(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導入路を通って外部から送られてきた試料液が導入される気泡除去部と、この気泡除去部からの試料液を試料液の分析測定を行うための測定セルに導入するための第２導入路と、前記測定セルからの試料液を外部に導出するための導出路と、前記気泡除去部から試料液の一部を前記導出路に直接送るための分岐路とを備える分析計であって、前記測定セルに試料液を連続的に導入するとともに、前記導出路中に該導出路を狭める流量制御手段が設けられ、該流量制御手段が前記導出路を狭めることにより該流量制御手段の下流側よりも上流側における試料液の圧力が高くなるように構成されていることを特徴とする分析計。
【請求項２】
前記流量制御手段が前記分岐路中にも設けられ、該流量制御手段によって該分岐路を狭めるようにしてある請求項１に記載の分析計。
【請求項３】
前記流量制御手段が所定の抵抗を得ることができる部材よりなる請求項１または２に記載の分析計。
【請求項４】
前記流量制御手段がニードル弁、可変バルブ、固定キャピラリのいずれかである請求項３に記載の分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測定セルに試料液を導入し分析測定を行う分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定セルに試料液を導入して分析測定を行う場合、測定方法によっては、試料液の液温によって測定値が大きな影響を受けることがあり、特に、近赤外分光法などの分光学的方法においてはその影響が顕著である。
【０００３】
例えば、分析測定しようとする試料液がアンモニア−過酸化水素水溶液である場合、高温になると多量の気泡が発生し、この気泡によって測定データが干渉影響を受けることが多い。したがって、このような場合には、正確な測定を行うため、液温を下げ、かつ、温度調整して測定することが望ましい。
【０００４】
上記のような点が考慮されている従来の分析計として、図４に示すように、試料液Ｓを冷却する冷却部１と、試料液Ｓ中の気泡を除去するための脱泡槽１８と、試料液Ｓの分析を行うための測定セル３と、試料液Ｓの流れを一時的に停止させるための弁１９とを備えたものがある。なお、図中、４は試料槽、５は吸引ポンプである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の構成からなる従来の分析計では、測定セル３における試料液Ｓの１回の測定毎に、弁１９によって試料液Ｓの流れを停止させていたので、１回の分析測定に要する時間が長くなる（例えば最短でも約２０秒必要）という問題があった。
【０００６】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、気泡の発生しやすい試料液を、短時間で精度よく分析測定することのできる分析計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、第１導入路を通って外部から送られてきた試料液が導入される気泡除去部と、この気泡除去部からの試料液を試料液の分析測定を行うための測定セルに導入するための第２導入路と、前記測定セルからの試料液を外部に導出するための導出路と、前記気泡除去部から試料液の一部を前記導出路に直接送るための分岐路とを備える分析計であって、前記測定セルに試料液を連続的に導入するとともに、前記導出路中に該導出路を狭める流量制御手段が設けられ、該流量制御手段が前記導出路を狭めることにより該流量制御手段の下流側よりも上流側における試料液の圧力が高くなるように構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の分析計において、流量制御手段が分岐路中にも設けられ、該流量制御手段によって該分岐路を狭めるようにしてあることを特徴としている。
【０００９】
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の分析計において、流量制御手段が所定の抵抗を得ることができる部材よりなることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の分析計において、流量制御手段がニードル弁、可変バルブ、固定キャピラリのいずれかであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、測定セルに試料液を連続的に導入するとともに、導出路中に該導出路を狭める流量制御手段を設けるといった構成を採用することにより、測定セル内に気泡が付着しにくくすることができ、連続的かつ短時間で分析測定を精度よく行うことができる。
