特開 2024-88484 水質分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024088484

(43)【公開日】2024-07-02

(54)【発明の名称】水質分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/49 20060101AFI20240625BHJP

   G01N 21/05 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

G01N21/49 A

G01N21/05

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022203687

(22)【出願日】2022-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シュレスタ ソミ

(72)【発明者】

【氏名】田原 雅哉

【テーマコード（参考）】

2G057

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G057AA01

2G057AB02

2G057AB03

2G057AB06

2G057AB07

2G057AC01

2G057BA05

2G057DB05

2G057DC07

2G057JA16

2G059AA05

2G059BB05

2G059DD12

2G059EE01

2G059EE02

2G059EE11

2G059GG02

2G059HH01

2G059HH03

2G059NN01

2G059NN07

(57)【要約】

【課題】水質分析装置においては、接液容器内部の汚れによる散乱光の影響を防ぐとともに、メンテナンスが容易であることが好ましい。
【解決手段】測定対象水に含まれる測定対象物質の濃度を測定する水質分析装置であって、測定対象水が通流する内部空間を有し、照射光窓、検出光窓および透過光窓が設けられた接液容器と、照射光窓から接液容器の内部空間に向けて照射光を照射する位置に設けられた照射光学系と、検出光窓から射出する検出光を検出する位置に設けられた検出光検出光学系と、透過光窓から射出する透過光を検出する位置に設けられた透過光検出光学系と接液容器の内部において、照射光窓と検出光窓とを結ぶ直線および検出光窓と透過光窓とを結ぶ直線の少なくとも一部を遮るように設けられた遮光ブロックとを備え、遮光ブロックは、接液容器から着脱可能である水質分析装置を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象水に含まれる測定対象物質の濃度を測定する水質分析装置であって、
前記測定対象水が通流する内部空間を有し、照射光窓、検出光窓および透過光窓が設けられた接液容器と、
前記照射光窓から前記接液容器の前記内部空間に向けて照射光を照射する位置に設けられた照射光学系と、
前記検出光窓から射出する検出光を検出する位置に設けられた検出光検出光学系と、
前記透過光窓から射出する透過光を検出する位置に設けられた透過光検出光学系と
前記接液容器の内部において、前記照射光窓と前記検出光窓とを結ぶ直線および前記検出光窓と前記透過光窓とを結ぶ直線の少なくとも一部を遮るように設けられた遮光ブロックと
を備え、
前記遮光ブロックは、前記接液容器から着脱可能である
水質分析装置。

【請求項2】

前記遮光ブロックは、
前記照射光窓と前記透過光窓とを結ぶ透過光路を挟んで設けられた第１壁部および第２壁部と、
前記透過光路から分岐して前記検出光窓に向かう検出光路を挟んで設けられた第１壁面および第２壁面と
を有する請求項１に記載の水質分析装置。

【請求項3】

前記第２壁部は、前記透過光路と前記検出光路とを接続する開口を有し、
前記第１壁面および前記第２壁面は、前記第２壁部の前記開口から前記検出光窓に向かって突出して設けられている
請求項２に記載の水質分析装置。

【請求項4】

前記遮光ブロックは、前記接液容器の前記内部空間における前記測定対象水の通流方向と交差する主面を有する底板を有し、
前記第１壁部、前記第２壁部、前記第１壁面および前記第２壁面は、前記底板の前記主面に設けられている
請求項３に記載の水質分析装置。

【請求項5】

前記底板の前記主面には、貫通穴が設けられている
請求項４に記載の水質分析装置。

【請求項6】

前記第１壁部には、貫通穴が設けられていない
請求項４に記載の水質分析装置。

【請求項7】

前記底板の前記主面と直交する第１方向における前記第１壁部の高さは、前記第１方向における前記照射光の直径よりも大きい
請求項４に記載の水質分析装置。

【請求項8】

前記底板の前記主面と直交する第１方向における前記第２壁部の高さは、前記第１方向における前記第１壁部の高さよりも大きい
請求項４に記載の水質分析装置。

【請求項9】

前記照射光窓と前記透過光窓とを結ぶ第２方向と直交し、且つ、前記底板の前記主面と平行な第３方向において、前記第１壁部および前記第２壁部の少なくとも一方の幅は、前記透過光路の幅よりも大きい
請求項４に記載の水質分析装置。

