JP3764701B2 - 油分測定方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自然水や、工場、下水処理場などからの排水に含まれる油分の濃度を測定する油分測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自然水や排水などの液体中に含まれる油分を測定する方法として、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ ０１０２に規定される工場排水試験方法があり、その２４．２には、ヘキサン（ｎ−ヘキサン）抽出物質の測定方法（重量法）が規定されている。この重量法は、試料をｐＨ４以下の塩酸酸性として、ヘキサンで抽出を行なった後、８０℃でヘキサンを揮散させて残留するヘキサン抽出物質の質量を精密天秤などを用いて量るものである。
【０００３】
前記重量法は、定量感度が５ｐｐｍであり、ヘキサン抽出物質の移し替え時における操作ミスや事前洗浄時におけるミスに起因する誤差の影響を受けやすく、高精度の分析が困難であるといった問題がある。そして、測定操作手順が煩わしく、測定結果を得るまでに時間がかかる。また、前記重量法は、残留油脂が５ｍｇ以上必要なため、試料が１Ｌも必要であるとともに、抽出用ヘキサンも１つの試料について１００ｍＬ以上必要であり、クリーンケミストリの観点から好ましくない。
【０００４】
ところで、高感度検出する手法の一つに、ガスクロマトグラフィがあり、この手法を油分の測定に用いることが考えられるが、多成分に分離して個々の成分ごとに量を測定することができても、トータル量での換算値を得ることは困難であるといった問題がある。
【０００５】
そこで、上記の問題を解決できる油分測定方法として、図２に示す油分測定装置Ａを用いて行なうものが提案されている。すなわち、この油分測定装置Ａは、上流側から順に、燃焼炉２１と、水分吸着器２と、ガス分析部３と、ポンプ４と、流量制御器５とを備えている。
【０００６】
前記燃焼炉２１は、上流部分にキャリアガス導入口９を備えているとともに、下流部分に加熱部８を備えている。なお、１１は燃焼炉２１の内部を移動するボート、１１ａはこのボート１１を操作する操作棒である。また、１５は前記キャリアガス導入口９に接続される流路であり、１５ａはキャリアガス源、１５ｂは流量計測手段、１５ｃは流量調整弁部である。
【０００７】
上記の構成からなる油分測定装置Ａでは、まず、液体中の油分をヘキサンで抽出してヘキサン抽出液をつくるという工程を、前記ＪＩＳ Ｋ ０１０２の２４．１に準拠して行なった後、前記燃焼炉２１の外部において、前記ヘキサン抽出液に対して熱風をあてるなどしてヘキサン抽出液からヘキサンを揮散させ、ヘキサン抽出物質を得る。
【０００８】
次に、前記ヘキサン抽出物質をボート１１に収容した後、このボート１１を前記燃焼炉２１の一端側からその内部に挿入し、燃焼炉２１の一端側を栓２２で閉じた状態にして、燃焼炉２１内を気密にする。続いて、前記燃焼炉２１内において、キャリアガス導入口９からのキャリアガスをしばらく流す。これは、前記ボート１１を燃焼炉２１内に挿入した際に、空気中の二酸化炭素が同時に燃焼炉２１内に巻き込まれるためであり、その巻き込んだ二酸化炭素がガス分析部３を通過して外部に放出されたことを確認したのちに、前記ボート１１を加熱部８内に移動させ、ヘキサン抽出物質の燃焼および酸化を行って二酸化炭素に変換し、最後に、前記ガス分析部３にて測定した二酸化炭素濃度から油分濃度を算出するのである。
【０００９】
ヘキサンの揮散を一般的な燃焼炉が有する燃焼管などの密閉系にて行うと、多量のヘキサンが揮散・燃焼した場合には爆発燃焼の危険性があるが、上記の方法では、ヘキサンの揮散を大気中で行うため、そのようなおそれがないのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法では、前記ボート１１やヘキサン抽出物質に大気中の二酸化炭素が吸着してしまうことから、大気中の二酸化炭素の影響によって測定誤差が生じるため、特に微量測定に適さないものとなる。
【００１１】
また、他の油分測定方法として、図３に示す油分測定装置Ｂを用いて行なうものが提案されている。なお、図２の油分測定装置Ａに示したものと同一構造の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
油分測定装置Ｂは、上記油分測定装置Ａに比して、燃焼炉２１の前記栓２２が設けられていた位置に、前記流路１５を分岐してなる流路２３が接続されており、また、燃焼炉２１の内部にヘキサン抽出液を注入するための注入口１０が設けられており、さらに、前記注入口１０が形成された部分の近辺に加熱ヒータ１２が形成されており、また、この加熱ヒータ１２の外側に冷却ブロアー２４が配置されている点で異なる。なお、１５ｄ，２３ａ，２５ａは、それぞれ開閉弁である。
【００１２】
上記の構成からなる油分測定装置Ｂでは、まず、液体中の油分をヘキサンで抽出してヘキサン抽出液をつくるという工程を、前記ＪＩＳ Ｋ ０１０２の２４．１に準拠して行なった後、前記ヘキサン抽出液を注入口１０から燃焼炉２１内に配置されたボート１１内に注入し、このボート１１においてヘキサン抽出液からヘキサンを揮散させ、ヘキサン抽出物質を得る。そして、このとき、前記流路１５から燃焼炉２１内に送ったキャリアガスによって、揮散したヘキサンを流路２３側へと排出し、流路２３に設けられた排出流路２５から外部に排出する。
【００１３】
次に、前記流路２３から燃焼炉２１内にキャリアガスを送り、そのキャリアガスがガス分析部３側へと向かう状態とした後、前記ヘキサン抽出物質を収容したボート１１を、前記加熱ヒータ１２によって急速加熱し、前記ヘキサン抽出物質を蒸発させる。蒸発したヘキサン抽出物質は、前記キャリアガスによって加熱部８へと送られ、燃焼および酸化して二酸化炭素に変換され、最後に、前記ガス分析部３にて測定した二酸化炭素濃度から油分濃度を算出するのである。
【００１４】
上記の方法では、大気中の二酸化炭素の影響を受けることはないが、多量のヘキサンが揮散・燃焼した場合には爆発燃焼の危険性がある。また、前記加熱ヒータ１２によって蒸発したヘキサン抽出物質の一部が、燃焼炉２１の加熱部８と加熱ヒータ１２との間に形成される低温部に付着し、これによって測定誤差が生じることとなる。
【００１５】
さらに他の油分測定方法として、図４に示す油分測定装置Ｃを用いて行なうものが提案されている。なお、図２および図３の油分測定装置Ａ，Ｂに示したものと同一構造の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
油分測定装置Ｃは、上記油分測定装置Ｂに比して、前記ボート１１および加熱ヒータ１２に代えて、内側に石英ウール（図示せず）を保持し、通電状態で発熱する発熱コイル２６と、この発熱コイル２６に電流を供給するための電源２７とを設けてある点で異なる。
【００１６】
上記の構成からなる油分測定装置Ｃでは、まず、液体中の油分をヘキサンで抽出してヘキサン抽出液をつくるという工程を、前記ＪＩＳ Ｋ ０１０２の２４．１に準拠して行なった後、前記ヘキサン抽出液を注入口１０から燃焼炉２１内に配置された発熱コイル２６上に滴下し、この発熱コイル２６においてヘキサン抽出液からヘキサンを揮散させ、ヘキサン抽出物質を得る。そして、このとき、前記流路１５から燃焼炉２１内に送ったキャリアガスによって、揮散したヘキサンを流路２３側へと排出し、流路２３に設けられた排出流路２５から外部に排出する。
【００１７】
次に、前記流路２３から燃焼炉２１内にキャリアガスを送り、そのキャリアガスがガス分析部３側へと向かう状態とした後、前記ヘキサン抽出物質を保持する発熱コイル２６に、前記電源２７から大電流を供給することによって瞬間的に高温加熱し、前記ヘキサン抽出物質を蒸発させる。蒸発したヘキサン抽出物質は、前記キャリアガスによって加熱部８へと送られ、燃焼および酸化して二酸化炭素に変換され、最後に、前記ガス分析部３にて測定した二酸化炭素濃度から油分濃度を算出するのである。
【００１８】
上記の方法では、前記油分測定装置Ｂを用いる方法と同様に、大気中の二酸化炭素の影響を受けることはないが、多量のヘキサンが揮散・燃焼した場合には爆発燃焼の危険性がある。また、油分測定装置Ｂでの加熱ヒータ１２による加熱に比して、前記発熱コイル２６では、ヘキサン抽出物質をより瞬間的にかつ高温で加熱することができるが、それでもなお、発熱コイル２６によって蒸発したヘキサン抽出物質の一部が、燃焼炉２１の加熱部８と加熱ヒータ１２との間に形成される低温部に付着し、これによって測定誤差が生じることは防止できなかった。
