JPWO2014115364A1

JPWO2014115364A1 - 試料加熱装置及び元素分析計

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Publication number: JPWO2014115364A1
Application number: JP2014558430A
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Inventors: 由雄池澤; 増田　裕一; 裕一増田; 居原田　健志; 健志居原田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2017-01-26
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Also published as: EP2950094A1; WO2014115364A1; EP2950094B1; JP5935908B2; US20150355150A1; EP2950094A4

Abstract

試料加熱装置は、キャリアガスが供給される内部空間、及び試料ボート出入口開閉機構をもつ試料導入部と、内部空間に連結され、内部空間からキャリアガスが流入する燃焼管と、燃焼管を加熱するための加熱炉と、内部空間内に配置された試料ボートを、シール部材によって内部空間の気密性を維持しつつ内部空間の外部から操作可能な試料ボート移動棒によって燃焼管内へ移動させるためのボート操作機構と、試料ボート移動棒の温度を測定するための温度センサと、を備えている。

Description

本発明は、試料加熱装置及び元素分析計に関し、特に、液体や固体などの試料を試料ボートに載せて加熱する前処理を行なう試料加熱装置及び元素分析計に関する。

液体や固体などの試料を試料ボートに載せて加熱する前処理を行なう試料加熱装置がある（例えば特許文献１を参照。）。このような試料加熱装置は例えば試料中の炭素分の測定に用いられる。

図８は従来の試料加熱装置の概略的な構成図である。
試料導入部１０１の内部空間１０３にキャリアガスと支燃ガスを兼ねる酸素が常時一定流量で流されている。カバー１０５が開けられ、試料を収容した試料ボート１０７が試料ボートホルダ１０９に載せられる。その後、カバー１０５は閉じられる。試料ボートホルダ１０９は試料ボート移動棒１１１に固定されている。内部空間１０３の気密性を維持するために試料ボート移動棒１１１と試料導入部１０１の間にシール部材１１３が配置されている。

試料導入部１０１の内部空間１０３に燃焼管１１５が連結されている。燃焼管１１５の内部に酸化触媒１１７が配置されている。燃焼管１１５は加熱炉１１９によって所定の温度に加熱されている。

試料ボート１０７は、試料ボート移動棒１１１の操作によって試料ボートホルダ１０９とともに燃焼管１１５内へ移動される。試料ボート１０７に収容された試料は燃焼管１１５内で加熱される。試料中の炭素分が酸化及び分解されて二酸化炭素が発生する。発生した二酸化炭素はキャリアガスとともに二酸化炭素検出器に導かれる。二酸化炭素検出器は発生した二酸化炭素量を測定する。

測定終了後、試料ボート１０７は、試料ボート移動棒１１１の操作によって内部空間１０３まで引き戻される。その後、カバー１０５が開けられて試料ボート１０７は内部空間１０３から取り出される。

測定が行なわれている間、試料ボート移動棒１１１は、その先端側が燃焼管１１５内に配置され続けるので非常に高温になる。測定終了後、試料ボート移動棒１１１の先端側が高温な状態で試料ボート１０７が内部空間１０３まで引き戻されると、試料ボート移動棒１１１のシール部材１１３が損傷する。

シール部材１１３の損傷を防止するために、例えば、試料ボート移動棒１１１のストロークの約１／２が引き戻され（以後「冷却位置」と呼ぶ。）、その位置で３０秒保持される（以後「待ち時間」又は「冷却時間」と呼ぶ。）。冷却位置での待ち時間中に、試料ボート移動棒１１１の先端側の温度が低下する。待ち時間が経過した後、試料ボート１０７は内部空間１０３まで引き戻される。この待ち時間は、予め実験的に求めることが必要である。また、この待ち時間は加熱炉１１９の設定温度にも依存する。

特許第２５３１４２７号公報

本発明は、試料ボート移動棒の操作によって試料ボートが燃焼管内に配置される試料加熱装置において、試料ボート移動棒のシール部材の損傷を防止することを目的とするものである。

本発明にかかる試料加熱装置の一態様は、キャリアガスが供給される内部空間、及び試料ボート出入口開閉機構をもつ試料導入部と、上記試料導入部の上記内部空間に連結され、上記内部空間からキャリアガスが流入する燃焼管と、上記燃焼管を加熱するための加熱炉と、上記試料導入部の上記内部空間内に配置された試料ボートを、シール部材によって上記内部空間の気密性を維持しつつ上記内部空間の外部から操作可能な試料ボート移動棒によって上記燃焼管内へ移動させるためのボート操作機構と、上記試料ボート移動棒の温度を測定するための温度センサと、を備えたものである。

