JPH11326170A

JPH11326170A - 水中臭気物質測定装置

Info

Publication number: JPH11326170A
Application number: JP10136681A
Authority: JP
Inventors: Gen Matsuno; 玄松野; Shuji Urabe; 修司占部
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-26
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: JP3554761B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で安定したゼロ、スパン校正がで
きる水中臭気物質測定装置を提供すること。【解決手段】サンプル水と無臭のパージガスが連続的
に供給され、サンプル水中の臭気物質を水から分離して
パージガス中に気化させるための気化部７と、この気化
部の出力ガスから水分を除去し、露点を安定化させるた
めの除湿部１７と、内部に臭気物質を測定するためのガ
スセンサが設置されているセンサセル部１８を有する水
中臭気物質測定装置において、ゼロ水の供給手段、およ
びサンプル水とゼロ水を切り替えるための切り替え手段
４，５を有することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道原水等の水中
に混入する微量な臭気物質、特に油分を測定する装置に
関し、簡潔な構成で安定なゼロ、スパン校正ができるよ
うにした装置に関する。また、従来判定が困難であった
油事故（河川水中などへの油分の混入）の終結を判定す
るための手法に関する。

【０００２】

【従来の技術】臭いセンサは、例えば本出願人の提案に
かかる特開平５−２９６９０７号公報に開示されてい
る。このような臭いセンサは、水晶振動子上に臭い感応
膜を貼付した構造をしている。そして、臭い感応膜に揮
発油成分等の異常物質が吸着すると、水晶振動子の共振
周波数がシフトするので、このシフト量をセンサ出力と
している。

【０００３】図４は従来の水中臭気物質測定装置の構成
図である。図において、ＦＭ１〜４は流量調整用のニー
ドルバルブを有する流量計である。ＨＥ１はサンプル
水、及び基準水を加熱する加熱槽（設定温度４５゜Ｃ）
である。ＳＰ１，２はそれぞれ加熱されたサンプル水で
ある。基準水に清浄空気を流して臭気成分を気化させる
ためのスパージャ（バブリング装置）である。

【０００４】ＷＳ１はスパージャの排水口からの空気の
逆流を防ぐためのウォーターシールである。ＥＸ１，Ｅ
Ｘ２は、それぞれＳＰ１，ＳＰ２の出力ガスから水分を
取り除くための除湿器である。ＣＬ１は除湿器ＥＸ１，
ＥＸ２に温度一定の冷却水を供給する冷却水供給装置で
ある。ＳＶ４，５はガスの流路を切り替える電磁弁であ
る。ＤＥＴ１、ＤＥＴ２はそれぞれ内部ににおいセンサ
素子を設置したセンサセルである。Ｃ１は二つのセンサ
セルとセルに入力されるガスの温度を一定温度に保つた
めの恒温槽である。

【０００５】１０１はサンプル水供給口である。１０２
は臭気成分を含まない基準水供給口である。１０３は清
浄空気供給口である。１０４はガス排出口である。１０
５はサンプル水、及び基準水の排水口である。

【０００６】このように構成された装置の動作を次に説
明する。サンプル水は流量計ＦＭ１で流量を調整された
後、加熱槽ＨＥ１を通ってサンプル水ＳＰ１に供給さ
れ、ウォーターシールＷＳ１を介して排水口１０５より
排出される。同様に基準水は流量計ＦＭ２で流量を調整
された後、加熱槽ＨＥ１を通ってサンプル水ＳＰ２に供
給され、ウォーターシールＷＳ１を介して排水口１０５
より排出される。

【０００７】また、清浄空気は二つの流路に分かれ、片
方は流量計ＦＭ３で流量を調整されてサンプル水ＳＰ１
に供給され、サンプル水の油分が気化された後除湿器Ｅ
Ｘ１で水分を除去され、電磁弁ＳＶ４に供給される。同
様に他方は流量計ＦＭ４で流量を調整されてサンプル水
ＳＰ２に供給され、サンプル水の油分が気化された後除
湿器ＥＸ２で水分を除去され、電磁弁ＳＶ５に供給され
る。

【０００８】はじめ、電磁弁ＳＶ４の出力はセンサセル
ＤＥＴ２に、電磁弁ＳＶ５の出力はセンサセルＤＥＴ１
に供給されており、センサセルＤＥＴ１では基準水から
の出力ガスでゼロ点校正が行われ、センサセルＤＥＴ２
ではサンプル水からのガスを測定している。

