JPH09273990A - 液体の光学測定用サンプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学測定しようとする液体を液体槽から取り
出さずに、しかも測定対象となる液体の滞留がないよう
にサンプリングを行い、さらに測定窓の汚れを生じずに
高精度な光学測定が可能な、液体の光学測定用サンプリ
ング装置を提供する。 【解決手段】 光学測定対象のサンプルとして採取すべ
き液体１１の中に設けられる装置である。採取したサン
プルに対して測定光を透過させるべく配置された投光部
１６及び受光部１７を有する光学ユニット１３と、光学
ユニットの内外に出没すべく移動し、該ユニット内から
液体の中へ出てユニット外で液体を取り込むための凹所
２３が形成された移動体１４とを備えている。光学ユニ
ットは、移動体の凹所が測定位置にあるときに該凹所に
臨むように、投光部及び受光部のそれぞれの測定窓２
１,２２を備え、移動体は、移動の際に、投光部及び受
光部の測定窓の端面を拭うワイパ手段２５を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の液体の光学
測定を行うために、液体のサンプル採取を行うサンプリ
ング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光を用いて液状物質に対する種々の測定
を行う装置として、液色計測計や水分計、薬液成分分析
・濃度計、あるいは薬液反応度計などが知られており、
これらの光学測定装置を用いて測定を行うためには、一
般には、その液体のサンプルを採取して液体槽から取り
出し、それを光学測定装置にかけて測定が行われる。し
かしながら、測定の度に液体のサンプリングを行ってい
たのでは手間であり、目標状態に達する時点を正確に見
極めるためには、その状態に近づいた時点から頻繁にサ
ンプリングおよび測定を行わなければならず、そのよう
な作業は非常に煩雑なものであり、リアルタイムな測定
を行うという点においては極めて不利である。

【０００３】上述のようなサンプリング作業の煩雑さを
解消するためには、被測定物の液体を貯留している例え
ばタンクのような容器の壁体に、測定用として液体を取
り込むための凹所を設け、さらにこの凹所の壁面に測定
窓を設け、この測定窓から測定光を照射して常時測定可
能な状態を作り出す構成が考えられる。ところが、その
ような構成では凹所内の液体が滞留してしまう恐れがあ
り、その凹所内に存する液体が測定しようとする液体全
体の代表値を示さなくなる恐れがある。さらに、液体に
常時接触している測定窓の面に、例えば液体中に含有さ
れた固形成分や析出物が付着したりして汚れると、測定
光照射の条件が時間とともに変化してしまう。このよう
な液体中の成分変化あるいは濃度変化を観察する光学測
定では、常に一定の光学的条件の下で測定が行われなけ
ればならず、測定条件の変化は測定値の信頼性低下を招
くことになる。

【０００４】さらに別の例としては、液体貯留容器の壁
面から容器の内側へ突出する２本の筒状部を設け、それ
ら筒状部の先端に互いに向かい合わせて測定窓を形成
し、筒状部内に光ファイバを挿通させて測定光を導く構
成も考えられる。この場合、液体の滞留の問題は解消さ
れるであろうが、測定窓面の付着物等の汚れの問題は、
上述した例の場合と同様、依然として解消されない。

【０００５】本発明は、上述のような技術的課題に鑑
み、これを有効に解決すべく創案されたものである。し
たがって本発明の目的は、測定しようとする液体を液体
槽から取り出さずに、しかも滞留がないようにサンプリ
ングを行い、さらに測定窓の汚れを生じずに高精度な光
学測定を可能にする、そのような液体の光学測定用サン
プリング装置を提供することにある。

【０００６】また本発明によれば、例えば、高濃度液体
のように測定光の透過性が低い液体に対しても光学測定
が可能であり、さらには、サンプル室の深さを２種類に
とることで、ゼロ較正を不要とする２光路光学系を構成
することも可能となる、そのような液体の光学測定用サ
ンプリング装置が提供される。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液体の光学
測定用サンプリング装置は、上述のごとき課題を解決
し、その目的を達成するために以下のような構成を備え
ている。即ち、光学測定対象のサンプルとして採取すべ
き液体の中に設けられる装置であって、採取したサンプ
ルに対して測定光を透過させるべく配置された投光部お
よび受光部を有する光学ユニットと、上記光学ユニット
の内外に出没すべく移動し、該ユニット内から液体の中
へ出て該ユニット外で液体を取り込むための凹所が形成
された移動体とを備え、上記光学ユニットは、上記移動
体の凹所が測定位置にあるときに該凹所に臨むように、
該投光部および受光部のそれぞれの測定窓を備え、上記
移動体は、移動の際に、上記投光部及び受光部の測定窓
の端面を拭うワイパ手段を備えている。

