(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱泡された被検液を対象として測定を行うための測定槽において、
前記被検液が導入される被検液入口が上端部側面に設けられ、かつ、大気に開放されている脱泡槽と、
この脱泡槽の内側に配置され、かつ、下端の流入口から被検液が流入する測定筒と、
前記測定筒をハウジングに取り付けるためのパッキンに取り付けられ、かつ、前記脱泡槽、測定筒及びパッキンによって包囲される第１の空間と前記ハウジング内部の大気開放された第２の空間とを連通させる脱泡筒部と、
を備え、
前記測定筒をその軸線が鉛直線に対して傾斜するように配置すると共に、前記脱泡槽内に導入された被検液の一部が前記脱泡筒部を介して流出可能であり、前記脱泡筒部の出口側が、前記測定筒から遠ざかる方向に向いていることを特徴とする脱泡機能付き測定槽。
【請求項２】
請求項１記載の脱泡機能付き測定槽において、
前記脱泡槽の内表面及び測定筒の外表面の双方または何れか一方の接液面に、粗面を形成したことを特徴とする脱泡機能付き測定槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濁度計等に使用される測定槽に関し、被検液に含まれる気泡を除去する機能を備えた脱泡機能付き測定槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
試料水の透過光や散乱光を検出する濁度計等の分析計では、被検液に含まれる気泡によって正確な分析が妨げられないように、測定に先立って被検液から気泡を除去することが必要である。
図２は、表面散乱光検出方式による従来の濁度計の主要部を示している。図において、被検液入口１０１から送られた水道水等の被検液は、調整バルブ１０６を経て脱泡槽１０２に導入される。脱泡槽１０２では、被検液に含まれる気泡がその浮力により除去され、脱泡後の被検液は測定槽１０３に導入される。なお、脱泡槽１０２内の被検液は一部オーバーフローし、被検液出口１０４から排出される。１０７は脱泡槽１０２に連通している排液バルブである。
【０００３】
測定槽１０３は、指示変換部１０５から光ファイバ１０８を介して測定光が被検液表面に照射され、その表面散乱光が光ファイバ１０９に入射するように構成されている。指示変換部１０５では、前記表面散乱光を受光し、被検液の濁度に応じた電気信号に変換して出力する。
測定槽１０３内でオーバーフローした被検液は、被検液出口１０４から排出される。
【０００４】
上記構成の濁度計においては、測定槽１０３とその前段の脱泡槽１０２とが別個独立に設けられているため、装置全体が大型化したり配管構造が複雑になることは否めない。
この点に鑑み、測定槽に脱泡機能を組み込むようにした濁度計が既に提案されている。
【０００５】
図３は、上述の脱泡機能付きの測定槽を備えた濁度計の主要部断面図であり、被検液中に配置されたフォトセルが散乱光を検出する９０度散乱光検出方式の濁度計を示している。
図において、２０１は被検液入口２０４を有する脱泡槽であり、その内部には同心状に内筒２０２が配置されている。
【０００６】
上記脱泡槽２０１と内筒２０２との間には、多数の邪魔板２０３が一定間隔をおいて設けられている。これらの邪魔板２０３は、被検液入口２０４から導入された被検液が内筒２０２の内部へ流入するまでの流路を長くする機能を持っており、これによって被検液が内筒２０２に流入するまでの間に脱泡が完了するように考慮されている。
また、内筒２０２の下端部側面には被検液が流入する流入口２０６が形成されており、被検液はこの流入口２０６を通って内筒２０２の内部を上方に流通する。
【０００７】
内筒２０２の上端開口部の上方には測定室２０７が形成され、液面２０８の上方のランプ２０９からレンズ２１０を介して被検液に入射した光の濁質による散乱光が、フォトセル２１１によって検出される。
なお、測定室２０７内には脱泡筒部２１２が立設されており、この脱泡筒部２１２は、脱泡槽２０１と内筒２０２との間の空間に連通しているとともに、脱泡筒部２１２の上部の通気孔２１３は液面２０８よりも上方において開口している。
