特許 7266297 液体計量装置および水質測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-20

(45)【発行日】2023-04-28

(54)【発明の名称】液体計量装置および水質測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 31/00 20060101AFI20230421BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20230421BHJP

【ＦＩ】

G01N31/00 D

G01N1/00 101L

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019170481

(22)【出願日】2019-09-19

(65)【公開番号】P2021047112

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-07-06

(73)【特許権者】

【識別番号】391028188

【氏名又は名称】株式会社アナテック・ヤナコ

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】弁理士法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松岡 信夫

(72)【発明者】

【氏名】西田 健太

(72)【発明者】

【氏名】片山 光一

(72)【発明者】

【氏名】郭 翔

(72)【発明者】

【氏名】羽谷 信治

(72)【発明者】

【氏名】菅原 光明

【審査官】西浦 昌哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２２０９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１１７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０６４３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０９１８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９０９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８４１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－０８１１８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０６－１０２２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３２１１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０６４６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００１８３７６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３１／００－３１／２２

Ｇ０１Ｎ ３５／００－３５／１０

Ｇ０１Ｎ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被計量液を貯留する貯留部と、
前記貯留部に接続された一次管路と、
前記被計量液を計量するための計量管路と、
計量後の前記被計量液が流れる二次管路と、
前記計量管路から空気を吸い込む正転駆動と前記計量管路に空気を送り込む逆転駆動とに切り替え可能なポンプと、
前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れと、前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れとを制御するバルブ装置と、
前記計量管路内に流れる前記被計量液を検出するセンサ装置と、
前記センサ装置による前記被計量液の検出結果に基づいて、前記ポンプおよび前記バルブ装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
（１）前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れを許容するとともに前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れを制限するように前記バルブ装置を制御し、前記ポンプを正転駆動させる第１制御と、
（２）前記第１制御中に前記センサ装置が前記被計量液の液面を検知したことに基づいて、前記ポンプを前記第１制御に比べて低速で逆転駆動させる第２制御と、
（３）前記第２制御中に前記センサ装置が前記被計量液の液面を再び検知したことに基づいて、前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れを制限するとともに前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れを許容するように前記バルブ装置を制御し、前記ポンプを逆転駆動させる第３制御とを行う
ことを特徴とする液体計量装置。

【請求項2】

前記一次管路と前記計量管路とを接続する中間管路をさらに備え、
前記中間管路には、当該中間管路の内径を拡大させて形成された気泡低減部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体計量装置。

【請求項3】

前記貯留部として、有機炭素を含む試料を前記被計量液として貯留する試料貯留部と、酸を溶質とする酸溶液を前記被計量液として貯留する酸溶液貯留部と、酸化剤を溶質とする酸化剤溶液を前記被計量液として貯留する酸化剤溶液貯留部とを備え、
前記一次管路として、前記試料貯留部に接続された試料一次管路と、前記酸溶液貯留部に接続された酸溶液一次管路と、前記酸化剤溶液貯留部に接続された酸化剤溶液一次管路とを備え、
前記計量管路として、前記試料を計量するための試料計量管路と、前記酸溶液を計量するための酸溶液計量管路と、前記酸化剤溶液を計量するための酸化剤溶液計量管路とを備え、
前記センサ装置は、前記試料計量管路内に流れる前記試料を検出する試料センサと、前記酸溶液計量管路内に流れる前記酸溶液を検出する酸溶液センサと、前記酸化剤溶液計量管路内に流れる前記酸化剤溶液を検出する酸化剤溶液センサとを備えている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体計量装置。

【請求項4】

前記貯留部として、前記試料を希釈するための希釈水を前記被計量液として貯留する希釈水貯留部を備え、
前記一次管路として、前記希釈水貯留部に接続された希釈水一次管路を備え、
前記計量管路として、前記希釈水を計量するための希釈水計量管路を備え、
前記センサ装置は、前記希釈水計量管路内に流れる前記希釈水を検出する希釈水センサを備えている
ことを特徴とする請求項３に記載の液体計量装置。

【請求項5】

前記二次管路と前記試料計量管路と前記希釈水計量管路とが直列に接続されている
ことを特徴とする請求項４に記載の液体計量装置。

【請求項6】

前記バルブ装置は、前記一次管路と前記計量管路と前記二次管路とが接続された三方向電磁弁を備えている
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の液体計量装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の液体計量装置を備える
ことを特徴とする水質測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被計量液を計量する液体計量装置およびこれを備えた水質測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