そして、請求項２に記載の発明によれば、導出路を流れる試料液の流量と分岐路を流れる試料液の流量とのバランスを簡単にとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の詳細について、図を参照しながら説明する。なお、この発明はそれによって限定されるものではない。
図１は、この発明の分析計Ｄの一例を概略的に示すもので、この分析計Ｄは、試料液Ｓ中の気泡を除去するための気泡除去部２を測定セル３の上流側に備え、測定セル３に、気泡が除去された状態の試料液Ｓを連続的に導入して試料液Ｓの分析測定を行うものであり、測定セル３を通る試料液Ｓの流量を少なくとも２段階に調整可能とし、測定セル３を通る試料液Ｓの流量が小となり、測定セル３側が高圧となる測定状態と、測定セル３を通る試料液Ｓの流量が大となり、測定セル３側が低圧となる気泡除去状態とに切り換え可能に構成されている。
【００１４】
そして、分析計Ｄは、外部にある試料槽４から吸引ポンプ５によって第１導入路６を通して送られてきた試料液Ｓが導入される気泡除去部２と、この第１導入路６中に設けられ、試料液Ｓを冷却するための冷却部１と、気泡除去部２からの試料液Ｓを、試料液Ｓの分析測定を行うための測定セル３に導入するための第２導入路７と、測定セル３からの試料液Ｓを外部の試料槽４に導出する（戻す）ための導出路８と、この導出路８中に設けられた逆止弁９と、気泡除去部２から試料液Ｓの一部を導出路８に直接送るための分岐路１０とを備えている。そして、導出路８中には、導出路８を流れる試料液Ｓの流量を制御するための流量制御手段１１と、逆止弁９の下流側に設けられ、かつ流量制御手段１１をまたぐように配置されているバイパス流路１２とが設けられている。
【００１５】
試料液Ｓは、例えばアンモニア−過酸化水素水溶液であり、試料槽４において高温状態で保持されている。試料液Ｓは、アンモニア−過酸化水素水溶液に必ずしも限られるものではなく、硫酸−過酸化水素水溶液や塩酸−過酸化水素水溶液などの薬液でもよい。すなわち、この発明の分析計Ｄは、高温で気泡の発生しやすい多成分水溶液等の試料液Ｓをも安定に測定することができる。
【００１６】
冷却部１は、第１導入路６の一部を螺旋状に巻回させることで形成した熱交換部分１ａに、排気ファン１ｂを近接させて配置することにより構成されている。冷却部１は、このような構成に限られるものではなく、熱交換部分１ａが直線状やジグザグ状に設けられていてもよく、さらには、排気ファン１ｂによる試料液Ｓの熱交換の効率をできるだけ向上させるために、短い距離でなるべく熱交換部分１ａの表面積が大きくなるような構成にしてあってもよい。また、冷却部１は、熱交換部分１ａに排気ファン１ｂを近接させるものに限られず、電気的に冷却を行う構成のものや水冷により冷却を行う構成のものであってもよく、これら複数の構成をともに有するものであってもよい。
【００１７】
気泡除去部２は、例えば脱泡槽からなり、第１導入路６を経て送られてきた試料液Ｓ中の気泡を分離するためのものである。そして、気泡除去部２は、その一端側（上部側）より、試料液Ｓ中から発生したガスを導出路８に向けて分岐路１０中へ送出し、その他端側（下部側）より、気泡が分離された試料液Ｓを測定セル３に向けて第２導入路７中へ送出する構成となっている。なお、気泡除去部２は、脱泡槽に限られるものではなく、Ｔ字管などであってもよい。
【００１８】
測定セル３の両側には、特定波長の光を照射する光源３ａと、その光を検出可能な検出器３ｂとが配置されており、光源３ａからの特定波長の光を、内部に試料液Ｓが流れている状態の測定セル３に向けて照射し、検出器３ｂによって測定セル３を透過した光を検出することによって、高い精度でその吸光度を測定することができる。そして、この吸光度から、ランバート・ベール（Ｌａｍｂｅｒｔ−ＢＥＥＲ）の法則などの換算式を用いて成分濃度の検出をすることができる。
【００１９】
