(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希釈機能を備えた試料導入部と、試料中の複数の成分を検出信号として検出する検出部と、前記検出信号を記録し、前記検出信号のピークが入力範囲内か否かを判定し、入力範囲を超えた場合には前記検出信号のピーク高さに基づいて再測定時の前記検出信号のピークが入力範囲を越えないような希釈率及び検出器感度を算出するとともに、前記検出信号のピーク面積を算出する演算部と、前記演算部で算出された希釈率及び検出器感度に基づいて、前記試料導入部及び前記検出部を制御することにより、前記試料導入部の希釈率及び前記検出部の検出器感度を変更して再測定を行なう制御部とを備えた水質分析計であって、前記試料導入部の希釈率及び前記検出部の検出器感度を変更した後の測定において、所定値よりも小さい前記ピーク面積が前記演算部で求められた場合、前記制御部は前記試料導入部の希釈率及び前記検出部の検出器感度を変更前に戻して再測定を行なう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、工場排水などに含まれる汚濁成分などの測定に用いる水質分析計に関するものであり、特に希釈率や検出器感度などの測定条件を自動で変更して再測定できる機能を備えた水質分析計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
１台の装置で複数の成分を測定できる従来の水質分析計として、試料中に含まれる全有機体炭素(ＴＯＣ)と全窒素(ＴＮ)をともに測定できるものがある。
ＴＯＣ濃度を測定する場合、まず所定量の試料中の全ての炭素成分を酸化して二酸化炭素(ＣＯ2)に変換し、全炭素濃度(ＴＣ)を測定する。次に、所定量の試料に少量の酸を加えて酸性にし、精製空気で通気処理を行ない、試料中の無機体炭素(ＩＣ)をＣＯ2に変換して検出器に導き、ＩＣ濃度を測定する。次に、ＴＣ濃度からＩＣ濃度を差し引いてＴＯＣ濃度を求める。
ＴＮ濃度を測定する場合、試料中の全窒素成分を酸化して一酸化窒素(ＮＯ)に変換し、ＴＮ濃度を測定する。
【０００３】
また、ＴＯＣ濃度は、所定量の試料中からＩＣを除去し、試料中に残った炭素成分を酸化してＣＯ2に変換することによって測定することもできる。この方式で測定したＴＯＣは、不揮発性有機体炭素(ＮＰＯＣ)と呼ばれている。
そのような水質分析計において、ピークがその時の測定条件で測定可能な入力範囲を越えた場合、希釈率や検出器感度などの測定条件を自動で変更して再測定を行なうものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の水質分析計では、測定条件を変更した場合、その後の測定においてもその変更した測定条件で測定をしていた。そのため、突発的な濃度変化によりピークが入力範囲を越え、その後、目的成分濃度が元に戻った場合、その測定は最適な条件で行なわれていないため、測定値が正確でない可能性があった。
【０００５】
そこで本発明は、自動で測定条件を変更する水質分析計において、測定値の信頼性の低下を抑制することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
希釈機能を備えた試料導入部と、試料中の複数の成分を検出信号として検出する検出部と、前記検出信号を記録し、前記検出信号のピークが入力範囲内か否かを判定し、入力範囲を超えた場合には前記検出信号のピーク高さに基づいて再測定時の前記検出信号のピークが入力範囲を越えないような希釈率及び検出器感度を算出するとともに、前記検出信号のピーク面積を算出する演算部と、前記演算部で算出された希釈率及び検出器感度に基づいて、前記試料導入部及び前記検出部を制御することにより、前記試料導入部の希釈率及び前記検出部の検出器感度を変更して再測定を行なう制御部とを備えた水質分析計であって、前記試料導入部の希釈率及び前記検出部の検出器感度を変更した後の測定において、所定値よりも小さい前記ピーク面積が前記演算部で求められた場合、前記制御部は前記試料導入部の希釈率及び前記検出部の検出器感度を変更前に戻して再測定を行なう機能を有するものである。
【０００７】
検出精度の信頼性が維持できる検出値をしきい値として予め演算部に記憶しておく。希釈率及び検出器感度を変更した後の測定において、しきい値よりも小さい検出値が演算部で求められると、制御部により希釈率及び検出器感度を変更前の条件に自動で戻し、再測定を行なう。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明が適用される一例としてのＴＯＣ／ＴＮ計の概略構成図である。
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１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。その試料用の流路の分岐部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ＴＣ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ガス精製・流量制御部４０が設けられており、ガス精製・流量制御部４０のガス出口には、ガス精製・流量制御部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４１ａと、キャリアガスとしてＴＣ酸化反応部３２に供給する流路４１ｂと、オゾン発生部５０に精製ガスを供給する流路４１ｃが接続されている。
【００１１】
ＴＣ酸化反応部３２は、試料中の炭素成分をＣＯ2に変換し、窒素成分をＮＯに変換する酸化触媒が充填されたＴＣ燃焼管３６、そのＴＣ燃焼管３６に試料とキャリアガスを導入するＴＣ試料注入部３４、及びＴＣ燃焼管３６を加熱する加熱炉３８から構成されており、ＴＣ燃焼管３６の下流部は水分を除去する除湿器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を検出する赤外線ガス分析部４６に接続されている。赤外線ガス分析部４６の下流部は、ＮＯを検出する化学発光分析部４８に接続されている。化学発光分析部４８にはオゾン発生部５０からオゾンが供給されている。化学発光分析部４８の下流部は、オゾンキラー５２を介してドレン出口５４に接続されている。