水質測定装置として、例えば試料である水に含まれる有機炭素の濃度を測定する全有機炭素測定装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には、マイクロシリンジを用いて所定量の試料を反応槽に注入し、定量ポンプを用いて所定量の酸溶液を反応槽に注入し、さらに、他の定量ポンプを用いて所定量の酸化剤溶液を反応槽に注入する全有機炭素測定装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭６３－１７３９６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の構成では、マイクロシリンジを用いて被計量液である試料を計量する必要があり、試料を自動で計量することができないという問題があった。そこで、酸溶液および酸化剤溶液と同様に、定量ポンプを用いて試料を計量することが考えられるが、定量ポンプの性能が低下した場合には精確に計量できないという問題がある。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ポンプの性能が変動する場合であっても被計量液を自動で精確に計量できる液体計量装置および水質測定装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の液体計量装置は、被計量液を貯留する貯留部と、前記貯留部に接続された一次管路と、前記被計量液を計量するための計量管路と、計量後の前記被計量液が流れる二次管路と、前記計量管路から空気を吸い込む正転駆動と前記計量管路に空気を送り込む逆転駆動とに切り替え可能なポンプと、前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れと、前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れとを制御するバルブ装置と、前記計量管路内に流れる前記被計量液を検出するセンサ装置と、前記センサ装置による前記被計量液の検出結果に基づいて、前記ポンプおよび前記バルブ装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、（１）前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れを許容するとともに前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れを制限するように前記バルブ装置を制御し、前記ポンプを正転駆動させる第１制御と、（２）前記第１制御中に前記センサ装置が前記被計量液の液面を検知したことに基づいて、前記ポンプを前記第１制御に比べて低速で逆転駆動させる第２制御と、（３）前記第２制御中に前記センサ装置が前記被計量液の液面を再び検知したことに基づいて、前記一次管路と前記計量管路との間における前記被計量液の流れを制限するとともに前記計量管路と前記二次管路との間における前記被計量液の流れを許容するように前記バルブ装置を制御し、前記ポンプを逆転駆動させる第３制御とを行うことを特徴とする。

【0008】

請求項２に記載の液体計量装置は、請求項１に記載の液体計量装置において、前記一次管路と前記計量管路とを接続する中間管路をさらに備え、前記中間管路には、当該中間管路の内径を拡大させて形成された気泡低減部が設けられていることを特徴とする。

【0009】

請求項３に記載の液体計量装置は、請求項１または２に記載の液体計量装置において、前記貯留部として、有機炭素を含む試料を前記被計量液として貯留する試料貯留部と、酸を溶質とする酸溶液を前記被計量液として貯留する酸溶液貯留部と、酸化剤を溶質とする酸化剤溶液を前記被計量液として貯留する酸化剤溶液貯留部とを備え、前記一次管路として、前記試料貯留部に接続された試料一次管路と、前記酸溶液貯留部に接続された酸溶液一次管路と、前記酸化剤溶液貯留部に接続された酸化剤溶液一次管路とを備え、前記計量管路として、前記試料を計量するための試料計量管路と、前記酸溶液を計量するための酸溶液計量管路と、前記酸化剤溶液を計量するための酸化剤溶液計量管路とを備え、前記センサ装置は、前記試料計量管路内に流れる前記試料を検出する試料センサと、前記酸溶液計量管路内に流れる前記酸溶液を検出する酸溶液センサと、前記酸化剤溶液計量管路内に流れる前記酸化剤溶液を検出する酸化剤溶液センサとを備えていることを特徴とする。

【0010】

請求項４に記載の液体計量装置は、請求項３に記載の液体計量装置において、前記貯留部として、前記試料を希釈するための希釈水を前記被計量液として貯留する希釈水貯留部を備え、前記一次管路として、前記希釈水貯留部に接続された希釈水一次管路を備え、前記計量管路として、前記希釈水を計量するための希釈水計量管路を備え、前記センサ装置は、前記希釈水計量管路内に流れる前記希釈水を検出する希釈水センサを備えていることを特徴とする。

【0011】

請求項５に記載の液体計量装置は、請求項４に記載の液体計量装置において、前記二次管路と前記試料計量管路と前記希釈水計量管路とが直列に接続されていることを特徴とする。

【0012】

請求項６に記載の液体計量装置は、請求項１～５のいずれか一項に記載の液体計量装置において、前記バルブ装置は、前記一次管路と前記計量管路と前記二次管路とが接続された三方向電磁弁を備えていることを特徴とする。

【0013】

請求項７に記載の水質測定装置は、請求項１～６のいずれか一項に記載の液体計量装置を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ポンプの性能が変動する場合であっても被計量液を自動で精確に計量できる液体計量装置および水質測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る液体計量装置を備えた水質測定装置の概要図である。

【図2】同実施形態に係る気泡低減部の断面図である。

【図3】同実施形態に係る水質測定装置の概略構成をブロック図である。

【図4】同実施形態に係る水質測定装置による全有機炭素の測定の流れを示すフローチャートである。

【図5】（Ａ）～（Ｄ）は、同実施形態に係る試料の計量および移送の流れを示す概要図である。

【図6】（Ａ）～（Ｄ）は、同実施形態に係る酸溶液の計量および移送の流れを示す概要図である。

【図7】（Ａ）～（Ｄ）は、同実施形態に係る酸化剤溶液の計量および移送の流れを示す概要図である。

【図8】（Ａ）～（Ｄ）は、同実施形態に係る洗浄水の計量および移送の流れを示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液体計量装置および水質測定装置を説明する。水質測定装置である全有機炭素測定装置１（以下「ＴＯＣ測定装置１」）は、水中の全有機炭素（ＴＯＣ：Total Organic Carbon）の濃度を連続的または周期的に測定するための自動計測器である。ＴＯＣ測定装置１は、試料等の被計量液を計量する液体計量装置を内蔵している。