本発明の試料加熱装置の上記一態様において、上記燃焼管側へ移動された上記試料ボート移動棒を上記試料導入部側へ引き戻す際に、上記温度センサの温度測定値に基づいて、上記試料ボート移動棒が所定温度以下の温度で上記シール部材に接触するように引き戻し量を制御しながら上記試料ボート移動棒を移動させるための制御部をさらに備え、上記ボート操作機構は、上記制御部の指示に沿って上記試料ボート移動棒を移動させるための駆動手段を備えている例を挙げることができる。

本発明にかかる試料加熱装置の他の態様は、キャリアガスが供給される内部空間、及び試料ボート出入口開閉機構をもつ試料導入部と、上記試料導入部の上記内部空間に連結され、上記内部空間からキャリアガスが流入する燃焼管と、上記燃焼管を加熱するための加熱炉と、上記試料導入部の上記内部空間内に配置された試料ボートを、シール部材によって上記内部空間の気密性を維持しつつ上記内部空間の外部から操作可能な試料ボート移動棒によって上記燃焼管内へ移動させるためのボート操作機構と、上記燃焼管側へ移動された上記試料ボート移動棒を上記試料導入部側へ引き戻す際に、上記加熱炉の温度に対応する冷却時間の間、上記試料ボート移動棒を冷却位置で留まらせるための制御部と、を備え、上記ボート操作機構は、上記制御部の指示に沿って上記試料ボート移動棒を移動させるための駆動手段を備えているものである。

本発明にかかる元素分析計は、本発明の試料加熱装置と、上記試料加熱装置にキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給部と、上記試料加熱装置の上記燃焼管からキャリアガスとともに流出する、上記試料ボートに収容された試料に含まれる目的の成分を検出するための検出器と、を備えたものである。

本発明の試料加熱装置の一態様は、試料ボート移動棒の温度を測定するための温度センサを備えているようにした。これにより、本発明の試料加熱装置の上記一態様は、温度センサの温度測定値に基づいてシール部材との接触位置における試料ボート移動棒の温度を把握することができるので、試料ボート移動棒のシール部材の損傷を防止することができる。
さらに、本発明の試料加熱装置の上記一態様は、シール部材との接触位置における試料ボート移動棒の温度を把握できることにより、試料ボート移動棒を引き戻す際に、十分な余裕を見た不必要に長い待ち時間を設定する必要をなくすことができる。したがって、本発明の試料加熱装置の上記一態様は、試料ボート移動棒のシール部材の損傷を防止しつつ、燃焼管から試料ボートを引き戻す時間を短縮することができる。

本発明の試料加熱装置の上記一態様において、燃焼管側へ移動された試料ボート移動棒を試料導入部側へ引き戻す際に、温度センサの温度測定値に基づいて、試料ボート移動棒が所定温度以下の温度でシール部材に接触するように引き戻し量を制御しながら試料ボート移動棒を移動させるための制御部をさらに備え、ボート操作機構は、制御部の指示に沿って試料ボート移動棒を移動させるためのモータを備えているようにすれば、自動で、試料ボート移動棒のシール部材の損傷を防止しつつ、燃焼管から試料ボートを引き戻す時間を短縮することができる。

本発明の試料加熱装置の他の態様は、制御部によって試料ボート移動棒を移動させるための駆動手段の動作を制御して、燃焼管側へ移動された試料ボート移動棒を試料導入部側へ引き戻す際に、加熱炉の温度に対応する冷却時間の間、試料ボート移動棒を冷却位置で留まらせるようにした。これにより、本発明の試料加熱装置の他の態様は、操作者の誤操作に起因する試料ボート移動棒の冷却不足を排除でき、試料ボート移動棒の冷却不足に起因する試料ボート移動棒のシール部材の損傷を防止することができる。

