JP4942812B2 - 分析用試料の乾燥処理方法および乾燥処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光Ｘ線分析法、全反射蛍光Ｘ線分析法、赤外線分析法、原子吸光分析法、発光分析法、ガスクロマトグラフィー分析法、重量分析法等の各種の化学分析に用いられる分析用試料中に含有する水を含んだ気化しやすい物質を除去するための乾燥処理方法および乾燥処理装置の技術分野に属するものである。

一般に、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の各種の分析法を用いて試料を分析する場合において、例えば蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法を例にしたときに、成分中の水がＸ線を減衰させることでＸ線強度を低下することになるので、現場から採取した土壌をそのまま分析した場合、該土壌中の水分含有条件が様々であるため、安定した測定値を得ることができず、信頼性に乏しいという問題がある。そのため採取土壌を試料として用いる場合、採取試料に水を注入し混合してから乾燥してから測定することが試みられている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−１３８６６０号公報

ところが前記従来のものは、採取試料に水を注入して混合した後、水を乾燥除去するようにし、この場合の乾燥手段として、耐熱性プラスチックからなるシート状またはベルト状の加温体で加熱して乾燥するようにしている。ところがこのものは特殊な加温体が必要になるため、装置自体が大型化すると共に、多量の電力消費を伴うため、採取現場での簡便な乾燥作業はできず、実験室等の設備が整ったところでしかできないという問題があるうえ、含水比が高く、水が滴り落ちるような土壌を短時間のうちに乾燥させるには向いていないばかりでなく、採取現場で乾燥することは試みられておらず、ここに本発明が解決せんとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、分析用試料として高含水比の金属分析用土壌を乾燥処理する方法であって、該方法は、容器に散布した高吸水性樹脂材の上面にろ紙を敷設し、該ろ紙の上面に土壌を詰め込んで含水比３０％以下に乾燥させる前乾燥をした後、さらに該前乾燥した土壌を試料皿に収容し熱源を用いた加熱により後乾燥して含水比を２０％以下にすることを特徴とする分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項２の発明は、後乾燥の熱源は、電熱ヒーターであることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項３の発明は、後乾燥の熱源は、燈体から発せられる光を凸レンズで集光して得られるものであることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項４の発明は、後乾燥の熱源は、可燃性燃料を燃焼させた火炎であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項５の発明は、後乾燥の熱源は、乾電池を内蔵したドライヤであることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項６の発明は、後乾燥の熱源は、酸化カルシウムまたは酸化バリウムが水と反応するときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項７の発明は、後乾燥の熱源は、濃硫酸を水で希釈するときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項８の発明は、後乾燥の熱源は、金属粉末が酸化するときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項９の発明は、後乾燥の熱源は、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土類金属の水酸化物が水と結合して水和するときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項１０の発明は、後乾燥の熱源は、気化した石油系可燃物を白金綿触媒下で燃焼させたときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項１１の発明は、後乾燥の熱源は、植物の炭粉末を練り固めたものを燃焼させたときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項１２の発明は、後乾燥の加熱源は、鉄または銅の粉末と硫黄の粉末との混合物を反応させたときに発生する反応熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項１３の発明は、前乾燥された土壌に、揮発性アルコールまたは／およびケトンを添加して後乾燥するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項１４の発明は、乾燥処理された残渣成分または気化成分の少なくとも一方が分析に用いられるものであることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１記載の分析用試料の乾燥処理方法である。
請求項１５の発明は、分析用試料として高含水比の金属分析用土壌を乾燥処理する装置であって、該装置は、容器および該容器に充填した高吸水性樹脂材を備え、高吸水性樹脂材の上面に敷設したろ紙の上面に土壌を詰め込んで含水比３０％以下に乾燥させる前乾燥具と、前記前乾燥した土壌を試料皿に収容した状態で熱源を用いた加熱により含水比２０％以下に乾燥させる後乾燥具とを備えて構成されることを特徴とする分析用試料の乾燥処理装置である。
請求項１６の発明は、前記乾燥用の容器は、天面が開口した漏斗であることを特徴とする請求項１５記載の分析用試料の乾燥処理装置である。

請求項１または１５の発明とすることで、高含水比の金属分析用土壌を、前乾燥、後乾燥の二回の乾燥をすることで早期のうちに乾燥処理することができる。
請求項２乃至１４の何れか１の発明とすることで、含水比が３０％と高い水分を含有する土壌であっても、大規模な設備を使用しないで簡便に乾燥処理ができることになる。