【請求項10】

前記遮光ブロックは一体の部品である
請求項４に記載の水質分析装置。

【請求項11】

前記照射光窓と前記透過光窓とを結ぶ第２方向における前記底板の両端には切り欠きが設けられている
請求項４から１０のいずれか一項に記載の水質分析装置。

【請求項12】

前記接液容器の壁部には、前記接液容器の内部から外側に向かう凹部が形成されており、
前記凹部に前記照射光窓、前記検出光窓または前記透過光窓のいずれかが配置されている
請求項１から１０のいずれか一項に記載の水質分析装置。

【請求項13】

前記照射光窓と前記透過光窓とを結ぶ第２方向と直交し、且つ、前記底板の前記主面と平行な第３方向において、前記透過光路の幅は、前記照射光窓の幅よりも小さい
請求項４に記載の水質分析装置。

【請求項14】

前記照射光窓と前記透過光窓とを結ぶ第２方向と直交し、且つ、前記底板の前記主面と平行な第３方向において、前記透過光路の幅は、前記貫通穴の直径よりも小さい
請求項５に記載の水質分析装置。

【請求項15】

前記第１壁部および前記第２壁部の前記透過光路に面している部分の反射特性と、前記第１壁面および前記第２壁面の反射特性が異なる
請求項２に記載の水質分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水質分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、試料水の水質を分析する水質分析装置において迷光の影響を防ぐため、遮光板を設ける構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１０－６０３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

水質分析装置においては、接液容器内部の汚れによる散乱光の影響を防ぐとともに、メンテナンスが容易であることが好ましい。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の第１の態様においては、測定対象水に含まれる測定対象物質の濃度を測定する水質分析装置を提供する。水質分析装置は、接液容器を備えてよい。接液容器は、測定対象水が通流する内部空間を有してよい。上記いずれかの水質分析装置において、接液容器には、照射光窓、検出光窓および透過光窓が設けられてよい。上記いずれかの水質分析装置は、照射光学系を備えてよい。上記いずれかの水質分析装置において、照射光学系は、接液容器の内部空間に向けて照射光を照射する位置に設けられてよい。上記いずれかの水質分析装置は、検出光検出光学系を備えてよい。上記いずれかの水質分析装置において、検出光検出光学系は、検出光窓から射出する検出光を検出する位置に設けられてよい。上記いずれかの水質分析装置は、透過光検出光学系を備えてよい。上記いずれかの水質分析装置において、透過光検出光学系は、透過光窓から射出する透過光を検出する位置に設けられてよい。上記いずれかの水質分析装置は、遮光ブロックを備えてよい。上記いずれかの水質分析装置において、遮光ブロックは、接液容器の内部において、照射光窓と検出光窓とを結ぶ直線および検出光窓と透過光窓とを結ぶ直線の少なくとも一部を遮るように設けられてよい。上記いずれかの水質分析装置において、遮光ブロックは、接液容器から着脱可能であってよい。

【0005】

上記いずれかの水質分析装置において、遮光ブロックは、照射光窓と透過光窓とを結ぶ透過光路を挟んで設けられた第１壁部および第２壁部を有してよい。上記いずれかの水質分析装置において、遮光ブロックは、透過光路から分岐して検出光窓に向かう検出光路を挟んで設けられた第１壁面および第２壁面を有してよい。

【0006】

上記いずれかの水質分析装置において、第２壁部は、透過光路と検出光路とを接続する開口を有してよい。上記いずれかの水質分析装置において、第１壁面および第２壁面は、第２壁部の開口から検出光窓に向かって突出して設けられてよい。

【0007】

上記いずれかの水質分析装置において、遮光ブロックは、接液容器の内部空間における測定対象水の通流方向と交差する主面を有する底板を有してよい。上記いずれかの水質分析装置において、第１壁部、第２壁部、第１壁面および第２壁面は、底板の主面に設けられてよい。

【0008】

上記いずれかの水質分析装置において、底板の主面には、貫通穴が設けられてよい。

【0009】

上記いずれかの水質分析装置において、第１壁部には、貫通穴が設けられていなくてよい。

【0010】

上記いずれかの水質分析装置において、底板の主面と直交する第１方向における第１壁部の高さは、第１方向における照射光の直径よりも大きくてよい。

【0011】

上記いずれかの水質分析装置において、底板の主面と直交する第１方向における第２壁部の高さは、第１方向における第１壁部の高さよりも大きい。

【0012】

上記いずれかの水質分析装置の照射光窓と透過光窓とを結ぶ第２方向と直交し、且つ、底板の主面と平行な第３方向において、第１壁部および第２壁部の少なくとも一方の幅は、透過光路の幅よりも大きくてよい。