本発明の元素分析計は、本発明の試料加熱装置を用いるので、試料ボート移動棒のシール部材の損傷を防止しつつ、測定時間を短縮できる。

試料加熱装置の一態様の一実施例を説明するための概略的な構成図である。同実施例の試料ボート移動棒の気密シール近傍を拡大して示した概略的な断面図である。燃焼管側へ移動された試料ボート移動棒を引き戻す際の動作を説明するためのフローチャートである。試料加熱装置の一態様の他の実施例を説明するための概略的な構成図である。元素分析計の一実施例を説明するための概略的な構成図である。試料加熱装置の他の態様の一実施例を説明するための概略的な構成図である。元素分析計の他の実施例を説明するための概略的な構成図である。従来の試料加熱装置の概略的な構成図である。

図１は、試料加熱装置の一態様の一実施例を説明するための概略的な構成図である。図２は、この実施例の試料ボート移動棒の気密シール近傍を拡大して示した概略的な断面図である。

試料加熱装置１は、試料導入部３、燃焼管５、加熱炉７、ボート操作機構９、温度センサ１１及び制御部１３を備えている。
試料導入部３は、キャリアガスが供給される内部空間１５、及び試料ボート出入口開閉機構１７を備えている。

燃焼管５は、試料導入部３の内部空間１５に連結されている。燃焼管５は例えば石英ガラス製である。燃焼管５の内部に酸化触媒１９が配置されている。キャリアガスは内部空間１５から燃焼管５内へ流入する。
加熱炉７は燃焼管５を所定の温度に加熱するものである。

ボート操作機構９は、試料ボート移動棒２１と、試料ボートホルダ２３と、シール部材２５と、モータ２７（駆動手段）とを備えている。ボート操作機構９は、試料導入部３の内部空間１５内の試料ボート設置位置に配置された試料ボート２９を燃焼管５内へ移動させるためのものである。試料ボート移動棒２１は内部空間１５の外部から操作可能に配置されている。試料ボートホルダ２３は試料ボート２９を保持するためのものである。

シール部材２５は、試料導入部３と試料ボート移動棒２１との間に配置され、内部空間１５の気密を維持する。シール部材２５は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製Ｏリングである。

モータ２７は、制御部１３の指示に沿って試料ボート移動棒２１を移動させるためのものである。モータ２７の回転に応じて試料ボート移動棒２１を移動させる機構の図示は省略されている。
試料ボート２９は例えばセラミック製である。

温度センサ１１は、試料ボート移動棒２１の温度を測定するためのものである。温度センサ１１は、例えば、内部空間１５内で試料ボート移動棒２１に当接された熱電対によって構成されている。温度センサ１１は、試料ボート移動棒２１とシール部材２５の接触位置の近傍に配置されている。

制御部１３は、モータ２７の駆動を制御する。燃焼管５側へ移動された試料ボート移動棒２１を試料導入部３側へ引き戻す際には、制御部１３は、温度センサ１１の温度測定値に基づいて、試料ボート移動棒２１が所定温度以下の温度でシール部材２５に接触するように引き戻し量を制御しながら試料ボート移動棒２１を移動させる。

図３は、燃焼管側へ移動された試料ボート移動棒を引き戻す際の動作を説明するためのフローチャートである。
制御部１３は、測定終了後、燃焼管５側へ移動された試料ボート移動棒２１を試料導入部３側へ引き戻すために、温度センサ１１による温度測定を行なう（ステップＳ１）。

制御部１３は、温度センサ１１が接触されている位置の試料ボート移動棒２１の温度が予め設定された温度、例えば１２０℃以下であるかどうかを判断する（ステップＳ２）。試料ボート移動棒２１において、温度センサ１１の接触位置は、シール部材２５の接触位置とは間隔をもっているが、温度センサ１１の接触位置の温度を測定すればシール部材２５の接触位置の温度を把握できる。これにより、シール部材２５との接触位置における試料ボート移動棒２１の温度が所定温度以下の温度であるかどうかを判断する。

制御部１３は、温度センサ１１との接触位置の試料ボート移動棒２１の温度が１２０℃以下であると判断した時（Ｙｅｓ）、モータ２７を駆動させて試料ボート移動棒２１を試料導入部３側へ予め設定された距離、例えば５ｍｍ（ミリメートル）移動させる（ステップＳ３）。

制御部１３は、試料ボート移動棒２１が試料ボート設置位置まで引き戻されたかどうかを判断する（ステップＳ４）。
制御部１３は、試料ボート移動棒２１が試料ボート設置位置まで引き戻されていないと判断した時（Ｎｏ）、ステップＳ１に戻って温度センサ１１による温度測定を行なう。

