JPH04249745A - 液体測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポンプから管路を介し
て試料容器に試料液を供給し、試料容器内を流れる試料
液の成分濃度などの測定を行うようにした液体測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、試料液の成分濃度を測定する１
つの方法として吸光光度法が周知である。この吸光光度
法は、特定波長の光を試料液に照射し、その透過光から
吸光度を測定し、その測定データを例えばランバート・
ベール（Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ）の法則などの換算
式に当てはめることによって、成分濃度を算出するもの
である。このような測定を刻々と成分濃度が変化する試
料液に対して行う場合、その試料液をポンプで透明な試
料容器であるフローセルに供給しながら、フローセルに
特定波長の光を照射することによって行われる。

【０００３】また、試料液の成分濃度を測定する他の方
法として電極などのセンサを用いる方法があり、この場
合でも、刻々と成分濃度が変化する試料液に対して行う
場合には、ポンプでフローセルに試料液が供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例のように、ポンプで試料液を単調にフローセルに供給
するだけでは、試料液だけでなく気泡もフローセルを通
過し、あるいは気泡がフローセルに付着することになり
、その気泡に起因して測定が不正確になったり、測定不
能に陥るという問題点があった。すなわち、例えば上記
した吸光光度法で測定する場合に、試料液に気泡が混じ
ると、光の散乱や乱反射が起こるので、このような条件
下で測定されたデータを例えば上記ランバート・ベール
の法則に当てはめても正確な成分濃度を算出できない。 また、電極などのセンサで成分濃度を測定する場合も、
そのセンサの感応部表面に気泡が付着すると感度に変化
が生じるなどして、測定に支障をきたす。このような、
気泡による障害を除く対策として、試料液を攪拌し、あ
るいは振動を与えることによってフローセルなどへの気
泡の付着を防ぐといった処置がこれまで行われていたが
、試料液によっては攪拌や振動などの物理的な刺激によ
って、かえって気泡の発生が促進されるものもあり、こ
のような場合には逆効果となる。

【０００５】上記の従来欠点に鑑み、本発明は、気泡を
避けて試料液の測定を正確に行うことのできる液体測定
装置を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１発明は、管路を介して試料容器に試料液を供
給するポンプと、前記ポンプの運転を周期的に一定時間
停止させるポンプ制御手段と、前記ポンプの運転停止時
に前記試料容器内の試料液の測定を行う測定手段とを備
えたことを特徴としている。

【０００７】第２発明は、管路を介して試料容器に試料
液を供給するポンプと、前記試料容器内の試料液の測定
を行う測定手段と、前記管路の途中に設けられ試料容器
側管路の開口位置よりも高い位置にポンプ側管路の開口
とオーバーフロー用開口とを配置した脱泡用密閉槽と、
この脱泡用密閉槽に試料液が充満する度にオーバーフロ
ー用開口を開放するオーバーフロー用開閉弁とを備えた
ことを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記第１発明の構成によれば、ポンプによる試
料液の供給に伴い試料容器に気泡が流入しても、周期的
にポンプの運転が停止するときに管路内に生じるサージ
圧によって、気泡は試料容器内から押し出される。この
間に測定手段による試料液の測定が行われるので、気泡
に起因して測定誤差が生じたり、測定不能に陥ることは
ない。

