JPS62278425A - 自動化多重ストリ−ム分析装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 この発明は工業プロセスの操業を制御自在に最適にする
為に、このプロセスのストリーム並びに／又は廃棄物の
ストリームを自動的に監視する分析装置に関する。

工業プロセス・ストリーム（１つ又は複数）の成分の分
析は、プロセスの操業状態に関する重要な分析情報が得
られる。この情報は、プロセスを最適にする為に、弁、
ポンプ、反応等を自動的に制御する根拠になり得る。こ
うして品質が一層高い製品の出力を増加することが出来
る。更に、この分析情報は、公称の限界を上又は下に越
える様な成分の濃度が存在することを表示して、極端な
場合にはプロセスの運転停止を含むことがある様な適正
な措置を開始するのに役立つ。誤動作の出所を容易に確
認して、修理を促進し、こうして非稼働時間を最短にす
ることが出来る。ある期間にわたる分析データを比較す
ることにより、劣化傾向を確認し、問題が重大になる前
に、適正な保守手順を好便に計画することが出来る。

製造される製品を含むプロセス・ストリームを監視する
ことが重要であることは勿論であるが、プロセスから放
出される廃棄物のストリームを監視することも同じく重
要である。この様な廃棄物又は流出物のストリームに関
する分析データは、プロセスの効率の表示になるのが典
型的である。

製品が廃棄物のストリームの中に失われているかどうか
、又どの位失われているかを知ることも有利である。製
品が特に貴重である場合、廃棄物のストリームからそれ
を回収することがコストをかけてもよい手段になること
がある。更に、廃棄物のストリームが有害な元素を含ん
でいる場合、それらを環境にとって安全にする為の費用
のかかる処理手順を実施しなければならない。そうでな
ければ、コストのか＼る規制された処分手順をとらなけ
ればならない。廃棄物のストリームに関する分析データ
は、製品回収プロセスと廃棄物処理プロセスの両方を制
御する為に有利に用いることが出来る。

最大限に有利なものにする為には、分析データは出来る
だけ現時点のものにすべきである。即ち、最善の結果を
１ワる為には、このデータの収集及び評価は実時間で行
なうべきである。ストリームを連続的に監視することが
理想的であるが、典型的には、複数個のストリーム又は
１個のストリームに沿った複数個の点を監視する必要が
ある。製品、廃棄物、回収及び処理の夫々のストリーム
を全て監視しなければならない場合、実際にそうである
。

これら全てのストリームの連続的な監視は、各々の監視
点に専用の分析用検畠器を必要とする。多くのプロセス
の用途では、複数の種類の元素が存在するかどうかだけ
でなく、夫々の濃度についても、種々のストリームを監
視することが必要である。関心のある全ての元素を分析
し得る１つの分析装置、又は各々の元素に対する別々の
装置を各々の監視点に設けて、連続的な実時間の監視を
行なうことは、非常にコストのかかる方式である。

役に立つ分析データがｐｐｍ又はｐｐｂまでもの濃度の
分析を要求し、高価な非常に手の込んだ分析計装を必要
とする時、特にそうである。都合のよいことに、大多数
のプロセスの用途は複数個のストリームの連続的な監視
を必要とせず、この為、１個の又は少なくとも最小限の
数の分析装置＋￥（複数の種類の元素の分析）を利用し
て、時分割方式で分析を直列に実行することが、受入れ
ることの出来る方式である。この場合、標本化を頻繁に
行ない、分析を速やかに行なって、分析データが関心の
あるストリームの成分の現時点といってよい又は実時間
の分析を表わす様にすることが重要である。

従って、この発明の目的は、複数個のプロセス・ストリ
ームに対して化学分析を行なう改良された自動化装置を
提供することである。

別の目的は、上に述べた性格であって、複数の成分の濃
度に関する分析データが実時間で速やかに発生される様
な装置を提供することである。

別の目的は、上に述べた性格であって、複数個のストリ
ームからの標本化を予定の計画に従って分析する為にと
る様な装置を提供することである。

この発明の別の目的は、上に述べた性格であって、要求
があった時、標本化計画を中断して、分析の為に、任意
の選ばれたストリームからサンプルをとることが出来る
装置を提供することである。

