JP2005106678A - 分析装置用燃焼炉 - Google Patents

Abstract

【課題】 試料液を燃焼炉内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する分析装置に使用される燃焼炉を小型化する。
【解決手段】 燃焼管１０と、燃焼管の内部に配置されたヒータ１２とを具備する燃焼炉とする。そして、燃焼管の内部にその上端から試料液の液滴３２を落下させ、ヒータによる加熱によって上記試料液の液滴を燃焼管内で気化させるとともに、試料液の液滴を気化させて得られるガス中の成分を燃焼管の下端から流出させて検出器３４に導入する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、試料液を燃焼炉内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する分析装置、例えば燃焼式ＴＯＣ計、燃焼式全窒素計等に使用される燃焼炉に関する。

従来、試料液を微少な液滴にして燃焼炉内に落下させるとともに、この落下させた液滴を燃焼炉内で燃焼させて得られるガス中の成分を測定する分析装置が知られている。このような分析装置としては、例えば燃焼式ＴＯＣ計、燃焼式全窒素計等がある。

この場合、燃焼炉としては、従来、内部で試料液を燃焼させる燃焼管を外部から間接加熱する方式のものが使用されている（例えば、特許文献１、２参照）。この方式の燃焼炉は、石英ガラスからなる燃焼管の内部に触媒およびそれを保持するボール、グラスウール等の部材を詰めるとともに、外周面にヒータ線を巻いたセラミック管を上記石英ガラス管の外側に配し、さらにこのセラミック管の外側に断熱材を配置した構造のものが一般的である。

上述した燃焼炉の具体例を図３に示す。図３において、６０は石英ガラス管、６２は石英ガラス管６０内に充填された酸化触媒（白金触媒）、６４は触媒６２を石英ガラス管６０内に保持するためのアルミナ製ボール、６６はボール６４を石英ガラス管６０内に支持するための支持部、６８はグラスウール、７０は石英ガラス管６０の外側に配されたセラミック管、７２はセラミック管７０の外周面に巻き付けられたヒータ線、７４は石英ガラス管６０およびセラミック管７０の周囲に配置された断熱材を示す。

本例の燃焼炉を用いて試料液を燃焼させる場合、ヒータ線７２を加熱して石英ガラス管６０内を加熱するとともに、石英ガラス管６０内に上方からキャリヤガス７６を流した状態で、サンプリング装置（図示せず）により採取した試料液の液滴７８を石英ガラス管６０内に上方から落下させる。この液滴７８は、石英ガラス管６０内で加熱されて気化し、この気化したガス中の所定成分が触媒６２の作用により酸化される。そして、上記ガス成分がキャリヤガスにより検出器８０に導入され、ガス中の成分が測定されるものである。

特開２００１−２１５４６号公報 特開平１０−２２１３２７号公報

しかし、図３に示した燃焼炉は、内部で試料液を燃焼させる燃焼管を外部から間接的に加熱する方式であるため、燃焼管の外側に断熱材を充填する必要があり、そのため燃焼炉全体が大型化するものであった。また、間接加熱方式であるため、ヒータによる試料液の加熱効率が悪く、したがってヒータ容量を上げる必要があり、この点でも燃焼炉が大型化するものであった。さらに、やはり間接加熱方式であるため、燃焼管内に試料液の液滴が入った瞬間における燃焼管内の一時的な温度低下に対する応答が遅くなる傾向があるため、ヒータ容量を上げて上記温度低下を小さく抑える必要があり、この点でも燃焼炉が大型化するものであった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされてもので、燃焼管の外側に断熱材を充填する必要がなく、またヒータ線による試料液の加熱効率が良く、しかも燃焼管内に試料液が入った瞬間における燃焼管内の温度低下に対する応答が速く、そのため燃焼炉全体を小型化することが可能な分析装置用燃焼炉を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するため、燃焼管と、燃焼管の内部に配置されたヒータとを具備し、燃焼管の内部にその一端から試料液を入れ、ヒータによる加熱によって試料液を燃焼管内で気化させるとともに、試料液を気化させて得られるガス中の成分を燃焼管の他端から流出させて検出器に導入することを特徴とする分析装置用燃焼炉を提供する。

本発明の燃焼炉は、燃焼管の内部に配置したヒータで燃焼管内を直接加熱するので、燃焼管の外側に断熱材を充填する必要がなく、そのため燃焼炉全体を小型化することができる。また、直接加熱方式であり、ヒータによる試料液の加熱効率が良く、ヒータ容量を上げる必要がないため、この点でも燃焼炉を小型化することができる。さらに、やはり直接加熱方式であるため、燃焼管内に試料液が入った瞬間における燃焼管内の温度低下に対する応答が速く、ヒータ容量を上げて上記温度低下を抑える必要がなく、この点でも燃焼炉を小型化することができる。

この場合、本発明の燃焼炉は、後述する実施形態例に示すように、下記構成を採用することができる。
（ａ）ヒータの形状は筒状である構成。
（ｂ）ヒータは、ヒータ線を高熱安定性物質で覆った構造を有する構成。
（ｃ）燃焼管の内部に触媒が充填されている構成。
（ｄ）触媒はヒータ上に載置されている構成。
（ｅ）燃焼管の周囲に外管を配し、この外管の内部を真空にして燃焼管を真空断熱した構成。
（ｆ）外管の周囲に熱線反射板を配置した構成。
（ｇ）外管の外周面または内周面にミラーコートを施した構成。
（ｈ）燃焼管の外部に燃焼管の内部を加熱する補助ヒータを配置した構成。