【０００８】本発明のサンプリング装置の移動体は、回
転板であってもよく、あるいは直進往復運動するスライ
ド板であってもよい。回転板は、一方向回転する円板で
あってもよいのは勿論、部分円で形成されて正転方向お
よび逆転方向に往復回動するものでもよい。

【０００９】また、本発明のサンプリング装置のワイパ
手段は、移動体に形成されたエッジであってもよく、あ
るいは移動体内に押し込み可能に取り付けられて測定窓
の方向へ突出するように付勢された突出部材であっても
よい。上記エッジは、サンプル室を形成する凹所のエッ
ジであるのが好ましいが、例えば凹所の周囲で移動体の
表面に段差部を形成して、その段差部のエッジをこのワ
イパ手段とすることもできる。

【００１０】さらに、上記凹所は、その深さを調整すべ
く該凹所内に嵌合される透明板をさらに備えて、該凹所
内に嵌合されている透明板の端面を拭うべく、光学ユニ
ット内に押し込み可能に取り付けられて突出方向に付勢
された突出ワイパ部材をさらに備えていてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るサンプリング
装置の幾つかの実施の形態について、図１から図９を参
照して説明する。

【００１２】図１に示すように、本発明に係るサンプリ
ング装置１０は、被測定物の液体１１の中に浸漬した状
態で用いられる。この装置１０は、採取したサンプル１
２に対して測定光を透過させるための投光部と受光部と
を備えた光学ユニット１３と、この光学ユニット１３の
外で採取したサンプルをユニット１３内に取り込んで測
定位置に位置させる回転板１４とを有している。

【００１３】光学ユニット１３は、投光部を形成するた
めに光源（図示せず）からの測定光を光ファイバ１５で
受け入れる第１室１６と、受光部を形成するためにサン
プルの液体を透過した測定光を受け入れる第２室１７と
を有している。第１室１６には、光源（図示せず）から
光ファイバ１５によって投光部へ導かれた測定光を、採
取されて測定位置にあるサンプル１２に向けて反射屈曲
させる反射鏡１９が、また第２室１７には、このサンプ
ル１２を透過した測定光を測定装置（図示せず）へ導く
光ファイバ１８に向けて反射屈曲させる反射鏡２０が設
けられている。これら反射鏡１９および２０は、サンプ
ル１２を通過する光の光路に対して、いずれも４５°ず
つ傾けられている。

【００１４】第１室１６および第２室１７が、測定位置
にサンプル１２を保持した状態にある回転板１４に対し
て臨む箇所には、透明な測定窓２１および２２がそれぞ
れ設けられている。これら測定窓２１および２２の間の
距離は、その間で回転板１４が摺接しながら回転できる
ように、回転板１４の厚さ寸法に略等しくされており、
この寸法は、光学ユニット１３自体が回転板１４を受け
入れる凹所の幅寸法にも採用されている。また、少なく
ともこれらの摺接面がフッ素樹脂でコーティングされて
いたり、あるいは回転板１４自体がフッ素樹脂製であっ
たりというように、両者間の摩擦が低くなるようにされ
ている。

【００１５】回転板１４は、図２に示すように、円板で
構成されており、中心角９０°毎の位置に、サンプルを
取り込むための空間としてサンプル室２３が４カ所形成
されている。このサンプル室２３は、回転板１４の板厚
を貫通する円形開口である。サンプル室２３の数は３〜
６程度が適切であるが、１室ないし２室だけでも可能で
ある。測定の迅速化のためには、あるいは正確を期する
ために複数のサンプルの測定値について平均値を取る場
合には、サンプル室２３の数は多いほうが有利である。
回転板１４の駆動は、光学ユニット１３内に設けられた
モータ２４によって行われる。なお、図中２６は、ユニ
ット１３から外に出た回転板１４を保護する保護カバー
である。

【００１６】以上のように構成された装置は、被測定物
の液体１１の中に浸漬され、回転板１４を９０°ずつ間
欠的に回転させながら運転される。９０°回転する毎に
一つのサンプル室２３がユニット１３内から液体中に出
され、別の一つが液体中からユニット１３内へ取り込ま
れる。サンプル室２３内は常に液体で満たされている
が、ユニット１３内から液体中へ出されたサンプル室内
の液体は、光学測定を終えたサンプルとして液体中へ戻
される。逆に、液体中からユニット１３内へ取り込まれ
るサンプル室内の液体は、これから光学測定が行われる
測定対象のサンプルとなる。

