JP2000065721A

JP2000065721A - 分析装置

Info

Publication number: JP2000065721A
Application number: JP10233345A
Authority: JP
Inventors: Tetsutaro Kitani; 哲太郎木谷; Norio Hayashi; 則夫林; Toshio Kaneko; 敏男金子
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外蛍光法を用いた分析装置において、簡易
な構成により、被分析ガス照射用の紫外線の強度の低下
を抑制して、分析を精度良く行なえるようにする。【解決手段】紫外線照射光源を内蔵する紫外線照射光
源部５５と、紫外線照射光源部５５からの紫外線を被分
析ガスに照射して被分析ガス中の成分測定を行なう測定
セル部５６とをそなえ、紫外線照射光源部５５に、内部
ガスの換気を行なう換気手段をそなえるように構成す
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、例えば、紫外蛍光
法を用いて被分析ガス中の二酸化硫黄ガス濃度を測定す
る際に用いて好適な、分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分析システムには、試料中の硫黄成分を
定量するために、紫外蛍光法を用いた分析装置が設けら
れている。紫外蛍光法は、二酸化硫黄ガスを含む被分析
ガスに紫外線を照射すると、被分析ガス中の二酸化硫黄
ガスが励起されて蛍光を発することを利用し、この蛍光
の強度を測定して被分析ガス中の二酸化硫黄ガス濃度を
測定するものである。なお、分析システムには、試料を
燃焼することにより試料中の硫黄成分が変化した二酸化
硫黄ガスを含む被分析ガスを生成する分析用試料燃焼装
置が、分析装置の前段に設けられる。

【０００３】ここで、分析装置は、分析用燃焼装置で生
成された被分析ガスが導入されると、上記紫外蛍光法を
用いてこの被分析ガス中に含まれる二酸化硫黄ガスの濃
度の測定を行なうものであり、光源部と光源部からの光
から紫外線を抽出する分光セル部とからなる紫外線照射
光源部と、分光セル部からの紫外線を被分析ガスに照射
するセルとセルにて発生した蛍光を検出して被分析ガス
中の成分測定（二酸化硫黄ガスの濃度測定）を行なう光
検出部とからなる測定セル部とをそなえて構成されてい
る。

【０００４】この分析装置では、まず、紫外線照射光源
部の分光セル部では、光源部からの光から紫外線が選択
され、選択された紫外線が測定セル部に出射される。こ
のような状態で、測定セル部へ被分析ガスが導入される
と、測定セル部のセルでは、被分析ガス中の二酸化硫黄
ガスが紫外線により励起されて蛍光が発生する。そし
て、発生した蛍光は光検出部により検出され、光検出部
では、検出された蛍光の強度に応じて被分析ガス中の二
酸化硫黄ガス濃度が測定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
分析装置において、光源部及び分光セル部の内部には空
気が存在しているため、光源部及び分光セル部内を光が
通過する際に、空気中に含まれる酸素ガスが二酸化硫黄
ガス励起用の紫外線を吸収する一方、紫外線を吸収した
酸素ガスはオゾンガスに変化して、このオゾンガスも更
に紫外線を吸収する。従って、このままの状態で分析装
置を使用していると、測定セル部に入射される紫外線の
強度が低下してしまうという課題がある。特に、時間の
経過に従ってオゾンガスの濃度が上昇した場合は、紫外
線の強度は連続的に低下する。

【０００６】このように二酸化硫黄ガス励起用の紫外線
の強度が変化すると、被分析ガスから発生する蛍光強度
も変化してしまい、その結果として、硫黄分析値の精度
不良や経時変化を引き起こすことになる。ここで、従来
の分析装置では、紫外線照射光源部の光源部から出射す
る光の強度を電気的に調節して上記の課題を解決してい
るが、光源部の調節に特別な付加機構が必要となるとい
う課題がある。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、簡易な構成により、被分析ガス照射用の紫外
線の強度の低下を抑制して、分析を精度良く行なえるよ
うにした、分析装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の分析
装置は、紫外線照射光源を内蔵する紫外線照射光源部
と、該紫外線照射光源部からの紫外線を被分析ガスに照
射して該被分析ガス中の成分測定を行なう測定セル部と
をそなえ、該紫外線照射光源部に、内部ガスの換気を行
なう換気手段が設けられたことを特徴としている（請求
項１）。

【０００９】ここで、該換気手段は、該内部ガスの強制
換気手段として構成してもよく（請求項２）、該内部ガ
スの自然換気手段として構成してもよい（請求項３）。
そして、該換気手段は、該紫外線照射光源部のケーシン
グ部に形成された開孔部を含んで構成することができ
（請求項４）、このとき、該開孔部は該ケーシング部に
少なくとも一対形成することが好ましい（請求項５）。
より具体的には、光通過部を形成された壁面以外のケー
シング部壁面に、該開孔部を形成することが好ましい
（請求項６）。

【００１０】さらに、該紫外線照射光源部を、光源を内
蔵する光源部と、該光源部からの光について紫外線を抽
出して出力するフィルタを内蔵する分光セル部とをそな
えて構成してもよく（請求項７）、このときには、上記
の光源部及び分光セル部のいずれか一方に、該換気手段
を設けることができる（請求項８）。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明するが、発明の主旨を越えない限り、以
下の説明に限定されるものではない。図１は本発明の一
実施形態にかかる分析装置を有する分析システムの構成
を示すブロック図であり、図７はこの分析システムの構
成を示す機能ブロック図である。

