(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液試料を熱分解して気化するとともに、試料中の全炭素をＣＯ2に変換する酸化反応部と、水溶液試料の一定量を採取して酸化反応部に注入する試料注入機構と、酸化反応部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部と、酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた試料気化ガス中のＣＯ2を検出するＣＯ2検出部とを備えた水質分析計において、
前記キャリアガス供給部からのキャリアガスを前記酸化反応部を通さずに前記酸化反応部の出口側の流路に供給するバイパス流路と、
バルブを切り替えて前記酸化反応部又は前記バイパス流路にキャリアガスを供給するバルブ機構と、
前記バルブ機構によりキャリアガス供給部からのキャリアガスのみを酸化反応部に通したときのＣＯ2検出部でのＣＯ2検出値と、前記バルブ機構によりキャリアガスをバイパス流路に供給してキャリアガスを酸化反応部に通さずにＣＯ2検出部に送ったときのＣＯ2検出値との差からキャリアガス中の炭素成分によるベースラインへの影響量を求める制御部とを備えたことを特徴とする水質分析計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水、用水、環境水などに含まれる炭素成分を測定する水質分析計に関し、特に水溶液試料を熱分解して気化するとともに、試料中の炭素成分を二酸化炭素（ＣＯ2）に変換する酸化反応部と、水溶液試料の一定量を採取して酸化反応部に注入する試料注入機構と、酸化反応部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部、酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた試料気化ガス中のＣＯ2を検出するＣＯ2検出部とを備えた水質分析計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼式の全有機体炭素（ＴＯＣ）計では、水溶液試料を熱分解して気化するとともに、試料中の炭素成分を燃焼してＣＯ2に変換し、ＣＯ2を含まないキャリアガスとともにその試料気化ガスをＣＯ2検出部に送って試料気化ガス中のＣＯ2を検出している。キャリアガスとしては、ボンベガスを用いることが好ましいが、ランニングコストがかかるので、コンプレッサエアーや計装エアーを用いるのが一般的である。
【０００３】
このようなＴＯＣ計では、一般的に、試料を注入したときにＣＯ2検出部においてＣＯ2検出器が示すピーク波形（ＣＯ2検出器指示値）の面積又はピーク高さを測定して濃度値に変換しているので、ピーク波形前後の指示値（ベースライン）の変動は測定値に大きな影響を与える。そこで、測定直前のベースラインの変動を見ることで測定可能か否かを判定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、酸化反応部に供給するキャリアガスに例えば炭化水素などの炭素成分が含まれている場合、キャリアガス中の炭素成分も酸化されてＣＯ2に変換されてしまうのでベースラインが高く指示されてしまう。そのため、特に高感度測定の際に大きな測定誤差要因となっている。また、キャリアガス中の炭素成分を検出することはできず、キャリアガス中の炭素成分がベースラインに影響を及ぼしているか否かを検査することができなかった。
そこで本発明は、測定を行なう前にキャリアガス中の炭素成分を検出し、そのキャリアガスを用いて測定可能か否かを判定することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水溶液試料を熱分解して気化するとともに、試料中の全炭素をＣＯ2に変換する酸化反応部と、水溶液試料の一定量を採取して酸化反応部に注入する試料注入機構と、酸化反応部にキャリアガスを供給するキャリアガス供給部、酸化反応部からキャリアガスとともに送られてきた試料気化ガス中のＣＯ2を検出するＣＯ2検出部とを備えた水質分析計であって、キャリアガス供給部からのキャリアガスを酸化反応部を通さずに酸化反応部の出口側の流路に供給するバイパス流路と、バルブを切り替えて酸化反応部又はバイパス流路にキャリアガスを供給するバルブ機構を備えたものである。
【０００６】
測定を行なう前に、まずバルブ機構により、キャリアガス供給部からのキャリアガスを酸化反応部に供給し、キャリアガスを酸化反応部に通してからＣＯ2検出部に送ってＣＯ2を検出し、ベースラインを記録する。このとき、キャリアガスに含まれる炭素成分はＣＯ2に変換される。
