｓ２については完全に差し込むだけで、差し込み角度規制構造３１ａ、３２ａにより、各センサＳ１、Ｓ２は常に同じ差し込み角度で差し込まれることになり、ひいてはセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２の向きも常に所定方向に自然と向くことになる。
【００４９】
さらに、各差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２とセンサＳ１，Ｓ２について差し間違いが起こり、それぞれが正しくない組み合わせとなってしまうのを防止するための差し間違い防止構造３１ｂ、３２ｂが形成してある。より具体的には、前記差し間違い防止構造３１ｂ、３２ｂとして太円筒部Ｓ１４、Ｓ２４の基端側外側周面３１３、３２３においてＤ字形状に形成されている部分の平面部分には、この平面に対して垂直な方向であり、延伸軸線に対して半径方向に突出するピン３１１、３２１が設けてあるとともに、このピン３１１、３２１の位置に対応して、前記差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２にはピン３１１、３２１が嵌合される嵌合溝３１２、３２２が設けてある。
【００５０】
さらに、図７（ａ）、（ｂ）に示すように各センサＳ１、Ｓ２においてピン３１１、３２１を設ける位置も異ならせているので、異なる種類のセンサＳ１，Ｓ２が誤った差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２に挿入されようとしても完全には挿入することができない。従って、各センサＳ１、Ｓ２の差し込み間違いも防ぐことができる。
【００５１】
また、図８（ａ）の各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３を各差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３に完全に差し込んだ状態に示すように、ボディ１の先端面と各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のリング状の突出部Ｓ１５、Ｓ２５、Ｓ３５との間には隙間が生じるように設定してあるので、センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３を交換する際に取り外す場合にはこの突出部に指をひっかけることができ、簡単に差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３からセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３を引き抜くことができる。
【００５２】
次に前記押圧機構２と、各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のボディ１に対する固定について説明する。
【００５３】
前記押圧機構２は、前記各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の先端側と前記温度計保護管Ｐが貫通する貫通孔ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、ＴＨ４をそれぞれ有し、当該各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３に形成された前記係合部Ｓ１６、Ｓ２６、Ｓ２６と係合する概略円板状の係合部材２１と、両端面が開口した薄肉円筒状をしており、前記各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３よりも外側を囲うように設けられ、前記係合部材２１と前記ボディ１との間を連結する連結部材２２と、前記連結部材２２と前記ボディ１との間に形成されたねじ部２３とを備えたものである。
【００５４】
そして、前記係合部材２１が、前記連結部材２２に対して前記ねじ部２３の中心軸周りに回動可能に取り付けられており、前記ねじ部２３により前記連結部材２２を前記ボディ１に対して螺合させていくことで前記係合部材２１と前記ボディ１との離間距離が縮まるように構成してある。
【００５５】
より具体的には、前記ねじ部２３は図８（ａ）や図９（ａ）に示すように前記ボディ１の先端側外周面に形成されたおねじ部２３と、前記連結部材２２の基端側内側周面に形成されためねじ部２３とからなるものである。図８（ｂ）に示すように前記温度計保護管Ｐと各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３を前記係合部材２１の貫通孔ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、ＴＨ４に対して挿入した状態で前記連結部材２２を軸方向周りに回転させていくと、前記連結部材２２が前記ボディ１に対して螺合し、当該ボディ１側へと進んでいく。従って、前記係合部材２１により前記係合部Ｓ１６、Ｓ２６、Ｓ３６を介して前記各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３をボディ１に対して一括して押しつけていくことができる。また、前記連結部材２２は各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の集まっている領域よりも外側に形成してあるのでその直径を大きくすることができ、ねじ部２３の直径も大きくすることができる。従って、トルクを発生させやすいので、十分な力で各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３を前記ボディ１に対して押圧することができる。
【００５６】
このように本実施形態のアンモニア計１００によれば、前記各センサＳ１、Ｓ２が差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２に対して差し込まれるだけであり、差し込み角度に関する自由度を有しているので、前記差し込み角度規制構造３１、３２により常に同じ差し込み角度で前記各センサＳ１、Ｓ２を差し込み穴ＰＨ１、ＰＨ２に対して差し込むことができる。従って、気泡対策のためにセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２が延伸軸線に対して傾斜して設けられたセンサＳ１、Ｓ２を複数用いても、そのセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２の向きを所定方向に揃えることができる。
