(57)【要約】【課題】光学測定を行う装置の小型化に伴う加工性や組配作業性の低下を防止するとともに、汚れが付着しにくく、洗浄性がよい光学測定用検出器を提供する。【解決手段】間隔を空けて配置された開口７，８を備える複数の空洞部２，３を設け、遮光性を有する検出器本体４と、少なくとも１つの空洞部２内に配置され、その開口７方向に向かって光を射出する発光素子５と、他の少なくとも１つの前記空洞部３内に配置され、その開口８から入射してきた光を受光する受光素子６とを備え、各前記素子５，６と各前記開口７，８との間の前記空洞部２，３内に光学的に透明な樹脂１０を充填する光学測定用検出器１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を空けて配置された開口を備える複数の空洞部を備え、遮光性を有する検出器本体と、
少なくとも１つの前記空洞部内に配置され、その開口方向に向かって光を射出する発光素子と、
他の少なくとも１つの前記空洞部内に配置され、その開口から入射してきた光を受光する受光素子とを備え、
前記発光素子および前記受光素子と各前記開口との間の前記空洞部内に光学的に透明な樹脂を充填してなる光学測定用検出器。
【請求項２】
各前記空洞部内において、前記空洞部の内周壁を吸光色にしてなる請求項１に記載の光学測定用検出器。
【請求項３】
前記検出器本体が、試料の供給口と排出口とを有する試料を収容可能な収容部を備え、
前記空洞部が、前記収容部に収容された試料に接する位置に前記開口を備える請求項１または請求項２に記載の光学測定用検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学測定用検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子から照射された光を光学窓により光を集束させて測定液に入射させ、その光を受光素子で受光して光学測定を行う技術が知られている。（例えば、特許文献１，２参照。）
【０００３】
特許文献１には、発光ダイオードから照射された光を集束して測定液中に入射させ、その光が測定液中を移動して生じた散乱光を集束させ、集束された光をフォトダイオードで受光して濁度を検出する濁度センサが開示されている。この濁度センサは、発光ダイオードを内部に収容するチャネルと、フォトダイオードを内部に収容するチャネルとを水密なハウジングに別個に設けており、それぞれのチャネル内に設けた光を集束させる光学窓によって光を集束させている。
【０００４】
また、特許文献２には、光源から照射され、レンズを通過した光をセル本体の円柱状の空洞部内に貯留されている被検液に入射させ、被検液を透過した光をレンズに通過させて第１の受光素子で濁度または色度を検出し、被検液中を移動して生じた散乱光をレンズに通過させて第２の受光素子で濁度または色度を検出するフローセル装置が開示されている。このフローセル装置は、空洞部の中心軸周りに回転する回転アームと、該回転アームの先端に連結されたワイプ体とを備えており、回転アームを回転させると、ワイプ部がセル本体の周壁部および該周壁部に配置されている各レンズ部と接触して摩擦洗浄するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５１００１５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の濁度センサの構成では、光を集束させるための光学窓（以下、集光装置。）を有しており、窓部品が存在すると小型化に伴い窓部品も小さくなり、非常に繊細な作業を必要とし、加工性や組配作業性が悪いという問題がある。
また、特許文献２のフローセル装置の構成では、セル本体の周壁部に設けられたレンズ（以下、集光装置。）と周壁部との段差に汚れが付着しやすく、洗浄しにくいという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光学測定を行う装置の小型化に伴う加工性や組配作業性の低下を防止するとともに、汚れが付着しにくく、洗浄性がよい光学測定用検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、間隔を空けて配置された開口を備える複数の空洞部を備え、遮光性を有する検出器本体と、少なくとも１つの前記空洞部内に配置され、その開口方向に向かって光を射出する発光素子と、他の少なくとも１つの前記空洞部内に配置され、その開口から入射してきた光を受光する受光素子とを備え、前記発光素子および前記受光素子と各前記開口との間の前記空洞部内に光学的に透明な樹脂を充填してなる光学測定用検出器を提供する。
【０００９】
本態様によれば、発光素子から射出された光が光学的に透明な樹脂が充填された空洞部内を経由して試料液中を透過あるいは試料液中において散乱した光が、他の空洞部内に入射し、光学的に透明な樹脂が充填された空洞部内を経由して受光素子により受光されることにより、受光された光の光量に基づいて試料液の光学測定を行うことができる。
【００１０】
この場合において、従来の濁度センサやフローセル装置のような、集光装置に代えて、空洞部内の各素子と開口との間を光学的に透明な樹脂で充填しているので、集光装置および集光装置を配置するための空洞部の精密な加工を行わずに済む。その結果、各部品の加工が容易となるとともに、装置の組配作業が簡便となり、かつ、光学測定用検出器の小型化を容易にすることができる。
