(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に円柱形の空洞部を有し、この空洞部に被検液が充填されるセル本体と、
前記空洞部内の被検液に該空洞部の中心軸と直交する方向に沿って光を照射する発光部と、
発光部から照射されて空洞部内の被検液を通過した光を受光する受光部と、
前記空洞部内において発光部と受光部との間の光路外に配置されているとともに、回転基部がモータの回転軸に連結され、前記空洞部の中心軸を中心として回転する回転アーム及びその前記空洞部の内周に近接した一方の先端に連結されたワイプ体を有し、回転アームが回転することによりワイプ体が空洞部の周壁面に接触しつつ一方向に移動することにより空洞部の周壁面を摩擦洗浄するワイパー部材とを具備し、
前記回転アームは、前記周壁面の洗浄時及び非洗浄時のいずれでも前記光路外に存在し、前記ワイプ体は、前記周壁面の非洗浄時には前記光路外に存在し、洗浄時には回転して前記光路を通過することを特徴とするフローセル装置。
【請求項２】
被検液の流出路がセル本体の空洞部の周壁面に形成され、かつ、前記流出路の開口端は、前記ワイパー部材の回転方向で光の入射部分を越えた位置に隣接して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフローセル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水の色度、濁度等の光学的測定を行う分析装置に使用されるフローセル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、水道水の品質管理を行う目的で、水道水の色度、濁度を、フローセルを用いたプロセス用色度計、濁度計によって測定することが行われている。測定用の分析装置に用いるフローセル装置としては、例えば、円筒状のセル本体の両端開口部をそれぞれ閉塞板で閉塞し、両閉塞板をそれぞれ透明セル窓で覆い、一方の閉塞板に形成した光透過孔から光を入射させ、セル本体内に充填した被検液を透過した光を他方の閉塞板に形成した光透過孔から射出させ、その射出光を受光部で受光する構成を備えたものが存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のフローセル装置は、円筒状セル本体内の被検液にセル本体の軸方向に沿って光を照射するものであるため、フローセル装置の構造が複雑になったり、測定を行う点で不利になったりすることがあった。
【０００４】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、被検液が充填される円柱形の空洞部を有するセル本体を用い、この空洞部内の被検液に該空洞部の中心軸と直交する方向に沿って光を照射することにより、構造を簡単にすることができるとともに、種々の測定を有利に行うことができるようにしたフローセル装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、
内部に円柱形の空洞部を有し、この空洞部に被検液が充填されるセル本体と、
前記空洞部内の被検液に該空洞部の中心軸と直交する方向に沿って光を照射する発光部と、
発光部から照射されて空洞部内の被検液を通過した光を受光する受光部と、
前記空洞部内において発光部と受光部との間の光路外に配置されているとともに、回転基部がモータの回転軸に連結され、前記空洞部の中心軸を中心として回転する回転アーム及びその前記空洞部の内周に近接した一方の先端に連結されたワイプ体を有し、回転アームが回転することによりワイプ体が空洞部の周壁面に接触しつつ一方向に移動することにより空洞部の周壁面を摩擦洗浄するワイパー部材とを具備し、
前記回転アームは、前記周壁面の洗浄時及び非洗浄時のいずれでも前記光路外に存在し、前記ワイプ体は、前記周壁面の非洗浄時には前記光路外に存在し、洗浄時には回転して前記光路を通過することを特徴とするフローセル装置を提供する。
【０００６】