【0013】

上記いずれかの水質分析装置において、遮光ブロックは一体の部品であってよい。

【0014】

上記いずれかの水質分析装置において、照射光窓と透過光窓とを結ぶ第２方向における底板の両端には切り欠きが設けられていてよい。

【0015】

上記いずれかの水質分析装置において、接液容器の壁部には、接液容器の内部から外側に向かう凹部が形成されてよい。上記いずれかの水質分析装置において、凹部に照射光窓、検出光窓または透過光窓のいずれかが配置されていてよい。

【0016】

上記いずれかの水質分析装置の照射光窓と透過光窓とを結ぶ第２方向と直交し、且つ、底板の主面と平行な第３方向において、透過光路の幅は、照射光窓の幅よりも小さくてよい。

【0017】

上記いずれかの水質分析装置の照射光窓と透過光窓とを結ぶ第２方向と直交し、且つ、底板の主面と平行な第３方向において、透過光路の幅は、貫通穴の直径よりも小さくてよい。

【0018】

上記いずれかの水質分析装置において、第１壁部および第２壁部の透過光路に面している部分の反射特性と、第１壁面および第２壁面の反射特性が異なっていてよい。

【0019】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴のすべてを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一つの実施形態に係る水質分析装置１００の一例を示す図である。

【図2】遮光ブロック４０の斜視図の一例を示す図である。

【図3】遮光ブロック４０の展開図の一例を示す図である。

【図4】比較例における水質分析装置２００を示す図である。

【図5】水質分析装置１００の遮光ブロック４０による遮光効果を説明する図である。

【図6】遮光ブロック４０の側面図の一例を示す図である。

【図7】接液容器２０の一例を示す図である。

【図8】遮光ブロック４０の一例を示す図である。

【図9】接液容器２０の一例を示す図である。

【図10】図１における領域Ａの一例である。

【図11】他の実施例における水質分析装置３００を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。本明細書では、各図における同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。また、説明の便宜上一部の構成を図示しない場合がある。

【0022】

本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標系を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標系は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えばＺ軸方向は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および－Ｚ軸に平行な方向を意味する。

【0023】

図１は、本発明の一つの実施形態に係る水質分析装置１００の一例を示す図である。水質分析装置１００は、測定対象水に含まれる測定対象物質の濃度を測定する。本例の水質分析装置１００は、接液容器２０、照射光学系２４、検出光検出光学系２８、透過光検出光学系３２を備える。接液容器２０は、測定対象水が通流する内部空間１０を有する。内部空間１０は、図１のＺ軸方向に延伸していてよい。本例の測定対象水は、Ｚ軸方向に流れる。図１では、Ｚ軸と直交するＸＹ断面を示している。図１では、内部空間１０が矩形の断面を有しているが、内部空間１０の断面は矩形に限定されない。測定試料水は、例えば上水道水、下水道水、海水、工場等の排水であるが、これに限定されない。

【0024】

水質分析装置１００は、測定試料水の流通箇所に接液容器２０を直接配置する、または測定対象水を接液容器２０に直接引き込み、連続的に測定を行う直接測定方式であってよい。測定試料水の監視や制御が必要とされる場合においては、直接測定方式が用いられることが多い。

【0025】

接液容器２０には、照射光窓１２、検出光窓１４および透過光窓１６が設けられている。本例の照射光窓１２、検出光窓１４および透過光窓１６は、接液容器２０の内部空間１０と、外部との間で光が通過できるように設けられている。以下、照射光窓１２、検出光窓１４および透過光窓１６をまとめて光学窓と称する場合がある。水質分析装置１００は、接液容器２０の内部に後述する遮光ブロック４０を備える。

【0026】

照射光学系２４は、接液容器２０の外部から、内部空間１０の測定試料水に向けて照射光２２を照射する。照射光学系２４は、光源としてランプまたはＬＥＤなどを備えている。照射光２２は例えば紫外光または赤外光である。照射光学系２４は、照射光窓１２から接液容器２０の内部空間１０に向けて照射光２２を照射する位置に設けられる。測定試料水に照射光２２を照射すると、照射光２２の一部は、測定対象水に含まれる測定対象物質および懸濁物質にて散乱または吸収され、一部は散乱または吸収されずに透過する。また特定の化学物質が含まれる測定試料水に紫外光等の照射光２２を照射すると、化学物質固有の蛍光が発光する。