制御部１３は、ステップＳ２で温度センサ１１との接触位置の試料ボート移動棒２１の温度が１２０℃よりも高いと判断した時（Ｎｏ）、ステップＳ１に戻って温度センサ１１による温度測定を行なう。制御部１３がステップＳ１とＳ２の処理を繰り返している間に、試料ボート移動棒２１の温度が低下する。制御部１３は、温度センサ１１との接触位置の試料ボート移動棒２１の温度が１２０℃以下になった時（Ｙｅｓ）、ステップＳ３に進んで試料ボート移動棒２１を試料導入部３側へ５ｍｍ移動させる（ステップＳ３）。

制御部１３は、ステップＳ４で試料ボート移動棒２１が試料ボート設置位置まで引き戻されたと判断した時（Ｙｅｓ）、試料ボート移動棒２１を引き戻す動作を終了する。

このように、試料加熱装置１は、試料ボート移動棒２１の温度を測定するための温度センサ１１を備えている。これにより、試料加熱装置１は、温度センサ１１の温度測定値に基づいて、シール部材２５との接触位置における試料ボート移動棒２１の温度を把握することができるので、十分な余裕をもった不必要に長い待ち時間を設定する必要がない。したがって、試料加熱装置１は、試料ボート移動棒２１のシール部材２５の損傷を防止しつつ、燃焼管５から試料ボート２９を引き戻す時間を短縮することができる。ひいては、試料加熱装置１は、十分な余裕をもった待ち時間を設定する場合に比べて、測定時間を短縮することができる。

ところで、図８に示された従来の試料加熱装置が使用される場合、上述のように、燃焼管１１５から試料ボート１０７を引き戻す際の冷却位置及び待ち時間の設定が必要である。この待ち時間は加熱炉１１９の設定温度に依存するので、加熱炉１１９の設定温度を変更するごとに待ち時間を変更しなければならない。また、加熱炉１１９の設定温度が高い場合は、冷却位置を複数設ける必要が生じる。

本発明の試料加熱装置は、温度センサの温度測定値に基づいて、シール部材との接触位置における試料ボート移動棒の温度を把握することができるので、上記の冷却位置及び待ち時間を設ける必要がない。したがって、本発明の試料加熱装置は、加熱炉の設定温度に変更があった場合や加熱炉の設定温度が高い場合であっても、最短の引き戻し時間を得ることができる。

図４は、試料加熱装置の一態様の他の実施例を説明するための概略的な構成図である。図４において図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されており、それらの部分の説明は省略される。

この実施例の試料加熱装置３１は、図１に示された試料加熱装置１と比較して、制御部１３及びモータ２７を備えておらず、表示部３３を備えている。表示部３３は、温度センサ１１の温度測定値を表示するためのものである。

試料ボート移動棒２１の移動は操作者によって行なわれる。操作者は、測定終了後、燃焼管５側へ移動された試料ボート移動棒２１を試料導入部３側へ引き戻す際に、表示部３３に表示された温度を確認しながら試料ボート移動棒２１を操作する。

操作者は、表示部３３に表示された温度がシール部材２５を損傷させない温度、例えば１２０℃を超えたときには試料ボート移動棒２１の引き戻し操作を停止する。操作者は、表示部３３に表示された温度が１２０℃以下になったことを確認した後、試料ボート移動棒２１を徐々に、例えば５ｍｍずつ引き戻す。

最終的に、操作者は、試料ボート移動棒２１を試料ボート設置位置まで引き戻して、試料ボート移動棒２１の引き戻し操作を終了する。これにより、操作者は、シール部材２５を損傷させることなく、最短の引き戻し時間で、試料ボート移動棒２１の引き戻し操作を行なうことができる。

なお、表示部３３は、上記実施例では温度センサ１１の温度測定値を表示するものであるが、シール部材２５を損傷させない温度であるか否かを温度数値以外の方法で表示する機能を有するものであってもよい。例えば、表示部３３は、ランプの点灯と消灯によって、試料ボート移動棒２１における温度センサ１１との接触位置の温度、ひいてはシール部材２５との接触位置の温度が予め設定されたシール部材２５を損傷させない温度以下であるか否かを表示するものであってもよい。この場合も、操作者は、表示部３３の表示に基づいて、試料ボート移動棒２１の引き戻し操作を行なう。