本発明のフローセル装置では、セル本体をその中心軸と直交する方向において光の授受を行う構成とした上でワイパー部材を回転させることにより、光の入射面及び出射面を成す空洞部の周壁面を万遍なく摩擦洗浄して、汚れや気泡を効率良く除去することができる。そのため、良好な測定精度を維持し、長期的に安定して連続稼働させることができる。
【０００７】
本発明のフローセル装置において、被検液の流入路及び流出路がセル本体の空洞部の周壁面に形成される場合、流出路の開口端は、ワイパー部材の回転方向で光の入射部分を越えた位置に隣接して形成されることが好ましい。これにより、空洞部の周壁面から除去した汚れや気泡をワイプ体により被検液の流れ方向に沿って移動させ、入射部分をやや越えた位置で空洞部外方に排出することができ、除去後の汚れや気泡が空洞部内の被検液に再度混入するような問題が回避できる。
【０００８】
なお、本発明のフローセル装置は、光源及びレンズを有する発光部と、受光素子及びレンズを有する第１及び第２の受光部とを具備し、前記発光部並びに第１及び第２の受光部のレンズは、それぞれセル本体の空洞部の周壁面に沿って配置されているとともに、第１の受光部のレンズは発光部のレンズと対向する位置に存し、第２の受光部のレンズは第１の受光部のレンズと中心軸に関して所定角度隔たった位置に存する構成とすることができる。
【０００９】
上記構成によれば、被検液を透過した透過光を第１の受光部で受光し、被検液中の濁質成分で反射した散乱光を第２の受光部で受光することができ、かつ、発光部、第１の受光部及び第２の受光部は空洞部の中心軸に関してほぼ等しい距離に配置されることになるので、濁度や色度の測定を正確かつ簡便に行うことが可能となる。
【００１０】
上記構成のフローセル装置において、例えば、セル本体が全体的に略矩形状に構成されていれば、略矩形状における第１の辺に発光部を、第１の辺に対向する第２の辺に第１の受光部を、第１及び第２の辺にそれぞれ隣接する第３の辺に第２の受光部をそれぞれ配設することができる。これにより、透過光及び散乱光の双方を測定するための各手段がコンパクトにまとまり、フローセル装置全体が小型化できる。
【００１１】
また、本発明のフローセル装置は、光源及びレンズを有する発光部と、受光素子及びレンズを有する受光部と、空洞部の中心軸と直交する中心軸を中心として回転する回転体に、透過波長の異なる複数種の光透過フィルタを所定角度間隔で設けてなる回転フィルタ部材であって、発光部の光源とレンズとの間又は受光部のレンズと受光素子との間に設置され、回転体を回転させることにより前記複数種の光透過フィルタに順次光を通過させる回転フィルタ部材とを具備する構成とすることができる。
【００１２】
上記構成によれば、透過波長の異なる複数種の光透過フィルタを所定角度間隔で回転フィルタ部材に設け、回転体を回転させて光透過フィルタに順次光を通過させることにより、測定、ゼロ校正及びスパン校正を自動的に適正に行うことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１は本発明の一実施形態に係るフローセル装置を示す正面図、図２は図１のフローセル装置を示す側面図である。図１では、図２に示される平板部材を図示省略している。なお、本発明はこの実施形態例に限定されるものではない。
【００１４】
図１に示すように、本フローセル装置１０はセル本体１１を有している。このセル本体１１は、全体的に略矩形状を呈し、内部に、被検液が充填される円柱形の空洞部１２を有している。セル本体１１には、略矩形状における第１の辺に発光部１３が、第１の辺に対向する第２の辺に第１の受光部１５が、第１及び第２の辺にそれぞれ隣接する第３の辺に第２の受光部１６がそれぞれ配設されている。なお、セル本体の材料にはＰＯＭ（デルリン）や塩化ビニール等の樹脂材料を好適に使用することができる。
【００１５】
発光部１３は、光源３３と、複数のレンズで構成される光学系１３ａとを有しており、空洞部１２内の被検液に該空洞部１２の中心軸と直交する方向に沿って光を照射する。また、第１及び第２の受光部１５、１６はそれぞれ、発光部１３から照射されて空洞部１２内の被検液を通過した光を受光する。
【００１６】