【０００８】
この濁度計では、被検液が脱泡槽２０１内をジグザグ状に下降する過程で被検液中の気泡が浮力により上昇し、邪魔板２０３等に付着する。そして、それらの気泡が合体、成長して浮力が更に大きくなり、脱泡筒部２１２内に導かれて通気孔２１３から大気中に放出されることとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図３の従来技術によれば、脱泡槽２０１と内筒２０２、測定室２０７が同心状で一体的に形成されているので、図２の構造と比べれば装置の小型化が可能である。
しかしながら、脱泡筒部２１２内の被検液には流れがなく、通気孔２１３からの気泡の排出はもっぱら気泡の浮力のみに依存している。つまり、図３の構造では、脱泡筒部２１２内の気泡を被検液により推進して通気孔２１３まで移動させる機能がないため、十分な脱泡効果が得られないという問題があった。
また、多段に配置された邪魔板２０３が気泡の速やかな上昇を妨げる恐れがあると共に、これらの邪魔板２０３による被検液の流路構造が複雑であり、コスト高の原因ともなっていた。
【００１０】
そこで本発明は、従来よりも脱泡効果を高め、分析計による測定精度向上に寄与すると同時に、測定槽全体の小型化及びコストの低減を可能にした脱泡機能付き測定槽を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、濁度計の測定槽のように脱泡された被検液を対象として測定を行うための測定槽において、
前記被検液が導入される被検液入口が上端部側面に設けられ、かつ、大気に開放されている脱泡槽と、
この脱泡槽の内側に配置され、かつ、下端の流入口から被検液が流入する測定筒と、
前記測定筒をハウジングに取り付けるためのパッキンに取り付けられ、かつ、前記脱泡槽、測定筒及びパッキンによって包囲される第１の空間と前記ハウジング内部の大気開放された第２の空間とを連通させる脱泡筒部と、
を備え、
前記測定筒をその軸線が鉛直線に対して傾斜するように配置すると共に、前記脱泡槽内に導入された被検液の一部が前記脱泡筒部を介して流出可能であり、前記脱泡筒部の出口側が、前記測定筒から遠ざかる方向に向いていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のように脱泡槽の内部に測定筒を配置した二重構造とすれば、測定槽の前段に脱泡槽を別途配置する構造に比べ、装置全体の小型化、配管構造の簡略化が可能になる。
また、脱泡槽の被検液入口と測定筒の被検液流入口との間の距離を十分に長くとることにより、被検液が測定筒に流入するまでの時間を長くすることができ、その間に脱泡槽内で気泡を上昇させることで測定筒に流入する被検液に気泡が混入するのを防ぐことができる。
更に、少なくとも測定筒をその軸線が鉛直線に対して傾斜するように配置すると、脱泡槽に導入された被検液の気泡が浮力により上昇した際に、その行く手にある測定筒の外表面に到達するまでの移動距離が短くなり、この外表面に付着している気泡と直ちに合体することによってより大きな気泡への成長が可能になる。この気泡の成長によって浮力が増大し、気泡は測定筒の外表面に沿って脱泡槽の上方（大気開放側）へ速やかに移動するので、脱泡が促進される。なお、脱泡槽を測定筒と同心状に形成すれば、気泡が脱泡槽の内表面に到達するまでの移動距離も短くなるため、同様の作用効果が得られる。
加えて、測定筒を鉛直線に対して傾斜させる構造は、例えば表面散乱光検出方式の分析計において被検液表面に斜め方向から入射した測定光の屈折光を測定筒の中心軸に対しほぼ平行に導くことを可能にする。これにより、測定筒の内表面から屈折光が反射して迷光となるのを防止することができる。
【００１３】
本発明では、脱泡槽から測定筒に向かう被検液の測定用流路の他に、前記脱泡筒部を介して被検液を排出する脱泡用流路が形成されることになる。すなわち、脱泡槽の上部に浮上してきた気泡は、自身の浮力だけでなく被検液の流れに乗って脱泡筒部に向かい、この脱泡筒部を通って排出されるので、効率のよい短時間での脱泡が可能になる。