前乾燥処理装置の断面図である。 前乾燥状態を示すグラフ図である。 第一の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。 第二の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。 第三の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。 第四の実施の形態の後本乾燥具を示す概略図である。 第五の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。 第六の実施の形態の後乾燥具を示すものであって、（Ａ）はその概略図、（Ｂ）は反応容器の概略図である。 第七の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。 第八の実施の形態の後乾燥具を示すものであって、（Ａ）はその概略図、（Ｂ）は希釈容器の概略図である。 第九の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。 第十の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。 第十一の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。 第十二の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。 第十三の実施の形態の後乾燥具を示す概略図である。

符号の説明

１ ヌッチェ
６ 高吸水性樹脂材
８ 供試体
１０ ドライヤ
１１ 収容皿

次に、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図中、１は陶製あるいは表面にフッ素樹脂等の樹脂材で被覆した鋼製のヌッチェ（ビフネル漏斗）であって前乾燥具の容器に相当するものであるが、天面が開口した有底円筒形をし、内底面板２には小径の通液孔３が多数穿設されている。そして通液孔３を通過した液体は排出路４を経由して外部に排出されるようになっている。

５は内底面板２の上面に敷設した下側のろ紙であって、該ろ紙５の上面に高吸水性樹脂材６の粉末を均一状に散布（充填）することになるが、高吸水性樹脂材６としては、例えばプロピレン気相酸化法によって製造されたアクリル酸を原料として開発されたアクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物であって、湿潤物質に対して優れた吸水・吸液性能を有したものを採用することができる。

そしてこの高吸水性樹脂材６の上面にさらにろ紙７を敷設し、その上面に供試体８を所定の厚さ、例えば５ｍｍになるよう隙間なく詰め込め、表面が平滑になるよう整形する。供試体８としては蛍光Ｘ線分析をしようとする土壌であるが、ここでは乾燥状況を確認するため、乾燥した土壌の重量に対する水分量として演算される含水比が２０、４０、６０、８０％の各カオリン粘土を採用した。この高吸水性樹脂材６の散布（充填）量については、自己重量の３００倍の水分を吸収できるものと推定し、各カオリン粘土に含有する水分量の２倍の水分量を吸収できるように設定した。

図２に各カオリン粘土の含水比の変化を示す。これによると、含水比８０、６０％の供試体８は、短時間のうちに含水比が４０％以下に達し、その後、徐々に含水比が低下し３０％程度まで達してその後、含水比の低下が鈍ったことが確認されたが、含水比４０％のものは含水比が３０％までの乾燥は短時間のうちに達したが、それ以下の含水比になるのは鈍くなった。また含水比２０％のものについては含水比の低下が僅かであることが確認された。

これらの結果から、４０％を超える高含水比の土壌について含水比を３０％程度まで低減させることについては短時間のうちに行うことができるという前乾燥処理が可能となった。
ところで蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法においては、含水比を２０％以下、好ましくは１０％以下にすることが要求される。このため、前記乾燥工程を、高含水量の土壌を含水比について３０％まで早期に乾燥する前乾燥とし、このようにして前乾燥させた土壌について、さらに２０％以下、好ましくは１０％以下にする積極的な乾燥処理（後乾燥処理）を施すようにすることで、目的とする２０％以下、好ましくは１０％以下の含水比の供試体を早期のうちに得ることができる。

次に、後乾燥具の例について図３以降の各実施の形態に基づいて述べる。図３に示す第一の実施の形態の後乾燥具は、ヒーター方式のものであって、乾燥流路９の上流側にはファン１０、ヒーター１１が設けられ、乾燥流路９の下流側に引き出し式に抜き差し自在な試料皿１２を設け、ヒーター１１で加熱した空気をファン風として試料皿１２に流して前記前乾燥処理をした供試体を本乾燥させるものである。この場合に、乾燥流路９の周囲に保温材１３を充填することで乾燥効率を高めることができるようになっている。尚、１４は乾燥流路９の温度表示器、ヒーター１１の温度設定器、ファン１０の風量設定器等の各種機器が設けられたパネルである。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、温度による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。

