JP2021047112A - Liquid measurement device and water quality measurement apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被計量液を計量する液体計量装置およびこれを備えた水質測定装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid measuring device for measuring a liquid to be measured and a water quality measuring device including the liquid measuring device.
水質測定装置として、例えば試料である水に含まれる有機炭素の濃度を測定する全有機炭素測定装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 As a water quality measuring device, for example, a total organic carbon measuring device for measuring the concentration of organic carbon contained in water as a sample is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、マイクロシリンジを用いて所定量の試料を反応槽に注入し、定量ポンプを用いて所定量の酸溶液を反応槽に注入し、さらに、他の定量ポンプを用いて所定量の酸化剤溶液を反応槽に注入する全有機炭素測定装置が記載されている。 In Patent Document 1, a predetermined amount of sample is injected into a reaction vessel using a microsyringe, a predetermined amount of an acid solution is injected into a reaction vessel using a metering pump, and a predetermined amount is further injected using another metering pump. A total organic carbon measuring device for injecting the oxidant solution of the above into a reaction vessel is described.
しかしながら、特許文献1の構成では、マイクロシリンジを用いて被計量液である試料を計量する必要があり、試料を自動で計量することができないという問題があった。そこで、酸溶液および酸化剤溶液と同様に、定量ポンプを用いて試料を計量することが考えられるが、定量ポンプの性能が低下した場合には精確に計量できないという問題がある。 However, in the configuration of Patent Document 1, it is necessary to measure the sample as the liquid to be measured using a microsyringe, and there is a problem that the sample cannot be measured automatically. Therefore, it is conceivable to measure the sample using a metering pump as in the case of the acid solution and the oxidizing agent solution, but there is a problem that the sample cannot be accurately measured when the performance of the metering pump deteriorates.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ポンプの性能が変動する場合であっても被計量液を自動で精確に計量できる液体計量装置および水質測定装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid measuring device and a water quality measuring device capable of automatically and accurately measuring a liquid to be measured even when the performance of a pump fluctuates. And.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の液体計量装置は、被計量液を貯留する貯留部と、前記貯留部に接続された一次管路と、前記被計量液を計量するための計量管路と、計量後の前記被計量液が流れる二次管路と、前記計量管路から空気を吸い込む正転駆動と前記計量管路に空気を送り込む逆転駆動とに切り替え可能なポンプと、前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れと、前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れとを制御するバルブ装置と、前記計量管路内に流れる前記被計量液を検出するセンサ装置と、前記センサ装置による前記被計量液の検出結果に基づいて、前記ポンプおよび前記バルブ装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、(1)前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れを許容するとともに前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れを制限するように前記バルブ装置を制御し、前記ポンプを正転駆動させる第1制御と、(2)前記第1制御中に前記センサ装置が前記被計量液の液面を検知したことに基づいて、前記ポンプを前記第1制御に比べて低速で逆転駆動させる第2制御と、(3)前記第2制御中に前記センサ装置が前記被計量液の液面を再び検知したことに基づいて、前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れを制限するとともに前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れを許容するように前記バルブ装置を制御し、前記ポンプを逆転駆動させる第3制御とを行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the liquid measuring device according to claim 1 has a storage unit for storing the liquid to be measured, a primary conduit connected to the storage unit, and a measurement for measuring the liquid to be measured. A pump that can be switched between a pipeline, a secondary pipeline through which the liquid to be measured flows after measurement, a forward rotation drive that sucks air from the measurement pipeline, and a reverse rotation drive that sends air to the measurement pipeline, and the above. A valve device for controlling the flow of the liquid to be measured between the primary pipeline and the measuring pipeline and the flow of the liquid to be measured between the measuring pipeline and the secondary pipeline, and the weighing. The control device includes a sensor device that detects the liquid to be measured flowing in the pipeline and a control device that controls the pump and the valve device based on the detection result of the liquid to be measured by the sensor device. , (1) Allow the flow of the liquid to be measured between the primary pipe and the measuring pipe, and limit the flow of the liquid to be measured between the measuring pipe and the secondary pipe. Based on the first control of controlling the valve device and driving the pump in the forward direction, and (2) the sensor device detecting the liquid level of the liquid to be measured during the first control. The primary control is based on the second control in which the pump is reversely driven at a lower speed than the first control, and (3) the sensor device detects the liquid level of the liquid to be measured again during the second control. The valve device is provided so as to limit the flow of the liquid to be measured between the conduit and the measuring pipeline and to allow the flow of the liquid to be measured between the measuring pipeline and the secondary pipeline. It is characterized in that it controls and performs a third control for reversely driving the pump.
請求項2に記載の液体計量装置は、請求項1に記載の液体計量装置において、前記一次管路と前記計量管路とを接続する中間管路をさらに備え、前記中間管路には、当該中間管路の内径を拡大させて形成された気泡低減部が設けられていることを特徴とする。 The liquid measuring device according to claim 2 further includes an intermediate line connecting the primary line and the measuring line in the liquid measuring device according to claim 1, and the intermediate line is provided with the intermediate line. It is characterized in that a bubble reducing portion formed by enlarging the inner diameter of the intermediate pipeline is provided.
