CN112969917A - 水质分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明的水质分析仪包括：燃烧管(2)，用来使液体试样在内部燃烧；试样注入部(6、8)，执行向所述燃烧管(2)注入试样的注入动作；压力传感器(28)，检测所述燃烧管(2)内的压力；温度传感器(38)，检测所述燃烧管(2)的温度；以及判定部(46)，构成为基于利用所述试样注入部(6、8)刚执行所述试样注入动作后的所述压力传感器(28)的输出以及所述温度传感器(38)的输出，对所述燃烧管(2)和/或所述试样注入部(6、8)判定正常还是异常。
Description
技术领域
本发明涉及一种水质分析仪。
背景技术
作为水质分析仪之一，已知有燃烧氧化式总有机碳测定装置(总有机碳(TotalOrganic Carbon，TOC)计)(参照专利文献1)。TOC计通过电炉将内部配置了氧化触媒的燃烧管加热到高温(例如680℃左右)，以一定流量向燃烧管供给载气。在燃烧管中注入液体试样后，通过氧化触媒的作用将试样所含的碳成分转换成二氧化碳。在燃烧管连接红外线式二氧化碳检测器(非分散红外(non-dispersive infrared，NDIR))等检测器，将燃烧管中生成的二氧化碳与载气一起导向检测器，对其浓度进行测定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2013-185884号公报
专利文献2：日本专利特开昭59-122948号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在进行分析时存在检测器获得的测定值成为零或接近零的值的情形。在获得这种测定值的情形时，用户难以判别所述测定值是试样的正确测定值还是装置的异常所导致。作为装置的异常，考虑将试样注入燃烧管的试样注入部的异常以及燃烧管本身的异常。
作为试样注入部的异常，可列举向试样槽的试样供给的故障或采水管的阻塞等导致无法从试样注入部向燃烧管正常注入试样。另一方面，作为燃烧管的异常，可列举由于燃烧管因长年劣化等导致产生龟裂或破裂、或者对燃烧管的配管安装不充分而发生载气泄漏，导致无法从燃烧管向检测器正常输送试样气体。
提出了基于燃烧管的温度变化或压力变化来侦测是否对燃烧管正常注入试样(参照专利文献1以及专利文献2)。然而，通过这些方法无法侦测燃烧管的异常。
为了调查燃烧管是否有异常，需要将燃烧管从电炉取出进行确认，但该作业费时费力。为了检测燃烧管的异常引起的载气泄漏，也可以采取在燃烧管的下游设置监控载气流量的流量传感器等应对措施，但存在装置成本增高的问题。
本发明是鉴于所述问题而完成的，其目的在于能够侦测试样注入部与燃烧管中有无异常。
[解决问题的技术手段]
本发明的水质分析仪包括：燃烧管，用来使液体试样在内部燃烧；试样注入部，执行向所述燃烧管的试样注入动作；压力传感器，对所述燃烧管内的压力进行检测；温度传感器，对所述燃烧管的温度进行检测；及判定部，构成为基于刚利用所述试样注入部执行所述试样注入动作之后的所述压力传感器的输出以及所述温度传感器的输出，对所述燃烧管和/或所述试样注入部判定正常还是异常。
将液体试样注入燃烧管中后，液体试样的气化热导致燃烧管内的温度降低。因此，若检测到燃烧管内的温度降低，则能够侦测到试样被注入到燃烧管内。
另外，若水从液体状态向气体状态变化，则体积会膨胀到约700倍。向被加热到高温的燃烧管注入液体试样后，在燃烧管内水瞬间气化而体积膨胀，燃烧管内的压力急剧上升。若燃烧管内的压力上升，则与燃烧管相通的载气供给流路内的压力也会上升。因此，若监控载气供给流路内的压力，则能够侦测到燃烧管中是否被注入液体试样。
根据所述现象，若试样注入部以及燃烧管均正常，则试样注入部刚执行试样注入动作后就应该会检测到燃烧管的温度变动以及燃烧管内的压力变动。在因试样注入部存在异常而导致未将试样注入燃烧管中的情形时，不会检测到燃烧管的温度变动以及燃烧管内的压力变动。另一方面，在燃烧管存在裂纹等异常的情形时，虽然在试样注入部刚执行试样注入动作后会检测到燃烧管的温度变动，但不会检测到燃烧管内的压力变动，或者即使有变动，所述变动幅度也小。因此，监控刚利用试样注入部执行试样注入动作后的压力传感器的输出以及温度传感器的输出，即可侦测到试样注入部与燃烧管中有无异常。