以上のように、本発明の燃焼炉は、燃焼管の外側に断熱材を充填する必要がなく、ヒータによる試料液の加熱効率が良く、燃焼管内に試料液が入った瞬間における燃焼管内の一時的な温度低下に対する応答が速いため、燃焼炉全体を小型化することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態の一例を示す。図１は本発明に係る燃焼炉の一例を示す概略断面図である。

図１において、１０は石英ガラス管（燃焼管）、１２は石英ガラス管１０内に配置された筒状ヒータ、１４はヒータ１２を石英ガラス管１０内に支持するための支持棒、１５はヒータ１２を固定するためのグラスウール、１６は石英ガラス管１０内に充填された酸化触媒（白金触媒）で、この触媒１６はヒータ１２上に載置されている。この場合、触媒１６上には、アルミナ製ボール、アルミナ製粒体等の耐熱性物質を配置することができる。これにより、試料液燃焼時の体積変化に起因する衝撃によって触媒１６が破壊されたり、触媒１６の寿命が短くなったりすることを防止することができる。

ヒータ１２は、図２に示す構造を有する。すなわち、セラミックス、金属、耐熱ガラス等の高熱安定性物質からなる円筒状内側ブロック１８の周囲のヒータ線挿入溝２０にカンタル合金等からなるヒータ線（図示せず）を挿入し、この内側ブロック１８をやはりセラミックス、金属、耐熱ガラス等の高熱安定性物質からなる略有底円筒状のケース２２内に挿入したものである。

また、本例の燃焼炉は、燃焼管１０の周囲に外管２４を配置し、この外管２４の内部２５を真空にすることにより、燃焼管１０を真空断熱している。さらに、本例の燃焼炉では、外管２４の周囲に筒状の熱線反射板２６を配置してある。なお、熱線反射板２６を配置する代わりに、外管２４の外周面または内周面にミラーコート（鏡面反射塗装）を施してもよい。また、本例の燃焼炉は、燃焼管１０の外周面にヒータ線２８を巻き付けてあり、このヒータ線２８を補助ヒータとしている。

本例の燃焼炉を用いて試料液を燃焼させる場合、ヒータ１２、および必要に応じヒータ線２８を加熱して石英ガラス管１０内を加熱するとともに、石英ガラス管１０内に上方からキャリヤガス３０を流した状態で、サンプリング装置（図示せず）により採取した試料液の液滴３２を石英ガラス管１０内に上方から落下させる。この液滴３２は、触媒１６にぶつかるなどして石英ガラス管１０内で加熱されて気化し、この気化したガス中の所定成分が触媒１６の作用により酸化される。そして、上記ガス成分がキャリヤガスにより検出器３４に導入され、ガス中の成分が測定されるものである。

本例の燃焼炉は、ヒータ１２を燃焼管１０内に配置し、燃焼管１０の内部および触媒１６をヒータ１２で直接加熱できるようにした。また、燃焼管１０の外側に外管２４を配置して燃焼管１０を真空断熱し、さらに外管２４の外側に熱線反射板２６を配することで、断熱と熱の封じ込めがなされるようにした。しかも、燃焼管１０の外周に補助ヒータ２８を配して、温度の応答性容量増加を可能とした。したがって、本例の燃焼炉は、断熱効率が良く、多量の断熱材を必要とせず、小型化することができる。また、直接加熱により、試料液を効率良く燃焼させることが可能となる上、温度変化への追従性が向上する。

なお、本発明において、燃焼管の材質は石英ガラスに限られるものではなく、ステンレス鋼等の他の材質を用いてもよい。また、ヒータの構造、材質も前記実施例に限定されるものではなく、他の適宜構造、材質とすることができる。

本発明に係る分析装置用燃焼炉の一例を示す概略断面図である。 図１の燃焼炉に用いたヒータを示す分解図である。 従来の分析装置用燃焼炉の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ 石英ガラス管（燃焼管）
１２ 筒状ヒータ
１６ 触媒
１８ 円筒状内側ブロック
２０ ヒータ線挿入溝
２２ ケース
２４ 外管
２５ 外管の内部
２６ 熱線反射板
２８ ヒータ線（補助ヒータ）
３０ キャリヤガス
３２ 液滴
１ 検出器

Claims (10)

1. 燃焼管と、燃焼管の内部に配置されたヒータとを具備し、燃焼管の内部にその一端から試料液を入れ、ヒータによる加熱によって試料液を燃焼管内で気化させるとともに、試料液を気化させて得られるガス中の成分を燃焼管の他端から流出させて検出器に導入することを特徴とする分析装置用燃焼炉。
2. 燃焼管の内部にその上端から試料液の液滴を落下させ、前記試料液の液滴を気化させて得られるガス中の成分を燃焼管の下端から流出させることを特徴とする請求項１に記載の分析装置用燃焼炉。
3. ヒータの形状は筒状であることを特徴とする請求項１または２に記載の分析装置用燃焼炉。
4. ヒータは、ヒータ線を高熱安定性物質で覆った構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の分析装置用燃焼炉。
5. 燃焼管の内部に触媒が充填されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の分析装置用燃焼炉。
6. 触媒はヒータ上に載置されていることを特徴とする請求項５に記載の分析装置用燃焼炉。
7. 燃焼管の周囲に外管を配し、この外管の内部を真空にして燃焼管を真空断熱したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の分析装置用燃焼炉。
8. 外管の周囲に熱線反射板を配置したことを特徴とする請求項７に記載の分析装置用燃焼炉。
9. 外管の外周面または内周面にミラーコートを施したことを特徴とする請求項７に記載の分析装置用燃焼炉。
10. 燃焼管の外部に燃焼管の内部を加熱する補助ヒータを配置したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の分析装置用燃焼炉。