【００１２】
赤外線ガス分析部４６の出力及び化学発光分析部４８の出力は演算部５６に入力される。演算部５６は、８ポートバルブ１４及びマイクロシリンジ１６の動作、並びに赤外線ガス分析部４６及び化学発光分析部４８の検出器感度を制御する制御部５８が接続されている。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。
【００１３】
次に、図１を参照して動作を説明する。ここではＴＯＣ測定として酸性通気処理法によるＮＰＯＣ測定を例にあげて説明するが、このＴＯＣ／ＮＯ計では、ＴＣ及びＩＣを測定してＴＣからＩＣを差し引いたＴＯＣも測定することができる。
【００１４】
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が排気口２８に接続され、ガス精製・流量制御部４０から流路４１ａを経てスパージガスがマイクロシリンジ１６に供給され、試料中のＩＣから発生した二酸化炭素がスパージガスとともに排気口２８から排出されて試料中のＩＣが除去される。
【００１５】
その後、マイクロシリンジ１６の試料がＴＣ酸化反応部３２のＴＣ試料注入口３４を経てＴＣ燃焼管３６に注入され、試料中の炭素成分がＣＯ2に変換され、窒素成分がＮＯに変換される。ＴＣ燃焼管３６で発生したＣＯ2及びＮＯはガス精製・流量制御部４０から流路４１ｂ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、赤外線ガス分析部４６でＣＯ2が検出され、続いて化学発光分析部４８でＮＯが検出される。それらの検出信号は演算部５６に送られ、その信号からＴＯＣ濃度とＴＮ濃度が求められる。
【００１６】
図２は、測定後の動作を表すフローチャートである。図３は、ピークが入力範囲を越えた場合の検出信号のグラフであり、縦軸は検出信号、横軸は時間を表す。図１から図４を用いて各成分測定後の動作を説明する。
演算部５６により、それぞれの成分のピークについて入力範囲を越えているか否かを判定する。ピークが入力範囲内である場合は、濃度を算出して測定を終了する。
【００１７】
入力範囲を越えるピークがある場合は、まずピークが飽和している時間ｔを求める。演算部５６には、入力範囲の高さｈ1からのピーク最大高さｈ2までの差(飽和ピーク高さ)Δｈと時間ｔとの近似関数Δｈ＝ｆ(ｔ)が予め記憶されており、時間ｔと近似関数Δｈ＝ｆ(ｔ)から飽和ピーク高さΔｈを求める。飽和ピーク高さΔｈと入力範囲高さｈ1の和からベースライン高さｈ0を差し引くことにより、真のピーク高さｈを求める。その真のピーク高さｈに基づいて再測定時のピークが入力範囲を越えない希釈率及び検出器感度を算出し、ピークが入力範囲を越えた成分及び再測定時の希釈率及び検出器感度についての情報を制御部５８に送る。制御部５８はその情報に基づいて８ポートバルブ１４及びマイクロシリンジ１６を動作させ、再測定を行ない、濃度を算出する。
【００１８】
図４は、測定条件変更後の動作を表すフローチャートである。
測定条件変更後の測定において、演算部５６により算出されるピーク面積が予め設定されたしきい値、例えば１５００(カウント数×０.１秒単位時間)より大きいときは濃度を算出して測定を終了する。このしきい値は測定精度を維持するための値として予め演算部５６に設定しておく。
ピーク面積が１５００(カウント数×０.１秒単位時間)以下となったとき、制御部５８により希釈率及び検出器感度を変更前の条件に戻して再測定を行なった後、濃度を算出する。
【００１９】
この実施例では本発明をＴＯＣ／ＴＮ計に適用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、希釈率や検出器感度などの測定条件を自動で変更できる水質分析計に適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明による水質分析計は、検出精度の信頼性が維持できる検出値をしきい値として予め演算部に記憶しておき、希釈率及び検出器感度を変更した後の測定において、しきい値よりも小さい検出値が演算部に検出されたとき、制御部により希釈率及び検出器感度を変更前の条件に自動で戻すようにしたので、最適な測定を行なうことができ、測定値の信頼性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用される一例としてのＴＯＣ測定装置の概略構成図である。
【図２】  同実施例の各成分測定後の動作を表すフローチャートである。
【図３】  ピークが入力範囲を越えた場合の検出信号のグラフである。
【図４】  同実施例の測定条件変更後の動作を表すフローチャートである。
【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
２０      酸
２４      希釈水
３２      ＴＣ酸化反応部
３４      試料注入部
３６      ＴＣ燃焼管
３８      加熱炉
４０      ガス精製・流量制御部
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ      流路
４４      除湿・ガス処理部
４６      赤外線ガス分析部
４８      化学発光分析部
５０      オゾン発生部
５２      オゾンキラー
５６      演算部
５８      制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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