【０００９】上記第２発明の構成によれば、試料液に混
じった気泡は、管路の途中に設けられた脱泡用密閉槽内
で試料液面上に浮上して試料液から分離される。また、
脱泡用密閉槽に試料液が充満してくると、オーバーフロ
ー用開閉弁がオーバーフロー用開口を開放するので、気
泡が試料容器側管路の開口へ流れ込むこともない。した
がって、試料容器に供給される試料液からは気泡が除去
され、気泡に起因して測定誤差が生じたり、測定不能に
陥ることはない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明による液体測定装置の第１の実施例
を示す構成概要図である。この実施例の液体測定装置は
、試料液である過酸化水素・アンモニア混合液１の成分
濃度を吸光光度法によって測定する装置であって、過酸
化水素・アンモニア混合液１は送液ポンプ２から管路３
を介して試料容器であるフローセル４に供給される。 フローセル４は途中を２つの流路４ａ，４ｂに分岐させ
てある。フローセル４の一方の流路４ａには、第１の光
源５から干渉フィルタ６を経て得られる特定の波長３１
３ｎｍの紫外線ＵＶが照射され、流路４ａを透過した紫
外線ＵＶは第１の検出器７で受光される。また、フロー
セル４の他方の流路４ｂには、第２の光源８から回折格
子９を経て得られる特定の波長２２０９．８ｎｍの近赤
外線ＮＩＲ　が照射され、流路４ｂを透過した近赤外線
ＮＩＲ　は第２の検出器１０で受光される。第１の検出
器７で受光される紫外線ＵＶの光量は電圧信号に変換さ
れ第１のアンプ１１で増幅された後、第１のＡ／Ｄ変換
器１２でデジタル信号に変換されて演算処理装置１３に
入力される。また、第２の検出器１０で受光される近赤
外線ＮＩＲ　の光量も電圧信号に変換され第２のアンプ
１４で増幅された後、第２のＡ／Ｄ変換器１５でデジタ
ル信号に変換されて演算処理装置１３に入力される。演
算処理装置１３に入力される電圧信号は、上記紫外線Ｕ
Ｖおよび近赤外線ＮＩＲ　の過酸化水素・アンモニア混
合液１における透過光量を示すデータであり、演算処理
装置１３ではこれらのデータを吸光度に変換した後例え
ば重回帰分析により予め導出されているアンモニア濃度
換算式および過酸化水素濃度換算式に当てはめる演算処
理が行われ、その演算結果から過酸化水素・アンモニア
混合液１中の各成分の濃度が求められる。すなわち、上
記光源５，８、干渉フィルタ６、検出器７，１０、回折
格子９、アンプ１１，１４、Ａ／Ｄ変換器１２，１５、
演算処理装置１３は、試料液であるアンモニア・過酸化
水素混合液１から各成分濃度を測定する測定系１６を構
成している。ポンプ駆動回路１７は、上記送液ポンプ２
の運転を周期的に停止させる制御機能を持つ回路である
。上記演算処理装置１３によるＡ／Ｄ変換器１２，１５
からのデータの取り込みは、上記ポンプ駆動回路１６に
同期して行われる。すなわち、送液ポンプ２の運転が停
止している時間をＴ１とすると、その時間Ｔ１の後半の
一定期間に吸光度の測定が行われる。

【００１１】このように構成された上記液体測定装置に
おいては、上述したように送液ポンプ２が間欠運転され
、送液ポンプ２の運転が停止した時、管路３内の試料液
つまり過酸化水素・アンモニア混合液１にサージ圧が生
じるので、停止前にフローセル４の流路４ａ，４ｂに流
入し、あるいは付着した気泡は、そのサージ圧のために
流路４ａ，４ｂから押し出され、紫外線ＵＶや赤外線Ｎ
ＩＲの光路から外れる。そして、気泡が除去された後で
、吸光度の測定が行われる。通常、送液ポンプ２からフ
ローセル４までの管路３の管径に比べて、フローセル４
の流路幅の方が狭いので、上記サージ圧の変動が僅かで
も、フローセル４の流路４ａ，４ｂには大きく作用し、
気泡を十分除去できる。このようにして、気泡を除去し
た条件のもとで吸光度が測定されるので成分濃度の測定
を正確に行うことができる。なお、送液ポンプ２の運転
停止時間Ｔ１や、停止中における測定開始のタイミング
などは、試料液の流量などの条件に応じて適当な値に設
定すればよい。

【００１２】図２は、上記液体測定装置において、試料
液としてアンモニア濃度が５ｗｔ％、過酸化水素濃度が
５ｗｔ％の過酸化水素・アンモニア混合液１を用いて、
フローセル４の流路４ｂにおける近赤外線ＮＩＲ　の吸
光度を測定した結果を示すグラフであり、図３はこれと
比較するために、送液ポンプ２を連続運転して同じ近赤
外線ＮＩＲ　の吸光度を測定した結果を示すグラフであ
る。ただし、送液ポンプ２を間欠運転するときの停止時
間Ｔ１、運転時間Ｔ２はそれぞれ２分、フローセル４の
セル窓の材質はサファイア、光路長は１ｍｍ、吸光度に
相当する値としてここでは検出器１０から出力される透
過光出力を電圧値で示している。図２と図３の比較から
明らかなように、連続運転時の測定データには連続的に
ノイズが発生しており、正確な吸光度が測定できていな
いのに対して、間欠運転時の測定データでは運転が停止
されている２分間毎にデータのレベルが平坦となってノ
イズが除去されている。なお、この測定では時間の経過
に伴ってデータの平坦部のレベルが漸増しているが、こ
れは同じ試料液を循環させてフローセル４に供給したた
めに、揮発によって成分濃度が変化したことによるもの
である。