別の目的は、上に述べた様な性格であって、相次ぐサン
プルの間の相互汚染を避ける装置を提供することである
。

別の目的は、上に述べた様な性格であって、分析装置の
標準化が自動的に行なわれる様な装置を提供することで
ある。

別の目的は、上に述べた様な性格であって、各々のサン
プルの完全さが保存される様な装置を提供することであ
る。

別の目的は、上に述べた様な性格であって、分析データ
を利用して、種々のストリームを含むプロセス（１つ又
は複数）を制御する装置を提供することである。

この発明のその他の目的は、一部分は明らかであろうし
、一部分は以下の説明から明らかになろう。

発明の要約 この発明では、複数個のプロセス・ストリームの複数の
成分の濃度を分析する自動化オンライン装置を提供する
。この結果得られる分析データを処理し、プロセスの制
御、異常な操業状態の通告及び結果の報告に利用する。

監視される種々のプロセス・ストリームは夫々標本化ル
ープを備えており、その中を流体のストリームの分路し
た一部分が連続的に流れる。こういうサンプル・ループ
をサンプル選択システムにある多重ポート弁の相異なる
ポートに配管接続する。このシステムの動作は、予定の
サンプル選択計画に従ってコンピュータによって通常自
動化されている。このサンプル選択コンピュータが多重
ポート弁を制御自在に作動して、選ばれたストリームか
らサンプルを抽出し、このサンプルが化学分析の為に分
析器械に送られる。分析結果に関する分析データがサン
プル選択゛コンピュータにある適当な分析制御表と比較
されて、限界からはずれた成分の濃度があれば、それを
確認する。多重ポート弁は、サンプルの相互汚染を防止
する為の洗滌溶液を注入する為並びに分析器械を較正す
る為の標準溶液を注入する為にも、コンピュータによっ
て制御される。サンプル選択コンピュータがオペレータ
からの並びにプロセス制御コンピュータからの要請をも
受理し、任意の選ばれたストリームからサンプルをとる
。

手作業で収集された標本から分析の為にサンプルをとる
手段も設けられている。

容量を拡張すると共に更に頻繁な標本化が出来る様にす
る為、１対のサンプル選択システムを設け、その自動化
した動作をホスト・コンピュータによって調整する。各
々のシステムには異なるグループのプロセス・スリドー
ムに対する１次的な責任が割当てられるが、両方のシス
テムが全てのプロセス・ストリームを標本化する能力を
持っていて、完全な冗長性を有する。その結果、一方の
システムが器械較正ルーチンを行なっている間、又は保
守及び修理の為に非稼働である間、プロセス制御に必要
な分析データを適時に提供する能力は脅かされない。杆
々のプロセス・ストリームに対して責任を持つプロセス
を制御するコンピュータがホスト・コンピュータと連絡
すると共に、サンプル選択コンピュータと直接的に連絡
し、こうしてホスト・コンピュータが働がなくなった場
合でも、実時間のプロセス制御が脅かされない。

この為、この発明は以下詳しく例示する様な＄１．）造
の特徴、要素の組合せ及び部分の配置で構成されており
、この発明の範囲は特許請求の範囲に示されている。

この発明の性質及び目的が十分理解される様に、次に図
面について詳しく説明する。

詳しい記載 第１図について説明すると、参照数字１０が所望の製品
を作る工業プロセス全体を示す。実際には、プロセス１
０は、製品を作るプロセスと、製品回収ブ０セス並びに
製品プロセスからの流出物に関する廃棄物処理プロセス
の様に、幾つかの関連したプロセスを表わすものであっ
てよい。プロセス（１つ又は複数）１０は複数個のプロ
セス・ストリーム１０ａ乃至１０ｇを持ち、これらはパ
イプ、導管、反応器等を通る流体で構成される。

プロセス１０に使われる多数の弁、ポンプ等が、プロセ
ス・コンピュータ１２により、まとめて１４に示す多数
の信号通路を介して制御される。温度、圧力、流二等の
様に、プロセスに存在する種々の状態に関する情報、及
びコンピュータの指令が実際に実行されていることを示
す帰還信号を供給する為に、プロセス・コンビニ〜りに
は信号が送り返される。

