JP5413138B2 - フレーム式原子吸光分光光度計及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレーム式原子吸光分光光度計に関し、さらに詳しくは、火炎によって原子化した測定試料による吸光度を測定するフレーム式原子吸光分光光度計に関する。

フレーム式原子吸光分光光度計では、液体である測定試料を霧化して火炎中に導入することにより、測定試料を原子化している。そして、光源から原子化した測定試料に対して測定光を出射して、検出器で測定試料を通過した測定光の光強度を検出している（例えば、特許文献１参照）。
図３は、従来のフレーム式原子吸光分光光度計を示す概略構成図である。また、図４は、逆火現象が発生した際の図３に示すチャンバ部とドレイン排出部との断面図である。
フレーム式原子吸光分光光度計１０１は、空気（助燃ガス）を供給する助燃ガス供給部１１と、アセチレンガス（燃焼ガス）を供給する燃料ガス供給部１２と、測定試料を霧化するネブライザ３０と、空気とアセチレンガスと測定試料とを混合した混合試料を調整するチャンバ部１１５と、火炎５を形成するバーナ（燃焼部）２と、測定光を出射する光源８と、測定光の光強度を検出する検出器１３と、チャンバ部１１５に連結されたドレイン排出部３１と、チャンバ部１１５に取り付けられた安全栓１３２と、コンピュータにより構成される信号処理部２０とを備える。

チャンバ部１１５は、直径φ_ｃ（例えば、３０ｍｍ）、高さＬ（例えば、７５ｍｍ）である円筒形状に形成された壁面１１５ａを有し、中心軸が横向きとなるように横向きに配置されている。右側になるチャンバ部１１５の一端部には、ネブライザ３０が取り付けられるとともに、左側になるチャンバ部１１５の他端部には、平板形状の壁面１１５ｂが取り付けられており、そして、左上側にバーナ２が取り付けられている。このように壁面１１５ａと壁面１１５ｂとネブライザ３０とバーナ２とで囲まれることにより、チャンバ部１１５に内部空間が形成されている。なお、チャンバ部１１５の内部空間の体積Ｖ_ｃ（＝π×（φ_ｃ／２）^２×Ｌ）は、例えば、５３，０００ｍｍ^３となっている。
このようなチャンバ部１１５の壁面１１５ａと壁面１１５ｂとの材質としては、例えば、ポリプロピレン等が挙げられる。

燃料ガス供給部１２は、燃料ガス供給管１２ｃを開閉する電磁弁１２ａと、アセチレンガスの流量を調整する燃料ガス流量調節部１２ｂとを有する。そして、燃料ガス供給部１２は、信号処理部２０からの制御信号に基づいた流量（例えば、２．０Ｌ／ｍｉｎ）で、アセチレンガスを供給する。
助燃ガス供給部１１は、助燃ガス供給管１１ｃを開閉する電磁弁１１ａと、空気の流量を調整する空気流量調節部１１ｂとを有する。そして、助燃ガス供給部１１は、信号処理部２０からの制御信号に基づいた流量（例えば、１５．０Ｌ／ｍｉｎ）で、空気を供給する。

ネブライザ３０は、測定試料を貯留する容器（図示せず）と連結されるキャピラリ管３０ａと、ネブライザ支持体３０ｂとを有する。ネブライザ支持体３０ｂには、燃料ガス供給管１２ｃと助燃ガス供給管１１ｃとが連結されており、燃料ガス供給管１２ｃの内部の中央部に、助燃ガス供給管１１ｃが配置され、さらに助燃ガス供給管１１ｃの内部の中央部に、キャピラリ管３０ａが配置されている。
これにより、助燃ガス供給管１１ｃを通してチャンバ部１５の内部空間に空気が、所定の流量（例えば、１５．０Ｌ／ｍｉｎ）で噴出すると、負圧によってキャピラリ管３０ａを通して測定試料が吸い上げられるようになっている。つまり、霧状になった測定試料もチャンバ部１１５の内部空間に吹き出される。また、アセチレンガスも、所定の流量（例えば、２．０Ｌ／ｍｉｎ）で燃料ガス供給管１２ｃを通してチャンバ部１１５の内部空間に吹き出される。
その結果、チャンバ部１１５の内部空間では、霧状になった測定試料とアセチレンガスと空気とが混合されながら混合試料となり、その混合試料がバーナ２に所定の流量で送られることになる。

