JP2003240768A - 横型燃焼管に対する液体試料の注入方法およびその装置 - Google Patents
横型燃焼管に対する液体試料の注入方法およびその装置Info
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Abstract
できる横型燃焼管に対する液体試料の注入方法およびそ
の機構を提供すること。 【解決手段】 試料容器1の上方開口から試料吸引吐出
部2,3を挿入して試料容器1内の液体試料Lを前記試
料吸引吐出部2,3内に吸入し、前記試料吸引吐出部
2,3を上昇させた後に横方向に向け回転させ、前記試
料吸引吐出部2,3を、横方向に向けて設置された燃焼
管4内に挿入して前記試料吸引吐出部2,3内の液体試
料Lを燃焼管4内に注入する。
Description
する液体試料の注入方法およびその装置に関するもので
ある。
硫黄分析計で用いるオートサンプラーでは、図4に示す
ように、液体試料Lをボートインレット方式で横型燃焼
炉70内に横置き状態で設置された燃焼管71内に送り
込んでいる。つまり、オートサンプラーにおけるシリン
ジのニードルから滴下された液体試料Lをボート72上
の石英ウール73にしみ込ませ、燃焼管71内にボート
72ごと挿入して液体試料Lを燃焼させる。液体試料L
は、ガス化し、その成分を蛍光X線硫黄分析計の検出部
で検出し、液体試料L中の対象元素(硫黄)の濃度の分
析が行われる。74は、ヒータコイルで、燃焼管71を
囲む形で横型燃焼炉70内に設置されている。75は、
測定ガスである。
ット方式では、液体試料Lの燃焼速度を制御することが
困難であり、爆燃のような急激な燃焼となってしまい、
測定に支障になる気体が測定ガス75中に発生し易くな
り測定成分と干渉を起こし安定した測定を行えない。試
料の燃焼速度は、装置の性能を左右する重要なパラメー
タであり、前記燃焼速度の制御が困難であることはボー
トインレット方式の大きな欠点である。
制御することができる横型燃焼管に対する液体試料の注
入方法およびその機構を提供することを目的とする。
に、この発明の横型燃焼管に対する液体試料の注入方法
は、液体試料を試料吸引吐出部内に吸入し、次に、前記
試料吸引吐出部を、横方向に向けて設置された燃焼管内
に挿入して前記試料吸引吐出部内の液体試料を燃焼管内
に注入することを特徴としている。
の上方開口から試料吸引吐出部を挿入して試料容器内の
液体試料を前記試料吸引吐出部内に吸入し、前記試料吸
引吐出部を上昇させた後に横方向に向け回転させ、前記
試料吸引吐出部を、横方向に向けて設置された燃焼管内
に挿入して前記試料吸引吐出部内の液体試料を燃焼管内
に注入することを特徴とする横型燃焼管に対する液体試
料の注入方法を提供する。
向に向けて設置され、液体試料が注入される入口および
注入された液体試料の燃焼により発生した測定ガスを分
析計へ送りだす出口を有する燃焼管に対し、吸入した前
記液体試料を注入する試料吸引吐出部と、前記試料吸引
吐出部を三次元方向に移動させる移動手段と、前記試料
吸引吐出部を吸引姿勢と注入姿勢である水平姿勢とに切
り換える切換手段とよりなることを特徴とする横型燃焼
管に対する液体試料の注入装置を提供する。
いて説明する。なお、この発明はそれによって限定され
るものではない。
す。
2およびニードル3を採用し、シリンジポンプ6を作動
させることによって試料容器1内の液体試料Lを垂直な
吸引姿勢においてニードル3を介してシリンジ2内に吸
入した後、ニードル3が試料容器1内から上昇し、この
上昇後にシリンジ2およびニードル3が横方向に向け切
り換えられ回転し、横型燃焼炉5内に横方向に向けて設
置されている燃焼管4内に水平な注入姿勢においてニー
ドル3が挿入され、シリンジ2内の液体試料Lをシリン
ジポンプ6を作動させることによって燃焼管4内に注入
する手順を示している。
3およびシリンジ2を三次元方向(直角座標におけるX
−Y−Z方向)に移動させる移動手段と、ニードル3お
よびシリンジ2を垂直または水平姿勢に切り換える切換
手段とによって、試料容器1の上方開口1aからニード
ル3を挿入する前のシリンジ2およびニードル3の初期
位置〔I〕から、ニードル3を燃焼管4内に挿入する挿
入位置〔F〕にシリンジ2およびニードル3が至るまで
の手順を示している。
部の液体試料Lの通路)、ニードル3の内壁(ニードル
3内部の液体試料Lの通路)およびニードル3の外周Q