全体を２０で示す自動化多重ストリーム分析装置がデー
タ・リンク１６．ｆｉｌｌを介してプロセス・コンピュ
ータ１０と連絡する様に接続されている。この装置がホ
スト・コンピュータ２２と、全体を２３Ａ、２３Ｂで示
す同じ構成の１対のサンプル選択システムとを含むこと
が判る。各々のシステムがコンピュータ２４、まとめて
２６で示す複数個の多重ポート弁、誘導結合のプラズマ
分光計（ＩＣＰＳ）２８の様な分析器械、及びそれに関
連したコンピュータ３０を含んでいる。第１図に見られ
る様に、サンプル・ループ３２ａ乃至３２ｇが、サンプ
ル選択システム２３Ａの多重ポート弁２６に対して、ス
トリーム１０ａ乃至Ｌｏｇとして夫々流れる流体を表わ
す部分を分路する様に接続されており、サンプル・ルー
プ３４ａ乃至３４ｇがシステム２３の多重ポート弁２６
へ、ストリーム１０ａ乃至１０ｇとして夫々流れる流体
を表わす部分を分路する。この為、両方のシステム２３
Ａ、２３Ｂの多重ポート弁が、全てのプロセス・ストリ
ーム１０ａ乃至１０ｇからサンプルをとることが出来、
完全な冗長性を持つ。然し、通常は、ホスト・コンピュ
ータ２２の制御のもとに、標本化負荷は２つのシステム
が分担する。これによって、一方のシステムが手入れを
する為に非稼働である時、又は器械較正ルーチンで手が
塞がっていても、全てのプロセス・ストリームを監視出
来ることが保証される。

第３図に示す様に、各々の多重ポート弁２６はマニホル
ド・ブロック３６、弁ブロック３８、回転子４０及び割
出しモータ又はステップ・モータ４２を持つ様に構成さ
れている。弁ブロックが、弁ブロックのすき開孔４４ａ
を通ってマニホルド・ブロックのねじ孔４４ｂに螺着し
たボルト４４の円形配列により、マニホルド・ブロック
に固定されている。マニホルド・ブロックには角度方向
に相隔たって、半径方向に整合した複数個の対の通路３
６ａ、３６ｂ（第４図）が形成されており、これらの通
路は図面に示した下端を皿形にして、夫々１対の金属管
４６ａ、４６ｂの端を受入れる様になっている。６対の
マニホルド通路３６ａ。

３６ｂが、夫々弁の入口及び出口ポートをもが成するが
、別個の１対の弁ブロツク通路３８ａ、３８ｂと夫々連
通し、弁ブロツク通路の上端が横通路３８ｃとその上端
で連通ずる。後に述べた各々の通路は、回転子４０に形
成された１個の倒立Ｕ字形通路４０ａの半径方向外側の
開放端と選択的に連通ずる、角度方向に相隔たる出口端
３８ｄの円形配列を持つ様に延長している。このＵ字形
通路の内側の脚が回転子の軸線と整合しており、その開
放下端がユニオン４８を介して中心に配置された弁ブロ
ツク通路３８ｅと連通している。このユニオンは、回転
子軸４０ｂを介して回転子に接続された割出し装置４２
により、両方向の回転が出来る様に、回転子４０を弁ブ
ロック３８に取付けるのに役立つ。１個の共通の中心の
弁ブロツク通路３８ａが１個の共通のマニホルド・ブロ
ック通路３６Ｃ（第４図）と連通し、通路３６ｃの下端
は皿形になっていて、共通の出口管５０の端を受入れる
。通路３６ｃが弁２６の共通の出口ポートを構成する。

図示のＯリング封じの様な適当な封じが、マニホルド・
ブロック、弁ブロック及び回転子の界面に於ける流体の
洩れを防止する。

第１図及び第３図を併せて参照すれば、６対の管４６ａ
、４５ｂ、マニホルド・ブロック通路３６　ａ、　　３
６　ｂ、及び弁ブロツク通路：ｌａ、３８ｂ、３８ｃが
、１つのサンプル・ループ３２ａ乃至３２ｇ、３４ａ乃
至３４ｇを構成することが判る。標本化しないストリー
ムのサンプル・ループを通る連続的な流体の流れが第３
図に矢印５２で示しである。回転子４０をその通路４０
ａが、データリンク５４を介して関連するサンプル選択
システムのコンピュータ２４から指令された通りの選ば
れた１つの弁ブロツク通路の出口３８ｄと連通ずる様に
位置ぎめすることにより、選ばれたサンプル・ループの
流体の流れが、矢印５６で示す通路へ方向転換される。

こうして選ばれたストリーム１０ａ乃至１０ｇからサン
プルをとり、出口管５０によって分析の為に分光計２８
へ送られる。

多重ポート弁が、それに接続されたサンプル・ループを
通る流体の連続的な流れを収容し、この為、選ばれたサ
ンプル・ループから抽出されたサンプルが、プロセスの
関連したストリームに流れる流体を実時間でほんとうに
表わしていることが判る。

言換えれば、どのサンプル・ループも、過去のある時点
でプロセス・ストリームに流れていた流体に関係する様
な動かない流体容積を持っていない。

上に述べた多重ポート弁の構成が手入れ及び修理をやり
易くしていることも理解されよう。即ち、多重ポート弁
が故障した場合、その動作部分を取替えても、単にボル
ト４４をはずし、弁体−回転子一割出し装置の集成体を
一体として交換することにより、サンプル・ループの接
続を乱すことはない。この為非稼働時間が最短になる。

