接触燃焼式分析計
【課題】気化をスムースに進行させ、平準化処理の時間を長く設定しなくても精度良く測定することのできる滴下方式の接触燃焼式分析計を提供する。
【解決手段】加熱炉１００にて加熱される燃焼管１０を備え、燃焼管１０内へと滴下された水質汚濁物質を含んだ試料液体Ｓを気化して触媒１９と接触させ、試料液体中に含まれる水質汚濁物質の汚濁度を計測する滴下方式の接触燃焼式分析計１である。接触燃焼式分析計１は、燃焼管１０内に滴下された試料液体Ｓが衝突し、衝突した試料液体Ｓを気化させる気化部材２１を備え、気化部材２１は多孔質セラミクスにて形成される。
【解決手段】加熱炉１００にて加熱される燃焼管１０を備え、燃焼管１０内へと滴下された水質汚濁物質を含んだ試料液体Ｓを気化して触媒１９と接触させ、試料液体中に含まれる水質汚濁物質の汚濁度を計測する滴下方式の接触燃焼式分析計１である。接触燃焼式分析計１は、燃焼管１０内に滴下された試料液体Ｓが衝突し、衝突した試料液体Ｓを気化させる気化部材２１を備え、気化部材２１は多孔質セラミクスにて形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＴＯＣ計、ＴＮ計などの接触燃焼式分析計に関し、特に、滴下方式の接触燃焼式分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場排水や下水道排水などの水質汚濁物質を含む排水などの汚濁度を測定する水質分析計である、例えば全有機炭素分析計（ＴＯＣ計）、全窒素分析計（ＴＮ計）には、接触燃焼式のものが広く使用されている。
【０００３】
また、接触燃焼式分析計には、排水などからの微量の試料液体をサンプリングし、試料液体注入部から所定の温度に保持された燃焼管内に滴下して注入し、水分を蒸発気化すると共に、試料液体中の水質汚濁物質をＣＯ2、ＮＯに燃焼分解し計測部に送給して試料排水の汚濁度を計測する、所謂、滴下方式のものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
上記特許文献１の発明では、滴下する試料液体が直接触媒に接触し、触媒が劣化するのを防ぐために、触媒の上部にセラミックファイバーから成る触媒床を設け、滴下された試料液体が触媒に直接接触するのを防止している。
【０００５】
上記特許文献１に記載の構成では、滴下された試料液体は、燃焼管内に間欠的に供給（滴下）されており、触媒床を構成するセラミックファイバーに直接に、しかも、特定の箇所に当たることとなる。従って、試料液体の滴下が間欠的であり、１回の滴下量も少量（例えば２０μＬ程度）であれば実用的であるが、１回の滴下量が多かったり、１回の滴下量が少量であっても数ｍＬの試料液体が連続的に滴下されるような方式の分析計では、実用上問題が生じる。すなわち、触媒の劣化は抑制し得たとしても、セラミックファイバーは、試料液体が直接当たる部分の劣化が特に著しく、そのため、結局は、触媒床全体を頻繁に交換することが余儀なくされる。
【０００６】
一方、例えば図６に示す構造のように燃焼管１０を二重管構造にするなどして、試料液体を触媒上に滴下しないで気化させるタイプの接触燃焼式分析計１Ａも存在する。この接触燃焼式分析計１Ａの概略構成について説明すると以下の通りである。
【０００７】
つまり、接触燃焼式分析計１Ａは、燃焼管１０を備えており、燃焼管１０は、加熱炉１００に装入自在とされ、加熱炉１００に装入することにより加熱炉１００によって全体が加熱される。
【０００８】
燃焼管１０は、一端（上方端）１１ａが開口し、他端（下方端１１ｂ）が閉鎖された所定長さの外管１１と、この外管１１内に配置された両端１２ａ、１２ｂが開口したパイプ状の内管１２とから成る二重管構造とされる。
【０００９】
内管１２の一端（上方端）１２ａは、環状の上保持具１３により外管１１の上方端開口部１１ａに固定され、また、内管１２の他端（下方端）１２ｂは、外管１１の下方端底部１１ｂより所定の長さだけ上方に位置して環状の下保持具１４により固定されている。上環状保持具１３及び下環状保持具１４には、それぞれ、円周に沿って複数個の貫通孔１３ａ、１４ａが形成されている。これによって、外管１１と内管１２との間には環状通路１７が形成される。環状通路１７の下方領域には、白金を用いた触媒１９が充填され、酸化部４０を構成している。
【００１０】
また、内管１２の下方端開口部１２ｂと、外管１１の下方端底部１１ｂとの間には、空間部１５が形成されている。外管１１の底部１１ｂには、この空間部１５へと上方に突出して、且つ、内管１２の下方端開口部１２ｂと対向した位置に台状の気化部材１６が形成されており、気化部２０を構成している。
【００１１】
上記構成の接触燃焼式分析計１Ａでは、試料液体Ｓは、試料液体注入部５０によって内管１２の上端開口部１２ａより一定量づつ滴下して燃焼管１０内へと注入される。同時に、内管１２内には、キャリアガス供給部（図示せず）からキャリアガスが供給される。
【００１２】
燃焼管１０は、加熱炉１００にて加熱されており、そのため、内管１２内へと滴下された試料液体Ｓが内管１２内を通り、燃焼管１０の底部１１ｂに設置された台座、即ち、気化部材１６上に落下すると、気化部２０を構成する気化部材１６にて加熱され、試料液体Ｓは蒸発気化され、水質汚濁物質を含んだ試料ガスＳＧとなる。
【００１３】
試料ガスＳＧは、キャリアガスと共に、内管１２と外管１１との間に形成された環状通路１７の下方端入口、即ち、下環状保持具１４の貫通孔１４ａから上方へと酸化部４０に流動し、環状通路１７に充填された触媒１９と接触する。これによって、試料ガスＳＧ中に含まれる水質汚濁物質がＣＯ2に燃焼分解される。
【００１４】
ＣＯ2は、キャリアガスと共に、内管１２と外管１１との間に形成された環状通路１７の更に上方へと流動し、環状通路１７の上方流出口、即ち、上環状保持具１３の貫通穴１３ａから計測部６０に搬送され、試料液体（排水など）の汚濁度を計測する。
【特許文献１】特開２００５−２４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、本発明者らの研究実験の結果、次のことが分かった。
【００１６】
上記接触燃焼式分析計１Ａにて滴下された試料液体Ｓの気化面１６ａを形成する、台状の気化部材１６は、外管１１と一体的に硬質セラミクス（即ち、緻密質セラミクス）にて作製されている。
【００１７】
本発明者らの研究実験によれば、試料液体を緻密質セラミクスで形成された高温度の気化面１６ａに滴下すると、ライデンフロスト現象が起き、試料液体Ｓがスムースに気化しないことが分かった。
【００１８】
ライデンフロスト現象とは、例えば高温の金属板上に水滴を落とすと、丸い滴となって板上を転がりまわり、なかなか蒸発しない現象をいう。これは、水滴と金属板の間に熱を伝え難い水蒸気の膜ができる（膜沸騰）ためである。
【００１９】
つまり、上記構成の接触燃焼式分析計１Ａでは、試料液体Ｓを緻密質セラミクスで形成された気化部材１６の気化面１６ａに滴下しても、気化がスムースに進行せず、分析計における指示が不安定になる。
【００２０】
