JP2016109478A

JP2016109478A - シリンダドレンの分析方法及び分析キット

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Publication number: JP2016109478A
Application number: JP2014244887A
Authority: JP
Inventors: 靖二郎立川; Yasujiro Tachikawa
Original assignee: Mitsui OSK Lines Ltd
Current assignee: Mitsui OSK Lines Ltd
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-20

Abstract

【課題】現場において簡易に全鉄(II)含有量を測定することができ、安価にかつ安全に全鉄(II)含有量を測定することができるシリンダドレンの分析方法及び分析キットを提供する。【解決手段】アンモニウム水溶液からなる第１の試薬とフェナントロリンアルコール溶液からなる第２の試薬とを容器内に注入する試薬注入工程と、この容器内にシリンダドレンをさらに注入するシリンダドレン注入工程と、試薬注入工程及びシリンダドレン注入工程によって第１の試薬、第２の試薬及びシリンダドレンが注入された容器を攪拌機に挿入し内容物を攪拌する攪拌工程と、攪拌された内容物をフィルタを介して比色用容器内に注入する移し替え工程と、比色用容器を光度計に装着しこの比色用容器の内容物の所定波長における吸光度を測定する測定工程と、測定した吸光度をシリンダドレンの全鉄(II)含有量に変換する変換工程とを備える分析方法。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば船舶用主機関シリンダドレンの全鉄（II）含有量を測定する、シリンダドレンの分析方法及び分析キットに関する。

例えばシリンダドレンに含まれている鉄分の量を検出することによりシリンダライナの摩耗を検出する方法として、例えば、特許文献１及び２に記載されている技術が提案されている。

特許文献１に記載されている技術は、シリンダドレンを有機溶剤で希釈し、希釈したシリンダドレンを下部に磁石を設けた傾斜透明板上に流延させ、この透明板上に分散された摩耗磁粉模様を磁石により形成し、この摩耗磁粉模様と摩耗磁粉量との関係を示す比較プレートを用いて目視により照合し、シリンダドレン中の摩耗磁粉量を求めるものである。

また、特許文献２に記載されている技術は、シリンダドレンに磁場を作用させることによりその中の鉄の摩耗磁粉を所定位置に集合させ、その部分で対面する電極間の静電容量の変化を利用してシリンダドレン中の摩耗磁粉量を求めるものである。

特開２０００−３３７１２４号公報特開２００８−１９０９６３号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載されている技術は、いずれも、磁場を用いることによりシリンダドレン中の鉄摩耗磁粉を分散させるか集合させて摩耗磁粉量の検出を行うものであるため、そのための特別の検出設備が必要であり、現場において簡易に全鉄（II）含有量を測定することができなかった。

また、この種の検出設備は大型であるためその設置場所が限定されてしまうと共に設備自体が高価であった。

磁場を用いることなく、試薬によって全鉄(II)含有量を検出する方法もあるが、いずれも使用する試薬が高価であり、多くの現場で頻繁に全鉄(II)含有量を測定するには、費用の点で問題があった。

従って本発明の目的は、現場において簡易に全鉄(II)含有量を測定することができるシリンダドレンの分析方法及び分析キットを提供することにある。

本発明の他の目的は、安価にかつ安全に全鉄(II)含有量を測定することができるシリンダドレンの分析方法及び分析キットを提供することにある。

本発明によれば、アンモニウム水溶液からなる既定量の第１の試薬を容器内に注入すると共に、フェナントロリンアルコール溶液からなる既定量の第２の試薬をこの容器内に注入する試薬注入工程と、この容器内に既定量の分析すべきシリンダドレンをさらに注入するシリンダドレン注入工程と、試薬注入工程及びシリンダドレン注入工程によって第１の試薬、第２の試薬及びシリンダドレンが注入された容器を攪拌機に挿入し第１の試薬、第２の試薬及びシリンダドレンからなる内容物を攪拌する攪拌工程と、容器内の攪拌された内容物をフィルタを介して比色用容器内に注入する移し替え工程と、比色用容器を光度計に装着しこの比色用容器の内容物の所定波長における吸光度を測定する測定工程と、測定した吸光度をシリンダドレンの全鉄(II)含有量に変換する変換工程とを備えているシリンダドレンの分析方法が提供される。