バーナ２は、チャンバ部１１５から供給された混合試料を、バーナヘッドの細長いスリット２ａから所定の流量で上方に放出して、信号処理部２０からの制御信号に基づいて、混合気体に点火することにより、バーナヘッド上に火炎５を形成する。この火炎５によって測定試料は原子化されて、原子蒸気となる。
検出器１３は、水平方向に光源８と対向するように配置され、火炎５によって原子化した測定試料を通過した測定光を分光器（図示せず）で分光して、分光した測定光の光強度を検出する。そして、測定光の光強度を示す検出信号を信号処理部２０に出力する。

信号処理部２０においては、各種の制御や演算処理を行うＣＰＵ２１を備え、さらに、メモリ２５と表示装置２３と入力装置２２とが連結されている。ＣＰＵ２１は、検出器１３からの検出信号に基づいて、火炎５によって原子化した測定試料による吸光度を算出して、吸光度から測定試料に含まれる目的成分の量を計算することにより、表示装置２３に計算結果を表示する制御を行う。

ところで、チャンバ部１１５の内部空間では、霧状になった測定試料とアセチレンガスと空気とを混合することにより、混合試料を調整しているが、測定試料の全てが霧状になるわけではなく、霧化しきれなかった測定試料がチャンバ部１１５の内部空間の下部に滴下していくことになる。そして、測定し続けていると、霧化しきれなかった測定試料がチャンバ部１１５の内部空間の下部に貯まってしまう。
そこで、霧化しきれなかった測定試料をチャンバ部１１５の内部空間から排出するために、ドレイン排出部３１が形成されている。ドレイン排出部３１は、ドレイン排出管３１ａと、ドレイン排出口３１ｂを有するドレインタンク３１ｃとを備える。
ドレイン排出管３１ａは、直径φ_ｄ（例えば、８ｍｍ）である円筒形状に形成された壁面を有し、側方から見ると、Ｕ字状に折れ曲がっている。右上側になるドレイン排出管３１ａの一端部が、チャンバ部１１５の内部空間と連結されるとともに、左上側になるドレイン排出管３１ａの他端部が、ドレインタンク３１ｃの下部と連結される。具体的には、ドレイン排出部３１は、チャンバ部１１５の下部から下方に長さＬ_１（例えば、２００ｍｍ）で伸びた後、右方に長さＬ_３（例えば、８０ｍｍ）で伸び、さらに上方に長さＬ_２（例えば、８０ｍｍ）で伸びる。なお、長さＬ_２は、長さＬ_１より短くなっている。

ドレインタンク３１ｃは、直径φ_ｔ（例えば、４５ｍｍ）である円筒形状に形成された壁面と、ドレイン排出管３１ａの他端部が連結される底面３１ｄとを有する。そして、底面３１ｄからの高さＨの位置に、開口部であるドレイン排出口３１ｂが形成されている。
これにより、ドレイン排出部３１は、第一設定量Ｖ_１（＝π×（φ_ｄ／２）^２×（２Ｌ_２＋Ｌ_３＋Ｈ）＋π×（φ_ｔ／２）^２×Ｈ）の液体を貯留することができるようになっている。そして、測定前に、ドレイン排出部３１に第一設定量Ｖ_１の液体を貯留しておけば、測定中に、ドレイン排出部３１は、霧化しきれなかった測定試料をチャンバ部１１５の内部空間から排出するとともに、第一設定量Ｖ_１を超えた量の液体を、ドレイン排出口３１ｂから外部に排出する。つまり、ドレイン排出部３１は、第一設定量Ｖ_１の液体を常に貯留しておくことになり、液体の液面の位置は、高さ（Ｌ_２＋Ｈ）である。なお、ドレイン排出管３１ａの内部空間には、体積Ｖ_ｄ（＝π×（φ_ｄ／２）^２×（Ｌ_１−Ｌ_２−Ｈ））の混合試料が存在することになる。
このようなドレイン排出部３１の材質としては、例えば、ポリエチレン等が挙げられる。