典型的には、弁の出口管４６ｂは適当なプロセス・スト
リームに接続されるが、場合によっては、単に廃棄　。

部へ接続してもよい。

第２図に見られる様に、各々のサンプル選択システム２
３Ａ、２３Ｂが２６ａ、２６ｂ、２６ｃに示す少なくと
も３つの多重ポート弁を持っており、その全てが第３図
に示す構造である。多数のサンプル・ループを使う様な
ある用途では、３つより多くの多重ポート弁を用いる。

各々の多重ポート弁２６ａ、２６ｂ、２６ｃが、コンピ
ュータ２４から夫々別々の通信回線５４ａ、５４ｂ、５
４Ｃを介して選択的に送られてきた位置ぎめ指令に応答
する。各々の多重ポート弁がこういう回線を介して弁位
置データを送返し、それがコンピュータの指令に正しく
応答したことを検証すると共に、コンピュータ２４が、
最短通路を通って次に選ばれた弁の位置に達する為には
、弁の回転子をどの方向に回転すべきであるかを決定す
ることが出来る様にする。第２図から、種々のサンプル
・ループが多重ポート弁（ＭＰＶ）２６ａ、２６ｂに分
配されており、その共通の出口ポート（管５０）が多重
ポート弁（ＭＰＶ）２６ｃの別々の入口ポート（管４６
ａ）に接続されていることが判る。弁２６ｃが図面に示
した２つの多重ポート弁よりも多くの弁からのサンプル
入力に容易に対処することが出来ることが理解されよう
。多重ポート弁２６ｃの共通の出口が管５０を介してポ
ンプ５８に接続され、このポンプが分光計２８に注入す
る為に、抽出したサンプルの予定量を計量する。

注入される各々のサンプルには、ポンプ６２によってＲ
６０から計量された内部基準標準溶液（ＩＲＳ）が混合
される。ポンプ５８．６２の動作が第２図に示す器械コ
ンピュータ３０によって制御される。内部基準標準溶液
は、どのプロセス・ストリームにも存在していない独特
な元素の予定の濃度を持っている。各々のサンプル中の
この独特な元素の存在に対する分光計２８の応答を評価
することにより、コンピュータ３２が、信頼性の高い分
析データを発生する為に、ドリフト、分析の変動及び雑
音の影響を最小限に抑えることが出来る。

次に第１図及び第２図を一緒に参照すれば、サンプル・
ループが多重ポート弁２６ａ、２６ｂに接続される他に
、洗滌溶液の１つ又は更に多くの貯蔵槽６４が各々のサ
ンプル選択システム２３Ａ。

２３Ｂの各々の弁の入口ポート３６ａ（第３図）に管６
４ａを介して接続される。種々の゛プロセス・ストリー
ムの性質に応じて、洗滌溶液は純水で構成することが出
来るし、或いは場合によっては適当な酸にすることが出
来、これが別々の貯蔵槽６４に保持されていて、相異な
る多重ポート弁の入口ポートに別々に配管される。典型
的には、サンプル選択システムのコンピュータ２４は、
分析の為にサンプルをとる直前及び直後に、弁２６ａ。

２６ｂ、２６ｃをそれに応じて位置ぎめすることにより
、洗滌サイクルを計画する様にプログラムされる。この
代りに、或いはこの他に、これらの弁は抽出されたサン
プルの間に水の栓を注入する様に制御することが出来る
。こういう手段は、サンプルの相互汚染を防禦する為に
とられる。更に両方のサンプル選択システムの多重ポー
ト入口には、第１図の６６ａにまとめて示す個々の管に
より、まとめて６６に示す複数個の容器が接続されてい
る。各々の容器は、種々のサンプルをそれに対して分析
する為の各々の元素の既知の濃度を持つ異なる溶液を保
持している。この為、較正又は標準化ルーチンの間、選
ばれたサンプル選択システムの多重ポート弁２６ａ、２
６ｂ、２６ｃが、種々の標準容器６６の塊を取出す様に
コンピュータ２４によって制御され、これらの塊が相次
いで分光計２８に送られ、それに対する応答を評価する
。コンピュータ２４及び２８が相互接続データ回線３１
を介して協調し、信号回線２９を介して、供給された各
々の標準溶液中の既知の元素の濃度に対する分光計の各
々の応答の別々の較正曲線を設定してコンピュータ３０
に送る。更に、コンピュータ３０が、各々の標準元素の
応答が正しく確認される様に保証する為に、分光計の適
当な調節を自動的に行なう。こうして分光計２８及びコ
ンピュータ３０は、分析される各々のサンプル中に入っ
ている関心のある元素又は成分の濃度を具体的に示す分
析データを供給する様に、盲動に較正される。