第１の試薬、第２の試薬及びシリンダドレンを攪拌し比色用容器内に移し替えてその内容物の所定波長における吸光度を測定し、シリンダドレンの全鉄(II)含有量を求めている。磁場を用いて測定を行うのではなく、第１の試薬及び第２の試薬を混合して吸光度を測定しているので、現場において簡易にかつ素早く分析を行うことが可能である。また、安価なアンモニウム水溶液からなる第１の試薬と安価なフェナントロリンアルコール溶液からなる第２の試薬とを用いることのみで測定を行っているため、安価にかつ手軽に全鉄(II)含有量の分析を行うことができ、また、酸を用いないことから安全に全鉄(II)含有量の分析を行うことができる。

第１の試薬が塩化ヒドロキシルアンモニウム溶液であり、第２の試薬が１，１０フェナントロリンのブトキシエタノール溶液であることが好ましい。

攪拌工程が、試薬注入工程によって第１の試薬及び第２の試薬が注入されたブランク容器を攪拌機に挿入して第１の試薬及び第２の試薬を攪拌する工程を含んでおり、移し替え工程がブランク容器内の攪拌された第１の試薬及び第２の試薬をフィルタを介してブランク比色用容器内に注入する工程を含んでおり、測定工程が、ブランク比色用容器を光度計に装着しブランク比色用容器の内容物の所定波長における吸光度を測定する工程を含んでおり、本発明の分析方法が、測定したブランク比色用容器の内容物の吸光度を吸光度ゼロとしてゼロ調整する工程をさらに備えていることが好ましい。

変換工程が、既知の全鉄(II)含有量の溶液についてあらかじめ測定して得られた、吸光度と溶液中の全鉄(II)含有量との関係を表す検量線を用いて、測定した吸光度をシリンダドレンの全鉄(II)含有量に変換する工程を含んでいることも好ましい。

移し替え工程が、比色用容器内に注入された内容物に気泡が発生しないように複数回にわたって徐々に移し替えを行う工程を含んでいることも好ましい。

シリンジの一端にキャップを取付けて容器を準備するキャップ取付け工程と、試薬注入工程及びシリンダドレン注入工程の後であって攪拌工程の前に、シリンジの他端にピストンを挿入するピストン挿入工程とをさらに備えていることも好ましい。

この場合、移し替え工程が、キャップをシリンジから取外し、シリンジの一端にフィルタを取付ける工程と、ピストンを押し込むことによりシリンジ内の攪拌された内容物をフィルタを介して比色用容器内に注入する工程とを含んでいることが好ましい。

本発明によれば、さらに、アンモニウム水溶液からなる第１の試薬を収容した第１の試薬ボトルと、フェナントロリンアルコール溶液からなる第２の試薬を収容した第２の試薬ボトルと、既定量の第１の試薬を第１の試薬ボトルから又は既定量の第２の試薬を第２の試薬ボトルから容器に分配するためのディスペンサと、既定量の分析すべきシリンダドレンを容器に定量するためのマイクロピペットと、容器内の内容物を攪拌するための攪拌機と、比色用容器と、容器内の内容物を比色用容器に移し替える際に内容物を濾過するためのフィルタと、比色用容器内の内容物の所定波長における吸光度を測定してシリンダドレンの全鉄(II)含有量を測定するための吸光度測定器とを備えているシリンダドレンの分析キットが提供される。

シリンジと、シリンジの一端に取付けて容器を構成するためのキャップと、シリンジの他端に挿入可能なピストンとをさらに備えていることも好ましい。

本発明によれば、第１の試薬及び第２の試薬を混合して吸光度を測定しているので、現場において簡易にかつ素早く分析を行うことが可能である。また、安価なアンモニウム水溶液からなる第１の試薬と安価なフェナントロリンアルコール溶液からなる第２の試薬とを用いることのみで測定を行っているため、安価にかつ手軽に全鉄(II)含有量の分析を行うことができ、また、酸を用いないことから安全に全鉄(II)含有量の分析を行うことができる。