を洗浄するために用いる洗浄液Aを収容している洗浄液
収容容器7と、洗浄液収容容器7内の洗浄液Aをシリン
ジ2に送り込むためのダイアフラムポンプ8をも含む液
体試料の注入装置60を示している。
体試料Lを採取し、この採取した液体試料Lを燃焼管4
に注入するものであって、液体試料Lの採取から液体試
料Lの注入までの全工程が自動で行われる、いわゆる、
オートサンプラーと呼ばれる自動試料採取装置である。
この発明では、ニードル3を介してシリンジ2内に液体
試料Lを吸入する方式を採用するとともに、シリンジ2
内の液体試料Lをニードル3を介して燃焼管4に直接注
入できる方式を採用して、液体試料Lの燃焼速度を確実
に制御できるようにしている。また、液体試料Lの注入
後のシリンジ2およびニードル3の洗浄工程も自動で行
われる。
60は、上方開口1aを有し、ガソリン等の液体試料L
を収容してある複数の試料容器1と、これら試料容器1
を載置してあるトレイ65と、燃焼管4に挿入されるニ
ードル3と、試料容器1内から液体試料Lをニードル3
を介して吸入する一方、ニードル3が挿入された燃焼管
4にニードル3を介して液体試料Lを注入するためのシ
リンジ2と、ニードル3を介して液体試料Lがシリンジ
2内に吸入されるよう作動するとともに、シリンジ2内
の液体試料Lが燃焼管4内に注入されるよう作動するシ
リンジポンプ6と、シリンジ2およびニードル3の洗浄
手段と、ニードル3およびシリンジ2を、三次元方向
(直角座標におけるX−Y−Z方向)に移動させる移動
手段と、ニードル3およびシリンジ2を垂直または水平
姿勢に切り換える切換手段とより主としてなる。上述し
たように、シリンジ2およびニードル3で試料吸引吐出
部が構成される。なお、この実施形態では、各試料容器
1は、横方向(両矢印Xで示す方向)と縦方向(両矢印
Yで示す方向)に沿った形で各上方開口1aが碁盤の目
状に位置するよう載置されている。
4aと、この燃焼部4aよりも小径で、燃焼部4aの両
端に形成された入口20および出口21とを主として有
する。そして、シリンジポンプ6を作動させることによ
ってシリンジ2内に吸入された液体試料Lが、ニードル
3を介して前記入口20から注入される。また、燃焼管
4内に注入された液体試料Lの燃焼により燃焼管4内に
おいて発生した測定ガスGが前記出口21から分析計の
検出部へ送り出される。また、前記入口20には、二つ
のガス流路が連通している。一つは、キャリアガスと酸
素が混合された混合ガスの流路iであり、もう一つは酸
素の流路jである。キャリアガスとしては、酸素と反応
しないAr等の不活性ガスを用いている。
液体試料Lをニードル3を介してシリンジ2内に吸入す
るときに作動するとともに、シリンジ2内の液体試料L
を燃焼管4内に注入するときに作動する。
壁、ニードル3の内壁およびニードル3の外周Qを洗浄
するために用いるエタノール等の洗浄液Aを収容してい
る洗浄液収容容器7と、洗浄液収容容器6内の洗浄液A
をシリンジ2に送り込むよう機能するダイアフラムポン
プ8と、例えば円形孔の廃液口12を有する洗浄容器1
3と、洗浄容器13に形成されシリンジ2のニードル3
が挿入される例えば円形孔の洗浄槽14とを有する。
2およびニードル3の洗浄時と、液体試料Lの吸入・注
入時とで切り換わる三方電磁弁で、第1弁部10a、第
2弁部10bおよび第3弁部10cよりなる。
0bが開状態で両者10a,10bが連通する一方、第
3弁部10cは閉状態となり、洗浄液収容容器7からダ
イアフラムポンプ8を通りシリンジ2およびニードル3
に至る洗浄流路を形成する。すなわち、前記ダイアフラ
ムポンプ8は、三方電磁弁10および洗浄液収容容器7
間に設けられており、このダイアフラムポンプ8によ
り、洗浄液収容容器7内の洗浄液Aが三方電磁弁10を
介してシリンジ2の内部、ニードル3の内部に送り込ま
れる。
と第3弁部10cが開状態で両者10b,10cが連通
する一方、第1弁部10aは閉状態となり、試料容器1
からニードル3およびシリンジ2を通りシリンジポンプ
6に至る吸入・注入流路を形成する。
ジポンプ6におけるピストン6aをD方向に押し下げる
ことにより吸入が行われる一方、ピストン6aをE方向
に押し上げることにより注入が行われる。そして、液体
試料Lの注入速度(排出速度)は、ピストン6aのE方
向への押し上げ量に比例する。そして、ピストン6aの
押し上げ・押し下げの量は、アクチュエータによって制