【0027】

検出光検出光学系２８は、測定試料水からの検出光２６を検出する。検出光２６は散乱光であってよく、蛍光であってよい。検出光検出光学系２８は、検出光窓１４から射出する検出光２６を検出する位置に設けられる。透過光検出光学系３２は、測定試料水からの透過光３０を検出する。透過光３０には蛍光が含まれていてもよい。透過光検出光学系３２は、透過光窓１６から射出する透過光３０を検出する位置に設けられる。検出光検出光学系２８および透過光検出光学系３２は、フォトダイオードや光電子増倍管などの受光素子を備えており、検出光２６および透過光３０の強度を検出する。散乱光と蛍光の強度は各物質の濃度に正比例し、透過光は各物質の濃度に負比例するため、精度よく測定対象物質の濃度を算出することが可能となる。以下、検出光検出光学系２８および透過光検出光学系３２をまとめて検出光学系と称する場合がある。

【0028】

接液容器２０の内部には、遮光ブロック４０が設けられている。遮光ブロック４０には、照射光窓１２と透過光窓１６とを結ぶ透過光路３４が設けられている。透過光路３４は、遮蔽物が設けられていない空間である。本例の透過光路３４は、直線状の空間である。測定時には、透過光路３４は測定対象水で満たされている。本例において照射光２２は、透過光路３４に照射される。透過光３０は、透過光路３４を通って透過光検出光学系３２に検出される。遮光ブロック４０は、透過光路３４を挟んで設けられた第１壁部４１および第２壁部４２を有する。

【0029】

遮光ブロック４０は、透過光路３４から分岐して検出光窓１４に向かう検出光路３６を有する。本例の検出光路３６は、遮蔽物が設けられていない空間である。本例の検出光路３６は、直線状の空間である。測定時には、検出光路３６は測定対象水で満たされている。検出光２６は、検出光路３６を通って検出光検出光学系２８に検出される。本例の検出光２６は、主に透過光路３４および検出光路３６が交差する領域で生じた散乱光または蛍光である。遮光ブロック４０は、検出光路３６を挟んで設けられた第１壁面５１および第２壁面５２を有してよい。本例の水質分析装置１００において、第２壁部４２は、透過光路３４と検出光路３６とを接続する開口３８を有し、第１壁面５１および第２壁面５２は、第２壁部４２の開口３８から検出光窓１４に向かって突出して設けられている。

【0030】

遮光ブロック４０は、接液容器２０の内部において、照射光窓１２と検出光窓１４とを結ぶ直線の少なくとも一部を遮るように設けられてよい。遮光ブロック４０は、照射光窓１２と検出光窓１４とを結ぶことができるすべての直線を遮るように設けられてもよい。遮光ブロック４０は、接液容器２０の内部において、検出光窓１４と透過光窓１６を結ぶ直線の少なくとも一部を遮るように設けられてよい。遮光ブロック４０は、検出光窓１４と透過光窓１６とを結ぶことができるすべての直線を遮るように設けられてもよい。遮光ブロック４０は、接液容器２０の内部において、照射光窓１２と検出光窓１４とを結ぶ直線および検出光窓１４と透過光窓１６を結ぶ直線の少なくとも一部を遮るように設けられてよい。遮光ブロック４０は、照射光窓１２と検出光窓１４とを結ぶ直線および検出光窓１４と透過光窓１６を結ぶ直線の両方を遮るように設けられてよい。遮光ブロック４０は、照射光窓１２と検出光窓１４とを結ぶことができるすべての直線および検出光窓１４と透過光窓１６とを結ぶことができるすべての直線を遮るように設けられてよい。本例においては、第２壁部４２が照射光窓１２と検出光窓１４とを結ぶ直線および検出光窓１４と透過光窓１６とを結ぶ直線の両方を遮るように設けられている。これにより、遮光ブロック４０は後述する遮光効果を発揮する。

【0031】

一方、本例の第１壁部４１には開口が設けられておらず、第１壁部４１と隣接する接液容器２０の壁面には光学窓が設けられていない。言い換えると、接液容器２０の光学窓が設けられていない壁面と向かい合う領域にも遮光ブロック４０が設けられている。これによって、後述する遮光ブロック４０の遮光効果をより高めることができる。なお、図１においては遮光ブロック４０と接液容器２０の壁面には隙間があるが、遮光ブロック４０は接液容器２０の壁面に接して設けられてもよい。

【0032】

遮光ブロック４０は、接液容器２０から着脱可能であってよい。着脱可能であるとは、遮光ブロック４０および接液容器２０の一部を破壊することなく繰り返し取り付け及び取り外しが可能なことを指してよい。例えば、遮光ブロック４０はねじ、接着剤等により接液容器２０に固定される。接着剤は、遮光ブロック４０および接液容器２０の耐熱温度よりも低い温度で軟化するものを用いてよい。遮光ブロック４０は、接液容器２０の壁面と形状および寸法を一致させることで機械的に固定されてもよい。遮光ブロック４０は、加熱、その他の方法によって接液容器２０に固定されてもよい。

