JP2020063924A

JP2020063924A - 気液分離装置及び低沸点化合物の検出装置

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Publication number: JP2020063924A
Application number: JP2018194343A
Authority: JP
Inventors: 絵里長谷川; Eri Hasegawa; 太秀山口; Hirohide Yamaguchi; 和彦青樹; Kazuhiko Aoki
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2038-10-15
Also published as: JP7154097B2

Abstract

【課題】気液分離膜のクリープ現象を抑制することにより気液分離膜の交換作業の作業性を向上することが可能な気液分離装置及び低沸点化合物の検出装置を提供する。【解決手段】気液分離装置は、試料液に含まれる揮発性化合物を気化させて分離する装置である。気液分離装置は、試料液の通路を有する第１の板状部材と、試料液から気化した分離ガスの通路を有する第２の板状部材と、分離ガスが溶解するキャリア液の通路を有する第３の板状部材と、第１の板状部材と第２の板状部材との間に挟持された第１気液分離膜ＳＦ１と、第２の板状部材と第３の板状部材との間に挟持された第２気液分離膜ＳＦ２と、を備える。分離ガスの通路の一端には、外部と連通するパージガス流入孔が設けられている。分離ガスの通路の一端には、第２気液分離膜ＳＦ２に隣接した第２の板状部材ＧＰの面に、パージガスの流入を受け止める、気液分離膜の保護材６０が配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、低沸点化合物を含む液体から当該低沸点化合物を分離するための気液分離装置、及び当該気液分離装置を用いた低沸点化合物の検出装置に関する。

低沸点化合物を含む液体から当該低沸点化合物を分離して分析をすることが行われている。このような分析の一例に、水に含まれているトリハロメタンの分析がある。トリハロメタンを分析する装置としては、トリハロメタンが含まれている試料液を加熱することによりトリハロメタンを気化させ、気化させたトリハロメタンガスをキャリア溶液に溶解させ、キャリア溶液中のトリハロメタンを測定することにより試料液に含まれるトリハロメタンを分析するトリハロメタン分析装置が特許文献１に開示されている。

特許文献１のトリハロメタン分析装置は、試料液からトリハロメタンを気化させて分離する分離溶解構造を有する。当該分離溶解構造は、試料液流路を備えた試料液用の平板と、キャリア液流路を備えたキャリア液用の平板と、トリハロメタンガス流路を備えたガスチャンバ用の平板と、を有する。また、分離溶解構造は、試料液用の平板とガスチャンバ用の平板との間にガス分離用平膜が設けられている。また、分離溶解構造は、ガスチャンバ用の平板とキャリア液用の平板との間にガス溶解用平膜が設けられている。

特許第４８６１１４５号

ところで、所定の試料液に含まれるトリハロメタンの分離と溶解を行う際にトリハロメタンガス流路に前回測定した試料液からのトリハロメタンが残留していると、試料液に含まれるトリハロメタンの量は実際の量よりも多く検出されてしまい、測定誤差が生じる。そこで、所定の試料液に含まれるトリハロメタンの分析を行う前に、トリハロメタンガス流路をパージすることが必ず行われている。

トリハロメタンガス流路には、当該流路内にパージガスを導入する流入孔及び当該流路内のパージガスと流路内の残留気体を外部に排出する排出孔が設けられている。前記流入孔からパージガスを流入させ、前記排出孔からトリハロメタンガス流路内の残留気体をパージガスと共に外部に排出させることが行われている。

パージガスがトリハロメタンガス流路に流入する際、流入孔の近傍のガス分離用平膜が前記パージガスの風圧の影響を受ける。具体的には、パージガスは、ガス分離用平膜の平板と対向する面に対して垂直方向に流入し、ガス分離用平膜の当該面に対して垂直方向に力が作用する。

ガス分離用平膜は、このように一の方向から力が継続的に加わり続けられることによって徐々に変形が進む、いわゆるクリープ現象が生じる。クリープ現象は、トリハロメタンガス流路の気密性に影響を与える。このため、ガス分離用平膜の交換サイクルが短くなることが問題視とされている。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、ガス分離用平膜のクリープ現象を抑制することによりガス分離用平膜の交換作業の作業性を向上することが可能な気液分離装置及び低沸点化合物の検出装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するため、本発明の気液分離装置は、試料液の通路をなす第１の溝を内面に有する第１の板状部材と、前記試料液から気化した分離ガスの通路をなす第２の溝を有する第２の板状部材と、前記分離ガスが溶解するキャリア液の通路をなす第３の溝を内面に有する第３の板状部材と、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材との間に挟持された第１気液分離膜と、前記第２の板状部材と前記第３の板状部材との間に挟持された第２気液分離膜と、を備え、前記第１の溝、前記第２の溝、及び前記第３の溝は、互いに整合するように形成されていて、前記第２の溝は、前記第１の溝及び前記第３の溝に前記気液分離膜を介して連通するように、前記第２の板状部材を貫通して形成されており、前記第１の板状部材又は前記第３の板状部材のうちの一方の板状部材の外側から、前記第１の板状部材又は前記第３の板状部材のうちの前記一方の板状部材を貫通して、前記第２の溝の一端に連通するパージガス流入孔と、前記第１の板状部材又は前記第３の板状部材のうちの一方の板状部材の外側から、前記第１の板状部材又は前記第３の板状部材のうちの前記一方の板状部材を貫通して、前記第２の溝の他端に連通するパージガス流出孔と、が設けられており、前記第２の溝の一端には、前記パージガス流入孔に対向する前記気液分離膜に隣接した面に、前記パージガスの流入を受け止める、気液分離膜の保護材が配置されていることを特徴とする。

