CN112424597A

CN112424597A - 分析装置

Info

Publication number: CN112424597A
Application number: CN201880095700.XA
Authority: CN
Inventors: 居原田健志
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: JP7211421B2; DE112018007859T5; US11703488B2; US20210270788A1; JPWO2020021712A1; CN112424597B; WO2020021712A1

Abstract

本发明的分析装置具备：反应部，具有供试样导入的内部空间，用于使被导入内部空间的试样中的特定成分发生反应；检测部，与反应部的内部空间连通，对由特定成分在反应部的内部空间发生反应而生成的测量对象物质进行检测；载气供给部，将载气供给至内部空间，该载气用于将在反应部的内部空间生成的测量对象物质输送至检测部；载气流量调节机构，对从载气供给部被供给至反应部的内部空间的载气流量进行调节；流量变更程序保存部，保存流量变更程序，该流量变更程序被设定为在从试样被导入反应部的内部空间开始到由检测部进行测量对象成分的检测为止的测量中使载气流量上升；流量控制部，构成为基于流量变更程序来控制测量中的载气流量。

Description

分析装置

技术领域

本发明涉及一种分析装置，构成为具有用于使试样中的特定成分发生氧化反应等反应的反应部，对该反应部供给载气而将反应生成物输送至检测部。

背景技术

作为具有用于使试样中的特定成分发生反应的反应部的分析装置之一，存在燃烧氧化式碳测量装置(以下称TOC计)(参照专利文献1)。

一般而言，TOC计具备：氧化反应部，用于将试样中的碳成分转化为二氧化碳；检测部，用于检测由氧化反应部生成的二氧化碳；载气供给部，将载气供给至所述氧化反应部，所述载气用于将由所述氧化反应部生成的二氧化碳输送至所述检测部。氧化反应部具备放入了氧化催化剂的石英玻璃制的燃烧管，燃烧管被加热到高温(例如，约680℃)。向燃烧管供给来自载气供给部的高纯度空气作为载气兼助燃气体。当通过试样注入器向燃烧管内注入试样时，试样中的碳成分通过氧化催化剂的作用被转化为二氧化碳，该二氧化碳由载气导入非分散型红外线吸光度检测器(NDIR)等检测部而被检测。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-202887号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

像NDIR这样的检测器是用于测量在流动池内流动的载气中的二氧化碳浓度的检测器，可以得到以横轴为时间、以纵轴为信号强度的峰状的检测信号。检测信号的峰波形为，峰的上升沿部分陡峭，而另一方面峰后半的下降沿形状成为平缓的曲线形状。峰后半的下降沿形状变得平缓的理由在于，在载气中发生二氧化碳的扩散，载气中的二氧化碳浓度越到峰后半越是降低。

当检测信号峰的下降沿部分的形状变得平缓时，不仅测量时间变长，而且峰形状的再现性降低，导致测量精度的降低。为了缩短测量时间，可以考虑增大载气流量。然而，当增大载气流量时，试样在氧化反应部滞留的时间变短，存在碳成分的氧化反应变得不充分的风险。

于是，本发明的目的在于，在防止试样中的特定成分在反应部中的反应变得不充分的同时，实现测量时间的缩短。

用于解决上述技术问题的方案

本发明的分析装置具备：反应部、检测部、载气供给部、载气流量调节机构、流量变更程序保存部及流量控制部。所述反应部具有供试样导入的内部空间，用于使被导入所述内部空间的试样中的特定成分发生反应。所述检测部与所述反应部的所述内部空间连通，对由所述特定成分在所述反应部的所述内部空间发生反应而生成的测量对象物质进行检测。所述载气供给部将载气供给至所述内部空间，所述载气用于将在所述反应部的所述内部空间生成的所述测量对象物质输送至所述检测部。所述载气流量调节机构对从所述载气供给部被供给至所述反应部的所述内部空间的载气流量进行调节。所述流量变更程序保存部保存流量变更程序，所述流量变更程序被设定为在从试样被导入所述反应部的所述内部空间开始到由所述检测部进行所述测量对象成分的检测为止的测量中使所述载气流量上升。所述流量控制部构成为，基于所述流量变更程序来控制所述测量中的所述载气流量。

即，在本发明的分析装置中，在试样的测量刚开始时抑制载气流量以使试样中的特定成分在反应部充分反应，然后，提高载气流量，防止检测部的检测信号峰的下降沿部分变得平缓。

在本发明的分析装置中，所述流量变更程序可以被设定为，使所述载气流量从所述测量开始逐渐上升到结束为止。

进而，本发明的分析装置可以进一步具备程序设定变更部，构成为基于用户输入变更所述流量变更程序的设定。由此，能够根据试样的性状自由地设定试样的测量中的载气流量的变更模式。

