JP5505376B2

JP5505376B2 - 分析計

Info

Publication number: JP5505376B2
Application number: JP2011147914A
Authority: JP
Inventors: 亨久板橋
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2031-07-04
Also published as: JP2013015388A

Description

本発明は、分析計に関し、特に溶液試料中のＴＯＣ（全有機炭素）濃度を計測する全有機炭素計（ＴＯＣ計）に関する。

近年、公害調査等のため、上下水道水、各種プラント用水、河川等の水中に含まれる有機炭素濃度の計測が重要な項目の一つとなっている。このような有機炭素濃度の計測には、全有機炭素計（ＴＯＣ計）が用いられている。全有機炭素計は、主に、予めバブリング等により無機炭素（ＩＣ）が除去された水溶液試料を燃焼管で燃焼させ、発生した二酸化炭素を測定することで全有機炭素濃度を計測するものや、水溶液試料を燃焼させ、計測された全炭素（ＴＣ）の測定値から、別途計測した無機炭素の測定値を差し引くことで全有機炭素濃度を計測するもの等が知られている。

図６は、従来の全有機炭素計の一例を示す正面図であり、図７は、図６に示す全有機炭素計を側方から見た断面図である。また、図４は、全有機炭素計の全体概略図である。
全有機炭素計２０１は、直方体形状の筐体２１０と、水溶液試料Ｓを分析する分析ユニット２０と、分析ユニット２０を制御する制御部３０と、酸容器（試薬タンク）４１と、水容器４２と、水溶液試料Ｓを分析ユニット２０に導入するための試料前処理装置（例えばホモジナイザ等）４３と、換気ファン（換気機構）５１と、吸気口５２とを備える。

筐体２１０は、上下左右の４面の壁２１１と、背面壁２１２と、前面壁となる前面扉２１３とで囲われた内部空間を有する直方体形状のハウジングを備える。そして、測定者等によって前面扉２１３が蝶番２１６を軸として開かれることにより、内部空間が開放されるようになっている。図８は、図６に示す全有機炭素計の前面扉２１３を開けたときの正面図である。
筐体２１０の内部空間には、制御部３０の配置領域と、分析ユニット２０の配置領域と、酸容器４１の配置領域とが上からこの順に形成されている。制御部３０の配置領域と分析ユニット２０の配置領域との間には、仕切壁２１４が形成されている。
そして、測定者等によって前面扉２１３が開かれることにより、酸容器４１の配置領域に配置された古い酸容器（例えば、２Ｌの容器）４１から新しい酸容器（例えば、２Ｌの容器）４１に交換することができるようになっている。また、筐体２１０の右側側方には、分析ユニット２０にオンラインで自動的に水を導入するための多量（例えば、１０Ｌ）の水が収容された水容器４２が配置されている。さらに、筐体２１０の左側側方には、水溶液試料Ｓを分析ユニット２０にオンラインで自動的に導入するための試料前処理装置４３が配置されている。

分析ユニット２０は、マルチポートバルブ２１と、シリンジ２２ａとプランジャ２２ｂとを有するマイクロシリンジポンプ２２と、マイクロシリンジポンプ２２のプランジャ２２ｂを駆動するモータＭ_２と、マルチポートバルブ２１を駆動するモータＭ_１と、水溶液試料Ｓ内の全有機炭素成分を二酸化炭素に変換する測定部２３とを備える（例えば、特許文献１参照）。

マルチポートバルブ２１は、共通ポート２１ｚと、４個の分配ポート２１ａ〜２１ｄとからなる。そして、マルチポートバルブ２１は、モータＭ_１により駆動され、共通ポート２１ｚと１個の分配ポート２１ａ〜２１ｄとが選択的に接続されるようになっている。
共通ポート２１ｚには、マイクロシリンジポンプ２２がネジ機構等で接続されている。