本発明のシリンダドレン分析キットの一例を示す図である。本発明のシリンダドレン分析キットの一例を示す図である。本発明のシリンダドレンの分析方法の一実施形態における分析処理の流れを概略的に示すフローチャートである。図３に表した分析方法における各分析処理工程を示す図である。図３に表した分析方法における各分析処理工程を示す図である。図３に表した分析方法における各分析処理工程を示す図である。図３に表した分析方法における各分析処理工程を示す図である。図３に表した分析方法における各分析処理工程を示す図である。図３に表した分析方法における各分析処理工程を示す図である。図３に表した分析方法における各分析処理工程を示す図である。図３に表した分析方法における各分析処理工程を示す図である。図３に表した分析方法における検量線の一例を示す図である。高精度の分析方法及び図３に表した分析方法における分析結果を比較した特性図である。

図１及び図２は本発明のシリンダドレン分析キットの一例を示している。

図１（Ａ）は分析キットの一部を収容したケース１０の外観を示しており、図１（Ｂ）はこのケース１０の内部を示している。このケース１０内には、既定量の試薬を分配するためのボトルトップディスペンサが装着されており第１の試薬が収容されている第１の試薬ボトル１１と、既定量の試薬を分配するためのボトルトップディスペンサが装着されており第２の試薬が収容されている第２の試薬ボトル１２と、既定量のシリンダドレンを定量するためのキャピラリマイクロピペット及びピペットの交換チューブを含むマイクロピペットセット１３と、本発明の攪拌機に対応するボルテックスミキサ１４と、ボルテックスミキサ１４上に取付けられるシリンジホルダ１５と、攪拌時間を計測するためのタイマ１６と、キュベットラック１７と、吸光度測定器１８とが収容されている。

分析キットには、さらに、図２（Ａ）に示すように、複数のピストンがそれぞれ挿入されている複数のシリンジ２０と、複数のシリンジ２０の一端にそれぞれねじ込みされる複数のシリンジキャップ２１と、複数のシリンジ２０の一端にシリンジキャップ２１に代えてそれぞれねじ込みされる複数のシリンジフィルタ２２と、比色用の容器である複数のディスポザルセル２３とが具備されており、さらにまた、図２（Ｂ）に示すように、作業者保護用の手袋２４、メガネ２５及びマスク２６の装備が推奨される。

図３は本発明の潤滑油の分析方法の一実施形態における分析処理の流れを概略的に示しており、図４〜図１１はこの分析方法における各分析処理工程をそれぞれ示しており、図１２はこの分析方法における検量線の一例を示している。

シリンダドレンの分析処理手順としては、分析すべきシリンダドレンを採取した現場において、まず、図４（Ａ）に示すように、必要なサンプル数にブランク用シリンジを１つプラスした数のシリンジ４０と、これと同数のピストン４１とを用意する（図３のステップＳ１）。

次いで、図４（Ｂ）に示すように、各シリンジ４０の一端に各シリンジキャップ４２（２１）を矢印方向に回転させてねじ込んで取付け、シリンジ４０の一端をこのキャップ４２で閉鎖する（図３のステップＳ２）。

次いで、図５（Ａ）に示すように、ボトルトップディスペンサ４３を矢印方向に押し下げて各シリンジ４０内に既定量の第１の試薬を注入し、同様に、他のボトルトップディスペンサ４３により各シリンジ４０内に既定量の第２の試薬を注入する（図３のステップＳ３）。この場合、ディスペンサ４３内のエアを除去するため、シリンダドレンを入れない校正用のブランク用シリンジについて最初に試薬を注入することが望ましい。これは、ブランク用シリンジにおける試薬の量は高い精度を要求されないためである。このようにして、用意した全てのシリンジ４０内に第１の試薬及び第２の試薬を既定量注入する。

第１の試薬としては、アンモニウム水溶液、より具体的には塩化ヒドロキシルアンモニウム溶液が用いられ、第２の試薬としては、フェナントロリンアルコール溶液、より具体的には１，１０フェナントロリンのブトキシエタノール溶液が用いられる。