次に、バルブ機構により、キャリアガスをバイパス流路に供給し、キャリアガスを酸化反応部に通さずにＣＯ2検出部に送ってＣＯ2を検出し、検査用指示値として記録する。キャリアガス中の炭化水素が含まれていても、酸化反応部を通さなければＣＯ2に変換されないので、ＣＯ2検出部で検出されることはない。
【０００７】
キャリアガスを酸化反応部に通した場合のベースラインと通さない場合の検査用指示値とを比較し、キャリアガス中の炭素成分によるベースラインへの影響量を求める。このとき、キャリアガス中に炭素成分が含まれる場合、ベースラインの指示値は検査用指示値よりも大きくなる。キャリアガス中に炭素成分が含まれない場合、ベースラインの指示値は検査用指示値と同じになる。
【０００８】
【実施例】
図１は、一実施例を表す概略構成図である。
環境水などの試料が連続して流れる採水管１に、その試料の一部をＴＯＣ計本体内の分岐部３を経てドレン出口１２に排出する流路が接続されている。分岐部３には、試料を採取して分析部に導くために、試料注入機構１８の８ポートバルブ１４の１つのポートが接続されている。
【０００９】
試料注入機構１８は８ポートバルブ１４とそれに接続されたマイクロシリンジ１６で構成されており、マイクロシリンジ１６は８ポートバルブ１４のいずれのポートとも接続されるようになっている。８ポートバルブ１４のそれぞれのポートには、試料用流路の分岐部３のほか、ＩＣを測定するときに試料を酸性にするために添加する酸２０につながる流路、校正用の標準液２２につながる流路、希釈や洗浄に使用する希釈水２４につながる流路、オフライン試料２６につながる流路、試料中の炭素成分の全てをＣＯ2に変換する触媒を備えた酸化反応部３２の試料注入部３４につながる流路、不要な気体を排出するためのドレン出口２８につながる流路、不要な液体を排出するためのドレン出口１２につながる流路がそれぞれ接続されている。
【００１０】
空気入り口４２から取り込んだ空気から炭素成分を除去して精製ガスを生成し、流量を調節して送り出すためにキャリアガス供給部４０が設けられており、キャリアガス供給部４０のガス出口には、キャリアガス供給部４０で生成された精製ガスをスパージガス又はキャリアガスとしてマイクロシリンジ１６に供給する流路４１と、キャリアガスとして、電磁弁ＳＶ１を介して、酸化反応部３２に供給する流路４３が接続されている。キャリアガス供給部４０は主としてＣＯ2を除去するものであり、取り込んだ空気に炭化水素が含まれている場合にはキャリアガス中に残存する。
【００１１】
酸化反応部３２は、試料中の炭素成分をＣＯ2に変換する酸化触媒が充填された燃焼管３６、その燃焼管３６に試料とキャリアガスを導入する試料注入部３４、及び燃焼管３６を加熱する加熱炉３８から構成されており、燃焼管３６の下流部は、電磁弁ＳＶ２を介して、水分を除去する電子クーラーやハロゲン成分を除去するハロゲンスクラバーなどを備えた除湿・ガス処理部４４を経て、ＣＯ2を検出するＣＯ2検出部４６に接続されている。ＣＯ2検出部４６の下流部は、ドレン出口５４に接続されている。
【００１２】
電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２間にバイパス流路４５が設けられている。電磁弁ＳＶ１及びＳＶ２を切り替えることにより、キャリアガス供給部４０から供給されるキャリアガスを酸化反応部３２に通さずに、除湿・ガス処理部４４を介して、ＣＯ2検出部に送ることができる。
ＣＯ2検出部４６の出力は演算部５６に入力される。制御部５８は演算部５６の制御のほか、８ポートバルブ１４、マイクロシリンジ１６及び電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２の動作、ならびにＣＯ2検出部４６の検出器感度を制御する。演算部５６には、キーボード６０、レコーダ６２が接続されている。
本発明のバルブ機構は、電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２及び制御部５８により構成される。
【００１３】
次に、動作を説明する。
制御部５８により、電磁弁ＳＶ１及びＳＶ２を酸化反応部３２側に接続して、キャリアガス供給部４０から流路４３及び電磁弁ＳＶ１を介して酸化反応部３２にキャリアガスを供給する。キャリアガスに炭素成分が含まれる場合、その炭素成分は、燃焼管３６でＣＯ2に変換される。燃焼管３６で燃焼されたキャリアガスは、電磁弁ＳＶ２及び除湿・ガス処理部４４を介して、ＣＯ2検出部４６に送られ、ＣＯ2が検出される。ＣＯ2検出部からのガスはドレン出口５４から排出される。ＣＯ2検出部４６の検出出力は、演算部５６を介して、ベースラインとしてレコーダ６２に記録される。