また、空洞部内に充填される透明な樹脂によって、空洞部の内周壁と樹脂との隙間や、空洞部の開口縁近傍における段差を少なくして、光学測定用検出器に汚れが付着しにくくすることができ、光学測定用検出器の洗浄性も向上することができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記空洞部内において、前記空洞部の内周壁を吸光色としてもよい。
このようにすることで、迷光が吸光色の空洞部の内周壁に入射すると吸収される。これにより、迷光が受光素子により検出されてしまうことを防止することができる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記検出器本体が、試料の供給口と排出口とを有する試料を収容可能な収容部を備え、前記空洞部が、前記収容部に収容された試料に接する位置に前記開口を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光学測定を行う装置の小型化に伴う加工性や組配作業性の低下を防止するとともに、汚れが付着しにくく、洗浄性がよい光学測定用検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学測定用検出器の縦断面を示す一部を破断した全体構成図である。
【図２】図１の光学測定用検出器の発光素子を示す拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光学測定用検出器の縦断面図を示す一部を破断した全体構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の変形例に係る光学測定用検出器の縦断面図を示す一部を破断した全体構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光学測定用検出器の縦断面図を示す一部を破断した全体構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の変形例に係る光学測定用検出器の縦断面図を示す一部を破断した全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態に係る光学測定用検出器について、図１，図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光学測定用検出器は、９０度散乱方式の濁度検出器１である。
濁度検出器（光学測定用検出器）１は、図１に示されるように、２つの空洞部２，３を有する検出器本体４と、該検出器本体４の一方の空洞部２内に配置された発光素子５と、他方の空洞部３内に配置された受光素子６とを備えている。
【００１６】
検出器本体４は、遮光性を有する材質からなっている。検出器本体４に設けられた２つの空洞部２，３は、検出器本体４の一端面４ａに間隔を空けて隣接配置された開口７，８を備えている。
各空洞部２，３は、図１に示されるように、上述した一端面４ａに対して傾いており、一方の空洞部２の長手軸と他方の空洞部３の長手軸とが略直角をなして交差している。
【００１７】
発光素子５は、一方の空洞部２内にその開口７方向に向かって光を射出するよう配置されている発光ダイオードである。発光素子５は、光を発生する半導体素子９をエポキシ樹脂でモールドし砲弾型に形成されている。砲弾型の頭部５ａが球面状に構成されることにより、半導体素子９から所定の角度範囲θに発せられた光が頭部５ａで集光されて高強度の光が射出されるようになっている。
【００１８】
受光素子６は、他方の空洞部３内にその開口８から入射してきた光を受光するよう配置されているフォトダイオードである。
また、各素子５，６は、図示しない配線により、濁度を測定する測定部（図示省略）や電源（図示省略）等に接続されている。
【００１９】
各開口７，８は、発光素子５から射出された光が直接光として開口８に入射して受光素子６により受光されないように、間隔（例えば、１．０ｍｍ以上。）を空けて隣接配置されている。
各素子５，６と各開口７，８との間の空洞部２，３内は、光学的に透明な樹脂１０が充填されている樹脂充填部１１，１２となっている。例えば、硬化前のエポキシ樹脂を樹脂充填部１１，１２に注入し、硬化させた後、一端面４ａと開口７，８との段差がなくなるように研磨する。
【００２０】
光学的に透明な樹脂１０としては、６６０〜９６０ｎｍの波長範囲の光を透過するエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂は発光素子５の頭部５ａの表面に密着するように充填されることにより、界面における屈折率差をなくすようになっている。これにより、図２に示されるように、発光素子５の半導体素９から発せられた光が、発光素子５の頭部５ａで屈折することなく直進するようになっている。
【００２１】
空洞部２，３の内周壁２ａ，３ａは、少なくとも樹脂充填部１１，１２における空洞部２，３の内周壁１１ａ，１２ａが、吸光色である黒色で着色されている。これにより、発光素子５から発せられた光の内、空洞部２，３の内周壁１１ａ，１２ａに入射する光は、内周壁１１ａ，１２ａによって反射されることなく吸光されるようになっている。
【００２２】
このように構成された本実施形態に係る濁度検出器１の作用について説明する。