本発明の気液分離装置によれば、第１の溝を通る試料液中に含まれる低沸点化合物が、分離ガスとして第１気液分離膜を通して第２の溝に移動する。そして、この分離ガスは、第２気液分離膜を通して第３の溝を通るキャリア液に溶解する。平衡状態になった時点の当該分離ガスが溶解したキャリア液を分析することによって、試料液中に含まれる低沸点化合物の含量又は濃度を分析することができる。

また、第２の溝の一端に設けられているパージガス流入孔からパージガスを流入させて、第２の溝の他端に設けられているパージガス流出孔から流出させることにより、第２の溝に残留する分離ガスを外部に排出させることができる。

そして、第２の溝の一端には、パージガス流入孔の対向面に、パージガスの流入を受け止める気液分離膜の保護材が配置されている。この保護材が配置されていることにより、パージガスの流入方向に配置された第１気液分離膜又は第２気液分離膜に、パージガスが直接的に当たることが防止される。その結果、気液分離膜のクリープ現象が抑制され、気液分離膜の交換頻度が少なくなり、作業性を向上させることができる。

本発明の気液分離装置においては、前記第２の溝の他端には、前記パージガス流出孔に対向する前記気液分離膜に隣接した面にもう１つの気液分離膜の保護材が配置されていることが好ましい。

上記態様によれば、保護材によって、パージガス流出孔から流出するパージガスが、パージガス流出孔と対向する方向に配置された気液分離膜に直接接触することが防止される。これにより、気液分離膜のクリープ現象を更に抑制して、気液分離膜の寿命をより効果的に長くさせることができる。

本発明の気液分離装置においては、前記保護材は、前記第２の溝の前記パージガス流出孔又は前記パージガス流入孔に対向する面を覆うように配置された底部と、該底部の両側から前記第２の溝の前記の流路方向の内壁に沿って設けられた両側部とを有することが好ましい。

上記態様によれば、保護材の両側部を第２の溝の内壁に沿って挿入することにより、保護材を第２の溝内に仮保持させることができるので、組立て作業がしやすくなる。また、底部から延出された両側部によって、底部の浮き上がりを防止できる。

本発明の気液分離装置においては、前記保護材は、前記両側部が一端に向けて次第に近づくテーパ状をなしており、前記保護材の一端が前記第２の溝の端部に配置された前記パージガス流出孔又は前記パージガス流入孔を覆うように配置されることが好ましい。

上記態様によれば、保護材を第２の溝の端部に装着する際に、保護材の幅狭とされた一端から第２の溝の端部に向けて挿入することによって、保護材を挿入しやすくすることができる。

本発明の気液分離装置においては、前記保護材は、フッ素樹脂からなることが好ましい。

上記態様によれば、フッ素樹脂は、耐熱性があるので、試料液中の揮発性成分を揮発しやすくするために気液分離装置を比較的高温に加熱しても、耐久性を維持できる。また、フッ素樹脂は、撥水性及び撥油性があるので、防汚性に優れている。

一方、本発明の低沸点化合物の検出装置は、上記のいずれかに記載された気液分離装置と、前記キャリア液に含まれる成分を分析する検出部と、を有することを特徴とする。

本発明の低沸点化合物の検出装置によれば、気液分離装置により、試料液中の揮発成分を分離ガスとして取出し、この分離ガスをキャリア液に溶解させ、反応部にてニコチン酸アミドとトリハロメタンから蛍光物質を生成させ、検出部によって蛍光物質を分析することにより、試料液中の揮発成分を、精度よく分析することができる。

本実施例に係る低沸点化合物の検出装置の構成を示すブロック図である。図１の分離部の分解斜視図である。ガスチャンバ用平板の平面図である。ガスチャンバ用平板の底面図である。保護材の拡大平面図である。図４Ａの保護材のＡ−Ａ線に沿った断面図である。保護材を取り付けたガスチャンバ用平板の平面図である。図５のガスチャンバ用平板のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。図５のガスチャンバ用平板のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る気液分離装置を低沸点化合物の検出装置に設けた一実施形態について説明する。具体的には、低沸点化合物としてトリハロメタンを対象としたトリハロメタン分析装置について説明する。

図１は本発明の実施形態に係るトリハロメタン分析装置１０の構成を示している。トリハロメタン分析装置１０は、試料液に含まれているトリハロメタンの濃度を定量する装置である。

図１に示すように、トリハロメタンを含む試料液及びトリハロメタンを溶解させるキャリア液が送液部２０から分離部３０に送液される。

分離部３０においては、試料液からトリハロメタンを気化させて試料液からトリハロメタンが分離される。気化したトリハロメタンはキャリア液に溶解する。トリハロメタンが溶解したキャリア液は、反応部４０に送液される。

