JP3762619B2 - Analyzer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
【0002】
【従来の技術】
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。従って、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。尚、図中、4は試料槽、5は吸引ポンプである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
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、前記弁19によって試料液Sの流れを停止させていたことから、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】
また、自然発生的に生じた気泡が前記測定セル3内に付着すると、分析計の分析に悪影響が及ぶため、前記気泡を測定セル3から除去する必要があった。
【0007】
本発明は、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、短時間で精度良く分析測定することが可能な分析計を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、測定セルに試料液を導入して分析測定を行う分析計であって、前記測定セルの上流側に試料液中の気泡を除去するための気泡除去部を備え、前記測定セルに試料液を連続的に導入するとともに、前記測定セルの下流側の導出路に前記測定セルを連続的に流れる試料液の流量を少なくとも2段階に制御する流量制御手段を設け、前記測定セルを通る試料液の流量が小となり測定セル側が高圧となる測定状態と、測定セルを通る試料液の流量が大となり測定セル側が低圧となる気泡除去状態とに切り換え可能としたことを特徴としている(請求項1)。
【0009】
上記の構成からなる分析計では、測定セルを連続的に通る試料液の流量を、測定セル側が高圧となる測定状態と、測定セル側が低圧となる気泡除去状態との2段階に調整することができるので、測定セル内を流れる試料液の流量を急激に変化させることにより、測定セル内に付着した気泡を簡単に除去することができる。
【0010】
【0011】
さらに、前記流量制御手段は、前記分岐路中にも設けられていてもよい(請求項2)。この場合には、前記導出路を流れる試料液の流量と前記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。
【0012】
また、前記導出路は、バイパス流路を有しており、このバイパス流路が、前記導出路中に設けられた前記流量制御手段をまたぐように配置されていてもよい(請求項3)。この場合には、簡単な構成で、前記測定セルを流れる試料液の流量を、少なくとも2段階に調整することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
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。
図1は、本発明の第1実施例に係る分析計Dの構成を概略的に示す説明図である。
本発明の分析計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、前記分析計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、前記導出路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】
前記試料液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。なお、試料液Sは、アンモニア−過酸化水素水溶液に限られるものではなく、例えば硫酸−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、本発明の分析計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】
前記冷却部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。なお、冷却部1は、このような構成に限るものではなく、例えば、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いが、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おくことが望ましい。また、冷却部1は、上記のように、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、例えば、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などであってもよい。
【0017】
前記気泡除去部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、例えばT字管などであってもよい。
【0018】
前記測定セル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、前記光源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、前記検出器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】
前記第2導入路7中には、前記気泡除去部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、前記冷却部1と同じ構成であり、前記第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。なお、冷却部13は、このような構成に限るものではなく、例えば、前記熱交換部分13aが直線状やジグザグ状に設けられていてもよいが、前記排気ファン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おくことが望ましい。また、前記冷却部13は、上記のように、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ず、例えば、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などであってもよい。
【0020】
なお、前記冷却部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、前記冷却部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、あるいは、例えば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、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あわせ持つようなものでもよい。
【0022】
さらに、前記冷却部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】
前記導出路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】
前記流量制御手段11は、例えば可変式のニードル弁であり、前記導出路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(しぼる)。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。なお、流量制御手段11としては、上記ニードル弁に限るものではなく、例えば、図2に示すような、所定の抵抗を得ることができる部材(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ができる可変バルブ15などでもよい。さらに、この可変バルブ15には、前記バイパス流路12を流れる試料液Sの流量の調整を行えるバイパス流量調整機能のついたバルブを用いてもよい。
【0025】
また、上記流量制御手段11と同一構造の部材である流量制御手段16を、前記分岐路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】
前記バイパス流路12は、一端が前記逆止弁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、前記分岐路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、前記流量制御手段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、前記バイパス流路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。なお、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、上記の構成からなる分析計Dの動作について説明する。
予め前記試料槽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、前記試料液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、前記気泡が除去された試料液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、前記測定セル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。なお、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、前記バイパス流路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】
上記のように分析計Dを用いて試料液Sの分析を続けていると、前記測定セル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】
上記の構成からなる分析計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】
なお、図1および図2に示した分析計Dでは、前記測定セル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1 7の開閉によって行われるが、図3に示すように、前記流量制御手段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で、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ことから、前記バイパス流路12および開閉弁17を省くことが可能となる。
【0033】
なお、上記の構成からなる分析計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従来から行われている。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】
上記の構成からなる分析計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可能であることから、応答の遅れが問題とならない。
【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によって絞られることから、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、前記冷却部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可能となる。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の圧力が高くなることから、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の分析を精度良く行うことができ、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】
なお、上記の構成からなる分析計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可能となる。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分析計D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】
【図1】 本発明の第1実施例に係る分析計の構成を概略的に示す説明図である。
【図2】 上記第1実施例における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説明図である。
【図3】 上記第1実施例における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説明図である。
【図4】 従来の分析計の構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an analyzer that performs analytical measurement by introducing a sample solution into a measurement cell.