【００１３】図４は、上記液体測定装置において、試料
液として上記と同じ過酸化水素・アンモニア混合液１を
用いて、フローセル４の流路４ａにおける紫外線ＵＶの
吸光度を測定した結果を示すグラフであり、図５はこれ
と比較するために、送液ポンプ２を連続運転して同じ紫
外線ＵＶの吸光度を測定した結果を示すグラフである。 その他の条件は近赤外線ＮＩＲ　の場合と同じである。 この場合にも、送液ポンプ２の間欠運転によって、運転
停止時間Ｔ１の間にノイズが除去されていることが分か
る。

【００１４】なお、測定対象や測定方法の如何によって
、光信号の採取の仕方には上述した透過型のほかに、反
射型や散乱型があるが、いずれの場合でも同様の効果を
期待できる。また、光学的測定方法を用いる場合に限ら
ず、例えば電極センサなどを用いる場合で気泡が測定の
邪魔になる場合に適用しても、同様の効果を期待できる
。

【００１５】図６は本発明による液体測定装置の第２の
実施例を示す構成概要図である。この実施例の液体測定
装置も、試料液２１の成分濃度などを例えば光学的測定
方法によって測定する装置であって、試料液２１は送液
ポンプ２２から管路２３ａ、脱泡用密閉槽２５および管
路２３ｂを介して試料容器であるフローセル２４に供給
される。上記送液ポンプ２２側管路２３ａは、脱泡用密
閉槽２５の上位置に開口２５ａさせてあり、上記フロー
セル２４側管路２３ｂは、脱泡用密閉槽２５の下位置に
開口２５ｂさせてある。別に、脱泡用密閉槽２５の上位
置には、充満した試料液２１を逃がすためのオーバーフ
ロー用開口２５ｃが形成され、この開口２５ｃはオーバ
ーフロー用管路２６を介して下流側管路２７に連通させ
てあり、オーバーフロー用管路２６の途中には、この管
路２６を開閉する電磁弁２８が設けられている。また、
フローセル２４の出口は管路２９を介して上記下流側管
路２７に接続され、管路２９の途中には、この管路２９
を開閉する電磁弁３０が設けられている。フローセル２
４の試料液２１は、光源３２、干渉フィルタ３３、検出
器３４などからなる光学的測定手段３５によって測定さ
れる。電磁弁制御装置３１は上記各電磁弁２８，３０の
開閉制御を行う装置であって、脱泡用密閉槽２５内に試
料液２１が充満するまでは電磁弁２８を閉、電磁弁３０
を開とし、試料液２１が充満すると逆に電磁弁２８を開
、電磁弁３０を閉とする制御機能を持つ。

【００１６】なお、上記電磁弁制御装置３１によって制
御される電磁弁２８，３０の開閉時間は、例えば次のよ
うにして設定することができる。いま、試料液２１の流
量をｘ（ｍｌ／分）、その流量のうち気泡が占める量を
ｙ（ｍｌ／分）、電磁弁２８が開で電磁弁３０が閉の期
間をｔ１（分）、電磁弁２８が閉で電磁弁３０が開の期
間をｔ２（分）とし、各管路は径の小さい配管を使用す
るものとしてその管路容積を無視するものとすると、期
間ｔ１（分）の間に脱泡用密閉槽２５に溜まる液量Ｑ１
（ｍｌ）は

【００１７】Ｑ１＝（ｘ−ｙ）×ｔ１（ｍ１）

【００１
８】となる。また、期間ｔ２（分）の間に脱泡用密閉槽
２５に溜まる液量Ｑ２は

【００１９】 Ｑ２＝（ｘ−ｙ）×ｔ２−ｘ×ｔ２＝−ｙ×ｔ２（ｍ１
）

【００２０】つまり、ｙ×ｔ２（ｍｌ）だけ脱泡用密
閉槽２５の液量は減少することになる。したがって、電
磁弁２８，３０の開閉サイクルの途中で脱泡用密閉槽２
５を空にしないためには、脱泡用密閉槽２５の容量はｙ
×ｔ２以上としなければならない。逆に言えば、脱泡用
密閉槽２５の容量に対して、上記関係を満たすように期
間ｔ２を設定する必要がある。一方、電磁弁２８，３０
の開閉の１サイクル（ｔ１＋ｔ２）の間に脱泡用密閉槽
２５に溜まる液量（Ｑ１＋Ｑ２）は

