JPH07198695A - 金属成分分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高濃度の金属イオンが供給されることによる
濃縮カラムの早期劣化を未然に防止することが可能な金
属成分分析装置の提供を目的とする。 【構成】 濁度計５０の検出信号に基づき、濃縮カラム
２７・２８に対して試料液を供給する濃縮ポンプ２３を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、原子力発電所、半導
体製造装置等で使用される超純水中の微量な金属成分を
分析する金属成分分析装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の金属成分分析装置として図８に
示す構成のものが知られている。以下、この金属成分分
析装置の構成を動作とともに説明する。図に符号１で示
すサンプリングバルブには、試料液を排出する装置（図
示略）から排出された試料液が送り込まれる６つの試料
液流入路１Ａ〜１Ｆが接続され、この試料液流入路１Ａ
〜１Ｆの一つは試料液供給路３０（３０ａ〜３０ｄ）に
接続される。試料液供給路３０ａに流入した試料液は、
送液ポンプ２（Ｐ1） によって供給路３０ｂを通じて反
応器３に送られる。反応器３の上流側には、塩酸等の反
応液が貯留された反応液貯留部４と送液ポンプ５（Ｐ
2） とを備えた反応液供給路６が接続されており、この
反応液供給路６によって、試料液中の金属をイオン化す
るための反応液が試料液に添加される。そして、この反
応液が添加された試料液は反応器３中にて所定温度に加
熱され、その結果、試料液中の金属がイオン化される。

【０００３】また、反応器３を経由した試料液供給路３
０ｃの一部は、コイル状に形成されており、このコイル
状に形成されたコイル部３０ｃ′には、試料液を冷却す
るための冷却ファン７が設けられている。また、反応器
３にも冷却ファン８が設けられ、反応器３を周囲から全
体的に冷却するようにしている。

【０００４】また、試料液供給路３０ｃの途中には、ｐ
Ｈ調整部９、酸化剤供給部１０が順次設けられている。
ｐＨ調整部９は中空状の容器の内部にイオン交換膜を設
けた構造になっており、このイオン交換膜によって、容
器の内部には２つの空間部が形成されている。そして、
これら二つの空間部の一方側には反応液（酸性溶液）が
添加された試料液が供給され、また、他方側の空間部に
はｐＨ調整用の中和液として、アルカリ性の中和液、例
えば０.１〜１ 規定の水酸化テトラメチルアンモニウム
溶液が供給され、前記イオン交換膜を介して、試料液か
ら中和液中へ塩素イオン（反応液の塩酸中に含まれてい
たもの）が移動し、また中和液から試料液中へは水酸化
物イオンが移動する。すなわち、両者の間でイオン交換
が行なわれることになって、試料液中の水素イオン濃度
が低下し、ｐＨが上昇して中性に近づく。なお、前記ｐ
Ｈ調整部９への中和液の供給・排出は、中和液供給路１
１と中和液流出路１２とを通じてそれぞれ行う。前記中
和液供給路１１には、中和液貯留部１３から送液ポンプ
１４（Ｐ4） により中和液を吸い上げるようにし、ま
た、前記イオン交換された後の中和液は中和液流出路１
２を経由して排出路１５に導かれるようになっている。

【０００５】また、前記ｐＨ調整部９の下流側には酸化
剤供給部１０が設けられている。この酸化剤供給部１０
は、鉄のイオンを２価から３価に酸化する酸化剤が貯留
される酸化剤貯留部１６と、前記酸化剤を酸化剤供給路
１７を経て試料液供給路３０ｃに添加するための送液ポ
ンプ１８（Ｐ3）とから構成されるものである。また、
前記酸化剤供給路１７と試料液供給路３０ｃとの合流部
下流にはｐＨセンサ１９が設けられており、このｐＨセ
ンサ１９からの検出信号に基づき、制御部Ｃが前記送液
ポンプ１４（Ｐ4） による中和液の送液量を制御する。

【０００６】このｐＨセンサ１９を通過した試料液は三
方自動切換弁２０に達する。三方自動切換弁２０は、試
料液供給路３０ｃを流れる試料液の一部を流路２１を通
じて排出路１５に導くものである。すなわち、前記サン
プリングバルブ１が切り換えられて別の試料液が供給さ
れた場合に、まず、流路２１側に流路を切り換えて、サ
ンプリングバルブ１と三方自動切換弁２０との間に残留
していた先の試料液を完全に洗い流す。そして、この後
に流路を切り換えて試料液を試料液供給路３０ｄに向け
て流す。