【００１９】
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、油分抽出溶媒の揮散を安全に行え、かつ精度よく測定することができる油分測定方法および装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の油分測定方法は、液体中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくり、この油分抽出液から油分抽出溶媒を揮散させ、残留分を燃焼させることにより発生した二酸化炭素から油分を測定する油分測定方法であって、一端側に開放部を有し、他端側に加熱部を有するとともに、前記開放部と加熱部との間にキャリアガスを導入するためのキャリアガス導入口を有する燃焼炉内において、前記キャリアガス導入口から導入されるキャリアガスを燃焼炉の一端側と他端側とに分流して流しつつ、前記油分抽出溶媒の揮散を前記キャリアガス導入口よりも一端側よりの位置で行い、前記残留分の燃焼を前記加熱部にて行う（請求項１）。
【００２１】
上記の構成によれば、油分抽出溶媒の揮散を安全に行え、かつ精度よく測定することができる油分測定方法を提供することができる。
【００２２】
また、前記燃焼炉の一端側に流れるキャリアガスの流量を他端側に流れるキャリアガスの流量よりも大きくするとしてもよい（請求項２）。この場合には、揮散炉内の前記キャリアガス導入口よりも一端側よりの位置で油分抽出溶媒を揮散させることにより、揮散した油分抽出溶媒が他端側に流れることを確実に防止することが可能となる。
【００２３】
本発明の油分測定装置は、液体中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくり、この油分抽出液から油分抽出溶媒を揮散させ、残留分を燃焼させることにより発生した二酸化炭素から油分を測定するための油分測定装置であって、一端側に開放部を有し、他端側に加熱部を有するとともに、前記開放部と加熱部との間にキャリアガスを導入するためのキャリアガス導入口を有する燃焼炉を備え、前記キャリアガス導入口から導入されるキャリアガスを燃焼炉の一端側と他端側とに分流して流しつつ、前記油分抽出溶媒の揮散を前記キャリアガス導入口よりも一端側よりの位置で行い、前記残留分の燃焼を前記加熱部にて行うように構成した（請求項３）。
【００２４】
また、前記燃焼炉の一端側に流れるキャリアガスの流量が他端側に流れるキャリアガスの流量よりも大きくなるように構成したとしてもよい（請求項４）。
【００２５】
上記の構成によれば、油分抽出溶媒の揮散を安全に行え、かつ精度よく測定することができる油分測定装置を提供することができる。その他、上記油分測定装置によって得られる効果は、上記油分測定方法によって得られる効果と同様である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細について図を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る油分測定方法に用いる油分測定装置Ｄの構成を概略的に示す説明図である。
油分測定装置Ｄは、液体中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくり、この油分抽出液から油分抽出溶媒を非密閉系で揮散させ、残留分（残差分）を燃焼させることにより発生した二酸化炭素から油分を測定するためのものである。なお、本実施例では、前記油分抽出溶媒としてヘキサン（ｎ−ヘキサン）Ｈを用いる。
【００２７】
そして、前記油分測定装置Ｄは、上流側から順に、前記油分抽出溶媒を揮散させるための部分（以下、揮散部という）１ａを有する燃焼炉１と、水分吸着器２と、ガス分析部３と、ポンプ４と、流量制御器５とを備えている。
【００２８】
前記燃焼炉１は、ほぼ水平方向に配置される細長い空間６ａを形成する試料気化管としての管体６と、この管体６（空間６ａ）の一端側（一端）に設けられる開放部７と、前記管体６（空間６ａ）の他端側（他端部）に設けられる加熱部８と、前記管体６における開放部７と加熱部８との間の位置に設けられキャリアガス導入口９と、前記管体６におけるキャリアガス導入口９と前記開放部７との間に設けられる注入口１０とを有している。
【００２９】
また、前記燃焼炉１の内部には、燃焼炉１内において前記注入口１０が設けられている位置から前記加熱部８内における上流部分の位置まで移動し、かつ前記油分抽出液を収容するように構成されたボート１１が設けられている。
【００３０】
前記揮散部１ａは、前記開放部７および加熱部８に連なる状態で、前記キャリアガス導入口９と開放部７との間に位置する部分である。
【００３１】
前記開放部７は、前記空間６ａを外部（大気）に連通する状態とするためのものである。
【００３２】
前記加熱部８は、炭化水素を酸化して二酸化炭素に変換する酸化炉としての機能も有するものであり、前記管体６の外周に配置される加熱ヒータ１２と、前記空間６ａにおける前記加熱ヒータ１２の内側に相当する範囲において、その下流部分に配置される石英ウール１３および酸化触媒１４とを備えている。
【００３３】
前記加熱ヒータ１２は、その内側に相当する範囲にある空間６ａを約８００〜９００℃に加熱する。
【００３４】
前記キャリアガス導入口９には、例えばキャリアガスＣＧを収容したボンベからなるキャリアガス源１５ａを上流側に有し、その下流側に前記キャリアガス源１５ａからのキャリアガスＣＧの流量を計測する流量計測手段１５ｂと、この流量計測手段１５ｂの計測結果に基づいてその開度が調整される流量調整弁部１５ｃとが設けられた流路１５が接続されている。
【００３５】
前記キャリアガス源１５ａから供給されるキャリアガスＣＧは、酸素ガスのみからなるか、あるいは窒素，アルゴンなどの不活性ガスと酸素ガスとを混合した混合ガスである。そして、燃焼炉１内に対してキャリアガス源１５ａからキャリアガスＣＧを導入することにより、燃焼炉１内が常に酸素雰囲気となる。
【００３６】
前記流量計測手段１５ｂとしては、例えば、マスフローメータを用いることができる。なお、前記流量計測手段１５ｂおよび流量調整弁部１５ｃとを一体的に設けて流量制御手段（図示せず）として構成してもよく、この場合、前記流量制御手段としては、マスフローコントローラを用いることができる。
【００３７】
そして、本実施例では、前記キャリアガス源１５ａから供給されるキャリアガスＣＧの流量が、１．０Ｌ／ｍｉｎとなるように設定されている。
【００３８】
前記注入口１０は、前記油分抽出液を管体６の内部（前記揮散部１ａ）に注入するためのものである。
【００３９】
前記ボート１１は、例えば、石英もしくは白金によって形成されており、前記開放部７を挿通する操作棒１１ａの操作によって空間６ａ内を移動する。
【００４０】
前記ガス分析部３は、前記燃焼炉１の下流側に送られたガス中に含まれる二酸化炭素の濃度を測定するもので、例えば非分散型赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）よりなり、その途中に前記水分吸着器２を備えたガス流路１６を介して前記燃焼炉１の下流側に接続されている。
【００４１】
前記ポンプ４および流量制御器５は、前記ガス分析部３の下流側に設けられたガス流路１７中に設けられ、前記流量制御器５の制御によってポンプ４の吸引量が調整できるように構成してある。
【００４２】
そして、前記ポンプ４によってガスを吸引する流量が、前記キャリアガス導入口９から燃焼炉１内に導入するキャリアガスＣＧの流量よりも小さくなるように、前記ポンプ４は流量制御器５によって制御されるのであり、本実施例では、前記流量制御器５は、ガス流路１７を流れるガスの流量（ポンプ４によってガスを吸引する流量）が０．２Ｌ／ｍｉｎとなるように前記ポンプ４を制御する。
【００４３】
次に、上記の構成からなる油分測定装置Ｄを用いて行なう油分測定方法について説明する。
まず、液体状の試料を採取し、その試料中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくる必要がある。本実施例では、上述したように、油分抽出溶媒としてヘキサンＨを用いるのであり、試料中の油分をヘキサンＨで抽出して油分抽出液としてのヘキサン抽出液をつくるのである。この工程は、前記ＪＩＳ Ｋ ０１０２の２４．１に準拠して行なう。
【００４４】
（１）まず、試料（例えば工場排水）を、広口ガラス瓶に採取する。採取した試料を保存する場合は、メチルオレンジを指示薬として塩酸酸性で密栓保存する。