第１の受光部１５は、複数のレンズで構成される光学系１５ａと、受光素子１５ｂとを有しており、発光部１３と対向する位置（中心軸に関して対称位置）に存する。第２の受光部１６は、複数のレンズで構成される光学系１６ａと、受光素子１６ｂとを有しており、光学系１６ａは、第１の受光部１５の光学系１５ａと空洞部１２の中心軸に関して所定角度（本例では９０゜）隔たった位置に存する。これら発光部１３の光学系１３ａ、並びに第１及び第２の受光部１５、１６の光学系１５ａ、１６ａはそれぞれ、セル本体１１の空洞部１２の周壁面に沿って位置し、各光学系における最も周壁面側のレンズは、その表面が空洞部１２内にやや突出している。
【００１７】
セル本体１１にはさらに、第２の辺に近接して、被検液を空洞部１２内に流入させる流入口１７に連通する流入路１９が形成され、第１の辺に近接して、流入路１９から空洞部１２に流入した被検液を流出させる流出路２０が形成されている。また、セル本体１１には、円柱形の空洞部１２の中心軸に一致する回転軸２１を中心として一方向（図１の時計回り方向）に回転する回転アーム２２が配設されている。
【００１８】
回転アーム２２は、先端に備えた２枚の固定部材２３、２３によってワイプ体２５を挟持しており、回転アーム２２及びワイプ体２５により、回転時に空洞部１２の周壁面にワイプ体２５を接触させつつ一方向に移動するワイパー部材が構成される。本実施形態において、ワイプ体２５は、平板形状のシリコンゴムで構成され、固定部材２３よりも径方向外方にやや突出した状態で保持される。回転アーム２２は、図３に示すように、回転基部がワイパー用モータ２４の回転軸２４ａに連結されている。
【００１９】
流入路１９及び流出路２０はそれぞれ、空洞部１２の周壁面に開口し、流出路２０の開口端は、発光部１３の光入射部分より回転アーム２２が５〜１０゜回転した際のワイプ体２５の接触位置近傍に形成されている。また、流入口１７と流入路１９との間には、通常は水抜き栓１８ａにより閉止される水抜き路１８が配設されている。
【００２０】
セル本体１１における第１の辺の中央部分には、空洞部１２に連通する貫通孔２７が形成され、第１の辺における貫通孔２７のさらに外側には、流出路２０を連通する貫通孔２８が形成されている。また、セル本体１１における第２の辺の中央部分には、貫通孔２７に対向する位置で空洞部１２に連通する貫通孔２９が形成され、セル本体１１における第３の辺の中央部分には、空洞部１２に連通する貫通孔３０が形成されている。さらに、第３の辺に対向する第４の辺の中央部分には、空洞部１２に連通する貫通孔３１が形成されている。
【００２１】
また、セル本体１１には、一端が後述の残留塩素検出センサ３６に連通して第１の辺と平行に延びる連通路３４と、連通路３４の他端に連通して第４の辺と平行に延びる連通路３８とが形成されている。連通路３８の先端は、セル本体１１の外部に被検液を排出するためのドレン孔３８ａを成している。
【００２２】
貫通孔２７は、内径が２段階に構成されており、空洞部１２に近い側の内径は他の貫通孔２９、３０、３１と同じ寸法（第１の寸法）とされ、空洞部１２から離れた側の内径は、第１の寸法より大きい寸法（第２の寸法）とされている。貫通孔２７に嵌合される発光部１３は、光学系１３ａが円筒部材３２ａに嵌合され、この円筒部材３２ａが、Ｏリングを介して第１の寸法側の貫通孔２７に液密に嵌合されている。さらに、円筒部材３２に続いて、光源３３を保持した円筒部材３２ｂが第２の寸法側に嵌合され、円筒部材３２ａと共にセル本体１１にボルト止めされている。
【００２３】
貫通孔２８には、円筒部材３７がＯリングを介して液密に嵌合されてボルト止めされている。この円筒部材３７には、流出路２０から流出した被検液中の残留塩素を検出するための残留塩素検出センサ３６が配置されている。また、貫通孔２９には第１の受光部１５の光学系１５ａを保持した円筒部材３９が、貫通孔３０には第２の受光部１６の光学系１６ａを保持した円筒部材４４が、貫通孔３１には栓部材４０が、それぞれＯリングを介して液密に嵌合されてボルト止めされている。
【００２４】