御されるよう構成されている。
プ8によってシリンジ2およびニードル3のそれぞれ内
部に洗浄液Aを通過させてニードル先端3aから洗浄槽
13の洗浄液溜部14に洗浄液Aを吐出させることによ
り、廃液口12から流出する洗浄液よりも多い流量の洗
浄液が洗浄槽13の洗浄液溜部14内に溜まっていき洗
浄液溜部14内が洗浄液で満たされていくように構成さ
れている。すなわち、洗浄槽13の洗浄液溜部14の
径、廃液口12の径、ニードル先端3aからの洗浄液吐
出流速、洗浄槽13の洗浄液溜部14の高さ、ならび
に、ニードル3の洗浄液溜部14内への挿入長さの関係
等を考慮して、それらの値を適宜設定することにより、
洗浄槽13内を洗浄液で満たしてニードル3の外周Qを
も洗浄することができる。
成されており、X方向に沿って配置されたヒータコイル
15を内部に有し、前記燃焼管4は、ヒータコイル15
に囲まれる形でX方向に沿って配置されている。そし
て、前記燃焼管4は偏平であるとともに、ヒータコイル
15で燃焼管4が囲まれているので、燃焼管内部の上下
方向(Z方向)、横方向(X方向)および縦方向(Y方
向)の温度差が小さく、例えば燃焼管4の下部に液体試
料Lが落ちても未燃のまま残らずに燃焼して分析値が異
常とならない利点を持つ。
する。
性の密封部材23を有する。この密封部材23は、ニー
ドル先端3aを差し込む(突き刺す)ことによりニード
ル先端3aが燃焼管4内に挿入できるような材料、例え
ば、耐熱性ゴムよりなる。そして、予め入口20を密封
するよう設置されている密封部材23の略中心に向かっ
て直接ニードル3を差し込み(突き刺し)、ニードル先
端3aが密封部材23を貫通した状態でシリンジポンプ
6のピストン6aをE方向に押し上げることにより液体
試料Lの注入速度(排出速度)を制御しながら液体試料
Lを燃焼管4内に注入できる。
せる。液体試料Lは、ガス化し、その成分を例えば蛍光
X線硫黄分析計の検出部で検出し、液体試料L中の対象
元素(硫黄)の濃度の分析が行われる。
て説明する。
れたシリンジ取付用のブロック34と、このシリンジ取
付用のブロック34をX−Z面に沿って回転軸Hのまわ
りに90°回転させ、それによって、シリンジ2内の液
体試料Lを燃焼管4内に注入するときは、図2に示すよ
うに、ニードル3およびシリンジ2を垂直姿勢(J)か
ら水平姿勢(K)に切換え、注入後のニードル3および
シリンジ2を洗浄するときは、水平姿勢(K)のニード
ル3およびシリンジ2を垂直姿勢(J)に切換えるため
のモータを収納してあるモータ収納ブロック29とより
なる。また、前記移動手段は、前記モータ収納ブロック
29に取り付けられた摺動部材29a(図3参照)と、
この摺動部材29aを介して前記モータ収納ブロック2
9を両矢印Zで示す方向(上下方向)に摺動させるため
にZ方向に沿って設けられたフレーム部分30と、この
フレーム部分30の中間位置に取り付けられた摺動部材
30aと、この摺動部材30aを介して前記フレーム部
分30を両矢印Yで示す方向(縦方向)に摺動させるた
めにY方向に沿って設けられたフレーム部分31と、こ
のフレーム部分31の一端における下面側に取り付けら
れた摺動部材31aと、この摺動部材31aを介して前
記フレーム部分31を両矢印Xで示す方向(横方向)に
摺動させるためにX方向に沿って設けられたフレーム部
分32とを主として備えている。
ロック29をZ方向に摺動させるためのモータを収納し
てあるモータ収納ボックス30bを有し、前記フレーム
部分30をY方向に摺動させるためのモータを収納して
あるモータ収納ボックス31bを前記フレーム部分31
の一端に有し、前記フレーム部分31をX方向に摺動さ
せるためのモータを収納してあるモータ収納ボックス3
1cを前記フレーム部分32の一端に有する。
シリンジの動作について説明する。
Lが収容してある試料容器1の上方開口1aからニード
ル3を挿入する前の初期位置〔I〕に置かれたシリンジ
2およびニードル3は、トレイ65に載置してある試料
容器1の上方で、かつ、距離Vだけ離れた状態で置かれ
ている。そして、この初期位置〔I〕では、シリンジ2
およびニードル3はZ方向に沿った形で真下を向く垂直
姿勢(J)にある。
びニードル3は、まず、適宜X−Y方向へ移動する。そ
して、シリンジ2およびニードル3はニードル3が真っ
直ぐ試料容器1内に挿入されるようZ方向に沿って下降
する。この下降動作は、シリンジ2およびニードル3が