【００４５】
（２）前記試料全量を分液ロートに移し、メチルオレンジを指示薬として塩酸酸性とし、ヘキサンＨを加えて振り混ぜ、放置する。
【００４６】
（３）前記放置により、水相とヘキサン相に分離する。水相は前記広口ガラス瓶に戻し、ヘキサン相は小型の分液ロートに移す。
【００４７】
（４）前記広口ガラス瓶の試料をヘキサンＨを加えて再度抽出し、ヘキサン相を小型の分液ロート内に合わせる。
【００４８】
（５）ヘキサン相に硫酸ナトリウムを加え水分を除く。硫酸ナトリウムをろ過したヘキサン相を蒸留フラスコに移す。
【００４９】
（６）蒸留フラスコの加熱温度を約８０℃としてヘキサンＨを蒸留する。蒸留フラスコ内の液量が２ｍＬになるまで蒸留を行い、１０ｍＬのメスフラスコに移す。蒸留フラスコを少量のヘキサンＨで洗浄し、１０ｍＬのメスフラスコに合わせる。最後に、ヘキサンＨで１０ｍＬにメスアップする。
【００５０】
上記（１）〜（６）の手順により、ヘキサン抽出液が得られ、これを上記油分測定装置を用いて分析するのである。
【００５１】
（７）まず、前記キャリアガス導入口９から燃焼炉１内にキャリアガスＣＧを常に導入し続ける状態とし、燃焼炉１内に導入したキャリアガスＣＧを前記一端側および他端側に分流する。ここで、前記油分測定装置Ｄでは、前記流路１５から燃焼炉１内に供給されるキャリアガスＣＧは、燃焼炉１内に入ってすぐに分流し、一端側に流れるキャリアガスＣＧの流量が他端側に流れるキャリアガスＣＧの流量よりも大きくなるように構成してある。
【００５２】
なお、本実施例では、１．０Ｌ／ｍｉｎで燃焼炉１内に供給されたキャリアガスＣＧが、一端側に０．８Ｌ／ｍｉｎだけ流れ、他端側に０．２Ｌ／ｍｉｎだけ流れるように構成してある。また、一端側に流れたキャリアガスＣＧは、開放部７から外部へと排出され、他端側に流れたキャリアガスＣＧは、加熱部８を経て燃焼炉１の下流側へと送られる。
【００５３】
（８）そして、（６）においてメスアップしたヘキサン抽出液を、液体の定量採取および対象に対する液体の定量注入を行なう機能を兼ね備えた採取注入手段としてのメスピペット（またはマイクロピペット）１８によって１ｍＬ採取し、前記注入口１０から燃焼炉１内のボート１１に供給（注入）する。もちろん、このとき、前記ボート１１を、前記注入口１０の下方に移動させておく。また、ボート１１を適宜の温度（例えば、約８０℃）に加熱しておく必要がある場合には、予めボート１１を加熱部８内または加熱部８付近に移動して加熱した後に、注入口１０の下方に移動させればよい。
【００５４】
なお、前記注入口１０から燃焼炉１の内部に外部の空気が導入されないように構成しておく必要があり、前記空気の導入を防止するために、注入口１０に対して開閉自在な栓（図示せず）を設けてもよいが、本実施例においては、前記注入口１０を常に閉塞する栓を設け、この栓をゴム栓やコルク栓によって形成し、かつ前記採取注入手段に液体を注入するためのニードル１８ａを具備して、ボート１１に溶媒抽出液を供給するときには、前記ニードル１８ａで前記栓を挿通した状態とするように構成することが望ましい。
【００５５】
（９）ヘキサン抽出液を収容したボート１１を所定時間放置しておくことにより、ボート１１内のヘキサン抽出液からヘキサンＨが揮散し、揮散したヘキサンＨは前記キャリアガスＣＧにより一端側の開放部７から外部に排出されるのであり、一方、前記ボート１１上には上記残留分としてのヘキサン抽出物質が残る。このとき、前記ボート１１を前記キャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置に移動させる、言い換えれば、ヘキサン抽出液からのヘキサンＨの揮散を前記キャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置において行なうようにすることにより、前記ヘキサン抽出液から揮散したヘキサンＨが他端側（ガス分析部３側）へ流れてしまわないようにする。
【００５６】
なお、前記ボート１１の位置（前記ヘキサンＨの揮散を行なおうとする位置）が、前記キャリアガス導入口９に近すぎると、揮散したヘキサンＨの一部が他端側（ガス分析部３側）へと流れる可能性が高くなり、また、前記ボート１１の位置（前記ヘキサンＨの揮散を行なおうとする位置）が、前記開放部７に近すぎると、残留分（ヘキサン抽出物質）に空気中のＨＣ（炭化水素）やＣＯ2 （二酸化炭素）が接触し、測定誤差を生じさせる可能性が高くなることから、前記ボート１１の位置（前記ヘキサンＨの揮散を行なおうとする位置）を、キャリアガス導入口９および開放部７から一定以上離しておく。
【００５７】
（１０）所定時間（例えば、３分以内）が経過し、前記ヘキサン抽出液からのヘキサンＨの揮散が完了すれば、ヘキサン抽出物質（残留分）を収容したボート１１を加熱部８に移動させる。この加熱部８の上流部分において、前記ヘキサン抽出物質は瞬間的に燃焼し、その後、加熱部８の下流部分において、前記燃焼によって生じた燃焼ガスＧ中のＨＣ（炭化水素）がＨ2 Ｏおよび二酸化炭素（ＣＯ2 ）に変換される。なお、前記ヘキサン抽出物質の燃焼効率は、前記加熱部８内に設けられた石英ウール１３および酸化触媒１４によって上昇することとなる。
【００５８】
上記のように、前記ヘキサン抽出物質（残留分）の燃焼効率を上昇させることにより、前記残留分の燃焼を、前記加熱部８内のみでかつ瞬間的に行うことができ、前記ヘキサン抽出物質から蒸発・気化した油分（残留分）が、燃焼炉１内に形成される低温部に付着・吸着し、これによって測定誤差が生じるということを確実に防ぐことが可能となる。
【００５９】
（１１）そして、前記燃焼ガスＧは、キャリアガスＣＧによって燃焼炉１の下流側に接続されたガス流路１６へと導出され、このガス流路１６中に設けられた前記水分吸着器２によって、前記燃焼ガスＧ中のＨ2 Ｏ（水分）が除去される。
【００６０】
（１２）上記のように水分が除去され乾いた状態の燃焼ガスＧが、前記ガス分析部３に供給され、このガス分析部３において、二酸化炭素の測定が行なわれる。そして、前記ガス分析部３から出力された信号をコンピュータにおいて処理することにより二酸化炭素濃度（ＣＯ2 濃度）が得られる。詳しくは、前記二酸化炭素濃度を求めるために、前記燃焼炉１とガス分析部３との間にあるガス流路１６から少量の二酸化炭素の標準ガスを導入してガス分析部３に送り、二酸化炭素濃度（もしくは炭素量）と前記ガス分析部３から前記コンピュータに出力される信号（例えば、吸収感度などの測定値に相当する信号）とを対応させた検量線を予め作成し、これを前記コンピュータにインプットしておくのである。このように構成することにより、炭素量として１〜３０μｇ程度の量を測定できることになり、従来の上記重量法の１００倍以上の感度を実現することが可能となる。
【００６１】
（１３）引き続き、前記コンピュータにより、上記のように得られる二酸化炭素濃度を油分の重量（油分濃度）に換算する。この換算は、前記二酸化炭素濃度がＣＨ2 からなる油分が燃焼し二酸化炭素となって得られたものとみなして行なわれる。詳しくは、予め作成し、前記コンピュータにインプットしておいた二酸化炭素濃度とＣＨ2 の量とを対応させた検量線に基づいて、前記二酸化炭素濃度からＣＨ2 としての油分量を、例えばｍｇ単位で求めることができる。
【００６２】
ここで、前記みなし換算に用いる油分として、ＣＨ2 に代えて、一般に等量のオクタンとセタンとからなる混合物を指す標準物質を採用してもよい。また、試料の油分（前記油分抽出溶媒で抽出した油分）の成分が事前に判明している場合には、その物質で上記検量線を作成し、油分重量（油分濃度）を求めればよい。さらに、前記試料の油分が、植物油などの油分で酸素を含むことが判明しているときには、植物油の主成分であるオレイン酸，リノール酸などに含まれる炭素量が平均で７７％であることを用いて油分重量（濃度）を算出すればよい。
【００６３】
（１４）上記のようにガス分析部３の測定に用いられた燃焼ガスＧは、キャリアガスＣＧによってガス分析部３の下流側のポンプ４および流量制御器５に送られた後、油分測定装置の外に放出され、適宜に処理される。
【００６４】
上記の構成からなる油分測定方法および装置Ｄでは、ガス分析部３における二酸化炭素の検出感度は、炭素量換算で数μｇといった微量であっても精度よく測定することができ、従って、ヘキサンＨ（油分抽出溶媒）に抽出される試料（油分）がきわめて少量（微量）であっても、高感度・高精度の測定が可能である。そして、試料が微量であるが故にヘキサンＨ（油分抽出溶媒）の除去（揮散）を迅速に行なうことができ、それだけ、測定に要する時間が短縮化され、迅速に結果を得ることが出来る。