分配ポート２１ｂには、試料前処理装置４３が試料流路４３ａを介して接続されている。これにより、共通ポート２１ｚと分配ポート２１ｂとが接続され、プランジャ２２ｂが下方向に移動した際には、水溶液試料Ｓが分配ポート２１ｂからマイクロシリンジポンプ２２に吸引されるようになっている。
また、分配ポート２１ｃには、酸容器４１が酸流入管４１ａを介して接続されている。これにより、共通ポート２１ｚと分配ポート２１ｃとが接続され、プランジャ２２ｂが下方向に移動した際には、バブリング時に用いられる塩酸が分配ポート２１ｃからマイクロシリンジポンプ２２に吸引されるようになっている。

また、分配ポート２１ｄには、水容器４２が水流入管４２ａを介して接続されている。これにより、共通ポート２１ｚと分配ポート２１ｄとが接続され、プランジャ２２ｂが下方向に移動した際には、水が分配ポート２１ｄからマイクロシリンジポンプ２２に吸引されるようになっている。
さらに、分配ポート２１ａには、試料注入管２３ａを介して測定部２３のＴＣ試料注入部２３ｂが接続されている。これにより、共通ポート２１ｚと分配ポート２１ａとが接続され、プランジャ２２ｂが上方向に移動した際には、バブリングされた水溶液試料Ｓが分配ポート２１ａからＴＣ燃焼部２３ｂへ注入されるようになっている。

測定部２３のＴＣ試料注入部２３ｂは、マイクロシリンジポンプ２２から送出されたバブリング後の水溶液試料ＳをキャリアガスとともにＴＣ燃焼部２３ｃに注入する。ＴＣ燃焼部２３ｃは、注入された水溶液試料Ｓを燃焼し、水溶液試料Ｓ内の全有機炭素成分を二酸化炭素に変換する。ＴＣ燃焼部２３ｃでの燃焼により発生した燃焼ガスは、赤外線ガス分析計等のＣＯ_２検出部２３ｄに送出される。そして、ＣＯ_２検出部２３ｄは制御部３０に測定値を配線２３ｅを介して出力する。

制御部３０は、ＣＰＵ３１とメモリ３２とを備え、さらにモニタ画面等を有する表示兼入力装置３３と印刷機３４とが配線３３ａを介して連結されている。ＣＰＵ３１は、表示兼入力装置３３で入力された入力データに基づいてモータＭ_２やモータＭ_１を所定のタイミングで駆動させたり、ＣＯ_２検出部２３ｄで計測された測定値を取得したり、測定値に基づいて燃焼ガス中の二酸化炭素量から水溶液試料Ｓ内の全有機炭素濃度を計測して印刷機３４に印刷したりするようになっている。

ところで、全有機炭素計２０１では、測定部２３が水溶液試料Ｓを燃焼させるため６００℃〜７００℃の高温になるので、筐体２１０の内部空間に空気を流通させることによりマルチポートバルブ２１やＴＣ試料注入部２３ｂ等を冷却することになる。つまり、筐体２１０の前面扉２１３の下部には、筐体２１０の内部に空気を吸気する２箇所の吸気口５２が形成されるとともに、筐体２１０の背面壁２１２の中部には、筐体２１０の内部の空気を排気する換気ファン５１が設置されている。これにより、換気ファン５１が回転することによって２箇所の吸気口５２から吸気された空気が、換気ファン５１から排気される。

特開平９−４３２２４号公報

しかしながら、上述したような全有機炭素計２０１では、酸容器４１内の塩酸が塩素ガスとなることがあり、その塩素ガスが、吸気口５２から換気ファン５１に流れる空気に混入することがあった。そして、空気に混入した塩素ガスが分析ユニット２０の金属製構成ユニット（マルチポートバルブのハウジング（ＳＵＳ製）、筐体内部（鉄板の塗装品等）等）等を腐食してしまうことがあった。