そのため、従来の上記接触燃焼式分析計１Ａは、試料液体Ｓを連続的に供給（滴下）することにより得られた計測信号を、計測部６０に設けた信号処理手段により平準化処理し、測定値を得ることが必要とされた。そして、その平準化処理は、相当長い時間分の計測信号を基に行う必要があるため、１測定周期を相当長くしなくてはならないという問題があった。また更に、連続的に測定値を出力する方式であれば応答遅れを生ずるという問題もあった。
【００２１】
一方、接触燃焼式分析計１Ａのような構成の分析計において、少量の試料液体を間欠的に供給（滴下）することも考えられる。この場合、滴下する試料液体が少量なので、ライデンフロスト現象は発生し難い。しかし、ライデンフロスト現象が発生した場合には、上述したのと同様の問題が生ずる。
【００２２】
本発明者らは、上記問題を解決するために多くの実験研究を行った結果、上記構成の滴下方式の接触燃焼式分析計であっても、滴下された試料液体を気化する気化部材を多孔質セラミクスにて形成することにより、ライデンフロスト現象の発生を抑制し得ることを見出した。
【００２３】
本発明は、本発明者らの斯かる新規な知見に基づくものである。
【００２４】
本発明の目的は、気化をスムースに進行させ、平準化処理の時間を長く設定しなくても精度良く測定することのできる滴下方式の接触燃焼式分析計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的は本発明に係る接触燃焼式分析計にて達成される。要約すれば、本発明は、加熱炉にて加熱される燃焼管を備え、燃焼管内へと滴下された水質汚濁物質を含んだ試料液体を気化して触媒と接触させ、試料液体中に含まれる水質汚濁物質の汚濁度を計測する滴下方式の接触燃焼式分析計において、
前記燃焼管内に滴下された前記試料液体が衝突し、衝突した前記試料液体を気化させる気化部材を備え、前記気化部材が多孔質セラミクスにて形成されることを特徴とする接触燃焼式分析計である。
【００２６】
本発明の一実施態様によれば、前記気化部材の前記気化面には溝が形成される。
【００２７】
本発明の他の実施態様によれば、前記気化部材の上端部外周には、前記気化面より上方へと突出して壁部材が形成されている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の接触燃焼式分析計によれば、気化をスムースに進行させることができる。それにより、平準化処理の時間を長く設定しなくても精度良く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る接触燃焼式分析計を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３０】
実施例１
図１に、本発明に係る接触燃焼式分析計１の一実施例の概略構成を示す。本実施例の接触燃焼式分析計１は、先に図６を参照して説明した滴下方式の接触燃焼式分析計１Ａと同様の構成とされる。
【００３１】
ただ、本実施例の接触燃焼式分析計１においては、先の接触燃焼式分析計１Ａにて使用されていた気化部材１６を台座として、新たに、この台座１６の上に多孔質セラミクスにて形成された気化部材２１を載置し、気化面２１ａを形成した構成において先の接触燃焼式分析計１Ａと大きく異なる。
【００３２】
以下に本実施例の滴下方式の接触燃焼式分析計１について説明する。
【００３３】
本実施例の滴下方式の接触燃焼式分析計１は、従来と同様に、燃焼管１０を備えている。燃焼管１０は、加熱炉１００に装入自在とされ、加熱炉１００に装入することにより加熱炉１００によって全体が加熱される。
【００３４】
燃焼管１０は、緻密質セラミクスにて形成された、外管１１と内管１２とにて形成され、内管１２と外管１１との間に環状の通路１７が形成された二重管構造とされる。
【００３５】
つまり、外管１１は、所定長さを有した概略円筒形状のセラミクス管とされ、その一端（上方端）１１ａは開口した開口部とされる。また、他端（下方端）１１ｂは閉鎖されて、底部を形成している。この円筒状外管１１内に、同一軸線にて、両端１２ａ、１２ｂが開口したパイプ状のセラミクス管とされる内管１２が配置される。
【００３６】
外管１１及び内管１２の一つの具体的寸法を挙げれば、外管１１の長さは２０ｃｍ、外径５．５ｃｍ、内径４．５ｃｍとされ、内管１２の長さは１６ｃｍ、外径２．５ｃｍ、内径２．０ｃｍとされる。勿論、外管１１及び内管１２の寸法、形状は、この値に限定されるものではなく、当業者が必要に応じて任意に変更し得る。
【００３７】
本実施例では、内管１２の一端（上方端）１２ａは、環状の上保持具１３により外管１１の上方端開口部１１ａに固定される。また、内管１２の他端（下方端）１２ｂは、外管１１の下方端底部１１ｂより所定の長さだけ上方に位置して、環状の下保持具１４により固定される。これによって、内管１２と外管１１との間には環状通路１７が形成される。上環状保持具１３及び下環状保持具１４には、それぞれ、円周に沿って複数個の貫通孔１３ａ、１４ａが形成されている。
【００３８】
また、環状通路１７の下方領域には、通常、環状通路１７の下端より上方へと環状通路１７の長さの、即ち、内管１２の長さの略１／４程度の位置まで触媒（酸化触媒）１９が充填され、酸化部４０を構成している。触媒１９としては、白金などの貴金属、コバルト酸化物、酸化銅、アルミナなどが使用される。
【００３９】
本実施例において、燃焼管１０の下方部には、即ち、内管１２の下方端開口部１２ｂと外管１１の下方端底部１１ｂとの間には、従来と同様に、空間部１５が形成されており、外管１１の底部１１ｂには、この空間部１５へと上方に突出して、且つ、内管１２の下方端開口部１２ｂと対向した位置に台座１６が形成されている。
【００４０】
本実施例では、この台座１６の上に、本発明の特徴をなす気化部材２１が載置される。
【００４１】
図２をも参照すると、本実施例にて、気化部材２１は、厚さ（Ｔ）が６〜１８ｍｍ、直径（Ｄ）が３９ｍｍの円板とされるが、この形状、寸法に限定されるものではない。滴下される試料液体の量などにより適宜変更することができる。重要なのは、気化部材２１が多孔質セラミクスにて作製されることである。
【００４２】
本発明でいう「多孔質セラミクス」とは、給水率が０％とされる、所謂、緻密質セラミクスでないセラミクスを意味する。
【００４３】
また、本実施例では、図２に示すように、円板状気化部材２１の上方外周部は縮径加工され、この縮径加工部２１ｂにリング２２が嵌合されている。リング２２は、その上端縁部２２ａが、気化部材２１の上面、即ち、気化面２１ａより１〜５ｍｍ程度上方へと突出している。このリング２２は、詳しくは後述するが、主として、気化部材２１の気化面２１ａに滴下された試料液体が気化部材２１より不所望に外方へと落下するのを抑制する壁部材として機能するものである。勿論、このリング２２は、所望により、気化部材２１と一体に成形することも可能である。
【００４４】
本実施例では、リング２２の外径（Ｄ）は気化部材２１と同じ３９ｍｍとし、内径（Ｄ１）は３４ｍｍ、気化面２１ａからの突出高さ２ｍｍとした。つまり、リング２２の厚さ（Ｔ１）を４ｍｍ、気化部材２１の縮径加工した嵌合部２１ｂの高さＴ２を２ｍｍとした。
