JPH07505230A - 可搬式熱分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 可搬式熱分析装置 分析の分野、特に揮発性物質の検出または重金属の測定において、電気的に加熱 可能な窯炉形式の分析装置が知られている。これら窯炉は嵩高で、大重量でそし て作動が緩慢である。従って、これらの装置は実験室においてのみ使用可能であ る。しかしながら幾つかの分野、特に環境分野においては、主として保管および 輸送により生じる誤差が分析を現場において直接行うことにより減少されること から、土壌、水、排水または空気の分析をその現場において直接に分析が行うこ とが重要である。

本発明が達成しようとする課題は如何なる場所においても、好ましくはサンプル が収集されたその現場において、熱分析を可能とする分析装置を開発することで ある。

この課題は請求の範囲第１項に示されている分析装置により達成される。従属す る請求項は効果的な他の実施例を示している。

最小容積において高エネルギー密度を蓄積することが提案されている装置により 達成される。重量が小さくそして構造が簡単な装置により容積が最小であること が達成されるのみならず更に軽量化が達成される。土壌または泥のような土壌物 質、水および排水のような液体物質並びに空気ガスおよび排気のような気体媒体 などの殆ど全てを本発明の装置により分析可能である。本発明による装置はＴＯ Ｃの測定および例えば金属または重金属を含んでいる水または泥のサンプルの分 解などのような分解工程において特に好適である。更に化学的酸素含有量および 全窒素含有量並びにサンプル中のリン酸塩およびリン酸濃度の測定が行える。

例えば水および固体サンプル中の炭化水素濃度の測定のような揮発性物質の測定 のための置換工程、並びにこれらサンプル中の揮発性硫黄の検出が分析装置によ り行える。全有機炭素または全窒素または揮発性硫黄濃度を測定するための酸化 反応も行える。これらのテストは８５０℃迄の温度で行われる。

本発明に係る分析装置はハウジングに配置された窯炉を具備している。この窯炉 はハウジングの燃焼シャフト内に配置されている。壁は耐火建築用ブロック、好 ましくは真空下で変形されそして鉱物繊維から製造された軽量建築用ブロックか らできている。サンプルを収納した反応容器はこの窯炉内に挿入可能である。

更に反応容器を均一に加熱するため、制御された状態で熱を分配する装置が設け られており、それにより熱分析を可能としている。

窯炉は断熱体を具備している。これは約１５００℃までの耐熱性のある耐火性の ある鉱物物質（例えば岩綿）からできている。断熱体の外側は好ましくは薄いア ルミニウムシート金属または圧延された金属の層により覆われている。窯炉の外 部には接触保護格子塩がその周面から間隔を開けて配置されており、窯炉のケー シングと不注意に接触することを防止している。アルミニウムケーシングと格子 塩との間に８から１８ｒｒｒｍの距離があることで十分である。

サンプルで満たされた反応容器は窯炉内に置かれそして分析に必要な温度まで加 熱される。

窯炉は装置内に垂直または水平に配置可能である。垂直に配置された窯炉は垂直 な燃焼シャフト内に挿入さね、水平に配置された窯炉は装置の水平な燃焼シャフ トに挿入される。反応容器はそれぞれの方法により窯炉内に垂直または水平に挿 入される。燃焼シャフトは筒状または、特に幾つかの容器が挿入される場合には 、それは矩形または楕円形状とすることができる。垂直に配置された窯炉は少な くとも１つの垂直フレームシャフトをその下部領域に具備している。水平に配置 された窯炉は１つまたは多数の垂直フレームシャフトを具備している。

熱供給装置がこの分析装置の底部分の加熱室に配置されている。好ましい実施例 によれば、この熱供給装置はバーナー装置を具備しており、このバーナー装置は １つまたは複数のフレーム群からなる点火フレームおよびメインフレームを具備 している。予め混合されたフレームが好ましくはメインフレームとして用いられ 、その円錐状に尖った形状および高温度によって小容積の燃焼室に好適に適用で き、そして高い熱密度を有する卓越した温度とする。フレーム断熱層が予め混合 されたフレームの円錐点と反応容器との間に配置されており、反応容器は窯炉内 の反応容器の中間部分のより低温の外部領域を考慮して過熱を防ぐように加熱さ れる。フレーム断熱層は好ましくは比較的薄い鉱物物質製の板から形成されてお り、反応容器の下部に、アレーン、ポイントの領域辺りに配置されている。フレ ーム断熱層は水平、垂直の何れの窯炉配置においても設けられる。

