トリハロメタン分析装置の分離溶解部構造
【課題】反応部におけるいわゆる藤原反応の効率を向上させ、ガス溶解膜のキャリア液取出し部の接続構造を液洩れが無く簡素化し、ガス分離膜及びガス溶解膜の表面での結露の発生を防止したトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造を提供することにある。
【解決手段】トリハロメタンガス分析装置において、ガスチャンバ用の平板２９の両側にガス分離用平膜３０とガス溶解用平膜３３とを配置し、ガス分離用平膜３０及びガス溶解用平膜３３のそれぞれを外側から挟み込むようにして一対の押え板３２，３５を配置し、押え板３２，３５同士を連結する連結手段によりガス分離用平膜３０及びガス溶解用平膜３３と各平板２９，３１，３４とを密着させるように構成している。
【解決手段】トリハロメタンガス分析装置において、ガスチャンバ用の平板２９の両側にガス分離用平膜３０とガス溶解用平膜３３とを配置し、ガス分離用平膜３０及びガス溶解用平膜３３のそれぞれを外側から挟み込むようにして一対の押え板３２，３５を配置し、押え板３２，３５同士を連結する連結手段によりガス分離用平膜３０及びガス溶解用平膜３３と各平板２９，３１，３４とを密着させるように構成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液中の低融点有機塩素化合物のトリハロメタン分析装置に使用する、トリハロメタンガス分離溶解部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トリハロメタンは、水中の有機化合物と疫学的安全性を確保するために使う塩素に起因して生成されるものである。水中のトリハロメタンは、揮発性であって、気体として微孔性の膜を透過できる性質を有している。この透過したトリハロメタンは、キャリア液に溶解することにより、水中の懸濁物、イオン及び種々の干渉物から分離することが可能となっている。
【０００３】
上記トリハロメタンを自動分析するトリハロメタン分析装置としては、本件出願人の出願に係る特許文献１（特開平４−２２３２６６号公報）、特許文献２（特開平２−１４５９６１号公報）等の技術が提供されている。
図４は、かかるトリハロメタン分析装置の基本構成を示す系統図である。
このトリハロメタン分析装置では、送液ポンプ３等のキャリア液送液部と、送液ポンプ７等の試料送液部と、分離・溶解部３８等のトリハロメタンガス分離・溶解部と、反応部９と、検出部１０とを有している。
【０００４】
送液ポンプ３は、ニコチン酸アミド電磁弁１を介して導入されるニコチン酸アミド溶液と、水酸化ナトリウム電磁弁２を介して導入される水酸化ナトリウム溶液とを混合したキャリア液１２を分離・溶解部３８に供給するように構成されている。
送液ポンプ７は、サンプル水電磁弁５を介して導入されるトリハロメタンを含むサンプル水４に、酸性還元剤溶液電磁弁６を介して導入される酸性還元剤溶液（硫酸ヒドラジン溶液）を混合させて分離・溶解部３８に供給するように構成されている。この分離・溶解部３８と関連して、当該分離・溶解部３８内のガスチャンバ２３中にエアを供給するエアポンプ１１が設けられている。
分離・溶解部３８では、ヒータ１３，１４によって７０℃程度に加熱されたサンプル水４から内部のガス分離膜８を介してトリハロメタンガスが分離されることになる。分離されガス化されたトリハロメタンガスは、キャリア液１２が流れるガス溶解膜２５と接することにより、キャリア液１２に溶解されて反応部９に搬送されることになる。
【０００５】
反応部９では、ヒータ１６によって９０℃程度に保持されており、キャリア液１２を流す過程でヒータ１６にて９０℃程度まで加温し、当該キャリア液１２中のトリハロメタンをニコチン酸アミドと反応させている。
検出部１０は、反応部９における反応生成物の蛍光強度を測定し、そのフォトマルセンサ信号を図示しない分析手段に伝送している。
以上の分析処理が行われた排水は、配管５１を通り、分離・溶解部３８から排水管５２を通って排出されるサンプル水４の排水と共通配管５３で合流し、外部に排出されることになる。
【０００６】
図５は上記分離・溶解部３８の構造を示す縦断面図、図６は図５におけるＡ部拡大断面図である。
図５及び図６において、１９Ｂは外郭部を構成する断熱部であり、分離・溶解部３８の内部は断熱部１９Ｂで覆われている。２２Ａは分離・溶解部３８の一端側に設けられたキャリア液入口であり、該キャリア液入口２２Ａからキャリア液管２２ｚを通ったキャリア液１２は、予熱ブロック１８で予熱された後、ガスチャンバ２３内に導入される。
２０Ａは分離・溶解部３８の他端側寄りの下部に設けられたサンプル水入口であり、サンプル水４は、当該サンプル水入口２０Ａからガスチャンバ２３内に導入され、加熱部１９Ａ（図４のヒータ１３あるいは１４）によって７０℃程度に加熱される。サンプル水４は、内部のガス分離膜２４を通ることによりトリハロメタンガス（該トリハロメタンガスの沸点は６２．５℃）が分離され、分離されガス化されたトリハロメタンガスは、キャリア液１２の流れるガス溶解膜２５と接することでキャリア液１２に溶解されて、トリハロメタンガス溶解キャリア液となり、分離・溶解部３８の他端側に設けられた継手部５０及びキャリア液２２Ｂを通って反応部９（図４参照）に搬送されることになる。
上記サンプル水４の排水は、分離・溶解部３８の中間部に設けられたサンプル水出口２０Ｂから配管５２に排出され、図４に示すように、分析処理がなされた排水と合流し、共通配管５３を通して外部に排出される。なお、分離・溶解部３８の下部には、キャリア液１２中にエアを供給するための空気入口２１Ａと、使用済み空気排出用の空気出口２１Ｂが設けられている。
【０００７】
一方、上記継手部５０は、図６で詳細に示すように、継手２６が分離・溶解部３８の内筒１９Ｃにねじ込まれ、出口側にはキャリア液出口配管２８がろう付け等によって固定されている。継手２６の内側にはガス溶解膜固定用金属管２７が挿入され、該ガス溶解膜固定用金属管２７の外周と当該継手２６の穴の内周との間にガス溶解膜２５の端部が固定されている。
【特許文献１】特開平４−２２３２６６号公報
【特許文献２】特開平２−１４５９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来のトリハロメタン分析装置、特にそのトリハロメタンガスの分離溶解部には、次のような解決すべき課題がある。
（１）第１の課題は、いわゆる藤原反応の効率向上である。
すなわち、反応部９において、トリハロメタンとニコチン酸アミドとが反応して蛍光物質を生成する反応、いわゆる藤原反応の効率を向上させるためには、キャリア液溶解膜２５内を流れるキャリア液１２と（サンプル水４中からガス化した）トリハロメタンガスとの接触時間（反応時間）を長くするか、あるいは接触面積を大きくする必要がある。その具体的手段としては、
（Ａ）キャリア液１２の流量を少なくして、流速を小さくすること、
（Ｂ）ガス分離膜２４とガス溶解膜２５との相互の表面積を大きくすること、
の２つの手段が考えられる。
【０００９】
ところが、上記（Ａ）の手段は、全体の処理時間が多く掛かるという欠点がある。
また、上記（Ｂ）の手段は、ガス分離膜２４の表面積拡大は容易に行えるが、ガス溶解膜２５については、表面積を大きくするためにその寸法を長くする必要がある。然るに、ガス溶解膜２５のチューブ素材はＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）で柔らかいために張力が必要であるが、途中で折り曲げると流路が閉塞したり、膜に局部的な張力が加わり液漏れの原因となることから、寸法を長くすることは困難を伴い、上記従来技術のようなチューブ式のガス溶解膜２５では効率に限界がある。
かかる問題点から、トリハロメタンガスの溶解量には限界があり、計測装置としての所定の感度を得るためには、キャリア液１２の濃度を高くしておく必要があり、そのため、従来はキャリア液１２のニコチン酸アミド溶液濃度を２５％程度と高濃度にしている。
しかしながら、ニコチン酸アミドは非常に高価であるため、トリハロメタン分析装置の運転コストが高くなり、その結果、藤原反応の効率向上が重要な課題となっている。
