JP2014157149A - 濁度計 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルで且つ壊れにくい頑丈な構造にしつつ、シール箇所を少なくすることで長期安定性に優れた濁度計を提供する。
【解決手段】測定空間Ｓａを形成する筒状のセンサヘッド４が、光透過性材料から形成されている。センサヘッド４の側壁４２が、光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７を収容する収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３を有する。センサヘッド４の側壁４２内面が、検査光Ｌ１を測定空間Ｓａに導く光学窓Ｍ１、透過光Ｌ２を透過光検出器６に導く光学窓Ｍ２及び散乱光Ｌ３を散乱光検出器７に導く光学窓Ｍ３となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体試料の濁度を測定する濁度計に関するものである。

従来の濁度センサとしては、特許文献１に示すように、液体試料を収容する筒状の測定セルと、当該測定セルの外部に設けられた光源、透過光検出器及び散乱光検出器と、前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器を収容するセンサ収容部とを備えたものがある。センサ収容部には、前記測定セルの軸方向両端部が、シール部材を介して固定されている。そして、前記センサ収容部及び前記測定セルの間に形成される空間内に前記光源、前記透過光検出器及び散乱光検出器が固定されている。

また、測定セルは、前記光源に対応する第１透光窓、前記透過光検出器に対応する第２透光窓、及び前記散乱光検出器に対応する第３透光窓を有しており、前記第１、第２及び第３透光窓が、光透過性を有する材料から形成され、前記第１、第２及び第３透光窓以外の本体部分が、遮光性を有する材料から形成されている。

しかしながら、上記の濁度センサは、センサ収容部及び測定セルの間に形成される空間内に光源、透過光検出器及び散乱光検出器が収容されるので、測定セルの軸方向両端部のシール部材の劣化等により、液体試料が前記空間内に浸入して、光源、透過光検出器又は散乱光検出器の故障等の要因となってしまう。また、測定セル及びセンサ保持部をシール部材を介して組み立てる必要があり、組み立て作業が煩雑になるだけでなく、外部からの衝撃により破損しやすいという問題もある。

また、測定セルにおいて、前記各透光窓と前記各透光窓以外の本体部分とが別材料により構成されているので、それら透光窓及び本体部分のシール性を確保する必要があり、長期間の使用により、そのシール性が劣化してしまう恐れがある。また、測定セルの本体部分に各透光窓を嵌め合わせて、且つそのシール性を確保する必要があり、組み立て作業が煩雑になるだけでなく、外部からの衝撃により透光窓が外れる心配もある。

特開２０１０−６０３６４号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、シンプルで且つ壊れにくい頑丈な構造にしつつ、シール箇所を少なくすることで長期安定性に優れた濁度計を提供することをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係る濁度計は、試料を収容する測定空間を形成する有底筒状のセンサヘッドと、前記測定空間に検査光を照射する光源と、前記測定空間を通過した透過光を検出する透過光検出器と、前記測定空間で散乱した散乱光を検出する散乱光検出器とを備え、前記センサヘッドが、光透過性を有する材料から形成されており、前記センサヘッドの側壁が、前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器を収容する収容空間を有し、前記センサヘッドの側壁内面が、前記検査光を前記測定空間に導く検査光用光学窓、前記透過光を前記透過光検出器に導く透過光用光学窓及び前記散乱光を前記散乱光検出器に導く散乱光用光学窓となることを特徴とする。

このようなものであれば、測定空間を形成するセンサヘッドを光透過性材料から形成し、このセンサヘッドの側壁に光源及び各検出器を収容する収容空間を形成しているので、従来の測定セル及びセンサ収容部を単一の部材により構成することができ、シンプルで且つ壊れにくい頑丈な構造にしつつ、シール箇所を少なくすることができる。また、センサヘッドの側壁内面を検査光用光学窓、透過光用光学窓及び散乱光用光学窓としているので、光学窓及びその他の部分を単一の部材により構成することができ、シンプルで且つ壊れにくい頑丈な構造にしつつ、シール箇所を少なくすることができる。さらに、センサヘッドが筒状をなすものであり、センサヘッド外部からの外乱光が、透過光用光学窓及び散乱光用光学窓に入りにくくすることができ、透過散乱法を用いた濁度計において、その測定精度を向上させることができる。

前記センサヘッドの側壁において、前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器の間のうちいずれか１つに光吸収部が設けられていることが望ましい。これならば、光吸収部がセンサヘッドの側壁内部を通過する光や、側壁内面に当たって反射光となる光を吸収するので、それら光からなる迷光が透過光検出器又は散乱光検出器（特に散乱光検出器）によって受光されることを抑えることができ、正確な測定を可能にすることができる。特に、前記光吸収部が、前記センサヘッドの側壁において、前記光源及び前記散乱光検出器の間に設けられていることが望ましい。

また、前記光吸収部が、前記センサヘッドの側壁内面に露出していることが望ましい。これならば、側壁内面に当たって生じる反射光を低減することができるので、透過光検出器又は散乱光検出器（特に散乱光検出器）によって受光されることを抑えることができ、正確な測定を可能にすることができる。

光吸収部の具体的な実施の態様としては、前記センサヘッドの側壁に光吸収部材が埋設されることにより前記光吸収部が形成され、前記センサヘッドの径方向における前記光吸収部材の厚さが、前記センサヘッドの側壁の厚さ未満としてあることが望ましい。これならば、前記センサヘッドの側壁を周方向に亘って連続した形状としながら前記光吸収部材を設けることができ、前記センサヘッドの剛性を確保して変形を防止できる。