反応部４０において、トリハロメタンはキャリア液の成分と反応して蛍光物質が生成される。

検出部５０は、蛍光物質に対して励起光を照射し、蛍光物質が発する光量を測定することにより、試料液が含有するトリハロメタンの濃度を定量分析する。

送液部２０から送液される試料液は、トリハロメタンを含む試料水及び硫酸ヒドラジン溶液を含んでいる。試料水は、例えば、上水道水である。硫酸ヒドラジン溶液は、試料水に含有される化合物を還元する還元剤である。端的にいえば、硫酸ヒドラジン溶液は、試料水に含まれている塩素を除去し、有機物と塩素によってトリハロメタンが生成する反応を停止するために試料水に加えられる。

試料水を貯蔵するタンクから分離部３０に向かって形成されている流路上には電磁弁が設けられている。当該電磁弁は、当該流路に導入される試料水が流れるか流れないかを切り替える。当該流路上には、試料水を吸引し、押し出すためのチューブポンプが設けられている。試料水はチューブポンプによって吸引、押し出されて分離部３０に接続されている流路に導入される。

硫酸ヒドラジン溶液を貯蔵するタンクから分離部３０に向かって形成されている流路上には電磁弁が設けられている。当該電磁弁は、硫酸ヒドラジン溶液が当該流路に導入されるか導入されないかを切り替える。当該流路上には、硫酸ヒドラジン溶液を吸引し、押し出すためのチューブポンプが設けられている。硫酸ヒドラジン溶液はチューブポンプによって吸引、押し出され分離部３０に接続されている流路に導入される。

このように、送液部２０は、試料水と硫酸ヒドラジン溶液とを混合した試料液を分離部３０に供給するように構成されている。なお、試料水の他に、標準液や、精製水も同様に供給できるようになっている。標準液は、後述する検出部５０の受光部５２の測定値から目的化合物の濃度を求めるための標準曲線の作成等に用いられる。精製水は、分離部３０での試料水の流路を洗浄するために用いられる。

キャリア液は、ニコチン酸アミド溶液及び水酸化ナトリウム溶液を含んでいる。ニコチン酸アミドは、トリハロメタンと、いわゆる藤原反応をして蛍光物質を生成する。藤原反応は、塩基性条件下で行われることが好ましく、キャリア溶液には、水酸化ナトリウム溶液が含まれている。

ニコチン酸アミド溶液を貯蔵するタンクから分離部３０に向かって形成されている流路上には電磁弁が設けられている。電磁弁は、当該流路に導入されるニコチン酸アミド溶液を当該流路に導入されるか導入されないかを切り替える。当該流路上には、ニコチン酸アミド溶液を吸引し、押し出すためのチューブポンプが設けられている。ニコチン酸アミド溶液はチューブポンプによって分離部３０に接続されている流路に導入される。

水酸化ナトリウム溶液は、分離溶解部３０に向かって形成されている流路に導入される。水酸化ナトリウム溶液を貯蔵するタンクから分離部３０に向かって形成されている流路上には電磁弁が設けられている。電磁弁は、当該流路に導入される水酸化ナトリム溶液を当該流路に導入されるか導入されないかを切り替える。当該流路上には、水酸化ナトリウム溶液を吸引し、押し出すためのチューブポンプが設けられている。水酸化ナトリウム溶液はチューブポンプによって分離部３０に接続されている流路に導入される。

このように、送液部２０は、ニコチン酸アミド溶液と水酸化ナトリウム溶液とを混合したキャリア液を分離部３０に供給するように構成されている。

分離部３０は、試料液を流すための試料液流路、試料液から気化したトリハロメタン（ＴＨＭ）の通路となるガスチャンバ及びキャリア液を流すためのキャリア液流路が設けられている。

試料液流路の試料液は、クロロホルムの沸点以上の温度、例えば、７５℃までヒータＨＴ１によって加熱される。加熱によって試料液から気化したトリハロメタンは、ガスチャンバを介して、キャリア液流路のキャリア液に溶解する。キャリア液は、ＨＴ２により試料液よりも低い温度、例えば６５℃に加熱されている。キャリア液流路は、反応部４０に接続されている。キャリア液流路のキャリア液は、反応部４０に向かって送液される。

反応部４０では、キャリア液中のトリハロメタンがニコチン酸アミドと反応する。当該反応は、いわゆる藤原反応である。反応部４０は、キャリア液を加温するヒータＨＴ３を有する。このヒータＨＴ３は、藤原反応に適した温度にキャリア液を加温する。例えば、キャリア液は、ヒータＨＴ３によって８６℃程度に加温される。反応部４０は、検出部５０に接続されているキャリア液流路を有する。藤原反応後のキャリア液は、キャリア液流路を介して検出部５０に向かって送液される。

検出部５０は、キャリア液に含まれるトリハロメタンの定量分析をする。具体的には、検出部５０は、藤原反応の生成物である蛍光物質が発する蛍光の光量を測定する。検出部５０は、当該光量に応じて試料液に含有されるトリハロメタンの濃度、含有量を定量分析する。

検出部５０は、当該藤原反応の生成物に励起光を照射する投光部５１を有する。投光部５１は、例えば、３６５nmにピーク波長を有する紫外発光ＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。投光部５１は、例えば、蛍光物質に対して励起光を照射する発光装置であればよく、例えば、水銀ランプであってもよい。また、励起光のピーク波長は、反応生成物に応じて適宜変更するとよい。

検出部５０は、投光部５１が照射した励起光を当該生成物が受けて発する４５８nmの蛍光を受光する受光部５２を有する。受光部５２は、例えば、光電子増倍管、フォトダイオード検出器などを含む分光光度計を含む。