【００１０】
（２）第２の課題は、ガス溶解膜２５のキャリア液出口配管２８との接続構造にある。
すなわち、ガス溶解膜２５は前後プロセスとの接続のため配管継手が必須であるが、図６に示されるような継手部５０の構造では、この継手部分閉塞に伴うキャリア液のリークが発生し易い状態にある。
図６に示すように、ガス溶解膜２５とキャリア液出口配管２８との継手部５０には、継手内部にガス溶解膜固定用金属配管２７が挿入されており、継手２６のねじを締めることで、キャリア液出口配管２８とガス溶解膜２５が共に固定される構造となっている。このため、ガス溶解膜固定用金属配管２７を挿入したことで、該金属配管２７とガス溶解膜２５との間に段差が生じ、これによりキャリア液１２が滞り易くなる。
【００１１】
一方、トリハロメタン反応生成物の蛍光強度測定前後にトリハロメタンガスをパージするための空気が所定流量（２００ｍｌ／分程度）流れるため、ガス溶解膜２５を介して、キャリア液１２がこの空気と接触する。
キャリア液１２の主成分であるニコチン酸アミド溶液は、上記（１）に述べた課題から、反応効率の悪化を回避するため、キャリア液濃度を高くしておく必要があり、２５％程度と高濃度に保持している。
このため、高粘度である上に（ニコチン酸アミド溶液の特性として）、空気と接触すると溶液が蒸発してニコチン酸アミドが粉末状に析出する。
したがって、この装置を長期間運転すると、上記のようなキャリア液１２が滞る場所でニコチン酸アミドが空気と接触して析出することになる。かかるニコチン酸アミドの析出が発生すると、ガス溶解膜用金属配管２７は径が細いために閉塞し、ガス溶解膜２５の内部にもニコチン酸アミドが析出することになる。
ガス溶解膜２５の素材はテフロン（ＰＴＦＥ）であるが、上記のようなニコチン酸アミドの析出で汚れると、撥水性が低下するため、ガス溶解膜２５からキャリア液１２がリークする。これにより、再現性の低下や膜寿命が低下することになる。
【００１２】
（３）第３の課題は、ガス溶解膜２５の交換に熟練を要する点である。
すなわち、ガス溶解膜２５は上記（１）項で述べたように、キャリア液１２が高濃度のため汚れ易い。ガス溶解膜２５が汚れると撥水性が低下し、分析の再現性に影響するため、ガス溶解膜２５を定期的に交換している。
そして、上記ガス溶解膜２５の交換時には、図６における継手部５０の継手２６を取外し、新品のガス溶解膜２５を取付け、再度継手部５０の内部にガス溶解膜固定用金属配管２７を挿入し、継手２６のねじを締めることで、配管２８とガス溶解膜２５とを共に固定する作業を行っている。
かかる作業は、継手２６の締付け度合いの微妙な調整が必要であり、締付け力が過大になると液漏れに繋がることから、ガス溶解膜固定用金属配管２７を挿入する作業には熟練が必要で、かつ作業能率も低下することになる。
【００１３】
（４）第４の課題は、ガス分離溶解膜２５への水滴付着である。
上述のように、加熱部１９Ａの温度は７０℃程度に保持されており、サンプル水４の中に含まれるトリハロメタンガスは沸点が６２．５℃のため、ガス分離膜２４を介してガスチャンバ２３内でガス化するが、ガス分離膜２４はガス透過性と合わせて水蒸気透過性も良いため、水蒸気が多量に発生してしまう。
そのため、過剰に供給された水蒸気はガスチャンバ２３内で過飽和となり、ガス分離膜２４、ガス溶解膜２５等の表面に結露し、ガス分離と溶解性を阻害することになる。図５に示すように、ガス分離膜２５は水平面状に設置されているため、水蒸気が付着しやすく、かかる水蒸気の付着があると測定再現性が低下することになる。
【００１４】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、反応部におけるいわゆる藤原反応の効率を向上させ、ガス溶解膜のキャリア液取出し部の接続構造を液洩れが無く簡素化し、ガス分離膜及びガス溶解膜の表面での結露の発生を防止したトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、サンプル水からトリハロメタンガスを分離させてキャリア液に溶解させる分離・溶解部と、該分離・溶解部からのトリハロメタンガス溶解キャリア液を加熱してトリハロメタンをニコチン酸アミドと反応させる反応部とを備えたトリハロメタン分析装置において、前記サンプル水を流すための溝状のサンプル水流路を備えたサンプル水用の平板と、前記キャリア液を流すための溝状のキャリア液流路を備えたキャリア液用の平板と、前記トリハロメタンガスを保持するための貫通溝からなる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、前記サンプル水を保持してトリハロメタンガスを前記サンプル水から分離するためのガス分離用平膜と、前記キャリア液を保持してトリハロメタンガスを前記キャリア液に溶解させるためのガス溶解用平膜と、前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜を前記各平板の面に加圧するための押え板と、前記各平板を加熱する加熱手段とを具備し、前記ガスチャンバ用の平板の両側には、前記ガス分離用平膜と前記ガス溶解用平膜とを配置し、前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜のそれぞれを外側から挟み込むようにして一対の前記押え板を配置し、前記押え板同士を連結する連結手段により前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜と前記各平板とを密着させるように構成している。
また、本発明において、好ましくは、前記ガスチャンバ用の平板の貫通溝と前記サンプル水用の平板の溝とが、前記ガス分離用平膜を挟んで互いに対向するように配置されている。
さらに、本発明において、好ましくは、前記ガスチャンバ用の平板と前記サンプル水用の平板とが、装置設置面に対して垂直となるように配置されている。
【００１６】
また、本発明においては、前記サンプル水用の平板における溝状のサンプル水流路、前記キャリア液用の平板における溝状のキャリア液流路、及び前記ガスチャンバ用の平板における貫通溝からなるトリハロメタンガス流路の、前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜と接触する側の端面には凸形状の突起が設けられ、該突起に前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜の面を圧接させることにより、前記各流路の流体シールが行われるように構成されている。
【００１７】
さらに、本発明においては、前記サンプル水用の平板、前記キャリア液用の平板、及び前記ガスチャンバ用の平板の一部もしくは全部は、テフロンを含む熱溶着可能な材料で構成され、前記それぞれの平板に形成されたサンプル水流路、キャリア液流路、及びトリハロメタンガス流路の前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜と接触する側の端面には凸形状の突起が設けられ、該突起に前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜の面を接触させることにより、加熱溶着するように構成されている。
【発明の効果】
【００１８】
上述の如く、本発明に係るトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造によれば、サンプル水流路、キャリア液流路、及びトリハロメタンガス流路を平板に形成したので、従来のチューブのように屈曲部がなく、トリハロメタンガス分離・溶解用の膜の表面積を必要に応じて自在に増加させることが可能となる。これにより、分離したトリハロメタンガスと該ガスを溶解するためのキャリア液との接触時間を長くすることができ、反応を短時間に限界まで飽和させ、反応効率（いわゆる藤原反応の効率）を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明が適用されるトリハロメタン分析装置では、１回の計測時間（反応時間）は１時間程度が基本性能であるが、従来のチューブの流路による手段では、上記のように膜表面積に限界があったため、検出下限である５μｇ／ＬのクロロホルムをＳ／Ｎ比３以上で検出と反応時間とを両立させているため、キャリア液中のニコチン酸アミド溶液の濃度を２５％以上とする必要があった。