第２図について説明すると、少なくとも若干のサンプル
・ループは２方弁６８を持っていてよく、これらの弁を
手動で作動して、その中を通る流体の流れを中断し、ル
ープの一部分を加圧空気源６９に接続する。こうして使
用状態の中断を極く少なくして、閉塞を吹飛ばすことが
出来る。各々の多重ポート弁の全ての入口ポート及び出
口ポートにこの吹飛ばし能力を用いるのが理想的である
。

ある場合には、ソレノイド弁（Ｓ）７０が弁の出口ポー
トと連通ずる管４６ｂと配管接続される。

具体的に云うと、こういう弁は、その入口ポートが管６
６ａを介して種々の＋Ｓ準容″ｒｉ６６及び管６４ａを
介して洗滌貯蔵槽６４と連通ずる様な弁の出口ポートに
設けられている。洗滌溶液及び標準溶液を弁２６ａ、２
６ｂ及びそれらに共通の出口ポートを介して管５０を通
じて多重ポート弁２６Ｃに送る期間の間、これらのソレ
ノイド弁７０がコンピュータ２４からの信号に応答して
開かれ、こうしてこういう溶液の無意味な浪費を避ける
。

更に弁の出口管４６ｂには流れスイッチ７２が入ってお
り、こういうスイッチは、サンプル・ループの流体の流
れがサンプルをとるのに適切であること、並びに抽出さ
れたサンプルが弁２６ｃに達し、この為分析の為に利用
出来ることをコンピュータ２４に知らせる様に作用する
。こういう流れスイッチは、第１図に全体を７３で示し
たプロセス・センサの中に入っており、こういうセンサ
の中には、プロセス１０内の進行状態、標準容器６６及
び洗滌貯蔵［６４ｃ内の流体の液位等を監視するセンサ
も入っている。流れスイッチがサンプルをとるのに適切
な流れがあることを知らせてから、代表的なサンプルが
確実に得られる様にすると共に、標本化の相互汚染を更
に少なくするのに十分な平衡時間の間、分光計に対する
サンプルの注入を遅らせることが好ましい。更にこうい
う流れスイッチは、流体の流れに対する閉塞状態又は制
限状態が存在することをコンピュータ２４に知らせる様
に作用する。

第２図に示す様に、電気的に作動される３方弁７４がコ
ンピュータ２４によって遠隔制御されるが、多重ポート
弁２６ｃの共通の出口ポートから計量ポンプ５８へ通ず
る出口管５０に接続されていて、監視されるプロセス・
ストリーム１０ａ乃至１０ｇ以外のプロセス中の点から
、手作業で収集された標本からサンプルをとる。この為
、計算機の端末装置２４ａに適当な指令を入力すること
により、弁７４がビーカフ５に収集された液体標本から
サンプルをとる様に位置ぎめされる。このサンプルの分
析は自動的に取出されたサンプルと同じ様に行なわれる
。

第１図の分析装置２０は多数の動作モードを持ち、これ
らの動作モードがホスト・コンピュータ２２の端末装置
２２ａにより、オペレータによって開始される。オペレ
ータが選択した設定モードで、サンプル選択システムの
コンピュータ２４及びＩＣＰＳコンピュータ３０に対す
る動作パラメータが設定される。これは、標本化しよう
とする各々のプロセス・ストリーム１０ａ乃至１０ｇに
対する分析制御表を設定することを含む。こういう表が
、プロセスが正常に働いている時、種々のストリームの
サンプルの分析がどうなるかを定める。各々のサンプル
分析で表示された種々の元素の濃度をそれと比べて測定
する警報限界の種々のレベルも設定される。サンプル内
の特定の元素の濃度がどの限界を越えたかに応じて、こ
の事実がサンプル選択システムのコンピュータの１つの
端末装置２４ａ及び／又はホスト・コンピュータの端末
装置２２ａで表示され、ホスト・コンピュータのプリン
タ２２ｂによって印字出力され、並びに／又はプロセス
・コンピュータの端末装置１２ａで警報として出される
。標本化計画をサンプル選択システムのコンピュータ２
４に入力して、種々のプロセス・ストリームを連続的に
標本化する開度を設定する。これは時間基準、例えば１
時間に１回であってもよいし、或いはサンプル・カウン
ト基鵡、例えば２０個のサンプル毎に１回であってもよ
い。あるプロセス・ストリームは、連続的又は自動的で
はなく、要求があった時に標本化することが出来る。標
本化計画に含まれるプロセス・ストリームの標本化は、
任意のコンピュータの端末装置１２ａ、２２ａ、２４ａ
からオペレータが要請することが出来、選ばれたストリ
ームからサンプルをとり、順番外で分析する。種々のプ
ロセス・ストリームは優先順位をつけ、それに応じて標
本化待ち行列に入れる。オペレータが入力するか、又は
プロセス・コンピュータ１２によって選ばれたストリー
ムを標本化する為に自動的に発生された要請には、最も
高い優先順位が与えられる。