以上の検出部５０を通過した排水及び分離部３０を通過した試料水は、共通配管で合流し、トリハロメタン分析装置１０の外部に廃液として排出される。

図２は、本発明の気液分離装置の一実施形態をなす分離部３０の分解斜視図を示している。図２に示すように、分離部３０は、第１の板状部材としての試料液流路板ＳＰ、第２の板状部材としてのガスチャンバ板ＧＰ及び第３の板状部材としてのキャリア液流路板ＣＰを有する。具体的には、ガスチャンバ板ＧＰは、試料液流路板ＳＰ上に設けられている。キャリア液流路板ＣＰは、ガスチャンバ板ＧＰ上に設けられている。

試料液流路板ＳＰは、試料液の通路をなす第１の溝ＧＲ１をガスチャンバ板ＧＰと対向する内面ＩＳ１に有する。試料液流路板ＳＰは、熱伝導性が高い素材で平板に形成されている。試料液流路板ＳＰに用いられる熱伝導性が高い素材は、金属であることが好ましく、例えば、耐腐食性を有するステンレスであることが好ましい。第１の溝ＧＲ１は、試料液流路板ＳＰの内面ＩＳ１において、試料液流路板ＳＰの一端から当該一端と対向する他端に向かって蛇行して形成されている。

分離部３０のガスチャンバ板ＧＰは、試料液から気化した分離ガスの通路をなす第２の溝ＧＲ２を有する。ガスチャンバ板ＧＰは、熱伝導性が高い素材で平板に形成されている。当該素材は、試料液流路板ＳＰと同様に金属であることが好ましく、例えば、耐腐食性を有するステンレスであることが好ましい。

第２の溝ＧＲ２は、ガスチャンバ板ＧＰの試料液流路板ＳＰと対向する内面ＩＳ２からキャリア液流路板ＣＰと対向する外面ＯＳにかけて貫通して形成されている。具体的には、第２の溝ＧＲ２は、ガスチャンバ板ＧＰの内面ＩＳ２に対して垂直方向に貫通している。第２の溝ＧＲ２は、第１の溝ＧＲ１が形成されている位置に対応して形成されている。すなわち、第２の溝ＧＲ２は、ガスチャンバ板ＧＰの一端から当該一端と対向する他端に向かって蛇行して形成されており、第２の溝ＧＲ２は、試料液流路板ＳＰの内面ＩＳ１に対して垂直方向において第１の溝ＧＲ１と重なる位置、すなわち同一の位置に形成されている。

分離部３０のキャリア液流路板ＣＰは、分離ガスが溶解するキャリア液の通路をなす第３の溝ＧＲ３を有する。キャリア液流路板ＣＰは、熱伝導性が高い素材で平板に形成されている。当該素材は、試料液流路板ＳＰと同様に金属であることが好ましく、例えば、耐腐食性を有するステンレスであることが好ましい。

第３の溝ＧＲ３は、キャリア液流路板ＣＰのガスチャンバ板ＧＰと対向する内面ＩＳ３において、キャリア液流路板ＣＰの一端から当該一端と対向する他端に向かって蛇行して形成されている。第３の溝ＧＲ３は、試料液流路板ＳＰの内面ＩＳ１に対して垂直方向において第１の溝ＧＲ１及び第２の溝ＧＲ２と重なる位置、すなわち同一の位置に形成されている。言い換えれば、第１の溝ＧＲ１、第２の溝ＧＲ２及び第３の溝ＧＲ３は、互いに整合するように形成されている。

試料液流路板ＳＰとガスチャンバ板ＧＰとの間には、第１気液分離膜ＳＦ１が挟持されている。ガスチャンバ板ＧＰとキャリア液流路板ＣＰとの間には、第２気液分離膜ＳＦ２が挟持されている。

第１気液分離膜ＳＦ１及び第２気液分離膜ＳＦ２は、例えば、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）等の樹脂製の多孔質膜で形成されている。

従って、第１の溝ＧＲ１が第１気液分離膜ＳＦ１によって覆われていることにより、試料液流路が形成されている。また、第２の溝ＧＲ２が第１気液分離膜ＳＦ１及び第２気液分離膜ＳＦ２によって覆われていることにより、ガスチャンバが形成されている。さらに、第３の溝ＧＲ３が第２気液分離膜ＳＦ２によって覆われていることにより、キャリア液流路が形成されている。

また、第２の溝ＧＲ２は、第１の溝ＧＲ１及び第３の溝ＧＲ３に第１気液分離膜ＳＦ１並びに第２気液分離膜ＳＦ２を介して連通するように、ガスチャンバ板ＧＰを貫通して形成されている。より具体的には、第２の溝ＧＲ２は、第１の溝ＧＲ１に第１気液分離膜ＳＦ１を介して連通するように、ガスチャンバ板ＧＰを貫通して形成されている。また、第２の溝ＧＲ２は、第３の溝ＧＲ３に第２気液分離膜ＳＦ２を介して連通するように、ガスチャンバ板ＧＰを貫通して形成されている。