請求項3に記載の液体計量装置は、請求項1または2に記載の液体計量装置において、前記貯留部として、有機炭素を含む試料を前記被計量液として貯留する試料貯留部と、酸を溶質とする酸溶液を前記被計量液として貯留する酸溶液貯留部と、酸化剤を溶質とする酸化剤溶液を前記被計量液として貯留する酸化剤溶液貯留部とを備え、前記一次管路として、前記試料貯留部に接続された試料一次管路と、前記酸溶液貯留部に接続された酸溶液一次管路と、前記酸化剤溶液貯留部に接続された酸化剤溶液一次管路とを備え、前記計量管路として、前記試料を計量するための試料計量管路と、前記酸溶液を計量するための酸溶液計量管路と、前記酸化剤溶液を計量するための酸化剤溶液計量管路とを備え、前記センサ装置は、前記試料計量管路内に流れる前記試料を検出する試料センサと、前記酸溶液計量管路内に流れる前記酸溶液を検出する酸溶液センサと、前記酸化剤溶液計量管路内に流れる前記酸化剤溶液を検出する酸化剤溶液センサとを備えていることを特徴とする。 The liquid measuring device according to claim 3 is the liquid measuring device according to claim 1 or 2, wherein as the storage unit, a sample storage unit that stores a sample containing organic carbon as the measurement liquid and a solute of an acid. An acid solution storage unit for storing the acid solution to be measured as the measurement liquid and an oxidant solution storage unit for storing the oxidant solution containing the oxidant as the solute as the measurement liquid are provided as the primary pipeline. A sample primary conduit connected to the sample storage portion, an acid solution primary pipeline connected to the acid solution storage portion, and an oxidant solution primary pipeline connected to the oxidant solution storage portion are provided. As the measuring pipeline, a sample measuring pipeline for measuring the sample, an acid solution measuring pipeline for measuring the acid solution, and an oxidizing agent solution measuring pipeline for measuring the oxidizing agent solution. The sensor device includes a sample sensor that detects the sample flowing in the sample measuring pipeline, an acid solution sensor that detects the acid solution flowing in the acid solution measuring pipeline, and an oxidizing agent solution weighing. It is characterized by including an oxidant solution sensor that detects the oxidant solution flowing in the pipeline.
請求項4に記載の液体計量装置は、請求項3に記載の液体計量装置において、前記貯留部として、前記試料を希釈するための希釈水を前記被計量液として貯留する希釈水貯留部を備え、前記一次管路として、前記希釈水貯留部に接続された希釈水一次管路を備え、前記計量管路として、前記希釈水を計量するための希釈水計量管路を備え、前記センサ装置は、前記希釈水計量管路内に流れる前記希釈水を検出する希釈水センサを備えていることを特徴とする。 The liquid measuring device according to claim 4 includes a diluted water storage unit for storing diluted water for diluting the sample as the liquid to be measured in the liquid measuring device according to claim 3. The sensor device is provided with a diluted water primary pipeline connected to the diluted water storage portion as the primary pipeline, and a diluted water measuring pipeline for measuring the diluted water as the measuring pipeline. The diluted water sensor for detecting the diluted water flowing in the diluted water measuring pipeline is provided.
請求項5に記載の液体計量装置は、請求項4に記載の液体計量装置において、前記二次管路と前記試料計量管路と前記希釈水計量管路とが直列に接続されていることを特徴とする。 The liquid measuring device according to claim 5 is the liquid measuring device according to claim 4, wherein the secondary line, the sample measuring line, and the diluted water measuring line are connected in series. It is a feature.
請求項6に記載の液体計量装置は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の液体計量装置において、前記バルブ装置は、前記一次管路と前記計量管路と前記二次管路とが接続された三方向電磁弁を備えていることを特徴とする。 The liquid measuring device according to claim 6 is the liquid measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the valve device includes the primary pipeline, the measuring pipeline, and the secondary pipeline. It is characterized by having a three-way solenoid valve connected to the valve.
請求項7に記載の水質測定装置は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の液体計量装置を備えていることを特徴とする。 The water quality measuring device according to claim 7 is characterized by including the liquid measuring device according to any one of claims 1 to 6.
本発明によれば、ポンプの性能が変動する場合であっても被計量液を自動で精確に計量できる液体計量装置および水質測定装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a liquid measuring device and a water quality measuring device capable of automatically and accurately measuring a liquid to be measured even when the performance of a pump fluctuates.
図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液体計量装置および水質測定装置を説明する。水質測定装置である全有機炭素測定装置1(以下「TOC測定装置1」)は、水中の全有機炭素(TOC:Total Organic Carbon)の濃度を連続的または周期的に測定するための自動計測器である。TOC測定装置1は、試料等の被計量液を計量する液体計量装置を内蔵している。 The liquid measuring device and the water quality measuring device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The total organic carbon measuring device 1 (hereinafter referred to as “TOC measuring device 1”), which is a water quality measuring device, is an automatic measuring device for continuously or periodically measuring the concentration of total organic carbon (TOC) in water. Is. The TOC measuring device 1 has a built-in liquid measuring device that measures a liquid to be measured such as a sample.
