JP2001147228A

JP2001147228A - 燃焼式水質分析計

Info

Publication number: JP2001147228A
Application number: JP33029499A
Authority: JP
Inventors: Koji Uchimura; 幸治内村
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】酸化触媒を試料水などによって汚染されるな
く所定の状態で確実に保持し、応答性の遅れを生じるこ
とがない燃焼式水質分析計を提供すること。【解決手段】内部に酸化触媒２６を設けた燃焼反応管
１８の上方からサンプル液ＳＬが導入され、この導入さ
れたサンプル液ＳＬを前記燃焼反応管１８内において気
化し、この気化によって生じたガスＧを前記酸化触媒２
６の下方から導出してガス分析部２０に送出するように
構成された燃焼式水質分析計において、前記酸化触媒２
６の上部および下部のそれぞれに化学的に安定かつ耐熱
性を有する金属よりなるネット２７，２８を設けてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内部に酸化触媒
を設けた燃焼反応管の上方からサンプル液が導入され、
この導入されたサンプル液を前記燃焼反応管内において
気化し、この気化によって生じたガスを前記酸化触媒の
下方から導出してガス分析部に送出するように構成され
た燃焼式水質分析計に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば生活用水や半導体用水など微量計
量されたサンプル液中に含まれるＮ（窒素）やＣ（炭
素）などの特定成分を測定するものの一つに、サンプル
液を燃焼反応管に圧送ガスで導入し、ここでサンプル液
を気化・酸化（燃焼）させ、そのとき生ずるガスをガス
分析計によって分析し、元の試料水に含まれている特定
成分の量（濃度）を測定する燃焼式水質分析計がある。

【０００３】上記燃焼反応管においては、その管本体内
部に例えば白金ベースの酸化触媒を設けることが一般的
に行われるが、この管本体は垂直にセットされることが
多く、そのため、従来の燃焼式水質分析計における燃焼
反応管は、図４に示すように、例えば石英やガラスなど
からなる管本体４１の内部に適宜の間隔をおいて、石英
ウール４２ａ，４２ｂを充填し、これら石英ウール４２
ａ，４２ｂの間に、例えば白金ベースの酸化触媒４３を
充填していた。この構成によれば、下方の石英ウール４
２ｂが酸化触媒４３の落下・流出が生じないように保持
し、上方の石英ウール４２ａが管本体４１の上方から圧
送ガスで導入されるサンプル液ＳＬの気化（燃焼）時の
爆発的な状態変化により酸化触媒４３が粉砕されるのを
防止することができる。なお。Ｇは気化によって生じた
ガスを示し、図示していないガス分析部に供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の燃焼反応管においては、管本体４１の上方から管内
部に導入されるサンプル液ＳＬが、まず、上方の石英ウ
ール４２ａと接触するため、サンプル液ＳＬの反応速度
が遅くなる。そして、長期にわたって連続して使用する
と、石英ウール４２ａ，４２ｂが汚染され、指示誤差が
生ずる。また、濃度差の大きいサンプル液ＳＬを交互に
測定した場合、石英ウール４２ａ，４２ｂがコンタミネ
ーションの原因を形成し、追従性が悪くなる。さらに、
石英ウール４２ａ，４２ｂの充填量によっては応答性が
変動する。また、高濃度のサンプル液ＳＬを燃焼させた
場合、下方の石英ウール４２ｂにおけるサンプル液ＳＬ
の置換に時間がかかる。さらに、長期にわたって使用し
た場合、酸化触媒４３の重量と圧送ガスの圧力の影響
で、下方の石英ウール４２ｂが圧縮され、詰まりを引き
起こす。

【０００５】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、酸化触媒を試料水などによって
汚染されることなく所定の状態で確実に保持し、応答性
の遅れを生じることがない燃焼式水質分析計を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、内部に酸化触媒を設けた燃焼反応管
の上方からサンプル液が導入され、この導入されたサン
プル液を前記燃焼反応管内において気化し、この気化に
よって生じたガスを前記酸化触媒の下方から導出してガ
ス分析部に送出するように構成された燃焼式水質分析計
において、前記酸化触媒の上部および下部のそれぞれに
化学的に安定かつ耐熱性を有する金属よりなるネットを
設けている。