本件発明者は、上記課題を解決するために、分析ユニット２０の金属製構成ユニット等の腐食を防止する方法について検討を行った。まず、筐体２１０の内部空間に流通させる空気の流れを考慮して、吸気口５２の配置位置と換気ファン５１の配置位置とを色々変更してみた。しかし、塩素ガスは筐体２１０の内部空間で拡散するため、ほとんど効果が得られなかった。
そこで、分析ユニットの配置領域には、第一吸気口と第一換気機構とを配置するとともに、試薬タンクの配置領域には、第二吸気口と第二換気機構とを配置して、さらに試薬タンクの配置領域から分析ユニットの配置領域に気体が流通しないようにすることを見出した。

すなわち、本発明の分析計は、筐体と、前記筐体の内部に配置され、溶液試料を分析する分析ユニットと、前記筐体の内部に配置され、前記分析ユニットを制御する制御部と、前記筐体の内部に配置され、分析に用いられる試薬が収容された試薬タンクと、前記筐体の内部の気体を排気する換気機構と、前記筐体の内部に気体を吸気する吸気口とを備える分析計であって、前記分析ユニットの配置領域には、第一吸気口と第一換気機構とが配置されるとともに、前記試薬タンクの配置領域には、第二吸気口と第二換気機構とが配置され、前記試薬タンクの配置領域から分析ユニットの配置領域に気体が流通しないようにしている。

ここで、「第一換気機構」や「第二換気機構」は、気体を排気する機構を有するものであってもよく、また、ただ単に開口であってもよい。

以上のように、本発明の分析計によれば、分析ユニットの金属製構成ユニット等の腐食を防止することができる。

（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の発明において、前記試薬タンクの配置領域と分析ユニットの配置領域との間には、仕切壁が形成されているようにしてもよい。
また、上記の発明において、前記分析ユニットを冷却するための気体を送風する冷却機構を備え、前記冷却機構から送風される気体が、前記試薬タンクの配置領域から分析ユニットの配置領域に気体が流通しないようにしてもよい。

そして、上記の発明において、前記制御部の配置領域と、前記分析ユニットの配置領域と、前記試薬タンクの配置領域とが、上からこの順に筐体の内部に形成されているようにしてもよい。
さらに、上記の発明において、前記分析ユニットは、シリンジポンプと、マルチポートバルブと、前記溶液試料を燃焼させることにより溶液試料内の全有機炭素成分を二酸化炭素に変換する測定部とを備え、前記試薬は、塩酸であるようにしてもよい。

本発明の第一実施形態に係る全有機炭素計の一例を示す正面図。図１に示す全有機炭素計を側方から見た断面図。図１に示す全有機炭素計の前面扉を開けたときの正面図。全有機炭素計の全体概略図。第二実施形態に係る全有機炭素計を側方から見た断面図。従来の全有機炭素計の一例を示す正面図。図６に示す全有機炭素計を側方から見た断面図。図６に示す全有機炭素計の前面扉を開けたときの正面図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態に係る全有機炭素計の一例を示す正面図であり、図２は、図１に示す全有機炭素計を側方から見た断面図である。なお、上述した全有機炭素計２０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
全有機炭素計１は、直方体形状の筐体１０と、水溶液試料Ｓを分析する分析ユニット２０と、分析ユニット２０を制御する制御部３０と、酸容器（試薬タンク）４１と、水容器４２と、水溶液試料Ｓを分析ユニット２０に導入するための試料前処理装置（例えばホモジナイザ等）４３と、第一換気ファン（第一換気機構）５１と、第二換気口（第二換気機構）５４と、第一吸気口５３と、第二吸気口５２とを備える。

