(57)【要約】  【課題】  ガラス製窓部材の使用を省き構造の簡素化、製作コストの低減が図れるとともに、サンプル液中の気泡や微粒子による入出射光の妨害影響を極小にして、正常かつ高精度な測定を行なえるようにする。  【解決手段】  光透過性の樹脂製チューブ６から構成される流体分析用セル１の両端で、光源２からセル１内への光入射部分１Ａ及びセル１内部を通過した光を検出する検出器３への光出射部分１Ｂを、直線セル部分１Ｃと同一の流路断面形状を保ったままでサンプル液Ｓの流れが徐々に直角に変換されるように円弧状に湾曲させている。  【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性材料よりなり、内部を被検液が流れるように構成された流体分析用セルと、このセル内部へ向けて光を照射する光源と、前記セル内部を通過した光を検出する検出器とを備えている流体分析装置であって、
前記光源からセル内への光入射部分及びセルから前記検出器への光出射部分のうちの少なくとも一方の部分を、直線セル部分と同一の流路断面形状を保ったまま円弧状に湾曲させていることを特徴とする流体分析装置。
【請求項２】
前記セルが、水の屈折率と同一またはほぼ同一の屈折率を有する樹脂製チューブから構成されている請求項１に記載の流体分析装置。
【請求項３】
前記光入射部分及び光出射部分が共に円弧状に湾曲されており、光源は光入射側湾曲セル部分の湾曲の終わる部分の近傍外側から直線セル部分の中心部に向けて光が入射される位置に配置され、かつ、検出器は直線セル部分の中心部から光出射側湾曲セル部分の湾曲の始まる部分の近傍外側に向けて光が出射される位置に配置されている請求項１または２に記載の流体分析装置。
【請求項４】
前記セルは、その周面が空気層で覆われているとともに、透明又は略透明な樹脂製チューブから構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の流体分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリカ計等のように、セル内部に収容された被検液に光を照射してセル内を通過した光強度を検出器により検出することにより、被検液の吸光度や光透過率を測定し分析する流体分析装置に関する。詳しくは、光透過性材料よりなり、内部を被検液が流れるように構成された流体分析用セルと、このセルの一端側に配置されてセル内部へ向けて光を照射する光源と、前記セルの他端側に配置されてセルの内部を通過した光を検出する検出器とを備えている流体分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の流体分析装置において、従来より、流体分析用セルとして水の屈折率と同一またはほぼ同一の屈折率を有する樹脂製チューブを用い、この樹脂製チューブからなるセル両端の光入射部及び光出射部に、光源からの光が透過するガラス製の光導入窓部材及びセル内部を通過した光が検出器に向けて透過するガラス製の光導出窓部材を配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９６１７５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した従来の流体分析装置では、光入射部及び光出射部の具体的な接合構造として、図６に示すような構成が採用されていた。すなわち、セルＣを構成する樹脂製チューブ５１の両端と光源５２からの光を樹脂製チューブ５１内に導入するガラス製の光導入窓部材５３及び樹脂製チューブ５１内を通過した光を検出器５４に向けて導出するガラス製の光導出窓部材５５との接続箇所、並びに、前記樹脂製チューブ５１の両端とセルＣ内に被検液（以下、サンプル液と称するものを含む）やレファレンス液などを導入する樹脂製導入チューブ５６及びセルＣ内からサンプル液やレファレンス液などを外部に導出する樹脂製導出チューブ５７との接続箇所にそれぞれＴ字形状のコネクタ５８，５９を介在させるとともに、光入射側の各構成要素５１，５３，５６及び光出射側の各構成要素５１，５５，５７をそれぞれナット６０…を介して固定ハウジング６１，６２に締付け固定して、前記接続箇所から液漏れ等が発生しないような接合構造が採用されていた。なお、図６中、６３は集光レンズであり、また、６４はセルＣを構成する樹脂製チューブ５１の外側に嵌合されたＳＵＳ製の保護管であり、この保護管６４は光の漏れロス及び外乱光の影響を防止するものである。