また、燃料ガス供給部１２や助燃ガス供給部１１は、制御信号に基づいた流量で、ガスを供給するが、何らかの原因で、制御信号に基づいた流量より流量が低下したときには、混合試料の燃焼速度と流量とが釣り合わなくなり、バーナヘッド上に形成する火炎５がチャンバ部１１５の内部空間で発生することがある（逆火現象が発生することがある）。このとき、逆火現象が発生した際に生じた圧力Ｐ_０（例えば、５００ｋＰａ）が、チャンバ部１１５の壁面１１５ａと壁面１１５ｂとに加わることになり、チャンバ部１１５の壁面１１５ａと壁面１１５ｂとが破損することがある。
そこで、チャンバ部１１５の壁面１１５ａと壁面１１５ｂとが、逆火現象が発生しても破損することがないように、チャンバ部１１５の壁面１１５ｂに円形状の開口部１１５ｃを形成して、開口部１１５ｃに円錐台形状の安全栓１３２を取り付けている。このような安全栓１３２は、測定者等のヒトによって開口部１１５ｃに差し込まれて取り付けることにより、チャンバ部１１５の内部空間で逆火現象が発生した際には、逆火現象が発生した際に生じた圧力Ｐ_０によって開口部１１５ｃに取り付けられていた安全栓１３２が、外れるようになっている（図４参照）。つまり、チャンバ部１１５の壁面１１５ａと壁面１１５ｂとに加わる圧力Ｐ_０を、外部に逃がすことで低くなるようにしている。なお、開口部１１５ｃは、逆火現象が発生した際に生じた圧力Ｐ_０によって安全栓１３２が外れるので、測定者等に危険がないように、測定者等の正面から外れるように形成されている。

特開２００３−１８５５７５号公報

しかしながら、チャンバ部１１５の内部空間で逆火現象が発生した際には、開口部１１５ｃに取り付けられていた安全栓１３２が、外れるようになっているが、再び、測定する前に、測定者等は開口部１１５ｃに安全栓１３２を差し込む必要があるが、開口部１１５ｃは裏側に形成されているので、開口部１１５ｃに安全栓１３２を取り付けることを忘れることがあった。そのため、燃料ガス供給部１２や助燃ガス供給部１１は、制御信号に基づいた流量でガスを供給しても、スリット２ａから上方に放出する流量が低下することになり、再び、逆火現象が連続して発生することがあった。

また、測定者等は開口部１１５ｃに安全栓１３２を強く差し込みすぎると、逆火現象が発生しても安全栓１３２が外れないことがあった。つまり、開口部１１５ｃに安全栓１３２を差し込む力は、個人差があるため、結局、安全栓１３２を取り付けているが、チャンバ部１１５の壁面１１５ａと壁面１１５ｂとが破損することがないように、チャンバ部１１５の壁面１１５ａと壁面１１５ｂとの厚さｄは、例えば、１０ｍｍと厚くなるように形成されていた。このため、チャンバ部１１５の加工性は悪く、コストも高くなっていた。

本件発明者は、上記課題を解決するために、開口部に安全栓を取り付けることを忘れないようにする方法について検討を行った。まず、信号処理部が開口部に安全栓を取り付けられているか否かを判定するために、チャンバ部の内部空間の圧力を検出するセンサで検知することを考えたが、チャンバ部の内部空間は酸や溶剤に曝されることがあり、その酸や溶剤によってセンサが破損することがある。また、チャンバ部の内部空間にセンサを取り付けたとしても、チャンバ部の内部空間は、スリットを有するバーナヘッドと連結されているので、すなわち密閉されていなく開放されているので、開口部に安全栓を取り付けられているときの圧力と、開口部に安全栓を取り付けられていないときの圧力との差が、数Ｐａしかなかった。よって、大気圧の変動によっても数Ｐａの変化は起こるため、開口部に安全栓を取り付けられているか否かを確実に判定することができない。
そこで、安全栓を取り付けることを廃止することにした。安全栓を取り付けても、開口部に安全栓を差し込む力は、個人差があるため、チャンバ部の壁面の厚さｄは、例えば、１０ｍｍと厚くなるように形成されている。つまり、逆火現象が発生してもチャンバ部の壁面は破損することがない。