【０００７】なお、前記サンプリングバルブ１による試
料液流入路１Ａ〜１Ｆの選択、及び三方自動切換弁２０
の切換は制御部Ｃから出力される信号に基づき行われる
ようになっている。また、三方自動切換弁２０の排出路
１５に通じる流路２１の途中にはチェック弁２２が設け
られている。このチェック弁２２は試料液の圧力により
開動作されるものであり、これによってサイフォン現象
により流路２１内の全試料液がドレンに通じる排出路１
５に流れることが防止できるようになっている。

【０００８】三方自動切換弁２０を通過した試料液は、
試料液供給路３０ｄを通じて濃縮ポンプ２３（Ｐ5）に
供給され、更に濃縮ポンプ２３（Ｐ5）により加圧され
る。なお、この濃縮ポンプ２３（Ｐ5）によって試料液
が所定圧以上に加圧された場合には、圧力センサ２４か
ら、制御部Ｃに対して濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の動作を
停止させるための検出信号を出力するようになってい
る。濃縮ポンプ２３（Ｐ5） により加圧された試料液
は、第１の四方自動切換弁２５、第２の四方自動切換弁
２６によって第１の濃縮カラム２７あるいは第２の濃縮
カラム２８を経由する流路２７ａ・２７ｂ、流路２８ａ
・２８ｂにそれぞれ供給される。

【０００９】この第１の四方自動切換弁２５と第２の四
方自動切換弁２６は、試料液供給路３０ｄから供給され
る試料液を濃縮カラム２７あるいは２８を通過せしめた
後、流路２９を経て排出路１５に導く金属イオン濃縮工
程の流路と、溶離液供給路３１から供給される貯留部３
２内の溶離液を濃縮カラム２８あるいは２７を通過せし
めた後、測定手段３３の流路３４に導く金属イオン溶離
・分析工程の流路とを、濃縮カラム２７，２８に対して
交互に形成するものである。すなわち、金属イオン濃縮
工程において、試料液が濃縮カラム２７あるいは２８を
通過すると試料液中の金属イオンが濃縮カラム２７ある
いは２８に吸着され、また、金属イオン溶離・分析工程
において、濃縮カラム２７あるいは２８に吸着された金
属イオンが、溶離液供給路３１から濃縮ポンプ３５（Ｐ
6） により供給される溶離液により、濃縮カラム２７，
２８から溶離されて測定手段３３に運ばれるようになっ
ており、かつ、このような金属イオン濃縮工程、金属イ
オン溶離・分析工程が、各濃縮カラム２７、２８に対し
て交互に行われるようになっている。

【００１０】なお、このような濃縮カラム２７，２８に
対して異なる種類の試料液を交互に供給し、これら濃縮
カラム２７，２８に対して試料液中の金属イオンの吸着
（濃縮）、溶離（分析）を交互に行わせる四方自動切換
弁２５，２６の切り換えは、流量計３６で測定した流路
２９を通過する試料液の流量値が、予め設定した設定値
になったときに制御部Ｃから発信される信号によって行
なわれる。また、前記濃縮ポンプ３５（Ｐ6） によって
溶離液が所定圧以上に加圧された場合には、圧力センサ
３７から制御部Ｃに対して濃縮ポンプ３５（Ｐ6） の動
作を停止させるための検出信号が出力されるようになっ
ている。

【００１１】また、測定手段３３は、分離カラム３８と
吸光光度計３９とを有するものであって、分離カラム３
８に供給された溶離液は各金属成分が分離された後、吸
光光度計３９にて各濃度が測定される。なお、分離カラ
ム３８は、金属成分を含む溶離液が供給されると、この
溶離液中の金属イオンを所定時間（分離時間）保持して
から排出する特性を有しており、上記分離時間は金属イ
オンの種類毎に異なっている。また、分離カラム３８と
吸光光度計３９との間の流路３４の途中には、発色液供
給路４０が接続されている。この発色液供給路４０は、
吸光光度計３９での吸光度測定に際して、金属イオンを
発色させるための発色液を供給するためのものであっ
て、送液ポンプ４１（Ｐ7） の駆動により発色液貯留部
４２から発色液を供給するようになっている。また、こ
の図において、符号Ｃは炭素量測定装置全体を制御する
制御部、符号Ａは制御部を操作するためのパソコン、符
号Ｂは炭素量測定装置の動作状態を示すグラフィックデ
ィスプレィ、符号Ｄは制御部Ｃの制御内容等を記憶する
記憶装置である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成された金属成分分析装置では、濃縮カラム２７・
２８で吸着可能な金属イオンの量を越えた高濃度の試料
液が供給された場合に、濃縮カラム２７・２８で試料液
中の金属イオンを吸着することが不可能になることによ
り試料液中に含まれている各金属イオンの量を測定でき
なくなるばかりでなく、濃縮カラム２７・２８に掛かる
負担が大きくなって、該濃縮カラム２７・２８が早く劣
化するという問題が生じていた。

