水質分析装置
【課題】多種類の試料の多項成分を分析する作業員の労力を軽減できる水質分析装置の提供。
【解決手段】試料水と試薬溶液を混合して分析成分を発色させ、その時の吸光度から分析成分の濃度を求める水質分析装置において、分析する試料水を選択する試料選択部１と、この試料選択部１で選択された試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部２と、試料水を反応セル１２に送る試料送液部３と、試薬溶液を反応セル内に添加する水平−垂直移動ロボット１０を有する試薬搬送部４と、反応セル１２内で試料水と試薬搬送部４で搬送された試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部６と、試料選択部１、前記懸濁物除去部２、前記試料送液部３、前記試薬搬送部４、及び前記側光部６の制御と、側光部６による測定結果から濃度を算出する制御演算部７とを備えた。
【解決手段】試料水と試薬溶液を混合して分析成分を発色させ、その時の吸光度から分析成分の濃度を求める水質分析装置において、分析する試料水を選択する試料選択部１と、この試料選択部１で選択された試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部２と、試料水を反応セル１２に送る試料送液部３と、試薬溶液を反応セル内に添加する水平−垂直移動ロボット１０を有する試薬搬送部４と、反応セル１２内で試料水と試薬搬送部４で搬送された試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部６と、試料選択部１、前記懸濁物除去部２、前記試料送液部３、前記試薬搬送部４、及び前記側光部６の制御と、側光部６による測定結果から濃度を算出する制御演算部７とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水、及び循環水等の各種水中の多項成分の水質分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍機空調関連機器などでは種々の冷却水や循環水等の水が使用されている。これらの水に含まれている成分によって、配管の腐食、スケールやスライムが付着して熱伝導が悪くなることが懸念されている。このため、冷却水や循環水等の水の成分を分析して、適切な濃度に管理することが重要になっている。
【０００３】
水質分析を現場でできる方法、及び装置は、すでに種々市販されている。しかし、これらの装置及び方法は、１成分毎に分析するにはよいが、多項成分を分析する場合には、それぞれの分析目的成分毎に分析装置や試薬類を揃えなければならず、１成分毎に分析手順が異なるので、分析操作に慣れていない人にとっては煩わしい作業になっていた。また、肉眼で色調を見る方法では分析精度が悪いという問題もあった。
【０００４】
また、特許文献１、特許文献２に示す従来技術では、化学分析法に基づく吸光光度法を使用する自動分析装置が提案されている。この方法は、被測定液を薬液と反応させ、この反応による被測定液の変色を検出することにより、被測定液の濃度を測定する方法である。これらの自動分析装置は、被測定液を収容する容器を洗浄する工程と、前述の容器内に被測定液を所定量収容する工程と、収容された被測定液中に所定量の薬液を注入する工程と、前述の容器内の被測定液と薬剤とを撹拌する工程と、被測定液と薬液の撹拌後、被測定液の変色を測定する工程と、被測定液の変色の測定値に基づいて被測定液の濃度を判定する工程と、前述した被測定液の濃度の測定後、前述の容器内を洗浄する工程とから成っている。
【特許文献１】特開平１０−３２５８０１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０４１４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した特許文献１，２の従来技術では、１種類の反応液、すなわち試薬を貯蔵する液体吐出装置が、吸光度測定用透明容器、すなわち反応容器と固定されているので、１成分毎の分析には都合がよいが、多項成分を分析する場合の異なる種類の試薬を交換する作業が煩雑であるとともに、分析精度が低下する虞があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実状を考慮してなされたもので、その目的は、多種類の試料の多項成分を分析する作業員の労力を軽減できる水質分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明は、試料導入管と試料排出管が接続されている反応容器内で、試料水と試薬溶液を混合して分析成分を発色させ、その時の吸光度から分析成分の濃度を求める水質分析装置において、分析する前記試料水を選択する試料選択部と、この試料選択部で選択された前記試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部と、前記試料水を前記試料導入管を介して反応容器に送る試料送液部と、試薬溶液を前記反応容器内に添加する水平−垂直移動ロボットを有する試薬搬送部と、前記反応容器内で前記試料導入管を介して導かれる前記試料水と前記試薬搬送部で搬送された前記試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部と、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、及び前記側光部の制御と、前記側光部による測定結果から濃度を算出する制御演算部とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成した本発明は、試料選択部で分析する試料水を選択した後、懸濁物除去部で、前述の試料選択部で選択された試料水中の懸濁物を除去する。そして、試料送液部で懸濁物が除去された試料水を試料導入管を介して反応容器に送り、この状態から、自動的に試薬搬送部の水平−垂直移動ロボットにより多項目成分の試薬溶液の中から分析項目に該当する試薬溶液を反応容器に搬送する。また、側光部により試料水と試薬溶液とが混合された溶液の吸光度が測定される。前述した試料選択部、懸濁物除去部、試料送液部、試薬搬送部、及び側光部の制御が制御演算部によって行われる。さらに、この制御演算部により側光部の測定結果から混合溶液の濃度が算出される。このようにしたことから、多種類の試料の多項成分を分析する作業員がそれぞれの分析成分ごとに試薬溶液を交換するなどの煩雑な作業を行う必要がなく、これによって作業員の労力を軽減できる。
【０００９】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記試薬搬送部は、試薬溶液の吸引・吐出が可能なシリンジポンプを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、前記制御演算部は、略同じ平面形状を有する少なくとも第１収納部材と第２収納部材に分けて収納され、分析作業を行う際は、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、及び前記制御演算部のいずれかに該当するものどうしを配管、又はケーブルを介して結合することを特徴としている。このように構成した本発明は、第１収納部材と第２収納部材の配置を考慮することにより、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、前記制御演算部を近接させて設置することができ、装置を小型化することができる。