【００６５】
また、ヘキサン抽出液（溶媒抽出液）よりヘキサンＨ（油分抽出溶媒）を除去する（揮散させる）工程からヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）を燃焼・酸化し、測定を行なう工程までを、酸素雰囲気で大気から隔離した状態で行なうことができるので、油分濃度の測定に大気中の二酸化炭素の影響が及ぶことがなく、繰り返し分析精度変動係数で１０％以下となり、高精度化が図れる。
【００６６】
さらに、ヘキサン抽出液（溶媒抽出液）よりヘキサンＨ（油分抽出溶媒）を除去する（揮散させる）工程からヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）を燃焼・酸化し、測定を行なう工程までの間に、前記キャリアガスＣＧの流路を切り換えたりする必要がなく、非常に簡易に測定することが可能となる。
【００６７】
また、前記ヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）を高温の加熱部８内に挿入して瞬間的に燃焼させるようにしてあり、前記ヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）中の比較的高沸点のものをも瞬間的に燃焼させることができるため、従来のように、ヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）から蒸発・気化した油分のうち、特に高沸点のものが、高温部の上流側に形成される低温部に付着・吸着し、これによって測定誤差が生じるということを確実に防ぐことが可能となる。
【００６８】
また、ヘキサン（油分抽出溶媒）の揮散を大気中で行うと、大気中の二酸化炭素の影響によって測定誤差が生じ、前記揮散を一般的な燃焼炉が有する燃焼管などの密閉系において行うと、多量のヘキサン（油分抽出溶媒）が揮散・燃焼した場合には爆発燃焼の危険性があるばかりでなく、燃焼炉の低温部などに付着したヘキサン（油分抽出溶媒）の影響がいつまでも継続するため正確な測定ができないというおそれがあるが、上記の構成からなる油分測定方法および装置Ｄでは、一端側に開放部７を有する燃焼炉１（つまり、開放系）にてヘキサン（油分抽出溶媒）を揮散させるため、上記のような爆発燃焼や測定誤差が発生することを確実に防止することが可能となる。
【００６９】
また、前記燃焼炉１内の前記キャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置（揮散部１ａ）でヘキサン（油分抽出溶媒）を揮散させるとともに、燃焼炉１内に導入されたキャリアガスＣＧが前記一端側および他端側に分流し、一端側に流れるキャリアガスＣＧの流量が他端側に流れるキャリアガスＣＧの流量よりも大きくなるように構成してあることから、揮散部１ａで揮散させたヘキサン（油分抽出溶媒）が他端側に流れることを確実に防止することが可能となる。
【００７０】
なお、上記実施例では、キャリアガス源１５ａから供給されるキャリアガスＣＧとして、酸素ガスのみからなるか、あるいは不活性ガスと酸素ガスとを混合した混合ガスであるとしているが、このような構成に限るものではなく、例えば、空気を前記キャリアガスＣＧとして用いてもよい。そして、この場合には、前記キャリアガス源１５ａの下流側に、キャリアガスＣＧ中の炭化水素と二酸化炭素（ＣＯ2 ）とを除去するための手段を設けるようにすればよい。なお、前記キャリアガスＣＧ中の炭化水素および二酸化炭素の量が既知で、かつその量が経時的に変化せず一定であり、さらに、演算等によって前記炭化水素および二酸化炭素が測定値に及ぼす影響を除去できるのであれば、前記炭化水素と二酸化炭素とを除去するための手段を設けなくともよい。また、前記キャリアガスＣＧとして酸素を含まないガスを用い、酸素を燃焼炉１内に供給するための酸素導入口を別途設けてもよい。
【００７１】
また、上記実施例では、ガス分析部３の下流側にポンプ４および流量制御器５を設けてあるが、このような構成に限るものではなく、例えば、前記ポンプ４および流量制御器５を設けなくともよく、また、前記ポンプ４および流量制御器５に相当するものを、前記燃焼炉１の他端側に設けてもよい。
【００７２】
さらに、前記ポンプ４および流量制御器５を制御することにより、油分抽出溶媒を揮散させる場合と、残留分を加熱部８にて加熱燃焼させる場合とで、燃焼炉１の他端側に流れるキャリアガスの流量を変化させてもよい。
【００７３】
また、上記実施例では、ヘキサン抽出液（溶媒抽出液）を燃焼炉１内に注入するための注入口１０を設けてあるが、この注入口１０を設けなくともよい。この場合には、例えば、前記開放部７から前記ボート１１にヘキサン抽出液（溶媒抽出液）を注入すればよい。
【００７４】
また、上記実施例において、前記加熱部８に移動して高温となったボート１１を短時間で冷却するために、前記管体６のキャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置の外側に、例えば、図３に示す冷却ブロアー２４などの冷却手段を配置してもよく、また、前記流路１５中などに前記キャリアガス導入口９から燃焼炉１内に導入されるキャリアガスを冷却するための冷却手段を設けてもよい。
【００７５】
また、上記実施例では、ボート１１を一つのみ用いているが、例えば、ボート１１を二つ用意し、前記加熱部８内に移動させた一方のボート１１上でこのボート１１に収容したヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）の燃焼を行なうと同時に、前記燃焼炉１内の前記キャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置に移動させた他方のボート１１にヘキサン抽出液（溶媒抽出液）を注入し、ヘキサンＨを揮散させるという操作を、前記二つのボート１１，１１を交互に移動させて順次行うようにすれば、より効率よく測定を行なうことが可能となる。
【００７６】
また、上記実施例では、前記加熱部８内に酸化触媒１４を設けて、加熱部８を酸化炉に兼用しており、これによって、酸化炉を加熱部８と別体として形成する場合に比して、構造がコンパクトとなり、また、加熱部８内におけるヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）の燃焼効率が上昇することとなっているが、このような構成に限るものではなく、例えば、前記加熱部８内に酸化触媒１４を設けず、燃焼炉１と水分吸着器２との間に、酸化炉（図示せず）を設けるようにしてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、上記の構成からなる本発明によれば、油分抽出溶媒の揮散を安全に行え、かつ精度よく測定することができる油分測定方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る油分測定方法に用いる油分測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】従来の油分測定方法に用いる油分測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図３】他の従来の油分測定方法に用いる油分測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図４】さらに他の従来の油分測定方法に用いる油分測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
１…燃焼炉、７…開放部、８…加熱部、９…キャリアガス導入口、Ｄ…油分測定装置、Ｈ…油分抽出溶媒。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自然水や、工場、下水処理場などからの排水に含まれる油分の濃度を測定する油分測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自然水や排水などの液体中に含まれる油分を測定する方法として、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ ０１０２に規定される工場排水試験方法があり、その２４．２には、ヘキサン（ｎ−ヘキサン）抽出物質の測定方法（重量法）が規定されている。この重量法は、試料をｐＨ４以下の塩酸酸性として、ヘキサンで抽出を行なった後、８０℃でヘキサンを揮散させて残留するヘキサン抽出物質の質量を精密天秤などを用いて量るものである。