【００１２】この分析システム１は、紫外蛍光法を用い
て分析用試料（硫黄分析用試料）中の硫黄成分の含有量
を測定するものであり、図１に示すように、分析用試料
燃焼装置２，フィルタ装置３，ガス除湿器４及び分析装
置（二酸化硫黄ガス分析装置）５をそなえて構成されて
いる。ここで、本実施形態における分析用試料燃焼装置
２は、硫黄成分を含む試料を燃焼することにより、試料
中の硫黄成分が変化した二酸化硫黄ガスを含む被分析ガ
スを生成するものであり、反応部６及びヒータ（加熱
部）７からなる試料燃焼部１１をそなえるほか、ガス精
製器８Ａ，８Ｂ，ガス流量計９Ａ〜９Ｃ及びガス切替弁
１０をそなえて構成されている。

【００１３】反応部６は、試料を燃焼することにより被
分析ガスを生成するための石英製ガラス反応管として構
成されており、内管（第１反応部）６２と外管（第２反
応部）６３とを有している。内管６２は、内部に導入さ
れた試料を一部気化させて熱分解することにより試料ガ
スを発生させるものであり、分析用試料導入部６１及び
不活性ガス導入部６２Ａに連なり、試料導入部６１を通
じて試料を導入されるとともに、不活性ガス導入部６２
Ａを通じてアルゴンガス等の不活性ガス（キャリアガ
ス）を導入されるようになっている。

【００１４】なお、本実施形態では、試料を試料ボート
６５にのせて内管６２内に導入しているが、試料は注射
器等を用いて内管６２内に注入することもでき、また、
試料を導入する試料導入管を内管６２に接続してこの試
料導入管から試料を注入することもできる。また、本実
施形態では、熱分解後の試料は、この内管６２内にて完
全燃焼させるようになっている。

【００１５】また、外管６３は、内管６２で発生した試
料ガスを燃焼させるものであり、内管６２の外周に内管
６２を含んで設けられ、且つ、酸素ガス導入部（酸素含
有ガス導入部）６３Ｂを通じて酸素ガスを導入されるよ
うになっている。なお、外管６３内には、反応を促進す
るための石英綿６４が設けられている。つまり、内管６
２は、その外端開口部６２Ｃが外管６３内に位置するよ
うに外管６３に一部挿通されており、換言すれば、外管
６３は、内管６２に連通するとともに内管６２に隣接
し、酸素ガス導入部６３Ｂに連なるように設けられてい
ることになる。

【００１６】さらに、ヒータ７は、反応部６を加熱して
高温雰囲気に設定するための環状の電気炉を構成するも
のであり、主として内管６２に試料ガスを発生させるた
めの熱を与える前段ヒータ７Ａと、主として外管６３に
試料ガスを燃焼するための熱を与える後段ヒータ７Ｂと
により構成され、前段ヒータ７Ａと後段ヒータ７Ｂとが
協働して反応部６に熱を与えるようになっている。

【００１７】なお、本実施形態では、前段ヒータ７Ａの
設定温度を約８００℃とし、後段ヒータ７Ｂの設定温度
を約１０００℃とする。また、ヒータ７は、通常、本実
施形態のように、反応部６の外周に設けられるが、外周
の全体に設けてもよいし、外周の一部に設けてもよい。
さらに、ヒータ７は、反応部６の内部に設けてもよい。

【００１８】一方、ガス精製器８Ａは、反応部６に供給
する不活性ガスを精製するものであり、ガス精製器８Ｂ
は、反応部６に供給する酸素ガスを精製するものであ
る。さらに、ガス流量計９Ａは、ガス精製器８Ａにて精
製された不活性ガスの流量を調節するものであり、ガス
流量計９Ｂ，９Ｃは、ガス精製器８Ｂにて精製された酸
素ガスの流量を調節するものである。本実施形態では、
後述するガス切替弁１０により酸素ガスの供給流路を切
替可能にするために、酸素ガス用のガス流量計９Ｂ，９
Ｃを設け、酸素ガスの流路を２つに分けている。

【００１９】一例として、反応部６に導入する不活性ガ
スの流量を４００ｍＬ／ｍｉｎとし、反応部６に導入す
る酸素ガスの流量を６００ｍＬ／ｍｉｎとした場合に
は、ガス流量計９Ａは、不活性ガスの流量を４００ｍＬ
／ｍｉｎとなるように調整し、ガス流量計９Ｂ，９Ｃ
は、それぞれ酸素ガスの流量を３００ｍＬ／ｍｉｎとな
るように調整している。

【００２０】また、ガス切替弁１０は、ガス流量計９Ｂ
からの酸素ガスを、外管６３の酸素ガス導入部６３Ｂへ
供給したり、内管６２の酸素ガス導入部６２Ｂへ供給し
たりするように、酸素ガスの供給流路を切り替えるもの
である。換言すれば、ガス切替弁１０は、外管６３へ供
給している酸素ガスの一部を、内管６２へ供給しうる酸
素含有ガス供給切替手段として機能するものである。

【００２１】即ち、本実施形態における分析用試料燃焼
装置２では、内管６２内にて試料を熱分解する際に、ガ
ス流量計９Ｂから供給される酸素ガスはガス切替弁１０
及び酸素ガス導入部６３Ｂを通じて外管６３へ供給され
るようになっているが（図１参照）、熱分解後の試料を
内管６２内にて完全燃焼させる際には、ガス切替弁１０
により酸素ガスの流路を切り替えて、ガス流量計９Ｂか
ら供給される酸素ガス（外管６３へ供給している酸素ガ
スの一部）をガス切替弁１０及び酸素ガス導入部６２Ｂ
を通じて内管６２へ供給するようになっている。