前記収容空間が、前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器毎にそれぞれ形成されており、前記各収容空間が、前記センサヘッドの側壁において底壁側から中心軸方向に沿って形成されていることが望ましい。このとき、各収容空間を形成する測定空間側の壁部（内側壁部）が光学窓となる。これならば、各収容空間の相対位置により光源、透過光検出器及び散乱光検出器の相対位置を位置決めすることができる。また、各収容空間に光源、透過光検出器及び散乱光検出器を固定することで、光源、透過光検出器及び散乱光検出器の位置ずれを防止することができる。さらに、光源、透過光検出器及び散乱光検出器毎に収容空間を形成することで、センサヘッドの肉厚部分を増やすことができ、センサヘッドの機械的強度を増すことができる。その上、各収容空間が、センサヘッドの側壁において底壁側から中心軸方向に沿って形成されているので、センサヘッドの外側周面と当該センサヘッドに取り付けられる演算機器等収容体（ケーシング）との間をシールするだけで良く、別途各収容空間を水密にするためのシール構造を不要にすることができる。

前記センサヘッドの側壁において、前記収容空間とは異なる位置に貫通孔が形成されていることが望ましい。このように側壁に貫通孔が形成されているので、測定空間における試料の置換速度及び置換効率を向上させることができる。また、この貫通孔は、空気抜き用の孔としても機能し、また、塵を排出するための孔としても機能する。

前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器を保持する単一の保持部材を備え、前記保持部材を前記センサヘッドに装着することにより、前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器が、前記収容空間に収容されることが望ましい。これならば、光源、透過光検出器及び散乱光検出器が共通の保持部材により保持されているので、光源、透過光検出器及び散乱光検出器をセンサヘッドの収容空間に収容する組み立て作業を容易にすることができる。また、光源、透過光検出器及び散乱光検出器の相対位置関係を保持部材により規定しておくことで、組み立て後の相対位置の位置調整を簡単にすることができ、また測定時にセンサヘッドに外部から衝撃、振動が加わった際に、光源、透過光検出器及び散乱光検出器の位置ずれを防止することができる。

前記検査光用光学窓、前記透過光用光学窓及び前記散乱光用光学窓を清掃する清掃体を備えることが望ましい。この清掃体により、前記検査光用光学窓、透過光用光学窓及び散乱光用光学窓を清掃することにより、光学窓に付着した気泡又は測定試料中の不純物（例えば細菌や付着性藻類など）を除去して、検査光の光量低下、透過光の光量低下及び散乱光の光量低下を解消することができ、正確な測定を可能にすることができる。なお、清掃体としては、各光学窓に対応してそれぞれ設けられたものであっても良いし、１つの清掃体が、前記各光学窓それぞれを清掃するものであっても良い。

前記センサヘッドの側壁内面が、円筒状をなすものであり、前記清掃体が、前記側壁内面の中心軸回りに回転するものであり、前記側壁内面において中心軸方向の所定範囲に亘って接触する接触部を有しており、前記接触部が、前記中心軸に対して当該中心軸回りの周方向に傾斜していることが望ましい。このように清掃体が、側壁内面の中心軸回りに回転して前記各光学窓を清掃するものであり、その接触部が、中心軸に対して当該中心軸回りの周方向に傾斜しているので、清掃体の回転により、掻き集められた塵が、接触部の回転方向後方側に移動する。これにより、塵を測定空間から排出させることができる。

前記センサヘッドが、その側壁内面及び側壁外面を連通し、中心軸方向に沿って形成されたスリットを有し、前記回転体の回転に伴って、前記清掃体により集められた塵が、前記スリットから外部に排出されるように構成されていることが望ましい。これならば、清掃体により集められた塵をセンサヘッドの外部に排出することができ、清掃体の清掃能力の低下を防ぐことができる。

ここで、清掃体の接触部の延伸方向とスリットの延伸方向とが異なるように構成されていれば、清掃体がスリットに嵌ることで回転不能となることを防止することができる。また、回転不能に至らないまでも、回転する毎に清掃体がスリットに嵌ることで清掃体が摩耗して清掃能力が低下することを防止することができる。

前記清掃体が、前記側壁内面の中心軸回りに回転する回転体に保持されており、前記回転体が、円筒状をなすものであり、前記検査光を通過させる検査光用通過孔、前記透過光を通過させる透過光用通過孔及び前記散乱光を通過させる散乱光用通過孔を有していることが望ましい。このように回転体に検査光用通過孔、透過光用通過孔及び散乱光用通過孔を形成することで、それ以外の部分が遮光板として機能し、迷光が透過光検出器及び散乱光検出器によって受光されることを抑えることができ、正確な測定を可能にすることができる。

このように構成した本発明によれば、光透過性材料からなるセンサヘッドの側壁に光源及び各検出器を収容する収容空間を形成し、センサヘッドの側壁内面を各光学窓としているので、濁度計をシンプルで且つ壊れにくい頑丈な構造にすることができ、シール箇所を少なくすることができる。したがって、長期安定性に優れた濁度計を提供することができる。