【０００５】
上記のような接合構造が採用された従来の流体分析装置においては、セルＣを構成する樹脂製チューブ５１の端面部と窓部材５３，５５との間に境目や繋ぎ目が形成されるだけでなく、導入チューブ５１及び導出チューブ５７からセルＣを構成する樹脂製チューブ５１に至るサンプル液等の流路が直角に折り曲がってエッジや段差が形成されるために、液の流れが滞留してサンプル液中に存在する気泡や微粒子が溜まりやすくなり、その結果、境目や繋ぎ目に溜まった気泡や微粒子が光の入出射を妨害してセルを通過する光量が大きくばらつき、正常な測定が行えない。
【０００６】
また、サンプル液の流れの乱れや淀みにより微粒子や発色物などが溜まりやすくなり、長時間連続使用した場合、セルに局部的な汚れを生じ、これによっても光の入出射が妨害され、測定精度の低下を招くという問題があった。
【０００７】
さらに、ガラス製の窓部材５３，５５の使用に伴い液漏れ防止のための構成、例えばコネクタ５８，５９やナット６０…など多くの部品点数が必要となるために、装置全体としての構造が複雑化し、それだけ製作コストがアップするという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ガラス製の窓部材の使用を省いて構造の簡素化、製作コストの低減が図れるだけでなく、サンプル液中の気泡や微粒子による入出射光の妨害影響を極小にして、長時間に亘る連続使用時にも正常かつ高精度な測定を行なうことができる流体分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る流体分析装置は、光透過性材料よりなり、内部を被検液が流れるように構成された流体分析用セルと、このセル内部へ向けて光を照射する光源と、前記セル内部を通過した光を検出する検出器とを備えている流体分析装置であって、前記セルの両端で前記光源からセル内への光入射部分及びセルから前記検出器への光出射部分のうちの少なくとも一方の部分を、直線セル部分と同一の流路断面形状を保ったまま円弧状に湾曲させていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記のような特徴構成を有する本発明によれば、流体分析用セルの光入射部分及び光出射部分のうち少なくとも一方の部分を直線セル部分と同一の流路断面形状を保ったまま円弧状に湾曲させているので、セルとは異なる材質、例えばガラス製の光導入、光導出用窓部材の使用を省略ないしは半減することが可能である。これによって、セルの端部に境目や繋ぎ目、さらには直角に近いエッジや段差が形成されず、サンプル液（被検液）の流れに滞留や乱れ、淀みなどが発生し、それらに起因してサンプル液中の気泡や微粒子が境目等に留まること、及び、長時間に亘って連続使用する場合に微粒子や発色物質がセル内に残留して局部的な汚れが発生することを防止できる。したがって、サンプル液中の気泡、微粒子の存在にかかわらず、それらによる光の妨害影響を極小にして、長時間に亘る連続使用時にもセルを透過する光量を安定保持して常に正常かつ高精度な測定を行なうことができる。しかも、ガラス製の窓部材の使用を省略ないしは半減することにより、液漏れ防止のための構成に必要な部品点数も少なくすることができ、流体分析装置全体としての構造の簡素化及び製作コストの低減を図ることができるという効果を奏する。
【００１１】
本発明に係る流体分析装置におけるセルの構成材料としては、測定に必要な光を透過できる材料であればどのような材料を選択してもよいが、特に、光の損失を抑えるために、請求項２に記載のように、水の屈折率と同一またはほぼ同一の屈折率を有する、例えばＦＥＰ樹脂等の樹脂製チューブの使用が好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る流体分析装置において、請求項３に記載のように、前記セルの光入射部分及び光出射部分が共に円弧状に湾曲され、光源は光入射側湾曲セル部分の湾曲の終わる部分の近傍外側から直線セル部分の中心部に向けて光が入射される位置に配置し、かつ、検出器は直線セル部分の中心部から光出射側湾曲セル部分の湾曲の始まる部分の近傍外側に向けて光が出射される位置に配置することにより、上述の高精度測定