JP2002062271A

JP2002062271A - 試料採取、調製装置と組み合わせた自動ｅｓｒ測定システム

Info

Publication number: JP2002062271A
Application number: JP2000248913A
Authority: JP
Inventors: Koji Watanabe; 孝司渡辺
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】製造プロセスからの試料の採取か
らデータ処理までの一連の操作を自動的に行うことので
き、試料採取及び移送時の危険性がなく、短時間で、測
定誤差が少なく、省力化されたＥＳＲ測定を行うことの
できるＥＳＲシステムを提供することを目的とする。【解決手段】試料を採取し、試料調製部に採取
した試料を移送する試料採取部と、前記試料採取部から
移送された試料の調製を行い、ＥＳＲ測定部に調製した
試料移送する試料調製部と、調製した試料の電子スピン
共鳴を測定するＥＳＲ測定部と、前記試料採取部、前記
試料調製部及び前記ＥＳＲ測定部を制御する制御部とを
有する自動オンラインＥＳＲ測定システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＳＲ装置、半自
動ＥＳＲ測定システム、及び自動ＥＳＲ測定システムに
関し、さらに詳しくは、例えば、高温、高圧の化学プラ
ント原料中におけるラジカルの発生量を自動測定するこ
とのできるＥＳＲ装置、半自動ＥＳＲ測定システム、及
び自動ＥＳＲ測定システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】石油精製及び化学プラント等で取扱われ
る各種有機材料は、温度、圧力の変化等によって、配管
等の好ましくない場所においてラジカルが発生する場合
がある。ラジカルを開始剤として連鎖反応的に材料の重
合が起こるので、ラジカルの発生は、配管等の流路が詰
まる原因となる。原材料のラジカル化を抑制し、原材料
の精製、輸送中等に連鎖反応的に重合が起こらないよう
にするために各種薬剤が添加される。石油精製及び化学
プラントにおいて、配管の詰まりを防止するために、ラ
ジカルの発生状況を確認し、薬剤の添加量及びプラント
の運転条件を決定するためにプラント配管内における有
機材料のラジカルの発生量を測定している。

【０００３】ラジカルの発生量を測定する装置として、
ＥＳＲ装置、すなわち電子スピン共鳴装置が知られてい
る。電子スピン共鳴装置は、一定周波数のマイクロ波を
静磁場中の試料に加え、磁場をスイ−プさせて、共鳴条
件を満足させるところで試料によるマイクロ波の吸収を
検出し、横軸に磁場の強さ、縦軸にエネルギーの相対強
度を示すＥＳＲスペクトルを作成する。イオンや分子の
ように多くの電子よりなる系は、合成スピン角運動量Ｓ
による磁気モーメントより共鳴吸収が起こるので、電子
スピン共鳴は観測されない。前記Ｓが０ではない、不対
電子を持つ原子、フリーラジカル、常磁性金属イオン等
においてのみ電子スピン共鳴が観測される。したがっ
て、ＥＳＲスペクトルを解析することにより、電子の分
布や分子の構造について知見が得られる。

【０００４】このＥＳＲ装置は、ラジカルや、不対電子
を測定することにより、前記ラジカルの測定の他に、例
えば、アモルファス半導体の構造欠陥の発見や、活性酸
素の定量等物質の構造解析、物性評価等に広く利用され
ている。

【０００５】従来のＥＳＲ装置によるラジカル等の測定
は、化学プラント配管等からの試料の採取、試料の前処
理、前処理した試料を入れたセルのＥＳＲ装置へのセッ
ト、ＥＳＲ装置の調整、ＥＳＲ装置による測定操作、及
びデータ処理等の一連の処理を手作業にて行っていた。