図1に示すように、TOC測定装置1は、試料貯留部11A、酸溶液貯留部11B、酸化剤溶液貯留部11C、洗浄水貯留部11D、スパン校正液貯留部11E、混合部12、加熱部13、水分除去部14、二酸化炭素検出部15、ポンプ16A,16B、二酸化炭素除去部17、廃液貯留部18、および、排出管19を備えている。
As shown in FIG. 1, the TOC measuring device 1 includes a
試料貯留部11A、酸溶液貯留部11B、酸化剤溶液貯留部11C、洗浄水貯留部11D、および、スパン校正液貯留部11Eは、被計量液を貯める貯留部(以下「貯留部11」)を構成している。
The
試料貯留部11Aは、水質測定の対象となる有機炭素を含む水を試料として貯留するタンクにより構成されている。試料貯留部11Aには流量調整バルブ(不図示)を介して水が導かれ、所定量を超える水は試料貯留部11Aから還流されるように構成されている。
The
酸溶液貯留部11Bは、無機炭素(IC)除去用の酸溶液を貯留する保存容器により構成されている。酸溶液は、純水を溶媒とし酸を溶質とする水溶液であり、酸としては、例えば、硫酸、塩酸、または、リン酸等の無機酸を使用する。酸溶液中の酸の濃度は、酸溶液を試料に混合したときに試料の水素イオン指数(pH)が十分低下するように予め調整されている。
The acid
酸化剤溶液貯留部11Cは、酸化剤溶液を貯留する保存容器により構成されている。酸化剤溶液は、純水を溶媒とし酸化剤を溶質とする水溶液であり、酸化剤としては、例えば、過硫酸ナトリウム(ペルオキソニ硫酸ナトリウム)または過硫酸カリウム(ペルオキソニ硫酸カリウム)を使用する。酸化剤溶液中の酸化剤の濃度は、酸化剤を試料に混合して加熱したときに試料中の有機炭素が十分酸化できるように予め調整されている。
The oxidant
洗浄水貯留部11Dは、試料が通過する管路内壁や電磁弁内部、および、混合部12の内部を洗浄するための洗浄水を貯留するタンクにより構成されている。洗浄水としては、例えば、水道水、または、イオン交換法により得られたイオン交換水や逆浸透膜を用いる濾過により得られたRO水等の純水を使用する。純水は、低濃度の全有機炭素を測定する際に使用することが好ましい。
The wash
スパン校正液貯留部11Eは、スパン校正を行うためのスパン校正液を貯留する保存容器により構成されている。スパン校正液は、純水を溶媒としフタル酸水素カリウムを溶質とする水溶液である。
The span calibration
混合部12は、液体収容部であって、計量後の被計量液を収容する容器により構成されている。混合部12の内部では、計量後の試料と計量後の酸溶液が混合され、通気処理による無機炭素の除去後に試料と計量後の酸化剤溶液が混合される。また、混合部12は、加熱部13で生じた試料の蒸気を二酸化炭素検出部15に導く流路を構成している。
The
加熱部13は、酸化剤溶液が混合された試料を加熱するための発熱体13Aを備えたオートクレーブにより構成されている。加熱部13は、試料を加熱することで試料中の有機炭素を酸化させ、二酸化炭素を含んだ試料の蒸気を発生させる。
The
水分除去部14は、ミストキャッチャーにより構成されている。水分除去部14は、蒸気中の液体の粒子を捕集することによって、二酸化炭素検出部15に送られる試料の蒸気から水分を除去する。
The
二酸化炭素検出部15は、試料の蒸気に含まれる二酸化炭素を検出する非分散型赤外線式(NDIR式)ガス分析計により構成されている。二酸化炭素検出部15は、試料の蒸気から二酸化炭素を検出することで、試料に含まれていた全有機炭素の濃度を測定し、その測定結果を出力する。
The carbon
ポンプ16Aは、空気の流路を形成するチューブを備えたペリスタルティックポンプ(いわゆるしごきポンプ)により構成されている。ポンプ16Aは、ローターが回転駆動することによりチューブの圧縮および弛緩を行い、ローターがチューブを圧縮して(押し潰して)空気を送り込むとともに、圧縮されたチューブを弛緩(復元)する際に発生する負圧によって空気を吸い込む。ポンプ16Aが単位時間あたりに空気を移送する容量は、ローターの回転速度により変化する。また、少なくともポンプ16Aは、ローターの回転方向を切り替えることにより、計量管路および加熱管路(後述する管路22A〜22D,27)から空気を吸い込む正転駆動と、計量管路および加熱管路に空気を送り込む逆転駆動とに切り替え可能に構成されている。
The
ポンプ16Bは、ダイアフラムを備えた電磁式エアーポンプにより構成されている。ポンプ16Bは、電磁石によりダイアフラムを振動させ、計量管路および加熱管路(後述する管路22A〜22D,27)等に空気を送り込む。
The
二酸化炭素除去部17は、ポンプ16A,16Bが移送する空気から二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去管により構成されている。二酸化炭素除去部17は、二酸化炭素を吸収する吸収剤として例えばソーダライムを備えている。
The carbon
廃液貯留部18は、混合部12内の残留液を廃液として貯めるタンクにより構成されている。廃液貯留部18に溜まった廃液は、TOC測定装置1の保守作業者によって適宜廃棄される。
The waste
排出管19は、混合部12内で発生した無機炭素由来の二酸化炭素、水分除去部14で捕集された水、および、後述する管路24内の残留液を排出する配管である。
The
また、図1に示すように、TOC測定装置1は、管路21A〜21E,22A〜22D,23A〜23C,24〜27、バルブ31〜39,41〜47、および、光センサ51〜54を備えている。
Further, as shown in FIG. 1, the TOC measuring device 1 includes
管路21A〜21Eは、貯留部11に接続された一次管路を構成している。管路21Aは、試料貯留部11Aに接続された試料一次管路である。管路21Bは、酸溶液貯留部11Bに接続された酸溶液一次管路である。管路21Cは、酸化剤溶液貯留部11Cに接続された酸化剤溶液一次管路である。管路21Dは、洗浄水貯留部11Dに接続された洗浄水一次管路である。管路21Eは、スパン校正液貯留部11Eに接続されたスパン校正液一次管路である。管路21A〜21Eは、それぞれ、1対1で対応するバルブ37,35,36,34,38に接続されている(図1参照)。
The
管路22A〜22Dは、被計量液を計量するための計量管路を構成しており、透光性を有している。管路22Aは、試料を計量するための試料計量管路であって、スパン校正液を計量するためのスパン校正液計量管路を兼ねている。管路22Bは、酸溶液を計量するための酸溶液計量管路である。管路22Cは、酸化剤溶液を計量するための酸化剤溶液計量管路である。管路22Dは、洗浄水を計量するための洗浄水計量管路である。管路22A〜22Dのポンプ16A側の端部は、それぞれ、1対1で対応するバルブ34,32,33,31に接続されており、管路22A〜22Dの混合部12側の端部は、それぞれ、1対1で対応するバルブ39,35,36,34に接続されている(図1参照)。管路22Aと管路22Dとは、バルブ34を介して直列に接続されているため、管路22Aには洗浄水が流れる。
The
管路23A〜23Cは、混合部12に接続された計量後の被計量液が流れる二次管路を構成している。管路23Aと管路22Aと管路22Dとは、バルブ34,39を介して直列に接続されており、管路23Aには、計量後の試料、洗浄水、および、スパン校正液が流れる。管路23Bには、計量後の酸溶液が流れる。管路23Cには、計量後の酸化剤溶液が流れる。管路23A〜23Cは、それぞれ、1対1で対応するバルブ39,35,36に接続されている(図1参照)。