【0017】

図１に示すように、ＴＯＣ測定装置１は、試料貯留部１１Ａ、酸溶液貯留部１１Ｂ、酸化剤溶液貯留部１１Ｃ、洗浄水貯留部１１Ｄ、スパン校正液貯留部１１Ｅ、混合部１２、加熱部１３、水分除去部１４、二酸化炭素検出部１５、ポンプ１６Ａ，１６Ｂ、二酸化炭素除去部１７、廃液貯留部１８、および、排出管１９を備えている。

【0018】

試料貯留部１１Ａ、酸溶液貯留部１１Ｂ、酸化剤溶液貯留部１１Ｃ、洗浄水貯留部１１Ｄ、および、スパン校正液貯留部１１Ｅは、被計量液を貯める貯留部（以下「貯留部１１」）を構成している。

【0019】

試料貯留部１１Ａは、水質測定の対象となる有機炭素を含む水を試料として貯留するタンクにより構成されている。試料貯留部１１Ａには流量調整バルブ（不図示）を介して水が導かれ、所定量を超える水は試料貯留部１１Ａから還流されるように構成されている。

【0020】

酸溶液貯留部１１Ｂは、無機炭素（ＩＣ）除去用の酸溶液を貯留する保存容器により構成されている。酸溶液は、純水を溶媒とし酸を溶質とする水溶液であり、酸としては、例えば、硫酸、塩酸、または、リン酸等の無機酸を使用する。酸溶液中の酸の濃度は、酸溶液を試料に混合したときに試料の水素イオン指数（ｐＨ）が十分低下するように予め調整されている。

【0021】

酸化剤溶液貯留部１１Ｃは、酸化剤溶液を貯留する保存容器により構成されている。酸化剤溶液は、純水を溶媒とし酸化剤を溶質とする水溶液であり、酸化剤としては、例えば、過硫酸ナトリウム（ペルオキソニ硫酸ナトリウム）または過硫酸カリウム（ペルオキソニ硫酸カリウム）を使用する。酸化剤溶液中の酸化剤の濃度は、酸化剤を試料に混合して加熱したときに試料中の有機炭素が十分酸化できるように予め調整されている。

【0022】

洗浄水貯留部１１Ｄは、試料が通過する管路内壁や電磁弁内部、および、混合部１２の内部を洗浄するための洗浄水を貯留するタンクにより構成されている。洗浄水としては、例えば、水道水、または、イオン交換法により得られたイオン交換水や逆浸透膜を用いる濾過により得られたＲＯ水等の純水を使用する。純水は、低濃度の全有機炭素を測定する際に使用することが好ましい。

【0023】

スパン校正液貯留部１１Ｅは、スパン校正を行うためのスパン校正液を貯留する保存容器により構成されている。スパン校正液は、純水を溶媒としフタル酸水素カリウムを溶質とする水溶液である。

【0024】

混合部１２は、液体収容部であって、計量後の被計量液を収容する容器により構成されている。混合部１２の内部では、計量後の試料と計量後の酸溶液が混合され、通気処理による無機炭素の除去後に試料と計量後の酸化剤溶液が混合される。また、混合部１２は、加熱部１３で生じた試料の蒸気を二酸化炭素検出部１５に導く流路を構成している。

【0025】

加熱部１３は、酸化剤溶液が混合された試料を加熱するための発熱体１３Ａを備えたオートクレーブにより構成されている。加熱部１３は、試料を加熱することで試料中の有機炭素を酸化させ、二酸化炭素を含んだ試料の蒸気を発生させる。

【0026】

水分除去部１４は、ミストキャッチャーにより構成されている。水分除去部１４は、蒸気中の液体の粒子を捕集することによって、二酸化炭素検出部１５に送られる試料の蒸気から水分を除去する。

【0027】

二酸化炭素検出部１５は、試料の蒸気に含まれる二酸化炭素を検出する非分散型赤外線式（ＮＤＩＲ式）ガス分析計により構成されている。二酸化炭素検出部１５は、試料の蒸気から二酸化炭素を検出することで、試料に含まれていた全有機炭素の濃度を測定し、その測定結果を出力する。

【0028】

ポンプ１６Ａは、空気の流路を形成するチューブを備えたペリスタルティックポンプ（いわゆるしごきポンプ）により構成されている。ポンプ１６Ａは、ローターが回転駆動することによりチューブの圧縮および弛緩を行い、ローターがチューブを圧縮して（押し潰して）空気を送り込むとともに、圧縮されたチューブを弛緩（復元）する際に発生する負圧によって空気を吸い込む。ポンプ１６Ａが単位時間あたりに空気を移送する容量は、ローターの回転速度により変化する。また、少なくともポンプ１６Ａは、ローターの回転方向を切り替えることにより、計量管路および加熱管路（後述する管路２２Ａ～２２Ｄ，２７）から空気を吸い込む正転駆動と、計量管路および加熱管路に空気を送り込む逆転駆動とに切り替え可能に構成されている。

【0029】

ポンプ１６Ｂは、ダイアフラムを備えた電磁式エアーポンプにより構成されている。ポンプ１６Ｂは、電磁石によりダイアフラムを振動させ、計量管路および加熱管路（後述する管路２２Ａ～２２Ｄ，２７）等に空気を送り込む。

【0030】

二酸化炭素除去部１７は、ポンプ１６Ａ，１６Ｂが移送する空気から二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去管により構成されている。二酸化炭素除去部１７は、二酸化炭素を吸収する吸収剤として例えばソーダライムを備えている。