【０００６】このため、ラジカルの測定に時間と手間と
が非常にかかっていた。さらに、試料採取からラジカル
の測定までに時間がかかるために、反応や変化の早い試
料については、ラジカルの変化を停止させるスピントラ
ップ剤を添加する等の特別な処理が必要であった。ま
た、ＥＳＲ測定においては、測定試料の量、及び前処理
方法の違いが測定値に影響するが、従来の手作業では、
測定試料の量、前処理方法等に測定者の個人差が生じや
すく、測定誤差が大きくなるという問題もあった。ま
た、ＥＳＲ装置は測定に必要な高磁場を作り出すのに電
磁石を一般に利用するので、装置が大型で、冷却水等の
特別な設備が必要となる。このため、ＥＳＲ装置は分析
室や実験室等専用の部屋に設置され、配管等のある化学
プラントから離れているので、採取した試料をＥＳＲ装
置のある分析室等に移送する必要があった。さらに、測
定対象となる試料によっては、人体に悪影響を及ぼす危
険なものもあり、試料の採取、移送に注意する必要があ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、試
料の調製からデータ処理までの一連の操作を自動的に行
うことのでき、短時間で、測定誤差が少なく、省力化さ
れたＥＳＲ測定を行うことのできるＥＳＲ装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】また、本発明は、製造プロセスからの試料
を自動的に採取する装置と組み合わせることにより、試
料の調製からデータ処理までの一連の操作を自動的に行
うことのでき、試料採取時の危険性がなく、短時間で、
測定誤差が少なく、省力化されたＥＳＲ測定を行うこと
のできるＥＳＲシステムを提供することを目的とする。

【０００９】さらに、本発明は、製造プロセスからの試
料の採取からデータ処理までの一連の操作を自動的に行
うことのでき、試料採取及び移送時の危険性がなく、短
時間で、測定誤差が少なく、省力化されたＥＳＲ測定を
行うことのできるＥＳＲシステムを提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の手段は、採取された試料の調製を行い、調製
した試料をＥＳＲ測定部に移送する試料調製部と、調製
した試料の電子スピン共鳴を測定するＥＳＲ測定部と、
前記試料調製部及び前記ＥＳＲ測定部を制御する制御部
とを有することを特徴とするＥＳＲ装置であり、また本
発明の他の手段は、試料採取口と試料排出口とを有する
試料採取手段と、試料採取手段に設けられた弁と、前記
弁の開閉を制御する制御手段とを有する試料自動採取装
置と、採取された試料の調製を行い、調製した試料をＥ
ＳＲ測定部に移送する試料調製部と、調製した試料の電
子スピン共鳴を測定するＥＳＲ測定部と、前記試料調製
部及び前記ＥＳＲ測定部を制御する制御部とを有するこ
とを特徴とするＥＳＲ装置とを備えて成ることを特徴と
する半自動ＥＳＲ測定システムであり、さらに本発明の
他の手段は、試料を採取し、試料調製部に採取した試料
を移送する試料採取部と、前記試料採取部から移送され
た試料の調製を行い、ＥＳＲ測定部に調製した試料移送
する試料調製部と、調製した試料の電子スピン共鳴を測
定するＥＳＲ測定部と、前記試料採取部、前記試料調製
部及び前記ＥＳＲ測定部を制御する制御部とを有するこ
とを特徴とする自動オンラインＥＳＲ測定システムであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の自動オンラインＥＳＲ測
定システムは、試料を採取し、試料調製部に採取した試
料を移送する試料採取部と、前記試料採取部から移送さ
れた試料の調製を行い、ＥＳＲ測定部に調製した試料を
移送する試料調製部と、調製した試料の電子スピン共鳴
を測定するＥＳＲ測定部と、前記試料採取部、前記試料
調製部及び前記ＥＳＲ測定部を制御する制御部とを有す
る。

【００１２】図１に自動オンラインＥＳＲ測定システム
の概略図を示す。自動オンラインＥＳＲ測定システム
は、試料採取部１、試料調製部２、ＥＳＲ測定部３、及
び制御部４，５とで構成される。

【００１３】試料採取部１は、プロセス配管６から試料
を採取するサンプリング装置を中心に構成される。対象
となる試料は、主に液状又は粘度の高い流動状であり、
以下これらを試料液と称する。サンプリング装置は、配
管を流れる試料液の圧力、温度等の性状と試料の採取箇
所の構造とに対応した構造を取り得る。例えば、比較的
流動性が良く、低圧、低温の液体試料を、プロセス配管
６から直接採取する場合は、ピトー管式のサンプリング
装置が用いられ、比較的粘度が高くて流動性が悪い試料
を、プロセス配管から直接採取する場合は、ポンプ方式
のサンプリング装置が用いられる。また、複数のプロセ
ス配管６から試料を採取し、サンプリング装置が複数設
けられている場合は、サンプリング装置の切替装置も試
料採取部１に組み込まれる。サンプリング装置は、移送
管に接続されており、移送管を通じて試料調製部２へ試
料液が送られる。移送管には、制御信号によって一定時
間の間、開閉するバルブや、試料調製部へ試料を移送す
るポンプ等が備えられる。