次いで、図５（Ｂ）に示すように、キャピラリマイクロピペット４４の先端を分析すべきシリンダドレン４５内に浸漬し、このマイクロピペット４４のプランジャを前後にゆっくりと往復させ（３往復程度）、その先端部に既定量のシリンダドレン４５を充填する（図３のステップＳ４）。

次いで、図６（Ａ）に示すように、マイクロピペット４４の先端部の外側に付いたシリンダドレンをウエス４６で拭き取る（図３のステップＳ５）。

次いで、図６（Ｂ）に示すように、マイクロピペット４４に充填された既定量のシリンダドレン４５をシリンジ４０内に注入する（図３のステップＳ６）。このようにして、ブランク用シリンジを除く用意した全てのシリンジ４０内に第１の試薬及び第２の試薬を注入する。

次いで、図７（Ａ）に示すように、全てのシリンジ４０の他端（開口端）にピストン４１を数ｃｍ程度挿入する（図３のステップＳ７）。これにより、シリンジ４０の他端が閉鎖される。

その後、図７（Ｂ）に示すように、シリンジホルダ４７（１５）を取付けたボルテックスミキサ４８（１４）のこのシリンジホルダ４７にピストン４１付きの全てのシリンジ４０を装着し、ボルテックスミキサ４８を作動させてこれらシリンジ４０の内容物（第１の試薬、第２の試薬及びシリンダドレン、又は第１の試薬及び第２の試薬）を攪拌する（図３のステップＳ８）。ボルテックスミキサ４８によるこの攪拌時間は約５分であり、タイマ４９（１６）を利用して計測する。

この攪拌の際に、図８（Ａ）に示すように、キュベットラック５０（１７）上にシリンジ４０と同数の比色用の容器であるディスポザルセル５１（２３）を用意する。また、吸光度測定器５３（１８）の電源をオンとする。

次いで、図８（Ｂ）に示すように、シリンジ４０の一端にねじ込みされているシリンジキャップ４２（２１）を取外し（図３のステップＳ９）、図９（Ａ）に示すように、その部分にシリンジフィルタ５２（２２）をねじ込んで取付ける（図３のステップＳ１０）。

次いで、図９（Ｂ）に示すように、ディスポザルセル５１にシリンジフィルタ５２の吐出端を差し込み、ピストン４１を押し込んでシリンジ４０内の内容物をディスポザルセル５１内に注入し、移し替えする（図３のステップＳ１１）。この場合、ディスポザルセル５１内に注入された内容物に気泡が発生しないように複数回にわたって徐々に注入を行う。例えば、最初はピストン４１を２ｍｌ分だけ押し込んで内容物の滴下が終了し気泡が消えるまで待ち、次いで１．５ｍｌ分だけ押し込んで内容物の滴下が終了し気泡が消えるまで待ち、さらに、０．５ｍｌ分だけ押し込んで内容物の滴下が終了し気泡が消えるまで待ち、その後、０．５ｍｌ分だけ押し込んで内容物の滴下が全て終了し気泡が消えるまで待つ。

この移し替えは、ブランク用シリンジを含む全てのシリンジ４０の内容物について行う。なお、移し替えは、図１０（Ａ）に示すように、ディスポザルセル５１の少なくとも矩形部分５１ａが内容物によって満たされるように行うことが重要である。ディスポザルセル５１のこの矩形部分５１ａは、吸光度を測定するため、以後の全ての工程においても汚れないように管理する。

次いで、図１０（Ｂ）に示すように、吸光度測定器５３のディスプレイ５３ａの表示がゼロとなっていることを確認する（図３のステップＳ１２）。吸光度測定器５３は電源オンから、通常、数分でゼロとなる。

次いで、図１１（Ａ）に示すように、ブランク用のディスポザルセル５１を吸光度測定器５３の挿入口５３ａへ挿入し、蓋を閉め、ブランクボタンを押下してブランク吸光度を測定し、ゼロ調整を行う（図３のステップＳ１３）。なお、本実施形態の吸光度測定器５３では、ディスポザルセル５１の挿入は、三角マークが手前になるようにして行う。