効果及び構造の簡素化、製作コストの低減効果を十分に達成できるばかりでなく、光の入射効率、出射効率を最大限に高めて測定精度の一層の向上を図ることができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る流体分析装置において、請求項４に記載のように、前記セルをその周面が空気層で覆われているとともに、透明又は略透明な樹脂製チューブから構成することにより、樹脂製チューブの屈折率＞空気層の屈折率の関係となって、両者の界面に対する法線と同一方向の光以外は全反射を繰り返してセル内を直進させることができるため、絞りやレンズ等の大掛かりな光軸調整機構を設ける必要がなく、構造シンプルとしながら、セル内の透過光量を十分に確保して測定精度の向上を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１実施例に係る流体分析装置Ｄの全体概略構成図であり、この流体分析装置Ｄは、内部をサンプル液Ｓが流れるように構成された略Ｕ字形状の流体分析用セル１と、このセル１の一端側に配置されてセル１の内部に向けて近赤外線あるいは可視光などの光を照射するＬＥＤなどの光源２と、前記セル１の他端側に配置されてセル１の内部を通過した光を検出する検出器３と、前記セル１の一端側の光入射部に形成される湾曲セル部分１Ａ（後述する）と光源２及びセル１の他端側の光出射部に形成される湾曲セル部分１Ｂ（後述する）及び検出器３をそれぞれ固定保持するハウジング４，５とを備えている。
【００１５】
前記セル１は、図２に示すように、例えばＦＥＰ樹脂などのような水の屈折率と同一またはほぼ同一の屈折率の持つ光透過性を有するとともに、サンプル液Ｓにより腐食、溶解、軟化などの変質、変形が生じない耐酸性、耐アルカリ性などを有する樹脂製チューブ６と、このチューブ６の外側に嵌合被覆されてチューブ６の形状を保持するとともに、外部からの光がチューブ６内へ透過することを防止するためのＳＵＳ製の保護管７とからなる。
【００１６】
前記セル１を構成する樹脂製チューブ６の両端部は、図２に示すように、セル１の直線セル部分１Ｃと同一の流路断面形状を保ったままサンプル液Ｓの流れが直角または略直角に変換されるように円弧状に湾曲されており、これによって、サンプル液Ｓの導入部８が一体に接続された前述の入射側湾曲セル部分１Ａ及びサンプル液Ｓの導出部９が一体に接続された前述の出射側湾曲セル部分１Ｂが直線セル部分１Ｃに連続して一体形成されている。
【００１７】
そして、光源２は前記光入射側湾曲セル部分１Ａの湾曲の終わる部分の近傍外側から直線セル部分１Ｃの中心部に向けて光が入射される位置に配置されているとともに、検出器３は直線セル部分１Ｃの中心部から前記出射側湾曲セル部分１Ｂの湾曲が始まる部分の近傍外側に向けて光が出射される位置に配置されている。
【００１８】
なお、光入射部側における直線セル部分１Ｃの端部及び光出射部側における直線セル部分１Ｃの端部はそれぞれナット部材１０及び１１を介してハウジング４及び５に締付け固定されており、また、光入射側湾曲セル部分１Ａに一体に接続されたサンプル液導入部８もナット部材１２を介してハウジング４に締付け固定されている。
【００１９】
次に、上記構成の流体分析装置Ｄの分析動作について簡単に説明すると、導入部８から光入射側湾曲セル部分１Ａ内に導入されたサンプル液Ｓはその光入射側湾曲セル部分１Ａ内で徐々に方向転換されながらスムーズに流れ、導入部８に対して直角の流れに変換された時点で直線セル部分１Ｃに移流し、続けて、その直線セル部分１Ｃの樹脂製チューブ６内を経て光出射側湾曲部分１Ｂ内に導入され、ここでも前記同様に徐々に方向転換されながらスムーズに流れ、直線セル部分１Ｃに対して直角の流れに変換された後、導出部９から外部に導出される。
【００２０】
そして、流体分析用セル１を構成する樹脂製チューブ６内に所定量のサンブル液Ｓが収容された状態で、光源２から所定の光を照射すると、その光は入射側湾曲セル部分１Ａを透過してセル１の直線セル部分１Ｃの中心部へ導入され、収容されたサンプル液Ｓを通過する状態で直線セル部分１Ｃ内を進んだ後、出射側湾曲セル部分１Ｂを透過して検出器３に至り、この検出器３により光強度が検出される。このようにして得られる検出器３の出力と、レファレンス液を上記と同様にセル１に流し、かつ、上記と同様に光を照射することで得られる検出器３の出力とに基づいて、前記サンプル液Ｓの吸光度や光透過率などを測定し所定の流体分析を行なう。