【００１１】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記第１収容部材には、前記試料選択部、前記懸濁物除去部、及び前記試料送液部が収納され、前記第２収納部材には、前記試薬搬送部、及び前記側光部が収納されていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記測光部は、波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を発する可視光半導体レーザと、前記レーザ光を前記反応容器に入射させた際にこの反応容器を透過する光量を検出するホトダイオードとを備えていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記試料導入管を介して導かれる前記試料水に添加する試薬溶液は、分析目的成分と反応して青色系の色を呈するものから成ることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記制御演算部は、前記試料導入管を介して導かれる試料水中の分析成分の濃度に対して試料採取量を可変できるプログラマブルコントローラを具備していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、分析する試料水を選択する試料選択部と、この試料選択部で選択された試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部と、試料水を試料導入管を介して反応容器に送る試料送液部と、試薬溶液を反応容器内に添加する水平−垂直移動ロボットを有する試薬搬送部と、反応容器内で試料導入管を介して導かれる試料水と試薬搬送部で搬送された試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部と、試料選択部、懸濁物除去部、試料送液部、試薬搬送部、及び側光部の制御と、側光部による測定結果から濃度を算出する制御演算部とを備えたことから、多種類の試料の多項成分を分析する作業員がそれぞれの分析成分ごとに試薬溶液を交換するなどの煩雑な作業を行う必要がなく、試料の多項成分を分析する作業員の労力を軽減でき、これにより、従来よりも分析作業効率、及び分析精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る水質分析装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る水質分析装置の一実施形態の要部を示し、第３収納ケースを除いたブロック図、図２は、本実施形態に備えられる第１収納ケースの平面図、図３は、本実施形態に備えられる第２収納ケースの平面図、図４は、本実施形態に備えられる第３収納ケースの平面図、図５は、図３のV−Ｖ断面図である。図６は、本実施形態に備えられる可視光半導体レーザから発するレーザ光の波長６５０ｎｍ付近に吸収を生じさせる試薬及び色彩の例を示す図である。
【００１８】
［本実施形態の構成］
例えば、本発明に係る水質分析装置の一実施形態は、図１に示すように、主に、分析する試料水を選択する試料選択部１と、この試料選択部１で選択された試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部２と、前述の試料水を試料導入管１２Ａを介して反応容器、すなわち反応部５に送る試料送液部３とを備えている。また、試薬溶液を反応部５内に添加する図３に示す水平−垂直移動ロボット１０を有する試薬搬送部４と、反応容器５内で試料導入管１２Ａを介して導かれる前述の試料水と試薬搬送部４で搬送された試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部６と、図４に示す試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、及び側光部６の制御と、側光部６の測定結果から濃度を算出する制御演算部７を備えている。
【００１９】
前述の試料選択部１は、分析する各種の試料水、例えば冷凍空調機におけるクーリングタワーの水、あるいは循環冷温水等のうちの1つを例えば三方バルブ、または図１、図２に示すように、その何れかを開くことにより試料水を選択するバルブＶ１〜Ｖ３を備えている。
【００２０】
前述の懸濁物除去部２は、図２に示すように、クロスフロー方式のろ過器２５で構成され、ろ過器ボディー２４Ａと、このろ過器ボディー２４Ａ内に納められたフィルター２４Ｂとを備えている。また、ろ過器ボディー２４Ａ内に導入した試料水の一部、または全部を排出するバルブＶ４とバルブＶ５を備えている。
【００２１】
前述の試料送液部３は、図１、図２に示すように、試料選択部１で選択された試料水を懸濁物除去部２に送るポンプＰ１と、懸濁物除去部２によって除去した後の試料水を反応部５に送るポンプＰ２と、廃液を図示しない廃液タンクに送り込むポンプＰ３とで構成され、これらのポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、例えば、マイクロチューブポンプから構成されている。
【００２２】
前述の試薬搬送部４は、図１、図３に示すように、各分析成分の分析ごとに使用する種々の試薬溶液が入った試薬瓶９と、この試薬瓶９が複数並べて収納される試薬ラック２９と、試薬瓶９から試薬を採取する試料採取ニードル１１と、この試料採取ニードル１１を水平面内で互いに直交する方向、及び鉛直方向に移動させるための水平−垂直移動ロボット１０を有している。また、前述の試料採取ニードル１１には、図１に示すように、可撓性のチューブ１３を介して三方バルブ１４の１つのポートが連絡され、この三方バルブ１４の残りのポートには、試薬溶液の吸引・吐出が可能なシリンジポンプ１５と、試料採取ニードル１１内の試薬溶液を洗浄するための純粋瓶１６とがそれぞれ連絡されている。
【００２３】
前述の反応部５は、前述のろ過器２５で懸濁物を除去した試料水と水平−垂直移動ロボット１０によって試薬採取ニードル１１を移動させて、シリンジポンプ１５により分析対象の種類の試薬溶液が入っている試薬瓶９から採取した試薬溶液とを混合・撹拌して分析成分を着色させる反応セル１２を備えている。なお、反応セル１２には試料を排出する試料排出管１２Ｂが接続されている。
【００２４】
前述の側光部６は、波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を発する可視光半導体レーザ１７と、この可視光半導体レーザ１７のレーザ光を反応部５内の反応セル１２に入射させた際に、この反応セル１２を透過する光量を検出するホトダイオード１８とを備えている。
【００２５】
前述の図４に示す制御演算部７は、試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、及び側光部６の制御と、側光部６の測定結果から吸光度や分析成分の濃度を算出するプログラマブルコントローラ、すなわちシーケンサ１９を有している。また、シーケンサ１９は、前述の試料導入管１２Ａを介して導かれる試料水中の分析成分の濃度に対して、試料採取量を可変できる。さらに、シーケンサ１９には、タッチパネル２０が付属しており、シーケンサ１９への入力、及び出力は、このタッチパネル２０を介して行われる。なお、制御演算部７での分析データの整理、及び他の端末へのデータの転送に利用される図示しないパソコンも備えられている。
【００２６】
図６に示すように、前述した試料導入管１２Ａを介して導かれる試料水に添加する試薬溶液は、分析目的成分と反応して、特に青色系の色を呈するものから成っている。
【００２７】
また、各構成部である前述した試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、反応部５、側光部６、及び制御演算部７は、略同じ平面形状を有する少なくとも図１、図２に示す第１収納部材、すなわち第１収納ケース２１と、図１、図３、図５に示す第２収納部材、すなわち第２収納ケース２２に分けて収納され、また、本実施形態では、第１収納ケース２１と第２収納ケース２２の他に、図４に示す第３収納部材、すなわち第３収納ケース２３にも分けて収納されている。そして、分析作業を行う際には、試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、反応部５、側光部６、及び制御演算部７のいずれかに該当するものどうしを配管、又はケーブルを介して接続している。