【０００９】次に、あらかじめ設定したある一定時間後
（センサセルＤＥＴ１の出力が安定し、ゼロ点校正が完
了した後）に、電磁弁ＳＶ４，ＳＶ５を切り替え、電磁
弁ＳＶ４の出力をセンサセルＤＥＴ１，電磁弁ＳＶ５の
出力をセンサセルＤＥＴ２に供給すると、センサセルＤ
ＥＴ１ではサンプル水からのガスの測定を開始し、セン
サセルＤＥＴ２では基準水からのガスによってゼロ点校
正が行われる。この繰り返しによって、センサセルＤＥ
Ｔ１，ＤＥＴ２のうち片方が常にサンプル水の測定、他
方が常にゼロ点校正を行っている状態になり、連続測定
が行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来装置によ
れば以下の〜の課題があった。測定用とゼロ校正用に、気化部（スパージャ）、
除湿部が２系統必要であり、コスト、消費電力、大きさ
的に不利であること。２系統の気化部、除湿部の、特に除湿部の特性に
少しでもばらつきがあると出力ガスの湿度に差が出てし
まい、安定なゼロ校正ができないこと。サンプル水中に安定に標準物質を溶解することが
困難なため、安定なスパン校正ができないこと。系全体の時定数が大きく、サンプル水中から臭気
がなくなったことの判定が困難であること。

【００１１】本発明はこのような課題を解決したもの
で、簡単な構成で安定したゼロ、スパン校正ができる水
中臭気物質測定装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する請
求項１記載の本発明は、サンプル水と無臭のパージガス
が連続的に供給され、サンプル水中の臭気物質を水から
分離してパージガス中に気化させるための気化部７と、
この気化部の出力ガスから水分を除去し、露点を安定化
させるための除湿部１７と、内部に臭気物質を測定する
ためのガスセンサが設置されているセンサセル部１８を
有する水中臭気物質測定装置において、ゼロ水の供給手
段２、およびサンプル水とゼロ水を切り替えるための切
り替え手段４，５を有することを特徴としている。

【００１３】このように構成された装置によれば、セン
サは常に一定の温湿度中にあるため、水晶振動子式にお
いセンサのようにやや温湿度ドリフトが大きなセンサで
も安定して臭気物質のみの測定ができると共に、センサ
セルに供給されるガスは、臭気成分を含まず、温湿度は
サンプル測定時と同じ値になるため、センサの温湿度ド
リフトに影響されないゼロ点校正が可能である。さら
に、切り替え手段を設けているので、測定した臭気物質
によってセンサ出力にドリフトが生じてしまってもサン
プル水中の臭気物質の低下の判定をすることができる。

【００１４】ここで、請求項２のように、ゼロ水は、純
水、浄水、臭気物質の混入していない河川水、浄水にア
スコルビン酸ナトリウムなどの還元剤を添加して塩素を
中和した水、若しくは無臭水とするとよい。ここで、無
臭水とは、浄水、河川水等に活性炭を添加、または活性
炭槽の中に浄水、河川水等を通して揮発性の有機物を吸
着させた水をいう。

【００１５】また、請求項３のように、前記ガスセンサ
は水晶振動子式センサを用いるとよい。さらに、請求項
４のように、前記ガスセンサ出力信号の微分出力を計算
するための微分器１９と、微分出力を設定値と比較する
比較器２０を備え、サンプル水をゼロ水に切り替えた直
後の微分出力を設定値と比較することによって、サンプ
ル水中の臭気がなくなったことを判定する構成とすると
よい。ここで、微分器１９には、ガスセンサ出力の差分
や、その他デジタルフィルタ出力を計算するものであっ
てもよい。

【００１６】上記の目的を達成する請求項５記載の本発
明は、サンプル水と無臭のパージガスが連続的に供給さ
れ、サンプル水中の臭気物質を水から分離してパージガ
ス中に気化させるための気化部７と、この気化部の出力
ガスから水分を除去し、露点を安定化させるための除湿
部１７と、内部に臭気物質を測定するためのガスセンサ
が設置されているセンサセル部１８を有する水中臭気物
質測定装置において、前記除湿部として冷却式除湿器を
用いると共に、前記気化部の気相部分、前記気化部と前
記除湿部入口の間の配管、若しくは前記除湿部入口のい
ずれかにガス供給口１３を有することを特徴としてい
る。

