JP2015059777A

JP2015059777A - 炭素測定装置

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Publication number: JP2015059777A
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Inventors: 居原田　健志; Kenji Iharada; 健志居原田
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Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-30
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Abstract

【課題】分析計の流路内に侵入したＣＯ2を速やかに排出し、キャリアガスの消費量も多くしない。【解決手段】ＴＣ反応管及びＴＣ反応管への試料の出し入れのためのＴＣ試料導入部を備えた試料加熱装置、キャリアガス供給部、及びＴＣ反応管の下流に配置された検出器を備えた炭素測定装置を対象にしている。そこでは、ＴＣ試料導入部はＴＣ反応管につながる内部空間が外部との間に開閉口をもっている。キャリアガス供給部はＴＣ試料導入部の内部空間にキャリアガスを一定流量で供給するように構成されている。そして、ＴＣ反応管と検出器との間の流路に切換え機構を介して接続され、二酸化炭素吸収材を備えたバイパス流路を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、液体や固体などの試料の炭素成分を測定する炭素測定装置に関する。測定対象となるのは液体試料と固体試料である。液体試料としては、河川水、湖沼水、海洋水、雨水、地下水などの環境水、各種の試験や研究で発生する液体を挙げることができる。固体試料としては、土壌、堆積物、農畜産物、各種の試験や研究で発生する固体を挙げることができる。測定項目はＴＣ（全炭素）、ＩＣ（無機炭素）又はＴＯＣ（全有機体炭素）である。

前処理のための装置として、液体や固体の試料を試料ボートに載せて加熱し、酸化又は蒸発を行う反応管を備えた試料加熱装置がある（例えば特許文献１を参照。）。

そのような試料加熱装置を備えた炭素分析計では、分析計の流路にキャリアガスと支燃ガスを兼ねるガスが常時一定流量で流されている。試料をセラミック製の試料ボートに載せ、それを高温に加熱された燃焼管に挿入することで試料中の有機物を燃焼して酸化分解し．そのとき発生するＣＯ₂量を赤外線式ＣＯ₂量検出器で測定する（例えば非特許文献１参照。）。

特許第２５３１４２７号公報

島津評論, vol.50, No.4 (1994), p.467-472

分析計に試料を導入または排出する際は、試料導入部のカバーを開けるが、このカバーが開いている間に開口部から大気が分析計の流路内に侵入する。大気にはＣＯ₂が含まれているため、次の試料測定の際は試料を導入してから測定開始（すなわち、試料を燃焼管に挿入）するまでに、このＣＯ₂を分析計の流路から排出しておかなければならない。

その１つの方法は、このＣＯ₂をキャリアガス流によって分析計の流路から排出する方法（方法Ａとする）である。しかし、方法Ａでは測定開始前の待機時間が長く、そのため、測定時間が長くなってしまう。

他の方法は、試料導入部を介して試料を導入または排出し、試料導入部のカバーを閉じた後にキャリアガス流量を増加させることでＣＯ₂排出に必要な時間を短縮する方法（方法Ｂとする）である。しかし、方法Ｂではキャリアガス流量の変動によってＣＯ₂検出器出力が乱れるため、ＣＯ₂排出後にＣＯ₂検出器出力の安定を待つ必要が生じ、結局この方法Ｂによっても測定時間が長くなる問題を解決することはできない。また、キャリアガスの消費量が多くなる問題もある。

通常、検出器出力を処理するデータ処理装置がベースライン上のピークやノイズ、ベースラインのふらつきなどを検出し、それらの値が所定の値以下にならなければ測定開始を指示しないので、この測定開始の指示が出るまでの時間が長くなると結果として測定時間が長くなるということである。

本発明は、分析計に試料を導入または排出する際に開口部から分析計の流路内に侵入したＣＯ₂を速やかに排出し、しかも測定時間を長くすることなく、かつキャリアガスの消費量も多くしないようにすることを目的とするものである。

本発明では、分析計流路において、測定用の流路に並列にＣＯ₂吸収材を備えたＣＯ₂除去用のバイパス流路を設け、キャリアガスがいずれかの流路を通るように切換え機構により切り換えるようにする。キャリアガスは流量を一定に保ったままとする。