さらに後乾燥具として、図４に示す第二の実施の形態のものにすることができる。燈体加熱方式のものであって、箱状の乾燥室１５に、加熱源として燈体（例えばハロゲンランプやキセノンランプ等のランプがある）１６を設け、該燈体１６から発せられる光をさらに凸レンズ１７で集光するようになっている。また乾燥室１５には、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）１８が設けられ、該収容皿１８に前記集光した光が照射されるように焦点合わせがなされている。そして前記前乾燥処理された供試体は、収容皿１８上に載置された状態で加熱乾燥されることになるが、この場合に、例えば加熱温度を８０℃に設定したような場合には、収容皿１８は発泡スチロールのような素材を用いて使い捨てすることができる。この場合に、温度センサー１９ａを収容皿１８に配し、該検知される収容皿１８の温度に基づいて温度調整器１９で燈体１６の光量調整をすることで恒温状態を維持できることになる。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、集光された光源による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。
しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の熱源が、燈体１６から発せられた光源を集光したものであるため、熱風で乾燥するもののように乾燥箱全体を加熱するような必要がなく、収容皿１８を局所的に加熱することができ、しかも無風状態での加熱ができることになって、乾燥した供試体が飛散して散逸することも防止できる。
尚、凸レンズ１７を、燈体１６または収容皿１８に対して離接移動できる構成にすることで加熱温度の調整ができ、また燈体１６または収容皿１８に対して平行移動できる構成にすることで照射位置の調整ができ、このようにして早期乾燥を促進させることができる。

さらにまた後乾燥具として、図５、６に示す第三、第四の実施の形態のように可燃性燃料を燃焼させた方式のものにすることができる。まず図５に示す第三の実施の形態の後乾燥具は、火炎バーナー方式のものであって、箱状の乾燥室２０に、加熱源として火炎バーナー２１を用いたものである。つまり乾燥室２０には、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）２２が出し入れ自在に設けられ、そして前記前乾燥処理された供試体を、収容皿２２上に載置した状態で前記火炎バーナー２１によって加熱乾燥するようになっている。
前記乾燥室２０には温度計２３が備えられ、該温度計２３によって測定された乾燥室２０内の温度が制御部２４に入力し、該制御部２４は入力した乾燥室２０内の温度によって燃料タンク２５から火炎バーナー２１に至る燃料流路２６に設けた燃料供給バルブ２７の開閉量調節をし、これによって火炎バーナー２７の火力調節をして乾燥室２０の室温が一定に保たれるように設定されている。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、火炎バーナー２１による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。
しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の加熱源が、火炎バーナー２１であるため燃料として可燃性ガスボンベさえ持参すればよいことになって、従来の大量の電力消費を伴う場合のように電気設備が必要になってしまうことが無く、このため採取現場での乾燥ができることになる。
しかも火炎バーナーで全ての乾燥をする場合のように、水分が沸騰状態になって試料がこれに混じって飛び散ったりすることも回避できることになる。

さらに可燃性ガスの燃焼による火炎によって後乾燥するものとして、卓上ガスコンロ１７を用いることもできる。つまり図６に示す第四の実施の形態のように、乾燥室２８には、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）２９が出し入れ自在に設けられ、そして前記前乾燥処理された供試体を、収容皿２９上に載置した状態で前記卓上ガスコンロ３０によって加熱乾燥するようになっている。尚、３０ａはガスボンベである。
前記乾燥室２８には温度計３１が備えられ、該温度計３１によって測定された乾燥室２８内の温度が制御部３２に入力し、該制御部３２は入力した乾燥室２８内の温度によって卓上ガスコンロ３０に設けた火力調節ダイヤル３３の開閉量調節をし、これによって卓上コンロ３０の火力調節をして乾燥室２８の室温が一定に保たれるように設定されている。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、卓上ガスコンロ３０による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。
しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の加熱源が、卓上ガスコンロ３０であるため燃料（ガスボンベ）さえ持参すればよいことになって、従来の大量の電力消費を伴う場合のように電気設備が必要になってしまうことが無く、このため採取現場での乾燥ができることになる。
しかも卓上ガスコンロ３０で全ての乾燥をする場合のように、水分が沸騰状態になって試料がこれに混じって飛び散ったりすることも回避できることになる。
さらにこれらのものにおいて、可燃性燃料の燃焼としては、ガス燃焼に限定されず、アルコールや石油等の液体燃料、さらには固形燃料を燃焼させたことによる熱源を用いても実施できることは言うまでもない。