【００２２】そして、本実施形態においては、ガス切替
弁１０の切り替え後に、内管６２内に速やかに酸素ガス
を導入するために、酸素ガスの一部を試料導入部６１よ
り下流側にある酸素ガス導入部６２Ｂから導入して、酸
素ガスの一部を内管６２へ供給しうるようになってい
る。本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、被分析ガス
中の酸素ガス濃度が変動すると、分析装置５のベースラ
インが変動する（即ち、分析装置５の出力にノイズが出
る）ことを見い出した。

【００２３】そこで、本実施形態においては、試料を燃
焼する際の酸素ガス濃度を一定に保つために、ガス切替
弁１０により酸素ガスの流路を切り替えて、ガス流量計
９Ｂからの酸素ガスを酸素ガス導入部６２Ｂを通じて内
管６２に混合することにより、酸素ガスと不活性ガスの
総流量及び流量比が変化しないようにしているのであ
る。

【００２４】即ち、前述した例では、内管６２内にて試
料を熱分解する際には、ガス流量計９Ａから流量４００
ｍＬ／ｍｉｎの不活性ガスを内管６２に供給する一方、
図１に示すように、ガス流量計９Ｂからの酸素ガスがガ
ス流量計９Ｃからの酸素ガスと合流するようにガス切替
弁１０の位置を設定して、ガス流量計９Ｂ，９Ｃからそ
れぞれ流量３００ｍＬ／ｍｉｎの酸素ガスを外管６３に
供給するようになっている。

【００２５】そして、熱分解後の試料を内管６２内にて
完全燃焼させる際には、やはりガス流量計９Ａから流量
４００ｍＬ／ｍｉｎの不活性ガスを内管６２に供給する
一方、ガス流量計９Ｂからの酸素ガスが酸素ガス導入部
６２Ｂに導入されるようにガス切替弁１０を切り替え
て、ガス流量計９Ｂから流量３００ｍＬ／ｍｉｎの酸素
ガスを更に内管６２に供給するとともに、ガス流量計９
Ｃから流量３００ｍＬ／ｍｉｎの酸素ガスを外管６３に
供給するようになっている。

【００２６】このように、本実施形態においては、外管
６３へ供給している酸素ガスの一部を内管６２に供給し
ているので、酸素ガスと不活性ガスの総流量及び流量比
が変化しないようにすることができるのである。ところ
で、フィルタ装置３は、分析用試料燃焼装置２により生
成された被分析ガスに含まれる不純物（不完全燃焼によ
り生じたススや不飽和炭化水素類等）を除去して、被分
析ガスを精製するものであり、分析用試料燃焼装置２の
下流側の分析用試料燃焼装置２とガス除湿器４との間に
設けられている。

【００２７】ここで、このフィルタ装置３は、図１に示
すように、フィルタホルダ３１，フィルタ３２及びヒー
タ（加熱手段）３３をそなえて構成されている。なお、
フィルタホルダ３１及びフィルタ３２の斜視図を図４に
示す。フィルタホルダ３１は、フィルタ３２を保持する
ものであり、主要部が耐熱性素材（好ましくは、フッ素
系樹脂）で構成されている。

【００２８】ここで、フッ素系樹脂としては、例えば、
テトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエー
テル共重合体（ＰＦＡ），ポリテトラフルオロエチレ
ン，テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体，ポリクロロトリフルオロエチレン，クロロ
トリフルオロエチレン−エチレン共重合体，ポリビニリ
デンフルオライド，ポリビニルフルオライド等があげら
れるが、中でも、テトラフロロエチレン−パーフロロア
ルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が好適であ
る。

【００２９】なお、フィルタホルダ３１は、二酸化硫黄
ガスを吸着しない素材であれば、金属又はセラミックよ
りなる素材で構成してもよい。また、フィルタ３２は、
被分析ガス中の上記不純物以外の成分を透過させるもの
であり、フィルタホルダ３１内に収納され、被分析ガス
中の二酸化硫黄ガスと反応せず、また、二酸化硫黄ガス
を吸着しない素材からなるものである。

【００３０】ここで、このような素材としては、通常、
金属繊維又はセラミック繊維の織物，金属繊維又はセラ
ミック繊維の不織布等があげられるが、特に、アルミナ
バインダを含まないシリカ繊維が好適である。また、本
実施形態では、０．３μｍ以上の微粒子を９５％以上除
去できる程度の密度を有するフィルタを用いる必要があ
る。

【００３１】さらに、ヒータ３３は、フィルタ３２での
水蒸気の凝縮を防止するためにフィルタホルダ３１を加
熱するものであり、フィルタホルダ３１の外周に環状に
設けられている。なお、本実施形態では、ヒータ３３と
して、フィルタホルダ３１を保持しながら１１０〜１５
０℃程度に保温できるパイプ用マントルヒータを使用し
た。

【００３２】本発明者らは、フィルタ３２及びフィルタ
ホルダ３１の素材を決定するために、各種フィルタと各
種フィルタホルダとを組み合わせてフィルタ装置を構成
し、これらのフィルタ装置での二酸化硫黄ガスの吸着や
シグナルの再現性等について試験したところ、以下に示
すような結果を得た。なお、以下は、硫黄含有標準試料
を燃焼して生成した被分析ガスをこれらのフィルタ装置
を通じて分析装置５に供給し、分析装置５によりピーク
形状及びベースラインを測定して、フィルタ装置を設け
ない場合のピーク形状及びベースラインと比較したもの
である。

