JP2576209B2 - 有機炭素測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は有機炭素測定装置に関する。さらに詳しく
は、産業廃水、湖沼水、海水、河川水等に含まれる全有
機炭素を測定する有機炭素測定装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来、水中の全有機炭素を測定する有機炭素測定装置
としては、キャリアガス供給部、試料注入口および高温
用加熱炉を具備した全炭素用燃焼触媒を備えた全炭素
（TC）燃焼管、試料注入口および低温用加熱炉を具備し
無機炭素用反応触媒を備えた無機炭素（IC）反応管およ
び二酸化炭素を検出する非分散型赤外線ガス検出器を連
結する分析流路で構成される燃焼−赤外線式有機炭素測
定装置が汎用されている。この装置には通常、上記TC燃
焼部またはIC反応部に所定量の試料を計測採取して注入
しうる自動試料注入機構が設けられている。該自動試料
注入機構は、試料貯留部に接続される試料採取流路
（Ａ）と、TC燃料部の試料注入口に接続されるTC用試料
供給流路（Ｂ）と、IC反応部の試料注入口に接続される
IC用試料供給流路（Ｃ）と、上記試料採取流路（Ａ）を
上記供給流路（Ｂ）または（ｃ）のいづれかに切換接続
しうる切換弁と、該切換弁に接続されるシリンジポンプ
とから主として構成されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記のごとき有機炭素測定装置において、キャリアガ
スの流量変化がおこると、測定誤差を生じることとな
る。キャリアガスの流量変化、ことに流量の減少には、
次のような原因が考えられる。すなわち、 １）TC燃焼管内の触媒部への試料中に含まれる塩分など
の蓄積による通気抵抗の増大によるもの、 ２）TC燃料管の劣化により発生するクラックなどからの
ガス漏れ、 ３）流路構成部品からのガス漏れの発生、 ４）フィルタの目詰まり、 ５）キャリアガスの供給源のボンベガスのガス切れ、等
である。

この発明はかかる状況に鑑みなされたものであり、簡
便にキャリアガス流量の変化をチェックできうる有機炭
素測定装置を提供しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、キャリアガス供給部、全
炭素（TC）反応部、無機炭素（IC）反応部及び二酸化炭
素検出部をこの順に接続する分析流路と、所定量の試料
を計測採取して上記TC反応部またはIC反応部に注入しう
る自動試料注入機構とを備えてなり、該自動試料注入機
構を、空気を所定量吸入採取できるように構成すると共
に、この自動試料注入機構によりTC反応部またはIC反応
部を経由して上記分析流路に供給される吸入空気が、上
記二酸化炭素検出部で検出されるまでの所要時間に基づ
いて、上記分析流路中のキャリアガス流量の適・否を判
断しうる流量判断部を具備してなる有機炭素測定装置が
提供される。

この発明は、標準試料を用いず随時にかつ簡便にキャ
リアガス流量をモニタできうるよう構成された有機炭素
測定装置であることを特徴とする。

この発明の装置において、自動試料注入機構は所定量
の空気を吸入採取可能に構成される。その構成は一定量
の空気をキャリアガス移送流路に供給できうる構成であ
ればよく、例えば、試料貯留部に接続される試料採取流
路、TC反応部の試料注入口に接続されるTC用試料供給流
路、IC反応部の試料注入口に接続されるIC用試料供給流
路および空気吸入流路がそれぞれ接続され、試料採取流
路をTC用試料供給流路またはIC用試料供給流路にいずれ
かに切換接続しうると共に、空気吸入管を同じくTC用試
料供給流路またはIC用試料供給流路のいずれかに切換接
続しうる切換弁と、該切換弁に接続されるシリンジポン
プとから構成されるものを挙げることができるが、これ
に限定されない。