【００２８】
第１収納ケース２１には、図１、図２に示すように、試料選択部１、懸濁物除去部２、及び試料送液部３とが納められている。第２収納ケース２２には、図１、図３に示すように、前記試薬搬送部４、及び前記側光部６が収納されている。また、試料送液部３のポンプＰ２からの試料水を分析対象の試料水を採取するための試料セル２６、または反応部５の反応セル１２に送るのを切り替える三方バルブ２７と、試料水等の水受けであるドレンパン２８と、このドレンパン２８の領域内に配置された前述の反応セル１２、及び試料セル２６と、この試料セル２６、反応セル１２、及びドレンパン２８の試料水、又は廃液を排出するかしないかを選択するバルブＶ７、バルブＶ８が納められている。第３収納ケース２３には、制御演算部７、すなわち前述したシーケンサ１９、及びタッチパネル２０等が納められている。
【００２９】
そして、第１収納ケース２１、第２収納ケース２２、第３収納ケース２３は、例えば、略平面形状が同じの正方形に形成され、これらを積み重ねることが可能となっている。
【００３０】
また、前述の試薬搬送部４に含まれる水平−垂直移動ロボット１０は、図３、図５に示すように、第２収納ケース２２に固定された前後方向ガイド３０と、この前後方向ガイド３０に沿って移動可能に支持された前後方向スライダ３１と、この前後方向スライダ３１に固定された左右方向ガイド３２と、この左右方向ガイド３２に沿って移動可能に支持された左右方向スライダ３３と、この左右方向スライダ３３に固定された上下方向ガイド３４と、この上下方向ガイド３４に沿って移動可能に支持された上下方向スライダ３５とを備えている。また、前述の上下方向ガイド３４内に納められ、出力軸に連結されたスクリュー３６と、このスクリュー３６に螺合し、上下方向スライダ３５に結合された図示しないナットを介して、上下方向スライダ３５を上下方向に移動させる上下方向モータ３８Ａと、前述の左右方向ガイド３２内に納められ、出力軸に連結された図示しないスクリューと、このスクリューに螺合し、左右方向スライダ３３に結合された図示しないナットを介して、左右方向スライダ３３を左右方向に移動させる左右方向モータ３８Ｂと、前述の前後方向ガイド３０内に納められ、出力軸に連結された図示しないスクリューと、このスクリューに螺合し、前後方向スライダ３１に結合された図示しないナットを介して、前後方向スライダ３３を前後方向に移動させる前後方向モータ３８Ｃとを備えている。さらに、前述の試薬搬送部４に含まれる試薬採取ニードル１１は、上下方向スライダ３５に取り付けられ、前述の上下方向モータ３８Ａ、左右方向モータ３８Ｂ、前後方向モータ３８Ｃによって、上下、左右、及び前後方向のいずれの方向にも移動できるようになっている。
【００３１】
［本実施形態の動作］
次に、冷凍空調機が設置された現地での本実施形態による水質分析の手順を説明する。
【００３２】
まず、図２に示す第１収納ケース２１、図３に示す第２収納ケース２２、図４に示す第３収納ケース２３を積み重ねて一体とした状態で現地に持ち込む。次に、現地でそれぞれ第１収納ケース２１、第２収納ケース２２、第３収納ケース２３に分散させて、必要な液送用チューブ、及びケーブル等を接続する。この状態で、必要な数の試薬瓶９を試薬瓶ラック２９にセットし、装置を可動させてウォーミングアップを行う。
【００３３】
装置のウァーミングアップの完了後、水質分析作業を行う際には、まず、図４に示す第３収納ケース２３に収納されている制御演算部７のタッチパネル２０により、分析対象の試料水情報、例えば現場名や制御情報、運転パターンなどを入力する（ステップ１）。次に、タッチパネル２０により、分析の対象とする試料の種類、例えば冷却水を選択する（ステップ２）。さらに、タッチパネル２０により、例えば、図６に示された分析成分の中から分析対象とする成分を選択する（ステップ３）。そして、タッチパネル２０により、ステップ１で分析対象とした試料水名を入力する（ステップ４）。次に、タッチパネル２０により、ステップ１で分析対象とした試料水についての分析繰り返し回数を入力する（ステップ５）。さらに、タッチパネル２０により、「分析開始」を入力して試料水についての水質分析を開始する（ステップ６）。
【００３４】
前述のように、タッチパネル２０により、「分析開始」を入力すると以下の動作が自動的に行われる。まず、分析開始に伴い、１種類の試料が選択され、選択された試料水のバルブ、すなわち図１、図２に示すバルブＶ１〜バルブＶ３のいずれか該当するものが開かれ、選択された試料水がポンプＰ１により、懸濁物除去部２のろ過器２５に送られ、このろ過器２５により選択された試料水中の懸濁物が除去される（ステップ７）。次に、ステップ７で懸濁物を除去した試料水を図１、図２に示すポンプＰ２によって、図１に示す三方バルブ２７に送り、試料水を試料セル２６、及び試料導入管１２Ａを介して反応セル１２に流して、試料セル２６、及び反応セル１２を洗浄する（ステップ８）。その後、廃液として排出するかどうかを選択するバルブＶ７、バルブＶ８が閉モードとなり、試料セル２６、及び反応セル１２に試料水が充満する（ステップ９）。
【００３５】
次に、可視光半導体レーザ１７によって試料水で充満している反応セル１２に波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を反応セル１２に放射し、この反応セル１２を透過する光の光量がホトダイオード１８で検出される。なお、この時の光量を（Ｉ０）とする（ステップ１０）。そして、ステップ１０で光量（Ｉ０）を検出した後、反応セル１２の試料水がバルブ８が開くことにより、図１に示す試料排出管１２Ｂを介して排出され、反応セル１２内が空の状態となる（ステップ１１）。ステップ１１で反応セル１２内が空になった後、バルブ８が閉モードとなり、懸濁物が除去された試料水が図１に示すポンプＰ２によって三方バルブ２７に送られ、試料導入管１２Ａを介して反応セル１２に再び試料水が充満する（ステップ１２）。次に、試薬搬送部４の水平−垂直移動ロボット１０に付属している試料採取ニードル１１が試料セル１６、及び分析項目に対応する試薬ラック２９に収納された試薬瓶９の中に下降し、図１に示す三方バルブ１４の流路がシリンジポンプ１５側となり、一定量の試料水、及び試薬溶液が吸引される（ステップ１３）。
【００３６】
さらに、水平−垂直移動ロボット１０が可動し、試料採取ニードル１１が、試料水が充満している反応セル１２に移動して、注入口に挿入される。そして、三方バルブ１４が前述した純粋瓶１６側となり、シリンジポンプ１５により、採取ニードル１１で吸引した一定量の試料水、及び試薬溶液が反応セル１２内に吐出される（ステップ１４）。このように、三方バルブ１４とシリンジポンプ１５、及び水平−垂直移動ロボット１０が動作し、試料採取ニードル１１により試料水と試薬溶液を吸引した後、反応セル１２内に吐出する動作を繰り返して、試料水と試薬溶液を反応セル１２内で混合する（ステップ１５）。
【００３７】
ステップ１５により、反応セル１２内で試料水と試薬溶液を混合させることにより、分析成分に対応して反応セル内の溶液が発色するので、可視光半導体レーザ１７によって発色した溶液で充満している反応セル１２に波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を反応セル１２に放射し、この反応セル１２を透過する光の光量をホトダイオード１８で検出する。なお、この時の光量を（Ｉ）とする（ステップ１６）。側光部６により測定した前述のステップ１１の光量（Ｉ０）とステップ１６の光量（Ｉ）を合わせて、制御演算部７により、吸光度を算出し、さらに次の式から分析成分の濃度を算出する（ステップ１７）。