筐体１０は、上下左右の４面の壁１１と、背面壁１２と、前面壁となる前面扉１３とで囲われた内部空間を有する直方体形状のハウジングを備える。そして、測定者等によって前面扉１３が蝶番１６を軸として開かれることにより、内部空間が開放されるようになっている。図３は、図１に示す全有機炭素計の前面扉１３を開けたときの正面図である。
筐体１０の内部空間には、制御部３０の配置領域と、分析ユニット２０の配置領域と、酸容器４１の配置領域とが上からこの順に形成されている。制御部３０の配置領域と分析ユニット２０の配置領域との間には、仕切壁１４が形成されている。また、第一実施形態に係る全有機炭素計１では、酸容器４１の配置領域と分析ユニット２０の配置領域との間にも、仕切壁１５が形成されている。
そして、測定者等によって前面扉１３が開かれることにより、酸容器４１の配置領域に配置された古い酸容器（例えば、２Ｌの容器）の４１から新しい酸容器（例えば、２Ｌの容器）４１に交換することができるようになっている。また、筐体１０の右側側方には、分析ユニット２０にオンラインで自動的に水を導入するための多量（例えば、１０Ｌ）の水が収容された水容器４２が配置されている。さらに、筐体１０の左側側方には、水溶液試料Ｓを分析ユニット２０にオンラインで自動的に導入するための試料前処理装置４３が配置されている。

分析ユニット２０の配置領域の前面に対応する筐体１０の前面扉１３には、筐体１０の分析ユニット２０の配置領域（内部）に空気を吸気する２箇所の第一吸気口５３が形成されるとともに、分析ユニット２０の配置領域の背面に対応する筐体１０の背面壁１２には、筐体１０の分析ユニット２０の配置領域に存在する空気を排気する換気ファン５１が配置されている。これにより、換気ファン５１が回転することによって２箇所の第一吸気口５３から吸気された空気が、換気ファン５１から排気されるようになっている。
また、酸容器４１の配置領域の前面に対応する筐体１０の前面扉１３には、筐体１０の酸容器４１の配置領域（内部）に空気を吸気する２箇所の第二吸気口５２が形成されるとともに、酸容器４１の配置領域の背面に対応する筐体１０の背面壁１２には、筐体１０の酸容器４１の配置領域に存在する空気を排気する２箇所の第二換気口５４が形成されている。これにより、２箇所の第二吸気口５２から吸気された空気が、２箇所の第二換気口５４から排気されるようになっている。このとき、酸容器４１の配置領域と分析ユニット２０の配置領域との間に、仕切壁１５が形成されているので、酸容器４１の配置領域から分析ユニット２０の配置領域に空気（塩素ガス）が流通することがない。

以上のように、本発明の全有機炭素計１によれば、分析ユニット２０の金属製構成ユニット等の腐食を防止することができる。

＜第二実施形態＞
図５は、第二実施形態に係る全有機炭素計を側方から見た断面図である。なお、上述した全有機炭素計１、２０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
全有機炭素計１０１は、直方体形状の筐体１１０と、水溶液試料Ｓを分析する分析ユニット２０と、分析ユニット２０を制御する制御部３０と、酸容器（試薬タンク）４１と、水容器４２と、水溶液試料Ｓを分析ユニット２０に導入するための試料前処理装置４３と、第一換気ファン（第一換気機構）５１と、第二換気口（第二換気機構）５４と、第一吸気口５３と、第二吸気口５２と、電子クーラー（冷却機構）６０とを備える。

筐体１１０は、上下左右の４面の壁１１１と、背面壁１１２と、前面壁となる前面扉１１３とで囲われた内部空間を有する直方体形状のハウジングを備える。そして、測定者等によって前面扉１１３が蝶番１６（図３参照）を軸として開かれることにより、内部空間が開放されるようになっている。
筐体１１０の内部空間には、制御部３０の配置領域と、分析ユニット２０の配置領域と、酸容器４１の配置領域とが上からこの順に形成されている。制御部３０の配置領域と分析ユニット２０の配置領域との間には、仕切壁１１４が形成されている。
そして、測定者等によって前面扉１１３が開かれることにより、酸容器４１の配置領域に配置された古い酸容器４１から新しい酸容器４１に交換することができるようになっている。また、筐体１１０の右側側方には、分析ユニット２０にオンラインで自動的に水を導入するための多量の水が収容された水容器４２が配置されている。さらに、筐体１１０の左側側方には、水溶液試料Ｓを分析ユニット２０にオンラインで自動的に導入するための試料前処理装置４３が配置されている。