【０００３】
前記重量法は、定量感度が５ｐｐｍであり、ヘキサン抽出物質の移し替え時における操作ミスや事前洗浄時におけるミスに起因する誤差の影響を受けやすく、高精度の分析が困難であるといった問題がある。そして、測定操作手順が煩わしく、測定結果を得るまでに時間がかかる。また、前記重量法は、残留油脂が５ｍｇ以上必要なため、試料が１Ｌも必要であるとともに、抽出用ヘキサンも１つの試料について１００ｍＬ以上必要であり、クリーンケミストリの観点から好ましくない。
【０００４】
ところで、高感度検出する手法の一つに、ガスクロマトグラフィがあり、この手法を油分の測定に用いることが考えられるが、多成分に分離して個々の成分ごとに量を測定することができても、トータル量での換算値を得ることは困難であるといった問題がある。
【０００５】
そこで、上記の問題を解決できる油分測定方法として、図２に示す油分測定装置Ａを用いて行なうものが提案されている。すなわち、この油分測定装置Ａは、上流側から順に、燃焼炉２１と、水分吸着器２と、ガス分析部３と、ポンプ４と、流量制御器５とを備えている。
【０００６】
前記燃焼炉２１は、上流部分にキャリアガス導入口９を備えているとともに、下流部分に加熱部８を備えている。なお、１１は燃焼炉２１の内部を移動するボート、１１ａはこのボート１１を操作する操作棒である。また、１５は前記キャリアガス導入口９に接続される流路であり、１５ａはキャリアガス源、１５ｂは流量計測手段、１５ｃは流量調整弁部である。
【０００７】
上記の構成からなる油分測定装置Ａでは、まず、液体中の油分をヘキサンで抽出してヘキサン抽出液をつくるという工程を、前記ＪＩＳ Ｋ ０１０２の２４．１に準拠して行なった後、前記燃焼炉２１の外部において、前記ヘキサン抽出液に対して熱風をあてるなどしてヘキサン抽出液からヘキサンを揮散させ、ヘキサン抽出物質を得る。
【０００８】
次に、前記ヘキサン抽出物質をボート１１に収容した後、このボート１１を前記燃焼炉２１の一端側からその内部に挿入し、燃焼炉２１の一端側を栓２２で閉じた状態にして、燃焼炉２１内を気密にする。続いて、前記燃焼炉２１内において、キャリアガス導入口９からのキャリアガスをしばらく流す。これは、前記ボート１１を燃焼炉２１内に挿入した際に、空気中の二酸化炭素が同時に燃焼炉２１内に巻き込まれるためであり、その巻き込んだ二酸化炭素がガス分析部３を通過して外部に放出されたことを確認したのちに、前記ボート１１を加熱部８内に移動させ、ヘキサン抽出物質の燃焼および酸化を行って二酸化炭素に変換し、最後に、前記ガス分析部３にて測定した二酸化炭素濃度から油分濃度を算出するのである。
【０００９】
ヘキサンの揮散を一般的な燃焼炉が有する燃焼管などの密閉系にて行うと、多量のヘキサンが揮散・燃焼した場合には爆発燃焼の危険性があるが、上記の方法では、ヘキサンの揮散を大気中で行うため、そのようなおそれがないのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法では、前記ボート１１やヘキサン抽出物質に大気中の二酸化炭素が吸着してしまうことから、大気中の二酸化炭素の影響によって測定誤差が生じるため、特に微量測定に適さないものとなる。
【００１１】
また、他の油分測定方法として、図３に示す油分測定装置Ｂを用いて行なうものが提案されている。なお、図２の油分測定装置Ａに示したものと同一構造の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
油分測定装置Ｂは、上記油分測定装置Ａに比して、燃焼炉２１の前記栓２２が設けられていた位置に、前記流路１５を分岐してなる流路２３が接続されており、また、燃焼炉２１の内部にヘキサン抽出液を注入するための注入口１０が設けられており、さらに、前記注入口１０が形成された部分の近辺に加熱ヒータ１２が形成されており、また、この加熱ヒータ１２の外側に冷却ブロアー２４が配置されている点で異なる。なお、１５ｄ，２３ａ，２５ａは、それぞれ開閉弁である。
【００１２】
上記の構成からなる油分測定装置Ｂでは、まず、液体中の油分をヘキサンで抽出してヘキサン抽出液をつくるという工程を、前記ＪＩＳ Ｋ ０１０２の２４．１に準拠して行なった後、前記ヘキサン抽出液を注入口１０から燃焼炉２１内に配置されたボート１１内に注入し、このボート１１においてヘキサン抽出液からヘキサンを揮散させ、ヘキサン抽出物質を得る。そして、このとき、前記流路１５から燃焼炉２１内に送ったキャリアガスによって、揮散したヘキサンを流路２３側へと排出し、流路２３に設けられた排出流路２５から外部に排出する。
【００１３】
次に、前記流路２３から燃焼炉２１内にキャリアガスを送り、そのキャリアガスがガス分析部３側へと向かう状態とした後、前記ヘキサン抽出物質を収容したボート１１を、前記加熱ヒータ１２によって急速加熱し、前記ヘキサン抽出物質を蒸発させる。蒸発したヘキサン抽出物質は、前記キャリアガスによって加熱部８へと送られ、燃焼および酸化して二酸化炭素に変換され、最後に、前記ガス分析部３にて測定した二酸化炭素濃度から油分濃度を算出するのである。
【００１４】
上記の方法では、大気中の二酸化炭素の影響を受けることはないが、多量のヘキサンが揮散・燃焼した場合には爆発燃焼の危険性がある。また、前記加熱ヒータ１２によって蒸発したヘキサン抽出物質の一部が、燃焼炉２１の加熱部８と加熱ヒータ１２との間に形成される低温部に付着し、これによって測定誤差が生じることとなる。
【００１５】
さらに他の油分測定方法として、図４に示す油分測定装置Ｃを用いて行なうものが提案されている。なお、図２および図３の油分測定装置Ａ，Ｂに示したものと同一構造の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
油分測定装置Ｃは、上記油分測定装置Ｂに比して、前記ボート１１および加熱ヒータ１２に代えて、内側に石英ウール（図示せず）を保持し、通電状態で発熱する発熱コイル２６と、この発熱コイル２６に電流を供給するための電源２７とを設けてある点で異なる。
【００１６】
上記の構成からなる油分測定装置Ｃでは、まず、液体中の油分をヘキサンで抽出してヘキサン抽出液をつくるという工程を、前記ＪＩＳ Ｋ ０１０２の２４．１に準拠して行なった後、前記ヘキサン抽出液を注入口１０から燃焼炉２１内に配置された発熱コイル２６上に滴下し、この発熱コイル２６においてヘキサン抽出液からヘキサンを揮散させ、ヘキサン抽出物質を得る。そして、このとき、前記流路１５から燃焼炉２１内に送ったキャリアガスによって、揮散したヘキサンを流路２３側へと排出し、流路２３に設けられた排出流路２５から外部に排出する。
【００１７】
次に、前記流路２３から燃焼炉２１内にキャリアガスを送り、そのキャリアガスがガス分析部３側へと向かう状態とした後、前記ヘキサン抽出物質を保持する発熱コイル２６に、前記電源２７から大電流を供給することによって瞬間的に高温加熱し、前記ヘキサン抽出物質を蒸発させる。蒸発したヘキサン抽出物質は、前記キャリアガスによって加熱部８へと送られ、燃焼および酸化して二酸化炭素に変換され、最後に、前記ガス分析部３にて測定した二酸化炭素濃度から油分濃度を算出するのである。
【００１８】
上記の方法では、前記油分測定装置Ｂを用いる方法と同様に、大気中の二酸化炭素の影響を受けることはないが、多量のヘキサンが揮散・燃焼した場合には爆発燃焼の危険性がある。また、油分測定装置Ｂでの加熱ヒータ１２による加熱に比して、前記発熱コイル２６では、ヘキサン抽出物質をより瞬間的にかつ高温で加熱することができるが、それでもなお、発熱コイル２６によって蒸発したヘキサン抽出物質の一部が、燃焼炉２１の加熱部８と加熱ヒータ１２との間に形成される低温部に付着し、これによって測定誤差が生じることは防止できなかった。
【００１９】
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、油分抽出溶媒の揮散を安全に行え、かつ精度よく測定することができる油分測定方法および装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の油分測定方法は、液体中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくり、この油分抽出液から油分抽出溶媒を揮散させ、残留分を燃焼させることにより発生した二酸化炭素から油分を測定する油分測定方法であって、一端側に開放部を有し、他端側に加熱部を有するとともに、前記開放部と加熱部との間にキャリアガスを導入するためのキャリアガス導入口を有する燃焼炉内において、前記キャリアガス導入口から導入されるキャリアガスを燃焼炉の一端側と他端側とに分流して流しつつ、前記油分抽出溶媒の揮散を前記キャリアガス導入口よりも一端側よりの位置で行い、前記残留分の燃焼を前記加熱部にて行う（請求項１）。