本実施形態に係る濁度検出器１を用いて、試料液の濁度を検出するには、試料液中に検出器本体４の一端面４ａを浸漬させた状態で、発光素子５から光を射出させる。発光素子５から発せられた光は発光素子５の頭部５ａ前方の空間を埋めるように充填されている空洞部２内のエポキシ樹脂からなる樹脂充填部１１を経由して開口７から試料液中に射出される。試料液中に射出された光は試料液中の濁質において散乱され、その一部の散乱光が開口８から空洞部３内のエポキシ樹脂からなる樹脂充填部１２を経由して受光素子６により受光される。その結果、受光素子６により受光された光量に基づいて試料液中の濁度を９０度散乱方式により検出することができる。
【００２３】
本実施形態に係る濁度検出器１の構造によれば、従来の濁度検出器のような、集光装置に代えて、各空洞部２，３内の各素子５，６と各開口７，８との間の空間を光学的に透明な樹脂１０で充填しているので、集光装置および集光装置を配置するための空洞部の精密な加工を行わずに済むという利点がある。その結果、各部品の加工が容易となるとともに、装置の組配作業が簡便となり、かつ、濁度検出器１の小型化を容易にすることができるという利点がある。
また、空洞部２，３内を光学的に透明な樹脂１０で充填した後、一端面４ａとの段差がなくなるように研磨するため、濁度検出器１に汚れを付着しにくくすることができ、光学測定用検出器の洗浄性も向上することができるという利点もある。
【００２４】
また、樹脂充填部１１，１２における空洞部２，３の内周壁１１ａ，１２ａを吸光色である黒色で着色したことにより、発光素子５から発せられた光の内、空洞部２の長手方向に沿う狭い角度範囲の外側に発せられた光は吸光色の空洞部２，３の内周壁１１ａ，１２ａに入射して吸収される。したがって、空洞部２の長手方向に沿う狭い角度範囲内に発せられた光のみが空洞部２の開口７から試料液中に射出される。
【００２５】
また、空洞部３の長手方向に沿って開口８から空洞部３内に入射された範囲内の光のみが、受光素子６により受光される。
これにより、従来のような集光装置を空洞部２，３内に設けなくても、迷光の影響を排除することができ、試料水からの散乱光を精度よく検出することができる。
【００２６】
なお、本実施形態においては、空洞部２，３にエポキシ樹脂を充填することとしたが、これに代えて、他の任意の光学的に透明な樹脂１０を充填することにしてもよい。
また、本実施形態においては、２つの空洞部２，３を備える９０度散乱方式の濁度検出器を例示したが、これに限られるものではない。例えば、さらに空洞部を備え、少なくとも３つの空洞部を有するような光学測定用検出器であってもよい。
【００２７】
また、発光素子５から出射された光は、発光素子５の頭部５ａや従来の集光装置の屈折率が大きかったため、光が反射されて散乱および拡散する問題があった。しかし、従来の集光装置に代えて採用された光学的に透明な樹脂１０を空洞部２，３内において各素子５，６と開口７，８との間に充填することにより、発光素子５の頭部５ａから一端面４ａまでおよび一端面４ａから受光素子６までの間の屈折率にほぼ差がなくなるため、光の反射が少なくなり、光の散乱および拡散を減少させることができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る光学測定用検出器について、図３，図４を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る光学測定用検出器（濁度検出器１）と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る光学測定用検出器は、検出器本体が、凹部を有する点において、第１の実施形態に係る光学測定用検出器と相違している。
【００２９】
第２の実施形態に係る光学測定用検出器として濁度検出器１３を例示して説明する。
濁度検出器１３は、図３に示されるように、４つの空洞部１４，１５，１６，１７を有する検出器本体１８と、該検出器本体１８の空洞部１４，１５内にそれぞれ配置された発光素子５と、該発光素子５が配置される空洞部１４，１５とは別個に、空洞部１６，１７内に配置された受光素子６とを備えている。
【００３０】
検出器本体１８は、図３に示されるように、凹部１９を備え、該凹部１９には開口２０を有しており、検出器本体１８が試料液に浸漬されると、凹部１９に試料液が満たされ、開口２０が試料液に接するようになっている。
空洞部１４，１５，１６，１７は、図３に示されるように、開口２０を有する検出器本体１８の壁面１８ａに設けられており、発光素子５が配置される空洞部１４の長手軸と受光素子６が配置される空洞部１６の長手軸とが同一直線上にある、または発光素子５が配置される空洞部１５の長手軸と受光素子６が配置される空洞部１７の長手軸とが略直角をなして交差する。
【００３１】
このように構成された本実施形態に係る濁度検出器１３の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る濁度検出器１３によれば、凹部１９に満たされた試料液に各開口２０が試料液に接する状態で、空洞部１５の発光素子５から照射された光は、濁度検出器１と同様に、試料液中の濁質による９０度散乱光を空洞部１７の受光素子６が受光して、試料液の濁度を検出している。また、空洞部１４の発光素子５から光学的に透明な樹脂１０であるエポキシ樹脂を介して試料液中に射出された光が、試料液中を透過して空洞部１６に入射され、エポキシ樹脂を介して受光素子６にて受光されて試料液の透過度を検出する。その結果、例えば、濁度検出器１３は、９０度散乱光および透過光による透過散乱方式の濁度を測定したり、発光素子５の波長を異なるものとし、９０度散乱方式の濁度と色度とを同時に測定することができる。
