JPS5920837A - 炭素分析装置 - 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】 この発明は、間欠的に注入される試料を燃焼させて炭素
分を２酸化炭素に変換させ、これ全非分敵影赤外線式ガ
ス分析計（Ｎ　Ｄ　Ｉ　Ｒと略称）によって分析して試
料中の炭素分全測定する炭素分析装置に関し、さらに詳
しくはＮ　Ｄ　Ｉ　Ｒ内の測定セルと比較セルとを遅延
カラムで連結し、比較セルに排出管を設けた構成をイコ
シ、水分の干渉を除去した間欠燃焼式炭素分析装置に関
する。

試料中の炭素分を燃焼反応または他の反応によリ２酸化
炭素に変換し、この２酸化炭素をＮＤ　Ｉ　Ｒで検出す
る炭素分析装置としては、例えば水中の１’　ＯＣ（全
有機性炭素）、′Ｉ’Ｃ（全炭素）およびＩＣ（無機性
炭素）並びに汚泥や土壌中の炭素の分析装置がある。こ
れらの装置Ｋｔの測定ガス中には試！：１・から発生し
た水１３が含有されている。ＮＤＩＲで２酸化炭素を倹
ｌＪ３する場合、測定ガス中の水分幻、正の干渉を与え
るため測定ガス中の水分に対しテ何うかの対策が必要で
ある。

ＴＯＣ分析装［１イヲ例にあげて水分対策について述べ
れば、測定ガスから水分を完全ＶＣ除去するのが望まし
いが実用上り」困Ｄｉｌｆな問題が多い。例えば過塩素
酸マグネシクムのような強力な＠Ｉ燥剤で水分全除去す
る方式があるが、乾燥剤を４＋ｊ々交換しなければな−
らないなどの欠点がある。また電子冷却式水分凝縮器を
用いて一定〃１□を反に冷却し除湿する方法が広く採用
さ）している。仁の場合、例えば２°Ｃ±０．５°Ｃに
冷却すノＬｌ・まこの輻１見の飽和水魚気圧１で水分含
有量全減少させることができるが、それでも約７０００
　ｐｐｍの水分を含有しており水分干渉は零に汀ならな
い。しかし、たとえ７０００ｐｐｍ　の水分が測定ガス
中に含１れていてもその含有ｊ１１が常に一定であれば
ＴＯＣ分析の障害にはならないので電子冷却式水分凝縮
器がムく採用されている。

間欠燃焼弐′１００分析装置でｅま、時間間隔をおいて
一定（Ｑｆ　ｃ７．’）試料を注入して燃焼酸化させ生
成した２酸化炭素含有の測定ガスがＮ　Ｄ　Ｉ　Ｒの２
則定セルに送らノ１．るので検１１４侶ＪｆＪ′はピー
ク形状となり、２酸化炭素量はベースラインからのピー
クの高さまた面積から求められるが、このベースライン
は常ＶＣ電子冷却式水分凝縮器の冷却除湿部内に凝疑ｔ
Ｊしている水分がキャリアガス中に訪檜兄さノｔている
／こめ７０００ｐｐ＋ｎの水分を含むガスの倹１−［１
信りに基ついている。従ってベースラインからのピーク
高さまたは面積を測定することは生成り、た２酸化炭素
のみを測定していることになる。

」―記のように電子冷却式水分んイ１ｄ器で水分を除去
すれば水分干渉の影響音叉けることなく正確なＴ　ＯＣ
分析がｎＪ能であるが次のような欠点がある。

（１）電子冷却式水分凝縮器が１島価である。

（２）電子冷却式水分凝縮器に故障（特に温度制御の異
’７′ｉｔ　）が発生するとＴＯＣが正確に測定できな
くなる。

一方、室温で冷却して水分を凝縮させる簡単なイ苗造の
室を爪冷却式水分凝縮器によって測定ガスの除湿をする
方法も考えられる。この場合の測定ガス中の水分含有量
は、」ユ記のととき２　”Ｃに冷却した場合よりも当然
大幅に増加するが水分含有量が常に一定であれぼ上記の
ようにＴＯＣ測定の障害にｅよならない。しかし室温は
時間経過やその他の外的影響により常に変化している。