【００１４】
ここで、前記脱泡筒部は、その出口側を測定筒から遠ざかる方向に向けると良い。これは、脱泡筒部から排出される大きな気泡が破裂した際に、その波紋によって測定筒の被検液の表面が波立たないようにするためであり、特に、表面散乱光検出方式の分析計において有用な構造である。
【００１５】
また、請求項２に記載するように、脱泡槽の内表面及び測定筒の外表面の双方または何れか一方の接液面に、皺（しぼ）加工やサンドブラスター加工等によって粗面を形成すれば、これらの面への気泡のトラップが促進され、合体による一層大きな気泡への成長にも寄与する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、実施形態に係る測定槽の主要部を示す断面図であり、この測定槽は、ほぼ二重筒構造を構成する脱泡槽１０及び測定筒２０と、これらの部材１０，２０及び発光部３４、受光部３５を保持するハウジング３１とを備えている。
【００１７】
脱泡槽１０はほぼ有底円筒状のプラスチック成型品からなり、上端部側面には被検液入口１１が設けられ、底部内面には凸部１２が形成されている。また、脱泡槽１０の内表面１３ほぼ全域には、成型時に皺加工が施されており、適度な粗面が形成されている。この脱泡槽１０は、ハウジング３１の底部に形成されたスリーブ３２に装着されている。
【００１８】
一方、円筒状の測定筒２０は、前記スリーブ３２に水密に取り付けられたパッキン２３を介して、脱泡槽１０の内側に同心状に配置される。この測定筒２０の上端の開口部２１は、測定筒２０の軸心に直交しない平面によって切除されており、この平面上の被検液Ｓの表面が発光部３４及び受光部３５による表面散乱光の測定位置となる。なお、被検液は下端の流入口２６から測定筒２０に流入する。
また、測定筒２０の底部にはストッパー２２が架設されており、このストッパー２２が脱泡槽１０の凸部１２に当接することで測定筒２０の位置決めが行われる。
測定筒２０は塩化ビニール等のパイプを切断して形成され、その外表面２５ほぼ全域には、サンドブラスター加工等により適度な粗面が形成されている。
【００１９】
前記脱泡槽１０及び測定筒２０の軸心は鉛直線と一致しておらず、鉛直線に対して所定角度で交差する配置関係となっている。このような配置は図２に示した測定槽１０３でも同様であるが、被検液Ｓの表面に斜め方向から入射する測定光の屈折光を、測定筒２０の軸心にほぼ平行な方向に向かわせる意図によるものである。つまり、前記屈折光が測定筒２０の内表面に当たって反射すると、その反射光が迷光となって散乱光測定に悪影響が及ぶので、これを防止するための構造である。
更に、これらの脱泡槽１０及び測定筒２０の傾斜配置構造は、脱泡効果上も極めて有意義であるが、その理由については後述する。
【００２０】
測定筒２０をハウジング３１に取り付けているパッキン２３には、脱泡筒部２４が取り付けられている。この脱泡筒部２４は、脱泡槽１０、測定筒２０及びパッキン２３によって包囲される第１の空間と、パッキン２３の外側の第２の空間（大気開放されたハウジング３１の内部空間）とを連通させており、第１の空間内の被検液に含まれる気泡を被検液とともにハウジング３１内へ排出する脱泡用流路を構成するものである。
脱泡筒部２４の上半分は、前記測定筒２０から遠ざかるように外側に屈曲されている。これは、脱泡筒部２４の出口から大きな気泡が排出されて破裂した際に、その波紋によって測定筒２０の被検液Ｓの表面が波立ち、不安定になるのを防止するためである。
なお、ハウジング３１の下端部には、測定筒２０の開口部２１及び脱泡筒部２４からオーバーフローした被検液を排出させる被検液出口３３が形成されている。
【００２１】
次に、この実施形態の作用を説明する。
いま、測定筒２０及び脱泡槽１０が被検液で満たされている状態において、被検液入口１１から脱泡槽１０に導入された水道水等の被検液は、測定筒２０の周囲に回り込みながら全体として測定筒２０の下端の流入口２６に向かう。その間、脱泡槽１０の内表面１３や測定筒２０の外表面２５には粗面が形成されているので、被検液に含まれる微細な気泡がこれらの粗面の凹凸部によりトラップされ易い。特に、被検液入口１１と測定筒２０の流入口２６との間の距離をある程度長くとることにより、被検液が流入口２６に到達するまでの間に気泡の大部分を前記粗面によってトラップすることができる。