図５は、元素分析計の一実施例を説明するための概略的な構成図である。この実施例では、本発明の元素分析計をＴＯＣ（Total Organic Carbon）計に適用した。

ＴＯＣ計は、ＴＣ（Total Carbon）測定用の試料加熱装置１と、ＩＣ（Inorganic Carbon）測定用の試料加熱装置３５とを備えている。試料加熱装置１と試料加熱装置３５は直列に接続されている。

ＴＣ測定用の試料加熱装置１は図１を参照して説明したものと同じである。加熱炉７の炉温度は例えば９００℃に設定される。キャリアガス供給部３７から支燃ガスを兼ねるキャリアガス（酸素）が内部空間１５へ連続的に例えば５００ｍＬ／ｍｉｎ（ミリリットル／分）の流量で導入される。キャリアガスは、試料加熱装置１、冷却管３９、除湿部４１、試料加熱装置３５、再度除湿部４１を経て、例えば非分散形赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）からなる検出器４３へと流れる。なお、符号４５，４７は冷却用ファンである。

ＴＣ測定用の試料加熱装置１において、試料が収容された試料ボート２９は、試料導入部３の試料ボート出入口開閉機構１７から内部空間１５内へ入れられ、試料ボートホルダ２３に搭載される。試料ボート出入口開閉機構１７が閉じられた後、例えば１２０秒間の待機時間が設けられる。これにより、試料ボート出入口開閉機構１７の開閉時に内部空間１５を介して分析計流路内に流入した大気を分析計外に完全に流出させる。検出器４３のベースラインが安定したことが確認された後、制御部１３は、モータ２７を駆動させて試料ボート移動棒２１を移動させ、試料ボート２９を燃焼管５内に挿入する。なお、検出器４３のベースラインの確認が省略されて、試料ボート出入口開閉機構１７が閉じられてから所定時間が経過した後に試料ボート２９が燃焼管５内に挿入される構成であってもよい。

燃焼管５内で試料中の有機物は蒸発したり分解したりして酸素を含むキャリアガスと共に酸化触媒１９に達し、触媒の作用によりすべての有機物が酸化されて二酸化炭素ガスとなる。この二酸化炭素ガスは、キャリアガスと共に冷却管３９、除湿部４１、試料加熱装置３５、再度除湿部４１を経て、検出器４３に導かれて試料中のＴＣが測定される。ＮＤＩＲからなる検出器４３は、流入する二酸化炭素ガスをベースライン上のピークとして捉え、その面積から二酸化炭素量を測定する。測定終了後、制御部１３は、図３を参照して説明された引き戻し動作によって試料ボート移動棒２１を引き戻す。

ＩＣ測定用の試料加熱装置３５は、基本的には、ＴＣ測定用の試料加熱装置１と同様の構成である。ＩＣ測定用の試料加熱装置３５において、ＴＣ測定用の試料加熱装置１と同じ機能を果たす部分にはＴＣ測定用の試料加熱装置１と同じ符号が付されている。

ＩＣ測定用の試料加熱装置３５において、試料が収容された試料ボート２９は、試料導入部３の試料ボート出入口開閉機構１７から内部空間１５内へ入れられ、試料ボートホルダ２３に搭載される。試料ボート出入口開閉機構１７が閉じられた後、例えば１２０秒間の待機時間が設けられる。この待機時間の経過後に、酸分注器から試料ボート２９内の試料に無機酸が添加される。酸としては、不揮発性酸であるリン酸が好適である。検出器４３のベースラインが安定したことが確認された後、制御部１３は、モータ２７を駆動させて試料ボート移動棒２１を移動させ、試料ボート２９を燃焼管５内に挿入する。

ＩＣ測定用の試料加熱装置３５において、加熱炉７の加熱温度は、ＴＣ測定用の試料加熱装置１の加熱炉７に比べ比較的低温、例えば２００℃である。ここでは試料中のＩＣ成分と酸との反応が促進され、さらには加熱による攪拌や追い出し作用を受けて、反応によって変換生成された二酸化炭素の気相への抽出が迅速に行なわれる。抽出された二酸化炭素ガスはキャリアガスと共に除湿部４１を経て検出器４３に導かれて、ＴＣ測定と同様に、試料中のＩＣが測定される。ＩＣ測定用の試料加熱装置３５へのキャリアガスの供給は、キャリアガス供給部３７からＴＣ測定用の試料加熱装置１、冷却管３９、除湿部４１を経て行なわれる。測定終了後、制御部１３は、図３を参照して説明された引き戻し動作によって試料ボート移動棒２１を引き戻す。