【００４５】
更に、本発明者らの研究実験の結果によると、図３（ａ）に示すように、気化部材２１の気化面２１ａには、図３（ｂ）に記載するような山形の切削刃３０を用いて、断面が略三角形状とされる溝３１ａ、３１ｂを、ピッチ（Ｐ）にて互いに直交する方向に形成するのが好適であることが分かった。換言すれば、気化面２１ａは、気化面２１ａに多数の山形部（凸部）３２が形成された凹凸面とされる。
【００４６】
本実施例で使用した切削刃３０は、図示するように、頂部角度（α）は３０°、頂部の半径（Ｒ）は０．３ｍｍとされたが、これに限定するものではない。
【００４７】
本実施例にて、各溝のピッチ（Ｐ）は１．２〜３ｍｍ、溝深さ（Ｈ）は０．５〜３ｍｍとした。
【００４８】
また、本発明者らの実験の結果で言えば、直交する溝３１ａ、３１ｂを形成することにより形成される多数の山形部（凸部）３２の頂部３２ａは、平面部とされるが、この平面部３２ａの幅（Ｗ）はできるだけ小さいのが好ましい。本実施例では、山形部平面部３２ａの幅（Ｗ）は、０．６ｍｍ以下とされた。
【００４９】
これは、以下の理由に基づくものと考える。
【００５０】
本実施例で使用する多孔質セラミクスからなる円板は、寸法精度を満たすようにするために、焼成した多孔質セラミクスの丸棒を指定の寸法よりもやや厚く切出し、これを研磨して指定された厚さに加工する。そのため、この研磨によって円板の表面においては、多孔質セラミクスが有している微細な孔の状態が何らかの変化を生じ、毛細管現象により液体を吸い上げるという多孔質セラミクスの特性が阻害されているのではないかと考えられる。
【００５１】
従って、研磨された表面を切削し、多孔質セラミクスが本来有している微細な孔が表面に露出するようにすることで、滴下された試料液体が速やかに吸い上げられるため、ライデンフロスト現象を生じることなく、気化がスムースに進行するものと考えられる。
【００５２】
研磨された表面の微細な孔を露出させる別法として、気化部材２１の気化面２１ａを、サンドブラストなどの粗面化処理により粗面とすることもできる。
【００５３】
また、本実施例では、直交する溝３１ａ、３１ｂを形成し、表面積を大きくするようにしたが、溝は、平行方向（溝３１ａのみ、又は、溝３１ｂのみ）でもよい。
【００５４】
次に、図１を参照して、上記構成の接触燃焼式分析計１の動作態様について説明する。
【００５５】
本実施例にて、試料液体Ｓは、試料液体注入部５０より所定量計量して内管１２の上端開口部１２ａより一定量づつ滴下して燃焼管１０内へと注入される。燃焼管１０は、加熱炉１００にて６００〜９００℃に加熱される。
【００５６】
試料液体Ｓは、通常、１回３０〜４０μＬの滴下量にて間欠的に、本実施例では、５〜６秒間隔にて、合計で２．８ｍＬを燃焼管１０の内管１２内へと注入する。
【００５７】
内管１２内へと滴下された試料液体Ｓは、内管１２内を通り、燃焼管１０の底部に設置した気化部材２１の多孔質セラミクスとされる気化面２１ａ上に落下する。気化面２１ａに試料液体Ｓの液滴が衝突すると、液滴は細かい粒に分かれる。つまり、気化面２１ａに落下した液滴は、この細かい粒に分かれることにより、粒同士が合体しにくくなり、気化までの時間が短くなる。また、多孔質セラミクスとされる気化面２１ａで浸み込み現象が起きるため、気化面２１ａの液滴に対する接触面が大きくなり、気化が促進されるものと考えられる。
【００５８】
気化部材２１の外周面にリング２２を設けたことにより、気化面２１ａ上の細かい粒が気化面２１ａから外方へと落下し、燃焼管１０の底部１１ｂに溜まることが防止される。更に、燃焼管１０の底部１１ｂに溜まった灰分が上昇して気化面２１ａへと回りこむことが有効に防止され、液滴の気化効率を大幅に向上させることができる。
【００５９】
次に、図１を参照して、更に詳しく、接触燃焼式分析計１の全体構成と、斯かる接触燃焼式分析計１を使用した水質分析方法の一実施例について説明する。図１には、試料液体中の有機物量の測定する場合の測定装置全体の構成をブロック図を含めて示す。
【００６０】
本実施例では、一例として、上記構成の接触燃焼式分析計１を全有機炭素分析計（ＴＯＣ計）として使用して試料液体中の有機物量の測定を行うものとする。
【００６１】
本実施例にて、試料液体注入部５０は、試料導入部５１とＩＣ（無機体炭素）除去部５２とを有している。試料液体注入部５０にて、試料液体Ｓは、先ず、試料導入部５１に導入され、試料導入部５１に導入された試料液体Ｓは、ＩＣ除去部５２を経て燃焼管１０の内管１２内に注入される。
【００６２】
ＩＣ除去部５２においては、試料導入部５１に導入された試料液体Ｓに酸を加え、試料液体Ｓ中に含まれるＩＣ（無機体炭素）を二酸化炭素（ＣＯ2）に変え、例えば窒素ガスなどを通気（バブリング）することにより試料液体Ｓ中から二酸化炭素を除去する。ＩＣ（無機体炭素）としては、試料液体Ｓ中に溶存している二酸化炭素、炭酸水素イオン、炭酸イオン、懸濁体炭酸塩類、などがある。本実施例では、導入した試料液体Ｓを希釈し、塩酸（ＨＣｌ）を加えて窒素ガスを通気し、試料液体Ｓ中から無機体炭素を除去した。
【００６３】
無機体炭素が除去された試料液体Ｓは、定量ポンプなどを有する試料液体注入部５０によって、所定量計量して内管１２の上端開口部１２ａより一定量づつ滴下して燃焼管１０内へと注入する。このとき内管１２には、キャリアガス供給部７０からキャリアガスが供給される。キャリアガスとしては窒素ガスを使用することができる。また、本実施例では、１回３０〜４０μＬの滴下量にて間欠的に、５〜６秒間隔にて燃焼管１０の内管１２内へ滴下した。つまり、試料液体の滴下は、０．４ｍＬ／分で７分間行った。
【００６４】
燃焼管１０は、気化部材２１が配置された気化部２０の温度が６５０℃〜７５０℃になるように、加熱炉１００にて加熱した。
【００６５】
斯かる構成にて、試料液体Ｓは、気化部２０に設置した気化部材２１にて極めて効率よく気化される。気化された試料ガスＳＧは、キャリアガスと共に触媒１９が充填された酸化部４０へと搬送され、触媒１９と接触することにより試料ガスＳＧ中に含まれる水質汚濁物質が酸化され、ＣＯ2ガスを発生する。本実施例では、酸化触媒１９としては、白金アルミナを使用した。
【００６６】
このＣＯ2ガスは、キャリアガスと共に計測部６０へと送給される。計測部６０へと送給されたＣＯ2ガスは、先ず、キャリアガスによって除湿部６１に運ばれ、ＣＯ2ガス中の水分が除去される。除湿部６１におけるＣＯ2ガス中の水分は、吸湿剤を用いて、或いは、冷却して凝縮除去することにより除去される。
【００６７】
水分が除去されたＣＯ2ガスは、測定部６２に導入され、ＣＯ2ガス濃度が、例えば、非分散型赤外分析計にて測定される。
【００６８】
測定部６２からの出力信号は、演算部６３でＴＯＣ値に換算し、表示部６４、出力部６５によりＴＯＣ値としての表示や外部出力を行う。
【００６９】
上記構成の本実施例の分析計１によれば、試料導入からＣＯ2ガス測定終了までの１測定周期は、約１５分で処理することができる。
【００７０】