また後乾燥具としては、図７に示す第五の実施の形態のように、蓄電池を内蔵したドライヤ方式のものにすることができる。このものは、箱状の乾燥室３４に、加熱源としてドライヤ３５を用いたものである。つまり乾燥室３４には、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）３６が出し入れ自在に設けられ、そして前記前乾燥処理された供試体を、収容皿３６上に載置した状態で前記ドライヤ３５によって収容皿３６の下から熱風を当てて加熱乾燥するようになっている。
ドライヤ３５は、蓄電池を内装しているものとしているが、本実施の形態では、この蓄電池は充電可能なものに設定している。勿論、充電式でない蓄電池を用いても本発明を実施することができる。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、ドライヤ３５からの熱風による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。
しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の加熱源が、蓄電池を内装したドライヤ３５であるため外部電源がないところでも加熱処理ができることになって、従来の大量の電力消費を伴う場合のように外部の電気設備が必要になってしまうことが無く、このため採取現場での乾燥ができることになる。しかも後乾燥にのみドライヤ３５を熱源として採用するため、全てをドライヤで乾燥させる場合のように、蓄電池の消費が大きくなって大量の蓄電池の準備が必要になってしまうことがない。
尚、ドライヤ３５で乾燥する場合において、本実施の形態では収容皿の下側から熱風を当てて乾燥するようにしたが、上側から供試体に直接熱風を当てて乾燥することもできるが、この場合には、供試体が飛散することが想定され、そこで耐熱性のある織布あるいは不織布を被せた状態で熱風を当てることが好ましい。このような織布あるいは不織布としては、白金等の金属布、ポリカルボネート系樹脂やポリスルホン系樹脂等の耐熱性が有る高分子樹脂から形成されたものを採用することが好ましい。

またさらに後乾燥具について、図８、９に示す第六、第七の実施の形態のようにすることができる。このものは、後乾燥具の熱源は、酸化カルシウム（ＣａＯ：生石灰）を水と反応させて水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２：消石灰）を生成するときに発生する反応熱によるものである。つまり乾燥室３７には、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）３８が出し入れ自在に設けられ、そして前記前乾燥処理された供試体を、収容皿３８上に載置した状態で加熱乾燥するようになっている。
３９は消石灰の反応容器であって、該反応容器３９は可撓性素材から形成された外容器４０と該外容器４０に内装された内容器４１とからなり、内容器４１は、外容器４０を強制的に押し曲げることで破損する素材、例えば薄肉の硬質プラスチックやガラスから構成されている。そして外容器４０には酸化カルシウムの粉末が収容され、内容器４１には水が封入されている。後乾燥する場合に、外容器４０を押し曲げて内容器４１を破損すると、水が外容器４０内に漏れ出し、酸化カルシウムと水とが反応して水酸化カルシウムを生成する化学反応が進行し、このとき発生する反応熱が後乾燥の熱源となる。このため、内容器４１を破損した後、外容器４０を良く揉んで水と酸化カルシウムとを万遍に混ぜてから外容器４０を乾燥室３７の床面に置き、その上に前記収容皿３８を載置することで後乾燥を行うことができる。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、酸化カルシウムと水とが反応する反応熱による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。

しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の加熱源が、酸化カルシウムと水とを反応させることにより発生する反応熱であるから、外部電源がないところでも加熱処理ができることになって、従来の大量の電力消費を伴う場合のように電気設備が必要になってしまうことが無く、このため採取現場での乾燥ができることになる。

因みに、酸化カルシウムと水とを反応させることにより発生する反応熱で乾燥する場合において、前記第七の実施の形態では収容皿３８の下側から反応容器４０を当てて乾燥するようにしたが、上側から供試体に反応容器４０を載せて乾燥すること（上下両側からの加熱も可能）もできるが、この場合には、供試体が反応容器４０に直接接触しないよう耐熱性のある織布あるいは不織布を供試体に被せた状態とすることが好ましい。このような織布あるいは不織布としては、白金等の金属布、ポリカルボネート系樹脂やポリスルホン系樹脂等の耐熱性が有る高分子樹脂から形成されたものを採用することが好ましい。