The
管路24は、一次管路と計量管路とを接続する中間管路を構成している。管路24は、バルブ37,38に接続されるとともに、接続点Pで管路22Aに接続されている。管路24には、この管路24の内径を拡大させて形成された気泡低減部24Aが設けられている。気泡低減部24Aについては、図2を参照して後述する。
The
管路25は、試料等の被計量液や試料の蒸気等を移送するために、ポンプ16A,16Bとバルブ31〜33,41とに接続されている。管路26は、混合部12とバルブ42とに接続されている。管路27は、試料を加熱するための加熱管路であり、発熱体13Aの周囲に設けられており、管路27のポンプ16A,16B側の端部はバルブ41に接続され、管路27の混合部12側の端部はバルブ42に接続されている。
The
バルブ31〜39は、一次管路と計量管路との間における被計量液の流れと、計量管路と二次管路との間における被計量液の流れとを制御するバルブ装置(以下「バルブ装置30」)を構成している。
The
バルブ31〜33は、それぞれ二方向電磁弁により構成されている。バルブ31は、管路25と管路22Dとの間における流体(空気)の流れを制御する。バルブ32は、管路25と管路22Bとの間における流体(空気)の流れを制御する。バルブ33は、管路25と管路22Cとの間における流体(空気)の流れを制御する。
The
バルブ34〜36は、それぞれ、一次管路と計量管路と二次管路とが接続された三方向電磁弁により構成されている。バルブ34は、管路21Dと管路22Dとの間における流体(洗浄水)の流れを制御するとともに、管路22Dと管路22A,23Aとの間における流体(洗浄水および空気)の流れを制御する。バルブ35は、管路21Bと管路22Bとの間における流体(酸溶液)の流れを制御するとともに、管路22Bと管路23Bとの間における流体(酸溶液および空気)の流れを制御する。バルブ36は、管路21Cと管路22Cとの間における流体(酸化剤溶液)の流れを制御するとともに、管路22Cと管路23Cとの間における流体(酸化剤溶液および空気)の流れを制御する。
The
バルブ37〜39は、それぞれ二方向電磁弁により構成されている。バルブ37は、管路21Aと管路24,22Aとの間における流体(試料)の流れを制御する。バルブ38は、管路21Eと管路24,22Aとの間における流体(スパン校正液)の流れを制御する。バルブ39は、管路22Aと管路23Aとの間における流体(試料、洗浄水、スパン校正液、および、空気)の流れを制御する。
The
バルブ41〜47は、それぞれ二方向電磁弁により構成されている。バルブ41は、管路25と管路27との間における流体(空気)の流れを制御し、バルブ42は、管路26と管路27との間における流体(試料および空気)の流れを制御する。
The
バルブ43は、混合部12と水分除去部14との間における流体(試料の蒸気)の流れを制御し、バルブ44は、混合部12と排出管19との間における流体(無機炭素由来の二酸化炭素を含む気体)の流れを制御する。バルブ45は、混合部12と廃液貯留部18との間における流体(残留液)の流れを制御し、バルブ46は、管路24と排出管19との間における流体(残留液)の流れを制御する。バルブ47は、ポンプ16Aから送られる空気がポンプ16Bに流入することを防止するために、ポンプ16Bと管路25との間における流体(空気)の流れを制御する。
The
光センサ51〜54は、計量管路に流れる被計量液を検出するセンサ装置(以下「センサ装置50」)を構成している。光センサ51〜54は、それぞれ、計量管路を挟んで対向するように配置された発光部および受光部を備えており、発光部は、所定光量の検知光を発光し、受光部は、検知光を受光するように構成されている。光センサ51〜54は、それぞれ、受光部による検知光の受光結果に基づいて、被計量液を検出する。
The
光センサ51は、管路22A内に流れる試料を検出する試料センサであり、管路22A内に流れるスパン校正液を検出するスパン校正液センサを兼ねている。光センサ51は、所定量の試料を計量できるように、接続点Pから計量目標値に応じた距離をあけて管路22Aの近傍に設けられている。
The
光センサ52は、管路22B内に流れる酸溶液を検出する酸溶液センサである。光センサ52は、所定量の酸溶液を計量できるように、バルブ35から計量目標値に応じた距離をあけて管路22Bの近傍に設けられている。
The
光センサ53は、管路22C内に流れる酸化剤溶液を検出する酸化剤溶液センサである。光センサ53は、所定量の酸化剤溶液を計量できるように、バルブ36から計量目標値に応じた距離をあけて管路22Cの近傍に設けられている。
The
光センサ54は、管路22D内に流れる洗浄水を検出する洗浄水センサである。光センサ54は、所定量の洗浄水を計量できるように、バルブ34から計量目標値に応じた距離をあけて管路22Dの近傍に設けられている。
The
図2(A)および(B)を参照して気泡低減部24Aの作用を説明する。
図2(A)に示すように、試料貯留部21Aから管路22Aに試料が移送されるとき、表面張力によって試料が薄い膜のように形成されることがあるため、試料の先頭部分に気泡が生じることがあり、短い区間において複数の試料の液面が存在する。気泡低減部24Aでは、薄い膜状に形成された試料が気泡低減部24Aの内壁に沿って下方の試料と合流するように落ちるため、図2(B)に示すように、試料の先頭部分に生じた気泡を解消することができる。こうして、気泡低減部24Aは、管路24を流れる被計量液(試料およびスパン校正液)に発生する気泡を低減し、被計量液の液面を整える。
The operation of the
As shown in FIG. 2A, when the sample is transferred from the
また、図3に示すように、TOC測定装置1は、加熱部13、ポンプ16A,16B、および、バルブ31〜39,41〜47を制御する制御装置60を備えている。制御装置60は、被計量液を計量するために、センサ装置50による被計量液の検出に基づいて、バルブ装置30およびポンプ16Aを制御する。
Further, as shown in FIG. 3, the TOC measuring device 1 includes a
以上のような構成において、本実施形態のTOC測定装置1が備える液体計量装置は、貯留部11、ポンプ16A、管路21A〜21E,22A〜22D,23A〜23C、バルブ装置30、および、センサ装置50により構成されている。
In the above configuration, the liquid measuring device included in the TOC measuring device 1 of the present embodiment includes a storage unit 11, a
図4を参照して、全有機炭素の測定の流れの一例を説明する。
まず、TOC測定装置1は、試料を計量し、混合部12に試料を移送する(ステップS1)。具体的には、制御装置60が、試料貯留部11Aから管路22Aに試料を移送し、さらに、管路22Aから混合部12に所定量の試料を移送するように、バルブ装置30およびポンプ16Aを制御する。
An example of the flow of measurement of total organic carbon will be described with reference to FIG.