【００３３】

【表１】

【００３４】なお、テフロンは、テトラフルオロエチレ
ンを表す登録商標である。ここで、フィルタについて
は、フッ素樹脂とガラス繊維との複合メンブレン，テフ
ロンメンブレン，ホウケイ酸ガラスメンブレン，シリカ
繊維メンブレン２種をテストした。フッ素樹脂とガラス
繊維との複合メンブレンの場合は、二酸化硫黄ガスの吸
着が激しいことから不適であると判断した。また、テフ
ロンメンブレンとホウケイ酸ガラスメンブレンは、シグ
ナルの再現性不良，分析値過小である点から二酸化硫黄
ガスが吸着しているらしいと考えられるため、それぞれ
不適であると判断した。さらに、シリカ繊維メンブレン
は、アルミナバインダを含むものは二酸化硫黄ガスと若
干反応して吸着したようであったが、アルミナバインダ
を含まないものは二酸化硫黄ガスを吸着せず良好な結果
が得られた。

【００３５】また、フィルタホルダについては、ポリプ
ロピレン（ＰＰ）製，ステンレス（ＳＵＳ）製，ＰＦＡ
製のものをテストしたが、ＰＦＡ製のものを加熱して使
用すれば、分析値に問題はなかった。従って、本発明者
らは、上記結果から、耐熱性及び耐薬品性を有するＰＦ
Ａからなるフィルタホルダと、二酸化硫黄を吸着しない
シリカ繊維からなるフィルタ（アルミナバインダを含ま
ない）との組み合わせが、最も二酸化硫黄ガスの吸着や
シグナルの再現性に対する妨害が少なく、有効であるこ
とを見い出した。

【００３６】そして、上記仕様のフィルタ装置３を用
い、分析用試料燃焼装置２にて不完全燃焼を起こさせた
場合のシグナル変化をみたところ、汚染されたフィルタ
装置３の交換後、約１．５時間で元の低いベースライン
に戻った。なお、従来は、分解洗浄しなければベースラ
インは復活しなかった。ベースラインが徐々に回復する
のは、フィルタ装置３を通過した妨害ガス成分等が配管
系に付着し、その置換に時間を要したためであると考え
られる。

【００３７】ところで、ガス除湿器４は、分析用試料燃
焼装置２からの被分析ガスに含まれる水分を除去するも
のである。さらに、本実施形態にかかる分析装置５は、
フィルタ装置３及びガス除湿器４の下流側に設けられ、
分析用試料燃焼装置２で生成された被分析ガスがフィル
タ装置３及びガス除湿器４を通じて導入されると、この
被分析ガス中に含まれる二酸化硫黄ガスの濃度の測定を
行なうものである。

【００３８】図５にこの分析装置５の構成を示す。ここ
で、分析装置５は、図１，図５に示すように、紫外線照
射光源部５５と測定セル部５６とをそなえて構成されて
いる。紫外線照射光源部５５は、紫外線を照射する紫外
線照射光源を内蔵するものであるが、具体的には、光源
部５１及び分光セル部５２をそなえて構成されている。

【００３９】光源部５１は、例えばキセノンランプ等の
光源５１Ａと集光レンズ５１Ｂとを円筒状のケーシング
部５１Ｃ内に内蔵する。また、分光セル部５２は、好ま
しくは２００〜２４０ｎｍの紫外線を反射するフィルタ
５２Ａ，５２Ｂを直方体状のケーシング部５２Ｃ内に内
蔵することにより、光源部５１からの光から紫外線を抽
出して測定セル部５６に出射するものである。

【００４０】ここで、ケーシング部５２Ｃは、図６に示
すように、枠部材５２ｂと蓋部材５２ａ，５２ｃとから
構成されており、フィルタ５２Ａ，５２Ｂは、図５に示
すように、ケーシング部５２Ｃ内に、光源部５１からの
光が通過する光路に対して約４５°傾斜した状態で配置
されている。さらに、光源部５１には、図５，図６に示
すように、ケーシング部５１Ｃの分光セル部５２と接続
される壁面（光源５１Ａからの光が通過する光通過部Ｐ
１を形成されたケーシング部５１Ｃの壁面）Ｗ１以外
の、円筒状の壁面Ｗ２の対向する位置に、一対の開孔部
Ｈ１，Ｈ２が形成されている。なお、本実施形態におい
ては、開孔部Ｈ１，Ｈ２は、円筒状の壁面Ｗ２の分光セ
ル部５２の近傍に形成されている。

【００４１】また、分光セル部５２には、図５，図６に
示すように、ケーシング部５２Ｃの光源部５１と接続さ
れる壁面（光源部５１からの光が通過する光通過部Ｐ２
を形成されたケーシング部５２Ｃの壁面）Ｗ３及びケー
シング部５２Ｃの測定セル部５６と接続される壁面（分
光セル部５２で得られた紫外線が通過する光通過部Ｐ３
を形成されたケーシング部５２Ｃの壁面）Ｗ４以外の壁
面のうちの対向する壁面Ｗ５，Ｗ６に、一対の開孔部Ｈ
３，Ｈ４が形成されている。

【００４２】ここで、開孔部Ｈ１，Ｈ２は、光源部５１
のケーシング部５１Ｃの内部ガスの換気を行なうための
ものであり、開孔部Ｈ３，Ｈ４は、分光セル部５２のケ
ーシング部５２Ｃの内部ガスの換気を行なうためのもの
である。即ち、本実施形態においては、紫外線により発
生するオゾンガスの内部滞留を低減するために、開孔部
Ｈ１，Ｈ２をケーシング部５１Ｃの壁面Ｗ２に設ける一
方、開孔部Ｈ３，Ｈ４をケーシング部５２Ｃの壁面Ｗ
５，Ｗ６に設け、不活性ガス又は大気等により通気置換
することにより、ケーシング部５１Ｃ，５２Ｃの内部ガ
スの換気を行なっている。