【0031】

廃液貯留部１８は、混合部１２内の残留液を廃液として貯めるタンクにより構成されている。廃液貯留部１８に溜まった廃液は、ＴＯＣ測定装置１の保守作業者によって適宜廃棄される。

【0032】

排出管１９は、混合部１２内で発生した無機炭素由来の二酸化炭素、水分除去部１４で捕集された水、および、後述する管路２４内の残留液を排出する配管である。

【0033】

また、図１に示すように、ＴＯＣ測定装置１は、管路２１Ａ～２１Ｅ，２２Ａ～２２Ｄ，２３Ａ～２３Ｃ，２４～２７、バルブ３１～３９，４１～４７、および、光センサ５１～５４を備えている。

【0034】

管路２１Ａ～２１Ｅは、貯留部１１に接続された一次管路を構成している。管路２１Ａは、試料貯留部１１Ａに接続された試料一次管路である。管路２１Ｂは、酸溶液貯留部１１Ｂに接続された酸溶液一次管路である。管路２１Ｃは、酸化剤溶液貯留部１１Ｃに接続された酸化剤溶液一次管路である。管路２１Ｄは、洗浄水貯留部１１Ｄに接続された洗浄水一次管路である。管路２１Ｅは、スパン校正液貯留部１１Ｅに接続されたスパン校正液一次管路である。管路２１Ａ～２１Ｅは、それぞれ、１対１で対応するバルブ３７，３５，３６，３４，３８に接続されている（図１参照）。

【0035】

管路２２Ａ～２２Ｄは、被計量液を計量するための計量管路を構成しており、透光性を有している。管路２２Ａは、試料を計量するための試料計量管路であって、スパン校正液を計量するためのスパン校正液計量管路を兼ねている。管路２２Ｂは、酸溶液を計量するための酸溶液計量管路である。管路２２Ｃは、酸化剤溶液を計量するための酸化剤溶液計量管路である。管路２２Ｄは、洗浄水を計量するための洗浄水計量管路である。管路２２Ａ～２２Ｄのポンプ１６Ａ側の端部は、それぞれ、１対１で対応するバルブ３４，３２，３３，３１に接続されており、管路２２Ａ～２２Ｄの混合部１２側の端部は、それぞれ、１対１で対応するバルブ３９，３５，３６，３４に接続されている（図１参照）。管路２２Ａと管路２２Ｄとは、バルブ３４を介して直列に接続されているため、管路２２Ａには洗浄水が流れる。

【0036】

管路２３Ａ～２３Ｃは、混合部１２に接続された計量後の被計量液が流れる二次管路を構成している。管路２３Ａと管路２２Ａと管路２２Ｄとは、バルブ３４，３９を介して直列に接続されており、管路２３Ａには、計量後の試料、洗浄水、および、スパン校正液が流れる。管路２３Ｂには、計量後の酸溶液が流れる。管路２３Ｃには、計量後の酸化剤溶液が流れる。管路２３Ａ～２３Ｃは、それぞれ、１対１で対応するバルブ３９，３５，３６に接続されている（図１参照）。

【0037】

管路２４は、一次管路と計量管路とを接続する中間管路を構成している。管路２４は、バルブ３７，３８に接続されるとともに、接続点Ｐで管路２２Ａに接続されている。管路２４には、この管路２４の内径を拡大させて形成された気泡低減部２４Ａが設けられている。気泡低減部２４Ａについては、図２を参照して後述する。

【0038】

管路２５は、試料等の被計量液や試料の蒸気等を移送するために、ポンプ１６Ａ，１６Ｂとバルブ３１～３３，４１とに接続されている。管路２６は、混合部１２とバルブ４２とに接続されている。管路２７は、試料を加熱するための加熱管路であり、発熱体１３Ａの周囲に設けられており、管路２７のポンプ１６Ａ，１６Ｂ側の端部はバルブ４１に接続され、管路２７の混合部１２側の端部はバルブ４２に接続されている。

【0039】

バルブ３１～３９は、一次管路と計量管路との間における被計量液の流れと、計量管路と二次管路との間における被計量液の流れとを制御するバルブ装置（以下「バルブ装置３０」）を構成している。

【0040】

バルブ３１～３３は、それぞれ二方向電磁弁により構成されている。バルブ３１は、管路２５と管路２２Ｄとの間における流体（空気）の流れを制御する。バルブ３２は、管路２５と管路２２Ｂとの間における流体（空気）の流れを制御する。バルブ３３は、管路２５と管路２２Ｃとの間における流体（空気）の流れを制御する。

【0041】

バルブ３４～３６は、それぞれ、一次管路と計量管路と二次管路とが接続された三方向電磁弁により構成されている。バルブ３４は、管路２１Ｄと管路２２Ｄとの間における流体（洗浄水）の流れを制御するとともに、管路２２Ｄと管路２２Ａ，２３Ａとの間における流体（洗浄水および空気）の流れを制御する。バルブ３５は、管路２１Ｂと管路２２Ｂとの間における流体（酸溶液）の流れを制御するとともに、管路２２Ｂと管路２３Ｂとの間における流体（酸溶液および空気）の流れを制御する。バルブ３６は、管路２１Ｃと管路２２Ｃとの間における流体（酸化剤溶液）の流れを制御するとともに、管路２２Ｃと管路２３Ｃとの間における流体（酸化剤溶液および空気）の流れを制御する。