本実施例にて、試料液体Ｓの滴下は、７分間行うが、演算部６３でのＴＯＣ値に換算するためのＣＯ2ガス測定値のサンプリングは、最後の１００秒間のみである。つまり、このときに得られるデータは、十分に立ち上がった後のデータであって、必要に応じて行うスムージング処理（平準化処理）をするのに必要なだけのデータを得ることができる。
【００７１】
本実施例の接触燃焼式分析計１を使用した上記構成の測定により、良好な分析結果を得ることができた。すなわち、本実施例の接触燃焼式分析計１によれば、気化がスムースに進行するため、試料液体の滴下開始から一定時間が経過した後（十分に立ち上がった後）は、測定部６２に導入されるＣＯ2ガス濃度が安定する。このため、平準化処理は、短時間のデータ（例えば、数十秒間のデータ）を基に行っても精度の高い測定値を得ることができる。
【００７２】
なお、本発明者らは、本発明の接触燃焼式分析計１の作用効果を立証するために、更に、以下の実験を試みた。
【００７３】
この実験では、上述した構成とされる本実施例の接触燃焼式分析計１と、比較例として、従来のＴＯＣ分析計を使用して、ＣＯ2の出力値のばらつきを観察した。測定結果を図４に示す。
【００７４】
比較例として使用したＴＯＣ計は、図１に示す本実施例の接触燃焼式分析計１の気化部２０から気化部材２１を除いた接触燃焼式分析計１’であった。
【００７５】
本実験では、両分析計１、１’ともに、気化部２０の温度が十分に上がってから、標準液を連続的に滴下した。標準液としては、２００ｍｇＣ／Ｌのフタル酸水素カリウム溶液に、ＩＣ除去のための塩酸を加えたものを使用した。２００ｍｇＣ／Ｌの場合のＣＯ2換算理論値は、１３４４ｐｐｍである。
【００７６】
本発明の分析計１の測定結果を、比較例とされる従来の分析計１’の測定結果と比較すると理解されるように、本発明の接触燃焼式分析計１は、比較例に比して、ＣＯ2の出力値のばらつきが極めて小さく、極めて安定した指示値を得ることができる。
【００７７】
つまり、上述したように、本発明の接触燃焼式分析計１によれば、平準化処理の基になるデータのサンプリングを長時間行わなくても信頼度の高い、高精度の測定が可能である。
【００７８】
また、本実施例の滴下方式の接触燃焼式分析計１は、ＴＯＣ計、ＴＮ計などの水質分析装置として使用し、水質汚濁物質を安定して、高精度に測定することができる。
【００７９】
実施例２
上記実施例１では、本発明に係る接触燃焼式分析計１の燃焼管１０は、図１に示すように、外管１１と内管１２とにて形成され、内管１２と外管１１との間に環状の通路１７が形成された二重管構造とされるものとして説明したが、これに限定されるものではない。
【００８０】
例えば、図５（ａ）を参照すると、燃焼管１０の一つの変更実施例を示す。この変更実施例では、燃焼管１０は、本管８１と、本管８１の途中に接続された支管８２とを備えている。
【００８１】
勿論、燃焼管１０は、図示してはいないが、加熱炉に装入自在とされ、加熱炉に装入することにより加熱炉によって全体が加熱される。
【００８２】
本管８１の底部は、気化部２０とされ、本発明の特徴をなす気化部材２１が設置される。
【００８３】
一方、気化部材２１が設置された底部より上方に位置して本管８１に接続された支管８２には、本管８１との接続部に隣接して触媒（酸化触媒）１９が充填された酸化部４０が形成される。
【００８４】
従って、この構成の燃焼管１０においても、試料液体Ｓが試料液体注入部５０から本管８１の上端開口部８１ａより一定量づつ滴下して本管８１内へと注入されると、気化部材２１にて極めて効率よく気化される。気化された試料ガスＳＧは、支管８２の酸化部４０へと搬送され、触媒１９と接触することにより試料ガスＳＧ中に含まれる水質汚濁物質が酸化され、ＣＯ2ガスを発生する。このＣＯ2ガスは、計測部６０へと送給され、実施例１と同様にして水質汚濁物質の汚濁度が計測される。
【００８５】
同様に、図５（ｂ）を参照すると、燃焼管１０の他の変更実施例を示す。この変更実施例では、燃焼管１０は、主管９１を備えており、その内部が仕切り壁９２にて分離され、試料液体供給路９３と、試料ガス通路９４と、を形成する。
【００８６】
勿論、燃焼管１０は、図示してはいないが、加熱炉に装入自在とされ、加熱炉に装入することにより加熱炉によって全体が加熱される。
【００８７】
主管９１の底部は、試料液体供給路９３と試料ガス通路９４とが連通した気化部２０とされ、本発明の特徴をなす気化部材２１が設置される。
【００８８】
気化部材２１が設置された気化部２０より上方に位置して試料ガス通路９４には、触媒（酸化触媒）１９が充填された酸化部４０が形成される。
【００８９】
従って、この構成の燃焼管１０においても、試料液体Ｓが試料液体注入部５０から主管９１の上端開口部９１ａより一定量づつ滴下して試料液体供給路９３内へと注入されると、気化部材２１にて極めて効率よく気化される。気化された試料ガスＳＧは、試料ガス通路９４の酸化部４０へと搬送され、触媒１９と接触することにより試料ガスＳＧ中に含まれる水質汚濁物質が酸化され、ＣＯ2ガスを発生する。このＣＯ2ガスは、計測部６０へと送給され、実施例１と同様にして水質汚濁物質の汚濁度が計測される。
【００９０】
以上説明した構成の燃焼管１０を備えた接触燃焼式分析計においても、実施例１で説明した接触燃焼式分析計１と同様の作用効果を達成し得る。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の接触燃焼式分析計の一実施例を説明する概略構成図である。
【図２】本発明の接触燃焼式分析計の特徴をなす気化部材の斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、気化部材の気化面を説明する平面図であり、図３（ｂ）は、気化面に溝を形成するための切削刃の形状を示す正面図である。
【図４】本発明の接触燃焼式分析計と従来のＴＯＣ分析計におけるＣＯ2の出力値のばらつきを観察した図である。
【図５】本発明の接触燃焼式分析計の燃焼管の他の変更実施例を説明する概略構成図である。
【図６】従来の接触燃焼式分析計の一例を説明する概略構成図である。
【符号の説明】
【００９２】
１ 接触燃焼式分析計
１０ 燃焼管
１１ 外管
１２ 内管
１９ 触媒
２０ 気化部
２１ 気化部材
２１ａ 気化面
２２ リング（壁部材）
４０ 酸化部
５０ 試料液体注入部
６０ 計測部
７０ キャリアガス供給部
８１ 本管
８２ 支管
９１ 主管
１００ 加熱炉
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＴＯＣ計、ＴＮ計などの接触燃焼式分析計に関し、特に、滴下方式の接触燃焼式分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場排水や下水道排水などの水質汚濁物質を含む排水などの汚濁度を測定する水質分析計である、例えば全有機炭素分析計（ＴＯＣ計）、全窒素分析計（ＴＮ計）には、接触燃焼式のものが広く使用されている。
【０００３】