なお、貫通孔３１には、必要に応じて、栓部材４０に代えて適宜の受光部を嵌合配置することができる。また、貫通孔２９、３０、３１は、各内径やボルトによる締め付け構造が同じ寸法にされており、これにより、セル本体１１における第１の受光部１５、第２の受光部１６、栓部材４０の取付け位置が相互に取り替え可能にされる。
【００２５】
また、空洞部１２の周壁面に沿う２箇所には、被検液の導電率をチェックするための一対の電極４５、４５が配置されている。これら電極４５、４５に交流信号が与えられることに基づいて導電率を測定できる。
【００２６】
図２に示すように、セル本体１１の前部（図の左側）には、空洞部１２の前面を閉塞するための平板部材４６がＯリング４７を介して液密に接合されている。平板部材４６の中央部分には貫通孔４９が形成されており、貫通孔４９には、ワイパー用モータ２４の回転軸２４ａに同軸に連結された回転軸５０が挿通されている。この回転軸５０の先端部分に回転アーム２２の回転基部がスプライン結合されることで、回転アーム２２と回転軸２４ａとが連結されている。
【００２７】
貫通孔４９には、円筒状軸受け部材４８が液密に嵌合された状態で平板部材４６にボルト止めされ、この円筒状軸受け部材４８により、回転軸５０が回転自在に支持される。これにより、空洞部１２内に被検液を密封した状態で回転アーム２２が回転しワイプ体２５によって空洞部１２の周壁面を摩擦洗浄する構成が得られる。
【００２８】
第１の受光部１５は、セル本体１１の下部において、断面が略コの字形状の支持部材５０に支持されている。支持部材５０の下部には受光素子１５ｂが配設されており、空洞部１２内の被検液を透過した光ｒは、第１の受光部１５の光学系１５ａ、支持部材５０の円孔５０ａ、及び、後述の光透過フィルタ（５２ａ）を通って受光素子１５ｂに到達する。
【００２９】
また、セル本体１１の前部には、図示しない支持部材を介してフィルタ用モータ５３が支持されており、空洞部１２の中心軸と直交する方向に延びるフィルタ用モータ５３の回転軸５３ａには、円形板状の回転体５５の中心部が固定されている。
【００３０】
図４は、第１の受光部１５及びその近傍を示す図２を下方から見た底面図である。空洞部１２の中心軸と直交する中心軸（５３ａ）を中心として回転する回転体５５は、回転軸５３ａを中心として所定角度間隔でかつ回転軸５３ａから等しい距離に形成された円孔５２ａ〜５２ｅを有している。円孔５２ａ〜５２ｄにはそれぞれ、透過波長の異なる複数種の光透過フィルタが嵌め込まれており、また、基準位置となる円孔ｅには光透過フィルタは嵌め込まれていない。このような回転体５５と光透過フィルタとで、受光部１５のレンズ（１５ａ）と受光素子１５ｂとの間に設置され、回転体５５を回転させることにより複数種の光透過フィルタに順次光を通過させる回転フィルタ部材が構成されている。
【００３１】
円孔５２ａには６６０ｎｍの波長を透過する光透過フィルタが嵌合され、円孔５２ｂには、円孔５２ａと同じ光透過フィルターと、この波長で測定可能な測定対象物質の簡易校正が可能な標準の色ガラスフィルターとが重ね合わせて嵌合されている。また、円孔５２ｃには３９０ｎｍの波長を透過する光透過フィルタが嵌合され、円孔５２ｄには、円孔５２ｃと同じ光透過フィルターと、この波長で測定可能な測定対象物質の簡易校正が可能な標準の色ガラスフィルターとが重ね合わせて嵌合されている。
【００３２】
このようにフィルターを配置することによって、これらの円孔５２ａ〜５２ｅが、図４の反時計回り方向に順次回動して受光部５１の前面に位置することで、１サイクルの校正周期が得られ、自動校正が可能になる。なお、回転フィルタ部材は、前述の位置以外に、発光部１３の光源３３とレンズ（１３ａ）との間に配置されても良い。その場合も上記と同様の作用効果が得られる。
【００３３】
本フローセル装置１０を用いて色度、濁度等の測定を行なう場合は、まず、流入口１７から流入路１９を経由して空洞部１２内に被検液を導入する。また、フィルタ用モータ５３の回転により、回転体５５を連続的に回転させる。そして、発光部１３から空洞部１２内の被検液に光を照射し、被検液を透過した透過光を第１の受光部１５で受光する。
【００３４】