試料液流路板ＳＰ、ガスチャンバ板ＧＰ及びキャリア液流路板ＣＰは、キャリア液流路側押え板ＬＰと試料液流路押え板ＲＰとの間に配置されている。具体的には、キャリア液流路側押え板ＬＰと試料液流路押え板ＲＰとの間に、キャリア液流路板ＣＰ、第２気液分離膜ＳＦ２、ガスチャンバ板ＧＰ、第１気液分離膜ＳＦ１、試料水流路板ＳＰが、それぞれ配置され、ボルト等の締結部材によって各々が締結されている。尚、試料液流路押え板ＲＰと試料液流路板ＳＰとの間には、シート状のフッ素ゴムＦＧ１が設けられている。同様に、キャリア液流路側押え板ＬＰとキャリア液流路板ＣＰとの間にも、シート状のフッ素ゴムＦＧ２が設けられている。

試料液流路押え板ＲＰの外面には、試料液を加熱するためのヒータＨＴ１が設けられている。キャリア液流路側押え板ＬＰの外面には、キャリア液を加熱するためのヒータＨＴ２が設けられている。

こうして、第１の溝ＧＲ１を通る試料液中に含まれるトリハロメタンは、分離ガスとして第１気液分離膜ＳＦ１を通過して第２の溝ＧＲ２に移動する。そして、この分離ガスは、第２気液分離膜ＳＦ２を通過して第３の溝ＧＲ３を通るキャリア液に溶解する。検出部５０は、平衡状態になった時点の当該分離ガスが溶解したキャリア液を分析することによって、試料液中に含まれるトリハロメタンの含量又は濃度を分析する。

そして、試料液流路押え板ＲＰには、試料液流路板ＳＰと対向する内面に対して垂直方向に貫通する第１の試料液流入孔ＳＨ１と、第１の試料液流出孔ＳＨ２が設けられている。

第１の溝ＧＲ１の試料液流路板ＳＰの一端側には、試料液が流入する第２の試料液流通孔ＳＨ３が設けられている。第１の溝ＧＲ１の試料液流路板ＳＰの他端側には、試料液が流出する第２の試料液流出孔ＳＨ４が設けられている。

第１の試料液流入孔ＳＨ１は、試料液流路押え板ＲＰの内面に対して垂直方向において、試料液流路板ＳＰの第２の試料液流入孔ＳＨ３と重なる位置すなわち、同一の位置に形成されている。第１の試料液流出孔ＳＨ２は、試料液流路押え板ＲＰの内面に対して垂直方向において、試料液流路板ＳＰの第２の試料液流出孔ＳＨ４と重なる位置すなわち、同一の位置に形成されている。尚、試料液流路押え板ＲＰと試料液流路板ＳＰとの間に配置されたフッ素ゴムＦＧ１にも、第１の試料液流入孔ＳＨ１及び第２の試料液流入孔ＳＨ３に連通する孔と、第１の試料液流出孔ＳＨ２及び第２の試料液流出孔ＳＨ４に連通する孔とが形成されている。

従って、送液部２０から送液された試料液は、試料液流路押え板ＲＰの第１の試料液流入孔ＳＨ１を介して試料液流路板ＳＰの第２の試料液流入孔ＳＨ３に導かれる。試料液流路板ＳＰの第２の試料液流入孔ＳＨ３に導かれた試料液は、試料液流路を構成する第１の溝ＧＲ１を通って試料液流路板ＳＰの第２の試料液流出孔ＳＨ４から試料液流路押え板ＲＰの第１の試料液流出孔ＳＨ２に向かって排出される。

また、試料液流路押え板ＲＰには、その内面に対して垂直方向に貫通する第１のパージガス流入孔ＧＨ１と、第１のパージガス流出孔ＧＨ２が設けられている。試料液流路板ＳＰには、その内面ＩＳ１に対して垂直方向に貫通する第２のパージガス流入孔ＧＨ３と、第２のパージガス流出孔ＧＨ４が設けられている。

第２の溝ＧＲ２のガスチャンバ板ＧＰの一端側には、パージガスが流入する第３のパージガス流入孔ＧＨ５が設けられている。第２の溝ＧＲ２のガスチャンバ板ＧＰの他端側には、パージガスが流出する第３のパージガス流出孔ＧＨ６が設けられている。

試料液流路押え板ＲＰの第１のパージガス流入孔ＧＨ１と、試料液流路板ＳＰの第２のパージガス流入孔ＧＨ３と、ガスチャンバ板ＧＰの第３のパージガス流入孔ＧＨ５とは、相互に連通するように互いに整合して配置されており、それによってパージガス流入孔ＧＨ_ｉｎを構成している。

同様に、試料液流路押え板ＲＰの第２のパージガス流出孔ＧＨ２と、試料液流路板ＳＰの第２のパージガス流出孔ＧＨ４と、ガスチャンバ板ＧＰの第３のパージガス流出孔ＧＨ６とは、相互に連通するように互いに整合して配置されており、それによってパージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔが構成されている。

尚、詳しい説明を省略するが、試料液流路押え板ＲＰと試料液流路板ＳＰとの間に配置されたフッ素ゴムＦＧ１と、試料液流路板ＳＰとガスチャンバ板ＧＰとの間に配置された第１気液分離膜ＳＦ１にも、パージガス流入孔ＧＨ_ｉｎ及びパージガス流出孔ＧＨoutに連通する孔がそれぞれ形成されている。