また、接触燃焼式分析計には、排水などからの微量の試料液体をサンプリングし、試料液体注入部から所定の温度に保持された燃焼管内に滴下して注入し、水分を蒸発気化すると共に、試料液体中の水質汚濁物質をＣＯ2、ＮＯに燃焼分解し計測部に送給して試料排水の汚濁度を計測する、所謂、滴下方式のものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
上記特許文献１の発明では、滴下する試料液体が直接触媒に接触し、触媒が劣化するのを防ぐために、触媒の上部にセラミックファイバーから成る触媒床を設け、滴下された試料液体が触媒に直接接触するのを防止している。
【０００５】
上記特許文献１に記載の構成では、滴下された試料液体は、燃焼管内に間欠的に供給（滴下）されており、触媒床を構成するセラミックファイバーに直接に、しかも、特定の箇所に当たることとなる。従って、試料液体の滴下が間欠的であり、１回の滴下量も少量（例えば２０μＬ程度）であれば実用的であるが、１回の滴下量が多かったり、１回の滴下量が少量であっても数ｍＬの試料液体が連続的に滴下されるような方式の分析計では、実用上問題が生じる。すなわち、触媒の劣化は抑制し得たとしても、セラミックファイバーは、試料液体が直接当たる部分の劣化が特に著しく、そのため、結局は、触媒床全体を頻繁に交換することが余儀なくされる。
【０００６】
一方、例えば図６に示す構造のように燃焼管１０を二重管構造にするなどして、試料液体を触媒上に滴下しないで気化させるタイプの接触燃焼式分析計１Ａも存在する。この接触燃焼式分析計１Ａの概略構成について説明すると以下の通りである。
【０００７】
つまり、接触燃焼式分析計１Ａは、燃焼管１０を備えており、燃焼管１０は、加熱炉１００に装入自在とされ、加熱炉１００に装入することにより加熱炉１００によって全体が加熱される。
【０００８】
燃焼管１０は、一端（上方端）１１ａが開口し、他端（下方端１１ｂ）が閉鎖された所定長さの外管１１と、この外管１１内に配置された両端１２ａ、１２ｂが開口したパイプ状の内管１２とから成る二重管構造とされる。
【０００９】
内管１２の一端（上方端）１２ａは、環状の上保持具１３により外管１１の上方端開口部１１ａに固定され、また、内管１２の他端（下方端）１２ｂは、外管１１の下方端底部１１ｂより所定の長さだけ上方に位置して環状の下保持具１４により固定されている。上環状保持具１３及び下環状保持具１４には、それぞれ、円周に沿って複数個の貫通孔１３ａ、１４ａが形成されている。これによって、外管１１と内管１２との間には環状通路１７が形成される。環状通路１７の下方領域には、白金を用いた触媒１９が充填され、酸化部４０を構成している。
【００１０】
また、内管１２の下方端開口部１２ｂと、外管１１の下方端底部１１ｂとの間には、空間部１５が形成されている。外管１１の底部１１ｂには、この空間部１５へと上方に突出して、且つ、内管１２の下方端開口部１２ｂと対向した位置に台状の気化部材１６が形成されており、気化部２０を構成している。
【００１１】
上記構成の接触燃焼式分析計１Ａでは、試料液体Ｓは、試料液体注入部５０によって内管１２の上端開口部１２ａより一定量づつ滴下して燃焼管１０内へと注入される。同時に、内管１２内には、キャリアガス供給部（図示せず）からキャリアガスが供給される。
【００１２】
燃焼管１０は、加熱炉１００にて加熱されており、そのため、内管１２内へと滴下された試料液体Ｓが内管１２内を通り、燃焼管１０の底部１１ｂに設置された台座、即ち、気化部材１６上に落下すると、気化部２０を構成する気化部材１６にて加熱され、試料液体Ｓは蒸発気化され、水質汚濁物質を含んだ試料ガスＳＧとなる。
【００１３】
試料ガスＳＧは、キャリアガスと共に、内管１２と外管１１との間に形成された環状通路１７の下方端入口、即ち、下環状保持具１４の貫通孔１４ａから上方へと酸化部４０に流動し、環状通路１７に充填された触媒１９と接触する。これによって、試料ガスＳＧ中に含まれる水質汚濁物質がＣＯ2に燃焼分解される。
【００１４】
ＣＯ2は、キャリアガスと共に、内管１２と外管１１との間に形成された環状通路１７の更に上方へと流動し、環状通路１７の上方流出口、即ち、上環状保持具１３の貫通穴１３ａから計測部６０に搬送され、試料液体（排水など）の汚濁度を計測する。
【特許文献１】特開２００５−２４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、本発明者らの研究実験の結果、次のことが分かった。
【００１６】
上記接触燃焼式分析計１Ａにて滴下された試料液体Ｓの気化面１６ａを形成する、台状の気化部材１６は、外管１１と一体的に硬質セラミクス（即ち、緻密質セラミクス）にて作製されている。
【００１７】
本発明者らの研究実験によれば、試料液体を緻密質セラミクスで形成された高温度の気化面１６ａに滴下すると、ライデンフロスト現象が起き、試料液体Ｓがスムースに気化しないことが分かった。
【００１８】
ライデンフロスト現象とは、例えば高温の金属板上に水滴を落とすと、丸い滴となって板上を転がりまわり、なかなか蒸発しない現象をいう。これは、水滴と金属板の間に熱を伝え難い水蒸気の膜ができる（膜沸騰）ためである。
【００１９】
つまり、上記構成の接触燃焼式分析計１Ａでは、試料液体Ｓを緻密質セラミクスで形成された気化部材１６の気化面１６ａに滴下しても、気化がスムースに進行せず、分析計における指示が不安定になる。
【００２０】
そのため、従来の上記接触燃焼式分析計１Ａは、試料液体Ｓを連続的に供給（滴下）することにより得られた計測信号を、計測部６０に設けた信号処理手段により平準化処理し、測定値を得ることが必要とされた。そして、その平準化処理は、相当長い時間分の計測信号を基に行う必要があるため、１測定周期を相当長くしなくてはならないという問題があった。また更に、連続的に測定値を出力する方式であれば応答遅れを生ずるという問題もあった。
【００２１】
一方、接触燃焼式分析計１Ａのような構成の分析計において、少量の試料液体を間欠的に供給（滴下）することも考えられる。この場合、滴下する試料液体が少量なので、ライデンフロスト現象は発生し難い。しかし、ライデンフロスト現象が発生した場合には、上述したのと同様の問題が生ずる。
【００２２】
本発明者らは、上記問題を解決するために多くの実験研究を行った結果、上記構成の滴下方式の接触燃焼式分析計であっても、滴下された試料液体を気化する気化部材を多孔質セラミクスにて形成することにより、ライデンフロスト現象の発生を抑制し得ることを見出した。
【００２３】
本発明は、本発明者らの斯かる新規な知見に基づくものである。
【００２４】
本発明の目的は、気化をスムースに進行させ、平準化処理の時間を長く設定しなくても精度良く測定することのできる滴下方式の接触燃焼式分析計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的は本発明に係る接触燃焼式分析計にて達成される。要約すれば、本発明は、加熱炉にて加熱される燃焼管を備え、燃焼管内へと滴下された水質汚濁物質を含んだ試料液体を気化して触媒と接触させ、試料液体中に含まれる水質汚濁物質の汚濁度を計測する滴下方式の接触燃焼式分析計において、
前記燃焼管内に滴下された前記試料液体が衝突し、衝突した前記試料液体を気化させる気化部材を備え、前記気化部材が多孔質セラミクスにて形成されることを特徴とする接触燃焼式分析計である。