従って測定ガス中の水分含有量も変化するので止（Ｍ６
なＴＯＣ分析には適しない。

捷たｊ１１１欠燃焼式Ｔ　ＯＣ分析装置では、水分含有
量の変化が直接、］゛ＯＣ測ＯＣ測定とはならず、ベー
スラインの変化として現れるためにその変化の度合が比
較的小さい上に、ピーク高さまたけピーク面積の測定に
際しベースラインの傾斜部分でも正確に測定できるよう
な特別な手段を用いれば測定可能な場合もある。しかし
畠応反のＴＯＣ測定を要求される場合や大ｎ１ｌｉな室
温変化がある場合には適用できない。

この発ＩＪＩは上記の問題点をＭ’ｄ消するためになさ
れたもので、キャリアガスイノ（袷部、試料を間欠的に
導入するための試料導入部、試料導入に対応して作動す
る燃焼部、水分除去部、非分１１に形赤外線ガス分析計
（ＮＤＩＲと略省）及び検出部をこの順に連結してなる
間欠燃バε式炭素分析装置ｉ′ｔｌ’ｉ１：おいて、 ＮＤＩＲ内の測定セルと比較セルとを遅延カラムで連結
するとともに比較セルに排出管を設け、間欠的に送られ
る２酸化炭素含有測定ガスがキャリアガスによって測定
セル、遅延カラム及び比較セルを通過して排出さｉする
よう（、ＩＹ成さり、測定ガスが測定セル全通過して得
られる正の測定信号のピークが次いで測定ガスが比較セ
ルを通過して得られる負の測定（ｒＪ　”）と少なくと
も重ならないよ−うな内容積を遅延カラムが有する間欠
燃焼式炭素分析装置全提供するものである。

この発ＩＪＪの装置のひとつの特徴は、ＮＤＩＨ内の測
定セルと比較セルと全イ延カラムで連結するとともに比
較セルに排出管ｋ　Ｗ＜けて測定ガスが測定セル、遅延
カラム及び比較セルを通過し−Ｃ排出され、測定ガスが
さくり定セル金通過して得られる正の測定信号のピーク
が次いで１ｔＩＩＩ定ガスが比較セルを通過して得られ
る負の信号と少なくとも重ならｌいような内容積を遅延
カラムが有するように構成され、水分干渉を除去したこ
Ｌである。もうひ七つの特徴ば、水分除去部に、ｆ７ｉ
ｊボな（１ζ造の室温冷却式水分凝縮器を用いるこＬが
できることである。勿論電子冷却式水分凝縮器も用いる
ことができる。

以下この発明の装置を同曲によって脱１ｊｊする。

第１図はこの発Ｕ４の装置の一実施例の構成説り］図で
ある。

試料供給部（１）より送らｈた一定量の試料はキャリア
ガス供給部（２）から送らノしるキャリアガスによって
燃焼／１１７（３）に送らノＬで燃焼酸化され、燃焼管
（３）を出た２酸化ｆｊＬ素含有の測定ガス＃′ｉＹ字
形ガラス管（５）と水封トラップ（６）とからなる常温
放冷式水分凝縮器に送らｉｔ、含有水分の大部分が凝縮
分離される。次めでこのときの室温の飽和５（・（気圧
に相当する水分含有量になった測定ガスはＮＤＩＨの（
７）の測定セル（１（）に１−％つてｉｉｊ過させる。