然るに本発明によれば、サンプル水流路、キャリア液流路、及びトリハロメタンガス流路を平板に形成したことにより、キャリア液中のニコチン酸アミド溶液濃度を上記濃度の１／４の６．２５％まで薄めても検出下限である５μｇ／ＬのクロロホルムをＳ／Ｎ比５以上で検出することが可能となった。
これにより、高価なニコチン酸アミドの使用量を少なくし、装置の運転コストを低減（従来の１／４程度）させることができる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、ガスチャンバ用の平板の両側にガス分離用平膜とガス溶解用平膜とを配置し、ガス分離用平膜及びガス溶解用平膜のそれぞれを外側から挟み込むようにして一対の押え板を配置し、該押え板同士を連結する連結手段によりガス分離用平膜及びガス溶解用平膜と各平板とを密着させるように構成したので、トリハロメタンガスを溶解する膜の部分には従来技術のような継手部は不要となる。
これにより、従来の継手部を備えた手段のような、継手部からのキャリア液の漏れの問題を解消し、トリハロメタンガス濃度測定の再現性を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明によれば、上記押え板同士を連結する連結手段によりガス分離用平膜及びガス溶解用平膜と各平板とを密着させるように構成したので、連結手段を構成するねじを取外すのみで、簡単にガス分離用平膜あるいはガス溶解用平膜の交換を行うことができる。
これにより、従来技術のような、ガス分離用膜あるいはガス溶解用膜の交換を行う際に継手部を取外し、新品のガス分離用膜あるいはガス溶解用膜を取付けて、再度継手部の内部にガス溶解膜固定用金属配管を挿入して継手部のネジを締めることで配管とガス分離用膜あるいはガス溶解用膜を共に固定する、という熟練を要する複雑な作業が不要となり、ガス分離用平膜あるいはガス溶解用平膜の交換作業能率の向上が図れるとともに、従来技術のような継手部からの液洩れの発生も回避できる。
【００２２】
さらに、本発明によれば、トリハロメタンガスを保持するためのトリハロメタンガス流路をガスチャンバ用の平板が装置設置面に対して垂直に設置する構成としたことにより、トリハロメタンガス分離の際に多量に発生する結露水をガスチャンバ板のトリハロメタンガス流路の高さ方向に流して複数箇所から容易に外部に排出することが可能となる。
これにより、従来の装置のように、結露水の排水手段が無かったため、膜の表面に結露水が付着して繰返し再現性能が低下するという問題の発生を回避でき、計測中でも結露水の排水を容易に行うことができ、繰返し再現性が大幅に安定化することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係るトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造について、その実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係るトリハロメタン分析装置の分離・溶解部の接続構造を示す分解斜視図、図２は上記第１実施形態における分離・溶解部の分解斜視図である。
図１において、３８はサンプル水からトリハロメタンガスを分離させてキャリア液に溶解させる分離・溶解部であり、次のように構成されている。
すなわち、分離・溶解部３８は、キャリア液流路押え板３５とサンプル水流路押え板３２とにより挟み込むようにして、設置面に対して垂直となるように配置されたキャリア液流路板３４、ガス溶解平膜３３、ガスチャンバ板２９、ガス分離平膜３０、サンプル水流路板３１が、それぞれに空けた貫通孔を介して、この順序でねじ止め固定されている。
上記部材の両脇に配置されているサンプル水加熱部３３Ａ及びキャリア液加熱部３３Ｂは、サンプル水４及びキャリア液１２をそれぞれ加熱するためのヒータである。
【００２５】
次に、図２に基づき、上記分離・溶解部３８の詳細について説明する。
図２において、サンプル水４（図４参照）は、サンプル水入口２０Ａから注入され、サンプル水流路板３１とガス分離平膜３０とで構成された流路に流入し、サンプル水出口２０Ｂから排出されるようになっている。
この際において、上記サンプル水４は、サンプル水流路板３１のガス分離平膜３０側の面に形成された凹溝状のサンプル水通路３１ｓを、ガス分離平膜３０と接触しながら所定流量（例えば、１ｍｌ／分以上の流量）流れている。そのため、サンプル水通路３１ｓは、上下方向にわたって階段のような傾斜したジグザグ状（蛇行状）とすることにより、流路の長さが長くなるように形成されており、サンプル水入口２０Ａはサンプル水通路３１ｓの下部に配設されているとともに、サンプル水出口２０Ｂはサンプル水通路３１ｓの上部に配設されている。
このようなサンプル水４中にトリハロメタンが含有されていると、サンプル水加熱部３３Ａで例えばトリハロメタンの沸点６２．５℃以上に加熱されることによりガス化し、このトリハロメタンガスは、ガス分離平膜３０を通して、水蒸気とともに後述するガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓに到達するようになっている。
【００２６】
上記ガスチャンバ板２９には、溝状のトリハロメタンガス流路２９ｓが当該ガスチャンバ板２９を貫通し、上下方向にわたって階段のような傾斜したジグザグ状（蛇行状）に形成されている。このようなガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓとサンプル水流路板３１のサンプル水通路３１ｓとは、ガス分離平膜３０を挟んで互いに対向するように配置されている。したがって、このトリハロメタンガス流路２９ｓに溜まったトリハロメタンガスは、ガス溶解平膜３３と接触し、かつガス分離平膜３０とも接触しながら流動することなる。
一方、キャリア液１２（図４参照）は、キャリア液入口２２Ａから入り、サンプル水通路３１ｓと同様の理由から、キャリア液流路板３４のガス溶解平膜３３側の面に上下方向にわたって階段のような傾斜したジグザグ状（蛇行状）に形成された凹溝状のキャリア液流路３４ｓをガス溶解平膜３３と接触しながら流れて、キャリア液出口２２Ｂから排出されるようになっている。かかるキャリア液１２の流動時に、上記トリハロメタンガスはガス溶解平膜３３を介してキャリア液１２に溶け込むことになる。
なお、上記ガス分離平膜３０及びガス溶解平膜３３は、共に例えば孔径０．１μｍ以下の微細な孔を有している。
かかる第１実施形態では、キャリア液流路板３４及びガス溶解平膜３３、並びにガスチャンバ板２９及びサンプル水流路板３１及びガス分離平膜３０が平板状であるため、ガス溶解平膜３３及びガス分離平膜３０の素材にＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）等の柔らかい材料を用いても、その寸法を容易に大きくすることが可能である。これにより、キャリア液１２の流路の長さを長くとれて、トリハロメタンガスの接触面積を拡大でき、センサとしての感度が向上することになる。
【００２７】
次に、サンプル水４の加熱時における水蒸気排出について説明する。
上述のように、サンプル水４はサンプル水加熱部３３Ａで例えばトリハロメタンの沸点６２．５℃以上に加熱されてガス化し、ガス分離平膜３０を通して、水蒸気とともにガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓに到達する。
ガスチャンバ板２９内におけるトリハロメタンガスの飽和時間と、トリハロメタンガスの溶解に要する時間は、少なくとも３０分以上は掛かる。その間にトリハロメタンガスと共に大量の水蒸気が蒸発して、ガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓの両側に配置されたガス溶解平膜３３及びガス分離平膜３０の表面に付着して結露する。