First, the TOC measuring device 1 measures the sample and transfers the sample to the mixing unit 12 (step S1). Specifically, the
図5を参照して、ステップS1における試料の計量動作についてさらに詳しく説明する。図5中の矢印は、試料の流れを示している。図5(A)に示すように、制御装置60は、管路25,22D,22Aが連通するようにバルブ31を制御し、さらに、管路21Aと管路24,22Aとの間における試料の流れを許容するとともに管路22Aと管路23Aとの間における試料の流れを制限するようにバルブ37を制御し、管路22Aから空気を吸い込むようにポンプ16Aを正転駆動させる第1制御を行って、試料貯留部11Aから管路22Aに試料を移送する。光センサ51が試料の液面を検出したことに基づいてポンプ16Aの正転駆動を停止させると、図5(B)に示すように、試料の高速の移送により試料の液面が光センサ51から離れる。そこで、制御装置60は、第1制御中に光センサ51が試料の液面を検出したことに基づいて、図5(C)に示すように管路22A内の試料を減量するために、ポンプ16Aを正転駆動から低速の逆転駆動に切り替え、ポンプ16Aを第1制御に比べて低速で逆転駆動させる第2制御を行って、光センサ51が試料の液面を再び検出するまで管路22Aから試料貯留部11Aに過剰分の試料を移送する。そして、図5(D)に示すように、制御装置60は、第2制御中に光センサ51が試料の液面を再び検出したことに基づいて、管路21Aと管路24,23Aとの間における試料の流れを制限するとともに管路22Aと管路23Aとの間における試料の流れを許容するようにバルブ37,39を制御し、管路22Aに空気を送り込むようにポンプ16Aを逆転駆動させる第3制御を行って、管路22Aから混合部12に試料を移送する。
The sample weighing operation in step S1 will be described in more detail with reference to FIG. The arrows in FIG. 5 indicate the flow of the sample. As shown in FIG. 5A, the
次いで、TOC測定装置1は、酸溶液を計量し、混合部12に酸溶液を移送する(ステップS2)。具体的には、制御装置60が、酸溶液貯留部11Bから管路22Bに酸溶液を移送し、さらに、管路22Bから混合部12に所定量の酸溶液を移送するように、バルブ装置30およびポンプ16Aを制御する。
Next, the TOC measuring device 1 measures the acid solution and transfers the acid solution to the mixing unit 12 (step S2). Specifically, the
図6を参照して、ステップS2における酸溶液の計量動作についてさらに詳しく説明する。図6中の矢印は、酸溶液の流れを示している。図6(A)に示すように、制御装置60は、バルブ32を制御し、管路22Cから空気を吸い込むようにポンプ16Aを正転駆動させる第1制御を行って、酸溶液貯留部11Bから管路22Bに酸溶液を移送する。光センサ52が酸溶液の液面を検出したことに基づいてポンプ16Aの正転駆動を停止させると、図6(B)に示すように、酸溶液の高速の移送により酸溶液の液面が光センサ52から離れた状態となるため、制御装置60は、光センサ52が酸溶液の液面を検出したことに基づいて、図6(C)に示すように管路22B内の酸溶液を減量するために、ポンプ16Aを第1制御に比べて低速で逆転駆動させる第2制御を行って、管路22Bから酸溶液貯留部11Bに過剰分の酸溶液を移送する。そして、図6(D)に示すように、制御装置60は、第2制御中に光センサ52が酸溶液の液面を再び検出したことに基づいて、バルブ35を制御し、管路22Bに空気を送り込むようにポンプ16Aを逆転駆動させる第3制御を行って、管路22Bから混合部12に酸溶液を移送する。
The measurement operation of the acid solution in step S2 will be described in more detail with reference to FIG. The arrows in FIG. 6 indicate the flow of the acid solution. As shown in FIG. 6A, the
次いで、TOC測定装置1は、通気処理を行って試料に含まれる無機炭素を除去する(ステップS3)。具体的には、制御装置60が、管路25,27,26が連通するようにバルブ41,42を制御し、二酸化炭素が除去された空気を混合部12内の試料に通すために、管路27内に空気を送り込むようにポンプ16Aを制御するとともに、混合部12内で発生した二酸化炭素を含む気体が排出されるようにバルブ44を制御する。
Next, the TOC measuring device 1 performs aeration treatment to remove inorganic carbon contained in the sample (step S3). Specifically, the
次いで、TOC測定装置1は、酸化剤溶液を計量し、混合部12に酸化剤溶液を移送する(ステップS4)。具体的には、制御装置60が、酸化剤溶液貯留部11Cから管路22Cに酸化剤溶液を移送し、さらに、管路22Cから混合部12に所定量の酸化剤溶液を移送するように、バルブ装置30およびポンプ16Aを制御する。
Next, the TOC measuring device 1 measures the oxidant solution and transfers the oxidant solution to the mixing unit 12 (step S4). Specifically, the
図7を参照して、ステップS4における酸化剤溶液の計量動作についてさらに詳しく説明する。図7中の矢印は、酸化剤溶液の流れを示している。図7(A)に示すように、制御装置60は、バルブ33を制御し、管路22Cから空気を吸い込むようにポンプ16Aを正転駆動させる第1制御を行って、酸化剤溶液貯留部11Cから管路22Cに酸化剤溶液を移送する。光センサ53が酸化剤溶液の液面を検出したことに基づいてポンプ16Aの正転駆動を停止させると、図7(B)に示すように、酸化剤溶液の高速の移送により酸化剤溶液の液面が光センサ53から離れた状態となるため、制御装置60は、光センサ53が酸化剤溶液の液面を検出したことに基づいて、図7(C)に示すように管路22C内の酸化剤溶液を減量するために、ポンプ16Aを第1制御に比べて低速で逆転駆動させる第2制御を行って、管路22Cから酸化剤溶液貯留部11Cに過剰分の酸化剤溶液を移送する。そして、図7(D)に示すように、制御装置60は、第2制御中に光センサ53が酸化剤溶液の液面を再び検出したことに基づいて、バルブ36を制御し、管路22Cに空気を送り込むようにポンプ16Aを逆転駆動させる第3制御を行って、管路22Cから混合部12に酸化剤溶液を移送する。
The measurement operation of the oxidizing agent solution in step S4 will be described in more detail with reference to FIG. 7. The arrows in FIG. 7 indicate the flow of the oxidant solution. As shown in FIG. 7A, the