【００１３】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、高濃度の金属イオンが供給されることに
よる濃縮カラムの早期劣化を未然に防止することが可能
な金属成分分析装置の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、試料液中に含有される金属イオンを濃縮
カラムに吸着した後、該濃縮カラムに溶離液を供給して
該濃縮カラムに吸着された金属イオンを当該濃縮カラム
より溶離し、その後、下流に位置する分離カラムにて、
濃縮カラムから溶離した金属イオンを成分毎に分離し、
更に分析計にて、分離された金属イオンを成分毎に測定
するようにした金属成分分析装置において、前記濃縮カ
ラムに前記試料液を供給する濃縮ポンプと、前記濃縮カ
ラムの上流側に設けられ該濃縮カラムに供給される試料
液中に含有される試料液の濁度を検出する濁度検出手段
と、濁度検出手段の検出信号に基づいて、濃縮ポンプか
ら濃縮カラムに供給される試料液の供給量を制御する制
御部とを具備するようにしている。

【００１５】

【作用】この発明によれば、試料液の濁度を検出する濁
度検出手段の検出信号に基づき、濃縮ポンプから供給さ
れる試料液の供給量を決定する制御部を設けたので、該
制御部により、例えば試料液中の金属イオンの濃度が所
定濃度を越えている場合に、濃縮ポンプから濃縮カラム
に供給される試料液の供給量を低下させることができ、
これにより高濃度の金属イオンが供給されることによる
濃縮カラムの早期劣化を未然に防止し、また、濃縮カラ
ムに吸着可能な量の金属イオンを供給することができ
て、該金属イオンの濃度測定を正確に行うことが可能と
なる。

【００１６】

【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図３を参照して
説明する。なお、この第１実施例に示す金属成分装置で
は、従来の技術（図８参照）と共通の構成が多いので、
相違している箇所についてのみ詳細に説明する。まず、
図１において符号５０で示すものは、サンプリングバル
ブ１と送液ポンプ２（Ｐ1 ）との間に配置された濁度計
であって、試料液供給路３０ａ内を流れる試料液の濁度
を常時測定するようにしている。なお、本実施例では濁
度計５０には発光素子と受光素子とからなる吸光度計が
用いられている。そしてこの吸光度計は、発光素子と受
光素子との間に前記試料液を通すことにより発光素子の
発光量に対する受光素子の受光量から当該試料液の光の
透過度（％）を演算し、これを当該試料液の濁度として
後述の制御部Ｃに出力する様になっている。

【００１７】また、制御部Ｃに接続される記憶装置Ｄに
は、濁度計５０からの濁度（測定値）と比較される数段
階の濁度（しきい値）が予め設定されており、それぞれ
のしきい値に対して、濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時
間が予め設定されている。例えば、制御部Ｃには、濁度
計５０の測定値と比較されるしきい値が、１０％以下、
１０〜３０％（通常の測定レンジ）、３０％以上の３段
階に設定されており、濁度計５０の測定値が１０％以下
の場合に濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時間を２０分に
設定し、また、濁度計５０の測定値が１０〜３０％の場
合に濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時間を５分に設定
し、また、濁度計５０の測定値が３０％以上の場合に濃
縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時間を１分に設定する。す
なわち、試料液の濁度に応じて濃縮カラム２７・２８へ
の試料液の供給量を変更するようにしている。なお、こ
のような試料液の濁度と、濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作
動時間との関係を示すしきい値は一例を示すものであっ
て、任意に変更できることは言うまでもない。

【００１８】次に、濁度計５０の測定値に基づき濃縮ポ
ンプ２３（Ｐ5） の作動時間を決定するためのフローチ
ャート、すなわち制御部Ｃの制御内容を図２を参照して
詳細に説明する。 《ステップ１》濁度計５０の測定値が１０％以下である
か否かを判断し、濁度計５０の測定値が１０％以下であ
るＹＥＳの場合にステップ２に進み、濁度計５０の測定
値が１０％より大きいＮＯの場合にステップ６に進む。 《ステップ２》濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時間を２
０分に設定する。 《ステップ３》測定手段３３の吸光光度計３９にて測定
されるクロマトグラムの各金属イオン毎のピーク面積
と、各金属イオンの濃度との関係を示す検量線に、濁度
計５０の測定値が１０％以下に対応した低濃度用検量線
を設定する。なお、この検量線は、予め行った実験によ
り決定されかつ記憶装置Ｄに記憶されているものであ
る。