【００２８】
この結露水の排出手段として、ガスチャンバ板２９は、図１及び図２に示すように、垂直となるように配置され、ガスチャンバ板２９には、貫通溝からなるトリハロメタンガス流路２９ｓが上下方向にわたり階段のように傾斜してジグザグ状（蛇行状）に形成されている。これにより、上記結露水は、図２に示すように、ガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓの高さ方向で３箇所に間隔を置いて設けられている３つの空気出口２１Ｂを通して、外部に排出することが可能となっている。
【００２９】
［第２実施形態］
図３は本発明の第２実施形態に係るキャリア液流路板３４及びガス溶解平膜３３の一部断面を示す分解側面図（図２のＣ−Ｃ矢視図）である。
この第２実施形態においては、ガス溶解平膜３３とキャリア液流路板３４とのシール性を確保するために、図３に示すように、キャリア液流路板３４に刻設された凹溝からなるキャリア液流路３４ｓのガス溶解平膜３３側の端面に凸形状の突起３４ｔが設けられている。
この突起３４ｔにガス溶解平膜３３を接触させ、図３中の矢印で示すように、ガス溶解平膜３３及び突起３４ｔの両側から、ガスチャンバ板２９とキャリア液流路押え板３５とで挟み込み、さらには図示しないねじのねじ込みによりガスチャンバ板２９とキャリア液流路押え板３５とを連結して圧力を加えることで、キャリア液流路３４ｓの端面の突起３４ｔのみに圧力が集中するように構成されている。
【００３０】
これにより、ガス溶解平膜３３を強固なシール性を保有してガスチャンバ板２９とキャリア液流路押え板３５との間に固定することが可能となる。
キャリア液流路板３４の材質としては、耐食性ステンレス、耐食性エンジニアリングプラスチック、テフロン（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ）が好適である。特に、テフロンは硬度及びヤング率が低いために、局部変形してガス溶解平膜３３の素材であるＰＴＦＥとの間で高いシール性が得られやすい。
なお、図示を省略したが、図２中のサンプル水流路板３１とガス分離平膜３０とのシール部についても、図３に示されるような、前記キャリア液流路板３４とガス溶解平膜３３との間のシール部と同様なシール構造を取ることが可能である。
【００３１】
［第３実施形態］
この第３実施形態は、上記第２実施形態の変形例であり、キャリア液流路板３４の材料として、テフロン（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ）を用い（熱溶着可能な材料であればよい）、該テフロン材からなるキャリア液流路板３４について、図３に示すように、キャリア液流路板３４に刻設された凹溝からなるキャリア液流路３４ｓの端面に凸形状の突起３４ｔが設けられている。
そして、キャリア液流路板３４の突起３４ｔとガス溶解平膜３３とを接触させ、３００℃以上の温度で加熱溶着させてから、ガスチャンバ板２９とキャリア液流路押え板３５とで挟み込むことにより固定されている。
なお、図示を省略したが、図２中のサンプル水流路板３１とガス分離平膜３０とのシール部についても、この実施形態におけるキャリア液流路板３４とガス溶解平膜３３との加熱溶着手段と同様な手段によって、シール構造を取ることが可能である。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトリハロメタン分析装置の分離・溶解部の接続構造を示す分解斜視図である。
【図２】上記第1実施形態における分離・溶解部を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第２及び第３実施形態に係るキャリア液流路板及びガス溶解平膜の一部断面を示す分解側面図（図２のＣ−Ｃ矢視図）である。
【図４】トリハロメタン分析装置の基本構成を示す系統図である。
【図５】従来技術に係る分離・溶解部の構造を示す縦断面図である。
【図６】図５におけるＡ部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
３ 送液ポンプ
４ サンプル水
９ 反応部
１０ 検出部
１２ キャリア液
２３ ガスチャンバ
２５ ガス溶解膜
２９ ガスチャンバ板
２９ｓ トリハロメタンガス流路
３０ ガス分離平膜
３１ サンプル水流路板
３１ｓ サンプル水通路
３２ サンプル水流路押え板
３３ ガス溶解平膜
３３Ａ サンプル水加熱部
３３Ｂ キャリア液加熱部
３４ キャリア液流路板
３４ｓ キャリア液流路
３４ｔ 突起
３５ キャリア液流路押え板
３８ 分離・溶解部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液中の低融点有機塩素化合物のトリハロメタン分析装置に使用する、トリハロメタンガス分離溶解部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トリハロメタンは、水中の有機化合物と疫学的安全性を確保するために使う塩素に起因して生成されるものである。水中のトリハロメタンは、揮発性であって、気体として微孔性の膜を透過できる性質を有している。この透過したトリハロメタンは、キャリア液に溶解することにより、水中の懸濁物、イオン及び種々の干渉物から分離することが可能となっている。
【０００３】
上記トリハロメタンを自動分析するトリハロメタン分析装置としては、本件出願人の出願に係る特許文献１（特開平４−２２３２６６号公報）、特許文献２（特開平２−１４５９６１号公報）等の技術が提供されている。
図４は、かかるトリハロメタン分析装置の基本構成を示す系統図である。
このトリハロメタン分析装置では、送液ポンプ３等のキャリア液送液部と、送液ポンプ７等の試料送液部と、分離・溶解部３８等のトリハロメタンガス分離・溶解部と、反応部９と、検出部１０とを有している。
【０００４】
送液ポンプ３は、ニコチン酸アミド電磁弁１を介して導入されるニコチン酸アミド溶液と、水酸化ナトリウム電磁弁２を介して導入される水酸化ナトリウム溶液とを混合したキャリア液１２を分離・溶解部３８に供給するように構成されている。
送液ポンプ７は、サンプル水電磁弁５を介して導入されるトリハロメタンを含むサンプル水４に、酸性還元剤溶液電磁弁６を介して導入される酸性還元剤溶液（硫酸ヒドラジン溶液）を混合させて分離・溶解部３８に供給するように構成されている。この分離・溶解部３８と関連して、当該分離・溶解部３８内のガスチャンバ２３中にエアを供給するエアポンプ１１が設けられている。
分離・溶解部３８では、ヒータ１３，１４によって７０℃程度に加熱されたサンプル水４から内部のガス分離膜８を介してトリハロメタンガスが分離されることになる。分離されガス化されたトリハロメタンガスは、キャリア液１２が流れるガス溶解膜２５と接することにより、キャリア液１２に溶解されて反応部９に搬送されることになる。
【０００５】
反応部９では、ヒータ１６によって９０℃程度に保持されており、キャリア液１２を流す過程でヒータ１６にて９０℃程度まで加温し、当該キャリア液１２中のトリハロメタンをニコチン酸アミドと反応させている。
検出部１０は、反応部９における反応生成物の蛍光強度を測定し、そのフォトマルセンサ信号を図示しない分析手段に伝送している。
以上の分析処理が行われた排水は、配管５１を通り、分離・溶解部３８から排水管５２を通って排出されるサンプル水４の排水と共通配管５３で合流し、外部に排出されることになる。
【０００６】
図５は上記分離・溶解部３８の構造を示す縦断面図、図６は図５におけるＡ部拡大断面図である。
図５及び図６において、１９Ｂは外郭部を構成する断熱部であり、分離・溶解部３８の内部は断熱部１９Ｂで覆われている。２２Ａは分離・溶解部３８の一端側に設けられたキャリア液入口であり、該キャリア液入口２２Ａからキャリア液管２２ｚを通ったキャリア液１２は、予熱ブロック１８で予熱された後、ガスチャンバ２３内に導入される。