【００４３】ここで、不活性ガスにより通気置換する場
合には、ケーシング部５１Ｃの開孔部Ｈ１，Ｈ２（又は
ケーシング部５２Ｃの開孔部Ｈ３，Ｈ４）のいずれか一
方の開孔部に、例えば不活性ガスを供給する不活性ガス
ボンベ（図示せず）を接続し、この不活性ガスボンベか
らの不活性ガスをケーシング部５１Ｃ（又はケーシング
部５２Ｃ）に導入し、他方の開孔部から排気を行なっ
て、ケーシング部５１Ｃ（又はケーシング部５２Ｃ）の
内部ガスを強制的に換気するように構成すればよい。

【００４４】また、大気により通気置換する場合には、
ケーシング部５１Ｃの開孔部Ｈ１，Ｈ２（又はケーシン
グ部５２Ｃの開孔部Ｈ３，Ｈ４）のいずれか一方の開孔
部に、例えば送風機を接続し、この送風機からの風をケ
ーシング部５１Ｃ（又はケーシング部５２Ｃ）に導入
し、他方の開孔部から排気を行なって、ケーシング部５
１Ｃ（又はケーシング部５２Ｃ）の内部ガスを強制的に
換気するように構成すればよい。

【００４５】なお、大気により通気置換する場合には、
送風機等を用いることなく、ケーシング部５１Ｃの開孔
部Ｈ１，Ｈ２（又はケーシング部５２Ｃの開孔部Ｈ３，
Ｈ４）を大気中に開放して、ケーシング部５１Ｃ（又は
ケーシング部５２Ｃ）の内部ガスを自然に換気するよう
にしてもよい。つまり、本実施形態にかかる分析装置５
においては、内部ガスの換気を行なう換気手段が、紫外
線照射光源部５５のケーシング部５１Ｃ，５２Ｃに形成
された開孔部Ｈ１〜Ｈ４を含んで構成されているのであ
り、この換気手段は、分析装置５に不活性ガスボンベや
送風機を付設した場合には内部ガスの強制換気手段とし
て構成されることになり、開孔部Ｈ１〜Ｈ４を大気中に
開放した場合には内部ガスの自然換気手段として構成さ
れることになる。

【００４６】一方、測定セル部５６は、紫外線照射光源
部５５からの紫外線を被分析ガスに照射して、被分析ガ
ス中の成分測定（二酸化硫黄ガスの濃度測定）を行なう
ものであり、具体的には、図１，図５，図７に示すよう
に、セル５３，光検出部５４及び制御部５７（図７参
照）をそなえて構成されている。セル５３は、紫外線を
被分析ガスに照射して二酸化硫黄ガスに蛍光を発生させ
るためのものであり、集光レンズ（図示せず），二酸化
硫黄成分に蛍光を発生させるための空間部を有するセル
本体５３Ａ，被分析ガスを導入するためのガス入口部５
３Ｂ，被分析ガスを排出するためのガス出口部５３Ｃか
ら構成されている。

【００４７】また、光検出部５４は、セル５３にて発生
した蛍光を検出して光電変換し、蛍光の強度に応じた電
気信号を発生するものであり、集光レンズ（図示せ
ず），光電子増倍管（ＰＭＴ：Photo-Multiplier Tube
）５４Ａ，蛍光を抽出するフィルタ５４Ｂをそなえて
いる。なお、フィルタ５４Ｂは、二酸化硫黄ガス特有の
蛍光波長のうち好ましくは３００〜４００ｎｍの波長の
みを選択的に透過しうる光学フィルタである。

【００４８】さらに、制御部５７は、光検出部５４にて
得られた電気信号を増幅するものである。上述の構成に
より、本発明の一実施形態にかかる分析装置５を有する
分析システム１においては、測定対象となる試料が分析
用試料燃焼装置２に導入されると、分析用試料燃焼装置
２では、この試料を燃焼させて二酸化硫黄ガスを含む被
分析ガスが生成される。

【００４９】分析用試料燃焼装置２により生成された被
分析ガスは、フィルタ装置３及びガス除湿器４を介して
分析装置５へ導入される。なお、この際に、フィルタ装
置３では被分析ガスに含まれるスス等が除去され、ガス
除湿器４では被分析ガスに含まれる水分が除去される。
そして、分析装置５では、導入された被分析ガス中の二
酸化硫黄ガスの濃度が測定され、測定後の被分析ガスは
分析装置５から排出される。

【００５０】ここで、分析用試料燃焼装置２での試料の
燃焼処理について説明すると、まず、分析用試料燃焼装
置２においては、試料燃焼部１１の反応部６の内管６２
に試料及び不活性ガスが導入された状態にするととも
に、外管６３に酸素ガスが導入された状態にしておく。
例えば、前述した例では、内管６２に、ガス流量計９Ａ
からの流量４００ｍＬ／ｍｉｎの不活性ガスが導入され
るような状態にし、外管６３に、図１に示すような状態
にあるガス切替弁１０を介して、ガス流量計９Ｂ，９Ｃ
からの総流量６００ｍＬ／ｍｉｎの酸素ガスが導入され
るような状態にしておく。

【００５１】そして、反応部６をヒータ７で加熱して反
応部６内を高温雰囲気にし、反応部６内の高温雰囲気に
より、試料を一部気化させて熱分解することにより内管
６２内の試料から試料ガスを発生させる。さらに、内管
６２内では、不活性ガスを更に導入し続けることでこの
試料ガスを外管６３内に搬送し、外管６３内では、搬送
された試料ガスを外管６３内の酸素ガスにより燃焼させ
る（以上、第１ステップ）。