本発明は、酸化触媒が充填されたＴＣ反応管及びＴＣ反応管への試料の出し入れのためのＴＣ試料導入部を備えたＴＣ測定用試料加熱装置、キャリアガス供給部、及びＴＣ反応管の下流に配置され、ＴＣ反応管から送られてきたガス中の二酸化炭素を測定する検出器を備えた炭素測定装置を対象にしている。そこでは、ＴＣ試料導入部はＴＣ反応管につながる内部空間が外部との間に開閉口をもっている。キャリアガス供給部はＴＣ試料導入部の内部空間にキャリアガスを一定流量で供給するように構成されている。そして、本発明では、ＴＣ反応管と検出器との間の流路に切換え機構を介して接続され、二酸化炭素吸収材を備えたバイパス流路を備えている。

試料導入部を介して試料を導入または排出し、試料導入部の開閉口を閉じた後、切換え機構によって分析計流路を測定用の流路からＣＯ₂除去用のバイパス流路に切り換える。これにより、試料導入部の開口部から侵入したＣＯ₂がバイパス流路のＣＯ₂吸収材で吸収される。所定時間の経過後、再び切換え機構によって流路を測定用の流路に戻す。試料を導入した場合は、これにより測定を開始することができるので、測定開始までの待ち時間を短縮することができる。

これを方法Ａと比較すると、測定を開始するには、方法ＡではＣＯ₂が分析計出口から排出されるのを待つ必要がある。分析計流路には遅延チューブなどの容積の大きな部品が遅延部として設けられていることが多く、仮に遅延チューブなどと称される独立した部品が配置されていなくても一般に分析計流路の容積は大きいため、ＣＯ₂がこれらすべてを通過するのに長時間を要するうえ、通過中に流路内で拡散してＣＯ₂の分布が広がるので排出にさらに時間を要する。本発明では、ＣＯ₂吸収材で吸収されるので、方法Ａが必要とする待ち時間が短縮される。

方法Ｂでは方法ＡよりもＣＯ₂排出が加速されるが、キャリアガス流量を変化させることによるＣＯ₂検出器出力の変動は避けられない。本発明ではキャリアガス流量が変化しないので、ＣＯ₂検出器出力の変動は生じない。キャリアガスの消費量も増えない。

一実施例を概略的に示すブロック図である。同実施例を詳細に示すブロック図である。他の実施例を詳細に示すブロック図である。

一実施形態では、切換え機構と前記検出器との間に、検出器へ被検出ガスが到達するのを送らせるための容量をもった遅延部が設けられている。遅延部としての独立した部品が設けられていなくても、一般に分析計流路の容積は大きいので、バイパス流路を設けたことにより測定開始までの待ち時間を短縮できる効果はある。遅延部が設けられている場合は分析計流路の容積はさらに大きくなるので、本発明によりバイパス流路を設けたことにより測定開始までの待ち時間を短縮できる効果はより顕著になる。
他の実施形態では、ＴＣ測定用試料加熱装置と切換え機構との間にＩＣ測定用試料加熱装置が配置されている。ＩＣ測定用試料加熱装置は、酸化触媒が充填されていないＩＣ反応管及びＩＣ反応管への試料の出し入れのためのＩＣ試料導入部を備え、ＩＣ試料導入部もＩＣ反応管につながる内部空間が外部との間に開閉口をもっている。ＴＣ反応管の下流がＩＣ試料導入部の内部空間につながっている。この実施形態の炭素測定装置はＴＣとＩＣを測定してＴＯＣを求めるＴＯＣ測定装置となる。

さらに他の実施形態では、切換え機構は自動で切り換えられる機構である。そして、さらに、ＴＣ試料導入部の開閉口の開閉を検知するセンサと、前記センサの検出信号を取り込み、ＴＣ試料導入部の前記開閉口が閉じられてから一定時間だけＴＣ反応管からのガスがバイパス流路を流れるように切換え機構の切換え動作を制御する制御部と、を備えている。

さらに他の実施形態では、ＩＣ試料導入部の開閉口にもその開閉を検知するセンサが設けられている。その場合、制御部はＩＣ試料導入部のセンサが作動したときは、そのセンサの検出信号を取り込み、ＩＣ試料導入部の開閉口が閉じられてから一定時間だけＩＣ反応管からのガスがバイパス流路を流れるように切換え機構の切換え動作も制御するものとなる。