本実施形態の濁度計を模式的に示す斜視図。 同実施形態の濁度計の要部を模式的に示す縦断面図。 同実施形態の測定位置における要部を模式的に示す横断面図。 同実施形態のセンサヘッドを模式的に示す斜視図。 同実施形態のセンサヘッドを模式的に示す縦断面図。 同実施形態のセンサヘッドを模式的に示す平面図。 同実施形態の保持部材を模式的に示す断面図。 同実施形態の保持部材を模式的に示す平面図。 同実施形態の清掃体及び回転体を模式的に示す底面図。 同実施形態の清掃体及び回転体を模式的に示す側面図。 同実施形態の清掃体の移動過程を模式的に示す展開図。 変形実施形態の測定位置における要部を模式的に示す横断面図。 変形実施形態の清掃体及び回転体を模式的に示す底面図。 変形実施形態の清掃体及び回転体を模式的に示す側面図。

＜第１実施形態＞
以下に本発明に係る濁度計の第１実施形態について図面を参照して説明する。

第１実施形態に係る濁度計１００は、例えば下水処理場、浄水場等の水処理施設における処理水の濁度や固体浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）、又は工事現場から出る泥水の濁度や固体浮遊物質濃度（ＳＳ濃度）を測定する浸漬（投げ込み）型のものである。なお、この濁度計１００は、測定範囲が０〜１０００度（ホルマジン、カオリン）、０〜１０００ｍｇ／Ｌ（カオリン）であり、最小分解能が０．０１度、０．０１ｍｇ／Ｌである。

具体的にこの濁度計１００は、図１に示すように、浸漬型のセンサ本体２と、当該センサ本体２に防水タイプの電気ケーブルＣＡを介して電気的に接続された計器本体３とを備えている。

センサ本体２は、図１〜図３に示すように、概略円柱形状をなし、試料を収容する測定空間Ｓａを形成する有底筒状のセンサヘッド４と、測定空間Ｓａに検査光Ｌ１を照射する光源５と、測定空間Ｓａを通過した透過光Ｌ２を検出する透過光検出器６と、測定空間Ｓａで散乱した散乱光を検出する散乱光検出器７とを備えている。なお、光源５は、例えば近赤外領域をピーク波長に持つ発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、透過光検出器６及び散乱光検出器７は、例えばピーク感度波長が前記ＬＥＤのピーク波長近傍となるフォトダイオードである。また、センサヘッド４の底壁４１側には、電源、メモリ機能部を有する演算部、演算された水質の測定データ等を時系列的に記録するデータロガーを内蔵する演算機器等収容体８が取り付けられる。なお、センサヘッド４と演算機器等収容体８とは、Ｏリング等のシール部材Ｓ１を介して、水密ケースを構成する。

本実施形態のセンサヘッド４は、図２〜図６に示すように、一端が開口するとともに他端が底壁（上壁）４１により閉塞された有底の概略円筒形状をなすものである。このセンサヘッド４は、内部に断面概略円形状の内側周面４ａを有し、当該内側周面４ａにより測定空間Ｓａが形成される。

また、前記センサヘッド４は、光透過性を有する材料から一体成形されたものである。光透過性を有する材料としては、ガラス、アクリル樹脂、フッ素系樹脂、シリコン樹脂等が考えられるが、本実施形態では、透光性に優れ、汚れに強いＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂を用いている。なお、このセンサヘッド４は、フッ素系樹脂を切削加工により一体形成されている。

そして、このセンサヘッド４の円筒状をなす側壁４２には、特に図３及び図４に示すように、光源５を収容するための光源収容空間Ｓｂ１、透過光検出器６を収容するための透過光検出器収容空間Ｓｂ２及び散乱光検出器７を収容するための散乱光検出器収容空間Ｓｂ３が形成されている。これらの収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３は、センサヘッド４の側壁４２において底壁４１側から中心軸方向に沿って形成されている（図５等参照）。

光源収容空間Ｓｂ１及び透過光検出器収容空間Ｓｂ２は、中心軸Ｃを挟んで対向して形成されており、散乱光検出器収容空間Ｓｂ３は、光源収容空間Ｓｂ１及び透過光検出器収容空間Ｓｂ２の対向方向に直交する方向に設けられている（図３及び図６参照）。このように各収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３は、光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７の位置関係に対応して側壁４２の肉厚内に形成されている。

さらに、特に図３に示すように、センサヘッド４の側壁４２内面が、検査光Ｌ１を測定空間Ｓａに導く検査光用光学窓Ｍ１、透過光Ｌ２を透過光検出器６に導く透過光用光学窓Ｍ２、及び、散乱光Ｌ３を散乱光検出器７に導く散乱光用光学窓Ｍ３となる。このようにセンサヘッド４は、光学窓Ｍ１〜Ｍ３とそれ以外の部分とが単一材料により一体成形されている。

具体的には、側壁４２において、光源収容空間Ｓｂ１を形成する測定空間Ｓａ側の壁部が検査光用光学窓Ｍ１として機能し、透過光検出器収容空間Ｓｂ２を形成する測定空間Ｓａ側の壁部が透過光用光学窓Ｍ２として機能し、散乱光検出器収容空間Ｓｂ３を形成する測定セル側の壁部が散乱光用光学窓Ｍ３として機能する。これにより、センサヘッド４において、光源５からの検査光Ｌ１を測定空間Ｓａに導くための検査光用光学窓Ｍ１と、測定空間Ｓａを通過した透過光Ｌ２を透過光検出器６に導く透過光用光学窓Ｍ２とが対向して形成される。また、測定空間Ｓａで散乱した散乱光Ｌ３を散乱光検出器７に導く散乱光用光学窓Ｍ３が、検査光用光学窓Ｍ１及び透過光用光学窓Ｍ２の対向方向に直交する方向に形成される。