２０Ａは分離・溶解部３８の他端側寄りの下部に設けられたサンプル水入口であり、サンプル水４は、当該サンプル水入口２０Ａからガスチャンバ２３内に導入され、加熱部１９Ａ（図４のヒータ１３あるいは１４）によって７０℃程度に加熱される。サンプル水４は、内部のガス分離膜２４を通ることによりトリハロメタンガス（該トリハロメタンガスの沸点は６２．５℃）が分離され、分離されガス化されたトリハロメタンガスは、キャリア液１２の流れるガス溶解膜２５と接することでキャリア液１２に溶解されて、トリハロメタンガス溶解キャリア液となり、分離・溶解部３８の他端側に設けられた継手部５０及びキャリア液２２Ｂを通って反応部９（図４参照）に搬送されることになる。
上記サンプル水４の排水は、分離・溶解部３８の中間部に設けられたサンプル水出口２０Ｂから配管５２に排出され、図４に示すように、分析処理がなされた排水と合流し、共通配管５３を通して外部に排出される。なお、分離・溶解部３８の下部には、キャリア液１２中にエアを供給するための空気入口２１Ａと、使用済み空気排出用の空気出口２１Ｂが設けられている。
【０００７】
一方、上記継手部５０は、図６で詳細に示すように、継手２６が分離・溶解部３８の内筒１９Ｃにねじ込まれ、出口側にはキャリア液出口配管２８がろう付け等によって固定されている。継手２６の内側にはガス溶解膜固定用金属管２７が挿入され、該ガス溶解膜固定用金属管２７の外周と当該継手２６の穴の内周との間にガス溶解膜２５の端部が固定されている。
【特許文献１】特開平４−２２３２６６号公報
【特許文献２】特開平２−１４５９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来のトリハロメタン分析装置、特にそのトリハロメタンガスの分離溶解部には、次のような解決すべき課題がある。
（１）第１の課題は、いわゆる藤原反応の効率向上である。
すなわち、反応部９において、トリハロメタンとニコチン酸アミドとが反応して蛍光物質を生成する反応、いわゆる藤原反応の効率を向上させるためには、キャリア液溶解膜２５内を流れるキャリア液１２と（サンプル水４中からガス化した）トリハロメタンガスとの接触時間（反応時間）を長くするか、あるいは接触面積を大きくする必要がある。その具体的手段としては、
（Ａ）キャリア液１２の流量を少なくして、流速を小さくすること、
（Ｂ）ガス分離膜２４とガス溶解膜２５との相互の表面積を大きくすること、
の２つの手段が考えられる。
【０００９】
ところが、上記（Ａ）の手段は、全体の処理時間が多く掛かるという欠点がある。
また、上記（Ｂ）の手段は、ガス分離膜２４の表面積拡大は容易に行えるが、ガス溶解膜２５については、表面積を大きくするためにその寸法を長くする必要がある。然るに、ガス溶解膜２５のチューブ素材はＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）で柔らかいために張力が必要であるが、途中で折り曲げると流路が閉塞したり、膜に局部的な張力が加わり液漏れの原因となることから、寸法を長くすることは困難を伴い、上記従来技術のようなチューブ式のガス溶解膜２５では効率に限界がある。
かかる問題点から、トリハロメタンガスの溶解量には限界があり、計測装置としての所定の感度を得るためには、キャリア液１２の濃度を高くしておく必要があり、そのため、従来はキャリア液１２のニコチン酸アミド溶液濃度を２５％程度と高濃度にしている。
しかしながら、ニコチン酸アミドは非常に高価であるため、トリハロメタン分析装置の運転コストが高くなり、その結果、藤原反応の効率向上が重要な課題となっている。
【００１０】
（２）第２の課題は、ガス溶解膜２５のキャリア液出口配管２８との接続構造にある。
すなわち、ガス溶解膜２５は前後プロセスとの接続のため配管継手が必須であるが、図６に示されるような継手部５０の構造では、この継手部分閉塞に伴うキャリア液のリークが発生し易い状態にある。
図６に示すように、ガス溶解膜２５とキャリア液出口配管２８との継手部５０には、継手内部にガス溶解膜固定用金属配管２７が挿入されており、継手２６のねじを締めることで、キャリア液出口配管２８とガス溶解膜２５が共に固定される構造となっている。このため、ガス溶解膜固定用金属配管２７を挿入したことで、該金属配管２７とガス溶解膜２５との間に段差が生じ、これによりキャリア液１２が滞り易くなる。
【００１１】
一方、トリハロメタン反応生成物の蛍光強度測定前後にトリハロメタンガスをパージするための空気が所定流量（２００ｍｌ／分程度）流れるため、ガス溶解膜２５を介して、キャリア液１２がこの空気と接触する。
キャリア液１２の主成分であるニコチン酸アミド溶液は、上記（１）に述べた課題から、反応効率の悪化を回避するため、キャリア液濃度を高くしておく必要があり、２５％程度と高濃度に保持している。
このため、高粘度である上に（ニコチン酸アミド溶液の特性として）、空気と接触すると溶液が蒸発してニコチン酸アミドが粉末状に析出する。
したがって、この装置を長期間運転すると、上記のようなキャリア液１２が滞る場所でニコチン酸アミドが空気と接触して析出することになる。かかるニコチン酸アミドの析出が発生すると、ガス溶解膜用金属配管２７は径が細いために閉塞し、ガス溶解膜２５の内部にもニコチン酸アミドが析出することになる。
ガス溶解膜２５の素材はテフロン（ＰＴＦＥ）であるが、上記のようなニコチン酸アミドの析出で汚れると、撥水性が低下するため、ガス溶解膜２５からキャリア液１２がリークする。これにより、再現性の低下や膜寿命が低下することになる。
【００１２】
（３）第３の課題は、ガス溶解膜２５の交換に熟練を要する点である。
すなわち、ガス溶解膜２５は上記（１）項で述べたように、キャリア液１２が高濃度のため汚れ易い。ガス溶解膜２５が汚れると撥水性が低下し、分析の再現性に影響するため、ガス溶解膜２５を定期的に交換している。
そして、上記ガス溶解膜２５の交換時には、図６における継手部５０の継手２６を取外し、新品のガス溶解膜２５を取付け、再度継手部５０の内部にガス溶解膜固定用金属配管２７を挿入し、継手２６のねじを締めることで、配管２８とガス溶解膜２５とを共に固定する作業を行っている。
かかる作業は、継手２６の締付け度合いの微妙な調整が必要であり、締付け力が過大になると液漏れに繋がることから、ガス溶解膜固定用金属配管２７を挿入する作業には熟練が必要で、かつ作業能率も低下することになる。
【００１３】
（４）第４の課題は、ガス分離溶解膜２５への水滴付着である。
上述のように、加熱部１９Ａの温度は７０℃程度に保持されており、サンプル水４の中に含まれるトリハロメタンガスは沸点が６２．５℃のため、ガス分離膜２４を介してガスチャンバ２３内でガス化するが、ガス分離膜２４はガス透過性と合わせて水蒸気透過性も良いため、水蒸気が多量に発生してしまう。
そのため、過剰に供給された水蒸気はガスチャンバ２３内で過飽和となり、ガス分離膜２４、ガス溶解膜２５等の表面に結露し、ガス分離と溶解性を阻害することになる。図５に示すように、ガス分離膜２５は水平面状に設置されているため、水蒸気が付着しやすく、かかる水蒸気の付着があると測定再現性が低下することになる。
【００１４】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、反応部におけるいわゆる藤原反応の効率を向上させ、ガス溶解膜のキャリア液取出し部の接続構造を液洩れが無く簡素化し、ガス分離膜及びガス溶解膜の表面での結露の発生を防止したトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、サンプル水からトリハロメタンガスを分離させてキャリア液に溶解させる分離・溶解部と、該分離・溶解部からのトリハロメタンガス溶解キャリア液を加熱してトリハロメタンをニコチン酸アミドと反応させる反応部とを備えたトリハロメタン分析装置において、前記サンプル水を流すための溝状のサンプル水流路を備えたサンプル水用の平板と、前記キャリア液を流すための溝状のキャリア液流路を備えたキャリア液用の平板と、前記トリハロメタンガスを保持するための貫通溝からなる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、前記サンプル水を保持してトリハロメタンガスを前記サンプル水から分離するためのガス分離用平膜と、前記キャリア液を保持してトリハロメタンガスを前記キャリア液に溶解させるためのガス溶解用平膜と、前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜を前記各平板の面に加圧するための押え板と、前記各平板を加熱する加熱手段とを具備し、前記ガスチャンバ用の平板の両側には、前記ガス分離用平膜と前記ガス溶解用平膜とを配置し、前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜のそれぞれを外側から挟み込むようにして一対の前記押え板を配置し、前記押え板同士を連結する連結手段により前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜と前記各平板とを密着させるように構成している。