切換え機構が自動で切り換えられる機構であるこれらの実施形態では、ＴＣ反応管又はＩＣ反応管からのガスがバイパス流路を流れてＣＯ₂が吸収され除去される時間を予め求めて制御部に保持しておくことにより、ＴＣ試料導入部又はＩＣ試料導入部に試料を導入して開閉口を閉じてから測定を開始できるようになるまでの動作を自動化することができる。ガスをバイパス流路に流す時間は分析計の流路の径や長さ、キャリアガスの流量等により異なってくるが、予め実験により求めることができる。

図１と図２により一実施例を説明する。ＴＣ測定用試料加熱装置１は反応管（ＴＣ反応管）５を備えている。反応管５は例えば石英ガラス製であり、横向きに配置され、内部に酸化触媒１９が充填されている。酸化触媒１９は試料内の全ての炭素成分をＣＯ₂に変換するためのものであり、例えば白金酸化触媒を用いることができる。反応管５を所定の温度、例えば９００℃に加熱するために、反応管５は横向きの筒状電気炉からなる加熱炉７内に収容されている。

試料加熱装置１には反応管５への試料の出し入れのために試料導入部（ＴＣ試料導入部）３が設けられている。試料導入部３は、キャリアガスが供給される内部空間１５、及び試料ボート出入口開閉機構として試料ポートカバー１７を備えている。試料ポートカバー１７で開閉される試料ボート出入口が内部空間１５と外部との間の開閉口である。

試料導入部３の内部空間１５は反応管５につながっている。試料導入部３は反応管５への試料の出し入れのための試料ボート移動棒２１を備えており、試料ボート移動棒２１はその先端に試料ボートホルダ２３を備えている。試料ボートホルダ２３は試料ボート２９を保持するためのものである。試料ボート移動棒２１は、内部空間１５内で試料ボートホルダ２３上に設置された試料ボート２９を反応管５内へ移動させ、また反応管５内から内部空間１５内へ引き出すためのものである。試料ボート２９は、例えばセラミック製である。

試料ボート移動棒２１は内部空間１５の外部から操作されるように配置されている。試料導入部３と試料ボート移動棒２１との間には内部空間１５の気密を維持するためにシール部材２５が配置されている。シール部材２５は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製Ｏリングである。この実施例では、試料ボート移動棒２１は手動で操作するようになっている。しかし、試料ボート移動棒２１をモータ駆動で移動できるようにし、後述の制御部４８からの測定開始を指示する信号により試料ボート２９を反応管５内へ移動させ、その後、所定の時間に所定の条件で試料ボート２９を反応管５内から引き出すように、自動的に操作できるようにすることもできる。

反応管５が高温に加熱されることから、反応管５につながる試料導入部３が高温になるのを防ぐために、試料導入部３の下部には反応管５側の位置に冷却用のファン４５が設けられている。

試料導入部３の内部空間１５を経て反応管５にキャリアガスを供給するために、キャリアガス供給部３７のキャリアガス供給口が内部空間１５に接続されている。キャリアガス供給部３７はキャリアガスが供給されるキャリアガス入口につながり、キャリアガス入口側から順に、供給されるキャリアガスの圧力を一定にする圧力調節弁６０、流量を一定にするマスフローコントローラ６２及び流量計６４が配置されており、圧力調節弁６０とマスフローコントローラ６２の間に圧力計６６が接続されている。キャリアガス供給部３７は、試料導入部３の内部空間１５にキャリアガスを一定流量、例えば５００ｍＬ／分で連続して供給するように接定される。キャリアガスは、例えば支燃ガスを兼ねる酸素である。

反応管５の下流には、反応管５で発生した水を凝縮させる除湿部としてのコイル状冷却管３９が配置され、冷却管３９には冷却用のファン４７が設けられている。冷却管３９の下流に遅延部４２としての遅延チューブが配置されている。遅延チューブ４２の下流には遅延チューブ４２を経たガス中のＣＯ₂を測定する検出器４３が接続されている。検出器４３は、例えば非分散形赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）である。

遅延部４２を設ける理由は次のようなものである。測定の際、試料を反応管５に導入すると試料中の炭素成分の急激な燃焼や試料に含まれる水分の急激な蒸発によってキャリアガスの圧力と流量が一時的に乱れる。後の実施例で示すＩＣ反応管５Ａでも同様の現象が起こる。検出器４３がこの乱れの影響を受けている間にＣＯ₂測定を行うと、測定精度が低下したり、試料濃度と検出出力との間の直線性が低下したりするなどの悪影響がでる。このような影響を防ぐために、十分な容量をもったチューブや容器を接続することによって意図的に時間遅れを作り出すのが遅延部である。この作用により、キャリアガスが安定した後にＣＯ₂が検出器４３に流入して正確な測定を行うことができるようになる。