次いで、図１１（Ｂ）に示すように、シリンダドレンを注入した測定用のディスポザルセル５１を吸光度測定器５３の挿入口５３ｂへ挿入し、蓋を閉め、測定ボタンを押下し、シリンダドレンの吸光度を測定する。吸光度測定器５３は、その際に、図１２に示すような検量線を用いて、シリンダドレン中の全鉄(II)の含有量を求める（図３のステップＳ１４）。即ち、既知の全鉄(II)含有量の溶液についてあらかじめ測定して得られた図１２に示すような吸光度（相対値）対全鉄(II)含有量（ｐｐｍ）の関係を表す検量線を用いて、測定した吸光度を潤滑油の全鉄(II)含有量に変換する。この吸光度測定及び全鉄(II)含有量の測定は、ブランク用のディスポザルセルを除く全てのディスポザルセル５１について行う。

吸光度測定器５３は、ディスポザルセル５１の内容物の所定波長（例えば５１０ｎｍ）における吸光度を測定する分光光度計である。同じ種類の成分について同じ距離を通過した光の吸光度がその成分の濃度に比例することはランベルト・ベールの法則として公知の通りであり、本実施形態では、１，１０フェナントロリンのブトキシエタノール溶液を加えた既定量のシリンダドレンの吸光度を測定し、シリンダドレンの入っていないブランクの内容物における吸光度（吸光度ゼロ）と比較することにより、シリンダドレン中の全鉄(II)の濃度を測定する。さらに、誤差の影響を低減するため、図１２に示すような検量線を用いて、シリンダドレン中の全鉄(II)の含有量を求め、その求めた全鉄(II)含有量をディスプレイ５３ａに表示する。

以上により、本分析処理を終了する。分析処理に使用した内容物、溶液及びシリンダドレンは適当な容器に移し、廃棄油として処分する。また、シリンジフィルタを取付けたシリンジ及びピストン、シリンジキャップ並びにディスポザルセルは廃棄プラスチックとして処分する。

図１３は、高精度の誘導結合プラズマによる分析方法、蛍光Ｘ線分析方法及び以上述べた本実施形態による分析方法における分析結果を比較して示している。

同図から分かるように、本実施形態の分析方法は、全てのサンプルについて、誘導結合プラズマによる分析方法及び蛍光Ｘ線分析方法とほぼ同様の精度で全鉄(II)含有量を測定可能である。

以上詳細に説明したように本実施形態によれば、塩化ヒドロキシルアンモニウム溶液である第１の試薬と、１，１０フェナントロリンのブトキシエタノール溶液である第２の試薬と、測定すべきシリンダドレンとを攪拌したものについて、吸光度測定器により吸光度を測定し、シリンダドレンの全鉄(II)含有量を求めている。磁場を用いて測定を行うのではなく、第１の試薬及び第２の試薬を混合して吸光度を測定しているので、現場において簡易にかつ素早く分析を行うことが可能である。また、安価な塩化ヒドロキシルアンモニウム水溶液からなる第１の試薬と安価な１，１０フェナントロリンのブトキシエタノール溶液からなる第２の試薬とを用いることのみで測定を行っているため、安価にかつ手軽に全鉄(II)含有量の分析を行うことができ、また、酸を用いないことから安全に全鉄(II)含有量の分析を行うことができる。さらに、検量線を用いて校正しているため、誤差の影響を低減することが可能である。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０ケース
１１第１の試薬ボトル
１２第２の試薬ボトル
１３、４４マイクロピペットセット
１４、４８ボルテックスミキサ
１５、４７シリンジホルダ
１６、４９タイマ
１７、５０キュベットラック
１８、５３吸光度測定器
２０、４０シリンジ
２１、４２シリンジキャップ
２２、５２シリンジフィルタ
２３、５１ディスポザルセル
２４手袋
２５メガネ
２６マスク
４１ピストン
４３ボトルトップディスペンサ
４５シリンダドレン
４６ウエス
５１ａ矩形部分
５３吸光度測定器
５３ａディスプレイ
５３ｂ挿入口

