(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンジポンプ内に吸引した試料水を測定部に注入して、試料水中の特定化学物質を測定する水質分析計において、前記シリンジポンプのプランジャ部に超音波発生振動子を固着すると共に、該超音波発生振動子に外部から駆動電源を印加する電源を備え、シリンジポンプ内の試料水に超音波振動を与えることにより、試料水中の懸濁物を破砕、撹拌して、該試料水の含有化学物質の分布を均一化できるようにし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、下水、河川水又は工場排水などの試料水中に含まれるＴＯＣ（有機体炭素）やＴＮ（全窒素）など水質に関係のある含有化学物質を測定するための水質分析計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水、河川水、工場排水などから採取した試料水には、有機体炭素、窒素、りんなど多種類の化合物質が含まれ、それらは試料水中に溶解、沈殿あるいは懸濁物の状態、すなわち不均一な分布状態で存在している。従来、懸濁物を含んだ試料水を測定する場合には、その試料水をいったん別の超音波破砕装置や粉砕装置などの容器内に移し替え、一定時間懸濁物を破砕、撹拌した後、その試料水をシリンジポンプで吸引して測定部に注入している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水質分析計は上記のように構成されているが、超音波破砕装置や粉砕装置を用いて試料水中の懸濁物を破砕する場合、試料水をいったんそれらの容器に移し替えねばならないことと、通常のサンプル量に比べて多量の試料水を取扱わねばならないため、懸濁物の破砕処理に手間と時間がかかるという問題がある。また、水質分析計の外部で破砕処理された試料水をシリンジポンプで採取すると、懸濁物がシリンジ内で再沈殿や再凝縮をしてしまい、複数回注入して測定する場合、その都度測定値がばらつくという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、試料水中の懸濁物の分布を均一化する手間がかからず、測定値のばらつきのない水質分析計を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の水質分析計は、シリンジポンプ内に吸引した試料水を測定部に注入して、試料水中の特定化学物質を測定する水質分析計において、前記シリンジポンプのプランジャ部に超音波発生振動子を固着すると共に、該超音波発生振動子に外部から駆動電源を印加する電源を備え、シリンジポンプ内の試料水に超音波振動を与えることにより、試料水中の懸濁物を破砕、撹拌して、該試料水の含有化学物質の分布を均一化できるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の水質分析計は上記のように構成されており、試料水を吸引したシリンジポンプ内で懸濁物の破砕、撹拌が行えるので、短時間に含有化学物質を均一な分布状態にすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、試料水中の全炭素濃度、ＩＣ炭素濃度及び有機体炭素濃度を測定することができる水質分析計の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の水質分析計の概略構成図である。図において、シリンジポンプ１は、試料容器７内の試料水８等を吸引するプランジャ１ｂと、吸引した試料水８を保持するシリンジ１ａとからなり、マルチポートバルブ２の共通ポート２ａに接続されている。このプランジャ１ｂの先端部には超音波発生振動子として電歪振動子３が固着され、引出し線４及びスイッチ５を介して励振電源６が接続されている。前記電歪振動子３は、励振電源６が印加されると試料水８中に超音波を発射し、試料水中に含まれる懸濁物を破砕、撹拌して試料水８中の含有化学物質の分布を均一化する。
【０００６】
マルチポートバルブ２は、一つの共通ポート２ａと複数の分配ポート２ｂ〜２ｅを有し、適宜、共通ポート２ａと分配ポート２ｂ〜２ｅを切り換え接続する。分配ポート２ｂには、接続管９を介して試料容器７が接続されており、試料水８はこのポート２ｂからシリンジ１ａ内に吸引される。分配ポート２ｃには、接続管１０を介してＩＣ反応器１３が接続されており、シリンジ１ａ内の試料水８がＩＣ反応器１３に注入される。また、分配ポート２ｄには、接続管１１を介してＴＣ燃焼炉１４が接続されており、シリンジ１ａ内の試料水８がＴＣ燃焼炉１４に注入される。そして、分配ポート２ｅには、ドレン排出管１２が接続されており、シリンジ１ａ内の不要残留物がこのドレン排出管１２を通して適宜排出される。
【０００７】
前記ＩＣ反応器１３に注入される試料水８に含まれているＩＣ（無機）炭素は、ＩＣ反応液１３ａと反応して二酸化炭素に変換された後、赤外線ガス分析計１５に送られてＩＣ炭素濃度として測定される。また、前記ＴＣ燃焼炉１４に注入された試料水８は、不図示のキャリアガスと共にヒータ１４ｂにより燃焼管１４ａ内で燃焼され、試料水８中の全炭素は二酸化炭素に変換された後、赤外線ガス分析計１５に送られて全炭素濃度として測定される。
なお、有機炭素濃度は、前記赤外線ガス分析計１５において、全炭素濃度からＩＣ炭素濃度を差し引いて求められる。
【０００８】
図２は、本発明の特徴である試料水内の懸濁物の破砕、撹拌手段を有するシリンジポンプ１の動作説明図である。シリンジ１ａ内に試料水８を吸入した状態では、電歪振動子３はその試料水８内に浸漬している。この状態でスイッチ５をオンにして励振電源６から高周波電圧を電歪振動子３の電極３ａ、３ｂ間に印加すると、電極３ａ、３ｂの対向する方向に電歪振動子３が伸縮し超音波振動波が発生する。この超音波振動波は図２の矢印で示すように、試料水８の下方から上方に向かって伝播し、試料水８はシリンジ１ａの下方から上方に向かって押し上げられ、表面に達した試料水８はシリンジ１ａの側壁に沿って下方に向かって移動する撹拌作用と、超音波振動波及びその振動によって発生するキャビテーション（空洞）による懸濁物の破砕作用とで、試料水８の懸濁物が分散し、その分布が均一化される。