この際、第１の受光部１５に向かう光の一部は途中、濁質成分で反射して散乱光となるが、散乱光は、第１の受光部１５から中心軸２１に関して９０°の位置にある第２の受光部１６で受光される。これにより、被検液中に濁質成分が多く含まれて反射が多く、光の透過が減少する場合でも、濁度をより正確に測定することができる。この場合、被検液を満たす空洞部１２が円柱形であり、散乱光に対応する第２の受光部１６の、空洞部１２の中心軸からの距離が、中心軸から発光部１３及び第１の受光部１５に対する各距離と等しくされるので、濁度や色度の検出時における補正が簡便になる。
【００３５】
上記測定中、ワイプ体２５によるワイピングは、一定時間毎に、又は必要に応じて適宜行うことができる。その場合、回転アーム２２が空洞部１２の中心軸に一致する回転軸２１を中心として一方向に回転するので、空洞部１２の周壁面や、空洞部１２の内方にやや突出する、発光部１３の光学系１３ａのレンズ面（図５参照）、第１の受光部１５の光学系１５ａのレンズ面、及び第２の受光部１６の光学系１６ａのレンズ面を、定期的に又は必要時に万遍なく摩擦洗浄し、汚れや気泡を効率良く除去することができる。
【００３６】
この場合、流出路２０の開口端が、ワイプ体２５の回転方向で光入射部分をやや越えた位置に形成されているので、各光学系のレンズ面や空洞部１２の周壁面から除去された汚れや気泡は、ワイプ体２５によって被検液の流れ方向に沿って移動し、流出路２０から空洞部１２の外方に効率良く排出される。排出後、汚れや気泡が空洞部１２内の被検液に再び混入することはないので、測定精度が常に良好に維持される。
【００３７】
また、測定時には、発光部１３からの特定波長の光を第１の受光部１５に透過させる複数種の光透過フィルタが、第１の受光部１５の受光素子１５ｂの前面に順次位置することにより、一定の校正周期によって適正な自動校正が行われる。
【００３８】
以上のように、本実施形態例では、略矩形状のセル本体１１における第１の辺に受光部１３及び残留塩素検出センサ３６が、第２の辺に第１の受光部１５が、第３の辺に第２の受光部１６がそれぞれ配設されて各センサがコンパクトにまとめられている。このため、透過光及び散乱光の双方を測定するためのフローセル装置が無理なく小型化される。
【００３９】
また、本実施形態例では、セル本体１１をその中心軸と直交する方向において光の授受を行う構成とした上でワイパー部材を回転させることにより、各光学系のレンズ面や空洞部１２の周壁面を万遍なく摩擦洗浄して、汚れや気泡を効率良く除去することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のフローセル装置は、被検液が充填される円柱形の空洞部を有するセル本体を用い、この空洞部内の被検液に該空洞部の中心軸と直交する方向に沿って光を照射することにより、構造を簡単にすることができるとともに、種々の測定を有利に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るフローセル装置を示す正面図である。
【図２】図１のフローセル装置を示す側面図である。
【図３】ワイパー部材を単体で示す斜視図である。
【図４】第１の受光部及びその近傍を示すフローセル装置の底面図である。
【図５】図１における光発光部及びその近傍を拡大して示す正面図である。
【符号の説明】
１０  本フローセル装置
１１  セル本体
１２  空洞部
１３  発光部
１３ａ、１５ａ、１６ａ  光学系（レンズ）
１５  第１の受光部
１５ｂ  受光素子
１６  第２の受光部
１６ｂ  受光素子
１９  流入路
２０  流出路
２１  回転軸
２２  回転アーム
２４  ワイパー用モータ
２５  ワイプ体
２７、２９、３０、３１  貫通孔
３６  残留塩素検出センサ
４６  平板部材
４７  Ｏリング
５０  支持部材
５２ａ〜５２ｅ  円孔
５３  フィルタ用モータ
５３ａ  回転軸
５５  回転体
【図１】
0004671485.tif 000002
【図２】
0004671485.tif 000003
【図３】
0004671485.tif 000004
【図４】
0004671485.tif 000005
【図５】
0004671485.tif 000006