しかしながら、チャンバ部の壁面の厚さｄを、従来と同様に１０ｍｍと厚くすると、チャンバ部の加工性は悪く、コストも高くなる。
よって、チャンバ部の内部空間で逆火現象が発生した際に、チャンバ部の壁面が破損せず、かつ、チャンバ部の加工性を向上させるために、チャンバ部の壁面の厚さｄと材質とを決定する方法について検討を行った。安全栓を取り付けていないと、逆火現象が発生した際に生じた圧力Ｐ_０は、ドレイン排出管に貯留されている液体にも加わることになる。すると、測定中は、ある量の測定試料がドレイン排出管に導かれれば、ある量の液体がドレイン排出口から排出されることになり、その結果、ドレイン排出管に第一設定量Ｖ_１の液体を貯留しておくことになるが、逆火現象が発生した際には、第二設定量Ｖ_２の液体がドレイン排出口から排出される。このように第二設定量Ｖ_２の液体がドレイン排出口から排出されるため、逆火現象が発生した際に生じた圧力Ｐ_０の大きさが、チャンバ部の壁面に加わることはない。そこで、開口部に安全栓を差し込むような個人差がある要素がなくなるため、チャンバ部の壁面の厚さｄと材質とを、チャンバ部の内部空間の体積Ｖ_ｃと、チャンバ部の内部空間で逆火現象が発生した際にドレイン排出管から排出される第二設定量Ｖ_２の液体と基づいて、計算を行うことによって正確かつ精密に決定することを見出した。

すなわち、本発明のフレーム式原子吸光分光光度計は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、助燃ガスを供給する助燃ガス供給管と、壁面で囲まれ、当該壁面の内部空間に供給された燃料ガス及び助燃ガスに測定試料を霧化して導入することで、燃料ガスと助燃ガスと測定試料とを混合した混合試料を調整するチャンバ部と、前記チャンバ部の上部に配置され、前記混合試料中の燃料ガス及び助燃ガスに点火して火炎を形成する燃焼部と、前記火炎によって原子化した測定試料に測定光を出射する光源と、前記測定試料を通過した測定光の光強度を検出する検出器と、前記チャンバ部の内部空間と連結され、霧化しきれなかった測定試料をチャンバ部の内部空間から排出するとともに第一設定量Ｖ_１の液体を貯留することが可能な排出管と、第一設定量Ｖ_１を超えた量の液体を排出管から排出することが可能な排出口とを有する排出部とを備えるフレーム式原子吸光分光光度計であって、前記壁面の厚さｄ及び材質は、前記チャンバ部の内部空間の体積Ｖ_ｃと、前記チャンバ部の内部空間で逆火現象が発生した際に排出管から排出される第二設定量Ｖ_２の液体とに基づいて、下記式（１）で示される圧力Ｐ _１ に耐え得て、かつ、圧力Ｐ _０ に耐え得ないように、決定されたものであるようにしている。
Ｐ _０ ×Ｖ’＝Ｐ _１ ×（Ｖ’＋Ｖ _２ ）・・・（１）
なお、Ｐ _０ は、逆火現象が発生した際に生じる最大圧力であり、Ｖ’は、チャンバ部の内部空間の体積Ｖ _ｃ と逆火現象が発生する前の排出部の内部空間に存在する混合試料の体積Ｖ _ｄ とを足した体積（Ｖ _ｃ ＋Ｖ _ｄ ）である。

以上のように、本発明のフレーム式原子吸光分光光度計によれば、チャンバ部の壁面に開口部を形成しないので、開口部に安全栓を取り付ける必要はない。さらに、壁面の厚さｄ及び材質は、チャンバ部の内部空間の体積Ｖ_ｃと、チャンバ部の内部空間で逆火現象が発生した際に排出管から排出される第二設定量Ｖ_２の液体とに基づいて、計算を行うことによって正確かつ精密に決定されているので、チャンバ部の内部空間で逆火現象が発生した際に、チャンバ部の壁面が破損せず、かつ、チャンバ部の加工性を向上させている。