【０００７】前記ネットは、酸化触媒と同等の機能を有
し、化学的に安定かつ耐熱性を有する金属からなるもの
が好ましく、このような金属としては、例えばステンレ
ス鋼や白金がある。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を
参照しながら説明する。図１〜図３は、この発明の一つ
の実施の形態を示す。まず、図１は、この発明の燃焼式
水質分析計の全体構成を概略的に示すもので、例えば試
料水中のＮを検出するように構成されている。すなわ
ち、図１において、１は試料水Ｓが供給され、これを計
量する試料水計量部、２は試料水を希釈するための希釈
水Ｄが供給され、これを計量するための希釈水計量部で
ある。そして、この希釈水計量部２の液出口側と試料水
計量部１の液入口側とは、開閉弁４を有する流路４で接
続されている。

【０００９】そして、図１において、５は試料水計量部
１および希釈水計量部２の上流側に設けられる切替え弁
としての三方電磁弁で、その一つのポート５ａには加圧
動作および吸引動作に切替え可能であり、一端が大気開
放されたポンプ６を備えた流路７が接続されている。ま
た、三方電磁弁５の他のポート５ｂ，５ｃは、流路８，
９を介して試料水計量部１および希釈水計量部２の液入
口側にそれぞれ接続されている。

【００１０】また、図１において、１０は試料水計量部
１の液出口側に接続される流路で、その途中に切替え弁
としての三方電磁弁１１が設けられ、この三方電磁弁１
１のポート１１ａは試料水計量部１側に、ポート１１ｂ
はサンプル液計量部１２側にそれぞれ接続され、もう一
つのポート１１ｃには開閉弁１３を備え、バブリング用
エアーＢＡを供給するライン１４が接続されている。

【００１１】そして、前記サンプル液計量部１２は、例
えばロータリバルブを用いた六方弁よりなり、ポンプ１
５を備えたキャリアガス流路１６から供給されるキャリ
アガス（例えば圧送エアー）ＣＧによって、試料水計量
部１側から流れてくるサンプル液ＳＬの所定量を管路１
７を介して燃焼反応管１８（その構成は後で詳しく説明
する）に送出し、余剰のサンプル液ＳＬを排水ライン１
９に送出するものである。

【００１２】また、図１において、２０は燃焼反応管１
８において発生したガスＧを分析するガス分析部で、流
路２１を介して燃焼反応管１８と接続され、前記ガスＧ
に含まれるＮＯガスをＮＯ_Xガスに変換するＮＯ_Xコン
バータおよび化学発光式ＮＯ分析計が設けられている。
２２はガス分析部２０の検出器の出力信号を処理し、Ｎ
Ｏ濃度を演算し、さらに、このＮＯ濃度からＮの量（濃
度）を演算するための演算・制御部で、例えばパソコン
である。なお、２３はガス分析部２０からの排出される
ガスを排出する排気ラインである。

【００１３】ここで、前記燃焼反応管１８の構成につい
て、図２を参照しながら説明すると、２４は管本体で、
例えば石英やガラスなどからなる。この管本体２４の上
部開口には、前記サンプル液計量部１２の下流側の管１
７の下流端を気密および液密に挿入接続した栓体２５が
気密および液密に設けられており、管本体２４の下部側
はガス分析部２０への流路２１に接続されている。

【００１４】そして、前記管本体２１の内部には、例え
ばＰｔ−Ａｌ₂Ｏ₃やＰｄ−Ａｌ₂Ｏ₃などの粉粒状の
酸化触媒２６が設けられている。この酸化触媒２６の上
部および下部には、それぞれ、ステンレス鋼よりなるネ
ット２７，２８が設けられている。これらのネット２
７，２８の目合いは、酸化触媒２６の粉粒径よりやや小
さくしてある。また、管本体２１の周囲にはこれを加熱
し保温するための電気炉２９が設けられている。