另外，还可以考虑在试样的测量开始后的一定时间将载气流量设为0，以使在反应部中特定成分的反应充分进行。然而，在反应部为使试样中的碳成分发生氧化反应来转化为二氧化碳的反应部的情况下，由于被供给至反应部内的载气也兼具作为助燃气体的作用，因此也考虑到若供给至反应部内的载气的流量变为0则反应部内的燃烧变得不完全。于是，在本发明的分析装置中，优选为在所述测量中从所述载气供给部向所述反应部的所述内部空间持续供给载气。

发明效果

在本发明的分析装置中，由于在试样的测量刚开始时抑制载气流量以使试样中的特定成分在反应部充分反应，然后，提高载气流量，防止检测部的检测信号峰的下降沿部分变得平缓，因此，能够防止试样中的特定成分在反应部中的反应变得不充分的同时，实现测量时间的缩短。

附图说明

图1是概略地示出分析装置的一实施例的构成的框图。

图2是示出该实施例的更具体的构成的一例的概略构成图。

图3是用于对该实施例的测量中的载气流量的控制的一例进行说明的图表。

图4是用于对该实施例的测量中的载气流量的控制的另一例进行说明的图表。

图5是用于对该实施例的测量中的载气流量的控制的再一例进行说明的图表。

具体实施方式

使用图1对本发明的分析装置的一实施例的构成进行说明。

分析装置具备载气供给部2、载气流量调节机构4、反应部6、检测部8、流量控制部10、流量变更程序保存部12及程序设定变更部14。

反应部6具有供试样导入的内部空间，用于使被导入内部空间的试样中的特定成分发生氧化等反应。使载气从载气供给部2被供给至反应部6的内部空间。从载气供给部2供给的载气的流量(以下称载气流量)由载气流量调节机构4调节。

检测部8与反应部6的内部空间流体连通，用于检测由反应部6内的反应生成的检测对象成分。在反应部6中生成的检测对象成分通过来自载气供给部2的载气而被输送至检测部8。

流量控制部10构成为控制载气流量调节机构4，并根据后述的流量变更程序调节载气流量。流量变更程序被设定为，在从试样被导入反应部6开始到检测对象成分被检测部8检测为止的1次的测量中使载气流量上升。流量变更程序被保存在流量变更程序保存部12。

程序设定变更部14构成为基于用户输入变更流量变更程序的设定。即，用户能够任意设定在1次的测量中使载气流量上升的方法。例如，如图3所示，能够设定为使载气流量从测量开始到测量结束逐渐(例如，以1分钟间隔)上升。此外，如图4所示，能够设定为，从测量开始到时刻T1维持为相对较低的载气流量，从时刻T1到测量结束维持为比其更高的载气流量。进一步地，如图5所示，还能够设定为，从测量开始到时刻T1维持为相对较低的载气流量，从时刻T1到测量结束使载气流量逐渐上升。

所述分析装置能够通过图2所示的TOC计实现。以下对图2的TOC计进行说明。

TOC计具备作为载气供给部的高纯度空气瓶2、作为载气流量调节机构的流量控制阀4、作为反应部的TC氧化部6a与IC反应器6b、以及作为检测部的NDIR8。流量控制部10、流量变更程序保存部12及程序设定变更部14作为用于进行该TOC计的整体动作控制的运算控制装置30的功能而实现。运算控制装置30通过专用的计算机或通用的个人计算机而实现。流量控制部10及程序设定变更部14是通过使运算控制装置30内的运算元件执行规定的程序而得到的功能，流量变更程序保存部12是通过运算控制装置30内的存储装置的一部分存储区域而实现的功能。

TOC计进一步具备多端口阀26及注射器泵28。注射器泵28用于将试样导入TC氧化部6a和IC反应器6b，与多端口阀26的中央的共通端口连接。在多端口阀26的6个选择端口分别连接有与TC氧化部6a的燃烧管20的试样注入口相通的管路、与IC反应器6b的试样注入口相通的管路、储存清洗用水的容器、排气用的管路、储存试样的容器、排液管路。通过多端口阀26与注射器泵28的动作，能够将试样导入TC氧化部6a的燃烧管20或IC反应器6b中的任一方。

TC氧化部6a的燃烧管20由石英玻璃等构成，在内部填充有氧化催化剂。燃烧管20被加热炉22加热至例如680℃左右。在IC反应器6b容纳有用于将IC(无机碳)转化为二氧化碳的IC反应液(例如，25％磷酸水溶液)。IC反应器6b与TC氧化部6a的燃烧管20的后段串联连接。IC反应器6b的出口经由除湿器24与NDIR8流体连通。