（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の製造方法によれば、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、助燃ガスを供給する助燃ガス供給管と、壁面で囲まれ、当該壁面の内部空間に供給された燃料ガス及び助燃ガスに測定試料を霧化して導入することで、燃料ガスと助燃ガスと測定試料とを混合した混合試料を調整するチャンバ部と、前記チャンバ部の上部に配置され、前記混合試料中の燃料ガス及び助燃ガスに点火して火炎を形成する燃焼部と、前記火炎によって原子化した測定試料に測定光を出射する光源と、前記測定試料を通過した測定光の光強度を検出する検出器と、前記チャンバ部の内部空間と連結され、霧化しきれなかった測定試料をチャンバ部の内部空間から排出するとともに第一設定量Ｖ_１の液体を貯留することが可能な排出管と、第一設定量Ｖ_１を超えた量の液体を排出管から排出することが可能な排出口とを有する排出部とを備えるフレーム式原子吸光分光光度計に用いられるチャンバ部を製造する製造方法であって、前記壁面の厚さｄ及び材質を、前記チャンバ部の内部空間の体積Ｖ_ｃと、前記チャンバ部の内部空間で逆火現象が発生した際に排出管から排出される第二設定量Ｖ_２の液体とに基づいて、決定する決定ステップを含むようにしている。

そして、上記発明において、前記決定ステップにおいて、前記壁面の厚さｄ及び材質を、下記式（１）で示される圧力Ｐ_１に耐え得るように、決定するようにしてもよい。
Ｐ_０×Ｖ’＝Ｐ_１×（Ｖ’＋Ｖ_２）・・・（１）
なお、Ｐ_０は、逆火現象が発生した際に生じる最大圧力であり、Ｖ’は、チャンバ部の内部空間の体積Ｖ_ｃと逆火現象が発生する前の排出部の内部空間に存在する混合試料の体積Ｖ_ｄとを足した体積（Ｖ_ｃ＋Ｖ_ｄ）である。
さらに、上記発明において、前記決定ステップにおいて、前記壁面の厚さｄ及び材質を、前記排出部の形状と、第二設定量Ｖ_２と_、前記液体の密度μとを用いて、決定するようにしてもよい。

本発明の一実施形態であるフレーム式原子吸光分光光度計の一例を示す概略構成図である。 図１に示すチャンバ部とドレイン排出部との断面図である。 従来のフレーム式原子吸光分光光度計の一例を示す概略構成図である。 図３に示すチャンバ部とドレイン排出部との断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態であるフレーム式原子吸光分光光度計の一例を示す概略構成図である。また、図２は、逆火現象が発生した際の図１に示すチャンバ部とドレイン排出部との断面図である。なお、フレーム式原子吸光分光光度計１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
フレーム式原子吸光分光光度計１は、空気（助燃ガス）を供給する助燃ガス供給部１１と、アセチレンガス（燃焼ガス）を供給する燃料ガス供給部１２と、測定試料を霧化するネブライザ３０と、空気とアセチレンガスと測定試料とを混合した混合試料を調整するチャンバ部１５と、火炎５を形成するバーナ（燃焼部）２と、測定光を出射する光源８と、測定光の光強度を検出する検出器１３と、チャンバ部１５に連結されたドレイン排出部３１と、コンピュータにより構成される信号処理部２０とを備える。