図６は、試料加熱装置の他の態様の一実施例を説明するための概略的な構成図である。図６において、図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付され、それらの部分の詳細な説明は省略される。

試料加熱装置５１は、試料導入部３、燃焼管５、加熱炉７、ボート操作機構９及び制御部５３を備えている。試料加熱装置５１における試料導入部３、燃焼管５、加熱炉７、ボート操作機構９の構成は、図１に示された試料加熱装置１のものとほぼ同じである。ただし、試料加熱装置５１は、図１に示された試料加熱装置１と比較して温度センサ１１を備えていない。

制御部５３は、モータ２７の駆動と加熱炉７の温度を制御する。燃焼管５側へ移動された試料ボート移動棒２１を試料導入部３側へ引き戻す際には、制御部５３は、加熱炉７の温度に対応する冷却時間の間、試料ボート移動棒２１を留まらせるように、モータ２７の駆動を制御して試料ボート移動棒２１を移動させる。

制御部５３は、加熱炉７が設定温度になるように加熱炉７の動作を制御する。なお、加熱炉７の温度の制御は、制御部５３とは別の制御系によって行われてもよい。この場合、制御部５３に、加熱炉７の設定温度及び測定温度のうちの少なくとも一方の情報が入力される。

燃焼管側へ移動された試料ボート移動棒を引き戻す際の動作を説明する。
制御部１３は、測定終了後、モータ２７の駆動を制御して、燃焼管５側へ移動された試料ボート移動棒２１を冷却位置まで引き戻す。冷却位置は、例えば、試料ボート移動棒２１のストロークの約１／２の位置である。ただし、冷却位置は、この位置に限定されず、シール部材２５の損傷を防止しつつ、試料ボート移動棒２１を冷却できる位置であればよい。

制御部１３は、モータ２７の駆動を停止させて、試料ボート移動棒２１を所定の冷却時間の間、冷却位置に留まらせる。冷却時間は加熱炉７の温度に応じて設定される。例えば、冷却時間は加熱炉７の設定温度に基づいて制御部５３によって自動で算出される。例えば、加熱炉７の設定温度が９００℃の場合、冷却時間は３０秒に設定される。また、加熱炉７の設定温度が２００℃の場合、冷却時間は１０秒に設定される。なお、加熱炉７の温度を測定するセンサを設置して、冷却時間は加熱炉７の測定温度に基づいて算出されるようにしもよい。

冷却時間の算出方法は、例えば、加熱炉７の温度と冷却時間との関係を示す予め求められた関数を用いてもよいし、加熱炉７の温度と冷却時間との関係を示すテーブルを用いてもよい。

制御部１３は、冷却時間の経過後、モータ２７の駆動を制御して、試料ボート移動棒２１を試料ボート設置位置（試料ボート２９が交換される位置）まで引き戻す。このとき、試料ボート移動棒２１はシール部材２５を損傷させない程度に十分に冷却されている。

操作者の手動によって試料ボート移動棒２１の操作が行われると、試料ボート移動棒２１が十分に冷却される前に試料ボート設置位置まで引き戻されることがあった。
これに対し、試料加熱装置５１は、操作者の誤操作に起因する試料ボート移動棒２１の冷却不足を排除できる。したがって、試料加熱装置５１は、試料ボート移動棒２１の冷却不足に起因するシール部材２５の損傷を防止することができる。また、操作者の火傷を未然に防ぐ安全面の効果も得られる。

さらに、試料ボート移動棒２１を冷却位置で留まらせる冷却時間は加熱炉７の温度に応じて決定されるので、加熱炉７が低温に設定されているときは、加熱炉７が高温に設定されているときに比べて冷却時間が短くなる。したがって、試料加熱装置５１は、燃焼管５から試料ボート２９を引き戻す時間の短縮、ひいては測定時間の短縮も実現できる。

上記実施例では、制御部５３は、試料ボート移動棒２１を冷却位置まで引き戻した後、モータ２７の駆動を停止させて、試料ボート移動棒２１を所定の冷却時間の間、冷却位置に留まらせるが、試料ボート移動棒２１の引き戻し動作はこれに限定されない。