【００１９】《ステップ４》（濃縮工程） 濃縮ポンプ２３（Ｐ5） を２０分間作動させ、濃縮カラ
ム２７あるいは濃縮カラム２８に対して試料液中の金属
イオンを吸着させる。なお、このような濃縮ポンプ２３
（Ｐ5） を２０分間作動させる濃縮工程は、ステップ３
を経た場合に行うものであり、後述するようにステップ
８あるいは１０９を経た場合には濃縮ポンプ２３（Ｐ
5）の作動時間は異なる（後述する）。

【００２０】《ステップ５》（溶離、分析工程） ステップ４にて、濃縮カラム２７あるいは濃縮カラム２
８に対して試料液中の金属イオンを吸着させた後には、
四方流路切換弁２５・２６を切り換えて、金属イオンが
吸着された濃縮カラム２７・２８に対して溶離液を供給
し、これによって該濃縮カラム２７・２８から金属イオ
ンを時系列に溶離させ、更に、発色剤添加後、測定手段
３３の吸光光度計３９にて、溶離液中の金属イオンの吸
光度を測定し、図３に示すようなクロマトグラムを得
る。そして、このようにして得たクロマトグラムから各
金属イオン毎の面積を計算し、この面積と、ステップ３
・８・１０にて予め設定した検量線（ステップ３では低
濃度用検量線、ステップ８では中濃度用検量線、ステッ
プ１０では高濃度用検量線）（ステップ８・１０につい
ては後述する）とから、各金属イオンの濃度をそれぞれ
計算した後、最初のステップ１に戻る。なお、このステ
ップ５で得た金属イオンの濃度は、パソコンＡ、ディス
プレィＢへ表示されると同時に固定磁気記録装置Ｄに記
録される。

【００２１】《ステップ６》ステップ１にて濁度計５０
の測定値が１０％より大きいと判断した場合には、この
ステップ６にて、濁度計５０の測定値が１０％から３０
％の範囲内にあるか否かを判断し、濁度計５０の測定値
が、この範囲内にあるＹＥＳの場合に次のステップ７に
進み、この範囲より大きいＮＯの場合に次のステップ９
に進む。 《ステップ７》濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時間を５
分に設定する。 《ステップ８》測定手段３３の吸光光度計３９にて測定
されるクロマトグラムの各金属イオン毎のピーク面積
と、各金属イオンの濃度との関係を示す検量線に、濁度
計５０の測定値が１０％から３０％の範囲内にある場合
に対応した中濃度用検量線を設定する。なお、この検量
線は、予め行った実験により決定されかつ記憶されてい
るものである。

【００２２】そして、この後、次のステップ４に進み、
ステップ７にて設定した５分間、濃縮ポンプ２３（Ｐ
5） の作動させて、濃縮カラム２７あるいは濃縮カラム
２８に対して試料液中の金属イオンを吸着させ（金属イ
オン濃縮工程）、更に、ステップ５に進み、金属イオン
が吸着された濃縮カラム２７・２８に対して溶離液を供
給し、これによって該濃縮カラム２７・２８から金属イ
オンを時系列に溶離させ、更に、測定手段３３の吸光光
度計３９にて、溶離液中の金属イオンの吸光度を測定
し、図３に示すようなクロマトグラムを得る（溶離、分
析工程）。そして、このステップ５では、前記クロマト
グラムから各金属イオン毎の面積を計算し、この面積
と、ステップ８にて予め設定した中濃度用検量線とか
ら、各金属イオンの濃度をそれぞれ計算した後、最初の
ステップ１に戻る。

【００２３】《ステップ９》ステップ６にて濁度計５０
の測定値が３０％以上と判断した場合には、このステッ
プ９にて、濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時間を１分に
設定する。 《ステップ１０》測定手段３３の吸光光度計３９にて測
定されるクロマトグラムの各金属イオン毎のピーク面積
と、各金属イオンの濃度との関係を示す検量線に、濁度
計５０の測定値が３０％以上である場合に対応した高濃
度用検量線を設定する。なお、この検量線は、予め行っ
た実験により決定されかつ記憶されているものである。