【００２１】Ｑ１＋Ｑ２＝（ｘ−ｙ）×ｔ１−ｙ×ｔ２

【００２２】であり、サイクルの途中で脱泡用密閉槽２
５を空にしないためには、この式の値が正の値でなけれ
ばならない。この関係から、期間ｔ１と期間ｔ２の比率
が定まる。上述した条件のもとに、期間ｔ１，ｔ２を設
定することによって、脱泡用密閉槽２５では電磁弁２８
，３０の開閉サイクルが繰り返されていくうちに、必ず
試料液２１がオーバーフロー用管路２６からオーバーフ
ローすることになる。

【００２３】この液体測定装置では、送液ポンプ２２か
ら管路２３ａ、脱泡用密閉槽２５、管路２３ｂを経てフ
ローセル２４に試料液２１が供給されるとき、途中の脱
泡用密閉槽２５において試料液２１から気泡が分離され
、フローセル２４には気泡を含まない試料液２１だけが
供給される。すなわち、脱泡用密閉槽２５において、試
料液２１中の気泡は浮上して分離される。脱泡用密閉水
槽２５において試料液２１が充満すると、気泡の分離が
阻害され管路２３ｂからフローセル２４に気泡を含んだ
試料液２１が流入することになるが、間欠的にフローセ
ル用管路２６の電磁弁２８が開かれるので、この間にあ
る程度まで脱泡用密閉槽２５の液位は低下する。また、
この間、もう一方の電磁弁３０は閉となるので、気泡を
含んだ試料液２１がフローセル２４に流入することはな
い。

【００２４】試料液２１がフローセル２４に供給される
のは電磁弁３０が開となる期間ｔ２であるが、このとき
電磁弁２８は閉となっているので、脱泡用密閉槽２５や
フローセル２４の配置に関係なく、試料液２１の流入圧
はそのままフローセル２４に伝達されることになり、流
路の狭いフローセル２４に容易に試料液２１を供給でき
る。また、フローセル２４などに付着した気泡も上記流
入圧によってフローセル２４の光路外に押し出すことが
できる。このようにして、気泡を除去した条件のもとで
試料液２１の測定が行われるので、測定を正確に行うこ
とができる。なお、電磁弁２８，３０の開閉は、上記実
施例のように、その期間ｔ１，ｔ２を予め設定する場合
のほか、脱泡用密閉槽２５内に液位検出用のセンサを設
け、そのセンサの検出信号に基づき、開閉制御するよう
にしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】第１発明および第２発明は、上述した構
成より成り、試料液を供給するポンプを断続運転して、
運転停止時に生じるサージ圧で試料容器内の気泡を押し
出し、また、ポンプから試料容器までの管路の途中に設
けた脱泡用密閉槽で、試料液から気泡を除去するように
しているので、気泡に妨げられることなく液体の測定を
正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の液体測定装置の構成概
要図である。

【図２】第１の実施例の液体測定装置によって過酸化水
素・アンモニア混合液に対する近赤外線の透過光出力を
測定した結果を示すグラフである。

【図３】ポンプを連続運転して同じ近赤外線の透過光出
力を測定した結果を示すグラフである。

【図４】第１の実施例の液体測定装置によって過酸化水
素・アンモニア混合液に対する紫外線の透過光出力を測
定した結果を示すグラフである。

【図５】ポンプを連続運転して同じ紫外線の透過光出力
を測定した結果を示すグラフである。

【図６】本発明の第２の実施例の液体測定装置の構成概
要図である。

【符号の説明】

１　　試料液 ２　　ポンプ ３　　管路 ４　　試料容器 １６　　測定手段 １７　　ポンプ制御手段 ２１　　試料液 ２２　　ポンプ ２３ａ　管路 ２３ｂ　管路 ２４　　試料容器 ２５　　脱泡用密閉槽 ２５ａ　ポンプ側管路開口 ２５ｂ　試料容器側管路開口 ２５ｃ　オーバーフロー用開口 ２８　　オーバーフロー用開閉弁 ３５　　測定手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　管路を介して試料容器に試料液を供給
   するポンプと、前記ポンプの運転を周期的に一定時間停
   止させるポンプ制御手段と、前記ポンプの運転停止時に
   前記試料容器内の試料液の測定を行う測定手段とを備え
   たことを特徴とする液体測定装置。
2. 【請求項２】　　管路を介して試料容器に試料液を供給
   するポンプと、前記試料容器内の試料液の測定を行う測
   定手段と、前記管路の途中に設けられ試料容器側管路の
   開口位置よりも高い位置にポンプ側管路の開口とオーバ
   ーフロー用開口とを配置した脱泡用密閉槽と、この脱泡
   用密閉槽に試料液が充満する度にオーバーフロー用開口
   を開放するオーバーフロー用開閉弁とを備えたことを特
   徴とする液体測定装置。