【００１４】試料調製部２は、採取した試料にＥＳＲ測
定の前に必要な各種前処理を行うための装置を中心に構
成される。例えば、ヒータ等の加熱装置、冷却管等の冷
却装置、及び恒温槽等の装置等の温度調整装置、窒素ガ
ス置換用の窒素ガスボンベ及びガス供給ノズル、スピン
トラップ剤等の前処理剤の添加装置及び、前処理済みの
試料液をＥＳＲ測定部のセルに送るピペット等の移送装
置等が挙げられる。

【００１５】ＥＳＲ測定部３は、ＥＳＲ測定装置を中心
に構成される。ＥＳＲ測定装置は公知のＥＳＲ測定装置
を用いることができる。ＥＳＲ測定装置には測定対象、
測定条件により各種の専用セルが取りつけられる。この
専用セルは、測定毎に交換できるようにセル交換装置を
設けるか、セルを固定しておき、同一セルを洗浄して繰
り返し使用できるように洗浄装置を設ける。セル固定式
の場合は、下部に弁を設けた管状のセルを用い、測定時
には弁を閉じ、測定液排出時に弁を開放する。ＥＳＲ測
定装置は自身の制御ＣＰＵとは別に制御部コンピュータ
のＣＰＵの指令で動く専用端末機器を備えた専用装置と
なっている。ＥＳＲ測定装置には、静磁場を発生させる
ために強力な磁石が用いられる。一般には電磁石が用い
られるが、本発明においては小型化及び軽量化を達成す
るために、永久磁石が用いられている。永久磁石を用い
た場合は、電磁石と異なり発熱が生じないので、冷却水
設備が不要となる利点がある。また、ＥＳＲ測定装置に
は、マイクロ波を発生させるマイクロ波回路が備えられ
ている。使用されるマイクロ波の周波数は９．４ＧＨ
ｚ、２４ＧＨｚ、及び３６ＧＨｚ等があり、９．４ＧＨ
ｚが一般的である。ＥＳＲ測定装置には、測定データを
解析する制御ＣＰＵが備えられている。ＥＳＲ測定部に
は、そのほかに、温度可変測定ユニット、紫外線照射ユ
ニット等を組み込むことも可能である。

【００１６】制御部は、上記試料採取部１、試料調製部
２、ＥＳＲ測定部３の各動作状況を確認しながら、一連
の作業を自動的に進行するように動作制御する。基本的
には、専用コンピュータ５と制御部シーケンサー４とか
ら構成される。制御部シーケンサー４と試料採取部１及
び試料調製部２とが通信線によって接続される。ＥＳＲ
測定部３は、制御部コンピュータ５と通信線によって接
続される。制御部シーケンサー４と制御部コンピュータ
５も通信線によって接続される。本発明においては、図
１に示すように制御部コンピュータ５を他の装置と分離
して収納キャビネット７外に設置することが可能であ
る。試料調製部２、ＥＳＲ測定部３、及び制御部シーケ
ンサー４を備えた収納キャビネット７は、プロセス配管
のある現場の化学プラント施設内８に設置され、制御部
コンピュータ５はプラントの制御ルーム９等に設置され
る。この収納キャビネット７は内圧防爆構造とすること
が望ましい。化学プラント、石油プラント等に設置する
場合、防爆機器であることが要求されるからである。

【００１７】続いて、このＥＳＲ装置の自動ＥＳＲ測定
操作手順について説明する。まず試料採取部１に制御部
シーケンサー４から試料採取命令が送られ、プロセス配
管６から試料液を採取する。この時の試料採取命令は、
例えば、予め定められた時間毎にサンプリングをする命
令や、制御コンピュータの端末操作によるオペレータの
命令入力によるサンプリング命令である。サンプリング
命令に基づき試料採取部１において、例えばサンプリン
グ装置のバルブが開放されることで、ピトー管から比較
的流動性の良い試料液が採取される。また、比較的粘度
の高い試料液は、ポンプを駆動させることにより採取さ
れる。