チャンバ部１５は、直径φ_ｃ（例えば、３０ｍｍ）、高さＬ（例えば、７５ｍｍ）である円筒形状に形成された壁面１５ａを有し、中心軸が横向きとなるように横向きに配置されている。右側になるチャンバ部１５の一端部には、ネブライザ３０が取り付けられるとともに、左側になるチャンバ部１５の他端部には、平板形状の壁面１５ｂが取り付けられており、そして、左上側にバーナ２が取り付けられている。このように壁面１５ａと壁面１５ｂとネブライザ３０とバーナ２とで囲まれることにより、チャンバ部１５に内部空間が形成されている。なお、チャンバ部１５の内部空間の体積Ｖ_ｃ（＝π×（φ_ｃ／２）^２×Ｌ）は、例えば、５３，０００ｍｍ^３となっている。
このようなチャンバ部１５の壁面１５ａと壁面１５ｂとの材質としては、例えば、ポリプロピレン等が挙げられる。そして、チャンバ部１５の壁面１５ａ、１５ｂの厚さｄは、例えば、３ｍｍと薄く形成されている。つまり、チャンバ部１１５の壁面１１５ａ、１１５ｂの厚さｄより薄くなっている。

ドレイン排出部３１は、ドレイン排出管３１ａと、ドレイン排出口３１ｂを有するドレインタンク３１ｃとを備える。
ドレイン排出管３１ａは、直径φ_ｄ（例えば、８ｍｍ）である円筒形状に形成された壁面を有し、側方から見ると、Ｕ字状に折れ曲がっている。右上側になるドレイン排出管３１ａの一端部が、チャンバ部１５の内部空間と連結されるとともに、左上側になるドレイン排出管３１ａの他端部が、ドレインタンク３１ｃの下部と連結される。具体的には、ドレイン排出部３１は、チャンバ部１５の下部から下方に長さＬ_１（例えば、２００ｍｍ）で伸びた後、右方に長さＬ_３（例えば、８０ｍｍ）で伸び、さらに上方に長さＬ_２（例えば、８０ｍｍ）で伸びる。なお、長さＬ_２は、長さＬ_１より短くなっている。

ドレインタンク３１ｃは、直径φ_ｔ（例えば、４５ｍｍ）である円筒形状に形成された壁面と、ドレイン排出管３１ａの他端部が連結される底面３１ｄとを有する。そして、底面３１ｄからの高さＨの位置に、開口部であるドレイン排出口３１ｂが形成されている。
これにより、ドレイン排出部３１は、第一設定量Ｖ_１（＝π×（φ_ｄ／２）^２×（２Ｌ_２＋Ｌ_３＋Ｈ）＋π×（φ_ｔ／２）^２×Ｈ）の液体を貯留することができるようになっている。そして、測定前に、ドレイン排出部３１に第一設定量Ｖ_１の液体を貯留しておけば、測定中に、ドレイン排出部３１は、霧化しきれなかった測定試料をチャンバ部１５の内部空間から排出するとともに、第一設定量Ｖ_１を超えた量の液体を、ドレイン排出口３１ｂから外部に排出する。つまり、ドレイン排出部３１は、第一設定量Ｖ_１の液体を常に貯留しておくことになり、液体の液面の位置は、高さ（Ｌ_２＋Ｈ）である。なお、ドレイン排出管３１ａの内部空間には、体積Ｖ_ｄ（＝π×（φ_ｄ／２）^２×（Ｌ_１−Ｌ_２−Ｈ））の混合試料が存在することになる。
このようなドレイン排出部３１の材質としては、例えば、ポリエチレン等が挙げられる。

ここで、チャンバ部１５の壁面１５ａ、１５ｂの厚さｄを３ｍｍと決定するチャンバ部１５の製造方法について説明する。なお、チャンバ部１５の壁面１５ａと壁面１５ｂとの材質として、ポリプロピレンを使用することとする。
逆火現象が発生した際にチャンバ部１５の内部空間で生じる最大圧力をＰ_０とし、逆火現象が発生した後のチャンバ部１５の内部空間の圧力をＰ_１とし、逆火現象が発生した際にドレイン排出部３１から排出される液体の体積を、第二設定量Ｖ_２とすると、ボイルの法則より、式（１）の関係が成立することになる。
Ｐ_０×Ｖ’＝Ｐ_１×（Ｖ’＋Ｖ_２）・・・（１）
なお、Ｖ’は、チャンバ部１５の内部空間の体積Ｖ_ｃと逆火現象が発生する前のドレイン排出口３１ｂの内部空間に存在する混合試料の体積Ｖ_ｄとを足した体積（Ｖ_ｃ＋Ｖ_ｄ）であり、例えば、６５，０８７ｍｍ^３となる。
ここで、チャンバ部１５とドレイン排出口３１ｂとの具体的な構造から、チャンバ部１５の内部空間の体積Ｖ_ｃと、ドレイン排出口３１ｂの内部空間に存在する混合試料の体積Ｖ_ｄとは、式（２）と式（３）とで表される。
Ｖ_ｃ＝π×（φ_ｃ／２）^２×Ｌ・・・（２）
Ｖ_ｄ＝π×（φ_ｄ／２）^２×（Ｌ_１−Ｌ_２−Ｈ）・・・（３）