因みに、水と反応させて発熱する物質としては酸化バリウム（ＢａＯ）があり、この熱源を用いても本発明の後乾燥を酸化カルシウムを水と反応させる場合と同様にして実施することができる。そして酸化カルシウム、酸化バリウムを水と反応させる場合に、前記外容器に酸化カルシウムまたは酸化バリウムと、水を封入した内容器とを封入させたものでもよいが、さらに図９に示す第七の実施の形態のように、反応容器４２に酸化カルシウムまたは酸化バリウムを充填したおいたものを用意する一方、吸水したシリンジ（注射器）４３の針４３ａを反応容器４２に刺して該反応容器４２に注水するようにしても実施することができる。この場合に、反応容器４２には肉厚部分４２ａを設け、該肉厚部分４２ａに針４３ａを刺すようにすることで容器から反応液が漏れでないようにすることが好ましい。

さらに後乾燥具について、図１０に示す第八の実施の形態のものにすることができる。このものは、濃硫酸を水で希釈するときに発生する熱を熱源としたものである。つまり乾燥室４３には、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）４４が出し入れ自在に設けられ、そして前記前乾燥処理された供試体を、収容皿４４上に載置した状態で加熱乾燥するようになっている。
４５は希釈容器であって、該希釈容器４５は可撓性素材から形成された外容器４６と該外容器４６に内装された内容器４７とからなり、内容器４７には、たとえば引っ張ったり曲げたりすることで破壊する首部４７ａが設けられている。そして外容器４６には水が収容され、内容器４７には濃硫酸が封入されている。この場合において、外容器４６に収容される水の量は、該外容器４６に指で挟んで押し込むことで首部４７ａを摘み、そして引っ張ったり曲げたりすることができるようゆとりを持たせた量になっている。
そして後乾燥する場合に、外容器４６を指で挟んで内容器４７の首部４７ａを破損させると、濃硫酸が外容器４６内に漏れ出し、水によって希釈されることになり、このとき発生する反応熱が後乾燥の熱源となるが、この場合に、濃硫酸の急激な希釈を避けるため、前記首部４７ａを破損したままの状態で外容器４６を乾燥室４３の床面に静置し、その上に前記収容皿４４を載置して後乾燥を行うことになり、そしてときどき外容器を指で押す等して濃硫酸を内容器から少しづつ出すようにすることで希釈による発熱のコントロールができる。
なお、濃硫酸の希釈熱を利用する場合に、図９に示したものを採用することができる。この場合に、乾燥容器に濃硫酸を封入し、シリンジで希釈容器内に水を少しづつ供給するようにすることで実施することができる。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、濃硫酸を水で希釈するときに発生する熱による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。
しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の加熱源が、濃硫酸を水で希釈するときに発生する熱であるから、外部電源がないところでも加熱処理ができることになって、従来の大量の電力消費を伴う場合のように電気設備が必要になってしまうことが無く、このため採取現場での乾燥ができることになる。
尚、濃硫酸を水で希釈するときに発生する熱で乾燥する場合において、本実施の形態では収容皿の下側から乾燥容器４２を当てて乾燥するようにしたが、上側から供試体に乾燥容器４２を載せて乾燥すること（上下両側からの加熱も可能）もできるが、この場合には、供試体が希釈容器４５に直接接触いないよう耐熱性のある織布あるいは不織布を供試体に被せた状態とすることが好ましい。このような織布あるいは不織布としては、白金等の金属布、ポリカルボネート系樹脂やポリスルホン系樹脂等の耐熱性が有る高分子樹脂から形成されたものを採用することが好ましい。