【００２４】そして、この後、次のステップ４に進み、
ステップ９にて設定した１分間、濃縮ポンプ２３（Ｐ
5） を作動させて、濃縮カラム２７あるいは濃縮カラム
２８に対して試料液中の金属イオンを吸着させ（濃縮工
程）、更に、ステップ５に進み、金属イオンが吸着され
た濃縮カラム２７・２８に対して溶離液を供給し、これ
によって該濃縮カラム２７・２８から金属イオンを時系
列に溶離させ、更に、測定手段３３の吸光光度計３９に
て、溶離液中の金属イオンの吸光度を測定し、図３に示
すようなクロマトグラムを得る（溶離、分析工程）。そ
して、このステップ５では、前記クロマトグラムから各
金属イオン毎の面積を計算し、この面積と、ステップ１
０にて予め設定した高濃度用検量線とから、各金属イオ
ンの濃度をそれぞれ計算した後、最初のステップ１に戻
る。

【００２５】以上詳細に説明したように本実施例に示す
金属成分分析装置によれば、濁度が１０％以下の試料液
を分析しているとき、ステップ２での設定に基づき、濃
縮ポンプ２３（Ｐ5） は２０分の作動時間により濃縮カ
ラム２７あるいは濃縮カラム２８へ試料液を送液するよ
うにしているが、このとき、濁度が徐々に上昇して濁度
が１０〜３０％の試料液が流入すると、ステップ１のＮ
Ｏ、ステップ６のＹＥＳを順次経て、ステップ７に進ん
で、濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時間が５分に設定変
更され、更に、濁度が上昇して４０％の試料液が流入し
たとすると、ステップ１のＮＯ、ステップ６のＮＯを順
次経て、ステップ９に進み、これにより濃縮ポンプ２３
（Ｐ5） の作動時間が１分に設定変更される。また、こ
れに対応して、測定手段３３の吸光光度計３９から各金
属イオンの濃度を算出するための検量線も、低濃度用検
量線から、中濃度用検量線、高濃度用検量線に設定変更
される。すなわち、上記金属成分分析装置では、試料液
の濁度の状態に対応して濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動
時間、及び濃度換算のための検量線を最適なものに設定
変更することができ、その結果、低濃度、中濃度（通常
レンジ）、高濃度の試料液濃度を正確に測定することが
可能となる。

【００２６】また、上記金属成分分析装置では、１０％
以下の低い濁度の試料液が供給された場合には濃縮ポン
プ２３（Ｐ5） を２０分作動させ、１０〜３０％の濁度
の試料液が供給された場合には濃縮ポンプ２３（Ｐ5）
を５分作動させ、３０％以上の高い濁度の試料液が供給
された場合には濃縮ポンプ２３（Ｐ5） を１分作動させ
るようにしている、すなわち、試料液の濁度が低い程、
濃縮ポンプ２３（Ｐ5） を長時間作動させるようにして
いるので、濃縮カラム２７・２８に対して、濃度測定に
必要な十分の量の金属イオンを吸着させることができ、
その結果、吸光光度計３９にて、各金属イオンの濃度を
正確に測定することが可能となる。

【００２７】なお、上記実施例においては濁度計５０の
計測値のしきい値は１０％以下、１０〜３０％、３０％
以上の３段階としたが、これに限らず、しきい値は任意
の値に設定でき、しきい値の範囲もさらに細かく設定で
きるのは言うまでもない。また、濁度計５０の計測値に
対応する濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時間も２０分、
５分、１分に限定されず任意に設定できる。また、上記
実施例では濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の作動時間を変える
ことにより濃縮カラム２７あるいは２８への試料液の供
給量を制御していたが、これの代わりに、作動時間は一
定で濃縮ポンプ２３（Ｐ5） の吐出量を変更することに
よっても、試料液の供給量の制御を行っても良く、また
各濃縮カラム２７、２８の上流側に濃縮カラム２７、２
８へ供給される試料液の供給量を計測する流量計と、濃
縮カラム２７、２８への試料液の供給を停止するための
弁を設け、各濃縮カラム２７、２８への試料液の供給量
が所定量に達したら、弁を閉弁制御する様にしても良
い。

【００２８】また、前記実施例では試料液のおおよその
濃度を把握する手段として濁度計５０を使用したが、こ
れに代わり電導度計や微粒子計数器等を使用して試料液
の濁度を検出しても良い。また、上記実施例では試料液
の濁度に応じて、各濃縮カラム２７、２８への試料液の
供給量を制御しているが、各濃縮カラム２７、２８と濁
度計５０との間の試料液供給管路途中に排出路１５に直
接通じる排液管路を設け、かつ、試料液供給管路と該排
液管路との接続部に切り換え弁を設けておき、試料液の
濁度が非常に高い（例えば９０％以上）の場合、切り換
え弁を排液管路側に切り換えて、濃縮カラム２７、２８
への試料液の供給を完全に遮断し、その旨を表示器等の
報知手段を用いて報知し、濃縮カラム２７、２８の劣化
を防止しても良い。