第２導入路７中には、気泡除去部２において気泡が除去された後の試料液Ｓを冷却するための冷却部１３が設けられている。この冷却部１３は、冷却部１と同じ構成であり、第２導入路７の一部を螺旋状に巻回させることで形成した熱交換部分１３ａに、排気ファン１３ｂを近接させて配置することにより構成されている。冷却部１３は、このような構成に限られるものではなく、熱交換部分１３ａが直線状やジグザグ状に設けられていてもよく、さらには、排気ファン１３ｂによる試料液Ｓの熱交換の効率をできるだけ向上させるために、短い距離でなるべく熱交換部分１３ａの表面積が大きくなるような構成にしてあってもよい。また、冷却部１３は、熱交換部分１３ａに排気ファン１３ｂを近接させるものに限られるものではなく、電気的に冷却を行う構成のものや水冷により冷却を行う構成のものでもよく、これら複数の構成をともに有するものであってもよい。
【００２０】
冷却部１３は、試料液Ｓが特に高温である場合などに設ければよく、常に設ける必要はない。
【００２１】
また、冷却部１を構成する排気ファン１ｂおよび冷却部１３を構成する排気ファン１３ｂはともに、分析計Ｄ内に常設のものを利用することができるが、専用の排気ファンを用いるようにしてもよいし、ペルチェ素子を使用した電子冷却器などを用いるようにしてもよく、さらには、水冷により冷却を行う構成のものでもよい。もちろん、上記の冷却手段や冷却するための構成を複数併せ持つようなものでもよい。
【００２２】
さらに、冷却部１および冷却部１３は、ともに分析計Ｄの内部・外部のいずれに配置されていてもよい。
【００２３】
導出路８からの試料液Ｓは、試料槽４へと戻らずに、図示しない別の試料槽などへ送られてもよい。
【００２４】
流量制御手段１１は、例えば可変式のニードル弁であり、導出路８を流れる試料液Ｓの流量を制御するためのものである。この流量制御手段１１によって導出路８を流れる試料液Ｓの流量を小さくする（絞る）。この流量・流速は、測定セル３における試料液Ｓの測定に要する所要時間を考慮して決定される。流量制御手段１１としては、ニードル弁に限られるものではなく、例えば、図２に示すような、所定の抵抗を得ることのできる部材（例えば固定のキャピラリーなど）１４でもよいし、図３に示すような、試料液Ｓの流量調整をより簡単かつ確実に行うことのできる可変バルブ１５などでもよい。
【００２５】
また、流量制御手段１１と同一構造の部材である流量制御手段１６を、分岐路１０中にも設けることにより、導出路８を流れる試料液Ｓの流量と分岐路１０を流れる試料液Ｓの流量とのバランスをより簡単にとることができる。
【００２６】
バイパス流路１２は、一端が逆止弁９とこの逆止弁９の下流側に設けられた流量制御手段１１との間において導出路８に接続されており、他端が、分岐路１０と導出路８との接続ポイントよりも下流側において導出路８に接続されている。なお、前記他端が流量制御手段１１よりも下流側で、かつ前記接続ポイントよりも上流側において導出路８に接続されていてもよい。
【００２７】
また、バイパス流路１２には、例えば二方電磁弁や二方空圧弁などからなる開閉弁１７が設けられており、この開閉弁１７によってバイパス流路１２に試料液Ｓを流したり、流さないようにしたりする操作を行うことができる。バイパス流路１２に流すことが可能な試料液Ｓの流量が、流量制御手段１１が設けられている導出路８に流すことが可能な試料液Ｓの流量に比して、充分に大きくなるように構成されている。
【００２８】
次に、前記分析計Ｄの作動について説明する。
試料槽４内に収容されている試料液Ｓを分析計Ｄを用いて分析するには、まず、試料液Ｓを、吸引ポンプ５によって第１導入路６を通して分析計Ｄ内に導入する。そして、分析計Ｄ内に導入された試料液Ｓは、冷却部１において冷却された後、気泡除去部２においてその内部に発生した気泡が除去される。この気泡除去部２において試料液Ｓから除去された気泡は、分岐路１０を通って導出路８に送られる一方、気泡除去された試料液Ｓは、第２導入路７に送出され、冷却部１３において冷却された後、測定セル３に送られる。
【００２９】
そして、測定セル３において、所定の分析が行われ、その後、導出路８中の逆止弁９と流量制御手段１１を通って分析計Ｄの外部へと導出され、試料槽４に戻される。上記のように試料液Ｓの分析を行う測定状態においては、バイパス流路１２に設けられている開閉弁１７は閉じられており、試料液Ｓがバイパス流路１２を流れることはない。
【００３０】