この発明の装置の流量判断部は、上記構成の自動試料
注入機構により分析流路に供給される空気が、該分析流
路をキャリアガスにより移送され、下流に設定される二
酸化炭素検出部で検出されるまでに要する時間に基づい
て、キャリアガス流量の適・否を判断するように構成さ
れる。すなわち、上記所要時間（ｔ）を計時する計時手
段と、適正なキャリアガス流量における所要時間を基準
として予め記憶する記憶手段と、この記憶される基準所
要時間（Ｔ）と上記計時される所要時間（ｔ）とを比較
する比較手段と、該比較手段での結果を表示する表示手
段とから主として構成されるものが適している。上記流
量判断部における判断は、前記自動試料注入機構のTC用
試料供給流路またはIC用試料供給流路のいずれを用いる
ものであっても良い。また所要時間の計測は、前記吸入
空気がTC反応部またはIC反応部に供給されたときをその
計時開始点とするのが好ましいが、これに限定されず、
例えば自動試料注入機構で吸入採取された空気が、TC用
試料供給流路またはIC用試料供給流路に移送されたとき
をその計時開始とするものであってもよく、要するに基
準所要時間（Ｔ）を設定したときと同条件（流路、計時
開始点等）で計時するものであれば良い。上記判断部で
はキャリアガス流量の適・否判断について、Ｔ＜ｔのと
き“否”とし、それ以外を“適”とすることを基本とす
るが、キャリアガス流量が多すぎる場合にも測定誤差を
生ずる場合もあり、従って必要に応じてＴ＞ｔの場合も
“否”とするものであってもよい。

またこの発明の装置においては、上記流量判断部が、
例えば上記“否”の場合警報等を出すように構成される
ものであってもよい。さらに、上記流量判断部の出力信
号に基づいて所定の適性流量に自動調節し得るように構
成されていてもよい。この場合キャリアガス供給部のキ
ャリアガス流量をモータ制御のフローコントローラ（圧
力コントローラであってもよい）で調整するようにした
構成とすることが好ましい。またさらに、通常のTOC測
定の場合と、キャリアガス流量チェック時とで、二酸化
炭素検出部の測定レンジのフルスケールを調節できるよ
うに構成されていてもよい。

なお、この発明の装置のTC反応部、IC反応部、二酸化
炭素検出部には、従来のTOC分析計に設けられるものと
同様の構成のもの等を用いることができ、また上記反応
部の触媒も同様のものを用いることができる。

（ホ）作用 この発明によれば、自動試料注入機構により空気吸入
管を通じて所定量の空気を吸入採取して、TC用試料供給
流路またはIC用試料供給流路のいずれかを通じてTC反応
部またはIC反応部のいずれかに供給されると、この供給
された空気は、TC反応部およびIC反応部をこの順に経由
するキャリアガスに移送されて下流の二酸化炭素検出部
でこの空気中に含有される二酸化炭素成分が検出され
る。この検出に係る所要時間に基づいて上記キャリアガ
スの流量の適・否が判断されることとなる。

以下実施例によりこの発明を詳細に説明するが、これ
により発明は限定されるものではない。

（ヘ）実施例 第１図はこの発明の有機炭素測定装置の一実施例の構
成説明図である。この図において有機炭素測定装置
（１）は、キャリアガス供給部（２）、全炭素（TC）反
応部（３）、無機炭素（IC）反応部（４）、気液分離器
（５）、フィルタ（６）および二酸化炭素検出部（７）
をこの順に接続する分析流路（ａ）と、自動試料注入機
構（８）と、制御部（９）とから主として構成されてい
る。

キャリアガス供給部（２）は、図示しない空気ボン
ベ、流量制御弁および流量計を有している。

TC反応部（３）は、上部に試料注入口（33）が設けら
れた石英製のTC燃料管（内径14mm,外径16mm,長さ250m
m）（31）と、該燃焼管（31）を加熱する加熱炉（32）
とを具備している。上記燃焼管）（31）には酸化触媒
（34）として白金触媒が充填されている。

IC反応部（４）は、上部に試料注入口（42）が設けら
れたIC反応管（41）と、該反応管（41）に接続されるド
レン流路（ｂ）とを有して構成されている。上記反応管
（41）にはIC用反応触媒として強酸性陽イオン交換樹脂
が充填されている。