【００５２】その後、ガス切替弁１０を切り替えて、内
管６２に、不活性ガスの供給に加え、外管６３へ供給し
ているガス流量計９Ｂからの酸素ガスを供給することに
より、内管６２内での試料燃焼を促進して、内管６２内
で試料を完全燃焼させる（第２ステップ）。例えば、前
述した例では、ガス切替弁１０を切り替えることによ
り、内管６２には、ガス流量計９Ａからの流量４００ｍ
Ｌ／ｍｉｎの不活性ガスが導入されるのに加えてガス流
量計９Ｂからの流量３００ｍＬ／ｍｉｎの酸素ガスも導
入され、外管６３には、ガス流量計９Ｃからの流量３０
０ｍＬ／ｍｉｎの酸素ガスが導入されるようにして、内
管６２内で試料を完全燃焼させる。

【００５３】最後に、分析用試料燃焼装置２において
は、次の試料についての被分析ガスの生成にそなえ、ガ
ス切替弁１０を再度切り替えて、内管６２へガス流量計
９Ｂからの酸素ガスを供給するのを停止する一方、当該
酸素ガスを外管６３へ供給して、内管６２への不活性ガ
スの導入状態及び外管６３への酸素ガスの導入状態をそ
れぞれ始めの状態（上記第１ステップと同じ状態）に戻
しておく（第３ステップ）。例えば、前述した例では、
ガス切替弁１０を再度切り替えて図１に示すような状態
に戻すことにより、内管６２に、ガス流量計９Ａからの
流量４００ｍＬ／ｍｉｎの不活性ガスのみが導入される
ような状態に戻し、外管６３に、ガス流量計９Ｂ，９Ｃ
からの総流量６００ｍＬ／ｍｉｎの酸素ガスが導入され
るような状態に戻しておく。

【００５４】このようにすれば、上記第２ステップにお
ける反応部６全体に供給される酸素ガスと不活性ガスと
の流通比を、上記の第１ステップ，第３ステップにおけ
る反応部６全体に供給される酸素ガスと不活性ガスとの
流通比と同じ値に設定することができ、酸素ガスと不活
性ガスの総流量及び混合比の変化を最小限に抑えること
ができる。

【００５５】なお、分析用試料を燃焼させる際に、従来
のように内管６２に酸素ガスを別途供給した場合〔図３
（ａ）にこれを模式的に示す〕には、図３（ｂ）に示す
ように分析装置５のベースラインは変動しているが、本
実施形態のように外管６３に供給する酸素ガスの一部を
内管６２に供給した場合〔図２（ａ）にこれを模式的に
示す〕には、図２（ｂ）に示すように分析装置５のベー
スラインの変動を低減することができる。

【００５６】このように、本実施形態における分析用試
料燃焼装置２によれば、ガス切替弁１０を設け、内管６
２内で試料を燃焼する際にガス切替弁１０を切り替え
て、不活性ガスの供給に加え、外管６３へ供給している
酸素ガスの一部を内管６２へ供給しているので、酸素ガ
スと不活性ガスの総流量及び混合比を変化させることな
く、反応部６へのガス流路を切り替えることができる。
従って、被分析ガス中の酸素ガス濃度の変化を防いで分
析装置５におけるベースラインの変動を防ぐことがで
き、試料が微量の硫黄成分を含む場合でも正確に硫黄成
分を測定することができる。

【００５７】さらに、この分析用試料燃焼装置２におい
ては、外管６３に供給されている酸素ガスの一部を流路
を切り替えて内管６２へ供給する際に、酸素ガスの一部
を試料導入部６１Ａより下流側に設けられた酸素ガス導
入部６２Ｂから導入しているので、内管６２内に速やか
に酸素ガスを導入して内管６２内に不活性ガスのみが流
通する時間を短くすることができる。一方、前述のよう
にして分析用試料燃焼装置２により生成された被分析ガ
スは、フィルタ装置３を通過する際に、フィルタ３２に
より被分析ガスに含まれるスス等の不純物が除去され
る。

【００５８】このとき、フィルタ装置３では、ヒータ３
３によりフィルタホルダ３１が１１０〜１５０℃程度に
保温されているので、フィルタ３２での水蒸気の凝縮を
防止することができる。このように、本実施形態におけ
るフィルタ装置３によれば、被分析ガスに含まれる二酸
化硫黄ガスを吸着することなく被分析ガスに含まれる不
純物を除去することができるので、その後段に設けられ
たガス除湿器４及び分析装置５が汚染されるのを防止す
ることができるほか、分析装置５での測定誤差を低減す
ることができる。

【００５９】従って、分析装置５におけるベースライン
回復時間を短縮するとともに、ベースライン回復に要す
る手間を少なくして、分析装置５のメンテナンスを容易
にすることができるほか、ガス除湿器４及びガス配管を
交換する必要がなくなるので、交換にかかるコストを低
減することができる。そして、分析装置５での測定を精
度よく行なうことができる。

【００６０】なお、本実施形態では、図１，図４に示す
ような形状のフィルタ装置３を用いているが、その他の
形状（例えばカラム状等）のものを用いてもよい。さら
に、フィルタ装置３により精製された被分析ガスは、ガ
ス除湿器４を通過する際に水分が除去された後に、分析
装置５へ導入される。ここで、本実施形態にかかる分析
装置５での被分析ガスの測定処理について説明すると、
まず、紫外線照射光源部５５においては、光源部５１か
らの光が分光セル部５２に照射されると、分光セル部５
２では、フィルタ５２Ａ，５２Ｂにて上記光中の紫外線
が反射することにより紫外線が選択され、選択された紫
外線が測定セル部５６に出射される。