【００１７】ここで、請求項６のように、前記ガス供給
口にバルブを介して接続されるゼロガス供給手段８を有
する構成とするとよい。ここで、請求項７のように、前
記ゼロガス供給手段として、前記気化部に供給するパー
ジガスと同じガス源を用いる構成とするとよい。また、
請求項８のように、ガス供給口にバルブを介して接続さ
れたスパン校正ガス供給手段１６を有する構成とすると
よい。

【００１８】また、請求項９のように、前記サンプル
水、およびパージガスの供給を停止するための停止手段
６，９と、ガスセンサ出力の微分出力を計算するための
微分器１９と、微分出力を設定値と比較する比較器２０
を備え、サンプル水とパージガスを停止してガス供給口
よりゼロガスを供給した直後の微分出力を設定値と比較
することによって、サンプル水中の臭気がなくなったこ
とを判定する構成とするとよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて、本発明を説明
する。図１は本発明の一実施例を示す構成ブロック図で
ある。図において、１はサンプル水供給口、６はサンプ
ル水ポンプ、８はパージガス、ゼロガスとして用いられ
るエア供給口、７はサンプル水中にエアを流して臭気成
分を気化させるための気化部（スパージャ）、９はバル
ブ、１０はスパージャのサンプル水排出口、１３はゼロ
ガス供給口で、スパージャ７の気相部分に設けられてい
る。

【００２０】１１はスパージャのガス出力口、１２は除
湿器入口、１４はバルブ、１７は冷却式除湿器、１８は
恒温化手段を備えたセンサセルで、内部に水晶振動子式
においセンサが設置されている。１９はセンサ出力を微
分するための微分器、２０は微分器出力を設定値２１と
比較するための比較器、２２は比較器出力である。

【００２１】測定中は、バルブ９は開、バルブ１４は閉
の状態にある。サンプル水が供給口１よりサンプル水ポ
ンプ６によりスパージャ７に供給され、排出口１０より
排出される。一方、エア供給口８よりゼロエアがバルブ
９を通ってスパージャ底部より供給され水中の臭気物質
がエア中に気化される。臭気物質を含んだエアは、エア
出口１１より冷却式除湿器１７に入って水分のみ所定の
露点（除湿器の設定温度）まで除去されて恒温化された
センサセル１８に入力され、一定の温湿度に保たれてセ
ンサに印可される。このときセンサは常に一定の温湿度
中にあるため、水晶振動子式においセンサのようにやや
温湿度ドリフトが大きなセンサでも安定して臭気物質の
みの測定ができる。

【００２２】ゼロ校正の際は、ポンプ６を停止させ、バ
ルブ９を閉、バルブ１４を開にする。するとゼロエアが
臭気を含んでいる可能性のあるサンプル水にふれること
なく直接除湿器１７に供給される。ゼロエアが除湿器の
設定露点以上の水分を含んでいる場合は、スパージャ出
力ガスと同様に水分が露点まで除去される。入力ガスの
露点が多少異なっても出力ガスの露点が安定しているの
は、冷却式除湿器の特徴である。

【００２３】また、乾燥空気のように、除湿器の設定露
点より露点の低いエアをゼロエアと使用している場合
も、サンプル測定中にサンプルから除去された水分が冷
却式除湿器の流路内壁に水滴となって付着しているた
め、しばらくの時間（例えば１時間くらい）は除湿器の
出力ガスの露点は除湿器の設定露点と等しくなる。（こ
の場合、冷却式除湿器は加湿器として機能している）し
たがって、センサセルに供給されるガスは、臭気成分を
含まず、温湿度はサンプル測定時と同じ値になるため、
センサの温湿度ドリフトに影響されないゼロ点校正が可
能である。

【００２４】臭気を含んだサンプル水を測定したあとで
は、センサ素子の臭気に対する時定数や、スパージャ７
等の遅れのため、センサ出力はすぐにはゼロ点に戻らな
い。また、臭気成分によっては一旦センサ素子に付着す
ると、脱着せずに堆積し、センサ出力にドリフトを生じ
るものもあり、そうした場合、ガスセンサ出力の立ち上
がりは微分信号で判定できる。しかし、ガスセンサ出力
の立ち下がりについては、微分信号で判定する方法は必
ずしも有効ではなかった。