【0033】

連続的に測定を行う場合、接液容器２０の内部および遮光ブロック４０には汚れが蓄積する。特に測定試料水の種類によっては１週間ほどで測定に影響を及ぼすほどの汚れが蓄積するため、メンテナンスの頻度が高くなる。メンテナンスには、清掃、各部の点検、装置の校正などが含まれる。遮光ブロック４０が着脱可能であれば、遮光ブロック４０を接液容器２０から取り外して接液容器２０の内部を清掃することができるため、メンテナンスが容易になる。また遮光ブロック４０自体を清掃することができる。さらに接液容器２０の内部および遮光ブロック４０の全体を隅々まで清掃することが可能となるため、特定部分に汚れが蓄積するという問題も起こりにくい。つまり、接液容器２０および遮光ブロック４０に付着した汚れによって測定試料水が汚れてしまうことを防ぐことができる。

【0034】

また、本例の水質分析装置１００は、遮光ブロック４０を取り外して清掃を行うため、別途清掃機構を設ける必要がない。そのため、水質分析装置１００がシンプルな構造となる。さらに清掃機構に汚れが蓄積するという問題も起こらない。

【0035】

図２は、遮光ブロック４０の斜視図の一例を示す図である。遮光ブロック４０は、底板４６を有する。底板４６は、接液容器２０の内部空間１０における測定対象水の通流方向（本例ではＺ軸方向）と交差する主面４８を有してよい。本例の主面４８は、測定対象水の通流方向と直交する面である。第１壁部４１、第２壁部４２、第１壁面５１および第２壁面５２は、底板４６の主面４８に設けられている。第１壁部４１、第２壁部４２、第１壁面５１および第２壁面５２は、底板４６の主面４８に対して垂直に設けられてよい。

【0036】

図３は、遮光ブロック４０の展開図の一例を示す図である。遮光ブロック４０の底板４６の主面４８には、貫通穴５４が設けられてよい。貫通穴５４は底板４６を貫通しており、測定対象水は貫通穴５４を通って通流する。貫通穴５４は、透過光路３４および検出光路３６が交差する位置に設けられてよい。本例では、貫通穴５４は主面４８のほぼ中心に設けられているが、貫通穴５４の設けられる位置は、主面４８の中心から特定の方向に偏っていてもよい。貫通穴５４の位置は、照射光窓１２、検出光窓１４または透過光窓１６のいずれかに寄っていてよい。接液容器２０に測定試料水を導入し、または、導出するための穴と、貫通穴５４との相対位置によって測定試料水の流れの向きを調整できる。

【0037】

貫通穴５４の形状は円形であってよく、楕円であってよく、矩形であってよく、スリット状であってもよい。貫通穴５４は、接液容器２０に設けられた測定試料水が通流する穴の形状に応じて設計されてよい。貫通穴５４は複数設けられてもよい。複数の貫通穴５４は、透過光路３４に設けられた貫通穴５４、および、検出光路３６に設けられた貫通穴５４を含んでよい。

【0038】

第１壁部４１には、貫通穴５４が設けられていない。これによって、後述する遮光ブロック４０の遮光効果をより高めることができる。同様に、第２壁部４２にも貫通穴５４が設けられなくてよい。

【0039】

遮光ブロック４０は一体の部品であってよい。説明の便宜上、図２および図３において、第１壁部４１、第２壁部４２および底板４６を区別し、線で区切っているが、これらは一体の部品であってよい。一体の部品であるとは、遮光ブロック４０の各部が分離できないことを指してよく、同一の材料からなることを指してもよい。遮光ブロック４０は、同一の材料で形成された芯材と、芯材の表面を覆うコーティング剤を有してよい。コーティング剤は、位置によって異なる材料を用いてもよい。一体の部品であるとは、使用時および着脱時に各部の相対位置がずれない程度に固定されていることであってもよい。これにより、後述する遮光ブロック４０の遮光効果を発揮させる際の位置決めが容易になり、遮光ブロック４０の着脱が容易になる。接液容器２０は一体の部品である遮光ブロック４０が着脱可能である程度に大きくてよい。ただし、遮光ブロック４０の各部は分離可能であってもよい。