【００６１】このとき、光源部５１では、開孔部Ｈ１，
Ｈ２を通じてケーシング部５１Ｃの内部ガスの換気が行
なわれており、分光セル部５２では、開孔部Ｈ３，Ｈ４
を通じてケーシング部５２Ｃの内部ガスの換気が行なわ
れている。ケーシング部５１Ｃ，５２Ｃの内部ガスの換
気を行なう際に、不活性ガスにより通気置換する場合に
は、ケーシング部５１Ｃの開孔部Ｈ１，Ｈ２（又はケー
シング部５２Ｃの開孔部Ｈ３，Ｈ４）のいずれか一方の
開孔部から、例えば不活性ガスボンベ（図示せず）によ
り不活性ガスをケーシング部５１Ｃ（又はケーシング部
５２Ｃ）に導入し、他方の開孔部から排気を行なって、
ケーシング部５１Ｃ（又はケーシング部５２Ｃ）の内部
ガスを強制的に換気する。

【００６２】また、大気により通気置換する場合には、
ケーシング部５１Ｃの開孔部Ｈ１，Ｈ２（又はケーシン
グ部５２Ｃの開孔部Ｈ３，Ｈ４）のいずれか一方の開孔
部から、例えば送風機により風をケーシング部５１Ｃ
（又はケーシング部５２Ｃ）に導入し、他方の開孔部か
ら排気を行なって、ケーシング部５１Ｃ（又はケーシン
グ部５２Ｃ）の内部ガスを強制的に換気する。

【００６３】なお、大気により通気置換する場合には、
送風機等を用いることなく、ケーシング部５１Ｃの開孔
部Ｈ１，Ｈ２（又はケーシング部５２Ｃの開孔部Ｈ３，
Ｈ４）を大気中に開放して、ケーシング部５１Ｃ（又は
ケーシング部５２Ｃ）の内部ガスを自然に換気してもよ
い。このような状態で、ガス除湿器４から被分析ガスが
測定セル部５６へ導入されると、測定セル部５６のセル
５３では、被分析ガス中の二酸化硫黄ガスが紫外線によ
り励起されて蛍光が発生する。そして、セル５３にて発
生した蛍光は、光検出部５４のＰＭＴ５４Ａにより検出
されて、その蛍光強度に応じた電気信号に変換される。
なお、光検出部５４にて得られた電気信号は、制御部５
７にて増幅された後に波形処理され、被分析ガス中の硫
黄成分の分析結果が得られる。

【００６４】このように、本実施形態にかかる分析装置
５によれば、紫外線照射光源部５５（即ち、光源部５１
及び分光セル部５２）に開孔部Ｈ１〜Ｈ４を設けて、内
部ガスの換気を行なっているので、オゾンガスの内部滞
留を低減して、紫外線強度の変化を低減又は防止するこ
とができる。従って、分析値の精度を向上させることが
できるほか、図８に示すように、分析値の日内変動を防
止することもできる（図８の●参照）。なお、図８は、
硫黄含有標準試料を燃焼して生成した被分析ガスの分析
値の日内変動について示す図であり、この図８におい
て、紫外線照射光源部５５に開孔部Ｈ１〜Ｈ４を設けな
い場合の分析値を○で示し、紫外線照射光源部５５に開
孔部Ｈ１〜Ｈ４を設けた場合の分析値を●で示してい
る。

【００６５】また、光源部５１の分光セル部５２の近傍
に開孔部Ｈ１，Ｈ２を形成しているので、オゾンガスの
内部滞留を効果的に低減することができる。また、分析
装置５に不活性ガスボンベや送風機を付設した場合に
は、より効果的に内部ガスの換気を行なうことができ、
開孔部Ｈ１〜Ｈ４を大気中に開放した場合には、簡易な
構成で内部ガスの換気を行なうことができる。

【００６６】さらに、一対の開孔部Ｈ１，Ｈ２をケーシ
ング部５１Ｃに形成し、一対の開孔部Ｈ３，Ｈ４をケー
シング部５２Ｃに形成するとともに、光通過部Ｐ１〜Ｐ
３が形成された壁面Ｗ１，Ｗ３，Ｗ４以外のケーシング
部壁面Ｗ２，Ｗ５，Ｗ６に開孔部Ｈ１〜Ｈ４を形成して
いるので、より効果的に内部ガスの換気を行なうことが
できる。

【００６７】なお、本実施形態にかかる分析装置５で
は、開孔部Ｈ１，Ｈ２が、円筒状の壁面Ｗ２の分光セル
部５２の近傍に、図６に示すように水平方向に対向する
ように形成されているが、垂直方向に対向するように形
成してもよい。なお、開孔部Ｈ１，Ｈ２は、壁面Ｗ２の
近接した位置にそれぞれ形成してもよい。また、本実施
形態では、開孔部Ｈ３，Ｈ４が、光通過部Ｐ２を形成さ
れた壁面Ｗ３及び光通過部Ｐ３を形成された壁面Ｗ４以
外の壁面のうちの対向する壁面Ｗ５，Ｗ６に形成されて
いるが、開孔部Ｈ３，Ｈ４は、上記壁面Ｗ３，Ｗ４以外
の壁面であれば、対向する壁面Ｗ５，Ｗ６以外の壁面に
形成してもよく、同一壁面に形成してもよい。

【００６８】さらに、本実施形態では、分析装置５の光
源部５１に開孔部Ｈ１，Ｈ２が形成されるとともに、分
光セル部５２に開孔部Ｈ３，Ｈ４が形成されているが、
光源部５１のみに開孔部Ｈ１，Ｈ２を形成したり、分光
セル部５２のみに開孔部Ｈ３，Ｈ４を形成してもよい。
また、本実施形態では、光源部５１に一対の開孔部Ｈ
１，Ｈ２が形成されるとともに、分光セル部５２に一対
の開孔部Ｈ３，Ｈ４が形成されているが、対をなさない
単独の開孔部を形成してもよい。