【００２５】また、センサ出力の微分出力を用いて、臭
気物質濃度の立ち上がりを判定する方法では、河川水中
の臭気成分濃度がごくゆっくり上昇した場合にセンサド
リフトと臭気出力を区別することができず、臭気成分濃
度の上昇を見過ごしてしまう危険があった。

【００２６】その場合、サンプル水中の臭気成分がなく
なったことを判定しようとするときに、上述のサンプル
測定動作から、ゼロ点校正動作を行い、その際、センサ
出力を微分器１９で微分して、微分器出力１９を設定値
２１（例えば−0.5Hz/min)と比較器２０で比較してそれ
より大きければ（絶対値が小さければ）サンプル水中の
臭気物質はなくなったと判定することができる。また、
設定値よりも小さければ、サンプル水は規定値以上の濃
度の臭気成分を含むと判断することができる。

【００２７】図２は本発明の第２の実施例を示す構成ブ
ロック図である。図において、４、５はバルブ、２は内
部に活性炭を有するゼロ水タンク、６は水ポンプ、１５
はスパン校正ガス供給ポンプ、１６はスパン校正ガス発
生器、２３はスパン校正ガス供給口である。

【００２８】スパン校正ガス発生器としては、ガスバッ
グ、ディフュージョンチューブを用いた標準ガス発生装
置などが使用できる。例えばスパン校正ガスとして酢酸
アミルを用いる場合、容量数Ｌのガスバッグにゼロエア
をつめ、マイクロシリンジで数μＬの酢酸アミルを注入
気化させれば濃度数百ｐｐｍの標準ガスを作ることがで
きる。

【００２９】このように構成された装置の動作を次に説
明する。サンプル測定時はバルブ４，１４は閉、５，９
は開に設定され、実施例１と同様に測定される。

【００３０】ゼロ点校正時は、バルブ５が閉、バルブ４
が開となり、スパージャにはサンプル水の代わりにゼロ
水が供給されてゼロ点校正を行うことができる。

【００３１】ゼロ点校正時前後のセンサ出力を微分する
ことにより、実施例１と同様に、臭気成分濃度の低下の
判定や、ごくゆっくりした臭気成分濃度の上昇を検出す
ることができる。

【００３２】図３は、臭気成分として灯油を極微量（３
３ｐｐｂ）水に溶解したサンプルの測定例を示す信号図
で、（Ａ）は周波数変化、（Ｂ）は微分値を示してあ
る。図中、時刻ｔ０からゼロ水が供給され、時刻ｔ１で
灯油を極微量含有する水が供給され、時刻ｔ２で再びゼ
ロ水が供給される。本発明におけるゼロ点校正動作は、
時刻ｔ２での操作に相当する。

【００３３】灯油３３ｐｐｂに対して、ゼロ点校正直後
だけ約−１Ｈｚ／ｍｉｎ以下の微分出力が出ていること
がわかり、例えばー０．５Ｈｚ／ｍｉｎに設定値を設定
すれば、サンプル水に３３ｐｐｂの灯油が含まれている
か否かを判定することが可能である。

【００３４】スパン校正時は、バルブ４，５、９を閉、
ポンプ６を停止し、バルブ１４を開いてポンプ１５によ
ってスパン校正ガスを除湿器１７を通してセンサセル１
８に導く。このとき、冷却式除湿器１７の流路内壁には
水滴が付着しているため、スパン校正ガスの露点が除湿
器の設定値より高くても低くても除湿器の設定露点と等
しい露点のスパンガスがセンサセルに供給され、センサ
セル中の温湿度は常に一定に保たれる。従って、センサ
の温湿度ドリフトの影響を受けずにスパン校正を行うこ
とができる。

【００３５】なお、上記実施例においては、バルブ１
４，ポンプ１５，スパン校正ガス１６を装置内部に設置
する説明をしたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、メインテナウス時等、スパン校正を行うときにだ
け取り付けてもよい。この場合、装置にはスパン校正ガ
ス（ゼロ点校正ガス）供給口２３のみが設置されること
になる。また、微分器１９に代えて、これと実質的に同
一作用をする差分器やディジタルフィルタを用いても差
し支えない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の本発
明によれば、サンプル水と無臭のパージガスが連続的に
供給され、サンプル水中の臭気物質を水から分離してパ
ージガス中に気化させるための気化部７と、この気化部
の出力ガスから水分を除去し、露点を安定化させるため
の除湿部１７と、内部に臭気物質を測定するためのガス
センサが設置されているセンサセル部１８を有する水中
臭気物質測定装置において、ゼロ水の供給手段２、およ
びサンプル水とゼロ水を切り替えるための切り替え手段
４，５を有する構成としているので、センサの応答が遅
かったり、測定した臭気物質によってセンサ出力にドリ
フトが生じてしまってもサンプル水中の臭気物質の低下
の判定をすることができる。