コンパクトで取扱いが容易な構造に関して、この窯炉が垂直方向に摺動可能とし 、それにより保守または点火操作時に容易に燃焼室に近付き得るようにすること が特に好ましい。

燃焼装置の二重フレーム構造により分析装置の安全性が保証される。点火フレー ムは連続的に燃焼しており、それにより燃焼操作の連続性が保証される。例えば オン・オフ機能により、および絞り装置（例えば電磁バルブ）により連続制御中 の流量を連続的に調節しまたはガスもしくは空気流量の同様の調整により、メイ ンフレームは拍子取りされる。偶然に点火フレームが消えてしまった場合には、 自動安全装置により燃料供給が中断される。窯炉内部における温度の制御はメイ ンフレームへの燃料供給を変えることにより行われる。燃料流量は連続的または 断続的に変えられる。切替弁の断面積を調整することによりフレームを連続的に 変えることができる。オン・オフ操作は好ましく電磁弁によりガス通路を開閉し て行われる。これらの工程の制御に必要な電気エネルギーは分析装置に一体的に 設けられたバッテリーにより行われる。その消費は少なく従ってその大きさは非 常に小さい。これらバッテリーは主電源または太陽／または風力エネルギーによ り充電することができる。分析装置の上述した制御により加熱時間は厳密に数分 内に達成することができ、温度の設定値からの偏差は１％以下である。この場合 に秒単位のクロック周波数を許容する急速制御回路を具備することが好ましい。

それぞれマイクロプロセッサを具備した急速アナログ回路およびデジタル制御回 路をそれらに用いることができる。

排気を運び去るために取外し可能な漏斗を設けることが好ましい。この漏斗は作 動中は取付けられ、そして移送時には外側の大きさを小さくするために取外され る。ガスは窯炉内におりる自然対流により除去されまたは例えばブロアーにより 行われる強制洩れによることもできる。燃焼装置には例えば液体ガス、アセチレ ン、オイル、ガソリンまたは特に高温用として水素などを含んだ混合物のような 気体または液体エネルギーが供給可能である。燃料用の圧力制御装置を具備した 圧力容器が分析装置のハウジングに一体的に取付けられている。

これら分析装置の幾つかが組合わされた１つの装置として配置されてもよく、こ れにより同時に多数のプロセスを組合わせそして可能な多数の分析を同時に行う ようにしまたは複数のプロセスが必要な１つの完全な分析が行われる。

本発明を以下の図面に表された実施例に従い詳細に説明する。

図面において、 図１は作動中の分析装置を部分的に切除した図である。

図２は図１に示された分析装置の窯炉を上方に持上げ部分的に切除した図である 。

図３は分析装置の上面図である。

図４は多数の反応容器を具備した炉室の上面図である。

図５は反応容器の下部分の拡大図である。

分析装置はハンドル２を具備したハウジング１を有しており、このハウジング内 に耐圧燃料容器４および内部に窯炉６が配置された燃焼シャフト５用の室３が設 けられている。分析されるべきサンプルを入れた反応容器７は窯炉６内に挿入可 能である。更に着脱可能な漏斗８が設けられている。漏斗８は接触防御格子塩１ ３により囲まれている。窯炉６もまた接触防御格子塩１４に囲まれていて、比較 的高温の窯炉壁２４による燃え上りを防止するようにしている。窯炉壁２４の外 側には断熱体層が設けられており、この層はアルミシート金属ケーシングを具備 している。燃料容器４の下部には電気バッテリ９が分析装置の制御用エネルギー を供給するために配置されている。燃焼シャフト５の上方には窯炉６の位置を所 定の高さに位置決めするためのレバー１０が配置されている。図２においては窯 炉６を垂直方向に上方に持上げられた分析装置の実施例が示されている。この窯 炉６の位置において燃焼装置のフレーム１７．１８の保守または点火操作のため に燃焼室１１に特に容易に近付き得るようになっている。燃焼装置は点火フレー ムおよびメインフレーム並びにこのメインフレームの制御装置を具備している。