【0042】

バルブ３７～３９は、それぞれ二方向電磁弁により構成されている。バルブ３７は、管路２１Ａと管路２４，２２Ａとの間における流体（試料）の流れを制御する。バルブ３８は、管路２１Ｅと管路２４，２２Ａとの間における流体（スパン校正液）の流れを制御する。バルブ３９は、管路２２Ａと管路２３Ａとの間における流体（試料、洗浄水、スパン校正液、および、空気）の流れを制御する。

【0043】

バルブ４１～４７は、それぞれ二方向電磁弁により構成されている。バルブ４１は、管路２５と管路２７との間における流体（空気）の流れを制御し、バルブ４２は、管路２６と管路２７との間における流体（試料および空気）の流れを制御する。

【0044】

バルブ４３は、混合部１２と水分除去部１４との間における流体（試料の蒸気）の流れを制御し、バルブ４４は、混合部１２と排出管１９との間における流体（無機炭素由来の二酸化炭素を含む気体）の流れを制御する。バルブ４５は、混合部１２と廃液貯留部１８との間における流体（残留液）の流れを制御し、バルブ４６は、管路２４と排出管１９との間における流体（残留液）の流れを制御する。バルブ４７は、ポンプ１６Ａから送られる空気がポンプ１６Ｂに流入することを防止するために、ポンプ１６Ｂと管路２５との間における流体（空気）の流れを制御する。

【0045】

光センサ５１～５４は、計量管路に流れる被計量液を検出するセンサ装置（以下「センサ装置５０」）を構成している。光センサ５１～５４は、それぞれ、計量管路を挟んで対向するように配置された発光部および受光部を備えており、発光部は、所定光量の検知光を発光し、受光部は、検知光を受光するように構成されている。光センサ５１～５４は、それぞれ、受光部による検知光の受光結果に基づいて、被計量液を検出する。

【0046】

光センサ５１は、管路２２Ａ内に流れる試料を検出する試料センサであり、管路２２Ａ内に流れるスパン校正液を検出するスパン校正液センサを兼ねている。光センサ５１は、所定量の試料を計量できるように、接続点Ｐから計量目標値に応じた距離をあけて管路２２Ａの近傍に設けられている。

【0047】

光センサ５２は、管路２２Ｂ内に流れる酸溶液を検出する酸溶液センサである。光センサ５２は、所定量の酸溶液を計量できるように、バルブ３５から計量目標値に応じた距離をあけて管路２２Ｂの近傍に設けられている。

【0048】

光センサ５３は、管路２２Ｃ内に流れる酸化剤溶液を検出する酸化剤溶液センサである。光センサ５３は、所定量の酸化剤溶液を計量できるように、バルブ３６から計量目標値に応じた距離をあけて管路２２Ｃの近傍に設けられている。

【0049】

光センサ５４は、管路２２Ｄ内に流れる洗浄水を検出する洗浄水センサである。光センサ５４は、所定量の洗浄水を計量できるように、バルブ３４から計量目標値に応じた距離をあけて管路２２Ｄの近傍に設けられている。

【0050】

図２（Ａ）および（Ｂ）を参照して気泡低減部２４Ａの作用を説明する。
図２（Ａ）に示すように、試料貯留部２１Ａから管路２２Ａに試料が移送されるとき、表面張力によって試料が薄い膜のように形成されることがあるため、試料の先頭部分に気泡が生じることがあり、短い区間において複数の試料の液面が存在する。気泡低減部２４Ａでは、薄い膜状に形成された試料が気泡低減部２４Ａの内壁に沿って下方の試料と合流するように落ちるため、図２（Ｂ）に示すように、試料の先頭部分に生じた気泡を解消することができる。こうして、気泡低減部２４Ａは、管路２４を流れる被計量液（試料およびスパン校正液）に発生する気泡を低減し、被計量液の液面を整える。

【0051】

また、図３に示すように、ＴＯＣ測定装置１は、加熱部１３、ポンプ１６Ａ，１６Ｂ、および、バルブ３１～３９，４１～４７を制御する制御装置６０を備えている。制御装置６０は、被計量液を計量するために、センサ装置５０による被計量液の検出に基づいて、バルブ装置３０およびポンプ１６Ａを制御する。

【0052】

以上のような構成において、本実施形態のＴＯＣ測定装置１が備える液体計量装置は、貯留部１１、ポンプ１６Ａ、管路２１Ａ～２１Ｅ，２２Ａ～２２Ｄ，２３Ａ～２３Ｃ、バルブ装置３０、および、センサ装置５０により構成されている。

【0053】

図４を参照して、全有機炭素の測定の流れの一例を説明する。
まず、ＴＯＣ測定装置１は、試料を計量し、混合部１２に試料を移送する（ステップＳ１）。具体的には、制御装置６０が、試料貯留部１１Ａから管路２２Ａに試料を移送し、さらに、管路２２Ａから混合部１２に所定量の試料を移送するように、バルブ装置３０およびポンプ１６Ａを制御する。