例えば、冷却位置は、複数設けられていてもよいし、試料ボート移動棒のストロークのうちの一部の範囲で設定されていてもよい。
複数の冷却位置が設けられている場合、試料ボート移動棒は、冷却位置ごとに停止され、間欠的に引き戻される。
また、冷却位置が試料ボート移動棒のストロークのうちの一部の範囲で設定されている場合、試料ボート移動棒は、冷却位置の範囲において、比較的遅い移動速度で移動されて、冷却される。

図７は、元素分析計の他の実施例を説明するための概略的な構成図である。図７において、図５と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付され、それらの部分の詳細な説明は省略される。

この実施例のＴＯＣ計は、ＴＣ測定用の試料加熱装置５１と、ＩＣ測定用の試料加熱装置５５とを備えている。図５に示されたＴＯＣ計の実施例と比較すると、この実施例のＴＯＣ計は、図５の試料加熱装置１に替えて試料加熱装置５１を備え、図５の試料加熱装置３５に替えて試料加熱装置５５を備えている。

ＴＣ測定用の試料加熱装置５１は図６を参照して説明したものと同じである。
この実施例のＴＯＣ計におけるキャリアガスの流れ及びＴＣ測定用の試料加熱装置５１の動作は、図５を参照して説明したキャリアガスの流れ及びＴＣ測定用の試料加熱装置１の動作と同様である。ただし、ＴＣ測定が終了した後に行われる試料ボート移動棒２１を引き戻す際の動作は試料加熱装置５１の制御部５３によって行われる。制御部５３の制御による試料ボート移動棒２１の引き戻し動作は、図６を参照して説明したとおりである。

ＩＣ測定用の試料加熱装置５５は、基本的には、ＴＣ測定用の試料加熱装置５１と同様の構成である。ＩＣ測定用の試料加熱装置５５において、ＴＣ測定用の試料加熱装置５１と同じ機能を果たす部分にはＴＣ測定用の試料加熱装置５１と同じ符号が付されている。

ＩＣ測定用の試料加熱装置５５の動作は、図５を参照して説明したＩＣ測定用の試料加熱装置３５の動作と同様である。ただし、ＩＣ測定が終了した後に行われる試料ボート移動棒２１を引き戻す際の動作は試料加熱装置５５の制御部５３によって行われる。制御部５３の制御による試料ボート移動棒２１の引き戻し動作は、図６を参照して説明したとおりである。

なお、ＴＣ測定用の試料加熱装置５１において加熱炉７の炉温度は例えば９００℃に設定される。また、ＩＣ測定用の試料加熱装置５５において、加熱炉７の加熱温度は、ＴＣ測定用の試料加熱装置５１の加熱炉７に比べ比較的低温、例えば２００℃に設定される。

ＴＣ測定用の試料加熱装置５１及びＩＣ測定用の試料加熱装置５５において、制御部５３は、加熱炉７の温度に対応する冷却時間の間、試料ボート移動棒２１を冷却位置で留まらせる。したがって、ＩＣ測定用の試料加熱装置５５における冷却時間は、ＴＣ測定用の試料加熱装置５１における冷却時間に比べて短い。ＩＣ測定用の試料加熱装置５５において試料ボート移動棒２１の引き戻しに要する時間は、ＴＣ測定用の試料加熱装置５１において試料ボート移動棒２１の引き戻しに要する時間に比べて短くなる。

以上、本発明の実施例を説明したが、実施例における構成、配置、数値等は一例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本発明の試料加熱装置及び元素分析計は、ＴＯＣ計以外の元素分析計にも適用できる。

本発明の試料加熱装置は、キャリアガスが供給される内部空間、及び試料ボート出入口開閉機構をもつ試料導入部と、上記試料導入部の上記内部空間に連結され、上記内部空間からキャリアガスが流入する燃焼管と、上記燃焼管を加熱するための加熱炉と、上記試料導入部の上記内部空間内に配置された試料ボートを、シール部材によって上記内部空間の気密性を維持しつつ上記内部空間の外部から操作可能な試料ボート移動棒によって上記燃焼管内へ移動させるためのボート操作機構と、を備えた試料加熱装置であれば、どのような構成のものにも適用できる。

本発明の元素分析計は、そのような試料加熱装置と、上記試料加熱装置にキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給部と、上記試料加熱装置の上記燃焼管からキャリアガスとともに流出する、上記試料ボートに収容された試料に含まれる目的の成分を検出するための検出器と、を備えた元素分析計であれば、どのような構成のものにも適用できる。