【００１７】回転板１４の回転に伴って回転板１４の端
面と測定窓２１および２２の端面との間に摺動が生じ、
サンプル室２３の両端の開口エッジ２５が測定窓２１お
よび２２の端面に対してワイパ作用をなす。測定窓２１
および２２の端面は、このワイパ作用によって常に清浄
な状態に保たれ、液体中含有成分等の付着による光学測
定精度の低下を防止する。特に、測定位置にあるサンプ
ル室内の液体に対して光学測定が終了した後に、次のサ
ンプル室の液体に対して測定を行うために回転板１４を
回転させると、測定が終了したサンプル室のエッジ２５
が測定窓２１（投光側だけで説明するが、受光側でも同
様）に対してワイパ作用をなし、その端面を清浄にして
から次のサンプル室の液体を受け入れることになる。し
たがって、ワイパ作用は、常に測定を行う直前でなさ
れ、測定時には測定窓２１および２２の端面が最も清浄
な状態にされている。

【００１８】図３は、本発明に係るサンプリング装置の
別の実施形態を示す図である。上述の実施形態のサンプ
リング装置に比べて回転板３４の厚さが、光学ユニット
３３の測定窓４１および４２間の距離よりも僅かに小さ
くされており、回転板３４自身と光学ユニット３３とが
摺接することによる摩擦は生じないようにされている。
また回転板３４には、図４および５に示すように、サン
プル室４３,４３の間に、回転板３４の両端面から突出
して測定窓４１および４２の端面に摺接するようにワイ
パ部材４７が設けられている。このワイパ部材４７をフ
ッ素樹脂製またはフッ素樹脂コーティングすることによ
って摺接部の摩擦が低くされている。

【００１９】ワイパ部材４７は、回転板３４の内側から
両外側へ突出するようにして回転板内に嵌め込まれてお
り、背中合わせにされた二つのワイパ部材４７,４７の
間に設けられたスプリング４８によって両外側へ押し出
されるように付勢されている。ワイパ部材４７は、回転
板３４が回転してワイパ部材４７が光学ユニット３３内
に引き込まれるとき、光学ユニット３３の内壁面４９に
よって回転板３４内へ押し込まれる。

【００２０】図６は、本発明に係るサンプリング装置の
さらに別の実施形態を示す図である。この形態では、回
転板５４のサンプル室６３にガラス製またはプラスチッ
ク製の透明板７０を嵌め込んでサンプル室６３の深さを
可変にしている。即ち、この透明板７０の厚さを変える
ことによって、サンプル室６３内に取り込まれる液体の
厚さ（光学測定におけるセル長）を種々に設定できる。
このようにすることで、測定光の透過性が低い液体（例
えば高濃度液体）に対しても光学測定が可能になる。ま
た、サンプル室６３の深さ（セル長）を２種類にとるこ
とで、ゼロ較正を不要とする２光路光学系を構成するこ
とも可能となる。

【００２１】図６のような構成をとる場合、サンプル室
６３に嵌め込まれた透明板７０の両端面に対してもワイ
パ作用を行う必要がある。図７はそのための構成を説明
する要部断面図である。図５に示した例で回転板に設け
られたワイパ部材と同様のワイパ部材６７が、この例で
は光学ユニット５３に設けられている。ワイパ部材６７
は、回転板５４の両側から回転板５４に向けて突出する
ように設けられている。ワイパ部材６７およびスプリン
グ６８を収納するワイパブロック７１の周囲には、サン
プル液の排出流路７２が形成されており、この流路７２
は光学ユニット５３内を貫通してユニット５３の外表面
に開口している。すなわち、ワイパ部材６７がサンプル
室６３内へ進入することによって排除されるサンプル室
６３内の液体を、この流路７２によって逃がすことがで
きる。このように、ワイパ作用はサンプル室６３内の液
体排除を伴うので光学測定が終わった後に行われなけれ
ばならず、ワイパブロック７１は測定位置に対して回転
板５４の回転方向の後方に位置されている。

【００２２】光学ユニット５３の測定窓６１および６２
に対するワイパ作用は、図１の例と同様に、回転板５４
の回転に伴ってサンプル室６３の開口エッジが行う。

【００２３】図８および９は、本発明に係るサンプリン
グ装置のさらに別の実施形態を示す図である。この形態
では、回転板８４の外周の側面にフィン９５が形成され
ている。このフィン９５は、液体中に流れがある場合、
その流れを受けて回転板８４を回転させるように設けら
れている。この装置は、他の例と同様にモータ９４も備
えているので、フィン９５およびモータ９４のいずれに
よっても回転板８４を回転させることが可能である。回
転板８４を囲む光学ユニット８３の内壁面９９,９９間
の距離は回転板８４の厚さ寸法よりも大きくされてお
り、測定窓９１および９２が内壁面９９,９９から突出
してその間の距離だけが回転板８４の厚さに等しくされ
ている。したがって回転板８４に作用する摩擦力は最小
限に抑えられている。