電子クーラー６０は、結露水を常時排出するための下方に伸びた配管６１を備える。そして、電子クーラー６０は、分析ユニット２０の配置領域と、酸容器４１の配置領域との間に設置されており、分析ユニット２０の配置領域に向かって空気を送風するとともに、酸容器４１の配置領域に向かって空気を送風するようになっている。これにより、送風された空気がエアカーテンとなって、酸容器４１の配置領域から分析ユニット２０の配置領域に空気（塩素ガス）が流通することがない。

分析ユニット２０の配置領域の前面に対応する筐体１１０の前面扉１１３には、筐体１１０の分析ユニット２０の配置領域（内部）に空気を吸気する２箇所の第一吸気口５３が形成されるとともに、分析ユニット２０の配置領域の背面に対応する筐体１１０の背面壁１１２には、筐体１１０の分析ユニット２０の配置領域に存在する空気を排気する換気ファン５１が配置されている。これにより、換気ファン５１が回転することによって第一吸気口５３から吸気された空気と、電子クーラー６０から送風された空気とが、換気ファン５１から排気されるようになっている。
また、酸容器４１の配置領域の前面に対応する筐体１１０の前面扉１１３には、筐体１１０の酸容器４１の配置領域（内部）に空気を吸気する２箇所の第二吸気口５２が形成されるとともに、酸容器４１の配置領域の背面に対応する筐体１１０の背面壁１１２には、筐体１１０の酸容器４１の配置領域に存在する空気を排気する２箇所の第二換気口５４が形成されている。これにより、２箇所の第二吸気口５２から吸気された空気と、電子クーラー６０から送風された空気とが、２箇所の第二換気口５４から排気されるようになっている。

＜他の実施形態＞
上述した全有機炭素計１では、前面扉１３に第一吸気口５３が形成されるとともに背面壁１２に換気ファン５１が配置されている構成としたが、第一吸気口や換気ファンは側方に形成されているような構成としてもよい。なお、第二吸気口や第二換気機構も同様である。

本発明は、溶液試料中のＴＯＣ濃度を計測する全有機炭素計等に利用することができる。

１：全有機炭素計
１０：筐体
２０：分析ユニット
３０：制御部
４１：酸容器（試薬タンク）
５１：第一換気ファン（第一換気機構）
５２：第一吸気口
５３：第二吸気口
５４：第二換気口（第二換気機構）

Claims

筐体と、
前記筐体の内部に配置され、溶液試料を分析する分析ユニットと、
前記筐体の内部に配置され、前記分析ユニットを制御する制御部と、
前記筐体の内部に配置され、分析に用いられる試薬が収容された試薬タンクと、
前記筐体の内部の気体を排気する換気機構と、
前記筐体の内部に気体を吸気する吸気口とを備える分析計であって、
前記分析ユニットの配置領域には、第一吸気口と第一換気機構とが配置されるとともに、前記試薬タンクの配置領域には、第二吸気口と第二換気機構とが配置され、
前記試薬タンクの配置領域から分析ユニットの配置領域に気体が流通しないようにすることを特徴とする分析計。
前記試薬タンクの配置領域と分析ユニットの配置領域との間には、仕切壁が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の分析計。
前記分析ユニットを冷却するための気体を送風する冷却機構を備え、
前記冷却機構から送風される気体が、前記試薬タンクの配置領域から分析ユニットの配置領域に気体が流通しないようにすることを特徴とする請求項１に記載の分析計。
前記制御部の配置領域と、前記分析ユニットの配置領域と、前記試薬タンクの配置領域とが、上からこの順に筐体の内部に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の分析計。
前記分析ユニットは、シリンジポンプと、マルチポートバルブと、前記溶液試料を燃焼させることにより溶液試料内の全有機炭素成分を二酸化炭素に変換する測定部とを備え、
前記試薬は、塩酸であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の分析計。