全てのサンプル分析に関する分析データがホスト・コン
ピュータに貯蔵され、特定された期間にわたって行なっ
た相次ぐサンプル分析によって表わされる様な、特定の
プロセス・ストリーム中の選ばれた元素の濃度の様な種
々の報告書及び傾向情報を作成する為に後で使われる。

任意の選ばれたプロセス・ストリーム（１つ又は慢数）
に対する過去のサンプル分析に関するデータをオペレー
タの指令により、検索し、表示し又は印字出力すること
が出来る。ホスト・コンピュータ２２が、標本化負荷を
その間で便宜的に分担することが出来る様にする為に、
サンプル選択システム２３Ａ及び２３Ｂの動作を：Ａ整
する。然し、システムのコンピュータ２４は、ホスト・
コンピュータが非稼働になった場合、支援モードに入る
様にプログラムされており、標本化及びプロセス・コン
ピュータ１２に対する報告を動作の融通性は低下するが
、続けることが出来る様になっている。

何れか一方のサンプル選択システムのコンピュータを標
準化モードにすることが出来、この間、種々の容器６６
から標章サンプルを取出し、関心のある全ての元素に対
する較正曲線を設定する為に、分光計２８に注入するこ
とが出来る。各々のサンプル選択システムは診断モード
にすることが出来、この間、オペレータはシステムの故
障診断を手作業で行なって、そのシステムが正しく動作
しているかどうかを決定することが出来る。前に述べた
様に、何れのシステムも単一サンプル・モードにするこ
とが出来、この時オペレータが任意の選ばれたプロセス
・ストリームの分析を要請することが出来る。更に前に
述べた様に、支援モードをとることも出来、この時シス
テムは、ホスト・コンピュータ２２が不作動である期間
中もサンプル分１斤を実施することが出来る。最後に完
全自動化モードでは、システムが設定モードの間に設定
された形式に基づいて、全くオペレータが関与しない形
でサンプル分析を行なう。

基本的には３種類のサンプル分析がある。即ち、連続的
な又は自動化した分析と、プロセス制御サンプル分析の
要請と、オペレータのサンプル分析要請である。連続的
な分析の間、設定モードの間に設定された計画に従って
サンプルをとる。プロセス制御要請は、特定されたプロ
セス・ストリームからとったサンプルを分析する為に、
プロセス・コンピュータ１２によって自動的に又はその
端末装置１２ａを介して手作業で開始される要請である
。オペレータ要請は、特定されたプロセス・ストリーム
から、又はビーカフ５（第２図）に手作業で収集された
サンプルからのサンプルを分析する為に、何れかのコン
ピュータ端末装置２２ａ。

２４ａで監視される要請である。オペレータは器械の較
正を検証する為に、特定された標準サンプルを取出す様
に要請することも出来る。こういうオペレータ要請は優
先順位が一番高く、任意の時に行なうことが出来る。こ
うして要請されたサンプルは、進行中の分析が完了した
ら直ちに分析される。

通常、２つのシステムは、ホスト・コンピュータ２２の
調整により自動化標本化モードで両方とも動作する。然
し、時には、一方のシステムが診断モード又は標準化モ
ードの、様な異なるモードにあることがある。他方のシ
ステムは自動化標本化モードを続け、プロセス・コンピ
ュータ１２のプロセス制御能力を支援するのに必要な分
析データを発生することが出来る。