また、図４及び図５に示すように、センサヘッド４の側壁４２における底壁４１側、つまり、センサヘッド４における測定空間Ｓａの底面側には、収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３とは周方向において異なる位置に１又は複数の貫通孔４Ｈが形成されている。この貫通孔４Ｈは、側壁４２を厚み方向に貫通するものであり、センサヘッド４を浸漬させた際に、空気抜きの孔として機能するだけでなく、測定空間Ｓａにおける試料の置換速度及び置換効率を向上させるものである。また、後述する清掃体１１により集められた塵を排出するものである。

このように構成されたセンサヘッド４において、前記光源５、前記透過光検出器６及び前記散乱光検出器７は、図１、図７及び図８に示すように、単一の保持部材９により保持されて、前記センサヘッド４に取り付けられる。

具体的に保持部材９は、特に図７及び図８に示すように、前記センサヘッド４の底壁４１の上面（外面）に固定される固定板９１と、当該固定板９１から下方に延出した光源固定用の光源取付部９２ａ、透過光検出器固定用の透過光検出器取付部９２ｂ及び散乱光検出器固定用の散乱光検出器取付部９２ｃとを備えている。これら光源取付部９２ａ、透過光検出器取付部９２ｂ及び散乱光検出器取付部９２ｃは、固定板９１において、センサヘッド４の各収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３に対応した位置に設けられている。なお、固定板９１には、後述する回転軸１３１が貫通する貫通孔９１Ｈが形成されている。

光源取付部９２ａには、前記ＬＥＤ５を有するＬＥＤ基板５１が取り付けられる。本実施形態では、光源取付部９２ａの外側面にＬＥＤ基板５１が取り付けられ、ＬＥＤ５に対応する部分に、ＬＥＤ５を収容する収容孔９２ａ１が形成されている。透過光検出器取付部９２ｂ及び散乱光検出器取付部９２ｃにはそれぞれ、前記フォトダイオード６、７を有するフォトダイオード基板６１、７１が取り付けられる。本実施形態では、各検出器取付部９２ｂ、９２ｃの外側面にフォトダイオード基板６１、７１が取り付けられ、フォトダイオード６、７に対応する部分に、フォトダイオード６、７を収容する収容部９２ｂ１、９２ｃ１が形成され、散乱光Ｌ３又は透過光Ｌ２を通過させるスリット孔９２ｂ２、９２ｃ２が形成されている。なお、いずれのフォトダイオード６、７からの検出信号も演算機器等収容体８に収容された演算部（図示しない）に出力される。

このように単一の保持部材９に光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７が固定されているので、センサヘッド４の各収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３への光源５及び各光検出器６、７の取り付けを容易にすることができる。また、光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７の相対位置関係を保持部材９により規定しておくことで、組み立て後の位置調整を簡単にすることができ、また測定時にセンサヘッド４に外部から衝撃、振動が加わった際に、それらの相対位置をずれにくくすることができる。

さらに、本実施形態では、保持部材９の固定板９１をセンサヘッド４の底壁４１にねじ固定した状態で、各取付部９２ａ〜９３ｃが各収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３を形成する内面に当接して位置決めされるように構成されている。具体的には、各取付部９２ａ〜９３ｃの内側面及び下面が、各収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３を形成する内側面及び底面に当接して位置決めされるように構成されている。このように各取付部９２ａ〜９３ｃが各収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３を形成する内面に当接して位置決めされているので、光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７の相対位置のずれをより一層低減することができる。なお、各取付部９２ａ〜９３ｃを、各収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３の一面に当接させておけば、光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７の位置ずれを低減することができる。ここで、各取付部９２ａ〜９３ｃを、各収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３の一面に押し付けておけばなお良い。

そして、本実施形態では、図１、図３、図９及び図１０に示すように、前記検査光用光学窓Ｍ１、前記透過光用光学窓Ｍ２及び前記散乱光用光学窓Ｍ３を清掃する清掃機構１０を備えている。

この清掃機構１０は、検査光用光学窓Ｍ１、透過光用光学窓Ｍ２及び散乱光用光学窓Ｍ３の汚れを払拭するものであり、検査光用光学窓Ｍ１、透過光用光学窓Ｍ２及び散乱光用光学窓Ｍ３の汚れを払拭して清掃する清掃体１１（図９及び図１０参照）と、測定空間Ｓａ内に配置されて前記清掃体１１を保持する回転体１２（図９及び図１０参照）と、当該回転体１２を前記測定空間Ｓａ内で回転させる駆動部１３と、清掃体１１の位置を検出するための位置検出部１４とを備える。

清掃体１１は、ゴム等の弾性部材から形成されており、本実施形態では、３つの清掃体１１が回転体１２の外側周面に設けられている。

各清掃体１１は、センサヘッド４における側壁４２の内面４ａの中心軸Ｃ回りに回転するものであり、側壁４２の内面４ａにおいて中心軸Ｃ方向の所定範囲に亘って接触する接触部１１１を有している。具体的に接触部１１１は、回転に伴って、側壁４２内面における各光学窓Ｍ１〜Ｍ３の全体を摺動する範囲に亘って形成される。

また、接触部１１１は、中心軸Ｃに対して当該中心軸Ｃ回りの周方向に傾斜している。本実施形態では、接触部１１１の上端が下端よりも回転方向前方に位置するように傾斜している（図１０参照）。このように接触部１１１が傾斜しているので、清掃体１１の回転により、接触部１１１に掻き集められた塵が、回転方向後方である接触部１１１の下端に移動して、センサヘッド４の下端開口を介して測定空間Ｓａから排出させる。