なお、図１において、マルチポートバルブ２を駆動するためのモータ１６、プランジャ１ｂを駆動するモータ１７及び電歪振動子３を駆動するためのスイッチ５の制御は、図３に示される制御手段１８によってなされる。
【０００９】
次に、本発明の水質分析計の動作を、図１及び前記制御手段１８の動作を示す図４のフローチャート図に基づいて説明する。先ず、モータ１６を駆動してマルチポートバルブ２の共通ポート２ａを分配ポート２ｂに接続した後、モータ１７を駆動してプランジャ１ｂを引き下げ、一定量の試料水８をシリンジ１ａ内に試料容器７から吸引する（Ｓ１）。シリンジ１ａ内に試料水８が吸引された後、スイッチ５をオンにして励振電源６から高周波電圧を電歪振動子３に印加し、懸濁物を含む含有物に超音波を発射して、破砕、撹拌する（Ｓ２）。
【００１０】
続いて、モータ１６を駆動してマルチポートバルブ２の共通ポート２ａを分配ポート２ｄに接続した後、モータ１７を駆動してプランジャ１ｂを引き上げて、試料水８をＴＣ燃焼炉１４に注入し燃焼させると、その全炭素が二酸化炭素に変換される（Ｓ３）。この二酸化炭素を赤外線ガス分析計に送り測定することにより、全炭素濃度が計測される（Ｓ４）。
さらに、前記（Ｓ１）と同一の手順により一定量の試料水８をシリンジ１ａ内に吸引する（Ｓ５）。シリンジ１ａ内に試料水８が吸引された後、前記（Ｓ２）と同一手順により試料水８の破砕、撹拌が行われる（Ｓ６）。
【００１１】
そして、モータ１６を駆動してマルチポートバルブ２の共通ポート２ａを分配ポート２ｃに切り換えた後、モータ１７を駆動してプランジャ１ｂを引き上げて試料水８をＩＣ反応器１３に注入し、ＩＣ反応液１３ａと反応させるとＩＣ炭素が二酸化炭素に変換される（Ｓ７）。この二酸化炭素を赤外線ガス分析計１５に送り、測定することによりＩＣ炭素濃度が計測される。なお、有機体炭素は前記全炭素濃度からＩＣ炭素濃度を差し引いて有機炭素濃度が計測される（Ｓ８）。
【００１２】
図５は、本発明の水質分析計の他の実施例の概略構成図を示したものである。図において、マルチポートバルブ２の分配ポート２ｃは接続管１９を介して酸溶液１８に接続され、分配ポート２ｄは接続管１０を介して赤外線ガス分析計に接続され、分配ポート２ｅは接続管１１を介してＴＣ燃焼炉１４に接続されている。また、シリンジ１ａにはスパージ口１９が設けられスパージガスが導入される。その他の構成要素で図１と同じ機能を有するものには同記号が付されている。
【００１３】
本発明の水質分析計によるＩＣ炭素濃度の測定は、共通ポート２ａを分配ポート２ｂ及び２ｃに切り換え、それぞれ一定量ずつの試料水８及び酸溶液１８をシリンジ１ａ内に吸引し、スパージ口１９からスパージガス１９ａを注入して、さらに電歪振動子３に高周波電圧を印加して超音波を発生し、ＩＣ炭素を二酸化炭素に変換した後、この二酸化炭素を赤外線ガス分析計１５により測定して行うものであり、試料水８の懸濁物の破砕、撹拌以外に二酸化炭素への変換を促進する効果が得られ、測定時間をさらに短縮することができる。
【００１４】
また、全炭素濃度の測定は、共通ポート２ａを分配ポート２ｂに切り換え、シリンジ１ａに試料水８を吸引して、シリンジ１ａ内で試料水８の化学物質の分布の均一化を行った後、共通ポート２ａを分配ポート２ｅに切り換え、この試料水をＴＣ燃焼炉１４で二酸化炭素に変換して赤外線ガス分析計で測定して行う。
上記のように、本発明によればシリンジ１ａ内に採取された懸濁物を含んだ試料水を超音波振動波により破砕、撹拌することができ、別容器への移し替えの手間が省略でき、短時間で容易に試料水中の含有化学物質の分布を均一化することができ、測定精度のバラツキを無くし高精度の測定が可能となる。
なお、上記実施例において、超音波発生振動子として電歪振動子を使用しているが、プランジャに励磁コイルを形成して磁界を発生させることにより、磁歪振動子を使用することも可能である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の水質分析計は上記のように構成されており、水質分析計のシリンジ内で試料水内の懸濁物の破砕、撹拌を行うので、手間がかからず破砕処理時間が最小ですむ。また、測定の直前で懸濁物の破砕、撹拌を行うので、懸濁物の再沈殿や再凝縮が起こらず、測定値にバラツキがなく精度の良い測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による水質分析計の概略構成図である。
【図２】本発明にかかるシリンジポンプの動作説明図である。
【図３】本発明にかかる制御手段及びモータ等のブロック図である。
【図４】本発明の水質分析計の動作を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の他の実施例による水質分析計の概略構成図である。
【符号の説明】
１…シリンジポンプ            ９、１０、１１、１９…接続管
１ａ…シリンジ                １２…ドレン排出管
１ｂ…プランジャ              １３…ＩＣ反応器
２…マルチポートバルブ        １３ａ…ＩＣ反応液
２ａ…共通ポート              １４…ＴＣ燃焼炉
２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ…分配ポート
３…電歪振動子                １４ａ…ＴＣ燃焼管
４…引出し線                  １４ｂ…ヒータ
５…スイッチ                  １５…赤外線ガス分析計
６…励振電源                  １６、１７…モータ
７…試料容器                  １８…制御手段
８…試料水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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