【００２６】
本発明の一実施態様によれば、前記気化部材の前記気化面には溝が形成される。
【００２７】
本発明の他の実施態様によれば、前記気化部材の上端部外周には、前記気化面より上方へと突出して壁部材が形成されている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の接触燃焼式分析計によれば、気化をスムースに進行させることができる。それにより、平準化処理の時間を長く設定しなくても精度良く測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る接触燃焼式分析計を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３０】
実施例１
図１に、本発明に係る接触燃焼式分析計１の一実施例の概略構成を示す。本実施例の接触燃焼式分析計１は、先に図６を参照して説明した滴下方式の接触燃焼式分析計１Ａと同様の構成とされる。
【００３１】
ただ、本実施例の接触燃焼式分析計１においては、先の接触燃焼式分析計１Ａにて使用されていた気化部材１６を台座として、新たに、この台座１６の上に多孔質セラミクスにて形成された気化部材２１を載置し、気化面２１ａを形成した構成において先の接触燃焼式分析計１Ａと大きく異なる。
【００３２】
以下に本実施例の滴下方式の接触燃焼式分析計１について説明する。
【００３３】
本実施例の滴下方式の接触燃焼式分析計１は、従来と同様に、燃焼管１０を備えている。燃焼管１０は、加熱炉１００に装入自在とされ、加熱炉１００に装入することにより加熱炉１００によって全体が加熱される。
【００３４】
燃焼管１０は、緻密質セラミクスにて形成された、外管１１と内管１２とにて形成され、内管１２と外管１１との間に環状の通路１７が形成された二重管構造とされる。
【００３５】
つまり、外管１１は、所定長さを有した概略円筒形状のセラミクス管とされ、その一端（上方端）１１ａは開口した開口部とされる。また、他端（下方端）１１ｂは閉鎖されて、底部を形成している。この円筒状外管１１内に、同一軸線にて、両端１２ａ、１２ｂが開口したパイプ状のセラミクス管とされる内管１２が配置される。
【００３６】
外管１１及び内管１２の一つの具体的寸法を挙げれば、外管１１の長さは２０ｃｍ、外径５．５ｃｍ、内径４．５ｃｍとされ、内管１２の長さは１６ｃｍ、外径２．５ｃｍ、内径２．０ｃｍとされる。勿論、外管１１及び内管１２の寸法、形状は、この値に限定されるものではなく、当業者が必要に応じて任意に変更し得る。
【００３７】
本実施例では、内管１２の一端（上方端）１２ａは、環状の上保持具１３により外管１１の上方端開口部１１ａに固定される。また、内管１２の他端（下方端）１２ｂは、外管１１の下方端底部１１ｂより所定の長さだけ上方に位置して、環状の下保持具１４により固定される。これによって、内管１２と外管１１との間には環状通路１７が形成される。上環状保持具１３及び下環状保持具１４には、それぞれ、円周に沿って複数個の貫通孔１３ａ、１４ａが形成されている。
【００３８】
また、環状通路１７の下方領域には、通常、環状通路１７の下端より上方へと環状通路１７の長さの、即ち、内管１２の長さの略１／４程度の位置まで触媒（酸化触媒）１９が充填され、酸化部４０を構成している。触媒１９としては、白金などの貴金属、コバルト酸化物、酸化銅、アルミナなどが使用される。
【００３９】
本実施例において、燃焼管１０の下方部には、即ち、内管１２の下方端開口部１２ｂと外管１１の下方端底部１１ｂとの間には、従来と同様に、空間部１５が形成されており、外管１１の底部１１ｂには、この空間部１５へと上方に突出して、且つ、内管１２の下方端開口部１２ｂと対向した位置に台座１６が形成されている。
【００４０】
本実施例では、この台座１６の上に、本発明の特徴をなす気化部材２１が載置される。
【００４１】
図２をも参照すると、本実施例にて、気化部材２１は、厚さ（Ｔ）が６〜１８ｍｍ、直径（Ｄ）が３９ｍｍの円板とされるが、この形状、寸法に限定されるものではない。滴下される試料液体の量などにより適宜変更することができる。重要なのは、気化部材２１が多孔質セラミクスにて作製されることである。
【００４２】
本発明でいう「多孔質セラミクス」とは、給水率が０％とされる、所謂、緻密質セラミクスでないセラミクスを意味する。
【００４３】
また、本実施例では、図２に示すように、円板状気化部材２１の上方外周部は縮径加工され、この縮径加工部２１ｂにリング２２が嵌合されている。リング２２は、その上端縁部２２ａが、気化部材２１の上面、即ち、気化面２１ａより１〜５ｍｍ程度上方へと突出している。このリング２２は、詳しくは後述するが、主として、気化部材２１の気化面２１ａに滴下された試料液体が気化部材２１より不所望に外方へと落下するのを抑制する壁部材として機能するものである。勿論、このリング２２は、所望により、気化部材２１と一体に成形することも可能である。
【００４４】
本実施例では、リング２２の外径（Ｄ）は気化部材２１と同じ３９ｍｍとし、内径（Ｄ１）は３４ｍｍ、気化面２１ａからの突出高さ２ｍｍとした。つまり、リング２２の厚さ（Ｔ１）を４ｍｍ、気化部材２１の縮径加工した嵌合部２１ｂの高さＴ２を２ｍｍとした。
【００４５】
更に、本発明者らの研究実験の結果によると、図３（ａ）に示すように、気化部材２１の気化面２１ａには、図３（ｂ）に記載するような山形の切削刃３０を用いて、断面が略三角形状とされる溝３１ａ、３１ｂを、ピッチ（Ｐ）にて互いに直交する方向に形成するのが好適であることが分かった。換言すれば、気化面２１ａは、気化面２１ａに多数の山形部（凸部）３２が形成された凹凸面とされる。
【００４６】
本実施例で使用した切削刃３０は、図示するように、頂部角度（α）は３０°、頂部の半径（Ｒ）は０．３ｍｍとされたが、これに限定するものではない。
【００４７】
本実施例にて、各溝のピッチ（Ｐ）は１．２〜３ｍｍ、溝深さ（Ｈ）は０．５〜３ｍｍとした。
【００４８】
また、本発明者らの実験の結果で言えば、直交する溝３１ａ、３１ｂを形成することにより形成される多数の山形部（凸部）３２の頂部３２ａは、平面部とされるが、この平面部３２ａの幅（Ｗ）はできるだけ小さいのが好ましい。本実施例では、山形部平面部３２ａの幅（Ｗ）は、０．６ｍｍ以下とされた。
【００４９】
これは、以下の理由に基づくものと考える。
【００５０】
本実施例で使用する多孔質セラミクスからなる円板は、寸法精度を満たすようにするために、焼成した多孔質セラミクスの丸棒を指定の寸法よりもやや厚く切出し、これを研磨して指定された厚さに加工する。そのため、この研磨によって円板の表面においては、多孔質セラミクスが有している微細な孔の状態が何らかの変化を生じ、毛細管現象により液体を吸い上げるという多孔質セラミクスの特性が阻害されているのではないかと考えられる。
【００５１】
従って、研磨された表面を切削し、多孔質セラミクスが本来有している微細な孔が表面に露出するようにすることで、滴下された試料液体が速やかに吸い上げられるため、ライデンフロスト現象を生じることなく、気化がスムースに進行するものと考えられる。