【００１８】サンプリングが自動的に行われ、その場で
ＥＳＲ測定が行えるので、測定毎に現場まで試料採取す
る手間が省け、連続的な測定、経時的測定が容易とな
る。また、高温、高圧、及び危険性な薬液であっても自
動的にサンプリングされるので、安全である。

【００１９】採取された試料液は、ポンプ等により移送
管を通じて試料調製部２へ移送される。試料調製部２に
おいて、ＥＳＲ測定に必要な前処理が行われる。ラジカ
ル測定においては、例えば、試料液の圧力の常圧化、温
度調整、脱気処理、及び添加剤等の追加等の前処理が行
われる。圧力、温度等の測定条件を一定にすることで、
圧力，温度による測定への影響を少なくすることができ
る。窒素ガスを試料液中に吹き込む脱気処理によって、
試料液中に含まれるガス類を除去することで、ガス類の
測定への影響を少なくすることができる。また、本発明
の場合、試料採取後、すぐにＥＳＲ測定することができ
るので、前処理において、ラジカル固定のためのスピン
トラップ剤の添加を省略することができるという利点が
ある。

【００２０】前処理の手順としては、例えば、冷却管等
の熱交換器を通じて冷却された後、ビーカ等に容器に移
し、常圧化する。容器の下にヒータを設け、温度センサ
によって温度を確認しながら予め設定された温度まで加
温する。またヒータのほかに自動天秤を設置すれば液量
の計測も可能となる。続いて窒素ガス供給ノズルが試料
液中に挿入され窒素ガスが吹き込まれる。窒素ガス置換
は、予め設定したガス圧、例えば４〜７ｋｇ／ｃｍ²に
て所定時間だけ吹き込みが行われる。

【００２１】前処理が終わった試料液は、続いてＥＳＲ
測定部３の専用セル１０に送られる。試料液は、例え
ば、ディスポーザブルの先端部分を持ったピペット等に
より自動吸引、定量され専用セル１０に送られる。

【００２２】続いてＥＳＲ測定部３において、ＥＳＲ測
定が行われる。磁場は所定の範囲でスイ−プされる。ス
イ−プ時間も変化させることができる。スイ−プ時間が
長い程、より正確に測定できる。また、短いスイ−プ時
間は、ライフタイムが短く、変化しやすい試料を測定す
るのに有効である。試料中のラジカルの定量を行う場合
には、基準となる標準試料が必要となる。マーカとなる
標準試料としては、例えばラジカル量が既知である安定
したラジカルを持つスピントラップ剤等がある。尚、試
料測定の前に、ＥＳＲ測定部において自動調整作業が行
われる。

【００２３】ＥＳＲ測定終了後の試料液は、セルを交換
する時にドレインタンクに廃棄される。固定式のセルの
場合は、セルの下方の開放弁を開いてドレイン管を通じ
てドレインタンクに廃棄される。

【００２４】ＥＳＲ測定後、縦軸に相対強度、横軸に磁
場を示すスペクトルが形成され、ＥＳＲ測定部３に備え
られたディスプレイ又は、制御部コンピュータ５に備え
られたディスプレイに表示される。このスペクトルデー
タはＥＳＲ測定部３の制御ＣＰＵ又は制御部コンピュー
タ５にて解析される。解析結果により、ラジカル発生量
が求められる。さらに、制御部コンピュータ５におい
て、ラジカル発生量からプラント配管に添加する薬剤の
量並びにプラントの運転温度及び圧力等のプラントの運
転条件について演算により求められる。ＥＳＲ測定部３
と制御部コンピュータ５とは、ＲＳ２３２Ｃ通信等を利
用して装置の制御、調製、測定等を遠隔操作することも
可能である。制御部コンピュータ５を介して、他の機器
との通信も可能であり、プロセス制御用のコンピュータ
と連動させることにより、測定結果に基づくフィードバ
ック制御も可能となる。例えばラジカル発生量が所定値
より高いと判断された場合にラジカル発生を押さえる処
置をプラント配管に加える等のフィードバック制御を行
うことができる。