さらにまた後乾燥具としては、図１１に示す第九の実施の形態のものにすることができる。このものは、鉄やマグネシウム、さらにはアルミニウム等の金属粉末は空気中の酸素と反応して酸化物になる酸化反応をしやすく、このとき発生する酸化熱を熱源にするものである。つまり乾燥室４８には、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）４９が出し入れ自在に設けられ、そして前記前乾燥処理された供試体を、収容皿４９上に載置した状態で加熱乾燥するようになっている。
５０は酸化容器（袋）であって、該酸化容器５０は通気性素材から形成されている。そして酸化容器５０の中には、鉄の粉末（鉄粉）が充填されている。このものでは、鉄粉の酸化速度をコントロールするため、食塩水を保水剤として吸着させた活性炭を充填混合しているが、この充填量によって鉄粉の酸化速度、つまり酸化反応の速度をコントロールすることができ、これによって酸化熱の発生量を制御することができる。
そして酸化容器５０は、鉄粉の酸化が進行しないよう密封容器に入れておき、そして後乾燥する段階で密封容器から取り出して空気に晒す。これによって酸化容器５０内に空気が侵入して鉄粉の酸化が進行し、発熱する。そこで酸化容器５０を乾燥室４８の床面に静置し、その上に前記収容皿４９を載置して後乾燥を行う。また必要において酸化容器５０を収容皿４９の上面に置いて後乾燥させることもできる。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、金属粉末が酸化するときに発生する酸化熱による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。
しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の加熱源が、金属粉末が酸化するときに発生する酸化熱であるから、外部電源がないところでも加熱処理ができることになって、従来の大量の電力消費を伴う場合のように電気設備が必要になってしまうことが無く、このため採取現場での乾燥ができることになる。
尚、金属粉末の酸化により発生する反応熱で乾燥する場合において、本実施の形態では収容皿の下側から酸化容器５０を当てて乾燥するようにしたが、上側から供試体に酸化容器５０を載せて乾燥すること（上下両側からの加熱も可能）もできるが、この場合には、供試体が酸化容器５０に直接接触いないよう耐熱性のある織布あるいは不織布を供試体に被せた状態とすることが好ましい。このような織布あるいは不織布としては、白金等の金属布、ポリカルボネート系樹脂やポリスルホン系樹脂等の耐熱性が有る高分子樹脂から形成されたものを採用することが好ましい。

さらにまた後乾燥具としては、図１２に示す第十の実施の形態のものにすることができる。このものは、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カりウム（ＫＯＨ）に代表されるアルカリ金属の水酸化物、または水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）に代表されるアルカリ土類金属の水酸化物を水と結合させて水和する際に発生する水和熱によるものである。つまり乾燥室５１には、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）５２が出し入れ自在に設けられ、そして前記前乾燥処理された供試体を、収容皿５２上に載置した状態で加熱乾燥するようになっている。
５３は熱発生容器（袋）であって、該熱発生容器５３は可撓性がある非通気性素材から形成されている。そして熱発生容器５３の中には、粒状の水酸化ナトリウムが窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で封入されていて水との接触が遮断されている。熱発生容器５３には開閉自在に封止できるチャック式の開口５３ａが設けられており、該開口５３ａを開けて水を入れてから開口５３ａを封止した後、熱発生容器５３をよく揉むと、水酸化ナトリウムと水とが結合してよく水和され、このものを乾燥室５１の床面に静置し、その上に前記収容皿５２を載置して後乾燥を行う。また必要において熱発生容器５３を収容皿５２の上面に置いて後乾燥させることもできる（上下両面からの乾燥も必要においてできる）。この場合において、水酸化ナトリウムに対して添加する水の量によって発生する水和熱の量が異なるが、加熱温度を確保するため、加熱した水（温水）を添加することが好ましい。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、水酸化ナトリウムが水と水和するときに発生する水和熱による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。
しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の加熱源が、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土類金属の水酸化物が水と結合して水和するときに発生する水和熱であるから、外部電源がないところでも加熱処理ができることになって、従来の大量の電力消費を伴う場合のように電気設備が必要になってしまうことが無く、このため採取現場での乾燥ができることになる。

さらに後乾燥具としては、図１３、１４に示す第十一、十二の実施の形態のようにすることができる。これら第十一、第十二の実施の形態のものは、気化した石油系可燃物（ベンジンに代表される）を白金綿触媒下で燃焼させたときに発生する燃焼熱、あるいは植物の炭粉末を練り固めたものを燃焼させたときに発生する燃焼熱である。
つまり図１３の第十一の実施の形態のものは、乾燥室５４に、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）５５が出し入れ自在に設けられ、そして前記前乾燥処理された供試体を、収容皿５５上に載置した状態で加熱乾燥するようになっている。
５６は石油系可燃物を燃焼させて熱を発生するための熱発生容器であって、該熱発生容器５６は金属製素材から形成されている。そして熱発生容器５６の中には耐熱性があるグラスウールが充填されており、口金５６ａを容器５６から外すことでベンジンに代表される石油系可燃物を容器５６内に供給充填できるようになっている。口金５６ａには白金綿（白金金網）５６ｃが設けられており、口金５６ａを、通気性があって口金５６ａ部位に空気中の酸素を供給できる蓋体５６ｂで覆うようになっている。そして前記容器５６内に充填した石油系可燃物が気化した可燃性ガスを、白金綿を触媒として燃焼させたときの燃焼熱で容器５６が加熱され、こののものを乾燥室５４の床面に静置し、その上に前記収容皿５５を載置して後乾燥を行う。また必要において熱発生容器５６を収容皿５５の上面に置いて後乾燥させることもできる（上下両面からの乾燥も必要においてできる）。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、石油系可燃物が白金綿５６ｃを触媒としてゆっくりとした燃焼をするときの燃焼熱による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。
しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の加熱源が、石油系可燃物が白金綿を触媒としてゆっくりとした燃焼をするときの燃焼熱であるから、外部電源がないところでも加熱処理ができることになって、従来の大量の電力消費を伴う場合のように電気設備が必要になってしまうことが無く、このため採取現場での乾燥ができることになる。