次いで、TOC測定装置1は、混合部12から加熱部13に酸化剤溶液が混合された試料を移送する(ステップS5)。具体的には、制御装置60が、管路25,27,26が連通するようにバルブ41,42を制御し、管路27内の試料を吸い込むようにポンプ16Aを正転駆動させる制御を行うことで、混合部12から管路27に試料を移送する。また、制御装置60は、試料が管路27に到達するとポンプ16Aの駆動を停止させ、管路25と管路27との間における流体の流れを制限するとともに管路26と管路27との間における流体の流れを制限するようにバルブ41,42を制御する。
Next, the TOC measuring device 1 transfers the sample mixed with the oxidant solution from the mixing
次いで、TOC測定装置1は、試料中の有機炭素が二酸化炭素となるように試料を加熱する(ステップS6)。具体的には、制御装置60が、試料を例えば120℃で30分間加熱するように加熱部13を制御する。このとき、管路27がバルブ41,42によって閉じられているため、管路27内の試料は加圧され、有機炭素の酸化が促進される。制御装置60は、試料の加熱後、管路27がバルブ41,42によって閉じられた状態を所定時間維持し、試料が所定温度(約60℃)となるように加熱部13および管路27内の試料を冷却する。
Next, the TOC measuring device 1 heats the sample so that the organic carbon in the sample becomes carbon dioxide (step S6). Specifically, the
そして、TOC測定装置1は、試料の蒸気に含まれる二酸化炭素を検出して、試料に含まれていた全有機炭素の濃度を測定する(ステップS7)。具体的には、制御装置60が、管路25,27,26が連通するようにバルブ41,42を制御し、かつ、混合部12と水分除去部14との間における試料の蒸気の流れが許容されるようにバルブ43を制御し、管路27内に空気を送り込むようにポンプ16Aを駆動させることで、混合部12および水分除去部14を経由して二酸化炭素検出部15に試料の蒸気を移送する。二酸化炭素検出部15は、試料の蒸気から二酸化炭素を検出することで、蒸気に含まれる二酸化炭素の濃度を測定し、その二酸化炭素の濃度に基づき、試料に含まれていた全有機炭素の濃度を算出する。
Then, the TOC measuring device 1 detects carbon dioxide contained in the vapor of the sample and measures the concentration of total organic carbon contained in the sample (step S7). Specifically, the
また、図4に示す一連の動作が行われる前に、TOC測定装置1は、管路22A,23Aの内壁、バルブ39の内部、および、混合部12の内部を洗浄し、さらに、二酸化炭素を含まない空気により残留液を除去する。具体的には、制御装置60が、洗浄水貯留部11Dから管路22Dに洗浄水を移送し、さらに、管路22Dから混合部12に洗浄水を移送するように、バルブ装置30およびポンプ16Aを制御する。次いで、制御装置60が、混合部12から廃液貯留部18に残留液を移送できるように、バルブ45を制御し、さらに、管路22A〜22D,26,27に空気を送り込むように、バルブ31〜33,35,36,39,41〜43,46,47およびポンプ16B等を制御する。
Further, before the series of operations shown in FIG. 4 is performed, the TOC measuring device 1 cleans the inner walls of the
図8を参照して、管路22A,23A、バルブ39、および、混合部12の洗浄時における洗浄水の計量動作について詳しく説明する。図8中の矢印は、洗浄水の流れを示している。図8(A)に示すように、制御装置60は、バルブ31,34を制御し、管路22Dから空気を吸い込むようにポンプ16Aを正転駆動させる第1制御を行って、洗浄水貯留部11Dから管路22Dに洗浄水を移送する。光センサ54が洗浄水の液面を検出したことに基づいてポンプ16Aの正転駆動を停止させると、図8(B)に示すように、洗浄水の高速の移送により洗浄水の液面が光センサ54から離れた状態となるため、制御装置60は、光センサ54が洗浄水の液面を検出したことに基づいて、図8(C)に示すように管路22B内の洗浄水を減量するために、ポンプ16Aを第1制御に比べて低速で逆転駆動させる第2制御を行って、管路22Dから洗浄水貯留部11Dに過剰分の洗浄水を移送する。そして、図8(D)に示すように、制御装置60は、第2制御中に光センサ54が洗浄水の液面を再び検出したことに基づいて、バルブ39を制御し、管路22Dに空気を送り込むようにポンプ16Aを逆転駆動させる第3制御を行って、管路22Dから管路22A,23Aを経由して混合部12に洗浄水を移送する。
With reference to FIG. 8, the measurement operation of the washing water at the time of washing the
また、TOC測定装置1は、上記ステップS1の動作に代えて、制御装置60が、洗浄水貯留部11Dから管路22Dに洗浄水を移送し、さらに、管路22Dから混合部12に洗浄水を移送するように、バルブ装置30およびポンプ16Aを制御することで、洗浄水貯留部11Dに貯留している純水をゼロ校正液として利用し、ゼロ校正を行う。さらに、TOC測定装置1は、上記ステップS1の動作に代えて、スパン校正液貯留部11Eから混合部12にスパン校正液を移送するとともに、上記ステップS3〜S8の動作を行うことで、スパン校正を行う。スパン校正液の計量動作は、上記ステップS1においてバルブ37に代えてバルブ38を制御することによって行うことができる。
Further, in the TOC measuring device 1, instead of the operation in step S1, the
上記実施形態においては以下の効果が得られる。
(1)センサ装置50による被計量液(試料、酸溶液、酸化剤溶液、洗浄水、および、スパン校正液)の検出結果に基づいて、一次管路(管路21A〜21E)から計量管路(管路22A〜22D)に被計量液を移送した後、過剰分の被計量液は計量管路から排出され、所定量の被計量液が計量管路から二次管路(管路23A〜23C)に移送される。このため、ポンプ16Aの性能が変動する場合であっても被計量液を自動で精確に計量できる。
In the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Based on the detection result of the liquid to be measured (sample, acid solution, oxidizing agent solution, washing water, and span calibration liquid) by the
(2)中間管路(管路24)には、中間管路の内径を拡大させて形成された気泡低減部24Aが設けられているため、被計量液(試料およびスパン校正液)の液面を整えることができ、被計量液をより精確に計量できる。
(2) Since the intermediate pipeline (pipeline 24) is provided with the
(3)二次管路(管路23A)と試料計量管路(管路22A)と洗浄水計量管路(管路22D)とが直列に接続されているため、洗浄水貯留部から二次管路までの流路と試料貯留部から二次管路までの流路とを共通化することができる。
(3) Since the secondary pipeline (