【００１４】
ベースラインが安定した後、制御部５８により、電磁弁ＳＶ１及びＳＶ２をバイパス流路４５側に切り替える。キャリアガス４０から供給されるキャリアガスは、流路４３、電磁弁ＳＶ１、バイパス流路４５、電磁弁ＳＶ２及び除湿・ガス処理部４４を介して、ＣＯ2検出部４６に送られ、ＣＯ2が検出される。ＣＯ2検出部からのガスはドレン出口５４から排出される。ＣＯ2検出部４６の検出出力は、演算部５６を介して、検査用指示値としてレコーダ６２に記録される。
【００１５】
ベースラインと検査用指示値とを比較し、ベースラインと検査用指示値との差を求め、キャリアガス中の炭素成分によるベースラインへの影響量を求める。その影響量が、測定感度などの測定条件に対するキャリアガスの条件を満たしているか否かを判定し、そのキャリアガスを用いて測定可能であるか否かを判定する。測定可能であると判定した場合は、そのまま測定を開始し、測定不可能であると判定した場合は、表示などによりその旨を警告する。
【００１６】
以下に、この実施例におけるＴＯＣ測定時の動作の一例を示す。ここでは、試料中の全炭素（ＴＣ）濃度から無機体炭素（ＩＣ）濃度を差し引いてＴＯＣ濃度を求める方法を記載するが、この実施例におけるＴＯＣ測定方法はこれに限定されるものではなく、例えば酸性化・通気処理法によりＩＣ除去した後の試料のＴＣを測定することによりＴＯＣ濃度を求めることができる。
【００１７】
(ＴＣ測定)
制御部５８からの制御信号により、８ポートバルブ１４の切換えとマイクロシリンジ１６が駆動される。まず、マイクロシリンジ１６が分岐部３に接続され、マイクロシリンジ１６に一定量の試料が採取される。所定の希釈率が設定されている場合は、マイクロシリンジ１６が希釈水２４に接続されて、マイクロシリンジ１６中の試料に所定量の希釈水が加えられる。
【００１８】
次に、マイクロシリンジ１６の試料が酸化反応部３２の試料注入部３４を経て燃焼管３６に注入され、試料中の炭素成分がＣＯ2に変換される。燃焼管３６で発生したＣＯ2はキャリアガス供給部４０から流路４３及び電磁弁ＳＶ１を経て供給されたキャリアガスとともに除湿・ガス処理部４４に送られ、冷却、除湿、ハロゲン除去された後、ＣＯ2検出部４６でＣＯ2が検出される。その検出信号は演算部５６に送られ、その信号からＴＣ濃度が求められる。
【００１９】
(ＩＣ測定)ＴＣ測定の時と同様にして、マイクロシリンジ１６に一定量の試料が採取される。所定の希釈率が設定されている場合は、マイクロシリンジ１６が希釈水２４に接続されてマイクロシリンジ１６中の試料に所定量の希釈水が加えられる。次に、マイクロシリンジ１６が酸２０に接続されてマイクロシリンジ１６中の試料に少量の酸が加えられる。次に、マイクロシリンジ１６が試料注入部３４に接続され、キャリアガス供給部４０から流路４１を経てスパージガスがマイクロシリンジ１６に供給される。試料中のＩＣから発生したＣＯ2はスパージガスとともに除湿・ガス処理部４４に送られ、冷却、除湿、ハロゲン除去された後、ＣＯ2検出部４６でＣＯ2が検出される。その検出信号は演算部５６に送られ、その信号からＩＣ濃度が求められる。演算部５６により、ＴＣ濃度とＩＣ濃度の差からＴＯＣ濃度が求められる。
【００２０】
図１の実施例ではＴＯＣ計全体を詳しく示したが、本発明はキャリアガスを酸化反応部を経由してＣＯ2検出部に導くか、又は酸化反応部を経由しないでＣＯ2検出部に導くかを選択できるようにした点に特徴を持つものであるので、ＴＯＣ計の他の部分の構成は実施例のものに限らないことは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の水質分析計では、バルブ機構のバルブを切り替えて、キャリアガス供給部からのキャリアガスを酸化反応部を通さずにバイパス流路を介してＣＯ2検出部に送れるようにしたので、測定前に、キャリアガスの品質を検査することができ、測定のやり直しなどの手間を省くことができる。さらに、キャリアガスに品質を検査しておくことにより、測定値に対する信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施例を表す概略構成図である。
【符号の説明】
１４      ８ポートバルブ
１６      マイクロシリンジ
１８      試料注入機構
３２      酸化反応部
３４      試料注入部
３６      燃焼管
３８      加熱炉
４０      キャリアガス供給部
４５      バイパス流路
４６      ＣＯ2検出部
６２      レコーダ
ＳＶ１，ＳＶ２      電磁弁
【図１】
0004136122.tif 000002