【００３８】
Ｃ＝［（−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）］／ａ・ｂ
Ｉ：ステップ１７での透過光の光量
Ｉ０：ステップ１１での透過光の光量
Ｃ：分析成分の濃度
ａ：光路長の長さ
ｂ：吸光係数
前述した測定結果を制御演算部７で演算して分析値を算出し、分析成分の濃度が最適な吸光度範囲となるように、試料採取ニードル１１で採取する試料量、及び試薬溶液の量を加減し、試料水と試薬溶液を混合して吸光度を求め、対象とした試料水中に含まれる正確な分析成分の濃度を算出する（ステップ１８）。
【００３９】
ステップ１８により、試料水中に含まれる分析成分の濃度を測定後、分析の対象とした試料水を図１に示す試料送液部３のポンプＰ２から三方バルブ２７により、試料導入管１２Ａを介して過剰に送り、試料セル２６、及び反応セル１２をオーバーフローさせて排出し、試料セル２６、及び反応セル１２を洗浄する。なお、試料セル２６、及び反応セル１２内の廃液は、バルブＶ７、及びバルブＶ８を介して試料送液部３のポンプＰ３により外部へ排出される。（ステップ１９）。前述のステップ１〜ステップ１９を繰り返し、分析の対象とする試料水、及び分析成分がなければ終了する（ステップ２０）。
【００４０】
次に、図６に示すように、可視光半導体レーザ１７から放射されるレーザ光の波長６５０ｎｍ付近で光を吸収し、青色、及び濁りを生じさせる試薬溶液を使用する測定法の例を示す。例えば、塩化物イオン、及び硫酸イオンの比濁法は、試薬溶液を添加することにより、沈殿の濁りであるが、それ以外の分析成分は、青紫から青色、すなわち青色系に発色する。いずれも可視光半導体レーザ１７から放射されるレーザ光の波長が６５０ｎｍ付近に光の吸収が生じるので、ホトダイオード１８、すなわち検出器の感度が一定になるため、検出器のゼロとスパン調整が簡単になり、シーケンスの動作が容易になる。
【００４１】
このように構成した本実施形態によれば、分析する試料水を選択する試料選択部１と、この試料選択部１で選択された試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部２と、試料水を試料導入管１２Ａを介して反応セル１２に送る試料送液部３と、試薬溶液を反応セル１２内に添加する水平−垂直移動ロボット１０を有する試薬搬送部４と、反応セル１２内で試料導入管１２Ａを介して導かれる試料水と試薬搬送部４で搬送された試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部６と、試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、及び側光部６の制御と、側光部６による測定結果から分析濃度を算出する制御演算部７とを備えたことから、自動的に、分析対象の試料水中の複数の分析成分に対応する種々の試薬溶液を水平−垂直移動ロボット１０によって反応セル１２に搬送して、側光部６によって測定した結果を制御演算部７により、目的の分析成分の濃度を求めることができるので、作業員がそれぞれの分析成分ごとに試薬溶液を交換するなどの煩雑な作業を行う必要がなく、試料の多項成分を分析する作業員の労力を軽減でき、これにより、分析作業効率、及び分析精度を向上させることができる。
【００４２】
また、試薬溶液の反応セル１２への添加に水平−垂直移動ロボット１０、及び側光部６に可視光半導体レーザ１７を使用するようにしたので、全体の装置構成を簡単にできる。さらに、シーケンサ１９により、試料採取量を加減することができるので、冷却水の濃縮や季節要因による水質の変動、例えば試料の濃度が濃くなり過ぎて、測定器の測定可能範囲を超えた場合、試料採取量を少なくし純水を加えることにより、水質の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る水質分析装置の一実施形態の要部を示し、第３収納ケースを除いたブロック図である。
【図２】本実施形態に備えられる第１収納ケースの平面図である。
【図３】本実施形態に備えられる第２収納ケースの平面図である。
【図４】本実施形態に備えられる第３収納ケースの平面図である。
【図５】図３のV−Ｖ断面図である。
【図６】本実施形態に備えられる可視光半導体レーザから発するレーザ光の波長６５０ｎｍ付近に吸収を生じさせる試薬及び色彩の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 試料選択部
２ 懸濁物除去部
３ 試料送液部
４ 試薬搬送部
５ 反応部
６ 側光部
７ 制御演算部
１０ 水平−垂直移動ロボット
１１ 試料採取ニードル
１２ 反応セル
１２Ａ 試料導入管
１２Ｂ 試料排出管
１５ シリンジポンプ
１７ 可視光半導体レーザ
１８ ホトダイオード
１９ シーケンサ
２０ タッチパネル
２１ 第１収納ケース
２２ 第２収納ケース
２３ 第３収納ケース
２５ ろ過器
２６ 試料セル
３０ 前後方向ガイド
３１ 前後方向スライダ
３２ 左右方向ガイド
３３ 左右方向スライダ
３４ 上下方向ガイド
３５ 上下方向スライダ
３６ スクリュー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水、及び循環水等の各種水中の多項成分の水質分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍機空調関連機器などでは種々の冷却水や循環水等の水が使用されている。これらの水に含まれている成分によって、配管の腐食、スケールやスライムが付着して熱伝導が悪くなることが懸念されている。このため、冷却水や循環水等の水の成分を分析して、適切な濃度に管理することが重要になっている。
【０００３】
水質分析を現場でできる方法、及び装置は、すでに種々市販されている。しかし、これらの装置及び方法は、１成分毎に分析するにはよいが、多項成分を分析する場合には、それぞれの分析目的成分毎に分析装置や試薬類を揃えなければならず、１成分毎に分析手順が異なるので、分析操作に慣れていない人にとっては煩わしい作業になっていた。また、肉眼で色調を見る方法では分析精度が悪いという問題もあった。
【０００４】
また、特許文献１、特許文献２に示す従来技術では、化学分析法に基づく吸光光度法を使用する自動分析装置が提案されている。この方法は、被測定液を薬液と反応させ、この反応による被測定液の変色を検出することにより、被測定液の濃度を測定する方法である。これらの自動分析装置は、被測定液を収容する容器を洗浄する工程と、前述の容器内に被測定液を所定量収容する工程と、収容された被測定液中に所定量の薬液を注入する工程と、前述の容器内の被測定液と薬剤とを撹拌する工程と、被測定液と薬液の撹拌後、被測定液の変色を測定する工程と、被測定液の変色の測定値に基づいて被測定液の濃度を判定する工程と、前述した被測定液の濃度の測定後、前述の容器内を洗浄する工程とから成っている。