二酸化炭素検出部（７）は、キャリアガスに含有され
る二酸化炭素の濃度の変化を、マイクロホンコンデンサ
容量の変化として検出する検出器、試料セル（この場合
容量30ml）、比較セルおよび光源を有する非分散型赤外
線分析計（NDIR）（71）から構成されている。また上記
分析計はCO₂ガス濃度として20ppm.〜200ppm.までの測定
レンジの調節が可能に構成されている。

自動試料注入機構（８）は、空気吸入管路（ｃ）、試
料貯留槽（81）に接続された試料採取用管路（ｄ）、TC
反応部（３）の試料注入口（33）に接続されたTC用試料
供給管路（ｅ）、IC反応部（４）の試料注入口（42）に
接続されたIC用試料供給管路（ｆ）およびシリンジポン
プ（82）を具備した流路切換バルブ（83）から構成され
ている。シリンジポンプ（82）はシリンジポンプ駆動部
（84）により、一定量の空気または試料を計量採取でき
るように構成されている。上記流路切換バルブ（83）に
はモータ駆動の４方切換バルブが用いられている。上記
流路切換バルブ（83）のバルブ切換とシリンジポンプ駆
動部（84）とは、後述する制御部（９）に予め設定され
たシークエンスにより駆動される。

制御部（９）は、MPU（91）、記憶部（92）、比較・
演算部（93）、表示部（94）およびタイマ（95）を有し
て構成され、二酸化炭素検出部（７）、流路切換バルブ
（83）およびシリンジボンプ駆動部（84）に電気的に接
続されている。この制御部（９）は自動試料注入機構
（８）の駆動制御と、増幅器（10）をへて得られる二酸
化炭素検出部（７）での二酸化炭素検出信号を認識し、
その二酸化炭素濃度を算出する演算処理と、分析流路
（ａ）のキャリアガス流量の適・否を判断する流量判断
を主たる機能とする。

以下、制御部（９）に基づくこの発明の有機炭素測定
装置（１）の作動について説明する。

（ｉ）TOCを測定する場合、まず、キャリアガス供給部
（２）→TC反応部（３）→IC反応部（４）→気液分離器
（５）→フィルタ（６）→二酸化炭素検出部（７）をこ
の順に連通する分析流路（ａ）に、キャリアガス供給部
（２）により、高純度空気が上記分析流路に所定流量
（例えば約150ml/min）で移送されるように流量制御弁
および流量計にて調節し、加熱炉（32）内温度を680℃
に設定しコンディショニングを行なう。

その後、自動試料注入機構（８）において、試料採取
用管路（ｄ）とTC用試料供給管路（ｅ）とを連通するよ
うに流路切換バルブ（83）を切換え、シリンジポンプ駆
動部（84）を駆動して上記TC用試料供給管路（ｅ）内を
試料液で充填した後、所定量（例えば300μｌ）の試料
をTC反応部（３）に注入することにより、この試料中に
含有される全炭素に由来する二酸化炭素が二酸化炭素検
出部（７）で測定され、その結果演算処理されてTC値が
記憶される。

次に、流路切換バルブ（83）を、試料採取用管路
（ｄ）とIC用試料供給管路（ｆ）とを接続するように切
換えた後、上記と同様にして同一の試料の同量をIC反応
部（４）に注入することにより、この試料中に含有され
る無機炭素に由来する二酸化炭素が二酸化炭素検出部
（７）で測定され、その結果演算処理されてIC値として
記憶される。