この発明の自動化多重ストリーム分析装置は、石油の精
製、石油化学の生産、食品及び飲料の処理、発電等の広
い範囲に及ぶ種々のプロセスの用途に用いることが出来
る。同じく、分析器械は可視、紫外線、赤外線、Ｘ線及
び質量分光計、分光光度計、柾々の形式のクロマトグラ
フ、滴定針、密度計等及びその組合せを含んでいてよい
。この発明が特に適した用途は、燃料製造プロセスだけ
でなく、廃棄物の流れ及び有害な廃棄物処理コストを引
下げる為の廃棄物の流れの処理からのウランの回収プロ
セスを含めて、核燃料製造設備の完全自動化したプロセ
ス制御である。この用途に非常に適した分析器械は、ジ
ャーレル・アッシュ９０００分光計であり、これはイオ
ン及び原子の粒子を励起する為にアルゴン・プラズマを
用いた、多重チャンネルの直接読取形光放出分光計であ
る。

この器械は、ＩＣＰＳコンピュータの制御のもとに、ウ
ラン、硼素、カドミウム、ガドリニウム、アルミニウム
、カルシウム、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛
及びモリブデンの様な関心のある他種類の元素と、スカ
ンジウムの様な内部参照基準元素の濃度について、サン
プルを自動的に分析することが出来る。インテル８０／
２４マイクロコンピユータをサンプル選択システムのコ
ンピュータとして利用することが出来、ホスト・コンピ
ュータはディジタル・イクイップメント・コーポレイシ
ョンの１１／２４ミニコンピユータであってよい。典型
的なサンプル分析時間は、サンプルの調製、分析及び分
析データの報告を含めて、５分乃至７分の範囲である。