【００２４】以上の説明では、サンプル室はいずれも回
転板に形成されているが、測定位置を通って直線往復運
動でスライドするスライド板に形成することもできる。

【００２５】往復移動するスライド板の例からも理解で
きるように、回転板については、一方向へ回転するだけ
でなく、逆方向へも回転するようにして往復動作させる
ことも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明の装置によれば、
測定しようとする液体を液体槽から一々取り出さずとも
測定が行える。また、測定対象の液体は、サンプル室が
液体中で移動することによって確実に置き換わり、常に
新しいサンプルを採取して測定が行える。さらに、測定
光が通過する測定窓に対しては、回転板またはスライド
板が移動する際にワイパ作用をなすので、汚れが付着す
ることなく常に清浄な面に維持され、高精度な光学測定
が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のサンプリング装置に係る第１の実施
形態の概略構成を示す説明図である。

【図２】 図１に示された回転板の正面図である。説明
図である。

【図３】 本発明のサンプリング装置に係る第２の実施
形態の概略構成を示す説明図である。

【図４】 図３に示された回転板の正面図である。

【図５】 図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図６】 本発明のサンプリング装置に係る第３の実施
形態の概略構成を示す説明図である。

【図７】 図６に示された装置におけるワイパブロック
の概略構成を示す説明図である。

【図８】 本発明のサンプリング装置に係る第４の実施
形態の概略構成を示す説明図である。

【図９】 図８に示された回転板の正面図である。

【符号の説明】

１０ サンプリング装置 １１ 液体 １２ サンプル １３ 光学ユニット １４ 回転板 １５ 光ファィバ １６ 第１室 １７ 第２室 １８ 光ファィバ １９ 反射鏡 ２０ 反射鏡 ２１ 測定窓 ２２ 測定窓 ２３ サンプル室 ２４ モータ ２５ 開口エッジ ２６ 保護カバー ３３ 光学ユニット ３４ 回転板 ４１ 測定窓 ４２ 測定窓 ４３ サンプル室 ４７ ワイパ部材 ４８ スプリング ４９ 光学ユニットの内壁面 ５３ 光学ユニット ５４ 回転板 ６１ 測定窓 ６２ 測定窓 ６３ サンプル室 ６７ ワイパ部材 ６８ スプリング ７０ 透明板 ７１ ワイパブロック ７２ 流路 ８３ 光学ユニット ８４ 回転板 ９１ 測定窓 ９２ 測定窓 ９４ モータ ９５ フィン ９９ 光学ユニットの内壁面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学測定対象のサンプルとして採取すべ
   き液体（１１）の中に設けられる装置であって、 採取したサンプルに対して測定光を透過させるべく配置
   された投光部（１６）および受光部（１７）を有する光
   学ユニット（１３,３３,５３,８３）と、 上記光学ユニットの内外に出没すべく移動し、該ユニッ
   ト内から液体の中へ出て該ユニット外で液体を取り込む
   ための凹所（２３,４３,６３）が形成された移動体（１
   ４,３４,５４,８４）とを備え、 上記光学ユニットは、上記移動体の凹所が測定位置にあ
   るときに該凹所に臨むように、該投光部および受光部の
   それぞれの測定窓（２１,２２,４１,４２,６１,６２,９
   １,９２）を備え、 上記移動体は、移動の際に、上記投光部及び受光部の測
   定窓の端面を拭うワイパ手段（２５,４７）を備えてい
   ることを特徴とする、液体の光学測定用サンプリング装
   置。
2. 【請求項２】 上記移動体は、回転運動する回転板（１
   ４,３４,５４,８４）である請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 上記移動体は、往復動するスライド板で
   ある請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】 上記ワイパ手段は、上記移動体に形成さ
   れたエッジ（２５）である請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】 上記ワイパ手段は、上記移動体内に押し
   込み可能に取り付けられて上記測定窓（４１,４２）の
   方向へ突出するように付勢された突出部材（４７）であ
   る請求項１記載の装置。
6. 【請求項６】 上記凹所（６３）は、その深さを調整す
   べく該凹所内に嵌合される透明板（７０）をさらに備
   え、 上記凹所内に嵌合された透明板の端面を拭うべく、上記
   光学ユニット（５３）内に押し込み可能に取り付けられ
   て突出方向に付勢された突出ワイパ部材（６７）をさら
   に備えた請求項１記載の装置。