高纯度空气瓶2经由流量控制阀4与燃烧管20的载气导入口连接，来自高纯度空气瓶2的高纯度空气由流量控制阀4控制流量的同时作为载气兼助燃气体被供给至燃烧管20。

在TC(总碳)测量中，吸入了试样的注射器泵28与燃烧管20的试样注入口连接，试样被注入燃烧管20内。被注入燃烧管20内的试样中的碳成分在燃烧管20内通过氧化催化剂的作用被转化为二氧化碳(检测对象成分)。在燃烧管20内生成的二氧化碳利用从高纯度空气瓶2供给的载气经由IC反应器6b及除湿器24被输送至NDIR8进行检测。

在上述的TC测量期间，运算控制装置30的流量控制部10根据流量变更程序保存部12中所保存的流量变更程序，控制流量控制阀4的动作，以使被供给至燃烧管20的载气流量逐渐或阶段性地上升。由此，在TC测量的初期阶段，载气流量被抑制为相对低流量，导入燃烧管20的试样中的碳成分的氧化反应得以充分进行。然后，通过使载气流量上升，从而防止NDIR8的检测信号峰的下降沿部分变得平缓，实现TC测量时间的缩短。

在IC测量中，吸入了试样的注射器泵28与IC反应器6b的试样注入口连接，试样被注入IC反应器6b内。在IC反应器6b内，被氧化的试样中的IC转化为二氧化碳。在IC反应器6b生成的二氧化碳利用从高纯度空气瓶2经由燃烧管20供给的载气经由除湿器24被导入NDIR8进行检测。

在上述的IC测量期间也一样地，运算控制装置30的流量控制部10根据流量变更程序保存部12中所保存的流量变更程序，控制流量控制阀4的动作，以使经由燃烧管20被供给至IC反应器6b的载气流量逐渐或阶段性地上升。由此，在IC测量的初期阶段，载气流量被抑制为相对低流量，导入IC反应器6b的试样中的IC成分的反应得以充分进行。然后，通过使载气流量上升，从而防止NDIR8的检测信号峰的下降沿部分变得平缓，实现IC测量时间的缩短。

根据在上述的TC测量中得到的检测信号峰的面积值能够将试样中的TC定量，根据在IC测量中得到的检测信号峰的面积值能够将试样中的IC定量。而且，通过从求出的TC值中减去IC值，能够得到试样中的TOC值。

另外，在上述实施例中，对流量控制阀4进行控制，以使在TC测量时、IC测量时这双方均使载气流量逐渐或阶段性地上升，但本发明不限于此，也可以仅在TC测量时与IC测量时的任一方进行这样的控制。

以上，作为本发明的分析装置，以TOC计举例进行了说明，但本发明不限于此，例如，对日本特开2013-250171号公报中公开的那样的碳分析装置也同样能够应用。

附图标记说明

2 载气供给部(高纯度空气瓶)

4 载气流量调节机构(流量控制阀)

6 反应部

6a TC氧化部

6b IC反应器

8 检测部(NDIR)

10 流量控制部

12 流量变更程序保存部

14 程序设定变更部

20 燃烧管

22 加热炉

24 除湿器

26 多端口阀

28 注射器泵

30 运算控制装置。

Claims

1.一种分析装置，其特征在于，具备：

反应部，具有供试样导入的内部空间，使被导入所述内部空间的试样中的特定成分发生反应；

检测部，与所述反应部的所述内部空间连通，用于对由所述特定成分在所述反应部的所述内部空间发生反应而生成的测量对象物质进行检测；

载气供给部，用于将载气供给至所述内部空间，所述载气用于将在所述反应部的所述内部空间生成的所述测量对象物质输送至所述检测部；

载气流量调节机构，用于对从所述载气供给部被供给至所述反应部的所述内部空间的载气流量进行调节；

流量变更程序保存部，保存流量变更程序，所述流量变更程序被设定为在从试样被导入所述反应部的所述内部空间开始到由所述检测部进行所述测量对象成分的检测为止的测量中使所述载气流量上升；

流量控制部，构成为基于所述流量变更程序来控制所述测量中的所述载气流量。

2.如权利要求1所述的分析装置，其特征在于，所述流量变更程序被设定为，使所述载气流量从所述测量开始逐渐上升到结束为止。

3.如权利要求1所述的分析装置，其特征在于，还具备程序设定变更部，构成为基于用户输入变更所述流量变更程序的设定。

4.如权利要求2所述的分析装置，其特征在于，还具备程序设定变更部，构成为基于用户输入变更所述流量变更程序的设定。

5.如权利要求1～4的任一项所述的分析装置，其特征在于，所述流量变更程序被设定为，在所述测量中从所述载气供给部向所述反应部的所述内部空间持续供给载气。