【００５２】
研磨された表面の微細な孔を露出させる別法として、気化部材２１の気化面２１ａを、サンドブラストなどの粗面化処理により粗面とすることもできる。
【００５３】
また、本実施例では、直交する溝３１ａ、３１ｂを形成し、表面積を大きくするようにしたが、溝は、平行方向（溝３１ａのみ、又は、溝３１ｂのみ）でもよい。
【００５４】
次に、図１を参照して、上記構成の接触燃焼式分析計１の動作態様について説明する。
【００５５】
本実施例にて、試料液体Ｓは、試料液体注入部５０より所定量計量して内管１２の上端開口部１２ａより一定量づつ滴下して燃焼管１０内へと注入される。燃焼管１０は、加熱炉１００にて６００〜９００℃に加熱される。
【００５６】
試料液体Ｓは、通常、１回３０〜４０μＬの滴下量にて間欠的に、本実施例では、５〜６秒間隔にて、合計で２．８ｍＬを燃焼管１０の内管１２内へと注入する。
【００５７】
内管１２内へと滴下された試料液体Ｓは、内管１２内を通り、燃焼管１０の底部に設置した気化部材２１の多孔質セラミクスとされる気化面２１ａ上に落下する。気化面２１ａに試料液体Ｓの液滴が衝突すると、液滴は細かい粒に分かれる。つまり、気化面２１ａに落下した液滴は、この細かい粒に分かれることにより、粒同士が合体しにくくなり、気化までの時間が短くなる。また、多孔質セラミクスとされる気化面２１ａで浸み込み現象が起きるため、気化面２１ａの液滴に対する接触面が大きくなり、気化が促進されるものと考えられる。
【００５８】
気化部材２１の外周面にリング２２を設けたことにより、気化面２１ａ上の細かい粒が気化面２１ａから外方へと落下し、燃焼管１０の底部１１ｂに溜まることが防止される。更に、燃焼管１０の底部１１ｂに溜まった灰分が上昇して気化面２１ａへと回りこむことが有効に防止され、液滴の気化効率を大幅に向上させることができる。
【００５９】
次に、図１を参照して、更に詳しく、接触燃焼式分析計１の全体構成と、斯かる接触燃焼式分析計１を使用した水質分析方法の一実施例について説明する。図１には、試料液体中の有機物量の測定する場合の測定装置全体の構成をブロック図を含めて示す。
【００６０】
本実施例では、一例として、上記構成の接触燃焼式分析計１を全有機炭素分析計（ＴＯＣ計）として使用して試料液体中の有機物量の測定を行うものとする。
【００６１】
本実施例にて、試料液体注入部５０は、試料導入部５１とＩＣ（無機体炭素）除去部５２とを有している。試料液体注入部５０にて、試料液体Ｓは、先ず、試料導入部５１に導入され、試料導入部５１に導入された試料液体Ｓは、ＩＣ除去部５２を経て燃焼管１０の内管１２内に注入される。
【００６２】
ＩＣ除去部５２においては、試料導入部５１に導入された試料液体Ｓに酸を加え、試料液体Ｓ中に含まれるＩＣ（無機体炭素）を二酸化炭素（ＣＯ2）に変え、例えば窒素ガスなどを通気（バブリング）することにより試料液体Ｓ中から二酸化炭素を除去する。ＩＣ（無機体炭素）としては、試料液体Ｓ中に溶存している二酸化炭素、炭酸水素イオン、炭酸イオン、懸濁体炭酸塩類、などがある。本実施例では、導入した試料液体Ｓを希釈し、塩酸（ＨＣｌ）を加えて窒素ガスを通気し、試料液体Ｓ中から無機体炭素を除去した。
【００６３】
無機体炭素が除去された試料液体Ｓは、定量ポンプなどを有する試料液体注入部５０によって、所定量計量して内管１２の上端開口部１２ａより一定量づつ滴下して燃焼管１０内へと注入する。このとき内管１２には、キャリアガス供給部７０からキャリアガスが供給される。キャリアガスとしては窒素ガスを使用することができる。また、本実施例では、１回３０〜４０μＬの滴下量にて間欠的に、５〜６秒間隔にて燃焼管１０の内管１２内へ滴下した。つまり、試料液体の滴下は、０．４ｍＬ／分で７分間行った。
【００６４】
燃焼管１０は、気化部材２１が配置された気化部２０の温度が６５０℃〜７５０℃になるように、加熱炉１００にて加熱した。
【００６５】
斯かる構成にて、試料液体Ｓは、気化部２０に設置した気化部材２１にて極めて効率よく気化される。気化された試料ガスＳＧは、キャリアガスと共に触媒１９が充填された酸化部４０へと搬送され、触媒１９と接触することにより試料ガスＳＧ中に含まれる水質汚濁物質が酸化され、ＣＯ2ガスを発生する。本実施例では、酸化触媒１９としては、白金アルミナを使用した。
【００６６】
このＣＯ2ガスは、キャリアガスと共に計測部６０へと送給される。計測部６０へと送給されたＣＯ2ガスは、先ず、キャリアガスによって除湿部６１に運ばれ、ＣＯ2ガス中の水分が除去される。除湿部６１におけるＣＯ2ガス中の水分は、吸湿剤を用いて、或いは、冷却して凝縮除去することにより除去される。
【００６７】
水分が除去されたＣＯ2ガスは、測定部６２に導入され、ＣＯ2ガス濃度が、例えば、非分散型赤外分析計にて測定される。
【００６８】
測定部６２からの出力信号は、演算部６３でＴＯＣ値に換算し、表示部６４、出力部６５によりＴＯＣ値としての表示や外部出力を行う。
【００６９】
上記構成の本実施例の分析計１によれば、試料導入からＣＯ2ガス測定終了までの１測定周期は、約１５分で処理することができる。
【００７０】
本実施例にて、試料液体Ｓの滴下は、７分間行うが、演算部６３でのＴＯＣ値に換算するためのＣＯ2ガス測定値のサンプリングは、最後の１００秒間のみである。つまり、このときに得られるデータは、十分に立ち上がった後のデータであって、必要に応じて行うスムージング処理（平準化処理）をするのに必要なだけのデータを得ることができる。
【００７１】
本実施例の接触燃焼式分析計１を使用した上記構成の測定により、良好な分析結果を得ることができた。すなわち、本実施例の接触燃焼式分析計１によれば、気化がスムースに進行するため、試料液体の滴下開始から一定時間が経過した後（十分に立ち上がった後）は、測定部６２に導入されるＣＯ2ガス濃度が安定する。このため、平準化処理は、短時間のデータ（例えば、数十秒間のデータ）を基に行っても精度の高い測定値を得ることができる。
【００７２】
なお、本発明者らは、本発明の接触燃焼式分析計１の作用効果を立証するために、更に、以下の実験を試みた。
【００７３】
この実験では、上述した構成とされる本実施例の接触燃焼式分析計１と、比較例として、従来のＴＯＣ分析計を使用して、ＣＯ2の出力値のばらつきを観察した。測定結果を図４に示す。
【００７４】
比較例として使用したＴＯＣ計は、図１に示す本実施例の接触燃焼式分析計１の気化部２０から気化部材２１を除いた接触燃焼式分析計１’であった。
【００７５】
本実験では、両分析計１、１’ともに、気化部２０の温度が十分に上がってから、標準液を連続的に滴下した。標準液としては、２００ｍｇＣ／Ｌのフタル酸水素カリウム溶液に、ＩＣ除去のための塩酸を加えたものを使用した。２００ｍｇＣ／Ｌの場合のＣＯ2換算理論値は、１３４４ｐｐｍである。
【００７６】
本発明の分析計１の測定結果を、比較例とされる従来の分析計１’の測定結果と比較すると理解されるように、本発明の接触燃焼式分析計１は、比較例に比して、ＣＯ2の出力値のばらつきが極めて小さく、極めて安定した指示値を得ることができる。