【特許文献１】特開平１０−３２５８０１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０４１４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した特許文献１，２の従来技術では、１種類の反応液、すなわち試薬を貯蔵する液体吐出装置が、吸光度測定用透明容器、すなわち反応容器と固定されているので、１成分毎の分析には都合がよいが、多項成分を分析する場合の異なる種類の試薬を交換する作業が煩雑であるとともに、分析精度が低下する虞があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実状を考慮してなされたもので、その目的は、多種類の試料の多項成分を分析する作業員の労力を軽減できる水質分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明は、試料導入管と試料排出管が接続されている反応容器内で、試料水と試薬溶液を混合して分析成分を発色させ、その時の吸光度から分析成分の濃度を求める水質分析装置において、分析する前記試料水を選択する試料選択部と、この試料選択部で選択された前記試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部と、前記試料水を前記試料導入管を介して反応容器に送る試料送液部と、試薬溶液を前記反応容器内に添加する水平−垂直移動ロボットを有する試薬搬送部と、前記反応容器内で前記試料導入管を介して導かれる前記試料水と前記試薬搬送部で搬送された前記試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部と、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、及び前記側光部の制御と、前記側光部による測定結果から濃度を算出する制御演算部とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
このように構成した本発明は、試料選択部で分析する試料水を選択した後、懸濁物除去部で、前述の試料選択部で選択された試料水中の懸濁物を除去する。そして、試料送液部で懸濁物が除去された試料水を試料導入管を介して反応容器に送り、この状態から、自動的に試薬搬送部の水平−垂直移動ロボットにより多項目成分の試薬溶液の中から分析項目に該当する試薬溶液を反応容器に搬送する。また、側光部により試料水と試薬溶液とが混合された溶液の吸光度が測定される。前述した試料選択部、懸濁物除去部、試料送液部、試薬搬送部、及び側光部の制御が制御演算部によって行われる。さらに、この制御演算部により側光部の測定結果から混合溶液の濃度が算出される。このようにしたことから、多種類の試料の多項成分を分析する作業員がそれぞれの分析成分ごとに試薬溶液を交換するなどの煩雑な作業を行う必要がなく、これによって作業員の労力を軽減できる。
【０００９】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記試薬搬送部は、試薬溶液の吸引・吐出が可能なシリンジポンプを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、前記制御演算部は、略同じ平面形状を有する少なくとも第１収納部材と第２収納部材に分けて収納され、分析作業を行う際は、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、及び前記制御演算部のいずれかに該当するものどうしを配管、又はケーブルを介して結合することを特徴としている。このように構成した本発明は、第１収納部材と第２収納部材の配置を考慮することにより、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、前記制御演算部を近接させて設置することができ、装置を小型化することができる。
【００１１】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記第１収容部材には、前記試料選択部、前記懸濁物除去部、及び前記試料送液部が収納され、前記第２収納部材には、前記試薬搬送部、及び前記側光部が収納されていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記測光部は、波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を発する可視光半導体レーザと、前記レーザ光を前記反応容器に入射させた際にこの反応容器を透過する光量を検出するホトダイオードとを備えていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記試料導入管を介して導かれる前記試料水に添加する試薬溶液は、分析目的成分と反応して青色系の色を呈するものから成ることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は前記水質分析装置において、前記制御演算部は、前記試料導入管を介して導かれる試料水中の分析成分の濃度に対して試料採取量を可変できるプログラマブルコントローラを具備していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、分析する試料水を選択する試料選択部と、この試料選択部で選択された試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部と、試料水を試料導入管を介して反応容器に送る試料送液部と、試薬溶液を反応容器内に添加する水平−垂直移動ロボットを有する試薬搬送部と、反応容器内で試料導入管を介して導かれる試料水と試薬搬送部で搬送された試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部と、試料選択部、懸濁物除去部、試料送液部、試薬搬送部、及び側光部の制御と、側光部による測定結果から濃度を算出する制御演算部とを備えたことから、多種類の試料の多項成分を分析する作業員がそれぞれの分析成分ごとに試薬溶液を交換するなどの煩雑な作業を行う必要がなく、試料の多項成分を分析する作業員の労力を軽減でき、これにより、従来よりも分析作業効率、及び分析精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る水質分析装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る水質分析装置の一実施形態の要部を示し、第３収納ケースを除いたブロック図、図２は、本実施形態に備えられる第１収納ケースの平面図、図３は、本実施形態に備えられる第２収納ケースの平面図、図４は、本実施形態に備えられる第３収納ケースの平面図、図５は、図３のV−Ｖ断面図である。図６は、本実施形態に備えられる可視光半導体レーザから発するレーザ光の波長６５０ｎｍ付近に吸収を生じさせる試薬及び色彩の例を示す図である。
【００１８】
［本実施形態の構成］
例えば、本発明に係る水質分析装置の一実施形態は、図１に示すように、主に、分析する試料水を選択する試料選択部１と、この試料選択部１で選択された試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部２と、前述の試料水を試料導入管１２Ａを介して反応容器、すなわち反応部５に送る試料送液部３とを備えている。また、試薬溶液を反応部５内に添加する図３に示す水平−垂直移動ロボット１０を有する試薬搬送部４と、反応容器５内で試料導入管１２Ａを介して導かれる前述の試料水と試薬搬送部４で搬送された試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部６と、図４に示す試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、及び側光部６の制御と、側光部６の測定結果から濃度を算出する制御演算部７を備えている。
【００１９】
前述の試料選択部１は、分析する各種の試料水、例えば冷凍空調機におけるクーリングタワーの水、あるいは循環冷温水等のうちの1つを例えば三方バルブ、または図１、図２に示すように、その何れかを開くことにより試料水を選択するバルブＶ１〜Ｖ３を備えている。
【００２０】
前述の懸濁物除去部２は、図２に示すように、クロスフロー方式のろ過器２５で構成され、ろ過器ボディー２４Ａと、このろ過器ボディー２４Ａ内に納められたフィルター２４Ｂとを備えている。また、ろ過器ボディー２４Ａ内に導入した試料水の一部、または全部を排出するバルブＶ４とバルブＶ５を備えている。
【００２１】