【００２１】
上記の構成によれば、油分抽出溶媒の揮散を安全に行え、かつ精度よく測定することができる油分測定方法を提供することができる。
【００２２】
また、前記燃焼炉の一端側に流れるキャリアガスの流量を他端側に流れるキャリアガスの流量よりも大きくするとしてもよい（請求項２）。この場合には、揮散炉内の前記キャリアガス導入口よりも一端側よりの位置で油分抽出溶媒を揮散させることにより、揮散した油分抽出溶媒が他端側に流れることを確実に防止することが可能となる。
【００２３】
本発明の油分測定装置は、液体中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくり、この油分抽出液から油分抽出溶媒を揮散させ、残留分を燃焼させることにより発生した二酸化炭素から油分を測定するための油分測定装置であって、一端側に開放部を有し、他端側に加熱部を有するとともに、前記開放部と加熱部との間にキャリアガスを導入するためのキャリアガス導入口を有する燃焼炉を備え、前記キャリアガス導入口から導入されるキャリアガスを燃焼炉の一端側と他端側とに分流して流しつつ、前記油分抽出溶媒の揮散を前記キャリアガス導入口よりも一端側よりの位置で行い、前記残留分の燃焼を前記加熱部にて行うように構成した（請求項３）。
【００２４】
また、前記燃焼炉の一端側に流れるキャリアガスの流量が他端側に流れるキャリアガスの流量よりも大きくなるように構成したとしてもよい（請求項４）。
【００２５】
上記の構成によれば、油分抽出溶媒の揮散を安全に行え、かつ精度よく測定することができる油分測定装置を提供することができる。その他、上記油分測定装置によって得られる効果は、上記油分測定方法によって得られる効果と同様である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細について図を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る油分測定方法に用いる油分測定装置Ｄの構成を概略的に示す説明図である。
油分測定装置Ｄは、液体中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくり、この油分抽出液から油分抽出溶媒を非密閉系で揮散させ、残留分（残差分）を燃焼させることにより発生した二酸化炭素から油分を測定するためのものである。なお、本実施例では、前記油分抽出溶媒としてヘキサン（ｎ−ヘキサン）Ｈを用いる。
【００２７】
そして、前記油分測定装置Ｄは、上流側から順に、前記油分抽出溶媒を揮散させるための部分（以下、揮散部という）１ａを有する燃焼炉１と、水分吸着器２と、ガス分析部３と、ポンプ４と、流量制御器５とを備えている。
【００２８】
前記燃焼炉１は、ほぼ水平方向に配置される細長い空間６ａを形成する試料気化管としての管体６と、この管体６（空間６ａ）の一端側（一端）に設けられる開放部７と、前記管体６（空間６ａ）の他端側（他端部）に設けられる加熱部８と、前記管体６における開放部７と加熱部８との間の位置に設けられキャリアガス導入口９と、前記管体６におけるキャリアガス導入口９と前記開放部７との間に設けられる注入口１０とを有している。
【００２９】
また、前記燃焼炉１の内部には、燃焼炉１内において前記注入口１０が設けられている位置から前記加熱部８内における上流部分の位置まで移動し、かつ前記油分抽出液を収容するように構成されたボート１１が設けられている。
【００３０】
前記揮散部１ａは、前記開放部７および加熱部８に連なる状態で、前記キャリアガス導入口９と開放部７との間に位置する部分である。
【００３１】
前記開放部７は、前記空間６ａを外部（大気）に連通する状態とするためのものである。
【００３２】
前記加熱部８は、炭化水素を酸化して二酸化炭素に変換する酸化炉としての機能も有するものであり、前記管体６の外周に配置される加熱ヒータ１２と、前記空間６ａにおける前記加熱ヒータ１２の内側に相当する範囲において、その下流部分に配置される石英ウール１３および酸化触媒１４とを備えている。
【００３３】
前記加熱ヒータ１２は、その内側に相当する範囲にある空間６ａを約８００〜９００℃に加熱する。
【００３４】
前記キャリアガス導入口９には、例えばキャリアガスＣＧを収容したボンベからなるキャリアガス源１５ａを上流側に有し、その下流側に前記キャリアガス源１５ａからのキャリアガスＣＧの流量を計測する流量計測手段１５ｂと、この流量計測手段１５ｂの計測結果に基づいてその開度が調整される流量調整弁部１５ｃとが設けられた流路１５が接続されている。
【００３５】
前記キャリアガス源１５ａから供給されるキャリアガスＣＧは、酸素ガスのみからなるか、あるいは窒素，アルゴンなどの不活性ガスと酸素ガスとを混合した混合ガスである。そして、燃焼炉１内に対してキャリアガス源１５ａからキャリアガスＣＧを導入することにより、燃焼炉１内が常に酸素雰囲気となる。
【００３６】
前記流量計測手段１５ｂとしては、例えば、マスフローメータを用いることができる。なお、前記流量計測手段１５ｂおよび流量調整弁部１５ｃとを一体的に設けて流量制御手段（図示せず）として構成してもよく、この場合、前記流量制御手段としては、マスフローコントローラを用いることができる。
【００３７】
そして、本実施例では、前記キャリアガス源１５ａから供給されるキャリアガスＣＧの流量が、１．０Ｌ／ｍｉｎとなるように設定されている。
【００３８】
前記注入口１０は、前記油分抽出液を管体６の内部（前記揮散部１ａ）に注入するためのものである。
【００３９】
前記ボート１１は、例えば、石英もしくは白金によって形成されており、前記開放部７を挿通する操作棒１１ａの操作によって空間６ａ内を移動する。
【００４０】
前記ガス分析部３は、前記燃焼炉１の下流側に送られたガス中に含まれる二酸化炭素の濃度を測定するもので、例えば非分散型赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）よりなり、その途中に前記水分吸着器２を備えたガス流路１６を介して前記燃焼炉１の下流側に接続されている。
【００４１】
前記ポンプ４および流量制御器５は、前記ガス分析部３の下流側に設けられたガス流路１７中に設けられ、前記流量制御器５の制御によってポンプ４の吸引量が調整できるように構成してある。
【００４２】
そして、前記ポンプ４によってガスを吸引する流量が、前記キャリアガス導入口９から燃焼炉１内に導入するキャリアガスＣＧの流量よりも小さくなるように、前記ポンプ４は流量制御器５によって制御されるのであり、本実施例では、前記流量制御器５は、ガス流路１７を流れるガスの流量（ポンプ４によってガスを吸引する流量）が０．２Ｌ／ｍｉｎとなるように前記ポンプ４を制御する。
【００４３】
次に、上記の構成からなる油分測定装置Ｄを用いて行なう油分測定方法について説明する。
まず、液体状の試料を採取し、その試料中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくる必要がある。本実施例では、上述したように、油分抽出溶媒としてヘキサンＨを用いるのであり、試料中の油分をヘキサンＨで抽出して油分抽出液としてのヘキサン抽出液をつくるのである。この工程は、前記ＪＩＳ Ｋ ０１０２の２４．１に準拠して行なう。
【００４４】
（１）まず、試料（例えば工場排水）を、広口ガラス瓶に採取する。採取した試料を保存する場合は、メチルオレンジを指示薬として塩酸酸性で密栓保存する。
【００４５】
（２）前記試料全量を分液ロートに移し、メチルオレンジを指示薬として塩酸酸性とし、ヘキサンＨを加えて振り混ぜ、放置する。
【００４６】
（３）前記放置により、水相とヘキサン相に分離する。水相は前記広口ガラス瓶に戻し、ヘキサン相は小型の分液ロートに移す。
【００４７】
（４）前記広口ガラス瓶の試料をヘキサンＨを加えて再度抽出し、ヘキサン相を小型の分液ロート内に合わせる。
【００４８】
（５）ヘキサン相に硫酸ナトリウムを加え水分を除く。硫酸ナトリウムをろ過したヘキサン相を蒸留フラスコに移す。
【００４９】
（６）蒸留フラスコの加熱温度を約８０℃としてヘキサンＨを蒸留する。蒸留フラスコ内の液量が２ｍＬになるまで蒸留を行い、１０ｍＬのメスフラスコに移す。蒸留フラスコを少量のヘキサンＨで洗浄し、１０ｍＬのメスフラスコに合わせる。最後に、ヘキサンＨで１０ｍＬにメスアップする。