【００２９】本発明の第２実施例を図４〜図７を参照し
て説明する。第２実施例の金属成分分析装置の特徴は、
プラントを起動させた際の装置起動時に供給される高濃
度の試料液（プラントの配管に付着、堆積していた金属
が一度に多量に流出ため高濃度となる）と、プラント定
常時に供給される低濃度の試料液とに対応して、濃縮ポ
ンプ２３（Ｐ5）、溶離液ポンプ１７（Ｐ6）の吐出量を
適宜変更し、更に、濃縮ポンプ２３（Ｐ5）、溶離液ポ
ンプ１７（Ｐ6）として、入力電圧に比例して吐出量が
増大する、ＤＣ駆動用モータを装着したポンプが使用さ
れている点にある。

【００３０】すなわち、第２実施例の金属成分分析装置
では、装置起動時の起動モードと、装置定常時の定常モ
ードという２つのモードを備えるようにしている。そし
て、これらのモードの中で、起動モードによる分析で
は、濃縮ポンプ２３（Ｐ5）の入力電圧をＶ22として該
濃縮濃縮ポンプ２３（Ｐ5）の吐出量をＱ22とし、か
つ、溶離液ポンプ１７（Ｐ6）の入力電圧Ｖ2として該溶
離液ポンプ１７（Ｐ6）の吐出量をＱ2と設定する。ま
た、定常モードによる分析では、濃縮ポンプ２３（Ｐ
5）の入力電圧をＶ11として該濃縮濃縮ポンプ２３（Ｐ
5）の吐出量をＱ11とし、かつ、溶離液ポンプ１７（Ｐ
6）の入力電圧Ｖ1として該溶離液ポンプ１７（Ｐ6）の
吐出量をＱ1と設定する。また、このような電圧制御と
ともに、起動モードでは濃縮ポンプ２３（Ｐ5 ）の作動
時間を、定常モードより短縮し、これにより濃縮カラム
２７・２８の劣化を遅らせる。

【００３１】また、このように試料液の供給濃度に対応
して、起動モード、定常モードにおいて、試料液の吐出
量、溶離液の吐出量をそれぞれ設定するようにしたが、
このような各モードにおける試料液の吐出量、溶離液の
吐出量は以下のような基準で決定する。すなわち、図５
（ａ）（ｂ）に示すように、起動モードでは、試料液の
濃度が高く、濃縮カラム２７・２８を劣化させる虞があ
るので、濃縮カラム２７・２８を劣化させない範囲内の
値となるように、濃縮ポンプ２３（Ｐ5 ）による試料液
の吐出量を設定し、かつ下流の吸光光度計３９にて、試
料液中に含まれる金属成分（Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｕ、Ｃｏ、
Ｍｎ、Ｆｅ）を分離させず、これら金属成分を一括した
全鉄成分として検出できるように、溶離液ポンプ１７
（Ｐ6） による溶離液の吐出量を設定する。一方、定常
モードでは、試料液の濃度が低く、濃縮カラム２７・２
８を劣化させる虞がないので、濃縮ポンプ２３（Ｐ5 ）
による試料液の吐出量を、起動モード時で設定した値よ
りも高い値に設定し、かつ溶離液ポンプ１７（Ｐ6） に
よる溶離液の吐出量を、起動モード時で設定した値より
も低い値に設定する。

【００３２】次に、このような２つのモードを選択的に
設定するためのフローチャートを図４を参照して説明す
る。 《ステップ２０》上述したような起動モード、定常モー
ドを設定し、各モードにおいて駆動される濃縮ポンプ２
３（Ｐ5）の入力電圧Ｖ11・Ｖ22、溶離液ポンプ１７
（Ｐ6）の入力電圧Ｖ1・Ｖ2をそれぞれ入力した後、次
のステップ２１に進む。 《ステップ２１》反応器３内のヒータ、圧力センサ２４
・３７、吸光光度計３９、ポンプ（Ｐ1〜Ｐ7 ）等の機
器をＯＮとして、装置が試料液を測定可能な状態となる
まで暖気運転を続ける。なお、この暖気運転の間は、三
方自動切換弁２０が、試料液を流路２１に試料液を導く
ような設定とし、また、暖気運転終了後は、試料液を流
路３０ｄに試料液を導くような設定とする。