冷却管３９と遅延チューブ４２との間の測定用流路４９に切換え機構５０としての三方電磁弁を介して、二酸化炭素吸収材を備えたバイパス流路５１が接続されている。バイパス流路５１は測定用流路４９と並行に配置され、遅延チューブ４２に至るまでに測定用流路４９と合流するように設けられている。三方電磁弁５０の切換えにより、キャリアガスは測定用流路４９とバイパス流路５１のいずれかを通って遅延チューブ４２に至るように流れる。

二酸化炭素吸収材としては、例えば、ソーダライム、活性炭など、固体状でＣＯ₂吸収能力があれば特に限定されない。より短時間でＣＯ₂を吸収できるものほど好ましい。二酸化炭素吸収材をバイパス流路５１に設ける形態は特に限定されないが、例えば二酸化炭素吸収材をチューブに充填したＣＯ₂吸収管５２の形態となったものが取扱いの点から好都合である。この実施例では、ソーダライムをチューブに充填したＣＯ₂吸収管５２を使用する。

三方電磁弁５０は制御部４８からの命令により自動で切換え動作を行う。そのために、試料導入部３の開閉口の開閉を検知するセンサ１８が設けられ、制御部４８はそのセンサ１８の検出信号を取り込み、試料導入部３の開閉口が閉じられてから一定時間だけ反応管５からのガスがバイパス流路５１を流れるように三方電磁弁５０の切換え動作を制御するように構成されている。センサ１８としては、試料ポートカバー１７の動きを検知できるものであれば特に限定されない。例えば、ホトセンサ、磁気的なセンサ、マイクロスイッチなどを用いることができる。

制御部４８はこの炭素測定装置の動作を制御するための専用の制御コンピュータにより実現してもよく、三方電磁弁５０を制御するための専用のコンピュータとして実現してもよく、又は汎用のパーソナルコンピュータにより実現してもよい。

反応管５からのガスがバイパス流路５１を流れる時間は、キャリアガス流量や流路のサイズに応じて予め実験で求め、制御部４８に設定しておくことができる。その時間は、ガスがバイパス流路５１を流れてＣＯ₂が吸収されるのに必要な時間で、最も短い時間に設定するのが好ましい。その時間は例えば２０秒であるが、最適な時間を任意に設定することができる。

測定は次の手順で行う。試料をボート２９に載せ、試料ポートカバー１７を開けて試料導入部３の内部空間１５内の試料ボートホルダ２３上に置き、試料ポートカバー１７を閉じる。試料ポートカバー１７が閉じられたことはセンサ１８で検知され、制御部４８により三方電磁弁５０が切り換えられてキャリアガスがバイパス流路５１を流れるようになる。バイパス流路５１にはソーダライムを充填したＣＯ₂吸収管５２が接続されており、キャリアガスに含まれるＣＯ₂が吸収されて除去される

制御部４８に設定された時間、この実施例では、例えば２０秒が経過すると、制御部４８からの命令により三方電磁弁５０が切り換えられて、キャリアガスは測定用の流路４９を流れるようになる。この時点で、制御部４８は測定開始可能を示す何らかの指示を出す。例えば、この炭素測定装置の見やすい位置にランプを設けておき、制御部は測定開始可能を示す指示として、そのランプを点灯するようにすることができる。

オペレータは、その時点で試料ボート移動棒２１を操作することで試料ボート２９を反応管５内に挿入する。これによって試料中の炭素成分を燃焼酸化分解し、そのとき発生するＣＯ₂をキャリアガスの流れで検出器４３に導いて検出する。検出器４３では、流入するＣＯ₂をベースライン上のピークとして捉え、検出器４３からの信号を受けた演算処理装置がその面積からＣＯ₂量を測定する。演算処理装置は、この炭素測定装置の動作を制御するための専用の制御コンピュータにより実現してもよく、検出器４３の検出信号を演算処理するための専用のコンピュータとして実現してもよく、又は汎用のパーソナルコンピュータにより実現してもよい。この実施例では、炭素量としてＴＣが求められる。