【００５０】
上記（１）〜（６）の手順により、ヘキサン抽出液が得られ、これを上記油分測定装置を用いて分析するのである。
【００５１】
（７）まず、前記キャリアガス導入口９から燃焼炉１内にキャリアガスＣＧを常に導入し続ける状態とし、燃焼炉１内に導入したキャリアガスＣＧを前記一端側および他端側に分流する。ここで、前記油分測定装置Ｄでは、前記流路１５から燃焼炉１内に供給されるキャリアガスＣＧは、燃焼炉１内に入ってすぐに分流し、一端側に流れるキャリアガスＣＧの流量が他端側に流れるキャリアガスＣＧの流量よりも大きくなるように構成してある。
【００５２】
なお、本実施例では、１．０Ｌ／ｍｉｎで燃焼炉１内に供給されたキャリアガスＣＧが、一端側に０．８Ｌ／ｍｉｎだけ流れ、他端側に０．２Ｌ／ｍｉｎだけ流れるように構成してある。また、一端側に流れたキャリアガスＣＧは、開放部７から外部へと排出され、他端側に流れたキャリアガスＣＧは、加熱部８を経て燃焼炉１の下流側へと送られる。
【００５３】
（８）そして、（６）においてメスアップしたヘキサン抽出液を、液体の定量採取および対象に対する液体の定量注入を行なう機能を兼ね備えた採取注入手段としてのメスピペット（またはマイクロピペット）１８によって１ｍＬ採取し、前記注入口１０から燃焼炉１内のボート１１に供給（注入）する。もちろん、このとき、前記ボート１１を、前記注入口１０の下方に移動させておく。また、ボート１１を適宜の温度（例えば、約８０℃）に加熱しておく必要がある場合には、予めボート１１を加熱部８内または加熱部８付近に移動して加熱した後に、注入口１０の下方に移動させればよい。
【００５４】
なお、前記注入口１０から燃焼炉１の内部に外部の空気が導入されないように構成しておく必要があり、前記空気の導入を防止するために、注入口１０に対して開閉自在な栓（図示せず）を設けてもよいが、本実施例においては、前記注入口１０を常に閉塞する栓を設け、この栓をゴム栓やコルク栓によって形成し、かつ前記採取注入手段に液体を注入するためのニードル１８ａを具備して、ボート１１に溶媒抽出液を供給するときには、前記ニードル１８ａで前記栓を挿通した状態とするように構成することが望ましい。
【００５５】
（９）ヘキサン抽出液を収容したボート１１を所定時間放置しておくことにより、ボート１１内のヘキサン抽出液からヘキサンＨが揮散し、揮散したヘキサンＨは前記キャリアガスＣＧにより一端側の開放部７から外部に排出されるのであり、一方、前記ボート１１上には上記残留分としてのヘキサン抽出物質が残る。このとき、前記ボート１１を前記キャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置に移動させる、言い換えれば、ヘキサン抽出液からのヘキサンＨの揮散を前記キャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置において行なうようにすることにより、前記ヘキサン抽出液から揮散したヘキサンＨが他端側（ガス分析部３側）へ流れてしまわないようにする。
【００５６】
なお、前記ボート１１の位置（前記ヘキサンＨの揮散を行なおうとする位置）が、前記キャリアガス導入口９に近すぎると、揮散したヘキサンＨの一部が他端側（ガス分析部３側）へと流れる可能性が高くなり、また、前記ボート１１の位置（前記ヘキサンＨの揮散を行なおうとする位置）が、前記開放部７に近すぎると、残留分（ヘキサン抽出物質）に空気中のＨＣ（炭化水素）やＣＯ2 （二酸化炭素）が接触し、測定誤差を生じさせる可能性が高くなることから、前記ボート１１の位置（前記ヘキサンＨの揮散を行なおうとする位置）を、キャリアガス導入口９および開放部７から一定以上離しておく。
【００５７】
（１０）所定時間（例えば、３分以内）が経過し、前記ヘキサン抽出液からのヘキサンＨの揮散が完了すれば、ヘキサン抽出物質（残留分）を収容したボート１１を加熱部８に移動させる。この加熱部８の上流部分において、前記ヘキサン抽出物質は瞬間的に燃焼し、その後、加熱部８の下流部分において、前記燃焼によって生じた燃焼ガスＧ中のＨＣ（炭化水素）がＨ2 Ｏおよび二酸化炭素（ＣＯ2 ）に変換される。なお、前記ヘキサン抽出物質の燃焼効率は、前記加熱部８内に設けられた石英ウール１３および酸化触媒１４によって上昇することとなる。
【００５８】
上記のように、前記ヘキサン抽出物質（残留分）の燃焼効率を上昇させることにより、前記残留分の燃焼を、前記加熱部８内のみでかつ瞬間的に行うことができ、前記ヘキサン抽出物質から蒸発・気化した油分（残留分）が、燃焼炉１内に形成される低温部に付着・吸着し、これによって測定誤差が生じるということを確実に防ぐことが可能となる。
【００５９】
（１１）そして、前記燃焼ガスＧは、キャリアガスＣＧによって燃焼炉１の下流側に接続されたガス流路１６へと導出され、このガス流路１６中に設けられた前記水分吸着器２によって、前記燃焼ガスＧ中のＨ2 Ｏ（水分）が除去される。
【００６０】
（１２）上記のように水分が除去され乾いた状態の燃焼ガスＧが、前記ガス分析部３に供給され、このガス分析部３において、二酸化炭素の測定が行なわれる。そして、前記ガス分析部３から出力された信号をコンピュータにおいて処理することにより二酸化炭素濃度（ＣＯ2 濃度）が得られる。詳しくは、前記二酸化炭素濃度を求めるために、前記燃焼炉１とガス分析部３との間にあるガス流路１６から少量の二酸化炭素の標準ガスを導入してガス分析部３に送り、二酸化炭素濃度（もしくは炭素量）と前記ガス分析部３から前記コンピュータに出力される信号（例えば、吸収感度などの測定値に相当する信号）とを対応させた検量線を予め作成し、これを前記コンピュータにインプットしておくのである。このように構成することにより、炭素量として１〜３０μｇ程度の量を測定できることになり、従来の上記重量法の１００倍以上の感度を実現することが可能となる。
【００６１】
（１３）引き続き、前記コンピュータにより、上記のように得られる二酸化炭素濃度を油分の重量（油分濃度）に換算する。この換算は、前記二酸化炭素濃度がＣＨ2 からなる油分が燃焼し二酸化炭素となって得られたものとみなして行なわれる。詳しくは、予め作成し、前記コンピュータにインプットしておいた二酸化炭素濃度とＣＨ2 の量とを対応させた検量線に基づいて、前記二酸化炭素濃度からＣＨ2 としての油分量を、例えばｍｇ単位で求めることができる。
【００６２】
ここで、前記みなし換算に用いる油分として、ＣＨ2 に代えて、一般に等量のオクタンとセタンとからなる混合物を指す標準物質を採用してもよい。また、試料の油分（前記油分抽出溶媒で抽出した油分）の成分が事前に判明している場合には、その物質で上記検量線を作成し、油分重量（油分濃度）を求めればよい。さらに、前記試料の油分が、植物油などの油分で酸素を含むことが判明しているときには、植物油の主成分であるオレイン酸，リノール酸などに含まれる炭素量が平均で７７％であることを用いて油分重量（濃度）を算出すればよい。
【００６３】
（１４）上記のようにガス分析部３の測定に用いられた燃焼ガスＧは、キャリアガスＣＧによってガス分析部３の下流側のポンプ４および流量制御器５に送られた後、油分測定装置の外に放出され、適宜に処理される。
【００６４】
上記の構成からなる油分測定方法および装置Ｄでは、ガス分析部３における二酸化炭素の検出感度は、炭素量換算で数μｇといった微量であっても精度よく測定することができ、従って、ヘキサンＨ（油分抽出溶媒）に抽出される試料（油分）がきわめて少量（微量）であっても、高感度・高精度の測定が可能である。そして、試料が微量であるが故にヘキサンＨ（油分抽出溶媒）の除去（揮散）を迅速に行なうことができ、それだけ、測定に要する時間が短縮化され、迅速に結果を得ることが出来る。
【００６５】
また、ヘキサン抽出液（溶媒抽出液）よりヘキサンＨ（油分抽出溶媒）を除去する（揮散させる）工程からヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）を燃焼・酸化し、測定を行なう工程までを、酸素雰囲気で大気から隔離した状態で行なうことができるので、油分濃度の測定に大気中の二酸化炭素の影響が及ぶことがなく、繰り返し分析精度変動係数で１０％以下となり、高精度化が図れる。
【００６６】
さらに、ヘキサン抽出液（溶媒抽出液）よりヘキサンＨ（油分抽出溶媒）を除去する（揮散させる）工程からヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）を燃焼・酸化し、測定を行なう工程までの間に、前記キャリアガスＣＧの流路を切り換えたりする必要がなく、非常に簡易に測定することが可能となる。