例えば、試料に含まれる炭素、水素、窒素、硫黄などを測定する元素分析計に本発明の試料加熱装置及び元素分析計は適用され得る。また、液体試料の例は、河川水、湖沼水、海洋水、雨水、地下水などの環境水や、各種の試験や研究で発生する液体試料などである。また、固体試料の例は、土壌、堆積物、農畜産物や、各種の試験・研究で発生する固体試料などである。ただし、本発明の試料加熱装置及び元素分析計が対象とする測定成分、液体試料及び固体試料はこれらに限定されない。

上記実施例では、温度センサ１１は熱電対であるが、本発明の試料加熱装置における温度センサはこれに限定されない。本発明の試料加熱装置において、温度センサは、試料ボート移動棒の温度を測定できるものであれば、どのような温度センサであってもよい。

上記実施例では、温度センサ１１による試料ボート移動棒２１の温度測定位置は内部空間１５内に配置されているが、本発明の試料加熱装置における試料ボート移動棒の温度測定位置はこれに限定されない。本発明の試料加熱装置において、温度センサによる試料ボート移動棒の温度測定位置は、シール部材との接触位置における試料ボート移動棒の温度を把握できる位置であれば、どのような位置であってもよい。例えば、温度センサによる試料ボート移動棒の温度測定位置は、試料導入部の外部であってもよいし、試料導入部に設けられた試料ボート移動棒用の貫通孔の内部であってもよい。

また、試料ボート移動棒を移動させるための駆動手段はモータ以外の駆動手段であってもよい。

１，３１，３５，５１，５５試料加熱装置
３試料導入部
５燃焼管
７加熱炉
９試料ボート操作機構
１１温度センサ
１３，５３制御部
１５内部空間
１７試料ボート出入口開閉機構
２１試料ボート移動棒
２５シール部材
２７モータ
２９試料ボート
３７キャリアガス供給部
４３検出器

Claims

キャリアガスが供給される内部空間、及び試料ボート出入口開閉機構をもつ試料導入部と、
前記試料導入部の前記内部空間に連結され、前記内部空間からキャリアガスが流入する燃焼管と、
前記燃焼管を加熱するための加熱炉と、
前記試料導入部の前記内部空間内に配置された試料ボートを、シール部材によって前記内部空間の気密性を維持しつつ前記内部空間の外部から操作可能な試料ボート移動棒によって前記燃焼管内へ移動させるためのボート操作機構と、
前記試料ボート移動棒の温度を測定するための温度センサと、を備えた試料加熱装置。
前記燃焼管側へ移動された前記試料ボート移動棒を前記試料導入部側へ引き戻す際に、前記温度センサの温度測定値に基づいて、前記試料ボート移動棒が所定温度以下の温度で前記シール部材に接触するように引き戻し量を制御しながら前記試料ボート移動棒を移動させるための制御部をさらに備え、
前記ボート操作機構は、前記制御部の指示に沿って前記試料ボート移動棒を移動させるための駆動手段を備えている請求項１に記載の試料加熱装置。
キャリアガスが供給される内部空間、及び試料ボート出入口開閉機構をもつ試料導入部と、
前記試料導入部の前記内部空間に連結され、前記内部空間からキャリアガスが流入する燃焼管と、
前記燃焼管を加熱するための加熱炉と、
前記試料導入部の前記内部空間内に配置された試料ボートを、シール部材によって前記内部空間の気密性を維持しつつ前記内部空間の外部から操作可能な試料ボート移動棒によって前記燃焼管内へ移動させるためのボート操作機構と、
前記燃焼管側へ移動された前記試料ボート移動棒を前記試料導入部側へ引き戻す際に、前記加熱炉の温度に対応する冷却時間の間、前記試料ボート移動棒を冷却位置で留まらせるための制御部と、を備え、
前記ボート操作機構は、前記制御部の指示に沿って前記試料ボート移動棒を移動させるための駆動手段を備えている試料加熱装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の試料加熱装置と、
前記試料加熱装置にキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給部と、
前記試料加熱装置の前記燃焼管からキャリアガスとともに流出する、前記試料ボートに収容された試料に含まれる目的の成分を検出するための検出器と、を備えた元素分析計。