【0040】

続いて遮光ブロック４０の遮光効果について説明する。上述のように、水質分析においては、散乱光、透過光、蛍光などを用いて測定対象物質の濃度を算出する。そのため、測定対象水に含まれる物質や接液容器２０の内部環境によって測定精度が悪化する場合がある。測定対象水に懸濁物質が含まれる場合には、懸濁物質により生じる光散乱や光吸収の影響によって、照射光２２や検出光２６が減少することがある。この現象はインナーフィルター効果と呼ばれ、多くの場合には実際の測定対象物質の濃度に比べて低い濃度が算出される。また、測定部の内部が測定対象水によって汚れた場合には、汚れ起因の散乱光が生じそれが検出光学系にて受光されると、多くの場合には実際の測定対象物質の濃度に比べて高い濃度が出力される。

【0041】

図４は、比較例における水質分析装置２００を示す図である。本例の水質分析装置２００には遮光ブロック４０が設けられていない。水質分析装置２００を使用していると、接液容器２０の内部に汚れ６２が蓄積する。図４においては、照射光窓１２、検出光窓１４または透過光窓１６に付着した汚れ６２を示している。汚れ６２は照射光２２、検出光２６または透過光３０を散乱する。水質分析装置２００には遮光ブロック４０が設けられていないため、いずれかの光学窓に付着した汚れ６２によって散乱された散乱光の一部（図中の点線矢印）は、直接にまたは接液容器２０の壁面を介して間接に他の光学窓に到達し、検出光学系に受光され、実際の測定対象物質の濃度に比べて高い濃度が出力されてしまう。

【0042】

図５は、水質分析装置１００の遮光ブロック４０による遮光効果を説明する図である。遮光ブロック４０の第２壁部４２が照射光窓１２と検出光窓１４とを結ぶ直線および検出光窓１４と透過光窓１６とを結ぶ直線の両方を遮るように設けられているため、汚れ６２起因の散乱光を吸収し、他の光学窓に直接到達することを防いでいる。また遮光ブロック４０の第１壁部４１が接液容器２０の光学窓が設けられていない壁面と向かい合う領域にも設けられているため、汚れ６２起因の散乱光が接液容器２０の壁面で反射して他の光学窓に到達することも防いでいる。そのため汚れ６２起因の散乱光が他の光学窓に到達する割合は大幅に減少する。また迷光の影響も低減される。これによって検出光学系におけるＳ／Ｎ比が向上し、測定精度が向上する。

【0043】

遮光ブロック４０による反射を抑えるため、遮光ブロック４０は反射率の低い材料で形成されてよく、反射を抑える表面構造を有してよい。遮光ブロック４０は、照射光２２、検出光２６および透過光３０に含まれる波長の少なくとも一部の波長に対する反射率が、当該材料における全波長の平均反射率よりも低くなる反射特性を有してよい。これにより、透過光路３４の側壁で反射しながら進む光が、いずれかの光学窓に到達することを抑制できる。一例として、照射光窓１２から入射し、透過光路３４を進み、透過光窓１６に到達する透過光３０について説明する。透過光路３４の側壁で反射しながら進む光と、透過光路３４の側壁で反射せずに透過光路３４を直線的に進む透過光３０とでは、測定対象水の内部を進む光路長に差異が生じる。光路長に差異が生じると、同一の測定対象水を測定した場合でも、光の減衰に差異が生じてしまう。このため、透過光窓１６に到達する光に、遮光ブロック４０の側面で反射しながら進む光が混在していると、測定結果にばらつきが生じてしまう。本例では、遮光ブロック４０の表面に低反射率の材料を設けることで、透過光窓１６に到達する光の光路長のばらつきを低減して、測定結果のばらつきを低減できる。

【0044】

第１壁部４１および第２壁部４２の透過光路３４に面している部分の反射特性と、第１壁面５１および第２壁面５２の反射特性が異なってよい。例えば検出光２６の強度がピークとなる波長を第１波長とし、透過光３０の強度がピークとなる波長を第２波長とする。透過光路３４に面している部分は、第２波長における反射率が、第１波長における反射率よりも低くてよい。第１壁面５１および第２壁面５２は、第１波長における反射率が、第２波長における反射率よりも低くてよい。つまり、透過光路３４に面している部分は、透過光３０の反射を抑制して、直線的に進む透過光３０を透過光窓１６に導く。透過光３０以外の波長成分は、透過光検出光学系３２においてフィルタリングされる。また、検出光路３６に面している部分は、検出光２６の反射を抑制して、直線的に進む検出光２６を検出光窓１４に導く。検出光２６以外の波長成分は、検出光検出光学系２８においてフィルタリングされる。これにより、透過光３０および検出光２６の光路長のばらつきを抑制して、測定結果のばらつきを低減できる。遮光ブロック４０は、芯材および芯材よりも反射率の低いコーティング剤を有してよい。コーティング剤は、第１壁面５１および第２壁面５２をコーティングしてよい。コーティング剤は遮光ブロック４０の全体にコーティングされていてもよい。芯材は、樹脂または金属等で形成されてよい。