【００２５】この自動ＥＳＲ測定システムは、試料の採
取から測定までを全て自動化することにより、大幅に省
力化することができる。また、連続的、経時的な測定が
容易に可能となり、製品の状況管理、品質管理がより正
確に行うことができる。また、測定間隔を短くすること
で、製品管理の制度が向上すると共に、従来測定が難し
かった変化が早い被測定対象物の観測も可能となる。Ｅ
ＳＲ測定部に温度可変測定ユニット又は紫外線照射ユニ
ット等を組み込むことにより、従来、別の装置を使って
いた測定も同時に行うことができる。

【００２６】本発明に係る半自動ＥＳＲ測定システム
は、試料採取口と試料排出口とを有する試料採取手段
と、試料採取手段に設けられた弁と、前記弁の開閉を制
御する制御手段とを有する試料自動採取装置と、採取さ
れた試料の調製を行い、調製した試料をＥＳＲ測定部に
移送する試料調製部と、調製した試料の電子スピン共鳴
を測定するＥＳＲ測定部と、前記試料調製部及び前記Ｅ
ＳＲ測定部を制御する制御部とを有することを特徴とす
るＥＳＲ装置とを備えて成る。

【００２７】図２に半自動ＥＳＲ測定システムの概略図
を示す。半自動ＥＳＲ測定システムは、自動試料採取装
置１１と、試料調製部１２、ＥＳＲ測定部１３、及び制
御部１４を備えたＥＳＲユニット１５とからなる。

【００２８】自動試料採取装置１１は、プロセス配管６
から試料液をサンプリングする装置であり、取り合い配
管のフラシング、試料容器の洗浄等を行う装置を備え、
試料を採取するサンプリング装置を中心に構成される。
試料液の採取は、一定時間間隔又は外部信号による指示
などにより専用の容器に自動的に行われる。サンプリン
グ装置は、自動ＥＳＲ測定システムの所で説明したサン
プリング装置を用いる。サンプリング装置によりプロセ
ス管６から採取した試料液を専用の容器に自動的に排出
する排出装置を備える。複数のプロセス配管から試料を
採取する場合は、複数の容器にそれぞれの試料液を分配
する試料分配装置が備えられる。排出装置及び、試料分
配装置には、制御信号によって一定時間の間、開閉する
バルブや、試料調製部へ試料を移送するポンプ等が備え
られる。自動試料採取装置には、試料液のサンプリング
動作を制御する制御手段も備えられている。

【００２９】試料調製部１２は、採取した試料にＥＳＲ
測定の前に必要な各種前処理を行うための装置を中心に
構成され、自動ＥＳＲ測定システムのところで説明した
試料調製部２と同じ装置を用いることができる。

【００３０】ＥＳＲ測定部１３は、自動ＥＳＲ測定シス
テムのところで説明したＥＳＲ測定部３と同じ構成であ
る。制御部１４は、上記試料調製部１２、及びＥＳＲ測
定部１３の各動作状況を確認しながら、一連の作業を自
動的に進行するように動作制御する。制御部１４も、専
用コンピュータと制御部シーケンサーとから構成される
ようにすることもできる。試料調製部１２、ＥＳＲ測定
部１３、及び制御部１４を備えたＥＳＲユニット１５
は、自動試料採取装置とは切り離されており、化学プラ
ント現場に設置しない場合は、内圧防爆構造等の補強は
必要とされない。もちろん防爆機器を要求されるような
環境に設置できるよう内圧防爆構造等の補強は構造上容
易にすることができる。

【００３１】続いて、この半自動ＥＳＲシステムの操作
手順について図３を用いて説明する。まず自動試料採取
装置１１内に設けられた制御手段部から試料採取命令が
送られ、プロセス配管６から試料液を採取する。この時
の試料採取命令は、例えば、予め定められた時間毎にサ
ンプリングをする命令である。例えばサンプリング命令
に基づき自動試料採取装置１１のバルブが所定時間開放
されることで、比較的流動性の良い試料が採取される。
また、比較的粘度の高い試料液は、ポンプを駆動させる
ことにより採取される。採取された試料液は、排出手段
により自動試料採取装置１１内の容器に移しかえられ
る。プロセス配管が複数有る場合は、切替え装置によ
り、サンプリング装置を切り替えて、複数の容器に試料
を分配する。