【0054】

図５を参照して、ステップＳ１における試料の計量動作についてさらに詳しく説明する。図５中の矢印は、試料の流れを示している。図５（Ａ）に示すように、制御装置６０は、管路２５，２２Ｄ，２２Ａが連通するようにバルブ３１を制御し、さらに、管路２１Ａと管路２４，２２Ａとの間における試料の流れを許容するとともに管路２２Ａと管路２３Ａとの間における試料の流れを制限するようにバルブ３７を制御し、管路２２Ａから空気を吸い込むようにポンプ１６Ａを正転駆動させる第１制御を行って、試料貯留部１１Ａから管路２２Ａに試料を移送する。光センサ５１が試料の液面を検出したことに基づいてポンプ１６Ａの正転駆動を停止させると、図５（Ｂ）に示すように、試料の高速の移送により試料の液面が光センサ５１から離れる。そこで、制御装置６０は、第１制御中に光センサ５１が試料の液面を検出したことに基づいて、図５（Ｃ）に示すように管路２２Ａ内の試料を減量するために、ポンプ１６Ａを正転駆動から低速の逆転駆動に切り替え、ポンプ１６Ａを第１制御に比べて低速で逆転駆動させる第２制御を行って、光センサ５１が試料の液面を再び検出するまで管路２２Ａから試料貯留部１１Ａに過剰分の試料を移送する。そして、図５（Ｄ）に示すように、制御装置６０は、第２制御中に光センサ５１が試料の液面を再び検出したことに基づいて、管路２１Ａと管路２４，２３Ａとの間における試料の流れを制限するとともに管路２２Ａと管路２３Ａとの間における試料の流れを許容するようにバルブ３７，３９を制御し、管路２２Ａに空気を送り込むようにポンプ１６Ａを逆転駆動させる第３制御を行って、管路２２Ａから混合部１２に試料を移送する。

【0055】

次いで、ＴＯＣ測定装置１は、酸溶液を計量し、混合部１２に酸溶液を移送する（ステップＳ２）。具体的には、制御装置６０が、酸溶液貯留部１１Ｂから管路２２Ｂに酸溶液を移送し、さらに、管路２２Ｂから混合部１２に所定量の酸溶液を移送するように、バルブ装置３０およびポンプ１６Ａを制御する。

【0056】

図６を参照して、ステップＳ２における酸溶液の計量動作についてさらに詳しく説明する。図６中の矢印は、酸溶液の流れを示している。図６（Ａ）に示すように、制御装置６０は、バルブ３２を制御し、管路２２Ｃから空気を吸い込むようにポンプ１６Ａを正転駆動させる第１制御を行って、酸溶液貯留部１１Ｂから管路２２Ｂに酸溶液を移送する。光センサ５２が酸溶液の液面を検出したことに基づいてポンプ１６Ａの正転駆動を停止させると、図６（Ｂ）に示すように、酸溶液の高速の移送により酸溶液の液面が光センサ５２から離れた状態となるため、制御装置６０は、光センサ５２が酸溶液の液面を検出したことに基づいて、図６（Ｃ）に示すように管路２２Ｂ内の酸溶液を減量するために、ポンプ１６Ａを第１制御に比べて低速で逆転駆動させる第２制御を行って、管路２２Ｂから酸溶液貯留部１１Ｂに過剰分の酸溶液を移送する。そして、図６（Ｄ）に示すように、制御装置６０は、第２制御中に光センサ５２が酸溶液の液面を再び検出したことに基づいて、バルブ３５を制御し、管路２２Ｂに空気を送り込むようにポンプ１６Ａを逆転駆動させる第３制御を行って、管路２２Ｂから混合部１２に酸溶液を移送する。

【0057】

次いで、ＴＯＣ測定装置１は、通気処理を行って試料に含まれる無機炭素を除去する（ステップＳ３）。具体的には、制御装置６０が、管路２５，２７，２６が連通するようにバルブ４１，４２を制御し、二酸化炭素が除去された空気を混合部１２内の試料に通すために、管路２７内に空気を送り込むようにポンプ１６Ａを制御するとともに、混合部１２内で発生した二酸化炭素を含む気体が排出されるようにバルブ４４を制御する。

【0058】

次いで、ＴＯＣ測定装置１は、酸化剤溶液を計量し、混合部１２に酸化剤溶液を移送する（ステップＳ４）。具体的には、制御装置６０が、酸化剤溶液貯留部１１Ｃから管路２２Ｃに酸化剤溶液を移送し、さらに、管路２２Ｃから混合部１２に所定量の酸化剤溶液を移送するように、バルブ装置３０およびポンプ１６Ａを制御する。