このとき、逆火現象が発生した後に低下した液面の距離を、仮にｈとすると、ドレイン排出口３１ｂとの具体的な構造から、式（４）で表される。
Ｖ_２＝π×（φ_ｄ／２）^２×ｈ・・・（４）
そして、式（１）に、式（２）〜式（４）を代入すると、式（１’）が導かれる。
Ｐ_０×（π×（φ_ｃ／２）^２×Ｌ＋π×（φ_ｄ／２）^２×（Ｌ_１−Ｌ_２−Ｈ））＝Ｐ_１×（π×（φ_ｃ／２）^２×Ｌ＋π×（φ_ｄ／２）^２×（Ｌ_１−Ｌ_２−Ｈ）＋π×（φ_ｄ／２）^２×ｈ）・・・（１’）

一方、逆火現象が発生した後のチャンバ部１５の内部空間の圧力をＰ_１とし、大気圧Ｐａと液体の密度μとは既知であるので、式（５）が成立することになる（図２参照）。
Ｐ_１×π×（φ_ｄ／２）^２＋π×（φ_ｄ／２）^２×（Ｈ＋Ｌ_２−ｈ）×μ×ｇ＝Ｐａ×π×（φ_ｔ／２）^２＋π×（φ_ｔ／２）^２×Ｈ×μ×ｇ＋π×（φ_ｄ／２）^２×Ｌ_２×μ×ｇ・・・（５）
なお、ｇは、重力加速度である。
これにより、式（１’）と式（５）とを用いて、式（１’）のＰ_０に、体積Ｖ’で逆火現象が発生した際に生じる圧力（例えば、５００ｋＰａ）を代入することにより、Ｐ_１とｈとを求める。その結果、例えば、圧力Ｐ_１（例えば、４６０ｋＰａ）に耐え得るポリプロピレンの厚さを調査して、壁面１５ａ、１５ｂの厚さｄを、例えば３ｃｍとするように決定する。つまり、壁面１５ａ、１５ｂの厚さｄを、１０ｃｍとする必要がないことがわかる。

以上のように、フレーム式原子吸光分光光度計１によれば、チャンバ部１５の壁面１５ｂに開口部を形成しないので、開口部に安全栓を取り付ける必要はない。さらに、壁面１５ａ、１５ｂの厚さｄ及び材質は、チャンバ部１５の内部空間の体積Ｖ_ｃと、チャンバ部１５の内部空間で逆火現象が発生した際にドレイン排出管３１から排出される第二設定量Ｖ_２の液体とに基づいて、計算を行うことによって正確かつ精密に決定されているので、チャンバ部１５の内部空間で逆火現象が発生した際に、チャンバ部１５の壁面１５ａ、１５ｂが破損せず、かつ、チャンバ部１５の加工性を向上させている。

本発明は、例えば、火炎によって原子化した測定試料による吸光度を測定するフレーム式原子吸光分光光度計に利用することができる。

１、１０１：フレーム式原子吸光分光光度計
２：バーナ（燃焼部）
５：火炎
８：光源
１１ｃ：助燃ガス供給管
１２ｃ：燃料ガス供給管
１３：検出器
１５：チャンバ部
１５ａ、１５ｂ：壁面
３１：ドレイン排出部
３１ａ：ドレイン排出管
３１ｂ：ドレイン排出口

Claims (4)