(4)バルブ装置30は、一次管路(管路21B,21C)と計量管路(管路22B,22C)と二次管路(管路23B,23C)とが接続された三方向電磁弁(バルブ35,36)を備えているため、二方向電磁弁のみにより構成される場合に比べて、バルブ装置30の構成を簡略化できる。
(4) The
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、上記構成を変更することもできる。例えば、以下のように変更して実施することもでき、以下の変更を組み合わせて実施することもできる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and the above configuration can be changed. For example, the following changes can be made and implemented, or the following changes can be combined and implemented.
・ポンプの構成を適宜変更してもよい。すなわち、例えば、ポンプ16A,16Bと性能または用途の異なるポンプをさらに追加してもよく、ポンプ16A,16Bを、それらの性能を備えた1つのポンプにより構成してもよい。
-The pump configuration may be changed as appropriate. That is, for example, pumps having different performances or uses from the
・洗浄水を、試料を希釈するための希釈水として利用してもよく、洗浄水貯留部11Dを希釈水貯留部とし、管路22Dを希釈水計量管路とし、光センサ54を希釈水センサとして用いてもよい。この場合、ステップS1後かつステップS2前に、TOC測定装置1は、希釈水を計量し、混合部12に希釈水溶液を移送する(ステップS1.5)。ステップS1.5における希釈水の計量動作は、上記実施形態で説明した洗浄水の計量動作と同様にして行われる。すなわち、制御装置60が、洗浄水貯留部11Dから管路22Dに希釈水を移送するように、バルブ31,34およびポンプ16A等を制御し、さらに、管路22Dから混合部12に所定量の希釈水を移送するように、バルブ31,39およびポンプ16A等を制御する。
-The washing water may be used as dilution water for diluting the sample, the washing
・上記ステップS1において、管路22Aから試料貯留部11Aに過剰分の試料を移送せずに、管路24と排出管19との間における流体の流れを許容するようにバルブ46を制御することで、管路22Aから排出管19に過剰分の試料を移送するように構成してもよい。
-In step S1, the
・管路22Aをバルブ31に接続してもよい。この場合、洗浄水貯留部11D、管路22D、バルブ34、および、光センサ54を省くことができる。
-
1 全有機炭素測定装置(水質測定装置)
11A 試料貯留部(貯留部)
11B 酸溶液貯留部(貯留部)
11C 酸化剤溶液貯留部(貯留部)
11D 洗浄水貯留部(貯留部)
11E スパン校正液貯留部(貯留部)
16A,16B ポンプ
21A〜21E 管路(一次管路)
22A〜22D 管路(計量管路)
23A〜23C 管路(二次管路)
24 管路(中間管路)
24A 気泡低減部
25〜27 管路
31〜39 バルブ(バルブ装置)
41〜47 バルブ
51〜54 光センサ(センサ装置)
60 制御装置
1 Total organic carbon measuring device (water quality measuring device)
11A Sample storage section (storage section)
11B Acid solution storage unit (storage unit)
11C Oxidizing agent solution storage unit (storage unit)
11D Washing water storage unit (storage unit)
11E span calibration liquid storage unit (storage unit)
16A, 16B Pumps 21A-21E Pipeline (primary pipe line)
22A-22D pipeline (measuring pipeline)
23A-23C pipeline (secondary pipeline)
24 pipeline (intermediate pipeline)
24A Bubble reduction unit 25-27 Pipeline 31-39 Valve (valve device)
41-47 bulbs 51-54 optical sensor (sensor device)
60 Control device
Claims (7)
前記貯留部に接続された一次管路と、
前記被計量液を計量するための計量管路と、
計量後の前記被計量液が流れる二次管路と、
前記計量管路から空気を吸い込む正転駆動と前記計量管路に空気を送り込む逆転駆動とに切り替え可能なポンプと、
前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れと、前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れとを制御するバルブ装置と、
前記計量管路内に流れる前記被計量液を検出するセンサ装置と、
前記センサ装置による前記被計量液の検出結果に基づいて、前記ポンプおよび前記バルブ装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
(1)前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れを許容するとともに前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れを制限するように前記バルブ装置を制御し、前記ポンプを正転駆動させる第1制御と、
(2)前記第1制御中に前記センサ装置が前記被計量液の液面を検知したことに基づいて、前記ポンプを前記第1制御に比べて低速で逆転駆動させる第2制御と、
(3)前記第2制御中に前記センサ装置が前記被計量液の液面を再び検知したことに基づいて、前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れを制限するとともに前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れを許容するように前記バルブ装置を制御し、前記ポンプを逆転駆動させる第3制御とを行う
ことを特徴とする液体計量装置。 A storage unit that stores the liquid to be measured and
The primary pipeline connected to the storage section and
A measuring pipe for measuring the liquid to be measured and
The secondary pipeline through which the liquid to be measured flows after weighing, and
A pump that can be switched between a forward rotation drive that sucks air from the measuring line and a reverse drive that sends air to the measuring line.