また、パージガス流入孔ＧＨ_ｉｎは、ガスチャンバ内にエアを供給するエアポンプ（図示せず）に接続されている。従って、エアポンプから送風されたパージガスは、試料液流路押え板ＲＰの第１のパージガス流入孔ＧＨ１及び試料流路板ＳＰの第２のパージガス流入孔ＧＨ３を介してガスチャンバ板ＧＰの第３のパージガス流入孔ＧＨ５に導かれる。ガスチャンバ板ＧＰの第３のパージガス流入孔ＧＨ５に導かれたパージガスは、ガスチャンバを構成する第２の溝ＧＲ２を通ってガスチャンバ板ＧＰの第３のパージガス流出孔ＧＨ６から試料液流路押え板ＲＰの第１のパージガス流出孔ＧＨ２に向かって排出される。すなわち、第２の溝ＧＲ２の一端に設けられているパージガス流入孔ＧＨ５からパージガスを流入させて、第２の溝ＧＲ２の他端に設けられているパージガス流出孔ＧＨ６から流出させることにより、第２の溝ＧＲ２に残留する分離ガスを外部に排出させることができる。

キャリア液流路押え板ＬＰには、その内面に対して垂直方向に貫通する第１のキャリア液流入孔ＣＨ１と、第１のキャリア液流出孔ＣＨ２が設けられている。

第３の溝ＧＲ３のキャリア液流路板ＣＰの一端側には、キャリア液が流入する第２のキャリア液流入孔ＣＨ３が設けられている。第３の溝ＧＲ３のキャリア液流路板ＣＰの他端側には、第２のキャリア液流入孔ＣＨ３から流入したキャリア液が流出する第２のキャリア液流出孔ＣＨ４が設けられている。

第１のキャリア液流入孔ＣＨ１は、キャリア液流路押え板ＬＰの内面に対して垂直方向において、キャリア液流路板ＣＰの第２のキャリア液流入孔ＣＨ３と重なる位置すなわち、同一の位置に形成されている。第１のキャリア液流出孔ＣＨ２は、キャリア液流路押え板ＬＰの内面に対して垂直方向において、キャリア液流路板ＣＰの第２のキャリア液流出孔ＣＨ４と重なる位置すなわち、同一の位置に形成されている。

尚、キャリア液流路押え板ＬＰとキャリア液流路板ＣＰとの間に配置されたフッ素ゴムＦＧ２にも、第１のキャリア液流入孔ＣＨ１及び第２のキャリア液流入孔ＣＨ３に連通する孔と、第１のキャリア液流出孔ＣＨ２及び第２のキャリア液流出孔ＣＨ４に連通する孔とが形成されている。

従って、送液部２０から送液されたキャリア液は、キャリア液流路押え板ＬＰの第１のキャリア液流入孔ＣＨ１を介してキャリア液流路板ＣＰの第２のキャリア液流入孔ＣＨ３に導かれる。キャリア液流路板ＣＰの第２のキャリア液流入孔ＣＨ３に導かれたキャリア液は、キャリア液流路を構成する第３の溝ＧＲ３を通ってキャリア液流路板ＣＰの第２のキャリア液流出孔ＣＨ４からキャリア液流路押え板ＣＰの第１のキャリア液流出孔ＣＨ２に向かって排出される。

分離部３０において、試料液流路を構成する第１の溝ＧＲ１を通る試料液はヒータＨＴ１によって７５℃程度に加熱され、試料液に含まれているトリハロメタンが気化する。尚、トリハロメタンの沸点は６２．５℃である。

気化したトリハロメタンは、分離ガスとして第１気液分離膜ＳＦ１を通過してガスチャンバを構成する第２の溝ＧＲ２に流入する。ガスチャンバを構成する第２の溝ＧＲ２に流入した分離ガスは、第２気液分離膜ＳＦ２を通ってキャリア液流路を構成する第３の溝ＧＲ３を通るキャリア液に溶解する。キャリア液は６５℃程度に加熱されている。トリハロメタンが溶解したキャリア液は、反応部４０に向かって送液される。

図３Ａは、ガスチャンバ板ＧＰの内面ＩＳ２の反対側の外面ＯＳ、すなわちキャリア液流路板ＣＰと対向する面を拡大した平面を示している。図３Ｂは、ガスチャンバ板ＧＰの内面ＩＳ２、すなわち試料液流路板ＳＰと対向する面を拡大した平面を示している。

図３Ａ及び３Ｂに示すように、第２の溝ＧＲ２の第３のパージガス流入孔ＧＨ５及び第３のパージガス流出孔ＧＨ６の近傍には、ガスチャンバの流路方向に沿って試料液側の流路と合致して延在する閉塞部ＢＬが形成されている。保護材は閉塞部ＢＬに設置される。

この閉塞部ＢＬは、パージガス流入孔ＧＨｉｎの形成方向に対向するガスチャンバ板ＧＰの内面ＩＳ２において開口する第２の溝ＧＲの一部を塞ぐように形成されている。言い換えれば、閉塞部ＢＬは、パージガス流入孔ＧＨｉｎに対向する第１気液分離膜ＳＦ１に隣接したガスチャンバ板ＧＰの面、すなわち内面ＩＳ２に開口する第２の溝ＧＲ２の一部を塞ぐように形成されている。