【００３２】試料の採取が定時に自動的に定量で行われ
るので、高温、高圧、揮発性の高い試料液、及び劇物等
の危険性な試料液を作業者が採取する必要がなく、安全
である。

【００３３】採取された試料液の入った容器、例えばビ
ーカ２１は、作業者によりＥＳＲユニットの備えてある
所まで運ばれる。ビーカ２１は、図３におけるヒータ付
台２２に設置される。以後の作業は自動で行われる。試
料調製部２において、ＥＳＲ測定に必要な前処理が行わ
れる。例えば、試料液を所定温度にするため、ヒータ付
き台２２による加温、または冷却装置による冷却処理が
行われる。このとき温度センサにより、温度制御を行
う。続いて、窒素ガスボンベに接続された窒素供給ノズ
ル２７がビーカ−２１に挿入され、所定の圧力で所定時
間窒素が送りこまれ脱気処理される。自動天秤を付加す
れば、脱気処理による液量変化も計測できる。反応が早
く、ラジカルの変化しやすい試料液については、ラジカ
ル固定のためスピントラップ剤等の添加処理が行われ
る。前処理が終わった試料液は、続いてＥＳＲ測定部の
専用セル１０に送られる。試料液は、例えば、ディスポ
ーザブルの先端部分を持ったピペット２３等により定量
吸引され専用セル１０に送られる。

【００３４】続いてＥＳＲ測定部１３において、ＥＳＲ
測定が行われる。ＥＳＲ測定の内容は自動ＥＳＲシステ
ムで説明したのと同じである。測定後の試料液は、電磁
弁２４を開放することによりドレインタンク２５に廃棄
される。

【００３５】ＥＳＲ測定後、制御部１４にて、縦軸に相
対強度、横軸に磁場を示すスペクトルが形成され、ＥＳ
Ｒユニット１５内に備えられたディスプレイ２６に表示
される。このスペクトルデータは制御部１４にて解析さ
れる。解析結果により、ラジカル発生量が求められる。
さらに、制御部１４において、ラジカル発生量からプラ
ント配管に添加する薬剤等の量について演算により求め
られる。制御部と他の機器との通信も可能であり、プロ
セス制御用のコンピュータと連動させることにより、測
定結果に基づくフィードバック制御も可能となる。例え
ばラジカル発生量が所定値より高いと判断された場合に
ラジカル発生を押さえる処置をプラント配管に加える等
のフィードバック制御を行うことができる。

【００３６】この半自動ＥＳＲ測定システムにおいて
は、試料の採取を装置が自動的に行うので、作業者は安
全な専用容器をＥＳＲユニットまで移送し、規定の位置
にセットするだけで、その後の測定は全て自動化されて
いるので、大幅に省力化することができる。また、連続
的、経時的な測定が容易に可能となり、製品の状況管
理、品質管理がより正確に行うことができる。また、測
定間隔を短くすることで、製品管理の制度が向上すると
共に、従来測定が難しかった変化が早い被測定対象物の
観測も可能となる。ＥＳＲ測定部に温度可変測定ユニッ
ト又は紫外線照射ユニット等を組み込むことにより、従
来、別の装置を使っていた測定も同時に行うことができ
る。

【００３７】

【実施例】図４に全自動ＥＳＲシステムの系統図を示し
た。この全自動ＥＳＲシステムの基本構成は図１に示し
たものと同じである。この実施例においては、収納キャ
ビネットである内圧防爆型制御盤７が、化学プラントの
耐圧防爆雰囲気３０に設置されている。この耐圧防爆雰
囲気３０内には、試料採取部１の移送管３７の一部、レ
ベルスイッチを備えた廃液タンク４１を有する廃液装
置、及び吸着管４７を備えた排気装置が設置されてい
る。制御部コンピュータ５は、制御ルーム９に設置され
ている。