【００１５】次に、上記構成の燃焼式水質分析計の動作
について説明する。測定に際して試料水Ｓと希釈水Ｄを
採取して、サンプル液ＳＬを調整するには、まず、試料
水計量部１に試料水Ｓを導入してこれを計量する。次い
で、希釈水計量部２に希釈水Ｄを導入してこれを計量す
る。そして、希釈水計量部２の液出口側と試料水計量部
１の液入口側とを結ぶ流路４に設けられた開閉弁３を開
くとともに、試料水計量部１の液入口側の流路７に設け
られた三方電磁弁５を動作させて、ポート５ａと５ｂと
を連通させ、ポンプ６を吸引動作状態とすることによ
り、試料水計量部１内を減圧し、希釈水計量部２内の所
定量の希釈水Ｄを試料水計量部１内に導入する。

【００１６】そして、内部に試料水Ｓおよび希釈水Ｄを
収容した試料水計量部１内部を減圧状態に保持したま
ま、試料水計量部１の液出口側の流路１０に設けられた
三方電磁弁１１を動作させて、ポート１１ａとポート１
１ｃとを連通させるとともに、開閉弁１３を開くと、バ
ブリング用エアー供給ライン１４からバブリング用エア
ーＢＡが試料水計量部１内に送り込まれる。これによ
り、試料水計量部１内の試料水Ｓと希釈水Ｄとがエアー
バブリングされ、攪拌・混合が行われて、試料水Ｓが希
釈水Ｄによって希釈されたサンプル液ＳＬとなる。

【００１７】前記サンプル液ＳＬの調整後、開閉弁１３
を閉じるとともに、三方電磁弁１１をオフにして、ポー
ト１１ｃを閉じてポート１１ａとポート１１ｂとを連通
させ、その状態でポンプ６を加圧動作状態に切替える
と、試料水計量部１内のサンプル液ＳＬが三方電磁弁１
１を経てサンプル液計量部１２に圧送される。

【００１８】そして、前記サンプル液計量部１２にキャ
リアガス流路１６からキャリアガスＣＧを導入すること
により、所定量のサンプル液ＳＬが燃焼反応管１８に送
られる一方、余剰のサンプル液ＳＬが排水ライン１９に
排出される。

【００１９】前記燃焼反応管１８に導入されたサンプル
液ＳＬは、酸化触媒２６の上部に設けられたステンレス
鋼製ネット２７上に滴下（注入）される。そして、この
サンプル液ＳＬは、燃焼反応管１８が例えば８００℃程
度の加熱されていることにより、気化／分散されるとと
もに酸化触媒２６に接触し、反応を起こす。このとき、
サンプル液ＳＬに含まれるＮが酸化されてＮＯガスとな
る。この場合、滴下されたサンプル液ＳＬの爆発的な状
態変化は、酸化触媒２６の上部に設けられているステン
レス鋼製ネット２７上において起こり、状態変化による
衝撃がステンレス鋼製ネット２７によって吸収されるの
で、酸化触媒２６への衝撃はほとんど軽減される。

【００２０】前記ＮＯガスは気化ガスＧとともに、酸化
触媒２６およびこの酸化触媒２６の下部に設けられたス
テンレス鋼製ネット２８を律速されることなく通過し
て、ガス分析部２０に送られる。そして、ガス分析部２
０においては、前記ガスＧに含まれるＮＯガスがＮＯ_X
コンバータによってＮＯ_Xガスに変換され、その後、こ
のＮＯ_Xガスを含むガスＧが化学発光式ＮＯ分析計に供
給されることにより、ＮＯ濃度が得られる。このＮＯ濃
度に基づいて演算を行うことにより、試料水Ｓに含まれ
るＮの量（濃度）を得ることができる。