【0045】

図６は、遮光ブロック４０の側面図の一例を示す図である。図６において、底板４６の主面４８と直交する方向を第１方向とする。図６において第１方向はＺ軸方向である。図６には照射光学系２４から照射される照射光２２も示している。第１方向における第１壁部４１の高さｔ１は、第１方向における照射光２２の直径ｄ１よりも大きくてよい。これにより遮光ブロック４０が汚れ６２に起因する散乱光をより多く吸収するため、測定精度がさらに向上する。照射光２２の直径ｄ１は、照射光学系２４の射出面における直径であってよく、照射光窓１２の入射面または出射面における直径であってもよい。同様に、第１方向における第２壁部４２の高さｔ２は、第１方向における照射光２２の直径ｄ１よりも大きくてよい。

【0046】

第１方向における第２壁部４２の高さｔ２は、第１方向における第１壁部４１の高さｔ１よりも大きくてよい。これにより、遮光ブロック４０のサイズを抑えつつ、検出光窓１４に入射する汚れ６２起因の散乱光を低減できる。図１から図３で説明したいずれかの構成において、遮光ブロック４０は図６に示す上述の関係を有してよい。

【0047】

図７は接液容器２０の一例を示す図である。図７において、照射光窓１２と透過光窓１６を結ぶ方向を第２方向とする。図７において、第２方向はＸ軸方向である。図７において、第２方向と直交し、且つ、底板４６の主面４８と平行な方向を第３方向とする。図７において、第３方向はＹ軸方向である。第３方向において、第１壁部４１の幅Ｗ１および第２壁部４２の幅Ｗ２の少なくとも一方は、透過光路３４の幅Ｗ３より大きくてよい。

【0048】

第３方向において、透過光路３４の幅Ｗ３は、照射光窓１２の幅Ｗ４よりも小さくてよい。光路を限定することで迷光の影響をより低減することができる。同様に、第３方向において、透過光路３４の幅Ｗ３は、透過光窓１６の幅Ｗ６よりも小さくてよい。第２方向において検出光路３６の幅Ｗ７は、検出光窓１４の幅Ｗ５よりも小さくてよい。

【0049】

第３方向において、透過光路３４の幅Ｗ３は、貫通穴５４の直径ｄ２よりも小さくてよい。第３方向において、検出光路３６の幅Ｗ７が、貫通穴５４の直径ｄ２より小さくてもよい。図１から図３または図６で説明したいずれかの構成において、遮光ブロック４０は図７に示す上述の関係を有してよい。

【0050】

図８は、遮光ブロック４０の一例を示す図である。本例の遮光ブロック４０において、照射光窓１２と透過光窓１６とを結ぶ第２方向における底板４６の両端には切り欠き６０が設けられている。図１から図３、図６または図７で説明したいずれかの構成に加えて遮光ブロック４０には切り欠き６０が設けられてよい。本例の遮光ブロック４０は、内部空間１０に沿ってＺ軸方向に移動することで、接液容器２０から取り付けられ、または、取り外される。接液容器２０の内部に光学窓が出っ張っている場合、切り欠き６０を設けることによって遮光ブロック４０の着脱の際に、遮光ブロック４０と光学窓が干渉することを防げる。これにより、遮光ブロック４０の着脱を容易にし、また、光学窓を傷つける可能性が低くなり、よりメンテナンスが容易になる。また遮光ブロック４０の広い面積を接液容器２０と接触させることができるため、遮光ブロック４０を固定しやすくなる。第２方向と直交し、且つ、底板４６の主面４８と平行な第３方向における切り欠き６０の幅は、第３方向における照射光窓１２の幅よりも大きくてよく、第３方向における検出光窓１４の幅よりも大きくてよく、第３方向における透過光窓１６の幅よりも大きくてよい。また、切り欠き６０は第２壁部４２にも設けられていてよい。

【0051】

第２方向における切り欠き６０の幅Ｗ８は、第３方向における照射光窓１２の厚さよりも大きくてよく、第３方向における検出光窓１４の厚さよりも大きくてよく、第３方向における透過光窓１６の厚さよりも大きくてよい。これにより、遮光ブロック４０の着脱の際の遮光ブロック４０と光学窓の接触をより低減できる。

【0052】

図９は、接液容器２０の一例を示す図である。図９においては、接液容器２０の壁部６４を示している。本例においては、切り欠き６０が設けられた遮光ブロック４０が、ねじ７０によって接液容器２０に固定されている。本例は、着脱可能な遮光ブロック４０の一例である。遮光ブロック４０は、遮光ブロック４０よりも反射率の低いねじ７０で固定されてよく、遮光ブロック４０の芯材よりも反射率の低いねじ７０で固定されてよい。