また、本発明において、好ましくは、前記ガスチャンバ用の平板の貫通溝と前記サンプル水用の平板の溝とが、前記ガス分離用平膜を挟んで互いに対向するように配置されている。
さらに、本発明において、好ましくは、前記ガスチャンバ用の平板と前記サンプル水用の平板とが、装置設置面に対して垂直となるように配置されている。
【００１６】
また、本発明においては、前記サンプル水用の平板における溝状のサンプル水流路、前記キャリア液用の平板における溝状のキャリア液流路、及び前記ガスチャンバ用の平板における貫通溝からなるトリハロメタンガス流路の、前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜と接触する側の端面には凸形状の突起が設けられ、該突起に前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜の面を圧接させることにより、前記各流路の流体シールが行われるように構成されている。
【００１７】
さらに、本発明においては、前記サンプル水用の平板、前記キャリア液用の平板、及び前記ガスチャンバ用の平板の一部もしくは全部は、テフロンを含む熱溶着可能な材料で構成され、前記それぞれの平板に形成されたサンプル水流路、キャリア液流路、及びトリハロメタンガス流路の前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜と接触する側の端面には凸形状の突起が設けられ、該突起に前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜の面を接触させることにより、加熱溶着するように構成されている。
【発明の効果】
【００１８】
上述の如く、本発明に係るトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造によれば、サンプル水流路、キャリア液流路、及びトリハロメタンガス流路を平板に形成したので、従来のチューブのように屈曲部がなく、トリハロメタンガス分離・溶解用の膜の表面積を必要に応じて自在に増加させることが可能となる。これにより、分離したトリハロメタンガスと該ガスを溶解するためのキャリア液との接触時間を長くすることができ、反応を短時間に限界まで飽和させ、反応効率（いわゆる藤原反応の効率）を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明が適用されるトリハロメタン分析装置では、１回の計測時間（反応時間）は１時間程度が基本性能であるが、従来のチューブの流路による手段では、上記のように膜表面積に限界があったため、検出下限である５μｇ／ＬのクロロホルムをＳ／Ｎ比３以上で検出と反応時間とを両立させているため、キャリア液中のニコチン酸アミド溶液の濃度を２５％以上とする必要があった。
然るに本発明によれば、サンプル水流路、キャリア液流路、及びトリハロメタンガス流路を平板に形成したことにより、キャリア液中のニコチン酸アミド溶液濃度を上記濃度の１／４の６．２５％まで薄めても検出下限である５μｇ／ＬのクロロホルムをＳ／Ｎ比５以上で検出することが可能となった。
これにより、高価なニコチン酸アミドの使用量を少なくし、装置の運転コストを低減（従来の１／４程度）させることができる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、ガスチャンバ用の平板の両側にガス分離用平膜とガス溶解用平膜とを配置し、ガス分離用平膜及びガス溶解用平膜のそれぞれを外側から挟み込むようにして一対の押え板を配置し、該押え板同士を連結する連結手段によりガス分離用平膜及びガス溶解用平膜と各平板とを密着させるように構成したので、トリハロメタンガスを溶解する膜の部分には従来技術のような継手部は不要となる。
これにより、従来の継手部を備えた手段のような、継手部からのキャリア液の漏れの問題を解消し、トリハロメタンガス濃度測定の再現性を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明によれば、上記押え板同士を連結する連結手段によりガス分離用平膜及びガス溶解用平膜と各平板とを密着させるように構成したので、連結手段を構成するねじを取外すのみで、簡単にガス分離用平膜あるいはガス溶解用平膜の交換を行うことができる。
これにより、従来技術のような、ガス分離用膜あるいはガス溶解用膜の交換を行う際に継手部を取外し、新品のガス分離用膜あるいはガス溶解用膜を取付けて、再度継手部の内部にガス溶解膜固定用金属配管を挿入して継手部のネジを締めることで配管とガス分離用膜あるいはガス溶解用膜を共に固定する、という熟練を要する複雑な作業が不要となり、ガス分離用平膜あるいはガス溶解用平膜の交換作業能率の向上が図れるとともに、従来技術のような継手部からの液洩れの発生も回避できる。
【００２２】
さらに、本発明によれば、トリハロメタンガスを保持するためのトリハロメタンガス流路をガスチャンバ用の平板が装置設置面に対して垂直に設置する構成としたことにより、トリハロメタンガス分離の際に多量に発生する結露水をガスチャンバ板のトリハロメタンガス流路の高さ方向に流して複数箇所から容易に外部に排出することが可能となる。
これにより、従来の装置のように、結露水の排水手段が無かったため、膜の表面に結露水が付着して繰返し再現性能が低下するという問題の発生を回避でき、計測中でも結露水の排水を容易に行うことができ、繰返し再現性が大幅に安定化することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係るトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造について、その実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係るトリハロメタン分析装置の分離・溶解部の接続構造を示す分解斜視図、図２は上記第１実施形態における分離・溶解部の分解斜視図である。
図１において、３８はサンプル水からトリハロメタンガスを分離させてキャリア液に溶解させる分離・溶解部であり、次のように構成されている。
すなわち、分離・溶解部３８は、キャリア液流路押え板３５とサンプル水流路押え板３２とにより挟み込むようにして、設置面に対して垂直となるように配置されたキャリア液流路板３４、ガス溶解平膜３３、ガスチャンバ板２９、ガス分離平膜３０、サンプル水流路板３１が、それぞれに空けた貫通孔を介して、この順序でねじ止め固定されている。
上記部材の両脇に配置されているサンプル水加熱部３３Ａ及びキャリア液加熱部３３Ｂは、サンプル水４及びキャリア液１２をそれぞれ加熱するためのヒータである。
【００２５】
次に、図２に基づき、上記分離・溶解部３８の詳細について説明する。
図２において、サンプル水４（図４参照）は、サンプル水入口２０Ａから注入され、サンプル水流路板３１とガス分離平膜３０とで構成された流路に流入し、サンプル水出口２０Ｂから排出されるようになっている。