図４Ａは、ガスチャンバ板ＧＰの第２の溝ＧＲ２に設けられる保護材６０の平面を示している。図４Ｂは、図６Ａの保護材６０のＡ−Ａ線に沿った断面を示している。図４Ａ及び４Ｂに示すように、保護材６０は、パージガス流入孔ＧＨ_ｉｎに対向する第２気液分離膜ＳＦ２に隣接したガスチャンバ板ＧＰの面、すなわち外面ＯＳにおいてパージガスの流入を受け止める第２気液分離膜ＳＦ２の保護材６０が第２の溝ＧＲ２の一端（パージガス流入孔ＧＨ_ｉｎ側）に配置されている。

第２の溝ＧＲ２の他端（パージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔ側）には、パージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔに対向する第２気液分離膜ＳＦ２に隣接した面にもう１つの第２気液分離膜ＳＦ２の保護材６０が配置されている。

保護材６０は、耐熱性を有する素材であることが好ましい。保護材６０が耐熱性を有することで、試料液中の揮発性成分を揮発しやすくするために分離部３０を比較的高温に加熱しても保護材６０の耐久性を維持できるためである。耐熱性を有する素材としては、例えば、フッ素樹脂が挙げられる。フッ素樹脂は、撥水性及び撥油性があるので、防汚性に優れている。

保護材６０は、パージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔ又はパージガス流入孔ＧＨ_ｉｎに対向する面を覆うように配置された底部６１と、当該底部６１の両側から第２の溝ＧＲ２の流路方向の内壁に沿って設けられた両側部６２とを有する。すなわち、保護材６０は、流路横断方向に対する断面がコ字（Ｕ字）状に形成されている。

底部６１のパージガス流入孔ＧＨ_ｉｎ側又はパージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔは、第２の溝ＧＲ２の内壁形状に沿うように形成されている。具体的には、底部６１のパージガス流入孔ＧＨ_ｉｎ側又はパージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔは、ガスチャンバ板ＧＰの内面ＩＳ２に垂直な方向から見て円弧状に形成されている。

また、保護材６０の両側部６２は、上記底部６１の円弧状をなす端部に向けて、互いに次第に近づくテーパ状をなしている。例えば、保護材６０の両側部６２の幅は、第２の溝ＧＲ２の溝幅に対して、パージガス流入孔ＧＨ_ｉｎ側又はパージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔを僅かなマイナス公差、他端側を僅かなプラス公差で形成するとよい。

このように保護材６０を形成することで、保護材６０の幅狭に形成された一端側（パージガス流入孔ＧＨ_ｉｎ側又はパージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔ側）から第２の溝ＧＲ２の端部に挿入することによって、保護材６０を第２の溝ＧＲ２に容易に装着することできる。また、保護材６０の幅広に形成された他端側の両側部６２は、第２の溝ＧＲ２の内壁と密着する。これにより、保護材６０が第２の溝ＧＲ２から抜けにくくすることができる。

したがって、保護材６０の両側部６２を第２の溝の内壁に沿って挿入することにより、保護材６０を第２の溝ＧＲ２内に仮保持させることができるため、組立て作業がしやすくなる。また、底部６１から延出された両側部６２によって、底部６１の浮き上がりを防止できる。

図５は、ガスチャンバを構成する第２の溝ＧＲ２においてパージガスが流れる態様を示している。図中の破線矢印は、パージガスの進行方向を示している。図５に示すように、ガスチャンバの流路横断方向からパージガス流入孔ＧＨ_ｉｎを介して流入したパージガスは、パージガス流入孔ＧＨ_ｉｎ側の保護材６０によってガスチャンバの流路伸長方向に風向が変更される。したがって、第２の溝ＧＲ２に流入したパージガスは、ガスチャンバの流路伸長方向に沿って流れる。ガスチャンバを流れるパージガスは、パージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔから外部に排出される。

図６Ａは、図５のＢ−Ｂ線に沿ったガスチャンバ板ＧＰのパージガス流入孔ＧＨｉｎ側の拡大断面を示している。図中の破線矢印は、パージガスの進行方向を示している。図６Ａに示すように、パージガスは、保護材６０の底部６１に対して垂直方向に流入する。すなわち、保護材６０は、パージガスの流入によって第２気液分路膜ＳＦ２に作用する正圧の力を受け止めている。

このように保護材６０が配置されていることにより、パージガスの流入方向に配置された第２気液分離膜ＳＦ２に、パージガスが直接的に当たることが防止される。その結果、第２気液分離膜ＳＦ２にクリープ現象が生じることによる劣化が抑制され、第２気液分離膜ＳＦ２の交換頻度が少なくなり、作業性を向上させることができる。

図６Ｂは、図５のＣ−Ｃ線に沿ったガスチャンバ板ＧＰのパージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔ側の拡大断面を示している。図中の破線矢印は、パージガスの進行方向を示している。図６Ｂに示すように、パージガスは、保護材６０の底部６１に対して垂直方向に流出する。すなわち、保護材６０は、パージガスの流入によって第２気液分路膜ＳＦ２に作用する負圧の力を受け止めている。

このように保護材６０が配置されていることにより、パージガスの流出方向に配置された第２気液分離膜ＳＦ２に、パージガスによる負圧が直接的に作用することが防止される。その結果、第２気液分離膜ＳＦ２にクリープ現象が生じることによる劣化が抑制され、第２気液分離膜ＳＦ２の交換頻度が少なくなり、作業性を向上させることができる。