回転体１２は、例えば黒色の樹脂からなる概略円筒形状をなすものであり、その外側周面に前記清掃体１１が設けられている。具体的には、回転体１２は、前記センサヘッド４の内側周面４ａに対向する側壁部１２１と、前記側壁部１２１の軸方向一端側に形成されて、前記センサヘッド４の底壁４１に対向する底壁部１２２とを有する有底円筒形状をなすものである。そして、側壁部１２１には、前記清掃体１１を弾性変形させて嵌め込むための取付孔１２１Ｈが形成されている（図９参照）。本実施形態の清掃体１１は、長手方向に延びる長尺状をなすものであり、上述したように中心軸Ｃに傾斜して設けるべく、前記取付孔１２１Ｈが中心軸Ｃに対して周方向に傾斜して形成されている。これにより、回転体１２の取付孔１２１Ｈに清掃体１１を固定することで、清掃体１１の接触部１１１が、中心軸Ｃに対して周方向に傾斜して設けられることになる。

また、特に図３に示すように、回転体１２の側壁部１２１には、検査光Ｌ１を通過させる検査光用通過孔１２ａ、透過光Ｌ２を通過させる透過光用通過孔１２ｂ及び散乱光Ｌ３を通過させる散乱光用通過孔１２ｃが形成されている。これら通過孔１２ａ〜１２ｃは、回転体１２が測定位置にある状態において、検査光用通過孔１２ａがセンサヘッド４の検査光用光学窓Ｍ１に対向し、透過光用通過孔１２ｂがセンサヘッド４の通過光用光学窓Ｍ２に対向し、散乱光用通過孔１２ｃがセンサヘッド４の散乱光用光学窓Ｍ３に対向するように形成されている。このように、回転体１２の側壁部１２１に各光学窓Ｍ１〜Ｍ３に対向して各通過孔１２ａ〜１２ｃを形成しているので、その他の部分が、遮光板として機能する。これにより、迷光が透過光検出器６及び散乱光検出器７によって受光されることを抑えることができ、正確な測定を可能にすることができる。

また、回転体１２の側壁部１２１において、３つの清掃体１１は、１つの短辺と２つの長辺からなる二等辺三角形の頂点となるように設けられており、前記短辺両端の頂点にある清掃体１１が、散乱光用通過孔１２ｃを挟むように設けられている。これにより、回転体１２が測定位置にある状態で、前記短辺両端の頂点にある清掃体１１が、前記散乱光用光学窓Ｍ３を挟むように設けられて、迷光の影響を受け易い散乱光測定において、その影響をより一層低減することができる。

また、回転体１２の底壁部１２２及び底壁部１２２と側壁部１２１との角部には、貫通孔１２Ｈが形成されている（図９及び図１０参照）。この貫通孔１２Ｈは、測定空間Ｓａにおける試料の置換速度及び置換効率を向上させるものである。また、この貫通孔１２Ｈは、センサヘッド４を浸漬させた際に、空気抜きの孔としても機能する。

駆動部１３は、図１に示すように、回転体１２を回転させることにより清掃体１１を中心軸回りに回転させるものであり、一端部に回転体１２が接続される回転軸１３１と、当該回転軸１３１を回転させるステッピングモータ等のモータ１３２とを備えている。なお、モータ１３２は、センサヘッド４及び演算機器等収容体８からなる水密ケース内に固定されている。

回転軸１３１は、前記センサヘッド４の底壁４１の中央部を貫通して設けられている。回転軸１３１と底壁４１の中央部に形成された貫通孔４１Ｈとの間には軸シールＳ２が設けられている。この軸シールＳ２は、センサヘッド４の底壁４１の上面に形成された軸シール収容部４１ｍに収容されることにより、回転軸１３１及び貫通孔４１Ｈの間を液密にシールする。

位置検出部１４は、図１に示すように、回転軸１３１に設けられた検知片１４１の位置を検出することによって、清掃体１１（回転体１２）の位置を検出するものであり、フォトインタラプタ１４２により構成されている。具体的に位置検出部１４は、回転体１２が測定位置にある状態を検出するものであり、当該測定位置に対応する位置に前記検知片１４１が設けられ、当該測定位置にある検知片１４１をフォトインタラプタ１４２が検出する。ここで、測定位置とは、回転体１２の各通過孔１２ａ〜１２ｃがセンサヘッド４の各光学窓Ｍ１〜Ｍ３に対応する位置（図３参照）である。そして、フォトインタラプタ１４２が検知片１４１を検出した直後、例えばモータ１３２がステッピングモータの場合には数パルス後に、制御機器（不図示）によりモータ１３２を止める。

このように構成された清掃機構１０は、演算機器等収容体８に収容される制御機器により例えば定期的（例えば数時間又は数日おき）に各光学窓Ｍ１〜Ｍ３を自動清掃するようにしても良いし、計器本体３に設けられた清掃キーによりユーザが適宜清掃操作できるようにしても良い。

さらに本実施形態では、図３及び図４に示すように、センサヘッド４の側壁４２に、その側壁４２の内面４ａ及び側壁４２外面４ｂを連通し、中心軸方向に沿ってスリット４Ｘが形成されている。このスリット４Ｘは、センサヘッド４の側壁４２に形成された中心軸方向に沿って形成された長孔であり、本実施形態では、上述した貫通孔４Ｈに連通している。なお、スリット４Ｘをセンサヘッド４の側壁４２において下端に開口するように形成することも考えられるが、センサヘッド４の機械的強度を向上させるために、スリット４Ｘが下端に開口せず、センサヘッド４の下端が連続した構造としている。