真下を向いた状態で前記摺動部材29aのZ方向におけ
る下向きへの摺動により行われる。
挿入されると、シリンジポンプ6の作動によりシリンジ
2内に液体試料Lが吸入される。
ードル2はシリンジ2と共に、ニードル先端3aが上方
開口1aよりも上側に位置するよう挿入方向とは反対の
方向に上昇する。この上昇動作は前記摺動部材29aの
Z方向における上向きへの摺動により行われる。
ニードル先端3aが燃焼管4側を向くようシリンジ取付
用のブロック34と共に回転軸Hのまわりに90°回転
して前記垂直姿勢(J)からX−Y面に沿う水平姿勢
(K)に切換わる。この場合、前記シリンジ取付用のブ
ロック34は、モータ収納ブロック29内に収容された
前記モータによりX−Z面に沿って90°回転する。
前記水平姿勢(K)を保ちながらX方向における燃焼管
4側の方向に向いている。
前記水平姿勢(K)を保ちながら密封部材23をめがけ
て適宜X−Y−Z方向へ移動した後、挿入位置〔F〕に
シリンジ2およびニードル3が至り、ニードル3自体が
密封部材23を貫通してニードル3を直接燃焼管4内に
挿入する。なお、密封部材23を設けた入口20をテー
パー加工しておけば、ニードル3を燃焼管4内に挿入す
る際ガイド機能を果たし、多少挿入位置がずれたとして
も、ニードル3を燃焼管4内に容易に挿入することがで
きる。これにより、液体試料Lの燃焼速度を確実に制御
するよう前記アクチュエータで制御された注入速度(排
出速度)でもって燃焼管4内に液体試料Lを注入するこ
とができる。その結果、従来のような急激な燃焼を防ぐ
ことができ、安定した測定を行える。
ードル先端3aが燃焼管4内から取り出され、ニードル
3およびシリンジ2は、X−Y面に沿う水平姿勢(K)
を保ちながら適宜X−Y−Z方向へ移動した後前記水平
姿勢(K)から90°回転してZ方向に沿う垂直姿勢
(J)に切換わり、ニードル3およびシリンジ2は、洗
浄槽13の洗浄液溜部14をめがけて下降し、ニードル
3は真っ直ぐ洗浄槽13の洗浄液溜部14内に挿入され
る。洗浄後はシリンジ2およびニードル3は上昇し、垂
直姿勢(J)を保ちながら適宜X−Y−Z方向へ移動し
た後最終的に前記初期位置〔I〕に戻る。
れる硫黄成分を分析する蛍光X線硫黄分析計を用いた
が、液体試料Lに含まれる硫黄成分以外の炭素成分、窒
素成分、あるいは、塩素成分を検知する場合でも、対応
する分析計を用いて測定ガス21の分析を行える。
は、縦型燃焼炉では、シリンジ2およびニードル3を回
転させる必要はないが、縦型燃焼炉は、上部が高温で下
部が低温になるため、下部に液体試料Lが落ちると未燃
のまま残ってしまい分析値が異常となるからである。
試料の燃焼速度を確実に制御することができる横型燃焼
管に対する液体試料の注入方法およびその装置を提供す
ることができる。
ある。
ニードルおよびシリンジの回転を含む三次元自動移動の
状態を示す構成説明図である。
ニードルおよびシリンジの回転を含む三次元自動移動の
状態とニードルおよびシリンジの洗浄動作を示す構成説
明図である。
引吐出部)、3…ニードル(試料吸引吐出部)、4…燃
焼管、L…液体試料。
Claims (3)
- 【請求項1】 液体試料を試料吸引吐出部内に吸入し、
次に、前記試料吸引吐出部を、横方向に向けて設置され
た燃焼管内に挿入して前記試料吸引吐出部内の液体試料
を燃焼管内に注入することを特徴とする横型燃焼管に対
する液体試料の注入方法。 - 【請求項2】 試料容器の上方開口から試料吸引吐出部
を挿入して試料容器内の液体試料を前記試料吸引吐出部
内に吸入し、前記試料吸引吐出部を上昇させた後に横方
向に向け回転させ、前記試料吸引吐出部を、横方向に向
けて設置された燃焼管内に挿入して前記試料吸引吐出部
内の液体試料を燃焼管内に注入することを特徴とする横
型燃焼管に対する液体試料の注入方法。 - 【請求項3】 横方向に向けて設置され、液体試料が注
入される入口および注入された液体試料の燃焼により発
生した測定ガスを分析計へ送りだす出口を有する燃焼管
に対し、吸入した前記液体試料を注入する試料吸引吐出
部と、前記試料吸引吐出部を三次元方向に移動させる移
動手段と、前記試料吸引吐出部を吸引姿勢と注入姿勢で
ある水平姿勢とに切り換える切換手段とよりなることを
特徴とする横型燃焼管に対する液体試料の注入装置。
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