尚、本実施例に係るトリハロメタン分析装置１０について、気液分離膜の寿命について比較試験を行った。本比較試験は、気液分離膜のクリープ現象によりガスチャンバの気密性が保たれなくなるまで、すなわち気液分離膜から気体のリークが生じるまでの期間を計測した。具体的には、検出部５０におけるトリハロメタンの測定値が０である場合及び当該測定値の波形が乱れている場合を検知するまでの期間を計測した。その結果、保護材６０を設けた本実施例に係るトリハロメタン分析装置１０の気液分離膜は、保護材６０を設けていないトリハロメタン分析装置の気液分離膜と比べて４．５倍以上の寿命を有していた。

以上のように、本願発明の気液分離装置によれば、気液分離膜の寿命を長くすることができる。このため、長期に亘ってガスチャンバの気密性を維持することが可能な気液分離装置を提供することが可能となる。

また、本発明の低沸点化合物の検出装置によれば、試料液中の低沸点化合物を、試料液中に含まれる雑多な成分から分離して、精度よく分析することができる。すなわち、気液分離装置が長期に亘ってガスチャンバの気密性を維持することが可能であることにより、長期に亘って高い分析精度を維持することが可能となる。

尚、本実施例においては、試料液流路押え板ＲＰ側からパージガスの流入と流出を行うようにした。しかし、パージガスが流入及び流出する方向は特には限定されず、例えば、キャリア液流路側押え板ＬＰ側からパージガスを流入及び流出させてもよい。キャリア液流路側押え板ＬＰ側からパージガスを流入及び流出させる場合、キャリア液流路板ＣＰの外側から、キャリア液流路板ＣＰを貫通して、第２の溝ＧＲ２の一端に連通するパージガス流入孔ＧＨ_ｉｎが形成されているようにするとよい。同様に、キャリア液流路板ＣＰの外側から、キャリア液流路板ＣＰを貫通して、第２の溝ＧＲ２の一端に連通するパージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔが形成されているようにするとよい。このようにすることで、第１の気液分離膜の寿命を長くすることができる。

また、本実施例においては、保護材６０は、パージガス流入孔ＧＨ_ｉｎ側及びパージガス流出孔ＧＨ_ｏｕｔ側の両方に設けるようにした。しかし、保護材６０は、特にパージガスによるクリープ現象を受けやすい、パージガス流入孔ＧＨ_ｉｎ側にのみ設けられているようにしてもよい。このように保護材６０を配置しても気液分離膜の寿命を延ばす効果を得ることができる。

１０トリハロメタン分析装置
３０分離部
６０保護材
６１底部
６２両側部
ＳＰ試料液流路板
ＧＰガスチャンバ
ＣＰキャリア液流路板
ＳＦ１第１気液分離膜
ＳＦ２第２気液分離膜
ＧＲ１第１の溝
ＧＲ２第２の溝
ＧＲ３第３の溝

Claims

試料液の通路をなす第１の溝を内面に有する第１の板状部材と、
前記試料液から気化した分離ガスの通路をなす第２の溝を有する第２の板状部材と、
前記分離ガスが溶解するキャリア液の通路をなす第３の溝を内面に有する第３の板状部材と、
前記第１の板状部材と前記第２の板状部材との間に挟持された第１気液分離膜と、
前記第２の板状部材と前記第３の板状部材との間に挟持された第２気液分離膜と、を備え、
前記第１の溝、前記第２の溝、及び前記第３の溝は、互いに整合するように形成されていて、前記第２の溝は、前記第１の溝及び前記第３の溝に前記気液分離膜を介して連通するように、前記第２の板状部材を貫通して形成されており、
前記第１の板状部材又は前記第３の板状部材のうちの一方の板状部材の外側から、前記第１の板状部材又は前記第３の板状部材のうちの前記一方の板状部材を貫通して、前記第２の溝の一端に連通するパージガス流入孔と、
前記第１の板状部材又は前記第３の板状部材のうちの一方の板状部材の外側から、前記第１の板状部材又は前記第３の板状部材のうちの前記一方の板状部材を貫通して、前記第２の溝の他端に連通するパージガス流出孔と、が設けられており、
前記第２の溝の一端には、前記パージガス流入孔に対向する前記気液分離膜に隣接した面に、前記パージガスの流入を受け止める、気液分離膜の保護材が配置されていることを特徴とする気液分離装置。
前記第２の溝の他端には、前記パージガス流出孔に対向する前記気液分離膜に隣接した面にもう１つの気液分離膜の保護材が配置されている、請求項１に記載の気液分離装置。
前記保護材は、前記第２の溝の前記パージガス流出孔又は前記パージガス流入孔に対向する面を覆うように配置された底部と、該底部の両側から前記第２の溝の前記の流路方向の内壁に沿って設けられた両側部とを有する、請求項１又は２に記載の気液分離装置。
前記保護材は、前記両側部が一端に向けて次第に近づくテーパ状をなしており、前記保護材の一端が前記第２の溝の端部に配置された前記パージガス流出孔又は前記パージガス流入孔を覆うように配置される、請求項３に記載の気液分離装置。
前記保護材は、フッ素樹脂からなる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の気液分離装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載された気液分離装置と、
前記キャリア液に含まれる成分を分析する検出部と、
を有することを特徴とする低沸点化合物の検出装置。