前述の試料送液部３は、図１、図２に示すように、試料選択部１で選択された試料水を懸濁物除去部２に送るポンプＰ１と、懸濁物除去部２によって除去した後の試料水を反応部５に送るポンプＰ２と、廃液を図示しない廃液タンクに送り込むポンプＰ３とで構成され、これらのポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、例えば、マイクロチューブポンプから構成されている。
【００２２】
前述の試薬搬送部４は、図１、図３に示すように、各分析成分の分析ごとに使用する種々の試薬溶液が入った試薬瓶９と、この試薬瓶９が複数並べて収納される試薬ラック２９と、試薬瓶９から試薬を採取する試料採取ニードル１１と、この試料採取ニードル１１を水平面内で互いに直交する方向、及び鉛直方向に移動させるための水平−垂直移動ロボット１０を有している。また、前述の試料採取ニードル１１には、図１に示すように、可撓性のチューブ１３を介して三方バルブ１４の１つのポートが連絡され、この三方バルブ１４の残りのポートには、試薬溶液の吸引・吐出が可能なシリンジポンプ１５と、試料採取ニードル１１内の試薬溶液を洗浄するための純粋瓶１６とがそれぞれ連絡されている。
【００２３】
前述の反応部５は、前述のろ過器２５で懸濁物を除去した試料水と水平−垂直移動ロボット１０によって試薬採取ニードル１１を移動させて、シリンジポンプ１５により分析対象の種類の試薬溶液が入っている試薬瓶９から採取した試薬溶液とを混合・撹拌して分析成分を着色させる反応セル１２を備えている。なお、反応セル１２には試料を排出する試料排出管１２Ｂが接続されている。
【００２４】
前述の側光部６は、波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を発する可視光半導体レーザ１７と、この可視光半導体レーザ１７のレーザ光を反応部５内の反応セル１２に入射させた際に、この反応セル１２を透過する光量を検出するホトダイオード１８とを備えている。
【００２５】
前述の図４に示す制御演算部７は、試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、及び側光部６の制御と、側光部６の測定結果から吸光度や分析成分の濃度を算出するプログラマブルコントローラ、すなわちシーケンサ１９を有している。また、シーケンサ１９は、前述の試料導入管１２Ａを介して導かれる試料水中の分析成分の濃度に対して、試料採取量を可変できる。さらに、シーケンサ１９には、タッチパネル２０が付属しており、シーケンサ１９への入力、及び出力は、このタッチパネル２０を介して行われる。なお、制御演算部７での分析データの整理、及び他の端末へのデータの転送に利用される図示しないパソコンも備えられている。
【００２６】
図６に示すように、前述した試料導入管１２Ａを介して導かれる試料水に添加する試薬溶液は、分析目的成分と反応して、特に青色系の色を呈するものから成っている。
【００２７】
また、各構成部である前述した試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、反応部５、側光部６、及び制御演算部７は、略同じ平面形状を有する少なくとも図１、図２に示す第１収納部材、すなわち第１収納ケース２１と、図１、図３、図５に示す第２収納部材、すなわち第２収納ケース２２に分けて収納され、また、本実施形態では、第１収納ケース２１と第２収納ケース２２の他に、図４に示す第３収納部材、すなわち第３収納ケース２３にも分けて収納されている。そして、分析作業を行う際には、試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、反応部５、側光部６、及び制御演算部７のいずれかに該当するものどうしを配管、又はケーブルを介して接続している。
【００２８】
第１収納ケース２１には、図１、図２に示すように、試料選択部１、懸濁物除去部２、及び試料送液部３とが納められている。第２収納ケース２２には、図１、図３に示すように、前記試薬搬送部４、及び前記側光部６が収納されている。また、試料送液部３のポンプＰ２からの試料水を分析対象の試料水を採取するための試料セル２６、または反応部５の反応セル１２に送るのを切り替える三方バルブ２７と、試料水等の水受けであるドレンパン２８と、このドレンパン２８の領域内に配置された前述の反応セル１２、及び試料セル２６と、この試料セル２６、反応セル１２、及びドレンパン２８の試料水、又は廃液を排出するかしないかを選択するバルブＶ７、バルブＶ８が納められている。第３収納ケース２３には、制御演算部７、すなわち前述したシーケンサ１９、及びタッチパネル２０等が納められている。
【００２９】
そして、第１収納ケース２１、第２収納ケース２２、第３収納ケース２３は、例えば、略平面形状が同じの正方形に形成され、これらを積み重ねることが可能となっている。
【００３０】
また、前述の試薬搬送部４に含まれる水平−垂直移動ロボット１０は、図３、図５に示すように、第２収納ケース２２に固定された前後方向ガイド３０と、この前後方向ガイド３０に沿って移動可能に支持された前後方向スライダ３１と、この前後方向スライダ３１に固定された左右方向ガイド３２と、この左右方向ガイド３２に沿って移動可能に支持された左右方向スライダ３３と、この左右方向スライダ３３に固定された上下方向ガイド３４と、この上下方向ガイド３４に沿って移動可能に支持された上下方向スライダ３５とを備えている。また、前述の上下方向ガイド３４内に納められ、出力軸に連結されたスクリュー３６と、このスクリュー３６に螺合し、上下方向スライダ３５に結合された図示しないナットを介して、上下方向スライダ３５を上下方向に移動させる上下方向モータ３８Ａと、前述の左右方向ガイド３２内に納められ、出力軸に連結された図示しないスクリューと、このスクリューに螺合し、左右方向スライダ３３に結合された図示しないナットを介して、左右方向スライダ３３を左右方向に移動させる左右方向モータ３８Ｂと、前述の前後方向ガイド３０内に納められ、出力軸に連結された図示しないスクリューと、このスクリューに螺合し、前後方向スライダ３１に結合された図示しないナットを介して、前後方向スライダ３３を前後方向に移動させる前後方向モータ３８Ｃとを備えている。さらに、前述の試薬搬送部４に含まれる試薬採取ニードル１１は、上下方向スライダ３５に取り付けられ、前述の上下方向モータ３８Ａ、左右方向モータ３８Ｂ、前後方向モータ３８Ｃによって、上下、左右、及び前後方向のいずれの方向にも移動できるようになっている。
【００３１】
［本実施形態の動作］
次に、冷凍空調機が設置された現地での本実施形態による水質分析の手順を説明する。
【００３２】
まず、図２に示す第１収納ケース２１、図３に示す第２収納ケース２２、図４に示す第３収納ケース２３を積み重ねて一体とした状態で現地に持ち込む。次に、現地でそれぞれ第１収納ケース２１、第２収納ケース２２、第３収納ケース２３に分散させて、必要な液送用チューブ、及びケーブル等を接続する。この状態で、必要な数の試薬瓶９を試薬瓶ラック２９にセットし、装置を可動させてウォーミングアップを行う。
【００３３】
装置のウァーミングアップの完了後、水質分析作業を行う際には、まず、図４に示す第３収納ケース２３に収納されている制御演算部７のタッチパネル２０により、分析対象の試料水情報、例えば現場名や制御情報、運転パターンなどを入力する（ステップ１）。次に、タッチパネル２０により、分析の対象とする試料の種類、例えば冷却水を選択する（ステップ２）。さらに、タッチパネル２０により、例えば、図６に示された分析成分の中から分析対象とする成分を選択する（ステップ３）。そして、タッチパネル２０により、ステップ１で分析対象とした試料水名を入力する（ステップ４）。次に、タッチパネル２０により、ステップ１で分析対象とした試料水についての分析繰り返し回数を入力する（ステップ５）。さらに、タッチパネル２０により、「分析開始」を入力して試料水についての水質分析を開始する（ステップ６）。
【００３４】