【００６９】さらに、本実施形態にかかる分析装置５で
は、分光セル部５２において、フィルタ５２Ａ，５２Ｂ
として、反射型の光学フィルタを用いているが、透過型
の光学フィルタを用いても構わない。その他、図１に示
す分析システム１においては、分析用試料燃焼装置２と
して、本実施形態で説明したようなガス切替弁１０をも
たない一般的な分析用試料燃焼装置を用いることもでき
る。

【００７０】また、分析システム１においては、フィル
タ装置３を設けない構成とすることもでき、フィルタ装
置３として、本実施形態で説明したフィルタ装置以外の
フィルタ装置を用いることもできる。さらに、分析シス
テム１においては、ガス除湿器４を設けない構成とする
こともできる。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の分析装置
によれば、紫外線照射光源部に換気手段を設けているの
で、内部ガスの換気を行なってオゾンガスの内部滞留を
低減することができ、紫外線強度の変化を低減又は防止
することができる利点がある。従って、分析値の精度を
向上させることができるほか、分析値の日内変動を防止
することもできる（請求項１，４，７，８）。また、換
気手段を内部ガスの強制換気手段として構成した場合に
は、より効果的に内部ガスの換気を行なうことができ
（請求項２）、換気手段を内部ガスの自然換気手段とし
て構成した場合には、簡易な構成で内部ガスの換気を行
なうことができる（請求項３）。

【００７２】さらに、開孔部をケーシング部に少なくと
も一対形成したり（請求項５）、光通過部を形成された
壁面以外のケーシング部壁面に開孔部を形成しているの
で（請求項６）、より効果的に内部ガスの換気を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる分析装置を有する
分析システムの構成を示すブロック図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は、ともに本発明の一実施形態
における分析用試料燃焼装置にて用いられる酸素ガス供
給方法を説明する図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は、ともに一般的な分析用試料
燃焼装置にて用いられる酸素ガス供給方法を説明する図
である。

【図４】本発明の一実施形態におけるフィルタ装置の構
成を示す斜視図である。

【図５】本発明の一実施形態にかかる分析装置の構成を
模式的に示す図である。

【図６】光源部及び分光セル部の構成を示す斜視図であ
る。

【図７】本発明の一実施形態にかかる分析装置を有する
分析システムの構成を示す機能ブロック図である。

【図８】本発明の一実施形態にかかる分析装置による分
析値の日内変動の低減効果を示す図である。

【符号の説明】

１分析システム（硫黄分析システム）２分析用試料燃焼装置３フィルタ装置４ガス除湿器５分析装置６反応部７ヒータ（加熱部）７Ａ前段ヒータ７Ｂ後段ヒータ８Ａ，８Ｂガス精製器９Ａ〜９Ｃガス流量計１０ガス切替弁（酸素含有ガス供給切替手段）１１試料燃焼部３１フィルタホルダ３２フィルタ３３ヒータ（加熱手段）５１光源部５１Ａ光源５１Ｂ集光レンズ５１Ｃケーシング部５２分光セル部５２Ａ，５２Ｂフィルタ５２Ｃケーシング部５３セル５３Ａセル本体５３Ｂガス入口部５３Ｃガス出口部５４光検出部５４Ａ光電子増倍管５４Ｂフィルタ５５紫外線照射光源部５６測定セル部５７制御部６１試料導入部６２内管（第１反応部）６２Ａ不活性ガス導入部６２Ｂ酸素ガス導入部６２Ｃ外端開口部６３外管（第２反応部）６３Ｂ酸素ガス導入部（酸素含有ガス導入部）６４石英綿６５試料ボートＨ１〜Ｈ４開孔部Ｐ１〜Ｐ３光通過部Ｗ１〜Ｗ６壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子敏男神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地三菱化学株式会社横浜総合研究所内Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA11 CA01 DA01 DA05 DA08 EA01 FA01 GA06 GA14 GA28 GB07 GB09 HA01 HA08 JA02 KA03 LA01 MA01 MA06 MA11 2G059 AA01 BB01 CC06 DD01 DD12 DD17 EE07 EE12 FF01 HH03 JJ02 JJ11 JJ21 KK01 NN01 NN05 NN07 PP03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線照射光源を内蔵する紫外線照射光
源部と、該紫外線照射光源部からの紫外線を被分析ガスに照射し
て該被分析ガス中の成分測定を行なう測定セル部とをそ
なえ、該紫外線照射光源部に、内部ガスの換気を行なう換気手
段が設けられたことを特徴とする、分析装置。
【請求項２】該換気手段が、該内部ガスの強制換気手
段として構成されたことを特徴とする、請求項１記載の
分析装置。
【請求項３】該換気手段が、該内部ガスの自然換気手
段として構成されたことを特徴とする、請求項１記載の
分析装置。
【請求項４】該換気手段が、該紫外線照射光源部のケ
ーシング部に形成された開孔部を含んで構成されたこと
を特徴とする、請求項１記載の分析装置。
【請求項５】該開孔部が該ケーシング部に少なくとも
一対形成されていることを特徴とする、請求項４記載の
分析装置。
【請求項６】光通過部を形成された壁面以外のケーシ
ング部壁面に、該開孔部が形成されていることを特徴と
する、請求項４又は請求項５に記載の分析装置。
【請求項７】該紫外線照射光源部が、光源を内蔵する
光源部と、該光源部からの光について紫外線を抽出して
出力するフィルタを内蔵する分光セル部とをそなえて構
成されたことを特徴とする、請求項１記載の分析装置。
【請求項８】上記の光源部及び分光セル部のいずれか
一方に、該換気手段が設けられたことを特徴とする、請
求項７記載の分析装置。