【００２１】
上記のような分析動作に用いられる流体分析装置Ｄは、その流体分析用セル１の両端部分を直線セル部分１Ｃと同一の流路断面形状を保ったまま円弧状に湾曲させるだけで光入射部及び光出射部が構成されているので、例えばガラス製の光導入用窓部材及び光導出用窓部材といったセル１とは異なる材質のものを使用する必要がなく、セル１の端部に境目や繋ぎ目、さらには直角に近いエッジや段差が全く形成されない。したがって、サンプル液Ｓの流れがスムーズでサンプル液Ｓ中の気泡や微粒子、さらには発色物質がセル１内に残留したり、局部的な汚れを発生することがなくなり、それら気泡、微粒子、発色物質による光の妨害影響を極小にして、セル１を透過する光量を安定維持ことが可能であり、その結果、長時間に亘る連続使用に対しても常に正常かつ高精度な測定、分析を行なうことができる。
【００２２】
また、ガラス製の窓部材の使用を省略することにより、液漏れ防止のための構成に必要な部品点数も削減することができ、流体分析装置Ｄ全体としての構造の簡素化及び製作コストの低減を図ることができる。
【００２３】
なお、上記第１実施例では、流体分析用セル１が略Ｕ字形状に形成されたものについて図示したが、これ以外に、例えば、図３に示すように、全体がほぼ直線状に形成されたものであっても、図４に示すように、ほぼ螺旋状に巻回されたものであってもよい。
【００２４】
また、上記第１実施例では、流体分析用セル１の両端部分、つまり、光入射側端部分も光出射側端部分も共に円弧状に湾曲させたもので説明したが、それらのいずれか一方の端部分のみ湾曲させてもよい。
【００２５】
また、上記第１実施例では、光入射側端部分１Ａ及び／又は光出射側端部分１Ｂを、サンプル液Ｓの流れが直角または略直角に変換されるように円弧状に湾曲させているが、サンプル液Ｓの流れが鈍角に変換されるように湾曲させてもよい。この場合は、検出器３をセル１に可及的に接近させて配置することが可能で、検出器３への入射光量を大きくすることができる。
【００２６】
さらに、流体分析用セル１を構成するところの樹脂製チューブ６の断面形状としては、円形であっても、角形やビーカー型など従来から一般に使用されている形状のものであってもよい。
【００２７】
図５は本発明の第２実施例に係る流体分析装置Ｄにおけるセル１の要部の拡大縦断面図であり、この第２実施例の場合、検出器３は樹脂製チューブ６の湾曲により形成される光出射側湾曲部分１Ｂの外側で前記樹脂製チューブ６と空気層１３との界面に対する法線と同一方向の光を受光しうる位置に配置されている。セル１は、内部をサンプル液Ｓが流れるＦＥＰ等の透明又は略透明な樹脂製チューブ６とＳＵＳ製の保護管７との間に空気層１３を形成して構成されたものである。このような位置に検出器を配置することにより、樹脂製チューブ６の屈折率＞空気層１３の屈折率の関係によっても全反射されず、セルの外へ透過する光、すなわち、両者６，１３の界面に対する法線と同一方向の光を検出することができ、絞りやレンズ等の大掛かりな光軸調整機構を設けないシンプルな構造としながら、光量を十分に確保して測定精度の向上を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１に係る流体分析装置の全体概略構成図である。
【図２】要部の拡大縦断面図である。
【図３】流体分析装置の変形例を示す概略構成図である。
【図４】流体分析装置の他の変形例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る流体分析装置における要部の拡大縦断面図である。
【図６】従来の流体分析装置における要部の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  流体分析用セル
１Ａ  光入射側湾曲セル部分
１Ｂ  光出射側湾曲セル部分
１Ｃ  直線セル部分
２  光源
３  検出器
６  樹脂製チューブ
１３  空気層
Ｄ  流体分析装置
Ｓ  サンプル液（被検液）
【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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