前述のように、タッチパネル２０により、「分析開始」を入力すると以下の動作が自動的に行われる。まず、分析開始に伴い、１種類の試料が選択され、選択された試料水のバルブ、すなわち図１、図２に示すバルブＶ１〜バルブＶ３のいずれか該当するものが開かれ、選択された試料水がポンプＰ１により、懸濁物除去部２のろ過器２５に送られ、このろ過器２５により選択された試料水中の懸濁物が除去される（ステップ７）。次に、ステップ７で懸濁物を除去した試料水を図１、図２に示すポンプＰ２によって、図１に示す三方バルブ２７に送り、試料水を試料セル２６、及び試料導入管１２Ａを介して反応セル１２に流して、試料セル２６、及び反応セル１２を洗浄する（ステップ８）。その後、廃液として排出するかどうかを選択するバルブＶ７、バルブＶ８が閉モードとなり、試料セル２６、及び反応セル１２に試料水が充満する（ステップ９）。
【００３５】
次に、可視光半導体レーザ１７によって試料水で充満している反応セル１２に波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を反応セル１２に放射し、この反応セル１２を透過する光の光量がホトダイオード１８で検出される。なお、この時の光量を（Ｉ０）とする（ステップ１０）。そして、ステップ１０で光量（Ｉ０）を検出した後、反応セル１２の試料水がバルブ８が開くことにより、図１に示す試料排出管１２Ｂを介して排出され、反応セル１２内が空の状態となる（ステップ１１）。ステップ１１で反応セル１２内が空になった後、バルブ８が閉モードとなり、懸濁物が除去された試料水が図１に示すポンプＰ２によって三方バルブ２７に送られ、試料導入管１２Ａを介して反応セル１２に再び試料水が充満する（ステップ１２）。次に、試薬搬送部４の水平−垂直移動ロボット１０に付属している試料採取ニードル１１が試料セル１６、及び分析項目に対応する試薬ラック２９に収納された試薬瓶９の中に下降し、図１に示す三方バルブ１４の流路がシリンジポンプ１５側となり、一定量の試料水、及び試薬溶液が吸引される（ステップ１３）。
【００３６】
さらに、水平−垂直移動ロボット１０が可動し、試料採取ニードル１１が、試料水が充満している反応セル１２に移動して、注入口に挿入される。そして、三方バルブ１４が前述した純粋瓶１６側となり、シリンジポンプ１５により、採取ニードル１１で吸引した一定量の試料水、及び試薬溶液が反応セル１２内に吐出される（ステップ１４）。このように、三方バルブ１４とシリンジポンプ１５、及び水平−垂直移動ロボット１０が動作し、試料採取ニードル１１により試料水と試薬溶液を吸引した後、反応セル１２内に吐出する動作を繰り返して、試料水と試薬溶液を反応セル１２内で混合する（ステップ１５）。
【００３７】
ステップ１５により、反応セル１２内で試料水と試薬溶液を混合させることにより、分析成分に対応して反応セル内の溶液が発色するので、可視光半導体レーザ１７によって発色した溶液で充満している反応セル１２に波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を反応セル１２に放射し、この反応セル１２を透過する光の光量をホトダイオード１８で検出する。なお、この時の光量を（Ｉ）とする（ステップ１６）。側光部６により測定した前述のステップ１１の光量（Ｉ０）とステップ１６の光量（Ｉ）を合わせて、制御演算部７により、吸光度を算出し、さらに次の式から分析成分の濃度を算出する（ステップ１７）。
【００３８】
Ｃ＝［（−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）］／ａ・ｂ
Ｉ：ステップ１７での透過光の光量
Ｉ０：ステップ１１での透過光の光量
Ｃ：分析成分の濃度
ａ：光路長の長さ
ｂ：吸光係数
前述した測定結果を制御演算部７で演算して分析値を算出し、分析成分の濃度が最適な吸光度範囲となるように、試料採取ニードル１１で採取する試料量、及び試薬溶液の量を加減し、試料水と試薬溶液を混合して吸光度を求め、対象とした試料水中に含まれる正確な分析成分の濃度を算出する（ステップ１８）。
【００３９】
ステップ１８により、試料水中に含まれる分析成分の濃度を測定後、分析の対象とした試料水を図１に示す試料送液部３のポンプＰ２から三方バルブ２７により、試料導入管１２Ａを介して過剰に送り、試料セル２６、及び反応セル１２をオーバーフローさせて排出し、試料セル２６、及び反応セル１２を洗浄する。なお、試料セル２６、及び反応セル１２内の廃液は、バルブＶ７、及びバルブＶ８を介して試料送液部３のポンプＰ３により外部へ排出される。（ステップ１９）。前述のステップ１〜ステップ１９を繰り返し、分析の対象とする試料水、及び分析成分がなければ終了する（ステップ２０）。
【００４０】
次に、図６に示すように、可視光半導体レーザ１７から放射されるレーザ光の波長６５０ｎｍ付近で光を吸収し、青色、及び濁りを生じさせる試薬溶液を使用する測定法の例を示す。例えば、塩化物イオン、及び硫酸イオンの比濁法は、試薬溶液を添加することにより、沈殿の濁りであるが、それ以外の分析成分は、青紫から青色、すなわち青色系に発色する。いずれも可視光半導体レーザ１７から放射されるレーザ光の波長が６５０ｎｍ付近に光の吸収が生じるので、ホトダイオード１８、すなわち検出器の感度が一定になるため、検出器のゼロとスパン調整が簡単になり、シーケンスの動作が容易になる。
【００４１】
このように構成した本実施形態によれば、分析する試料水を選択する試料選択部１と、この試料選択部１で選択された試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部２と、試料水を試料導入管１２Ａを介して反応セル１２に送る試料送液部３と、試薬溶液を反応セル１２内に添加する水平−垂直移動ロボット１０を有する試薬搬送部４と、反応セル１２内で試料導入管１２Ａを介して導かれる試料水と試薬搬送部４で搬送された試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部６と、試料選択部１、懸濁物除去部２、試料送液部３、試薬搬送部４、及び側光部６の制御と、側光部６による測定結果から分析濃度を算出する制御演算部７とを備えたことから、自動的に、分析対象の試料水中の複数の分析成分に対応する種々の試薬溶液を水平−垂直移動ロボット１０によって反応セル１２に搬送して、側光部６によって測定した結果を制御演算部７により、目的の分析成分の濃度を求めることができるので、作業員がそれぞれの分析成分ごとに試薬溶液を交換するなどの煩雑な作業を行う必要がなく、試料の多項成分を分析する作業員の労力を軽減でき、これにより、分析作業効率、及び分析精度を向上させることができる。
【００４２】
また、試薬溶液の反応セル１２への添加に水平−垂直移動ロボット１０、及び側光部６に可視光半導体レーザ１７を使用するようにしたので、全体の装置構成を簡単にできる。さらに、シーケンサ１９により、試料採取量を加減することができるので、冷却水の濃縮や季節要因による水質の変動、例えば試料の濃度が濃くなり過ぎて、測定器の測定可能範囲を超えた場合、試料採取量を少なくし純水を加えることにより、水質の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る水質分析装置の一実施形態の要部を示し、第３収納ケースを除いたブロック図である。
【図２】本実施形態に備えられる第１収納ケースの平面図である。
【図３】本実施形態に備えられる第２収納ケースの平面図である。
【図４】本実施形態に備えられる第３収納ケースの平面図である。
【図５】図３のV−Ｖ断面図である。
【図６】本実施形態に備えられる可視光半導体レーザから発するレーザ光の波長６５０ｎｍ付近に吸収を生じさせる試薬及び色彩の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 試料選択部
２ 懸濁物除去部
３ 試料送液部
４ 試薬搬送部
５ 反応部
６ 側光部
７ 制御演算部
１０ 水平−垂直移動ロボット