1. 燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、
   助燃ガスを供給する助燃ガス供給管と、
   壁面で囲まれ、当該壁面の内部空間に供給された燃料ガス及び助燃ガスに測定試料を霧化して導入することで、燃料ガスと助燃ガスと測定試料とを混合した混合試料を調整するチャンバ部と、
   前記チャンバ部の上部に配置され、前記混合試料中の燃料ガス及び助燃ガスに点火して火炎を形成する燃焼部と、
   前記火炎によって原子化した測定試料に測定光を出射する光源と、
   前記測定試料を通過した測定光の光強度を検出する検出器と、
   前記チャンバ部の内部空間と連結され、霧化しきれなかった測定試料をチャンバ部の内部空間から排出するとともに第一設定量Ｖ_１の液体を貯留することが可能な排出管と、第一設定量Ｖ_１を超えた量の液体を排出管から排出することが可能な排出口とを有する排出部とを備えるフレーム式原子吸光分光光度計であって、
   前記壁面の厚さｄ及び材質は、前記チャンバ部の内部空間の体積Ｖ_ｃと、前記チャンバ部の内部空間で逆火現象が発生した際に排出管から排出される第二設定量Ｖ_２の液体とに基づいて、下記式（１）で示される圧力Ｐ _１ に耐え得て、かつ、圧力Ｐ _０ に耐え得ないように、決定されたものであることを特徴とするフレーム式原子吸光分光光度計。
   Ｐ _０ ×Ｖ’＝Ｐ _１ ×（Ｖ’＋Ｖ _２ ）・・・（１）
   なお、Ｐ _０ は、逆火現象が発生した際に生じる最大圧力であり、Ｖ’は、チャンバ部の内部空間の体積Ｖ _ｃ と逆火現象が発生する前の排出部の内部空間に存在する混合試料の体積Ｖ _ｄ とを足した体積（Ｖ _ｃ ＋Ｖ _ｄ ）である。
2. 燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、
   助燃ガスを供給する助燃ガス供給管と、
   壁面で囲まれ、当該壁面の内部空間に供給された燃料ガス及び助燃ガスに測定試料を霧化して導入することで、燃料ガスと助燃ガスと測定試料とを混合した混合試料を調整するチャンバ部と、
   前記チャンバ部の上部に配置され、前記混合試料中の燃料ガス及び助燃ガスに点火して火炎を形成する燃焼部と、
   前記火炎によって原子化した測定試料に測定光を出射する光源と、
   前記測定試料を通過した測定光の光強度を検出する検出器と、
   前記チャンバ部の内部空間と連結され、霧化しきれなかった測定試料をチャンバ部の内部空間から排出するとともに第一設定量Ｖ_１の液体を貯留することが可能な排出管と、第一設定量Ｖ_１を超えた量の液体を排出管から排出することが可能な排出口とを有する排出部とを備えるフレーム式原子吸光分光光度計に用いられるチャンバ部を製造する製造方法であって、
   前記壁面の厚さｄ及び材質を、前記チャンバ部の内部空間の体積Ｖ_ｃと、前記チャンバ部の内部空間で逆火現象が発生した際に排出管から排出される第二設定量Ｖ_２の液体とに基づいて、決定する決定ステップを含むことを特徴とする製造方法。
3. 前記決定ステップにおいて、前記壁面の厚さｄ及び材質を、下記式（１）で示される圧力Ｐ_１に耐え得るように、決定することを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
   Ｐ_０×Ｖ’＝Ｐ_１×（Ｖ’＋Ｖ_２）・・・（１）
   なお、Ｐ_０は、逆火現象が発生した際に生じる最大圧力であり、Ｖ’は、チャンバ部の内部空間の体積Ｖ_ｃと逆火現象が発生する前の排出部の内部空間に存在する混合試料の体積Ｖ_ｄとを足した体積（Ｖ_ｃ＋Ｖ_ｄ）である。
4. 前記決定ステップにおいて、前記壁面の厚さｄ及び材質を、前記排出部の形状と、第二設定量Ｖ_２と_、前記液体の密度μとを用いて、決定することを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
   

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