次いで測定セル（ｌｉｌを出た測定ガスは］Ｕけ廷カラ
ム（ｊυを通過させ続いて比較セル（１→を通過させて
排出管θ１から排出される。なおこの去施例の場合、遅
延カラムａ１＞の内容積？″１２酸化炭米含有の測定ガ
ス全−ｈ（金少なくとも収容しつる容積を有する。従っ
て測定カスが測定セル０（）に入り始めて通過し終る寸
では、比較セル曹には該測定ガスは流入しない。この１
＠合に得らｉする測定信号は第２図に示したような形態
になる。先に出る正の測定信号は２酸化員素含有の測定
ガスが測定セル金通過するときに得らノ′１．几信号で
あり、後の負の測定信りは測定ガスが比較セル金通過す
るときに得られた信号である。そして炭素分の測定−正
の測定信号のピークの高さまたは面頂を測定して行われ
る。

コ（０”ｋｊ　ｈ’；ｔ　ｋ　１１１　イテ試料（４０
ｐ　ＩＩ　）　’！（−注入してフルスクール　１０ｐ
ｐｍで′Ｉ’　ＯＣを測定したところ眉囲渦度が１５°
Ｃと２５°Ｃにおいてベースラインの大化幅にスケール
の約２％であった。このように高価なｔｌＩ子冷却式水
分凝精ｉ器を用いない場合でも水分干渉を受けることな
く止（１１Ｃな分析ができることを示している。

一！たピーク高さで炭素分を１ｌｉｌｌ定する場合は前
記第２図に示したように正負の８（１１定信号が完全に
分Ｎ１シている必要はなく、正のｊｔｌ＋定借り電信最
高値さえ求められ＼げよい。従ってこの場合は正の測定
信号がピークを過ぎれば正の６１す電信けがベースライ
ンへ戻るのを待たずに、員のσ（（］定値９が始まって
もよく、遅延カラムの内容積ヶ小さくして、測定ガスが
遅延カラムを通過するのに要、する時間（遅延時間）を
短かくできる。

一！た測定セルと比較セルと全面りているガスはさくリ
ボセルのガスｉｊｎ過時間と遅ｂｔ時間を合計した時間
差で４・ト動しているが、この時間は一般に数分間と短
い上に、分析装置周辺の７１．ｉｊ度変化は一般に比較
的ゆるやかである。従って上記の装置では、測定セルと
比較セルとを同時に流れるカス中の水分濃度は常に殆ん
ど同じであるため、水分含有１仕が変っても比較流通法
の特性により光学的に補正され安定なベースラインが得
られる。

さらに２以上の試料を間欠的に注入して分析する場合は
、ひとつの測定ガスが測定セル（１（ｐに入り始めて通
過し終る凍ては、比較セル０乃にはそのひとつＩｌｌに
注入さｈた試ｒ１の測定ガスが比較セル（１つ内に存在
せず、キャリアガスが通過しているように、間隔を置い
て試料が注入さｉｚる。

遅延カラムｔま単に遅れ時間をつくるためだけなので内
部が空のカラムでよい。細いパイプをコイル状に巻いて
使用するのが使い易い。パイプ内径が太すぎると２酸化
炭素金含む測定ガスの塊が遅延カラムを通過する時に拡
散して１１１Ｊ記の負の測定信号のピークがブロードに
なｐｌそのため次の測定への待機時間が長くなる。内径
３〜１０門のパイプが適当である。カラムの内径と長さ
トまとの発り］の装置では内径５〜１０閉Ｘ１８００〜
２２００關長程度が適当である。カラムの相貫としては
ステンレス鋼のような金属またｔまポリエチレンなどの
ようなプラスチックなどが挙げられる。

遅延カラムの遅延時間はなるべく短い方が好ましく、遅
延カラムが小形にでき、−１念分析時１１１１も短くす
ることができて有利である。そのためには測定ガスの容
積がなるべく小さくて、すなわちキャリアガスの流れ方
向へ拡散さｉｔていないシャープなピークの測定借りが
得られるのが望ましい。