【００６７】
また、前記ヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）を高温の加熱部８内に挿入して瞬間的に燃焼させるようにしてあり、前記ヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）中の比較的高沸点のものをも瞬間的に燃焼させることができるため、従来のように、ヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）から蒸発・気化した油分のうち、特に高沸点のものが、高温部の上流側に形成される低温部に付着・吸着し、これによって測定誤差が生じるということを確実に防ぐことが可能となる。
【００６８】
また、ヘキサン（油分抽出溶媒）の揮散を大気中で行うと、大気中の二酸化炭素の影響によって測定誤差が生じ、前記揮散を一般的な燃焼炉が有する燃焼管などの密閉系において行うと、多量のヘキサン（油分抽出溶媒）が揮散・燃焼した場合には爆発燃焼の危険性があるばかりでなく、燃焼炉の低温部などに付着したヘキサン（油分抽出溶媒）の影響がいつまでも継続するため正確な測定ができないというおそれがあるが、上記の構成からなる油分測定方法および装置Ｄでは、一端側に開放部７を有する燃焼炉１（つまり、開放系）にてヘキサン（油分抽出溶媒）を揮散させるため、上記のような爆発燃焼や測定誤差が発生することを確実に防止することが可能となる。
【００６９】
また、前記燃焼炉１内の前記キャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置（揮散部１ａ）でヘキサン（油分抽出溶媒）を揮散させるとともに、燃焼炉１内に導入されたキャリアガスＣＧが前記一端側および他端側に分流し、一端側に流れるキャリアガスＣＧの流量が他端側に流れるキャリアガスＣＧの流量よりも大きくなるように構成してあることから、揮散部１ａで揮散させたヘキサン（油分抽出溶媒）が他端側に流れることを確実に防止することが可能となる。
【００７０】
なお、上記実施例では、キャリアガス源１５ａから供給されるキャリアガスＣＧとして、酸素ガスのみからなるか、あるいは不活性ガスと酸素ガスとを混合した混合ガスであるとしているが、このような構成に限るものではなく、例えば、空気を前記キャリアガスＣＧとして用いてもよい。そして、この場合には、前記キャリアガス源１５ａの下流側に、キャリアガスＣＧ中の炭化水素と二酸化炭素（ＣＯ2 ）とを除去するための手段を設けるようにすればよい。なお、前記キャリアガスＣＧ中の炭化水素および二酸化炭素の量が既知で、かつその量が経時的に変化せず一定であり、さらに、演算等によって前記炭化水素および二酸化炭素が測定値に及ぼす影響を除去できるのであれば、前記炭化水素と二酸化炭素とを除去するための手段を設けなくともよい。また、前記キャリアガスＣＧとして酸素を含まないガスを用い、酸素を燃焼炉１内に供給するための酸素導入口を別途設けてもよい。
【００７１】
また、上記実施例では、ガス分析部３の下流側にポンプ４および流量制御器５を設けてあるが、このような構成に限るものではなく、例えば、前記ポンプ４および流量制御器５を設けなくともよく、また、前記ポンプ４および流量制御器５に相当するものを、前記燃焼炉１の他端側に設けてもよい。
【００７２】
さらに、前記ポンプ４および流量制御器５を制御することにより、油分抽出溶媒を揮散させる場合と、残留分を加熱部８にて加熱燃焼させる場合とで、燃焼炉１の他端側に流れるキャリアガスの流量を変化させてもよい。
【００７３】
また、上記実施例では、ヘキサン抽出液（溶媒抽出液）を燃焼炉１内に注入するための注入口１０を設けてあるが、この注入口１０を設けなくともよい。この場合には、例えば、前記開放部７から前記ボート１１にヘキサン抽出液（溶媒抽出液）を注入すればよい。
【００７４】
また、上記実施例において、前記加熱部８に移動して高温となったボート１１を短時間で冷却するために、前記管体６のキャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置の外側に、例えば、図３に示す冷却ブロアー２４などの冷却手段を配置してもよく、また、前記流路１５中などに前記キャリアガス導入口９から燃焼炉１内に導入されるキャリアガスを冷却するための冷却手段を設けてもよい。
【００７５】
また、上記実施例では、ボート１１を一つのみ用いているが、例えば、ボート１１を二つ用意し、前記加熱部８内に移動させた一方のボート１１上でこのボート１１に収容したヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）の燃焼を行なうと同時に、前記燃焼炉１内の前記キャリアガス導入口９よりも一端側よりの位置に移動させた他方のボート１１にヘキサン抽出液（溶媒抽出液）を注入し、ヘキサンＨを揮散させるという操作を、前記二つのボート１１，１１を交互に移動させて順次行うようにすれば、より効率よく測定を行なうことが可能となる。
【００７６】
また、上記実施例では、前記加熱部８内に酸化触媒１４を設けて、加熱部８を酸化炉に兼用しており、これによって、酸化炉を加熱部８と別体として形成する場合に比して、構造がコンパクトとなり、また、加熱部８内におけるヘキサン抽出物質（溶媒抽出物質）の燃焼効率が上昇することとなっているが、このような構成に限るものではなく、例えば、前記加熱部８内に酸化触媒１４を設けず、燃焼炉１と水分吸着器２との間に、酸化炉（図示せず）を設けるようにしてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、上記の構成からなる本発明によれば、油分抽出溶媒の揮散を安全に行え、かつ精度よく測定することができる油分測定方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る油分測定方法に用いる油分測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】従来の油分測定方法に用いる油分測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図３】他の従来の油分測定方法に用いる油分測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図４】さらに他の従来の油分測定方法に用いる油分測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
１…燃焼炉、７…開放部、８…加熱部、９…キャリアガス導入口、Ｄ…油分測定装置、Ｈ…油分抽出溶媒。
Claims (4)
- 液体中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくり、この油分抽出液から油分抽出溶媒を揮散させ、残留分を燃焼させることにより発生した二酸化炭素から油分を測定する油分測定方法であって、一端側に開放部を有し、他端側に加熱部を有するとともに、前記開放部と加熱部との間にキャリアガスを導入するためのキャリアガス導入口を有する燃焼炉内において、前記キャリアガス導入口から導入されるキャリアガスを燃焼炉の一端側と他端側とに分流して流しつつ、前記油分抽出溶媒の揮散を前記キャリアガス導入口よりも一端側よりの位置で行い、前記残留分の燃焼を前記加熱部にて行うことを特徴とする油分測定方法。
- 前記燃焼炉の一端側に流れるキャリアガスの流量を他端側に流れるキャリアガスの流量よりも大きくする請求項１に記載の油分測定方法。
- 液体中の油分を油分抽出溶媒で抽出して油分抽出液をつくり、この油分抽出液から油分抽出溶媒を揮散させ、残留分を燃焼させることにより発生した二酸化炭素から油分を測定するための油分測定装置であって、一端側に開放部を有し、他端側に加熱部を有するとともに、前記開放部と加熱部との間にキャリアガスを導入するためのキャリアガス導入口を有する燃焼炉を備え、前記キャリアガス導入口から導入されるキャリアガスを燃焼炉の一端側と他端側とに分流して流しつつ、前記油分抽出溶媒の揮散を前記キャリアガス導入口よりも一端側よりの位置で行い、前記残留分の燃焼を前記加熱部にて行うように構成したことを特徴とする油分測定装置。
- 前記燃焼炉の一端側に流れるキャリアガスの流量が他端側に流れるキャリアガスの流量よりも大きくなるように構成した請求項３に記載の油分測定装置。
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