そして、図１１に示すように、回転体１２の回転に伴い、清掃体１１がスリット４Ｘを通過することにより、清掃体１１により集められた塵が、スリット４Ｘから外部に排出されるように構成されている。このように清掃体１１により集められた塵を、スリット４Ｘから外部に排出することで、清掃体１１の清掃能力の低下を防ぐことができる。

ここで、スリット４Ｘの延伸方向が中心軸Ｃ方向に沿った方向であるのに対して、清掃体１１の接触部１１１の延伸方向が中心軸Ｃに対して中心軸Ｃ回りの周方向に傾斜した方向であり、スリット４Ｘの延伸方向と清掃体１１の接触部１１１の延伸方向が交わるように構成されているので、清掃体１１の接触部１１１を、スリット４Ｘに嵌ることなくスムーズに回転させることができる。これにより、清掃体１１を保持する回転体１２が回転不能になることを防ぎ、又は回転不能に至らないまでも、回転する毎にスリット４Ｘに嵌ることで清掃体１１が摩耗しやすくなり、清掃能力が低下することを防止することができる。

＜第１実施形態の効果＞
このように構成した第１実施形態の濁度計１００によれば、測定空間Ｓａを形成するセンサヘッド４を光透過性材料から形成し、このセンサヘッド４の側壁４２に光源５及び各検出器６、７を収容する収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３を形成しているので、シンプルで且つ壊れにくい頑丈な構造にしつつ、シール箇所を少なくすることができる。また、センサヘッド４の側壁４２の内面４ａを検査光用光学窓Ｍ１、透過光用光学窓Ｍ２及び散乱光用光学窓Ｍ３としているので、光学窓Ｍ１〜Ｍ３及びその他の部分を単一の部材により構成することができ、シンプルで且つ壊れにくい頑丈な構造にしつつ、シール箇所を少なくすることができる。さらに、センサヘッド４が筒状をなすものであり、センサヘッド４外部からの外乱光が透過光用光学窓Ｍ２及び散乱光用光学窓Ｍ３に入射し難くすることができ、透過散乱法を用いた濁度計１００において、その測定精度を向上させることができる。
特に本実施形態では、センサヘッド４におけるシール部分が、センサヘッド４の底壁４１側における演算機器等収容体８が取り付られる部分と、センサヘッド４の底壁４１における回転軸１３１が貫通する部分のみであり、従来の濁度計に比べて、シール箇所を少なくすることができる。

＜第２実施形態＞
次に本発明に係る濁度計の第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態において、前記第１実施形態と対応する部材には同一の符号を付している。

第２実施形態に係る濁度計１００は、前記第１実施形態とは、主としてセンサヘッド４及び回転体１２の構成が異なる。

本実施形態のセンサヘッド４は、図１２に示すように、センサヘッド４の側壁４２において、光源５及び透過光検出器６の間、光源５及び散乱光検出器７の間、並びに、透過光検出器６及び散乱光検出器７の間に、光吸収部１５が設けられている。

具体的に各光吸収部１５は、センサヘッド４の側壁４２の内面に露出するように設けられており、センサヘッド４の側壁４２に光吸収部材１５ａ〜１５ｃが埋設されることにより形成されている。つまり、センサヘッド４の側壁４２において、光源５及び透過光検出器６の間に設けられた光吸収部材１５ａが、内面に露出するように埋設されており、光源５及び散乱光検出器７の間に設けられた光吸収部材１５ｂが、内面に露出するように埋設されており、透過光検出器６及び散乱光検出器７の間に設けられた光吸収部材１５ｃが、内面に露出するように埋設されている。

各光吸収部材１５ａ〜１５ｃは、例えばポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）等の黒色の樹脂から形成されている。また、各光吸収部材１５ａ〜１５ｃの内面は、センサヘッド４の側壁４２の内側周面に沿った部分円形状をなしている。

さらに、センサヘッド４の径方向における光吸収部材１５ａ〜１５ｃの厚さは、センサヘッド４の側壁４２の厚さ未満になるように構成されている。つまりセンサヘッド４は、その側壁４２における外径部分が、周方向全体に亘って連続する円筒状をなしており、センサヘッド４２における内径部分に、各光収容部材１５ａ〜１５ｃが収容される収容凹部が形成された形状となる。これにより、センサヘッド４の剛性を確保して変形を防止している。

そして、光吸収部材１５ａ〜１５ｃは、それぞれセンサヘッド４の側壁４２にねじ４ｚによって固定されている。具体的には、光吸収部材１５ａ〜１５ｃをねじ４ｚによりセンサヘッド４に固定すべく、センサヘッド４には、貫通孔４３が形成され、光吸収部材１５ａ〜１５ｃには、ねじ孔１５１が形成されている。

本実施形態の回転体１２は、図１２〜図１４に示すように、回転体１２の側壁部１２１において、検査光用通過孔１２ａ及び透過光用通過孔１２ｂの間に、光源５から出た直接光及び散乱により生じる散乱光等の迷光を通過させる反射防止用通過孔１２ｄが形成されている。