従ってこの発明にｔよ、キャリアガス供ｍｉηへが、試
料全量を試料導入部から燃焼部へ導入した際に、ギヤリ
アガスの供給を中Ｍ１できるキャリアガス供給中断手段
をも備えたＩ］ｆＪ記間欠燃焼式炭素分析装置も含まれ
る。この装置によｈＩｆ、遅６１Ｅ時間を短縮すること
ができ、特に燃焼時間の長い遅延性物質を含有する試料
の場合特に有利である。

なおこの発１１の装［−に川すられる室温冷却式水分凝
縮器は前記形抛以外の形容の冷却管を用いてもよくさら
に放冷でｔよなくて一定条件で凝縮器周辺の空気を冷却
管に吹きイ＼Ｊけて冷却する形態のものでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ＶＪこの発り１の１゛ＯＣ公オ（１装置の一実施
例（１）・・・試料供給部、　　　（２）・・・キャリ
アガス供給部、（３）・・・燃焼管、　　　　　（４）
・・・加熱炉、（５）・・・Ｙ字形ガラス管、　（６）
・・・水封トラップ、（７）ト・・非分敵影赤外線ガス
分析計（ＮＤｘｘｚ）、（８）・−光源、　　　　　（
９）・・・検出計、（１（：・・−測定セル、　　　　
θ１，１・・・遅延カラム、ｕ４・・・比較セル、　　
　　（１１・・・排出管、（Ｉ・Ｖ−・バ己録計。 第２図 工 負　　　□ 手続補正用 昭和５７年　９月−２日 １射′Ｆ庁艮官　若杉　和犬　殿 １、小（′１の表示 昭和５７年持８′［願出１２９２１９号２、弁明の名称 疾素分析装協 ３、補ＪをＪる者 小イ′１どの関係　　特８′１出願人 住　所　京都市中京区河原町通二条下ルーツ船人町３７
８番地名　称　　（１９９）株式会社島ｉ１！製作所代
表者　横　地　　節　男 ４、代理人　〒５３０ 住　所　大阪市北区西天満５丁目１−３りＡ−ター・ワ
ン　ヒル５、　ン市市命令の１コイｑ　　　　　（自　
　梵）８、補正の内容 別層のどおり 補正の内容 （１）　　明細書出４頁１１行目の「１だ面積」を「ま
たは面積」に訂正する。 （２）　　同書第６頁７行目の「水分除去部、非分散形
」を「水分除去ｆｉＢ、および非分散形−１に訂正する
。 （３）同害四頁８行目の「略省）及び検出部をこの」を
「略称）をこの」に「Ｊ圧する。 ２、特許請求の範囲 １、　　’ｌ＝ｌニヤリアガス部、試料を間欠的に導入
するための試料導入部、試別導入に対応して作動する燃
焼部、水分除去部および非分敵影赤外線ガス分析計（Ｎ
Ｄ工Ｒと略称）をこの順に連結してなる間欠燃焼式炭素
分析装置において、Ｎ　ＤＩＲ内の測定セルと比較セル
とを遅延カラムで連結するとともに比較セルに排出管を
設け、間欠的に送られる２酸化炭素含有潤定ガスがキャ
リアガスによって測定セル、遅延カラム及び比較セルを
通過して排出さｉするよう（１）１成され、測定ガスが
測定セルを通過して得られる正の測定信号のピークが次
いで７１（ｑ定ガスが比較セルを通過して得られる負の
測定信号と少なくとも重ならないような内容積を遅延カ
ラムが有する間欠燃焼式炭素分析装置。 ２、水分除去部が室温冷却式水分凝縮器または電子冷却
式水分凝縮器である／ｉ！ｉ＋ｔ’Ｆ　ｉｒ’ｒ求のｉ
１６′ｊ囲第１項記載の装置。 ８、キャリアガス供給部が、試料全一用を試料導入部か
ら燃焼ｉ１＋へ導入した際に、ギヤリアガスの供給を中
断できる、ギヤリアガス供給中断手段を備えてなる特■
′「請求の範囲第１項記載の装置、。 −ゴユ　　Ｕむ　　ン市　　＋’、ｈ　　　ｖ１特許庁
長官　若杉　和犬　殿 １、事イ′１の表示 昭和５フイロｌＪ　ｉ’ｒ願第１２９２１９号２、発明