この際において、上記サンプル水４は、サンプル水流路板３１のガス分離平膜３０側の面に形成された凹溝状のサンプル水通路３１ｓを、ガス分離平膜３０と接触しながら所定流量（例えば、１ｍｌ／分以上の流量）流れている。そのため、サンプル水通路３１ｓは、上下方向にわたって階段のような傾斜したジグザグ状（蛇行状）とすることにより、流路の長さが長くなるように形成されており、サンプル水入口２０Ａはサンプル水通路３１ｓの下部に配設されているとともに、サンプル水出口２０Ｂはサンプル水通路３１ｓの上部に配設されている。
このようなサンプル水４中にトリハロメタンが含有されていると、サンプル水加熱部３３Ａで例えばトリハロメタンの沸点６２．５℃以上に加熱されることによりガス化し、このトリハロメタンガスは、ガス分離平膜３０を通して、水蒸気とともに後述するガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓに到達するようになっている。
【００２６】
上記ガスチャンバ板２９には、溝状のトリハロメタンガス流路２９ｓが当該ガスチャンバ板２９を貫通し、上下方向にわたって階段のような傾斜したジグザグ状（蛇行状）に形成されている。このようなガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓとサンプル水流路板３１のサンプル水通路３１ｓとは、ガス分離平膜３０を挟んで互いに対向するように配置されている。したがって、このトリハロメタンガス流路２９ｓに溜まったトリハロメタンガスは、ガス溶解平膜３３と接触し、かつガス分離平膜３０とも接触しながら流動することなる。
一方、キャリア液１２（図４参照）は、キャリア液入口２２Ａから入り、サンプル水通路３１ｓと同様の理由から、キャリア液流路板３４のガス溶解平膜３３側の面に上下方向にわたって階段のような傾斜したジグザグ状（蛇行状）に形成された凹溝状のキャリア液流路３４ｓをガス溶解平膜３３と接触しながら流れて、キャリア液出口２２Ｂから排出されるようになっている。かかるキャリア液１２の流動時に、上記トリハロメタンガスはガス溶解平膜３３を介してキャリア液１２に溶け込むことになる。
なお、上記ガス分離平膜３０及びガス溶解平膜３３は、共に例えば孔径０．１μｍ以下の微細な孔を有している。
かかる第１実施形態では、キャリア液流路板３４及びガス溶解平膜３３、並びにガスチャンバ板２９及びサンプル水流路板３１及びガス分離平膜３０が平板状であるため、ガス溶解平膜３３及びガス分離平膜３０の素材にＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）等の柔らかい材料を用いても、その寸法を容易に大きくすることが可能である。これにより、キャリア液１２の流路の長さを長くとれて、トリハロメタンガスの接触面積を拡大でき、センサとしての感度が向上することになる。
【００２７】
次に、サンプル水４の加熱時における水蒸気排出について説明する。
上述のように、サンプル水４はサンプル水加熱部３３Ａで例えばトリハロメタンの沸点６２．５℃以上に加熱されてガス化し、ガス分離平膜３０を通して、水蒸気とともにガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓに到達する。
ガスチャンバ板２９内におけるトリハロメタンガスの飽和時間と、トリハロメタンガスの溶解に要する時間は、少なくとも３０分以上は掛かる。その間にトリハロメタンガスと共に大量の水蒸気が蒸発して、ガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓの両側に配置されたガス溶解平膜３３及びガス分離平膜３０の表面に付着して結露する。
【００２８】
この結露水の排出手段として、ガスチャンバ板２９は、図１及び図２に示すように、垂直となるように配置され、ガスチャンバ板２９には、貫通溝からなるトリハロメタンガス流路２９ｓが上下方向にわたり階段のように傾斜してジグザグ状（蛇行状）に形成されている。これにより、上記結露水は、図２に示すように、ガスチャンバ板２９のトリハロメタンガス流路２９ｓの高さ方向で３箇所に間隔を置いて設けられている３つの空気出口２１Ｂを通して、外部に排出することが可能となっている。
【００２９】
［第２実施形態］
図３は本発明の第２実施形態に係るキャリア液流路板３４及びガス溶解平膜３３の一部断面を示す分解側面図（図２のＣ−Ｃ矢視図）である。
この第２実施形態においては、ガス溶解平膜３３とキャリア液流路板３４とのシール性を確保するために、図３に示すように、キャリア液流路板３４に刻設された凹溝からなるキャリア液流路３４ｓのガス溶解平膜３３側の端面に凸形状の突起３４ｔが設けられている。
この突起３４ｔにガス溶解平膜３３を接触させ、図３中の矢印で示すように、ガス溶解平膜３３及び突起３４ｔの両側から、ガスチャンバ板２９とキャリア液流路押え板３５とで挟み込み、さらには図示しないねじのねじ込みによりガスチャンバ板２９とキャリア液流路押え板３５とを連結して圧力を加えることで、キャリア液流路３４ｓの端面の突起３４ｔのみに圧力が集中するように構成されている。
【００３０】
これにより、ガス溶解平膜３３を強固なシール性を保有してガスチャンバ板２９とキャリア液流路押え板３５との間に固定することが可能となる。
キャリア液流路板３４の材質としては、耐食性ステンレス、耐食性エンジニアリングプラスチック、テフロン（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ）が好適である。特に、テフロンは硬度及びヤング率が低いために、局部変形してガス溶解平膜３３の素材であるＰＴＦＥとの間で高いシール性が得られやすい。
なお、図示を省略したが、図２中のサンプル水流路板３１とガス分離平膜３０とのシール部についても、図３に示されるような、前記キャリア液流路板３４とガス溶解平膜３３との間のシール部と同様なシール構造を取ることが可能である。
【００３１】
［第３実施形態］
この第３実施形態は、上記第２実施形態の変形例であり、キャリア液流路板３４の材料として、テフロン（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ）を用い（熱溶着可能な材料であればよい）、該テフロン材からなるキャリア液流路板３４について、図３に示すように、キャリア液流路板３４に刻設された凹溝からなるキャリア液流路３４ｓの端面に凸形状の突起３４ｔが設けられている。
そして、キャリア液流路板３４の突起３４ｔとガス溶解平膜３３とを接触させ、３００℃以上の温度で加熱溶着させてから、ガスチャンバ板２９とキャリア液流路押え板３５とで挟み込むことにより固定されている。
なお、図示を省略したが、図２中のサンプル水流路板３１とガス分離平膜３０とのシール部についても、この実施形態におけるキャリア液流路板３４とガス溶解平膜３３との加熱溶着手段と同様な手段によって、シール構造を取ることが可能である。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトリハロメタン分析装置の分離・溶解部の接続構造を示す分解斜視図である。
【図２】上記第1実施形態における分離・溶解部を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第２及び第３実施形態に係るキャリア液流路板及びガス溶解平膜の一部断面を示す分解側面図（図２のＣ−Ｃ矢視図）である。
【図４】トリハロメタン分析装置の基本構成を示す系統図である。
【図５】従来技術に係る分離・溶解部の構造を示す縦断面図である。
【図６】図５におけるＡ部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
３ 送液ポンプ
４ サンプル水
９ 反応部
１０ 検出部
１２ キャリア液
２３ ガスチャンバ
２５ ガス溶解膜
２９ ガスチャンバ板
２９ｓ トリハロメタンガス流路
３０ ガス分離平膜
３１ サンプル水流路板
３１ｓ サンプル水通路
３２ サンプル水流路押え板
３３ ガス溶解平膜
３３Ａ サンプル水加熱部
３３Ｂ キャリア液加熱部
３４ キャリア液流路板
３４ｓ キャリア液流路
３４ｔ 突起
３５ キャリア液流路押え板