この反射防止用通過孔１２ｄは、回転体１２の側壁部１２１の内面で反射して生じる反射光を低減して、各光検出器６、７で受光され難くするものであり、側壁部１２１において散乱光用通過孔１２ｃに対向して設けられている。具体的に反射防止用通過孔１２ｄは、側面視において例えば概略矩形状をなすものであり、周方向に沿った開口幅寸法は、散乱光用通過孔１２ｃの開口幅寸法よりも大きくなるように構成されている。また、反射防止用通過孔１２の側面視における軸方向寸法は、散乱光用通過孔１２ｃの軸方向寸法よりも大きくなるように構成されている。このように回転体１２の側壁部１２１に反射防止用通過孔１２ｄが形成されているので、回転体１２の側壁部１２１の内面で反射して生じる反射光が各光検出器６、７で受光されることを抑制することができる。回転体１２の内面は、センサヘッド４の内面のように清掃体１１等によって清掃されないため、汚れやすく、当該汚れにより反射光が生じ易いが、反射防止用通過孔１２ｄを形成することによって、回転体１２の内面が汚れる等により生じる反射光を低減することができ、回転体１２の内面で反射した迷光が透過光検出器６及び散乱光検出器７によって受光されることを抑えることができ、正確な測定を可能にすることができる。

そして、本実施形態の濁度計１００では、回転体１２の各通過孔１２ａ〜１２ｃがセンサヘッド４の各光学窓Ｍ１〜Ｍ３に対応する測定位置において、反射防止用通過孔１２ｄが、光吸収部材１５ａに対向するように形成されている。具体的に反射防止用通過孔１２ｄと光吸収部材１５ａとの位置関係は、中心軸Ｃと検査光Ｌ１との交点から反射防止用通過孔１２ｄを見たときに、当該反射防止用通過孔１２ｄから光吸収部材１５ａのみが見えるように構成されている。このように反射防止用通過孔１２ｄと光吸収部材１５ａが対向しているので、反射防止用通過孔１２ｄを設けて回転体１２の側壁部１２１での反射を抑える構成において、さらに、反射防止用通過孔１２ｄを通過した光がセンサヘッド４の側壁４２内面で反射することを防止して、側壁４２の内面で生じる反射光が各検出器６、７で受光されることを防ぐことができる。

さらに、回転体１２に反射防止用通過孔１２ｄを形成したことに伴い、本実施形態の回転体１２は、図１２〜図１４に示すように、散乱光用通過孔１２ｃを挟むように２つの清掃体１１が設けられる構成としている。この場合、２つの清掃体１１がセンサヘッド４の内面に接触して生じる反力に対抗して回転体１２の位置を維持するために、回転体１２の側壁部１２１において、反射防止用通過孔１２ｄの上下に、センサヘッド４の側壁４２の内面に当接するように肉厚になっている肉厚部１２１Ｂが形成されている。

その上、本実施形態では、図１２に示すように、センサヘッド４の側壁４２及び光吸収部材１５ｂに、センサヘッド４の側壁４２の内面、清掃体１１又は回転体１２を洗浄するための洗浄用ノズル４４が形成されている。この洗浄用ノズル４４は、センサヘッド４の外部と測定空間Ｓａとを連通するものであり、センサヘッド４の外部から測定空間Ｓａに向かって縮径した流路を有している。なお、図１２では、洗浄用ノズル４４が、光吸収部材１５ｂに形成されているが、その他の光吸収部材１５ａ、１５ｃに形成されていても良いし、光吸収部材１５ａ〜１５ｃ以外の側壁４２に形成しても良い。このように洗浄用ノズル４４を形成することによって、水等の洗浄液を貫通孔４４及び貫通孔１５２を通して測定空間Ｓａに導入することができ、容易にセンサヘッド４の側壁４２内面、回転体１２又は清掃体１１を洗浄することができる。

＜第２実施形態の効果＞
このように構成した第２実施形態の濁度計１００によれば、センサヘッド４の側壁４２に光吸収部材１５ａ〜１５ｃを埋設して光吸収部１５を設けているので、センサヘッド４の側壁４２の内部を通過する光や、側壁４２の内面に当たって反射光となる光を吸収することができ、それらの光からなる迷光が透過光検出器６及び散乱光検出器７（特に散乱光検出器７）によって受光されることを抑えることができる。これにより、正確な測定を可能にすることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７それぞれに対応して収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３を形成しているのが、それらのうち少なくとも２つを収容する収容空間を形成しても良い。このように少なくとも２つを収容する収容空間を形成することで、センサヘッド４を軽量化することができる。

また、前記実施形態では、清掃体１１の接触部１１１が、その下端が上端よりも周方向前方に位置するように傾斜するものであっても良い。これならば、センサヘッド４の底壁４１側に形成された貫通孔４Ｈを介して排出することができる。

さらに、清掃体１１の数は、前記各実施形態に限られない。例えば前記第１実施形態では、１つ又は２つの清掃体１１を有するものであっても良いし、４つ以上の清掃体１１を有するものであっても良い。散乱光検出器に迷光が受光されることを防止するためには、少なくとも２つ以上の清掃体を有することが望ましい。

その上、前記実施形態では、単一の保持部材９に光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７を保持させて、それらを同時にセンサヘッド４に収容するように構成しているが、それらを単一の保持部材９の保持させることなく、別々に各収容空間Ｓｂ１〜Ｓｂ３に収容するように構成しても良い。これならば、光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７の何れか１つを交換する場合に、他の２つをセンサヘッド４から取り外す必要が無く、交換作業を簡単にすることができる。