ＣＯ₂吸収管５２が接続されたバイパス流路５１を備えていない点を除いて、図２と同じ構成の炭素測定装置を用い、キャリアガス流量もこの実施例と同じ条件にして測定を行ったところ、試料ポートカバー１７を閉じてから測定開始可能状態となるまでに約１２０秒の待ち時間を要した。測定開始可能状態になったときとは、ベースライン上のピーク、ノイズ及びベースラインのふらつきがそれぞれの所定の値以下になったときであり、検出器の信号を処理するデータ処理装置が判定をする。それに対し、この実施例ではその時間を２０秒にすることができるので、測定時間を約１００秒短縮することができる。

図３はこの炭素測定装置をＴＯＣ計に適用した第２の実施例を示す。ＴＣ測定用の試料加熱装置１とＩＣ測定用の試料加熱装置３５とを備え、試料加熱装置１と試料加熱装置３５は直列に接続されている。

ＴＣ測定用の試料加熱装置１は図２を参照して説明したものと同じである。加熱炉７の炉温度は例えば９００℃に設定される。キャリアガス供給部３７から支燃ガスを兼ねるキャリアガス（酸素）が内部空間１５へ連続的に例えば５００ｍＬ／分の流量で導入される。キャリアガスが、ＴＣ用試料加熱装置１、冷却管３９、除湿部４１、ＩＣ用試料加熱装置３５、再度除湿部４１を経て、遅延部としての遅延チューブ４２を経て検出器４３に流れるように流路が構成されている。ＴＣ用試料導入部３と冷却管３９にはそれぞれの冷却用ファン４５，４７が設けられている。

ＩＣ測定用の試料加熱装置３５は、基本的には、ＴＣ測定用の試料加熱装置１と同じ構成であるが、反応管５Ａは内部に酸化触媒は備えていない単なる石英管である。また、反応管５ＡはＴＣ測定用の反応管５に比べて加熱温度は低温でよい。ＩＣ測定用の試料加熱装置３５において、ＴＣ測定用の試料加熱装置１と同じ機能を果たす部分にはＴＣ測定用の試料加熱装置１と同じ符号に「Ａ」を付加して付されている。

ＩＣ測定用の試料加熱装置３５において、試料が収容された試料ボート２９Ａは、試料導入部３Ａの試料ボートカバー１７Ａが開けられて開閉口である試料ボート出入口から内部空間１５Ａ内へ入れられ、試料ボートホルダ２３Ａに搭載される。試料ボートカバー１７Ａが閉じられると、そのことがセンサ１８Ａにより検知され、制御部４８により三方電磁弁５０が切り換えられてキャリアガスがバイパス流路５１に流される。キャリアガス中のＣＯ₂がＣＯ₂吸収管５２の二酸化炭素吸収材に吸収される。所定の時間の後、測定開始が可能な状態になると、酸分注器５３から試料ボート２９内の試料に無機酸が添加される。酸を添加する操作は手動で行ってもよく、制御部４８からの命令により自動で行うように構成することもできる。酸としては、不揮発性酸であるリン酸が好適である。

ＩＣ測定用の試料加熱装置３５において、加熱炉７Ａの加熱温度は、ＴＣ測定用の試料加熱装置１の加熱炉７に比べ比較的低温、例えば２００℃であり、ここでは試料中のＩＣ成分と酸との反応が促進され、さらには加熱による攪拌や追い出し作用を受けて、反応によって変換生成された二酸化炭素の気相への抽出が迅速に行なわれる。気相へ抽出されたＣＯ₂ガスはキャリアガスと共に除湿部４１から遅延チューブ４２を経て検出器４３に導かれて、ＴＣ測定と同様に、試料中のＩＣが測定される。ＩＣ測定用のキャリアガスは、キャリアガス供給部２７からＴＣ測定用の試料加熱装置１、冷却管３９、除湿部４１を経てＩＣ用の試料導入部３Ａの内部空間１５Ａへ供給される。

ＩＣ測定用の試料加熱装置３５の温度は比較的低温であるため、ＴＣ測定用の試料導入部３を冷却するファン４５に相当するものは試料導入部３Ａには必須ではないが、設けてもよい。

この実施例では、切換え機構としての三方電磁弁５０はＩＣ測定用の反応管５Ａと除湿器４１との間の流路４９に接続され、その流路４９に並列にバイパス流路５１が接続されている。バイパス流路５１には二酸化炭素吸収材が充填されたＣＯ₂吸収管５２が設けられている。キャリアガスは、三方電磁弁５０により測定用流路４９とバイパス流路５１のいずれかを通って除湿器４１から遅延チューブ４２に至るように流路が切り換えられる。