【００２２】
トラップされた微細な気泡はやがて合体、成長して大きな気泡となり、その浮力により上方へ移動する。ここで、前述のごとく、本実施形態では脱泡槽１０及び測定筒２０を鉛直線に対し傾斜させて配置してあるため、上昇する気泡がその行く手にある測定筒２０の外表面２５や脱泡槽１０の内表面１３に到達するまでの移動距離が短い。従って、これらの内外表面１３，２５に付着している気泡と直ちに合体し、より大きな気泡への成長が促進される。この気泡の成長によって浮力が増大し、気泡は内外表面１３，２５に沿って脱泡槽１０の上方へ速やかに移動する。
【００２３】
また、脱泡槽１０の内部では、被検液入口１１から脱泡筒部２４に向かう被検液の流れが生成されているので、脱泡槽１０の上部へ浮上してきた気泡はこの被検液の流れに乗って脱泡筒部２４に送られ、その後ハウジング３１の内部で大気に開放される。つまり、この実施形態では、被検液入口１１から測定筒２０へ向かう測定用流路とは別に、被検液入口１１から脱泡筒部２４に向かう脱泡用流路が形成されており、脱泡筒部２４を流れる被検液によって気泡に推進力が与えられるため、短時間で効率よく脱泡することが可能になる。
【００２４】
上記のように測定筒２０の流入口２６に到達するまでの間に気泡が除去された被検液は、測定筒２０内を上方へ流れ、オーバーフローして被検液出口３３から配管を介し外部へ排出される。また、脱泡筒部２４から溢れ出た被検液も一緒に排出される。
被検液の流量を適宜調節して測定筒２０の開口部２１における被検液表面を安定させ、この状態で表面散乱光強度を測定すれば、被検液中の濁質濃度に応じた濁度を測定することが可能である。
なお、発光部３４からの光は、被検液の表面において楕円形ではなく円形になって入射するように、スリットや複数のレンズを組み合わせることにより整形されている。これは、測定のための入射面積を確保しつつ、被検液表面で屈折した光束を測定筒２０の内表面から一定の間隔だけ離れた範囲に留めることにより、屈折光が測定筒２０の内表面に当たって迷光となるのを防止するためである。
【００２５】
この実施形態では、本発明を表面散乱光検出方式の濁度計に適用した場合を説明したが、本発明は９０度散乱光検出方式や透過光検出方式の濁度計、その他、被検液を脱泡して測定することが必要な各種の分析計に適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、脱泡槽及び測定筒を二重構造により一体化したため、装置全体の小型化、配管構造の簡略化が可能であると共に、測定筒等の傾斜配置や脱泡用流路の確保、接液面の粗面化等により、気泡のトラップ、成長及び移動・排出を効率よく短時間で行わせることができる。これにより、被検液中の気泡を確実に除去し、水質分析計等の測定精度を大幅に向上させることができる。
また、脱泡効果を高めるために従来の邪魔板等を用いた複雑な流路構造を作り込む必要がないから、測定槽自体の構造の簡略化、コストの低減も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す主要部の断面図である。
【図２】従来技術の主要部を示す説明図である。
【図３】従来技術の主要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  脱泡槽
１１  被検液入口
１２  凸部
１３  内表面
２０  測定筒
２１  開口部
２２  ストッパー
２３  パッキン
２４  脱泡筒部
２５  外表面
２６  流入口
３１  ハウジング
３２  スリーブ
３３  被検液出口
３４  発光部
３５  受光部
Ｓ  被検液
【図１】
0003995820.tif 000002
【図２】
0003995820.tif 000003
【図３】
0003995820.tif 000004