A valve device that controls the flow of the liquid to be measured between the primary pipe and the measuring pipe and the flow of the liquid to be measured between the measuring pipe and the secondary pipe.
A sensor device that detects the liquid to be measured flowing in the measuring conduit, and
A control device for controlling the pump and the valve device based on the detection result of the liquid to be measured by the sensor device is provided.
The control device is
(1) To allow the flow of the liquid to be measured between the primary pipe and the measuring pipe and to limit the flow of the liquid to be measured between the measuring pipe and the secondary pipe. The first control that controls the valve device and drives the pump in the forward direction,
(2) A second control in which the pump is reversely driven at a lower speed than the first control based on the detection of the liquid level of the liquid to be measured by the sensor device during the first control.
(3) The flow of the liquid to be measured is restricted between the primary pipe and the measuring pipe based on the fact that the sensor device detects the liquid level of the liquid to be measured again during the second control. At the same time, the valve device is controlled so as to allow the flow of the liquid to be measured between the measuring pipe and the secondary pipe, and a third control for reversely driving the pump is performed. Liquid weighing device.
前記中間管路には、当該中間管路の内径を拡大させて形成された気泡低減部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の液体計量装置。 An intermediate pipeline connecting the primary pipeline and the measuring pipeline is further provided.
The liquid measuring device according to claim 1, wherein the intermediate pipeline is provided with a bubble reducing portion formed by enlarging the inner diameter of the intermediate pipeline.
前記一次管路として、前記試料貯留部に接続された試料一次管路と、前記酸溶液貯留部に接続された酸溶液一次管路と、前記酸化剤溶液貯留部に接続された酸化剤溶液一次管路とを備え、
前記計量管路として、前記試料を計量するための試料計量管路と、前記酸溶液を計量するための酸溶液計量管路と、前記酸化剤溶液を計量するための酸化剤溶液計量管路とを備え、
前記センサ装置は、前記試料計量管路内に流れる前記試料を検出する試料センサと、前記酸溶液計量管路内に流れる前記酸溶液を検出する酸溶液センサと、前記酸化剤溶液計量管路内に流れる前記酸化剤溶液を検出する酸化剤溶液センサとを備えている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の液体計量装置。 As the storage unit, a sample storage unit that stores a sample containing organic carbon as the measurement liquid, an acid solution storage unit that stores an acid solution containing an acid as a solute, and an oxidizing agent as the solute. It is provided with an oxidant solution storage unit that stores the oxidant solution as the liquid to be measured.
As the primary pipeline, a sample primary pipeline connected to the sample storage unit, an acid solution primary pipeline connected to the acid solution storage unit, and an oxidant solution primary pipeline connected to the oxidant solution storage unit. Equipped with a pipeline,
The measuring line includes a sample measuring line for measuring the sample, an acid solution measuring line for measuring the acid solution, and an oxidant solution measuring line for measuring the oxidant solution. With
The sensor device includes a sample sensor that detects the sample flowing in the sample measuring tube, an acid solution sensor that detects the acid solution flowing in the acid solution measuring tube, and the oxidizing agent solution measuring tube. The liquid measuring apparatus according to claim 1 or 2, further comprising an oxidant solution sensor for detecting the oxidant solution flowing in the liquid.
前記一次管路として、前記希釈水貯留部に接続された希釈水一次管路を備え、
前記計量管路として、前記希釈水を計量するための希釈水計量管路を備え、
前記センサ装置は、前記希釈水計量管路内に流れる前記希釈水を検出する希釈水センサを備えている
ことを特徴とする請求項3に記載の液体計量装置。 As the storage unit, a diluting water storage unit for storing the diluted water for diluting the sample as the liquid to be measured is provided.
As the primary pipeline, a diluted water primary pipeline connected to the diluted water storage unit is provided.
As the measuring pipe, a diluted water measuring pipe for measuring the diluted water is provided.
The liquid measuring device according to claim 3, wherein the sensor device includes a diluted water sensor that detects the diluted water flowing in the diluted water measuring pipeline.
ことを特徴とする請求項4に記載の液体計量装置。 The liquid measuring device according to claim 4, wherein the secondary pipe, the sample measuring pipe, and the diluted water measuring pipe are connected in series.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の液体計量装置。 The valve device according to any one of claims 1 to 5, wherein the valve device includes a three-way solenoid valve in which the primary line, the measuring line, and the secondary line are connected. Liquid weighing device.
ことを特徴とする水質測定装置。 A water quality measuring device including the liquid measuring device according to any one of claims 1 to 6.
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