これまでの説明から明らかな目的を含めて、前に述べた
目的が効率よく達成されたこと、並びにこの発明の範囲
を逸脱せずに、以上説明した構造にある変更を加えるこ
とが理解されよう。従って、以上説明したこと又は図面
に示したことは、例示であって、この発明を制限するも
のと解してはならない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従って構成された自動化多重ストリ
ーム分析装置の簡略ブロック図、第２図は第１図に示し
た１つのサンプル選択システムの一部分の簡略ブロック
図、 第３図は第２図に示した１つの多電ポート弁の断面図、 第４図は第３図の線４−４で切った断面図である。 主な符号の説明 １０ａ乃至Ｌｏｇ：プロセス・ストリーム１２：プロセ
ス・コンピュータ ２４：サンプル選択コンピュータ ２６：多重ポート弁 ２８二分析器械 ３０、器械コンピュータ ３６ａ：入口ポート ３６ｂ＝出口ポート ３６：マニホルド・ブロック ３８：弁ブロック ４０：回転子 ４２：割出しモータ ５０：共通の出口ポート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数個のプロセス・ストリームと流体が連通する様
   に夫々接続されていて、種々のプロセス・ストリームを
   流れる流体を表わすサンプル流体の連続的な流れを実時
   間で受入れる複数個のサンプル・ループと、 夫々相異なる１つの前記サンプル・ループと、夫々相異
   なる１つのサンプル・ループに或る向きに接続された、
   複数個の組の相互接続された入口ポート及び出口ポート
   、共通の出口ポート、及び任意の選ばれた１つの組の入
   口及び出口ポートと連通可能であって、それに接続され
   たサンプル・ループから流体サンプルを抽出し、抽出し
   た流体サンプルを前記共通の出口ポートへ送出す手段を
   持つ少なくとも１つの多重ポート弁と、 前記共通の出口ポートに接続されていて分析の為に抽出
   されたサンプルを受取る分析器械と、各々のサンプルの
   分析に関する分析データを発生する器械コンピュータと
   、 オペレータが定めた計画に従って、前記サンプル・ルー
   プから流体サンプルを抽出する様に前記多重ポート弁の
   連通可能な手段を自動的に制御すると共に、各々のサン
   プルの分析に対する分析データを対応する分析制御表と
   比較して、分析するサンプル中の何れかの元素の濃度が
   予め設定した限界を越えた場合を知らせる様に作用する
   サンプル選択コンピュータと、 該サンプル選択コンピュータに結合されていて、前記分
   析データに応答して、前記プロセス・ストリームを含む
   プロセスを制御するプロセス・コンピュータとを有する
   自動化多重ストリーム分析装置。 ２）特許請求の範囲１）に記載した自動化多重ストリー
   ム分析装置に於て、前記多重ポート弁の別個の入口ポー
   トに接続された、少なくとも１つの洗滌溶液の貯蔵槽を
   有し、前記サンプル選択コンピュータが前記連通可能な
   手段を制御して、前記貯蔵槽からある量の洗滌溶液を取
   出して、前記共通の出口ポートを介して廃棄部へ送出す
   様に制御し、こうして前に抽出されたサンプルの全ての
   残痕を除去する自動化多重ストリーム分析装置。 ３）特許請求の範囲２）に記載した自動化多重ストリー
   ム分析装置に於て、複数個の容器を有し、各々の容器は
   、プロセス・ストリーム中に見られる各々の元素の既知
   の濃度を持つ相異なる標準溶液を保有していて、前記多
   重ポート弁の相異なる入口ポートに個別に接続されてお
   り、前記サンプル選択コンピュータが前記連通可能な手
   段を自動的に制御して、分析の為に前記共通の出口ポー
   トを介して前記分析器械に注入する為に、各々の容器か
   ら相次いで標準サンプルを取出し、前記器械コンピュー
   タ及び前記サンプル選択コンピュータが協調して、前記
   抽出したサンプル中の分析すべき各々の元素に対する別
   々の較正曲線を設定する自動化多重ストリーム分析装置
   。 ４）特許請求の範囲３）に記載した自動化多重ストリー
   ム分析装置に於て、オペレータの要請に応答して、前記
   サンプル選択コンピュータの制御のもとに、手作業で収
   集された標本からサンプルを取出す手段を有する自動化
   多重ストリーム分析装置。 ５）特許請求の範囲３）に記載した自動化多重ストリー
   ム分析装置に於て、前記サンプル選択コンピュータが、
   任意の選ばれたプロセス・ストリームのサンプル・ルー
   プからサンプルを抽出する様にオペレータの要請を受理
   し、要請されたサンプルを抽出する際は、自動的に計画
   されたサンプルの抽出より優先して、最も早い機会に抽
   出する様に前記連通可能な手段を制御する様にプログラ
   ムされている自動化多重ストリーム分析装置。 ６）特許請求の範囲５）に記載した自動化多重ストリー
   ム分析装置に於て、前記連通可能な手段が回転子の形を
   しており、前記多重ポート弁が、マニホルド、ブロック
   、及び該マニホルド・ブロックに着脱自在に固定されて
   いて前記回転子に回転自在に装着される弁ブロックを含
   んでおり、前記マニホルド・ブロックが前記入口ポート
   及び出口ポートの組と前記共通の出口ポートとを持って
   おり、前記弁ブロックは各組の入口ポート及び出口ポー
   トを流体が連通する様に接続する別々の通路、出口端を
   持つ、各々の通路の別個の延長部、及び前記共通の出口
   ポートと連通する１個の共通の通路を持っており、前記
   回転子が任意の１つの前記通路の延長部の出口端と連通
   し得る入口端及び前記共通の通路と連通する出口端を持
   つ１個の通路を持っており、更に、前記回転子を選択的
   に角度方向に位置ぎめして、１つの通路の延長部の出口
   端からサンプルを抽出し、該抽出したサンプルを前記共
   通の出口ポートへ運ぶ割出し手段を設けた自動化多重ス
   トリーム分析装置。 ７）特許請求の範囲５）に記載した自動化多重ストリー
   ム分析装置に於て、前記サンプル・ループ及び前記標準
   容器が第１及び第２の多重ポート弁の何れか一方の入口
   ポートに接続されており、前記洗滌貯蔵槽が前記第１及
   び第２の多重ポート弁の夫々の入口ポートに接続されて
   おり、更に第３の多重ポート弁が、前記第１及び第２の
   多重ポート弁の共通の出口ポートに個別に接続された別
   々の入口ポート、及び前記分析器械に接続された共通の
   出口ポートを持っており、前記第１、第２及び第３の多
   重ポート弁が前記サンプル選択コンピュータによって自
   動的に制御される自動化多重ストリーム分析装置。 ８）特許請求の範囲５）に記載した自動化多重ストリー
   ム分析装置に於て、前記多重ポート弁、前記分析器械、
   前記器械コンピュータ及びサンプル選択コンピュータが
   第１のシステムを構成し、更に、同一の構成の第２のシ
   ステム、及び前記第１のシステム及び第２のシステムの
   動作を調整して、その間で標本化負荷を分担するホスト
   ・コンピュータを有する自動化多重ストリーム分析装置
   。 ９）特許請求の範囲８）に記載した自動化多重ストリー
   ム分析装置に於て、前記プロセス・ストリームに接続さ
   れたサンプル・ループが前記第１及び第２のシステムの
   両方の多重ポート弁と直列に接続されている自動化多重
   ストリーム分析装置。 １０）特許請求の範囲９）に記載した自動化多重ストリ
   ーム分析装置に於て、前記ホスト・コンピュータは、前
   記第２のシステムが制御されて前記較正曲線を設定する
   為に標準サンプルを抽出して分析する間、前記設定した
   計画に従って流体サンプルを抽出する様に前記第１のシ
   ステムを制御することが出来る自動化多重ストリーム分
   析装置。