[发明的效果]
本发明的水质分析仪包括判定部，所述判定部基于刚利用试样注入部执行试样注入动作后的压力传感器的输出以及温度传感器的输出对燃烧管和/或试样注入部判定正常还是异常，因此能够侦测试样注入部与燃烧管中有无异常。
附图说明
图1是表示水质分析仪的一实施例的概略结构图。
图2是表示同一实施例中的判定动作的一例的流程图。
具体实施方式
以下，参照图式对本发明的水质分析仪的一实施例进行说明。
图1表示作为水质分析仪之一的燃烧氧化式TOC计的概略结构。
所述实施例的TOC计主要包括燃烧管2、电炉4、切换阀6、注射泵8、除湿部、检测部12以及控制装置14。
燃烧管2例如包含石英玻璃，内部配置有氧化触媒。燃烧管2用来被电炉4加热到高温(例如680℃)，使注入到内部的液体试样燃烧而生成试样气体。燃烧管2包括：试样注入口2a，用来将试样注入到内部；载气导入口2b，用来将载气导入内部；以及试样气体出口2c，用来使内部因试样燃烧而生成的试样气体与载气一起流出到外部。在燃烧管2的试样注入口2a连接了试样导入流路16，在载气导入口2b连接了载气供给流路18，在试样气体出口2c连接了试样气体流路20。试样导入流路16连接于切换阀6的一个选择端口。
在燃烧管2安装了温度传感器38。温度传感器38的输出被导入控制装置14。控制装置14基于由温度传感器38检测到的温度控制电炉4的加热输出，使燃烧管2的温度成为规定温度。
切换阀6包括一个中央端口和多个选择端口。在切换阀6的多个选择端口除了连接了试样导入流路16以外，还连接了通向试样槽的流路、通向稀盐酸容器的流路、通向清洗液容器的流路、通向排水管的流路。在切换阀6的中央端口连接了注射泵8的吸入喷出口，通过切换阀6来切换注射泵8的吸入喷出口的连接端。
切换阀6以及注射泵8构成试样注入部，所述试样注入部用来自动进行向燃烧管2注入试样的注入动作。向燃烧管2注入试样的注入动作是将注射泵8连接到试样槽，将试样槽内的试样采集到注射泵8内，视需要在注射泵8内进行向试样添加酸或通气等处理后，通过试样注入口2a向燃烧管2注入试样。
载气供给流路18是用来将来自高纯度空气源24的高纯度空气作为载气向燃烧管2供给的流路。在载气供给流路18上设置了电阻管26、压力传感器28以及流量控制阀30。压力传感器28用来检测载气供给流路18内的压力。压力传感器28的输出信号被导入控制装置14。流量控制阀30用来控制在载气供给流路18中流通的载气的流量。流量控制阀30基于压力传感器28的输出信号，通过控制装置14控制开度。
从燃烧管2的试样气体出口2c起的试样气体流路20与检测部12相通。检测部12用来测定燃烧管2内所生成的试样气体中的二氧化碳浓度，例如为NDIR。在试样气体流路20上设置了除湿部10，从燃烧管2的试样气体出口2c流出的试样气体中的水分在除湿部10中被去除。
在注射泵8的注射器连接了通气气体供给流路22，从而在注射泵8内能够利用通气气体对试样进行通气处理。通气气体供给流路22是用来将来自高纯度空气源24的高纯度空气作为通气气体向注射泵8的注射器内供给的流路。在通气气体供给流路22上设置了电阻管32、压力传感器34以及流量控制阀36。压力传感器34用来检测通气气体供给流路22内的压力。压力传感器34的输出信号被导入控制装置14。流量控制阀36用来控制在通气气体供给流路22中流通的通气气体的流量。流量控制阀36基于压力传感器34的输出信号，通过控制装置14控制开度。此外，未必需要设置通气气体供给流路22。
控制装置14用来控制切换阀6、注射泵8、流量控制阀30以及流量控制阀36的动作。控制装置14例如通过包括中央处理器(central processing unit，CPU)(中央运算装置)等运算元件或存储装置的电子电路来实现。
控制装置14包括注入控制部40、载气流量控制部42、温度控制部44、判定部46以及判定结果存储部48。注入控制部40、载气流量控制部42、温度控制部44、判定部46是通过运算元件执行程序所获得的功能。判定结果存储部48是通过存储装置的一部分存储区域来实现的功能。