【００５７】
さらに、傾斜している各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２の向きを揃えることができるので、分析対象液Ｌに流れがある場合でも各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２に対する分析対象液Ｌの接触状態も略同じにすることができ、測定値や感度のばらつき等を抑えることができる。従って、分析精度を高めることができる。
【００５８】
また、傾斜している各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２をそれぞれ同じ向きに揃えることができるので、このアンモニア計１００の各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２を洗浄するための洗浄機構についてもその流れ等については簡単なものとすることができる。
【００５９】
加えて、前記押圧機構２により、各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３を一括して前記ボディ１に対して押圧して固定することができ、取付作業の煩雑さを減らすことができる。
【００６０】
次に、本発明の別の実施形態として液体分析計であるアンモニア計１００と、前記分析対象液Ｌ内に流れ又は振動を形成して、各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３を洗浄する洗浄機構１０１とを備えた液体分析システム２００について説明する。なお、前述した実施形態と対応する部材についてはこの実施形態においても同じ符号を付すこととする。
【００６１】
この液体分析システム２００は、図１０の全体図及び、図１０におけるＤ線方向から視たアンモニア計１００の先端部分と洗浄機構１０１の拡大図である図１１に示すように、曝気槽ＡＥ内の分析対象液Ｌ内にアンモニア計１００の先端部分と洗浄機構１０１の先端が浸漬されるように構成してある。
【００６２】
より具体的には、前記アンモニア計１００は、曝気槽ＡＥの外側の固定点に固定された支持スタンドＳＴから曝気槽ＡＥの蓋部分を貫通するように設けられたロッド状の検出器ホルダＨの先端に取りつけてある。また、この支持スタンドＳＴには前記アンモニア計１００により測定された測定値等が表示されるモニタＭと、測定値の記録が行われるデータロガーＤＬも設けてある。また、このアンモニア計１００による分析対象液Ｌ中のアンモニア濃度の測定は常時継続して行われている。なお、曝気槽ＡＥには蓋がなく開口している場合もある。また、前記アンモニア計１００で測定される値を保存し続ける必要がなく、モニタＭにより現在の測定値を参照できればよい場合等には、前記データロガーＤＬについても省略することができる。
【００６３】
前記洗浄機構１０１について詳述すると、図１１に示すように当該洗浄機構１０１は、主にアンモニウムイオン電極Ｓ１とカリウムイオン電極Ｓ２の延伸軸線に対して傾斜したセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２を洗浄する超音波洗浄機ＵＣと、主に基準電極Ｓ３の延伸軸線に対して垂直なセンサ面ＳＰ３を洗浄するエアジェット洗浄機ＪＷとから構成してある。
【００６４】
前記超音波洗浄機ＵＣは、分析対象液Ｌ中において鉛直上向きに進行する超音波振動を形成するものであり、常時継続して分析対象液Ｌ中に超音波振動を形成することによりアンモニア計１００におけるバイオフィルムの生成を抑えるようにしてある。この超音波振動部ＵＣ１は前記アンモニア計１００の先端面に対してアンモニウムイオン電極Ｓ１、カリウムイオン電極Ｓ２が設けられている半円側と対向するように設けてある。より具体的には、図１１に示すように前記超音波振動部ＵＣ１の中心軸線は、前記各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２に対して半径方向に外側へずらして設けてある。言い換えると、前記超音波振動部ＵＣ１により形成される振動波の振動面が傾斜しているセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２に好適に当たるように傾斜しているセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２と前記超音波振動部ＵＣ１との位置関係を定めてある。
【００６５】
前記エアジェット洗浄機ＪＷは、前記アンモニア計１００の先端面に対して水平方向に流れる流れを分析対象液Ｌ中に形成するものである。より具体的には、エアジェット洗浄機ＪＷのエアジェット射出部ＪＷ１は、アンモニア計の外側周面から半径方向に所定距離離間させてあるとともに、前記基準電極Ｓ３のセンサ面ＳＰ３の下側を水平方向に流れる流れを形成するように設けてある。
【００６６】
このエアジェット射出部ＪＷ１により射出されたエアジェットは、図１１に示すようにアンモニア計１００の先端面を直径方向に沿って略一方向に流れる流れであって、所定期間ごとに間欠的にアンモニア計１００の先端面へと吹き付けるようにしてある。このエアジェットによって各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３管の水を動かすことにより、各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３の付着物や比較的大きな汚れが除去される。また、このような配置でエアジェット洗浄機ＪＷを設けているとともに、延伸軸線に対して傾斜して設けられた各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２の向きが所定方向に揃っているので、各センサＳ１、Ｓ２における流量の差はほとんど生じない。従って、各センサＳ１、Ｓ２における測定値や、アンモニア計１００としての出力にも流量影響はほとんど生じない。
【００６７】