[0002]
[Prior art]
When performing analytical measurement by introducing a sample solution into a measurement cell, the measured value may be greatly affected by the temperature of the sample solution, depending on the measurement method. In particular, spectroscopic methods such as near infrared spectroscopy The effect is remarkable in.
[0003]
For example, when the sample solution to be analyzed and measured is an ammonia-hydrogen peroxide aqueous solution, a large amount of bubbles are generated at a high temperature, and measurement data is often affected by interference due to the bubbles. Therefore, in such a case, in order to perform accurate measurement, it is desirable to lower the liquid temperature and adjust the temperature.
[0004]
As a conventional analyzer in which the above points are considered, as shown in FIG. 4, a cooling unit 1 for cooling the sample liquid S, and a
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional analyzer having the above-described configuration, the flow of the sample liquid S is stopped by the
[0006]
Further, if bubbles generated spontaneously adhere to the
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above-described matters, and an object of the present invention is to provide an analyzer that can accurately analyze and measure a sample liquid in which bubbles are easily generated in a short time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is an analyzer that performs analytical measurement by introducing a sample liquid into a measurement cell, and a bubble removing unit for removing bubbles in the sample liquid upstream of the measurement cell And a flow rate control means for continuously introducing the sample liquid into the measurement cell and for controlling the flow rate of the sample liquid flowing continuously through the measurement cell to the outlet path downstream of the measurement cell in at least two stages. It is possible to switch between a measurement state in which the flow rate of the sample liquid passing through the measurement cell is low and the measurement cell side is high pressure, and a bubble removal state in which the flow rate of the sample liquid passing through the measurement cell is high and the measurement cell side is low in pressure. (Claim 1).
[0009]
In the analyzer having the above-described configuration, the flow rate of the sample liquid continuously passing through the measurement cell can be adjusted in two stages: a measurement state in which the measurement cell side has a high pressure and a bubble removal state in which the measurement cell side has a low pressure. Therefore, the bubbles attached in the measurement cell can be easily removed by rapidly changing the flow rate of the sample solution flowing in the measurement cell.
[0010]
[0011]
Further, the flow rate control means may be provided also in the branch path (Claim 2 ). In this case, it is possible to easily balance the flow rate of the sample liquid flowing through the outlet path and the flow rate of the sample liquid flowing through the branch path.
[0012]
Further, the lead-out path may have a bypass flow path, and the bypass flow path may be arranged so as to straddle the flow rate control means provided in the lead-out path (Claim 3 ). In this case, the flow rate of the sample liquid flowing through the measurement cell can be adjusted to at least two stages with a simple configuration.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the analyzer D according to the first embodiment of the present invention.
The analyzer D of the present invention includes a
[0014]
The analyzer D includes a
[0015]
The sample liquid S is, for example, an ammonia-hydrogen peroxide aqueous solution, and is held in a high temperature state in the sample tank 4. The sample solution S is not limited to an ammonia-hydrogen peroxide solution, and may be a chemical solution such as a sulfuric acid-hydrogen peroxide solution or a hydrochloric acid-hydrogen peroxide solution. That is, the analyzer D of the present invention can stably measure a sample solution S such as a multi-component aqueous solution that easily generates bubbles at high temperatures.
[0016]
The cooling unit 1 is configured by disposing an
[0017]
The
[0018]
A
[0019]
A cooling
[0020]
The cooling
[0021]
Further, both the
[0022]
Furthermore, both the cooling unit 1 and the
[0023]
The sample liquid S from the lead-out
[0024]
The flow rate control means 11 is, for example, a variable needle valve, and controls the flow rate of the sample liquid S flowing through the lead-out
[0025]
Further, the flow rate control means 16, which is a member having the same structure as the flow rate control means 11, is also provided in the
[0026]
One end of the
[0027]
The
[0028]
Next, the operation of the analyzer D having the above configuration will be described.
In order to analyze the sample liquid S previously stored in the sample tank 4 using the analyzer D, first, the sample liquid S is introduced into the analyzer D through the
[0029]
Then, a predetermined analysis is performed in the
[0030]
If the analysis of the sample liquid S is continued using the analyzer D as described above, bubbles generated spontaneously may adhere to the
[0031]
In the analyzer D having the above-described configuration, the flow rate of the sample liquid S flowing through the
[0032]
In the analyzer D shown in FIGS. 1 and 2, at least two stages of adjustment of the flow rate of the sample liquid S flowing through the
[0033]
In the analyzer D having the above-described configuration, regarding the detection of bubbles in the
[0034]
In the analyzer D having the above configuration, since the sample liquid S introduced from the outside of the analyzer D can be sent to the
[0035]
Further, at the time of analysis of the sample liquid S, the flow rate of the sample liquid S flowing in the vicinity of the
[0036]
Note that the analyzer D having the above-described configuration has a configuration in which only the gas is led out from the
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the analyzer D of the present invention, it is possible to accurately analyze and measure a sample liquid in which bubbles are easily generated in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of an analyzer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of an analyzer when a member capable of obtaining a predetermined resistance is used as the flow rate control means in the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of an analyzer when a variable valve is used as the flow rate control means in the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a conventional analyzer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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