注入控制部40构成为控制包括切换阀6以及注射泵8的试样注入部的动作而使其执行向燃烧管2注入试样的注入动作。注入控制部40在用户对控制装置14输入试样注入指示时、或在到达预先设定的试样注入时刻(例如距测定开始起一定时间间隔的时刻)时，对驱动切换阀6以及注射泵8的驱动器发送所需的信号，而使其执行向燃烧管2注入试样的注入动作。
载气流量控制部42构成为基于压力传感器28的输出信号控制流量控制阀30的开度，使在载气供给流路18中流通的载气的流量成为预先设定的流量。
温度控制部44构成为基于温度传感器38的输出信号控制电炉4的加热输出，使燃烧管2的温度成为规定温度。
判定部46构成为侦测刚利用试样注入部执行试样注入动作后的压力传感器28的输出信号以及温度传感器38的输出信号的有无，基于所述侦测结果，对试样注入部与燃烧管2分别判定正常还是异常。
判定结果存储部48存储判定部46的判定结果。存储到判定结果存储部48中的判定结果例如可与检测部12中获得的测定结果一起显示于显示装置(省略图示)。由此，在测定结果存在异常的情形时，可在事后验证所述异常是否是由试样注入的异常所导致。另外，也可构成为在判定部46的判定结果判定燃烧管2为异常时，注入控制部40中止之后的试样注入动作。由此，可防止白白地实施试样的分析。
在所述实施例中，使用压力传感器28以及流量控制阀30以电子方式控制通过载气供给流路18向燃烧管2供给的载气的流量。并且，控制装置14的判定部46利用为了控制载气流量而本来设置的压力传感器28、以及为了控制燃烧管2的温度而本来设置的温度传感器38来判定试样注入部与燃烧管2分别正常还是异常。即，在所述实施例中，无需变更现有的装置结构，仅变更控制装置14的软件结构便实现判断试样注入部与燃烧管2分别正常还是异常的功能。
参照图2的流程图以及图1的同时对判定部46的判定动作进行说明。这里对以在预先设定的试样注入时刻自动执行向燃烧管2注入试样的注入动作的方式构成的例进行说明。
注入控制部40在到达预先设定的试样注入时刻后，向驱动切换阀6以及注射泵8的驱动器发送信号，执行向燃烧管2注入试样的注入动作(步骤S1以及步骤S2)。判定部46监控刚执行试样注入动作后的压力传感器28以及温度传感器38的输出信号，侦测这些输出信号有无变动。压力传感器28的输出信号有无变动是通过压力传感器28的输出信号是否超过规定的阈值(第一阈值)来进行判断。温度传感器38的输出信号有无变动是通过温度传感器38的输出信号是否低于规定的阈值(第二阈值)来进行判断。
在刚执行试样注入动作后侦测到燃烧管2内的压力变动的情形时(步骤S3)，可判断试样被正常注入燃烧管2内，使得燃烧管2内的压力暂时上升。因此，判定部46在侦测到燃烧管2内的压力变动时，判定试样注入部以及燃烧管2均为正常(步骤S4)。
另一方面，在执行试样注入动作后未侦测到燃烧管2内的压力变动的情形时，可判断试样未被正常注入到燃烧管2内、或者燃烧管2存在裂纹等故障。因此，判定部46在执行试样注入动作后未侦测到燃烧管2内的压力变动的情形时，侦测温度传感器38的输出信号有无变动(步骤S5)，若侦测到温度传感器38的输出信号的变动，则判定试样注入部为正常，而燃烧管2存在异常(步骤S6)，若也未侦测到温度传感器38的输出信号的变动，则判定试样注入部存在异常(步骤S8)。
在燃烧管2存在异常的情形时(步骤S6)，载气发生泄漏而并不是能够正常执行分析的状态，因此规定的显示部显示错误，并中断之后的分析动作。另一方面，在试样注入部存在异常的情形时(步骤S8)，将所述判定结果存储到判定结果存储部48中(步骤S9)，在规定的显示部显示判定结果(步骤S10)。此外，也可构成为在判定燃烧管2为异常的情形时，也将判定结果存储到判定结果存储部48中。
以上所说明的实施例仅表示本发明的水质分析仪的实施方式的一例。本发明的水质分析仪的实施方式如以下所述。