【００３８】内圧防爆型制御盤７中には、盤内パージ機
構４４により、窒素ガスが充填され、内圧監視盤４６に
より内圧防爆型制御盤７の内圧が監視されている。試料
採取部１は、プロセス配管６内に取りつけられたサンプ
リング装置４３と、移送管３７及び３９と、移送管３７
上に設けられた試料液／標準試料切替弁３１及び試料採
取切替弁３２とからなる。各弁３１，３２は、シーケン
サ４に接続されており、シーケンサ４によって開閉制御
される。試料液／標準試料切替弁３１は三方弁となって
おり、その一端は、標準試料タンク４５に接続してい
る。試料採取切替弁３２も三方弁となっており、その一
端は、ポンプサンクション側への排出管３８に接続して
いる。試料調製部２は、圧力調整機構、窒素置換機構、
及び定量機構とで構成される。圧力調整機構は圧力調整
弁３４と圧抜きタンク４２とを備える。窒素置換機構
は、窒素ガス配管と、マニホールド４０と、マニホール
ド取りつけられた窒素供給ノズル２７とで構成され、窒
素供給ノズル２７には、電磁弁３３が設けられている。
定量機構は、流量調整弁３５及び電磁弁３６を備え、セ
ル１０に接続された移送管からなる。各弁３３，３４，
３５，及び３６はシーケンサ４に接続されており、シー
ケンサ４によって開閉制御される。

【００３９】次に測定動作手順を説明する。まず試料の
定量に必要な標準試料のＥＳＲ測定を行う。標準試料と
しては例えば安定したラジカルを持つスピントラップ剤
等のラジカル量が既知の溶液が用いられる。シーケンサ
４からの信号により、試料液／標準試料切替弁３１が標
準試料側に切り替えられる。標準試料タンク４５内の標
準試料が移送管３７、３９を通じて試料調製部２に送ら
れる。このとき、試料採取切り替えバルブ３２は、シー
ケンサ４からの信号により試料調製部側に設定されてい
る。試料調製部２においては、シーケンサからの信号に
より、電磁弁３６は「閉」、流量調整弁３５は「開」状
態にある。電磁弁３６が閉じられているので、移送管が
標準試料で満たされていき、流量調整弁３５を越えたと
ころまで移送管が満たされた時点で、流量調整弁３５よ
り上部に設けられた図示しないレベルセンサ等に基づき
試料液／標準試料切替弁３１が切替えられ、標準試料の
供給が止まる。同時に電磁弁３５が閉じられる。この定
量機構は、流量調整弁３５及び電磁弁３６間の移送管内
の液量がＥＳＲ測定に必要な試料の量になるように、流
量調整弁３５及び電磁弁３６の取り付け位置が設定され
ているので、常に定量の試料液をセル１０に送ることが
できる。次にシーケンサ４からの信号により、電磁弁３
６が開かれ、ＥＳＲ測定部２のセル１０に標準試料が送
られる。標準溶液のＥＳＲ測定が終了すると、シーケン
サ４からの信号により電磁弁２４が開放され、セル１０
内の標準試料が廃液タンク４１へ排出される。次の試料
液のＥＳＲ測定に備えて、図示しない洗浄液によって、
セル１０が洗浄される。

【００４０】次に、シーケンサ４からの信号により、試
料液／標準試料切替弁３１が試料液側に、試料採取切り
替えバルブ３２がポンプサンクション側に切り替えられ
る。試料採取切り替えバルブ３２をポンプサンクション
側に切り替えることで、試料液は、移送管３７から排出
管３８を通ってポンプサンクション側へ排出される。暫
く、試料液を流すことにより、移送管３７内に残ってい
た標準試料が取り除かれる。続いてシーケンサ４からの
信号により、試料採取切り替えバルブ３２が試料調製部
側に切り換えられ、試料液が移送管３９を通って試料調
製部２へ送られる。

【００４１】試料調製部２では、シーケンサ４からの信
号により圧力調整弁３４が「開」、流量調整弁３５が
「閉」状態にあり、試料液は、圧力調整弁３４を通っ
て、圧抜きタンク４２に一旦送られる。圧力調整弁３４
により、試料液の圧力が大気圧まで減圧される。圧抜き
タンク４２の上部にはダクトが設けられ、脱気時に発生
する試料中のガスは、ダクトから吸着管４７を通って排
出される。圧抜きタンク４２内に所定量の試料液が溜ま
ると、図示しないレベルセンサにより試料採取切替弁３
２がポンプサンクション側に切替えられ、試料液の試料
調製部２への供給が停止する。続いて、窒素供給ノズル
２７が圧抜きタンク内に挿入され、シーケンサ４からの
信号により、窒素供給ノズル２７の電磁弁３３が開放さ
れ、試料液の窒素置換が行われる。所定時間経過後、シ
ーケンサ４からの信号により、電磁弁３３が閉じられ
る。標準液の所で説明したのと同様に、定量機構によ
り、試料液が定量され、ＥＳＲ測定部２のセル１０に送
られ、ＥＳＲ測定が行われる。