Claims

アンモニウム水溶液からなる既定量の第１の試薬を容器内に注入すると共に、フェナントロリンアルコール溶液からなる既定量の第２の試薬を該容器内に注入する試薬注入工程と、前記容器内に既定量の分析すべきシリンダドレンをさらに注入するシリンダドレン注入工程と、前記試薬注入工程及び前記シリンダドレン注入工程によって前記第１の試薬、前記第２の試薬及び前記シリンダドレンが注入された前記容器を攪拌機に挿入し該第１の試薬、該第２の試薬及び該シリンダドレンからなる内容物を攪拌する攪拌工程と、前記容器内の前記攪拌された内容物をフィルタを介して比色用容器内に注入する移し替え工程と、前記比色用容器を光度計に装着し該比色用容器の内容物の所定波長における吸光度を測定する測定工程と、該測定した吸光度を前記シリンダドレンの全鉄(II)含有量に変換する変換工程とを備えていることを特徴とするシリンダドレンの分析方法。
前記第１の試薬が塩化ヒドロキシルアンモニウム溶液であり、前記第２の試薬が１，１０フェナントロリンのブトキシエタノール溶液であることを特徴とする請求項１に記載のシリンダドレンの分析方法。
前記攪拌工程が、前記試薬注入工程によって前記第１の試薬及び前記第２の試薬が注入されたブランク容器を前記攪拌機に挿入して該第１の試薬及び該第２の試薬を攪拌する工程を含んでおり、前記移し替え工程が前記ブランク容器内の前記攪拌された第１の試薬及び第２の試薬をフィルタを介してブランク比色用容器内に注入する工程を含んでおり、前記測定工程が、前記ブランク比色用容器を光度計に装着し該ブランク比色用容器の内容物の所定波長における吸光度を測定する工程を含んでおり、当該分析方法が、該測定した該ブランク比色用容器の内容物の吸光度を吸光度ゼロとしてゼロ調整する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダドレンの分析方法。
前記変換工程が、既知の全鉄(II)含有量の溶液についてあらかじめ測定して得られた、吸光度と溶液中の全鉄(II)含有量との関係を表す検量線を用いて、前記測定した吸光度を前記シリンダドレンの全鉄(II)含有量に変換する工程を含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシリンダドレンの分析方法。
前記移し替え工程が、前記比色用容器内に注入された内容物に気泡が発生しないように複数回にわたって徐々に移し替えを行う工程を含んでいることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシリンダドレンの分析方法。
シリンジの一端にキャップを取付けて前記容器を準備するキャップ取付け工程と、前記試薬注入工程及び前記シリンダドレン注入工程の後であって前記攪拌工程の前に、前記シリンジの他端にピストンを挿入するピストン挿入工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシリンダドレンの分析方法。
前記移し替え工程が、前記キャップを前記シリンジから取外し、該シリンジの該一端に前記フィルタを取付ける工程と、前記ピストンを押し込むことにより該シリンジ内の前記攪拌された内容物を前記フィルタを介して前記比色用容器内に注入する工程とを含んでいることを特徴とする請求項６に記載のシリンダドレンの分析方法。
アンモニウム水溶液からなる第１の試薬を収容した第１の試薬ボトルと、フェナントロリンアルコール溶液からなる第２の試薬を収容した第２の試薬ボトルと、既定量の前記第１の試薬を前記第１の試薬ボトルから又は既定量の前記第２の試薬を前記第２の試薬ボトルから容器に分配するためのディスペンサと、既定量の分析すべきシリンダドレンを前記容器に定量するためのマイクロピペットと、前記容器内の内容物を攪拌するための攪拌機と、比色用容器と、前記容器内の内容物を前記比色用容器に移し替える際に該内容物を濾過するためのフィルタと、前記比色用容器内の内容物の所定波長における吸光度を測定して前記シリンダドレンの全鉄(II)含有量を測定するための吸光度測定器とを備えていることを特徴とするシリンダドレンの分析キット。
前記第１の試薬が塩化ヒドロキシルアンモニウム溶液であり、前記第２の試薬が１，１０フェナントロリンのブトキシエタノール溶液であることを特徴とする請求項８に記載のシリンダドレンの分析キット。
シリンジと、該シリンジの一端に取付けて前記容器を構成するためのキャップと、該シリンジの他端に挿入可能なピストンとをさらに備えていることを特徴とする請求項８又は９に記載のシリンダドレンの分析キット。