さらにまた、図１４に示す第十二の実施の形態のものにおいて、５７は植物の炭粉末を練り固めた可燃物５８を燃焼させて発生する燃焼熱を熱源とするための通気性がある熱発生容器であって、該容器５７は、容器本体５７ａと開閉自在な蓋体５８ｂとからなり、容器本体５７ａおよび蓋体５７ｂの内部には耐熱性があるグラスウールを織布して形成した敷物５９が設けられ、該敷物５９に挟まれるようにして可燃物５８を支持して燃焼させるものである。そしてこのものについても前記同様にして後乾燥のための熱源として採用できるものである。

また後乾燥具としては、図１５に示す第１３の実施の形態のようにすることができる。このものは、鉄または銅の粉末と硫黄の粉末との混合物を反応させて硫化鉄または硫化銅を生成したときに発生する反応熱を熱源としたもので有る。ところでこれら反応成分だけの反応は爆発に近いものであるため、反応制御（抑制）剤として珪酸カリウム（Ｋ_２ＳｉＯ_３）の粉末が添加され、これによって反応が穏やかに進行するように設定されている。
つまり乾燥室６０には、前記前乾燥処理をした供試体を収容するための収容皿（試料皿）６１が出し入れ自在に設けられ、そして前記前乾燥処理された供試体を、収容皿６１上に載置した状態で加熱乾燥するようになっている。
６２は鉄または銅と硫黄の粉末混合物を反応させて熱を発生するための熱発生容器であって、該熱発生容器６２は密封型のものであって、前記粉末混合物６３を、ニクロム線のような電気の通電によって発熱する電気発熱体６４とともに熱発生容器６２に封入しておくとともに、電気発熱体６４に接続する状態で熱発生容器６２からリード線６４ａを引き出しておく。そしてこののものを乾燥室６０の床面に静置し、その上に前記収容皿６１を載置してから前記引き出したリード線６４ａに電源（バッテリや乾電池）６５を接続して電気発熱体６４を加熱させ、これによって前記粉末混合物を化学反応させて発熱させ、これによって後乾燥を行う。また必要において熱発生容器６２を収容皿６１の上面に置いて後乾燥させることもできる（上下両面からの乾燥も必要においてできる）。

そしてこのような本乾燥装置を用いることで、前記含水比が３０％まで前乾燥された供試体は、銅と硫黄の粉末混合物が、珪酸カリウムを反応抑制剤として穏やかに化学反応するときの反応熱による積極的な乾燥処理を受けることになって、目的とする含水比２０％以下、好ましくは１０％以下のものに速やかにでき、蛍光Ｘ線分析法や全反射蛍光Ｘ線分析法等の前述した各種の分析法の被測定試料に供することができる。
しかもこのものでは、前乾燥された供試体を含水率２０％以下、好ましくは１０％以下にする後乾燥の加熱源が、鉄または銅と硫黄の粉末混合物についての反応熱であるから、反応開始のための加熱源としてバッテリや乾電池のような簡単な外部電源を持参することで加熱処理ができることになって、従来の大量の電力消費を伴う場合のように電気設備が必要になってしまうことが無く、このため採取現場での乾燥ができることになる。