この実施例の場合も三方電磁弁５０の切換えはオペレータが手動で行ってもよいが、この実施例では、三方電磁弁５０は制御部４８からの命令により自動で切換え動作を行う。そのために、ＴＣ用の試料導入部３の開閉口の開閉を検知するセンサ１８と、ＩＣ用の試料導入部３Ａの開閉口の開閉を検知するセンサ１８Ａが設けられ、制御部４８はそれらのセンサ１８、１８Ａの検出信号を取り込み、いずれかの試料導入部３、３Ａの開閉口が閉じられてから一定時間だけキャリアガスがバイパス流路５１を流れるように三方電磁弁５０の切換え動作を制御するように構成されている。

制御部４８は、ＴＣ用の試料導入部３が使用されてＴＣ測定がなされるときはセンサ１８による検出信号に基づいて三方電磁弁５０の切換え動作を制御し、ＩＣ用の試料導入部３Ａが使用されてＩＣ測定がなされるときはセンサ１８Ａによる検出信号に基づいて三方電磁弁５０の切換え動作を制御する。ＴＣ用の試料導入部３が使用されるときもＩＣ用の試料導入部３Ａが使用されるときもキャリアガスの流量は同じであるが、それぞれの反応管５又は５Ａから三方電磁弁５０までの流路の長さが異なる。そのため、キャリアガスをバイパス流路５１に流すように三方電磁弁５０を切り換えるタイミングは、ＴＣ用の試料導入部３が使用されるときはＩＣ用の試料導入部３Ａが使用されるときよりも遅れるように設定するのが好ましい。しかし、その時間の差はそれほど大きくないときは、ＴＣ用の試料ボートカバー１７が閉じられたときも、ＩＣ用の試料ボートカバー１７Ａが閉じられたことをＩＣ用の試料導入部３Ａのセンサ１８Ａが検知したタイミングでキャリアガスがバイパス流路５１を流れるように三方電磁弁５０を切り換え、ＴＣ用の反応管５から送られてきたキャリアガス中のＣＯ₂がすべてＣＯ₂吸収管５２の炭素吸収材に吸収されるタイミングでキャリアガスが測定用の流路４９を流れるように三方電磁弁５０を切り換えるように、三方電磁弁５０を切り換えるタイミングを制御部４８に設定してもよい。

ＴＣ測定を行うときは、ＴＣ測定用の試料加熱装置１において試料導入部３の試料ポートカバー１７を開いて、試料が収容された試料ボート２９を内部空間１５内の試料ボートホルダ２３に搭載する。その後、試料ポートカバー１７を閉じる。試料ポートカバー１７が閉じられたことをセンサ１８が検知すると、制御部４８はセンサ１８の検出信号に基づいて三方電磁弁５０を切り換えてキャリアガスがバイパス流路５１を流れるようにする。所定の時間経過後、制御部４８は三方電磁弁５０を切り換えてキャリアガスが測定用流路４９を流れるようにするとともに、例えばランプを点灯させて測定を開始できることを知らせる。オペレータは試料ボート移動棒２１を移動させて試料ボート２９を反応管５内に挿入する。これでＴＣ測定が開始される。

ＩＣ測定を行うときも動作は同じである。ＩＣ測定用の試料加熱装置３５において試料導入部３Ａの試料ポートカバー１７Ａを開いて、試料が収容された試料ボート２９Ａを内部空間１５Ａ内の試料ボートホルダ２３Ａに搭載する。その後、試料ポートカバー１７Ａを閉じる。試料ポートカバー１７Ａが閉じられたことをセンサ１８Ａが検知すると、制御部４８はセンサ１８Ａの検出信号に基づいて三方電磁弁５０を切り換えてキャリアガスがバイパス流路５１を流れるようにする。所定の時間経過後、制御部４８は三方電磁弁５０を切り換えてキャリアガスが測定用流路４９を流れるようにするとともに、この場合も例えばランプを点灯させて測定を開始できることを知らせる。オペレータは試料ボート移動棒２１Ａを移動させて試料ボート２９Ａを反応管５内に挿入する。これでＩＣ測定が開始される。