１１ 試料採取ニードル
１２ 反応セル
１２Ａ 試料導入管
１２Ｂ 試料排出管
１５ シリンジポンプ
１７ 可視光半導体レーザ
１８ ホトダイオード
１９ シーケンサ
２０ タッチパネル
２１ 第１収納ケース
２２ 第２収納ケース
２３ 第３収納ケース
２５ ろ過器
２６ 試料セル
３０ 前後方向ガイド
３１ 前後方向スライダ
３２ 左右方向ガイド
３３ 左右方向スライダ
３４ 上下方向ガイド
３５ 上下方向スライダ
３６ スクリュー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料導入管と試料排出管が接続されている反応容器内で、試料水と試薬溶液を混合して分析成分を発色させ、その時の吸光度から分析成分の濃度を求める水質分析装置において、
分析する前記試料水を選択する試料選択部と、この試料選択部で選択された前記試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部と、前記試料水を前記試料導入管を介して反応容器に送る試料送液部と、試薬溶液を前記反応容器内に添加する水平−垂直移動ロボットを有する試薬搬送部と、前記反応容器内で前記試料導入管を介して導かれる前記試料水と前記試薬搬送部で搬送された前記試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部と、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、及び前記側光部の制御と、前記側光部による測定結果から濃度を算出する制御演算部とを備えたことを特徴とする水質分析装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記試薬搬送部は、試薬溶液の吸引・吐出が可能なシリンジポンプを備えたことを特徴とする水質分析装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記試料選択部、前記懸濁物除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、前記制御演算部は、略同じ平面形状を有する少なくとも第１収納部材と第２収納部材に分けて収納され、分析作業を行う際は、前記試料選択部、前記懸濁物除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、及び前記制御演算部のいずれかに該当するものどうしを配管、又はケーブルを介して結合することを特徴とする水質分析装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載の水質分析装置において、
前記第１収納部材には、前記試料選択部、前記懸濁物除去部、及び前記試料送液部が収納され、前記第２収納部材には、前記試薬搬送部、及び前記側光部が収納されていることを特徴とする水質分析装置。
【請求項５】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記測光部は、波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を発する可視光半導体レーザと、前記レーザ光を前記反応容器に入射させた際にこの反応容器を透過する光量を検出するホトダイオードとを備えていることを特徴とする水質分析装置。
【請求項６】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記試料導入管を介して導かれる前記試料水に添加する試薬溶液は、分析目的成分と反応して青色系の色を呈するものから成ることを特徴とする水質分析装置。
【請求項７】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記制御演算部は、前記試料導入管を介して導かれる試料水中の分析成分の濃度に対して試料採取量を可変できるプログラマブルコントローラを具備していることを特徴とする水質分析装置。
【請求項１】
試料導入管と試料排出管が接続されている反応容器内で、試料水と試薬溶液を混合して分析成分を発色させ、その時の吸光度から分析成分の濃度を求める水質分析装置において、
分析する前記試料水を選択する試料選択部と、この試料選択部で選択された前記試料水中の懸濁物を除去する懸濁物除去部と、前記試料水を前記試料導入管を介して反応容器に送る試料送液部と、試薬溶液を前記反応容器内に添加する水平−垂直移動ロボットを有する試薬搬送部と、前記反応容器内で前記試料導入管を介して導かれる前記試料水と前記試薬搬送部で搬送された前記試薬溶液とを混合して反応させた後の溶液の吸光度を測定する側光部と、前記試料選択部、前記懸濁除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、及び前記側光部の制御と、前記側光部による測定結果から濃度を算出する制御演算部とを備えたことを特徴とする水質分析装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記試薬搬送部は、試薬溶液の吸引・吐出が可能なシリンジポンプを備えたことを特徴とする水質分析装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記試料選択部、前記懸濁物除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、前記制御演算部は、略同じ平面形状を有する少なくとも第１収納部材と第２収納部材に分けて収納され、分析作業を行う際は、前記試料選択部、前記懸濁物除去部、前記試料送液部、前記試薬搬送部、前記側光部、及び前記制御演算部のいずれかに該当するものどうしを配管、又はケーブルを介して結合することを特徴とする水質分析装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載の水質分析装置において、
前記第１収納部材には、前記試料選択部、前記懸濁物除去部、及び前記試料送液部が収納され、前記第２収納部材には、前記試薬搬送部、及び前記側光部が収納されていることを特徴とする水質分析装置。
【請求項５】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記測光部は、波長が６５０ｎｍ付近のレーザ光を発する可視光半導体レーザと、前記レーザ光を前記反応容器に入射させた際にこの反応容器を透過する光量を検出するホトダイオードとを備えていることを特徴とする水質分析装置。
【請求項６】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記試料導入管を介して導かれる前記試料水に添加する試薬溶液は、分析目的成分と反応して青色系の色を呈するものから成ることを特徴とする水質分析装置。
【請求項７】
前記請求項１に記載の水質分析装置において、
前記制御演算部は、前記試料導入管を介して導かれる試料水中の分析成分の濃度に対して試料採取量を可変できるプログラマブルコントローラを具備していることを特徴とする水質分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１９８３１３（Ｐ２００９−１９８３１３Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４０２３３（Ｐ２００８−４０２３３）
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００２３２９５５）株式会社日立ビルシステム (895)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００２３２９５５）株式会社日立ビルシステム (895)
【Ｆターム（参考）】
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