【0059】

図７を参照して、ステップＳ４における酸化剤溶液の計量動作についてさらに詳しく説明する。図７中の矢印は、酸化剤溶液の流れを示している。図７（Ａ）に示すように、制御装置６０は、バルブ３３を制御し、管路２２Ｃから空気を吸い込むようにポンプ１６Ａを正転駆動させる第１制御を行って、酸化剤溶液貯留部１１Ｃから管路２２Ｃに酸化剤溶液を移送する。光センサ５３が酸化剤溶液の液面を検出したことに基づいてポンプ１６Ａの正転駆動を停止させると、図７（Ｂ）に示すように、酸化剤溶液の高速の移送により酸化剤溶液の液面が光センサ５３から離れた状態となるため、制御装置６０は、光センサ５３が酸化剤溶液の液面を検出したことに基づいて、図７（Ｃ）に示すように管路２２Ｃ内の酸化剤溶液を減量するために、ポンプ１６Ａを第１制御に比べて低速で逆転駆動させる第２制御を行って、管路２２Ｃから酸化剤溶液貯留部１１Ｃに過剰分の酸化剤溶液を移送する。そして、図７（Ｄ）に示すように、制御装置６０は、第２制御中に光センサ５３が酸化剤溶液の液面を再び検出したことに基づいて、バルブ３６を制御し、管路２２Ｃに空気を送り込むようにポンプ１６Ａを逆転駆動させる第３制御を行って、管路２２Ｃから混合部１２に酸化剤溶液を移送する。

【0060】

次いで、ＴＯＣ測定装置１は、混合部１２から加熱部１３に酸化剤溶液が混合された試料を移送する（ステップＳ５）。具体的には、制御装置６０が、管路２５，２７，２６が連通するようにバルブ４１，４２を制御し、管路２７内の試料を吸い込むようにポンプ１６Ａを正転駆動させる制御を行うことで、混合部１２から管路２７に試料を移送する。また、制御装置６０は、試料が管路２７に到達するとポンプ１６Ａの駆動を停止させ、管路２５と管路２７との間における流体の流れを制限するとともに管路２６と管路２７との間における流体の流れを制限するようにバルブ４１，４２を制御する。

【0061】

次いで、ＴＯＣ測定装置１は、試料中の有機炭素が二酸化炭素となるように試料を加熱する（ステップＳ６）。具体的には、制御装置６０が、試料を例えば１２０℃で３０分間加熱するように加熱部１３を制御する。このとき、管路２７がバルブ４１，４２によって閉じられているため、管路２７内の試料は加圧され、有機炭素の酸化が促進される。制御装置６０は、試料の加熱後、管路２７がバルブ４１，４２によって閉じられた状態を所定時間維持し、試料が所定温度（約６０℃）となるように加熱部１３および管路２７内の試料を冷却する。

【0062】

そして、ＴＯＣ測定装置１は、試料の蒸気に含まれる二酸化炭素を検出して、試料に含まれていた全有機炭素の濃度を測定する（ステップＳ７）。具体的には、制御装置６０が、管路２５，２７，２６が連通するようにバルブ４１，４２を制御し、かつ、混合部１２と水分除去部１４との間における試料の蒸気の流れが許容されるようにバルブ４３を制御し、管路２７内に空気を送り込むようにポンプ１６Ａを駆動させることで、混合部１２および水分除去部１４を経由して二酸化炭素検出部１５に試料の蒸気を移送する。二酸化炭素検出部１５は、試料の蒸気から二酸化炭素を検出することで、蒸気に含まれる二酸化炭素の濃度を測定し、その二酸化炭素の濃度に基づき、試料に含まれていた全有機炭素の濃度を算出する。

【0063】

また、図４に示す一連の動作が行われる前に、ＴＯＣ測定装置１は、管路２２Ａ，２３Ａの内壁、バルブ３９の内部、および、混合部１２の内部を洗浄し、さらに、二酸化炭素を含まない空気により残留液を除去する。具体的には、制御装置６０が、洗浄水貯留部１１Ｄから管路２２Ｄに洗浄水を移送し、さらに、管路２２Ｄから混合部１２に洗浄水を移送するように、バルブ装置３０およびポンプ１６Ａを制御する。次いで、制御装置６０が、混合部１２から廃液貯留部１８に残留液を移送できるように、バルブ４５を制御し、さらに、管路２２Ａ～２２Ｄ，２６，２７に空気を送り込むように、バルブ３１～３３，３５，３６，３９，４１～４３，４６，４７およびポンプ１６Ｂ等を制御する。

【0064】

図８を参照して、管路２２Ａ，２３Ａ、バルブ３９、および、混合部１２の洗浄時における洗浄水の計量動作について詳しく説明する。図８中の矢印は、洗浄水の流れを示している。図８（Ａ）に示すように、制御装置６０は、バルブ３１，３４を制御し、管路２２Ｄから空気を吸い込むようにポンプ１６Ａを正転駆動させる第１制御を行って、洗浄水貯留部１１Ｄから管路２２Ｄに洗浄水を移送する。光センサ５４が洗浄水の液面を検出したことに基づいてポンプ１６Ａの正転駆動を停止させると、図８（Ｂ）に示すように、洗浄水の高速の移送により洗浄水の液面が光センサ５４から離れた状態となるため、制御装置６０は、光センサ５４が洗浄水の液面を検出したことに基づいて、図８（Ｃ）に示すように管路２２Ｂ内の洗浄水を減量するために、ポンプ１６Ａを第１制御に比べて低速で逆転駆動させる第２制御を行って、管路２２Ｄから洗浄水貯留部１１Ｄに過剰分の洗浄水を移送する。そして、図８（Ｄ）に示すように、制御装置６０は、第２制御中に光センサ５４が洗浄水の液面を再び検出したことに基づいて、バルブ３９を制御し、管路２２Ｄに空気を送り込むようにポンプ１６Ａを逆転駆動させる第３制御を行って、管路２２Ｄから管路２２Ａ，２３Ａを経由して混合部１２に洗浄水を移送する。