【００７７】
つまり、上述したように、本発明の接触燃焼式分析計１によれば、平準化処理の基になるデータのサンプリングを長時間行わなくても信頼度の高い、高精度の測定が可能である。
【００７８】
また、本実施例の滴下方式の接触燃焼式分析計１は、ＴＯＣ計、ＴＮ計などの水質分析装置として使用し、水質汚濁物質を安定して、高精度に測定することができる。
【００７９】
実施例２
上記実施例１では、本発明に係る接触燃焼式分析計１の燃焼管１０は、図１に示すように、外管１１と内管１２とにて形成され、内管１２と外管１１との間に環状の通路１７が形成された二重管構造とされるものとして説明したが、これに限定されるものではない。
【００８０】
例えば、図５（ａ）を参照すると、燃焼管１０の一つの変更実施例を示す。この変更実施例では、燃焼管１０は、本管８１と、本管８１の途中に接続された支管８２とを備えている。
【００８１】
勿論、燃焼管１０は、図示してはいないが、加熱炉に装入自在とされ、加熱炉に装入することにより加熱炉によって全体が加熱される。
【００８２】
本管８１の底部は、気化部２０とされ、本発明の特徴をなす気化部材２１が設置される。
【００８３】
一方、気化部材２１が設置された底部より上方に位置して本管８１に接続された支管８２には、本管８１との接続部に隣接して触媒（酸化触媒）１９が充填された酸化部４０が形成される。
【００８４】
従って、この構成の燃焼管１０においても、試料液体Ｓが試料液体注入部５０から本管８１の上端開口部８１ａより一定量づつ滴下して本管８１内へと注入されると、気化部材２１にて極めて効率よく気化される。気化された試料ガスＳＧは、支管８２の酸化部４０へと搬送され、触媒１９と接触することにより試料ガスＳＧ中に含まれる水質汚濁物質が酸化され、ＣＯ2ガスを発生する。このＣＯ2ガスは、計測部６０へと送給され、実施例１と同様にして水質汚濁物質の汚濁度が計測される。
【００８５】
同様に、図５（ｂ）を参照すると、燃焼管１０の他の変更実施例を示す。この変更実施例では、燃焼管１０は、主管９１を備えており、その内部が仕切り壁９２にて分離され、試料液体供給路９３と、試料ガス通路９４と、を形成する。
【００８６】
勿論、燃焼管１０は、図示してはいないが、加熱炉に装入自在とされ、加熱炉に装入することにより加熱炉によって全体が加熱される。
【００８７】
主管９１の底部は、試料液体供給路９３と試料ガス通路９４とが連通した気化部２０とされ、本発明の特徴をなす気化部材２１が設置される。
【００８８】
気化部材２１が設置された気化部２０より上方に位置して試料ガス通路９４には、触媒（酸化触媒）１９が充填された酸化部４０が形成される。
【００８９】
従って、この構成の燃焼管１０においても、試料液体Ｓが試料液体注入部５０から主管９１の上端開口部９１ａより一定量づつ滴下して試料液体供給路９３内へと注入されると、気化部材２１にて極めて効率よく気化される。気化された試料ガスＳＧは、試料ガス通路９４の酸化部４０へと搬送され、触媒１９と接触することにより試料ガスＳＧ中に含まれる水質汚濁物質が酸化され、ＣＯ2ガスを発生する。このＣＯ2ガスは、計測部６０へと送給され、実施例１と同様にして水質汚濁物質の汚濁度が計測される。
【００９０】
以上説明した構成の燃焼管１０を備えた接触燃焼式分析計においても、実施例１で説明した接触燃焼式分析計１と同様の作用効果を達成し得る。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の接触燃焼式分析計の一実施例を説明する概略構成図である。
【図２】本発明の接触燃焼式分析計の特徴をなす気化部材の斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、気化部材の気化面を説明する平面図であり、図３（ｂ）は、気化面に溝を形成するための切削刃の形状を示す正面図である。
【図４】本発明の接触燃焼式分析計と従来のＴＯＣ分析計におけるＣＯ2の出力値のばらつきを観察した図である。
【図５】本発明の接触燃焼式分析計の燃焼管の他の変更実施例を説明する概略構成図である。
【図６】従来の接触燃焼式分析計の一例を説明する概略構成図である。
【符号の説明】
【００９２】
１ 接触燃焼式分析計
１０ 燃焼管
１１ 外管
１２ 内管
１９ 触媒
２０ 気化部
２１ 気化部材
２１ａ 気化面
２２ リング（壁部材）
４０ 酸化部
５０ 試料液体注入部
６０ 計測部
７０ キャリアガス供給部
８１ 本管
８２ 支管
９１ 主管
１００ 加熱炉
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉にて加熱される燃焼管を備え、燃焼管内へと滴下された水質汚濁物質を含んだ試料液体を気化して触媒と接触させ、試料液体中に含まれる水質汚濁物質の汚濁度を計測する滴下方式の接触燃焼式分析計において、
前記燃焼管内に滴下された前記試料液体が衝突し、衝突した前記試料液体を気化させる気化部材を備え、前記気化部材が多孔質セラミクスにて形成されることを特徴とする接触燃焼式分析計。
【請求項２】
前記気化部材の前記気化面には溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載の接触燃焼式分析計。
【請求項３】
前記気化部材の上端部外周には、前記気化面より上方へと突出して壁部材が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接触燃焼式分析計。
【請求項１】
加熱炉にて加熱される燃焼管を備え、燃焼管内へと滴下された水質汚濁物質を含んだ試料液体を気化して触媒と接触させ、試料液体中に含まれる水質汚濁物質の汚濁度を計測する滴下方式の接触燃焼式分析計において、
前記燃焼管内に滴下された前記試料液体が衝突し、衝突した前記試料液体を気化させる気化部材を備え、前記気化部材が多孔質セラミクスにて形成されることを特徴とする接触燃焼式分析計。
【請求項２】
前記気化部材の前記気化面には溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載の接触燃焼式分析計。
【請求項３】
前記気化部材の上端部外周には、前記気化面より上方へと突出して壁部材が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接触燃焼式分析計。
【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２００９−２１０４４２（Ｐ２００９−２１０４４２Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４１３５（Ｐ２００８−５４１３５）
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月４日（２００８．３．４）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
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