【００４２】ＥＳＲ測定後の測定データは、ＲＣ２３２
Ｃケーブルを通じて制御部コンピュータ５に送られる。
制御部コンピュータ５においてＥＳＲスペクトルデータ
が解析され、ラジカル量が求められる。

【発明の効果】本発明のＥＳＲ装置により、試料の調製
からデータ処理までの一連の操作を自動的に行うことが
でき、短時間で、測定誤差が少なく、省力化されたＥＳ
Ｒ測定を行うことができる。

【００４３】また、本発明の半自動ＥＳＲシステムによ
り、製造プロセスからの試料を自動的に採取する装置と
組み合わせることにより、試料の調製からデータ処理ま
での一連の操作を自動的に行うことのでき、試料採取時
の危険性がなく、短時間で、測定誤差が少なく、省力化
されたＥＳＲ測定を行うことができる。

【００４４】さらに、本発明の自動ＥＳＲシステムによ
り、製造プロセスからの試料の採取からデータ処理まで
の一連の操作を全て自動的に行うことのでき、試料採取
及び移送時の危険性がなく、短時間で、測定誤差が少な
く、省力化されたＥＳＲ測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明における一実施態様である自
動ＥＳＲシステムの概略図である。

【図２】図２は、本発明における他の実施態様である
半自動ＥＳＲシステムの概略図である。

【図３】図３は、本発明における他の実施態様である
ＥＳＲユニットの正面図である。

【図４】図４は、本発明における一実施態様である自
動ＥＳＲシステムの系統図である。

【符号の説明】

１試料採取部、２試料調製部、３ＥＳＲ測定部
４制御部シーケンサー、５制御部コンピュータ、６
プラント配管、７収納キャビネット、８化学プラ
ント、９制御ルーム、１０セル、１１自動試料採
取装置、１２試料調製部、１３ＥＳＲ測定部、１４
制御部、１５ＥＳＲユニット、２１ビーカ、２２ヒ
ータ付き台、２３ピペット、２４電磁弁、２５ド
レインタンク、２６ディスプレイ、２７窒素供給ノ
ズル、３０耐圧防爆雰囲気、３１試料液／標準試料
切替弁、３２試料採取切替弁、３３電磁弁、３４圧
力調整弁、３５流量調整弁、３６電磁弁、３７移
送管、３８排出管、３９移送管、４０マニホール
ド、４１廃液タンク、４２圧抜きタンク、４３サン
プリング手段、４４盤内パージ機構、４５標準試
料、４６内圧監視盤、４７吸着管

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 1/22 Ｇ０１Ｎ 1/22 Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】採取された試料の調製を行い、調製した
試料をＥＳＲ測定部に移送する試料調製部と、調製した
試料の電子スピン共鳴を測定するＥＳＲ測定部と、前記
試料調製部及び前記ＥＳＲ測定部を制御する制御部とを
有することを特徴とするＥＳＲ装置。
【請求項２】試料採取口と試料排出口とを有する試料
採取手段と、試料採取手段に設けられた弁と、前記弁の
開閉を制御する制御手段とを有する試料自動採取装置
と、採取された試料の調製を行い、調製した試料をＥＳ
Ｒ測定部に移送する試料調製部と、調製した試料の電子
スピン共鳴を測定するＥＳＲ測定部と、前記試料調製部
及び前記ＥＳＲ測定部を制御する制御部とを有すること
を特徴とするＥＳＲ装置とを備えて成ることを特徴とす
る半自動ＥＳＲ測定システム。
【請求項３】試料を採取し、試料調製部に採取した試
料を移送する試料採取部と、前記試料採取部から移送さ
れた試料の調製を行い、ＥＳＲ測定部に調製した試料移
送する試料調製部と、調製した試料の電子スピン共鳴を
測定するＥＳＲ測定部と、前記試料採取部、前記試料調
製部及び前記ＥＳＲ測定部を制御する制御部とを有する
ことを特徴とする自動オンラインＥＳＲ測定システム。