３８ 分離・溶解部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル水からトリハロメタンガスを分離させてキャリア液に溶解させる分離・溶解部と、該分離・溶解部からのトリハロメタンガス溶解キャリア液を加熱してトリハロメタンをニコチン酸アミドと反応させる反応部とを備えたトリハロメタン分析装置において、
前記サンプル水を流すための溝状のサンプル水流路を備えたサンプル水用の平板と、前記キャリア液を流すための溝状のキャリア液流路を備えたキャリア液用の平板と、前記トリハロメタンガスを保持するための貫通溝からなる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、前記サンプル水を保持してトリハロメタンガスを前記サンプル水から分離するためのガス分離用平膜と、前記キャリア液を保持してトリハロメタンガスを前記キャリア液に溶解させるためのガス溶解用平膜と、前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜を前記各平板の面に加圧するための押え板と、前記各平板を加熱する加熱手段とを具備し、前記ガスチャンバ用の平板の両側には、前記ガス分離用平膜と前記ガス溶解用平膜とを配置し、前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜のそれぞれを外側から挟み込むようにして一対の前記押え板を配置し、前記押え板同士を連結する連結手段により前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜と前記各平板とを密着させるように構成したことを特徴とするトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【請求項２】
前記ガスチャンバ用の平板の貫通溝と前記サンプル水用の平板の溝とが、前記ガス分離用平膜を挟んで互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【請求項３】
前記ガスチャンバ用の平板と前記サンプル水用の平板とが、装置設置面に対して垂直となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【請求項４】
前記サンプル水用の平板における溝状のサンプル水流路、前記キャリア液用の平板における溝状のキャリア液流路、及び前記ガスチャンバ用の平板における貫通溝からなるトリハロメタンガス流路の、前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜と接触する側の端面には凸形状の突起が設けられ、該突起に前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜の面を圧接させることにより、前記各流路の流体シールが行われるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【請求項５】
前記サンプル水用の平板、前記キャリア液用の平板、及び前記ガスチャンバ用の平板の一部もしくは全部は、テフロン（登録商標）を含む熱溶着可能な材料で構成され、前記それぞれの平板に形成されたたサンプル水流路、キャリア液流路、及びトリハロメタンガス流路の前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜と接触する側の端面には凸形状の突起が設けられ、該突起に前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜の面を接触させることにより、加熱溶着するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【請求項１】
サンプル水からトリハロメタンガスを分離させてキャリア液に溶解させる分離・溶解部と、該分離・溶解部からのトリハロメタンガス溶解キャリア液を加熱してトリハロメタンをニコチン酸アミドと反応させる反応部とを備えたトリハロメタン分析装置において、
前記サンプル水を流すための溝状のサンプル水流路を備えたサンプル水用の平板と、前記キャリア液を流すための溝状のキャリア液流路を備えたキャリア液用の平板と、前記トリハロメタンガスを保持するための貫通溝からなる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、前記サンプル水を保持してトリハロメタンガスを前記サンプル水から分離するためのガス分離用平膜と、前記キャリア液を保持してトリハロメタンガスを前記キャリア液に溶解させるためのガス溶解用平膜と、前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜を前記各平板の面に加圧するための押え板と、前記各平板を加熱する加熱手段とを具備し、前記ガスチャンバ用の平板の両側には、前記ガス分離用平膜と前記ガス溶解用平膜とを配置し、前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜のそれぞれを外側から挟み込むようにして一対の前記押え板を配置し、前記押え板同士を連結する連結手段により前記ガス分離用平膜及び前記ガス溶解用平膜と前記各平板とを密着させるように構成したことを特徴とするトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【請求項２】
前記ガスチャンバ用の平板の貫通溝と前記サンプル水用の平板の溝とが、前記ガス分離用平膜を挟んで互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【請求項３】
前記ガスチャンバ用の平板と前記サンプル水用の平板とが、装置設置面に対して垂直となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【請求項４】
前記サンプル水用の平板における溝状のサンプル水流路、前記キャリア液用の平板における溝状のキャリア液流路、及び前記ガスチャンバ用の平板における貫通溝からなるトリハロメタンガス流路の、前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜と接触する側の端面には凸形状の突起が設けられ、該突起に前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜の面を圧接させることにより、前記各流路の流体シールが行われるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【請求項５】
前記サンプル水用の平板、前記キャリア液用の平板、及び前記ガスチャンバ用の平板の一部もしくは全部は、テフロン（登録商標）を含む熱溶着可能な材料で構成され、前記それぞれの平板に形成されたたサンプル水流路、キャリア液流路、及びトリハロメタンガス流路の前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜と接触する側の端面には凸形状の突起が設けられ、該突起に前記ガス分離用平膜あるいは前記ガス溶解用平膜の面を接触させることにより、加熱溶着するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトリハロメタン分析装置の分離溶解部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１４５１６３（Ｐ２００８−１４５１６３Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３０３１３（Ｐ２００６−３３０３１３）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（５０７２９１３１６）富士電機水環境システムズ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（５０７２９１３１６）富士電機水環境システムズ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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