【００２１】上述したように、この発明の燃焼式水質分
析計においては、燃焼反応管１８として、その管本体２
４内に設けられる酸化触媒２６の上部、下部にそれぞれ
ステンレス鋼製ネット２７，２８を設け、酸化触媒２６
をステンレス鋼製ネット２７，２８によってサンドイッ
チ状態にして設けたものを用いているので、特に、酸化
触媒２６の上部側にステンレス鋼製ネット２７を設けて
いるので、酸化触媒２６に対する衝撃が大幅に低減され
る。また、酸化触媒２６の下部側にも、ステンレス鋼製
ネット２７と同様のステンレス鋼製ネット２８が設けら
れているので、酸化触媒２６を汚染させたりすることな
く所定の状態で保持することができるとともに、気化に
よって生じたガスＧをスムーズにガス分析部２０に送出
することができるので、応答性の遅れを生じることがな
い。

【００２２】そして、燃焼反応管として、この発明のよ
うに、酸化触媒２６の上部、下部にそれぞれステンレス
鋼製ネットを用いた場合と、酸化触媒２６の上部に石英
ウールを設け、下部にステンレス鋼製ネットを設けた場
合について、同じサンプル液ＳＬを用いて測定を行った
ところ、図３に示すような結果が得られた。この図３
は、横軸がサンプル液ＳＬ注入直後からの経過時間
（秒）を表し、縦軸が信号強度（ｐＡ）を表している。
そして、曲線Ａは酸化触媒２６の上下にそれぞれステン
レス鋼製ネットを設けたとき（この発明の実施例）の出
力状態を示し、曲線Ｂは比較例の出力状態を示してい
る。この図から、この発明における燃焼反応管１８によ
れば、比較例の燃焼反応管に比べて応答速度が大幅に改
善されるとともに、信号強度もかなり大きなものが得ら
れることが判る。

【００２３】上述の実施の形態においては、酸化触媒２
６の上部、下部にステンレス鋼製のネット２７，２８を
設けているが、このネット２７，２８としては、酸化触
媒２６と同等の機能を有し、化学的に安定かつ耐熱性を
有する金属からなるものであればよく、したがって、ス
テンレス鋼のほかに白金を用いるようにしてもよい。

【００２４】また、上述の実施の形態においては、試料
水Ｓに含まれるＮを測定するものであったが、試料水Ｓ
に含まれるＣの量（濃度）を得る場合には、ＮＯ_Xコン
バータおよび化学発光式ＮＯ分析計に代えて、非分散型
赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）を、前記ガス分析部２０
に設ければよい。

【００２５】

【発明の効果】この発明の燃焼式水質分析計において
は、燃焼反応管として、酸化触媒の上部および下部のそ
れぞれに、ステンレス鋼のような化学的に安定かつ耐熱
性を有する金属よりなるネットを設けたものを用いてい
るので、酸化触媒に衝撃が与えられることがなくなると
ともに、その汚染が効果的に防止されるので、応答性の
遅れなど生ずることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の燃焼式水質分析計の全体構成を概略
的に示す図である。

【図２】前記燃焼式水質分析計において用いる燃焼反応
管の構成を概略的に示す縦断面図である。

【図３】燃焼反応管における構成を変えたときにおける
出力信号の状態を示す図である。

【図４】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１８…燃焼反応管、２０…ガス分析部、２６…酸化触
媒、２７，２８…ネット、ＳＬ…サンプル液、Ｇ…ガ
ス。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に酸化触媒を設けた燃焼反応管の上
方からサンプル液が導入され、この導入されたサンプル
液を前記燃焼反応管内において気化し、この気化によっ
て生じたガスを前記酸化触媒の下方から導出してガス分
析部に送出するように構成された燃焼式水質分析計にお
いて、前記酸化触媒の上部および下部のそれぞれに化学
的に安定かつ耐熱性を有する金属よりなるネットを設け
たことを特徴とする燃焼式水質分析計。