メインフレームは予め混合されたフレーム芯１７および二次フレーム１８を有し ている。これらフレームへの燃料供給の制御は連続的または断続的に行われる。

オン・オフ機能を電磁弁１５は有している。更に、燃焼空気を吸い込むための穴 １６が設けられている。分析装置は幾つかの反応容器７を具備しており、これら 容器は好ましくは同形状に形成されそして分析を行うために炉室１２に挿入可能 である。１つまたは幾つかの反応容器７が窯炉６（図４、図５）の炉室】２に位 置決め可能である。窯炉６および炉室１２は円筒状または矩形形状（図３、図４ ）に形成可能である。反応容器は好ましくはステンレススチール、ガラス、石英 ガラス、セラミックまたはプラスチック材料（例えばテフロン）から作られてい る。

これらは分解工程においては特に必要となるカバー２０により密閉されておりそ して耐圧縮性となっている。反応容器７は図５に示されるように熱検出装置２２ を具備している。熱検出装置２２は２つのセラミック製の保護チューブ２３を通 じて反応容器７に取付けられている。窯炉６の上部には熱プラグ形式のコネクタ ２５があり、このコネクタ２５内に熱感知装置２２が挿入され取付けられている 。

反応容器７の下部分には、その間および窯炉６のフレームシャフトを通って炉室 １２に向うフレーム間に、フレーム阻止層２１か炉室１２のマウンティング２６ 内に設けられている。

本発明に係る分析装置はその用途に応じて約３００１の長さ、約１８０ｍｍの幅 および約４００＝の高さを有している。挿入された窯炉は約３００■の高さと約 １２０−の直径を有している。この窯炉は約８００から１０００ｇの重量を有し ている。挿入された気体容器は約１０００ｇの重量を有している。

フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＮＥ 、ＳＮ。

ＴＤ、ＴＧ）、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＣＡ、ＣＮ。

ＣＺ、ＦＩ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＫＺ、ＬＫ、ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、Ｎｏ、 ＮＺ、ＰＬ、ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＫ、ＵＡ、ＵＳ、ＵＺ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．ハウジング（１）およびその中に設けられた温度制御された窯炉（６）を具 備し、該窯炉の中に少なくとも１つの反応容器（７）が挿入可能であり、そして 挿入された反応容器（７）を均一加熱するための制御された熱供給を行う装置を 具備した特に液体および固体サンプル物質内のＴＯＣを測定するための特に「現 場」分析用の可搬式熱分析装置。
2. ２．多数の反応容器（７）が窯炉（６）内に挿入可能であることを特徴とする請 求項１記載の可搬式分析装置。
3. ３．窯炉（６）が耐火建築ブロックにより作られていることを特徴とする請求項 １または２記載の可搬式分折装置。
4. ４．窯炉（６）の壁（２４）が断熱材を具備していることを特徴とする請求項３ 記載の可搬式分析装置。
5. ５．窯炉（６）がハウジング（１）の燃焼シャフト（５）内に水平または垂直に 設けられていることを特徴とする上述した請求項の何れか１項に記載の可搬式分 析装置。
6. ６．窯炉（６）が燃焼シャフト（５）内において垂直方向に摺動可能であること を特徴とする請求項５記載の可搬式分析装置。
7. ７．熱供給装置がバーナーであり、このバーナーが点火装置および１つまたは多 数のフレーム群を構成しているメインフレーム（１７、１８）を具備しているこ とを特徴とする上述した請求項の何れか１項に記載の可搬式分析装置において、 装置。
8. ８．メインフレームが拍子取りされていることを特徴とする請求項７に記載の可 搬式分析装置。
9. ９．フレーム阻止層（２１）が反応容器７およびフレームの点の間に配置されて いることを特徴とする上述した請求項の何れか１項に記載の可搬式分析装置。
10. １０．熱供給用装置のエネルギー供給を連続的または断続的に制御することによ り温度が制御されることを特徴とする上述した請求項の何れか１項に記載の可搬 式分析装置。
11. １１．漏斗（８）が排気を排出するために窯炉（６）に取付け可能であることを 特徴とする上述した請求項の何れか１項に記載の分析装置。
12. １２．排気ガスを排出するためのブローアーが設けられていることを特徴とする 請求項１１の分析装置。
13. １３．気体または液体エネルギー搬送体が燃料として用いられていることを特徴 とするクレーム６に記載の分析装置。