加えて、前記実施形態では、清掃体１１が側壁４２内面の中心軸Ｃ回りに回転するものであったが、清掃体１１が側壁４２の内面４ａを中心軸Ｃに沿って進退移動するように構成しても良い。

さらにその上、前記実施形態の位置検出機構１４は、回転軸１３１に設けられた検知片１４１をフォトインタラプタ１４２で検出するものであったが、回転体１２を回転させた際に、透過光検出器６又は散乱光検出器７から得られる光量信号を用いて検出するようにしても良い。例えば、透過光検出器６からの光量信号を用いて位置を検出する場合、測定位置にある状態で光量信号が最大値となるため、この最大値を用いて、回転体１２が測定位置にあると検出することができる。

さらに加えて、前記実施形態では、スリット４Ｘの延伸方向が中心軸Ｃ方向に沿った方向であり、清掃体１１の接触部１１１の延伸方向が中心軸Ｃ方向から傾斜した方向であったが、スリット４Ｘの延伸方向を中心軸Ｃ方向から傾斜した方向としても良い。なお、この場合、円筒状をなすセンサヘッド４に対して傾斜したスリット４Ｘを形成することが困難であるため、前記実施形態の構成が好ましい。

また、センサヘッド４は、円筒状をなすものの他、断面矩形状又は断面多角形状をなす筒状をなすものであっても良い。

前記第２実施形態では、光源５、透過光検出器６及び散乱光検出器７のそれぞれの間に光吸収部１５（光吸収部材１５ａ〜１５ｃ）を設けているが、それらのうち少なくとも１つに光吸収部１５を設ける構成としても良い。この場合、光源５と当該光源からの設置距離が近い散乱光検出器７との間に光吸収部１５を設けることが好ましい。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・濁度計
Ｓａ ・・・測定空間
Ｌ１ ・・・検査光
Ｌ２ ・・・透過光
Ｌ３ ・・・散乱光
Ｃ ・・・中心軸
４ ・・・センサヘッド
４１ ・・・底壁
４２ ・・・側壁
４Ｘ ・・・スリット
Ｓｂ１・・・光源収容空間
Ｓｂ２・・・透過光検出器収容空間
Ｓｂ３・・・散乱光検出器収容空間
Ｍ１ ・・・検査光用光学窓
Ｍ２ ・・・透過光用光学窓
Ｍ３ ・・・散乱光用光学窓
５ ・・・光源
６ ・・・透過光検出器
７ ・・・散乱光検出器
８ ・・・演算機器等収容部
９ ・・・保持部材
１０ ・・・清掃機構
１１ ・・・清掃体
１２ ・・・回転体
１２ａ・・・検査光用通過孔
１２ｂ・・・透過光用通過孔
１２ｃ・・・散乱光用通過孔
１２ｄ・・・反射防止用通過孔
１２Ｈ・・・貫通孔

Claims (10)

1. 試料を収容する測定空間を形成する有底筒状のセンサヘッドと、
   前記測定空間に検査光を照射する光源と、
   前記測定空間を通過した透過光を検出する透過光検出器と、
   前記測定空間で散乱した散乱光を検出する散乱光検出器とを備え、
   前記センサヘッドが、光透過性を有する材料から形成されており、
   前記センサヘッドの側壁が、前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器を収容する収容空間を有し、
   前記センサヘッドの側壁内面が、前記検査光を前記測定空間に導く検査光用光学窓、前記透過光を前記透過光検出器に導く透過光用光学窓及び前記散乱光を前記散乱光検出器に導く散乱光用光学窓となる濁度計。
2. 前記センサヘッドの側壁において、前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器の間のうちいずれか１つに光吸収部が設けられている請求項１記載の濁度計。
3. 前記光吸収部が、前記センサヘッドの側壁内面に露出している請求項２記載の濁度計。
4. 前記センサヘッドの側壁に光吸収部材が埋設されることにより前記光吸収部が形成され、
   前記センサヘッドの径方向における前記光吸収部材の厚さが、前記センサヘッドの側壁の厚さ未満としてある請求項２又は３記載の濁度計。
5. 前記収容空間が、前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器それぞれに対応して形成されており、
   前記各収容空間が、前記センサヘッドの側壁において底壁側から中心軸方向に沿って形成されている請求項１乃至４の何れかに記載の濁度計。
6. 前記センサヘッドの側壁において、前記収容空間とは異なる位置に貫通孔が形成されている請求項１乃至５の何れかに記載の濁度計。
7. 前記検査光用光学窓、前記透過光用光学窓及び前記散乱光用光学窓を清掃する清掃体を備える請求項１乃至６の何れかに記載の濁度計。
8. 前記センサヘッドの側壁内面が、円筒状をなすものであり、
   前記清掃体が、前記側壁内面の中心軸回りに回転するものであり、前記側壁内面において中心軸方向の所定範囲に亘って接触する接触部を有している請求項１乃至７の何れかに記載の濁度計。
9. 前記センサヘッドが、その側壁内面及び側壁外面を連通し、中心軸方向に沿って形成されたスリットを有し、
   前記清掃体の回転に伴って、前記清掃体により集められた塵が、前記スリットから外部に排出されるように構成されている請求項８記載の濁度計。
10. 前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器を保持する単一の保持部材を備え、前記保持部材を前記センサヘッドに装着することにより、前記光源、前記透過光検出器及び前記散乱光検出器が、前記収容空間に収容される請求項１乃至９の何れかに記載の濁度計。