【００３３】《ステップ２２》反応器３内のヒータの温
度（ｔ）が、試料液を暖気運転終了の判定基準となる８
０℃以上となったか否かを判断し、８０℃以上となった
ＹＥＳの場合にステップ２３に進み、８０℃未満のＮＯ
の場合に暖気運転を続行する。 《ステップ２３》反応器３内のヒータの温度（ｔ）が、
モード切換えの判定基準となる１００℃以上となったか
否かを判断し、１００℃未満であるＮＯの場合にステッ
プ２４に進み、１００℃以上であるＹＥＳの場合にステ
ップ２９（後述する）に進む。なお、ステップ２３で
は、電源ＯＮ後の反応器３の温度上昇に一定時間を要す
るので、反応器３の温度が最初から高い場合以外は、全
てステップ２４に進むことになる。

【００３４】《ステップ２４》ステップ２０で設定した
駆動条件に基づき、濃縮ポンプ２３（Ｐ5）、溶離液ポ
ンプ１７（Ｐ6）を駆動させる起動モードを設定する。 《ステップ２５》（金属イオン濃縮工程） 図５（ａ）で示すように起動モードが設定されている場
合には、入力電圧Ｖ22を濃縮ポンプ２３（Ｐ5）に印加
し、Ｑ22の吐出量で濃縮ポンプ２３（Ｐ5）を駆動さ
せ、この吐出量で供給された試料液中の金属イオンを、
濃縮カラム２７・２８に対して吸着させる。また、定常
モード（後述する）が設定されている場合には、入力電
圧Ｖ11を濃縮ポンプ２３（Ｐ5）に印加し、Ｑ11の吐出
量で濃縮ポンプ２３（Ｐ5）を駆動させ、この吐出量で
供給された試料液中の金属イオンを、濃縮カラム２７・
２８に対して吸着させる。

【００３５】《ステップ２６》（溶離・分析工程） ステップ２５にて、濃縮カラム２７あるいは濃縮カラム
２８に対して試料液中の金属イオンを吸着させた後に
は、四方流路切換弁２５・２６を切り換えて、金属イオ
ンが吸着された濃縮カラム２７・２８に対して溶離液を
供給し、これによって該濃縮カラム２７・２８から金属
イオンを溶離させ、更に、発色剤添加後、測定手段３３
の吸光光度計３９にて、溶離液中の金属イオンの吸光度
を測定する。 なお、この溶離・分析工程では、図５
（ｂ）で示すように、起動モードが設定されている場合
には、入力電圧Ｖ2を濃縮ポンプ２３（Ｐ5）に印加し、
Ｑ2 の吐出量で溶離液ポンプ１７（Ｐ6） を駆動させる
ようにし、また、定常モード（後述する）が設定されて
いる場合には、入力電圧Ｖ1を濃縮ポンプ２３（Ｐ5）に
印加し、Ｑ1 の吐出量で溶離液ポンプ１７（Ｐ6） を駆
動させるようにする。

【００３６】そして、この溶離・分析工程により得た吸
光光度計３９のクロマトグラムを図６、図７に示す。図
６は、起動モード時における吸光光度計３９のクロマト
グラムを示すものであって、ピークが金属成分を全て含
む全鉄成分として出力されている。また、図７は、定常
モード時におけるクロマトグラムを示すものであって、
６種の金属成分のピークが全て分離されるように出力さ
れている。そして、このようにして得たクロマトグラム
は制御部Ｃに出力され、この制御部Ｃにて、各金属イオ
ン毎の面積を計算し、その計算結果と、予め記憶してお
いた検量線（金属イオンの面積と金属濃度との関係を示
す）とから、各金属イオンの濃度をそれぞれ計算する。

【００３７】《ステップ２７》現在のモードが、起動モ
ードであるか定常モードであるかを判断し、起動モード
である場合にステップ２８に進み、定常モードである場
合にステップ３０に進む。 《ステップ２８》起動モードが設定されている場合にお
いて、ステップ２６で検出された全鉄成分の濃度（ｘ）
が、予め設定されているしきい値（ｘ0） 以下となった
か否かを判定し、ＹＥＳの場合にステップ２９に進み、
ＮＯの場合に元のステップ２４に進んで、起動モードを
続行する。なお、このステップ２８にて設定されている
しきい値（ｘ0 ）は、試料液中の金属成分濃度が、濃縮
カラム２７・２８を劣化させない程度にまで低下したか
否かを判定する判定基準となるものである。