さらに後乾燥をするにあたり、前記前乾燥された試料に、揮発性アルコール、具体的にはメチルアルコール（ＣＨ_３ＯＨ）、エチルアルコール（Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ）、ｎ−プロピルアルコール（ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨ）、ｉｓｏ−プロピルアルコール（ＣＨ_３ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_３）、アセトン（ＣＨ_３ＣＯＣＨ_３）、メチルエチルケトン（ＣＨ_３ＣＯＣ_２Ｈ_５）のように揮発性があり、かつ水と任意の割合で混合するアルコールまたは／およびケトンの一種類以上を適宜選択して添加し、必要においてこれらが添加された試料を掻き混ぜておいたものを後乾燥に供すると、該添加されたアルコールまたは／およびケトンの揮発に促される状態で水分が蒸発していき、これによって後乾燥時間を短縮することができる。この短縮時間については、加熱温度、アルコールまたは／およびケトンの種類および添加量等によって変化するが、揮発性のアルコールまたは／およびケトンを添加しない場合と比して最大で３０％程度の短縮が可能であり、これによって試料の含水率を２０％以下、好ましくは１０％以下にすることがより迅速になって作業性が向上する。

尚、本発明は前記実施の形態に限定されるものでないことは勿論であって、分析用試料を乾燥させる場合に、乾燥させるものとしては水の他に、有機物、さらには水銀やヒ素、アンチモン、カドミウム等の気化しやすい元素や化合物の単体あるいはこれら気化しやすい物質の混合物であれば、これら気化しやすいものを同様にして効率よく除去して分析用試料とすることができる。
そうしてこのように乾燥処理した残渣成分である試料は、前述したように蛍光Ｘ線分析法、全反射蛍光Ｘ線分析法に限定されず、赤外線分析法、原子吸光分析法、発光分析法、ガスクロマトグラフィー分析法、重量分析法の試料として用いることができる。また、前記乾燥処理したことにより気化した成分についても、これをトラップする等して分析をするための試料として供することもでき、また斯かる残渣成分及び気化成分の両者を分析試料として用いることもできる。

本発明は、蛍光Ｘ線分析法、全反射蛍光Ｘ線分析法、赤外線分析法、原子吸光分析法、発光分析法、ガスクロマトグラフィー分析法、重量分析法等の各種の化学分析に用いられる分析用試料を早期に効率よく乾燥処理することができることになって、斯かる産業上の利用が可能となる。

Claims (16)

1. 分析用試料として高含水比の金属分析用土壌を乾燥処理する方法であって、該方法は、容器に散布した高吸水性樹脂材の上面にろ紙を敷設し、該ろ紙の上面に土壌を詰め込んで含水比３０％以下に乾燥させる前乾燥をした後、さらに該前乾燥した土壌を試料皿に収容し熱源を用いた加熱により後乾燥して含水比を２０％以下にすることを特徴とする分析用試料の乾燥処理方法。
2. 後乾燥の熱源は、電熱ヒーターであることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
3. 後乾燥の熱源は、燈体から発せられる光を凸レンズで集光して得られるものであることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
4. 後乾燥の熱源は、可燃性燃料を燃焼させた火炎であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
5. 後乾燥の熱源は、乾電池を内蔵したドライヤであることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
6. 後乾燥の熱源は、酸化カルシウムまたは酸化バリウムが水と反応するときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
7. 後乾燥の熱源は、濃硫酸を水で希釈するときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
8. 後乾燥の熱源は、金属粉末が酸化するときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
9. 後乾燥の熱源は、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土類金属の水酸化物が水と結合して水和するときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
10. 後乾燥の熱源は、気化した石油系可燃物を白金綿触媒下で燃焼させたときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
11. 後乾燥の熱源は、植物の炭粉末を練り固めたものを燃焼させたときに発生する熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
12. 後乾燥の加熱源は、鉄または銅の粉末と硫黄の粉末との混合物を反応させたときに発生する反応熱であることを特徴とする請求項１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
13. 前乾燥された土壌に、揮発性アルコールまたは／およびケトンを添加して後乾燥するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
14. 乾燥処理された残渣成分または気化成分の少なくとも一方が分析に用いられるものであることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１記載の分析用試料の乾燥処理方法。
15. 分析用試料として高含水比の金属分析用土壌を乾燥処理する装置であって、該装置は、容器および該容器に充填した高吸水性樹脂材を備え、高吸水性樹脂材の上面に敷設したろ紙の上面に土壌を詰め込んで含水比３０％以下に乾燥させる前乾燥具と、前記前乾燥した土壌を試料皿に収容した状態で熱源を用いた加熱により含水比２０％以下に乾燥させる後乾燥具とを備えて構成されることを特徴とする分析用試料の乾燥処理装置。
16. 前記乾燥用の容器は、天面が開口した漏斗であることを特徴とする請求項１５記載の分析用試料の乾燥処理装置。

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