【００３７】これによって、例えば浄水場の水道原水の
水質管理に用いた場合、臭気強度が上がって取水を停止
したときに、いつの時点で取水を再開することができる
のかを判定することができる。また、立ち上がりの判
定だけでは検出することができなかった臭気成分濃度の
緩やかな上昇を検出することができる。

【００３８】さらに、実施例１によれば、バルブ９に加
えてバルブ１４が一つ増えるだけのごく簡単な構成で、
センサ素子の温湿度ドリフトに影響されないゼロ点校正
を行うことができる。

【００３９】また、実施例２によれば、簡単な校正で、
センサ素子の温湿度ドリフトに影響されないゼロ点、ス
パンの校正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例を示す構成ブロック図で
ある。

【図３】臭気成分として灯油を極微量水に溶解したサン
プルの測定例である。

【図４】従来の水中臭気物質測定装置の構成図である。

【符号の説明】

１サンプル水供給口２ゼロ水タンク３エア供給口７気化器１７除湿器１８センサセル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サンプル水と無臭のパージガスが連続的に
供給され、サンプル水中の臭気物質を水から分離してパ
ージガス中に気化させるための気化部（７）と、この気
化部の出力ガスから水分を除去し、露点を安定化させる
ための除湿部（１７）と、内部に臭気物質を測定するた
めのガスセンサが設置されているセンサセル部（１８）
を有する水中臭気物質測定装置において、ゼロ水の供給手段（２）、およびサンプル水とゼロ水を
切り替えるための切り替え手段（４，５）を有すること
を特徴とする水中臭気物質測定装置。
【請求項２】前記ゼロ水は、純水、浄水、臭気物質の混
入していない河川水、浄水にアスコルビン酸ナトリウム
などの還元剤を添加して塩素を中和した水、若しくは無
臭水であることを特徴とする請求項１記載の水中臭気物
質測定装置。
【請求項３】前記ガスセンサは水晶振動子式センサであ
ることを特徴とする請求項１記載の水中臭気物質測定装
置。
【請求項４】前記ガスセンサ出力信号の微分出力を計算
するための微分器（１９）と、微分出力を設定値と比較
する比較器（２０）を備え、サンプル水をゼロ水に切り
替えた直後の微分出力を設定値と比較することによっ
て、サンプル水中の臭気がなくなったことを判定するこ
とを特徴とする請求項１記載の水中臭気物質測定装置。
【請求項５】サンプル水と無臭のパージガスが連続的に
供給され、サンプル水中の臭気物質を水から分離してパ
ージガス中に気化させるための気化部（７）と、気化部
の出力ガスから水分を除去し、露点を安定化させるため
の除湿部（１７）と、内部に臭気物質を測定するための
ガスセンサが設置されているセンサセル部（１８）を有
する水中臭気物質測定装置において、前記除湿部として冷却式除湿器を用いると共に、前記気化部の気相部分、前記気化部と前記除湿部入口の
間の配管、若しくは前記除湿部入口のいずれかにガス供
給口（１３）を有することを特徴とする水中臭気物質測
定装置。
【請求項６】前記ガス供給口にバルブを介して接続され
るゼロガス供給手段（８）を有することを特徴とする請
求項５記載の水中臭気物質測定装置。
【請求項７】前記ゼロガス供給手段は、前記気化部に供
給するパージガスと同じガス源を用いることを特徴とす
る請求項６記載の水中臭気物質測定装置。
【請求項８】前記ガス供給口にバルブを介して接続され
たスパン校正ガス供給手段（１６）を有することを特徴
とする請求項５記載の水中臭気物質測定装置。
【請求項９】前記サンプル水、およびパージガスの供給
を停止するための停止手段（６，９）と、前記ガスセン
サ出力の微分出力を計算するための微分器（１９）と、
微分出力を設定値と比較する比較器（２０）とを備え、
サンプル水とパージガスを停止してガス供給口よりゼロ
ガスを供給した直後の微分出力を設定値と比較すること
によって、サンプル水中の臭気がなくなったことを判定
することを特徴とする請求項５記載の水中臭気物質測定
装置。