【0065】

また、ＴＯＣ測定装置１は、上記ステップＳ１の動作に代えて、制御装置６０が、洗浄水貯留部１１Ｄから管路２２Ｄに洗浄水を移送し、さらに、管路２２Ｄから混合部１２に洗浄水を移送するように、バルブ装置３０およびポンプ１６Ａを制御することで、洗浄水貯留部１１Ｄに貯留している純水をゼロ校正液として利用し、ゼロ校正を行う。さらに、ＴＯＣ測定装置１は、上記ステップＳ１の動作に代えて、スパン校正液貯留部１１Ｅから混合部１２にスパン校正液を移送するとともに、上記ステップＳ３～Ｓ８の動作を行うことで、スパン校正を行う。スパン校正液の計量動作は、上記ステップＳ１においてバルブ３７に代えてバルブ３８を制御することによって行うことができる。

【0066】

上記実施形態においては以下の効果が得られる。
（１）センサ装置５０による被計量液（試料、酸溶液、酸化剤溶液、洗浄水、および、スパン校正液）の検出結果に基づいて、一次管路（管路２１Ａ～２１Ｅ）から計量管路（管路２２Ａ～２２Ｄ）に被計量液を移送した後、過剰分の被計量液は計量管路から排出され、所定量の被計量液が計量管路から二次管路（管路２３Ａ～２３Ｃ）に移送される。このため、ポンプ１６Ａの性能が変動する場合であっても被計量液を自動で精確に計量できる。

【0067】

（２）中間管路（管路２４）には、中間管路の内径を拡大させて形成された気泡低減部２４Ａが設けられているため、被計量液（試料およびスパン校正液）の液面を整えることができ、被計量液をより精確に計量できる。

【0068】

（３）二次管路（管路２３Ａ）と試料計量管路（管路２２Ａ）と洗浄水計量管路（管路２２Ｄ）とが直列に接続されているため、洗浄水貯留部から二次管路までの流路と試料貯留部から二次管路までの流路とを共通化することができる。

【0069】

（４）バルブ装置３０は、一次管路（管路２１Ｂ，２１Ｃ）と計量管路（管路２２Ｂ，２２Ｃ）と二次管路（管路２３Ｂ，２３Ｃ）とが接続された三方向電磁弁（バルブ３５，３６）を備えているため、二方向電磁弁のみにより構成される場合に比べて、バルブ装置３０の構成を簡略化できる。

【0070】

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、上記構成を変更することもできる。例えば、以下のように変更して実施することもでき、以下の変更を組み合わせて実施することもできる。

【0071】

・ポンプの構成を適宜変更してもよい。すなわち、例えば、ポンプ１６Ａ，１６Ｂと性能または用途の異なるポンプをさらに追加してもよく、ポンプ１６Ａ，１６Ｂを、それらの性能を備えた１つのポンプにより構成してもよい。

【0072】

・洗浄水を、試料を希釈するための希釈水として利用してもよく、洗浄水貯留部１１Ｄを希釈水貯留部とし、管路２２Ｄを希釈水計量管路とし、光センサ５４を希釈水センサとして用いてもよい。この場合、ステップＳ１後かつステップＳ２前に、ＴＯＣ測定装置１は、希釈水を計量し、混合部１２に希釈水溶液を移送する（ステップＳ１．５）。ステップＳ１．５における希釈水の計量動作は、上記実施形態で説明した洗浄水の計量動作と同様にして行われる。すなわち、制御装置６０が、洗浄水貯留部１１Ｄから管路２２Ｄに希釈水を移送するように、バルブ３１，３４およびポンプ１６Ａ等を制御し、さらに、管路２２Ｄから混合部１２に所定量の希釈水を移送するように、バルブ３１，３９およびポンプ１６Ａ等を制御する。

【0073】

・上記ステップＳ１において、管路２２Ａから試料貯留部１１Ａに過剰分の試料を移送せずに、管路２４と排出管１９との間における流体の流れを許容するようにバルブ４６を制御することで、管路２２Ａから排出管１９に過剰分の試料を移送するように構成してもよい。

【0074】

・管路２２Ａをバルブ３１に接続してもよい。この場合、洗浄水貯留部１１Ｄ、管路２２Ｄ、バルブ３４、および、光センサ５４を省くことができる。

【符号の説明】

【0075】

１ 全有機炭素測定装置（水質測定装置）
１１Ａ 試料貯留部（貯留部）
１１Ｂ 酸溶液貯留部（貯留部）
１１Ｃ 酸化剤溶液貯留部（貯留部）
１１Ｄ 洗浄水貯留部（貯留部）
１１Ｅ スパン校正液貯留部（貯留部）
１６Ａ，１６Ｂ ポンプ
２１Ａ～２１Ｅ 管路（一次管路）
２２Ａ～２２Ｄ 管路（計量管路）
２３Ａ～２３Ｃ 管路（二次管路）
２４ 管路（中間管路）
２４Ａ 気泡低減部
２５～２７ 管路
３１～３９ バルブ（バルブ装置）
４１～４７ バルブ
５１～５４ 光センサ（センサ装置）
６０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】