【0053】

図１０は、図１における領域Ａの一例である。図１０に示す第１壁部４１および第２壁部４２にはハッチングを付している。本例において、接液容器２０の壁部６４には、接液容器２０の内部から外側に向かう凹部６６が形成されている。凹部６６には照射光窓１２、検出光窓１４または透過光窓１６のいずれかが配置されてよい。図１０においては凹部６６に照射光窓１２が配置されている。これにより、遮光ブロック４０の着脱の際の遮光ブロック４０と光学窓の接触をより低減できる。凹部６６の第２方向における深さは、光学窓の厚みよりも厚くてよい。凹部６６が複数設けられ、照射光窓１２、検出光窓１４および透過光窓１６のすべてがそれぞれの凹部６６に配置されてもよい。

【0054】

図１１は、他の実施例における水質分析装置３００を示す図である。本例の遮光ブロック４０は、第１壁部４１および第２壁部４２に加えて第３壁部４３および第４壁部４４を有する。第３壁部４３および第４壁部４４は第２壁部４２と接続している。本例の第２壁部４２の第３方向における幅Ｗ９は、水質分析装置１００の第３方向における第２壁部４２の幅Ｗ２並びに第１壁部４１の幅Ｗ１よりも小さい。本例の第２方向における第３壁部４３幅Ｗ１０および第４壁部４４の幅Ｗ１１は、水質分析装置１００の第３方向における第２壁部４２の幅Ｗ２並びに第１壁部４１の幅Ｗ１よりも小さい。第２壁部４２は透過光路３４に沿って設けられており、第３壁部４３および第４壁部４４は、検出光路３６に沿って設けられている。幅Ｗ９、幅Ｗ１０および幅Ｗ１１は同一であってよい。このような構成によっても水質分析装置１００と同様な効果が得られ、さらに遮光ブロック４０を小型・軽量化することができる。図１から図３または図６から図８で説明したいずれかの構成に加えて、遮光ブロック４０は第３壁部４３および第４壁部４４を有してよい。

【0055】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0056】

１０・・・内部空間、１２・・・照射光窓、１４・・・検出光窓、１６・・・透過光窓、２０・・・接液容器、２２・・・照射光、２４・・・照射光学系、２６・・・検出光、２８・・・検出光検出光学系、３０・・・透過光、３２・・・透過光検出光学系、３４・・・透過光路、３６・・・検出光路、３８・・・開口、４０・・・遮光ブロック、４１・・・第１壁部、４２・・・第２壁部、４３・・・第３壁部、４４・・・第４壁部、４６・・・底板、４８・・・主面、５１・・・第１壁面、５２・・・第２壁面、５４・・・貫通穴、６０・・・切り欠き、６４・・・壁部、６６・・・凹部、７０・・・ねじ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2023-09-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0049】

第３方向において、透過光路３４の幅Ｗ３は、貫通穴５４の直径ｄ２よりも小さくてよい。第２方向において、検出光路３６の幅Ｗ７が、貫通穴５４の直径ｄ２より小さくてもよい。図１から図３または図６で説明したいずれかの構成において、遮光ブロック４０は図７に示す上述の関係を有してよい。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0054】

図１１は、他の実施例における水質分析装置３００を示す図である。本例の遮光ブロック４０は、第１壁部４１および第２壁部４２に加えて第３壁部４３および第４壁部４４を有する。第３壁部４３および第４壁部４４は第２壁部４２と接続している。本例の第２壁部４２の第３方向における幅Ｗ９は、水質分析装置１００の第３方向における第２壁部４２の幅Ｗ２並びに第１壁部４１の幅Ｗ１よりも小さい。本例の第２方向における第３壁部４３の幅Ｗ１０および第４壁部４４の幅Ｗ１１は、水質分析装置１００の第３方向における第２壁部４２の幅Ｗ２並びに第１壁部４１の幅Ｗ１よりも小さい。第２壁部４２は透過光路３４に沿って設けられており、第３壁部４３および第４壁部４４は、検出光路３６に沿って設けられている。幅Ｗ９、幅Ｗ１０および幅Ｗ１１は同一であってよい。このような構成によっても水質分析装置１００と同様な効果が得られ、さらに遮光ブロック４０を小型・軽量化することができる。図１から図３または図６から図８で説明したいずれかの構成に加えて、遮光ブロック４０は第３壁部４３および第４壁部４４を有してよい。