測定終了後、演算処理装置において、ＴＣ測定値からＩＣ測定値が引き算されることによりＴＯＣ値が求められる。

以上の実施例は、試料ポートカバー１７，１７Ａが閉じられたことをセンサ１８，１８Ａで検知して三方電磁弁５０を自動で切り換えるようにしているが、センサ１８，１８Ａを設けないようにすることもできる。その場合は、オペレータは試料ポートカバー１７，１７Ａを閉じると三方電磁弁５０に切換え信号を送って三方電磁弁５０を切り換えてキャリアガスをバイパス流路５１に流す。そして、所定の時間後、例えば２０秒後にオペレータは再び三方電磁弁５０に切換え信号を送って三方電磁弁５０を元の状態に戻してキャリアガスが測定用の流路４９に流れるようにする。その場合も、三方電磁弁５０を切り換える操作をオペレータが行う手間がかかるが、従来よりも測定開始までの時間を短縮できる効果は達成できる。また、センサ１８，１８Ａ及び制御部４８が不要になる分だけ装置のコストが低下する。

三方電磁弁５０は切換え機構の一例にすぎないので、オペレータが切換え操作を行うのであれば、切換え機構は電磁弁でなくてもよく、手動で切り換える機械的な切換え弁でもよい。

また、以上の上の実施例では、遅延部４２を設けているが、本発明は、遅延チューブなどの遅延部としての独立した部品が設けられていない炭素測定装置も含む。

以上、本発明の実施例を説明したが、実施例における構成、配置、数値等は一例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

１，３５試料加熱装置
３，３Ａ試料導入部
５，５Ａ反応管
７，７Ａ加熱炉
１５，１５Ａ内部空間
１７，１７Ａ試料ポートカバー
２１，２１Ａ試料ボート移動棒
２９，２９Ａ試料ボート
３７キャリアガス供給部
４３検出器
４８制御部
４９測定用流路
５０三方電磁弁
５２ＣＯ₂吸収管

Claims

酸化触媒が充填されたＴＣ反応管及び前記ＴＣ反応管への試料の出し入れのためのＴＣ試料導入部を備え、前記ＴＣ試料導入部は前記ＴＣ反応管につながる内部空間が外部との間に開閉口をもっているＴＣ測定用試料加熱装置と、
前記内部空間にキャリアガスを一定流量で供給するように構成されたキャリアガス供給部と、
前記ＴＣ反応管の下流に配置され、前記ＴＣ反応管から送られてきたガス中の二酸化炭素を測定する検出器と、
前記ＴＣ反応管と前記検出器との間の流路に切換え機構を介して接続され、二酸化炭素吸収材を備えたバイパス流路と、
を備えた炭素測定装置。
前記切換え機構と前記検出器との間に、前記検出器へ被検出ガスが到達するのを送らせるための容量をもった遅延部が設けられている請求項１に記載の炭素測定装置。
前記ＴＣ測定用試料加熱装置と前記切換え機構との間にＩＣ測定用試料加熱装置が配置され、
前記ＩＣ測定用試料加熱装置は、酸化触媒が充填されていないＩＣ反応管及び前記ＩＣ反応管への試料の出し入れのためのＩＣ試料導入部を備え、前記ＩＣ試料導入部も前記ＩＣ反応管につながる内部空間が外部との間に開閉口をもっており、
前記ＴＣ反応管の下流が前記ＩＣ試料導入部の内部空間につながっており、
この炭素測定装置がＴＣとＩＣを測定してＴＯＣを求めるＴＯＣ測定装置となっている請求項１又は２に記載の炭素測定装置。
前記切換え機構は自動で切り換えられる機構であり、
前記ＴＣ試料導入部の前記開閉口の開閉を検知するセンサと、
前記センサの検出信号を取り込み、前記ＴＣ試料導入部の前記開閉口が閉じられてから一定時間だけ前記ＴＣ反応管からのガスが前記バイパス流路を流れるように前記切換え機構の切換え動作を制御する制御部と、をさらに備えている請求項１から３のいずれか一項に記載の炭素測定装置。
前記ＩＣ試料導入部の前記開閉口にもその開閉を検知するセンサが設けられており、
前記制御部は前記ＩＣ試料導入部の前記センサが作動したときは、そのセンサの検出信号を取り込み、前記ＩＣ試料導入部の前記開閉口が閉じられてから一定時間だけ前記ＩＣ反応管からのガスが前記バイパス流路を流れるように前記切換え機構の切換え動作も制御するものである請求項４に記載の炭素測定装置。