【００３８】《ステップ２９》ステップ２０で設定した
駆動条件に基づき濃縮ポンプ２３（Ｐ5）、溶離液ポン
プ１７（Ｐ6）を駆動させる定常モードを設定する。す
なわち、起動モードから定常モードにモード変更する。
そして、このステップ２９にて定常モードが設定された
場合には、次のステップ２５（金属イオン濃縮工程）に
おいて、入力電圧Ｖ11を濃縮ポンプ２３（Ｐ5）に印加
し、Ｑ11の吐出量で濃縮ポンプ２３（Ｐ5）を駆動させ
るようにし、更に、次のステップ２６（溶離・分析工
程）にて、入力電圧Ｖ1を濃縮ポンプ２３（Ｐ5）に印加
し、Ｑ1 の吐出量で溶離液ポンプ１７（Ｐ6） を駆動さ
せるようにする。

【００３９】《ステップ３０》上述したステップ２５の
金属イオン濃縮工程、 ステップ２６の溶離・分析工程
は、四方自動切換弁２５・２６を切り換えることによ
り、２つの濃縮カラム２７・２８に対して交互に行うよ
うにするが、このような金属イオン濃縮工程、溶離・分
析工程が所定サイクル行われたか否かを、このステップ
３０で判断し、所定サイクル行われたＹＥＳの場合に図
４のフローチャートを終了させるようにする。

【００４０】以上詳細に説明したように本実施例に示す
金属成分分析装置では、プラントを起動させた際の装置
起動時に供給される高濃度の試料液と、装置定常時に供
給される低濃度の試料液とに対応して、濃縮ポンプ２３
（Ｐ5）、溶離液ポンプ１７（Ｐ6）の吐出量を適宜変更
する２つのモード、すなわち、起動モードと定常モード
とを設け、起動モード設定時において、高濃度の試料液
が濃縮カラム２７・２８に供給されることを防止したの
で、これら濃縮カラム２７・２８の劣化が防止されて、
濃縮カラム２７・２８が長寿命化できる効果が得られ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、試料液の濁度を検出する濁度検出手段の検出信号に
基づき、濃縮ポンプから供給される試料液の供給量を決
定する制御部を設けたので、該制御部により、例えば試
料液中の金属イオンの濃度が所定濃度を越えている場合
に、濃縮ポンプから濃縮カラムに供給される試料液の供
給量を低下させることができ、これにより高濃度の金属
イオンが供給されることによる濃縮カラムの早期劣化を
未然に防止し、また、濃縮カラムに吸着可能な量の金属
イオンを供給することができて、該金属イオンの濃度測
定を正確に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係わる金属成分分析装置の概略構
成図。

【図２】金属成分分析装置の制御部Ｃの制御内容を示す
フローチャート。

【図３】吸光光度計の出力を示すクロマトグラム。

【図４】第２実施例に係わる金属成分分析装置の制御部
Ｃの制御内容を示すフローチャート。

【図５】（ａ）は濃縮ポンプの入力電圧と吐出量との関
係を示すグラフ、（ｂ）は溶離液ポンプの入力電圧と吐
出量との関係を示すグラフ。

【図６】起動モード時における吸光光度計の出力を示す
クロマトグラム。

【図７】定常モード時における吸光光度計の出力を示す
クロマトグラム。

【図８】従来に係わる金属成分分析装置の概略構成図。

【符号の説明】

２（Ｐ1） 送液ポンプ ５（Ｐ2） 送液ポンプ １４（Ｐ4） 送液ポンプ １８（Ｐ3） 送液ポンプ ２３（Ｐ5） 濃縮ポンプ ２７ 濃縮カラム ２８ 濃縮カラム ３３ 測定手段 ３５（Ｐ6） 濃縮ポンプ ３８ 分離カラム ３９ 吸光光度計 ４１（Ｐ7） 濃縮ポンプ ５０ 濁度計（濁度検出手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料液中に含有される金属イオンを濃縮
   カラムに吸着した後、該濃縮カラムに溶離液を供給して
   該濃縮カラムに吸着された金属イオンを当該濃縮カラム
   より溶離し、その後、下流に位置する分離カラムにて、
   濃縮カラムから溶離した金属イオンを成分毎に分離し、
   更に分析計にて、分離された金属イオンを成分毎に測定
   するようにした金属成分分析装置において、 前記濃縮カラムに前記試料液を供給する濃縮ポンプと、 前記濃縮カラムの上流側に設けられ該濃縮カラムに供給
   される試料液中に含有される試料液の濁度を検出する濁
   度検出手段と、 濁度検出手段の検出信号に基づいて、濃縮ポンプから濃
   縮カラムに供給される試料液の供給量を制御する制御部
   とから構成されることを特徴とする金属成分分析装置。