分析計Ｄを用いて試料液Ｓの分析を続けていると、測定セル３内に自然発生的に生じた気泡が付着し、測定に悪影響を及ぼすようになる場合がある。このような場合には、バイパス流路１２中に設けられた開閉弁１７を開き、試料液Ｓがバイパス流路１２にも流れる気泡除去状態にしてやることにより、測定セル３の下流側における試料液Ｓの流量が急激に大きくなり、測定セル３を流れる試料液Ｓの流量も急激に大きくなることになる。そして、測定セル３に流量が急激に増大した試料液Ｓを流すことによって、測定セル３内の気泡が除去される。
【００３１】
前記分析計Ｄでは、測定セル３を流れる試料液Ｓの流量を、測定セル３によって分析可能な程度と、測定セル３内に付着した気泡を除去できる程度との少なくとも２段階に調整可能としてあり、言い換えれば、前記測定セル３を通る試料液Ｓの流量が小となり、測定セル３側が高圧となる測定状態と、測定セル３を通る試料液Ｓの流量が大となり、測定セル３側が低圧となる気泡除去状態とに切り換え可能としてあることから、短時間で、かつ連続的に試料液Ｓの分析を行えるとともに、測定セル３内に付着した気泡を簡単に除去することができるのである。
【００３２】
図１および図２に示される分析計Ｄでは、測定セル３を流れる試料液Ｓの流量の少なくとも２段階の調整は、バイパス流路１２に設けられた開閉弁１７の開閉によって行われるが、図３に示すように、流量制御手段１１として試料液Ｓの流量を簡単かつ確実に変化させることが可能な可変バルブ１５を用いた分析計Ｄでは、可変バルブ１５のみを調整することによって、測定セル３を流れる試料液Ｓの流量を少なくとも二段階に調整できるので、バイパス流路１２および開閉弁１７を省略することができる。
【００３３】
そして、前記分析計Ｄにおいて、測定セル３における気泡の検出に関しては、測定波形などより、ソフト的に気泡と判断し、データ処理することが行われる。また、測定セル３内に付着した気泡の除去のために、バイパス流路１２中に設けられた開閉弁１７の開閉は、定期的・定時間毎（例えば３０分毎、１時間毎など）に行ってもよいし、ソフト処理で、気泡を検出したときに行うようにしてもよい。
【００３４】
前記分析計Ｄでは、分析計Ｄの外部から導入した試料液Ｓを、気泡除去部２にまで高い速度で送ることができるので、応答の遅れが問題となることはない。
【００３５】
また、試料液Ｓの分析時には、測定セル３の下流側を流れる試料液Ｓの流量が流量制御手段１１によって絞られるので、測定セル３付近を流れる試料液Ｓの流量が小さくなる。これにより、冷却部１３が設けられている場合には、この冷却部１３における試料液Ｓの冷却効率が上昇し、簡単な構成の冷却部１３を用いて、試料液Ｓの温度を目的の温度まで下げることができる。また、この冷却効率の上昇に加えて、流量制御手段１１の上流側における試料液Ｓの圧力が高くなるので、試料液Ｓからの気泡の発生が抑止され、測定セル３における試料液Ｓの分析を精度よく行うことができ、さらに、測定セル３内に気泡が付着しにくくなり、バイパス流路１２の開閉弁１７を開いて測定セル３内に付着した気泡を一掃するという作業を行う回数を減らすことができる。
【００３６】
前記分析計Ｄでは、気泡除去部２から分岐路１０へはガスのみが導出される構成となっているが、このような構成に限られるものではなく、気泡除去部２から分岐路１０へは、ガスのみならず試料液Ｓの大半を導出する構成としてもよい。この場合には、試料槽４から分析計Ｄ内への試料液Ｓの導入をより短時間で行うことができる。
【００３７】
以上説明したように、この発明の分析計によれば、気泡の発生しやすい試料液を、短時間で精度良く分析測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の分析計の一例を概略的に示す構成図である。
【図２】流量制御手段として所定の抵抗を得ることができる部材を用いた場合の分析計の構成を概略的に示す図である。
【図３】流量制御手段として可変バルブを用いた場合の分析計の構成を概略的に示す図である。
【図４】従来の分析計の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
２    気泡除去部
３    測定セル
６    第１導入路
７    第２導入路
８    導出路
１０  分岐路
１１，１６    流量制御手段
１２  バイパス流路
Ｄ    分析計
Ｓ    試料液
【図１】
0004404845.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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