【００３２】
なお、本実施形態に係る濁度検出器１３においては、発光素子５と受光素子６との素子の数が必ずしも同一である必要はない。例えば、濁度検出器１３は、図４に示されるように、検出器本体１８が、空洞部１５の長手軸と空洞部２１の長手軸とが同一直線上にあり、かつ空洞部１５の長手軸と受光素子６が配置される空洞部１７の長手軸とが略直角をなして交差するように空洞部１５，１７，２１を備えていてもよい。
【００３３】
次に、本発明の第３の実施形態に係る光学測定用検出器について、図５，図６を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第２の実施形態に係る光学測定用検出器（濁度検出器１３）と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本実施形態に係る光学測定用検出器は、フローセル装置２２である。
フローセル装置２２は、図５に示されるように、検出器本体２３が、該検出器本体２３内部に試料液を収容可能な空間からなる収容部２４と、該収容部２４に外部から試料液を供給する供給口２５と、収容部２４に収容される試料液を検出器本体２３外部へと排出する排出口２６とを備えている。
【００３５】
本実施形態においては、空洞部２７，２９は、図５に示されるように、収容部２４の対向する内壁面２３ａ，２３ｂに同軸に設けられている。空洞部２７は内壁面２３ａに開口２８を有し、内部に発光素子５を収容している。空洞部２９は内壁面２３ｂに開口３０を有し、内部に受光素子６を収容している。
【００３６】
供給口２５は、図５に示されるように、検出器本体２３において、各開口２８，３０よりも下方に設けられている。また、排出口２６は、図５に示されるように、各開口２８，３０よりも上方に設けられている。すなわち、供給口２５から収容部２４内に供給された試料液は収容部２４内を流動した後に排出口２６から排出されるようになっている。
【００３７】
このように構成された本実施形態に係るフローセル装置２２の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るフローセル装置２２によれば、供給口２５から収容部２４内に供給された試料液が、収容部２４内を流動し、排出口２６を介して排出されている状態で、空洞部２７の発光素子５から光を発することにより、発せられた光は試料液中を透過して空洞部２９内の受光素子６によって受光される。これにより、受光された透過光が試料液中の濁質や色度成分等による吸収を受けて減衰する性質を利用して、試料液の濁度や色度を検出することができる。
【００３８】
なお、本実施形態に係るフローセル装置２２においては、図６に示されるように、検出器本体２３の一つの内壁面２３ａに、互いに隣接する位置に開口２８，３０を有する２つの空洞部２７，２９を設け、内壁面２３ａに対向する内壁面２３ｂに表面を鏡面加工してなる鏡面部３１を設けることにしてもよい。空洞部２７内の発光素子５から光が発せられてから、発せられた光が鏡面部３１において反射され、空洞部２９内の受光素子６によって受光されるまでの光路上に存在する試料液中の濁質や色度成分等による光の減衰に応じて、試料液の濁度や色度を検出することができる。
また、光路を折り返すことにより、装置を小型化しつつ、透過光の光学測定を行うために必要な光路長を十分に確保することができる。
【００３９】
また、上述した実施形態においては、光学測定用検出器１，１３，２２が、開口７，８，２０，２８，３０の表面に付着した汚れを摩擦洗浄する洗浄部を備えていてもよい。好ましくは、洗浄部は、樹脂等からなるワイプ体であり、ワイプ体が回転または揺動することにより開口７，８，２０，２８，３０の表面を擦って洗浄するものである。その他、周知となっている洗浄方法として、水圧を利用するもの等を適用することができる。
【００４０】
また、上述した実施形態においては、光学測定用検出器として、濁度検出器１，１３およびフローセル装置２２を例示したが、これらに限られるものではない。例えば、試料液の色度を検出する検出器や試料液中の有機物等の成分を測定する検出器に適用してもよい。
【００４１】
また、上述した実施形態においては、光学測定用検出器は、測定対象を液体として光学測定を行っているが、気体の光学測定に用いてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１，１３，２２  光学測定用検出器
２，１４，１５，２７  発光素子が配置される空洞部
２ａ，３ａ  空洞部の内周壁
３，１６，１７，２１，２９  受光素子が配置される空洞部
４，１８，２３  検出器本体
５  発光素子
６  受光素子
７，８，２０，２８，３０  開口
１０  樹脂
２４  収容部
２５  供給口
２６  排出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015031525.tif 000006
【図５】
2015031525.tif 000007
【図６】
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