の名称 υＪ素分（Ｊ１択置 ３、ン１１ｉ　ｉ、Ｔ−をづる名 事イ′１との関係　　特８′Ｆ出願人 住　所　　京都市中京区河原町ｊ山二条下ルーツＯｔ）
大町３７８番地名　称　　　（１９９）４λ、ゴ（会社
　、弗汁製作所代表者　横　地　　節　男 ４、代理人〒５３０ 住　所　　大阪市北区四人ｉＸ＋＞　５丁目１−３りＡ
−ター・ワンビル６、　　？＋１ｉｉＩＥのλ・Ｊ３２ 明細囚の［待、ｉ′Ｆ請求の１Ｍ１１７ＪＩＪ及び［北
門の訂細なＭ１明Ｊの欄７、補ロニの内容 別紙のと、１３り 補正の内容 （１）明細書第２頁の第１１行、第３頁第１及び７行、
第４頁の第８．１０及び１６〜１７行、第６頁の第１３
行、第７頁の最終行、第８頁の第９及び１４行並びに第
１０頁の第１４行の１２酸化炭素」を「二酸化炭素」に
訂正づる。 ２、特許請求の範囲 １、　キャリアガス供給部、試料を間欠的に導入するた
めの試料導入部、試料導入に対応して作動する燃焼部、
水分除去部および非分敵影赤外線カス分析１１（Ｎ　Ｄ
　Ｉ　Ｒと略称）をこの順に連結してなる間欠燃焼式炭
素分析装置において、ＮＤＩＲ内の測定セルと比較セル
とを遅延カラムで連結づるどともに比較セルに１ノ１出
管を設（プ、間欠的に送られる二酸化炭素含有測定カス
がキャリアガスによって測定セル、遅延カラム及び比較
セルを通過して排出されるよう構成され、測定カスが測
定セルを通過してｉｑられる正の測定信号のピークが次
いで測定ガスが比較セルを通過しＣ得られる負の測定信
号と少なくとも重ならないような内容積を遅延カラムが
有する間欠燃焼式炭素分析装置。 ２、　水分除去部が”ｌ濡冷却式水分凝縮器または電子
冷却式水分凝縮器である特許請求の範囲第１項記載の装
置。 ３、　キャリアガス供給部が、試料全量を試料導入部か
ら燃焼部へ導入した際に、キャリアガスの供給を中断で
きる、キャリアカス供給中断手段をｕｈえてなる特許請
求の範囲第１項記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、キャリアガス供給部、試料を間欠的に導入するため
   の試料導入部、試料導入に対応して作動する燃焼部、水
   分除去部、非分敵影赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ（！ｌ
   ：略称）及び検出部をこの順に連結してなる間欠燃焼式
   炭素分析装置において、 ＮＤＩＲ内のｉ＋ｌＪ定セル七比較セルとを遅延カラム
   で連結するとともに比較セルにｖｌ：円管を設け、Ｉｆ
   ｊｌ欠的に送られる２酸化炭素含有測定ガスがギヤリア
   ガスによって測定セル、遅延カラム及び比較セルを通過
   して排出されるよう構成され、測定ガスが測定セルを通
   過してｆ！？られる正の測定信号のピークが次いで測定
   ガスが比較セルを通過して得られる負の測定信号と少な
   くとも重ならないような内容イ）“ｌ遅延カラムが有す
   る間欠燃焼式炭素分析装置。 ２、水分除去部が室温冷却式水分凝縮器または電子冷却
   式水分凝縮器である特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８、キャリアガス供給部が、試料全量を試料導入部から
   燃焼部へ導入した際に、キャリアガスの供給を中断でき
   る、キャリアガス供給中断手段を備えてなる特許請求の
   範囲第１項記載の装ＦＩ０