在本发明的水质分析仪的实施方式中，包括：燃烧管，用来使液体试样在内部燃烧；试样注入部，执行向所述燃烧管的试样注入动作；压力传感器，对所述燃烧管内的压力进行检测；温度传感器，对所述燃烧管的温度进行检测；及判定部，构成为基于刚利用所述试样注入部执行所述试样注入动作之后的所述压力传感器的输出以及所述温度传感器的输出，对所述燃烧管和/或所述试样注入部判定正常还是异常。
在本发明的水质分析仪的实施方式的第一形态中，所述判定部构成为侦测利用所述试样注入部刚执行所述试样注入动作后的所述压力传感器的输出有无变动、以及所述温度传感器的输出有无变动，并基于所述侦测结果，对所述燃烧管和/或所述试样注入部判定正常还是异常。
在所述第一形态中，可以如下方式构成所述判定部：在侦测到所述压力传感器的输出的变动时，判定所述燃烧管以及所述试样注入部为正常，在仅侦测到所述温度传感器的输出的变动时，判定所述燃烧管为异常且所述试样注入部为正常，在未侦测到所述压力传感器的输出以及所述温度传感器的输出任一者的变动时，判定所述试样注入部为异常。
另外，在所述第一形态中，可以如下方式构成所述判定部：在所述压力传感器的输出超过预先设定的第一阈值时，侦测所述压力传感器的输出的变动，在所述温度传感器的输出低于预先设定的第二阈值时，侦测所述温度传感器的输出的变动。
在本发明的水质分析仪的实施方式的第二形态中，包括判定结果存储部，所述判定结果存储部存储所述判定部的判定结果。通过这种形态，在测定结果存在异常的情形时，可在事后验证所述异常是否是由试样注入部或燃烧管的异常所导致。
在本发明的水质分析仪的实施方式的第三形态中，包括载气供给流路，所述载气供给流路是流体连接于所述燃烧管，用来向所述燃烧管内供给载气，所述压力传感器设置于所述载气供给流路上。通过这种形态，判定部的判定使用为了控制向燃烧管供给的载气的流量而设置的压力传感器的输出信号，因此使用现有的装置结构便可实现判定部的功能，能够抑制装置成本的增加。
[符号的说明]
2：燃烧管
2a：试样注入口
2b：载气导入口
2c：试样气体出口
4：电炉
6：切换阀
8：注射泵
10：除湿部
12：检测部
14：控制装置
16：试样导入流路
18：载气供给流路
20：试样气体流路
22：通气气体供给流路
24：高纯度空气源
26、32：电阻管
28、32：压力传感器
30、36：流量控制阀
38：温度传感器
40：注入控制部
42：载气流量控制部
44：温度控制部
46：判定部
48：判定结果存储部。
Claims (6)
1.一种水质分析仪，包括：
燃烧管，用来使液体试样在内部燃烧；
试样注入部，执行向所述燃烧管的试样注入动作；
压力传感器，对所述燃烧管内的压力进行检测；
温度传感器，对所述燃烧管的温度进行检测；及
判定部，构成为基于刚利用所述试样注入部执行所述试样注入动作之后的所述压力传感器的输出以及所述温度传感器的输出，对所述燃烧管和/或所述试样注入部判定正常还是异常。
2.根据权利要求1所述的水质分析仪，其中
所述判定部构成为侦测利用所述试样注入部刚执行所述试样注入动作后的所述压力传感器的输出有无变动、以及所述温度传感器的输出有无变动，并基于所述侦测结果，对所述燃烧管和/或所述试样注入部判定正常还是异常。
3.根据权利要求2所述的水质分析仪，其中
所述判定部构成为在侦测到所述压力传感器的输出的变动时，判定所述燃烧管以及所述试样注入部为正常，在仅侦测到所述温度传感器的输出的变动时，判定所述燃烧管为异常且所述试样注入部为正常，在未侦测到所述压力传感器的输出以及所述温度传感器的输出任一者的变动时，判定所述试样注入部为异常。
4.根据权利要求2所述的水质分析仪，其中
所述判定部构成为在所述压力传感器的输出超过预先设定的第一阈值时，侦测所述压力传感器的输出的变动，在所述温度传感器的输出低于预先设定的第二阈值时，侦测所述温度传感器的输出的变动。
5.根据权利要求1所述的水质分析仪，包括
判定结果存储部，所述判定结果存储部存储所述判定部的判定结果。
6.根据权利要求1所述的水质分析仪，包括
载气供给流路，所述载气供给流路是流体连接于所述燃烧管，用来向所述燃烧管内供给载气，
所述压力传感器设置于所述载气供给流路上。
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