このように、前記アンモニウムイオン電極Ｓ１及び前記カリウムイオン電極Ｓ２の傾斜している各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２がそれぞれ同じ向きを向いているので、前記超音波洗浄機ＵＣにより形成される振動を各センサＳＰ１、ＳＰ２に応じてばらばらの向きに設定することなく、一つの超音波振動部ＵＣ１のみでセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２を清浄に保つことができる。すなわち、各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２が揃っていることにより、超音波洗浄機ＵＣの構成が単純なものであっても各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２を均一に洗浄し、測定精度や感度を一定に保つことができる。
より具体的には、上述したような位置に前記超音波振動部ＵＣ１が配置されており、アンモニア計１００における延伸軸方向に対して斜めに形成されている各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２は、その向きが所定方向に揃っているので、各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２への超音波の当たり方を一定にすることができる。従って、この超音波洗浄機ＵＣにより、各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２のバイオフィルムの生成を均一に抑えることができる。
【００６８】
また、継続的に動作している前記超音波洗浄機ＵＣにより形成される超音波振動によりアンモニア計１００の先端面におけるバイオフィルムの生成を防ぐとともに、間欠的に動作する前記エアジェット洗浄機ＪＷにより形成されるエアジェットで、アンモニア計１００の先端面への付着物や比較的大きな汚れを吹き飛ばすようにしてあるので、曝気槽ＡＥ内のような環境においても各センサ面ＳＰ１,ＳＰ２、ＳＰ３を清浄に保ち、アンモニア計１００としての測定値を信頼できるものにできる。
【００６９】
このように本実施形態によれば、各センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３のそれぞれに一つずつ対応する洗浄機を設けることなく２つの洗浄機だけを用いて構成を簡素化しつつ、十分な洗浄能力を前記洗浄機構１０１は発揮できる。
【００７０】
なお、洗浄機構１０１はこの実施形態において示したものに限られず、例えば、アンモニウムイオン電極Ｓ１及びカリウムイオン電極Ｓ２の各センサ面ＳＰ１、ＳＰ２を前記エアジェット洗浄機ＪＷにより主に洗浄し、前記基準電極Ｓ３のセンサ面ＳＰ３を超音波洗浄機ＵＣにより洗浄するようにしても構わない。また、全てのセンサ面ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３を分析対象液Ｌ中に形成される流れによって洗浄するように洗浄機構１０１を構成しても構わない。
【００７１】
その他の実施形態について説明する。
【００７２】
前記実施形態では、液体分析計の一例としてアンモニア計を挙げたが、延伸軸線に対して傾斜したセンサ面を有したセンサを複数備えたものであり、液体の分析を行うものであれば本発明を適用することができる。より具体的な適用例としては、１つのボディに複数のセンサが設けられており、センサの１つがアンモニウムイオンによる電位を測定するためのアンモニウムイオン電極であり、別のセンサが分析対象中のナトリウムイオンによるアンモニウムイオンの影響を補償するためのナトリウムイオン電極であるアンモニア計に本発明を適用したものが挙げられる。また、別の適用例としては、センサの１つが硝酸イオンによる電位を測定するための硝酸イオン電極であり、別のセンサが分析対象液中に含まれる塩化物イオンによる硝酸イオンへの影響を補償するための塩化物イオン電極とを備えた液体分析計に本発明を適用したものが挙げられる。
【００７３】
さらに、ある一種類のイオン濃度等を測定するためのセンサだけでなく、複数の各種電気化学的な値を１つの液体分析計により同時に測定できるマルチセンサに本発明を適用することもできる。マルチセンサの具体例としては、ｐＨセンサ、ＯＲＰ（参加還元電位）センサ、ＤＯ（溶存酸素）センサが１つのボディに取り付けられたもの等が挙げられる。
【００７４】
センサとしてはセンサ面に液絡部や応答膜が形成されたものでなく、例えばＩＳＦＥＴチップ等が露出した電極であっても構わない。ようするにセンサの種類は前記実施形態に示したものに特に限定されるものではない。
【００７５】
前記差し込み角度規制構造の変形例としては、センサや差し込み穴の半径方向の形状だけでなく、軸方向の形状によりセンサ面が所定方向に向いている場合にのみ完全に嵌合するようにしてもよい。前記差し込み角度規制構造は、前記センサの形状と前記押圧機構の貫通孔の嵌合形態によって差し込み角度が規制されるものであってもよい。要するに前記実施形態において例示した差し込み穴の形状を前記貫通孔に適用することで同様の効果を得ることができる。また、差し込み角度規制構造は、差し間違い防止構造を兼ねるものであっても構わない。例えば、前記実施形態のようにピンと嵌合溝によって差し込み角度規制構造を構成するとともに、その位置や数を異ならせておくことで、差し間違い防止構造としての機能を実現するようにしても構わない。
【００７６】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００７７】
１００    ：アンモニア計（液体分析計）
１        ：ボディ
２        ：押圧機構
２１      ：係合部材
２２      ：連結部材
２３      ：ねじ部
３１ａ、３２ａ      ：差し込み角度規制構造
３１１    ：ピン
３１２    ：嵌合溝
Ｄ        ：電極端子
Ｌ        ：分析対象液
ＰＨ１、ＰＨ２    ：差し込み穴
Ｓ１、Ｓ２      ：センサ
Ｓ１６、Ｓ２６、Ｓ３６    ：係合部
ＳＰ１、ＳＰ２    ：センサ面
ＴＨ１、ＴＨ２    ：貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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