これらのTC値およびIC値の記憶値から、減算処理され
ることにより、試料のTOC値が算出され、表示部（94）
に表示される。

（ii）キャリアガス流量判断の場合、 予め、分析流路（ａ）におけるキャリアガス流量が適
正であるときにおいて、二酸化炭素検出部（７）の測定
レンジを所定の（例えば20ppm.CO₂フルスケール）レン
ジに切換えた後、自動試料注入機構（８）の、空気吸入
管路（ｃ）と例えばTC用試料供給管路（ｅ）とを流路切
換バルブ（83）により連通させ、シリンジポンプ駆動部
（84）を駆動して一定量（300μｌ）の空気を吸入採取
し、かつTC用試料供給管路（ｅ）に供給する。このとき
タイマ（95）を作動させる。上記吸入空気がTC用試料供
給管路（ｅ）を経由して分析流路（ａ）に供給され、二
酸化炭素検出部（７）で上記吸入空気中の二酸化炭素濃
度が検出される。この信号検出までのタイマ（95）によ
りカウントされた時間を標準時間（Ｔ）として、記憶部
（92）に記憶しておく。上記の場合、通常空気中に含ま
れている二酸化炭素の濃度は約350ppm.程度であり、一
方検出部（７）の試料セル容量は30mlであるので、300
μｌの吸入空気に対して検出される二酸化炭素濃度は、 となり、検出部（７）レンジを20ppm.フルスケールにす
ると、充分検出できうる濃度である。

次にTOC測定の途中において、キャリアガス流量のチ
ェックをする場合、上記と同様にして測定レンジを切換
えた後自動試料注入機構から空気を所定量、TC用試料供
給管路（ｅ）を経由して分析流路（ａ）に供給し、この
ときの二酸化炭素検出部（７）における検出までの時間
（ｔ）を測定する。次に得られた時間（ｔ）を前記記憶
標準時間（Ｔ）と比較し、Ｔ＜ｔの場合キャリアガス流
量が所定流量よりも小さい旨の表示が表示部（94）にな
される。なお、上記表示に変えてまたは表示と共に警報
を発するように構成されていてもよい。またさらに、上
記Ｔ＞ｔなる比較信号に基づいて、キャリアガス流量が
自動的に適正流量に調節されるように構成されていても
よい。この場合、キャリアガス供給部（２）にモータ制
御のフローコントローラ（または圧力コントローラ）で
キャリアガス流量を調節するように構成し、上記比較信
号によりこのモータを駆動して調節する等が挙げられ
る。

また上記標準時間（Ｔ）は、IC用試料供給管路（ｆ）
を経由する流路で設定されるものであってもよく、この
場合にはキャリアガス流量のチェックにはこの管路
（ｆ）が用いられる。

（ト）発明の効果 この発明によれば、不適切なキャリアガス流量によ
り、測定誤差が生ずることを防ぐことができる。流量チ
ェックに空気を用いているので、標準水等を用いずに簡
便にできる。チェックのために必要な特別な機構がほと
んど不要であり、安価に実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の有機炭素測定装置の一実施例の構成
説明図である。 （２）……キャリアガス供給部、 （３）……全炭素（TC）反応部、 （４）……無機炭素（IC）反応部、 （５）……気液分離器、（６）……フィルタ、 （７）……二酸化炭素検出部、 （８）……自動試料注入機構、 （９）……制御部、（10）……増幅器、 （31）……TC燃焼管、（32）……加熱炉、 （41）……IC反応管、（91）……MPU、 （92）……記憶部、（93）……比較・演算部、 （94）……表示部、（95）……タイマ、 （ａ）……分析流路、（ｃ）……空気吸入管路、 （ｄ）……試料採取用管路、 （ｅ）……TC用試料供給管路、 （ｆ）……IC用試料供給管路、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三木 英之 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 昭57−29945（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207057（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャリアガス供給部、全炭素（TC）反応
   部、無機炭素（IC）反応部及び二酸化炭素検出部をこの
   順に接続する分析流路と、所定量の試料を計測採取して
   上記TC反応部またはIC反応部に注入しうる自動試料注入
   機構とを備えてなり、 該自動試料注入機構を、空気を所定量吸入採取できるよ
   うに構成すると共に、この自動試料注入機構によりTC反
   応部またはIC反応部を経由して上記分析流路に供給させ
   る吸入空気が、上記二酸化炭素検出部で検出されるまで
   の所要時間に基づいて、上記分析流路中のキャリアガス
   流量の適・否を判断しうる流量判断部を具備してなる有
   機炭素測定装置。