(57)【要約】  【課題】    高濃度の発火性成分が含まれている試料の発火による、触媒式分析計の機能・構造の破壊および測定者への危険を防止する。  【解決手段】  試料導入口１の下流に切替弁２１および、試料中の揮発性成分による発火の恐れが生じない原理の発火成分検出器２２を配設し、最初に切替弁２１を流路Ｃ側に切り替え、発火成分検出器２２で、試料を燃焼炉３内に導入した場合の発火の危険が無いことを確認するための予備測定を行う。その後、切替弁２１を切替弁２方向に切り替え、検出器９による本測定を行う。予備測定により発火の危険性が認められた場合は、切替弁２１を発火成分検出器２２方向のままで固定するかまたは切替弁２および発火成分検出器２２いずれの方向も閉止する位置に切り替え、本測定は中止する。【選択図】          図１
2007333543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体試料の流路に配設された触媒処理用の高温の触媒槽とその下流に配設された検出器を備え、触媒槽で化学反応した流体試料を検出器で分析する分析装置において、前記検出器とは別個に、流体試料の発火性成分濃度を予備測定する発火成分検出器を設けたことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記発火成分検出器によってあらかじめ定めた濃度以上の発火性成分濃度を流体試料中に検出した場合に、流体試料の触媒槽への導入を停止する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
【請求項３】
流体試料の流路に配設された触媒処理用の高温の触媒槽とその下流に配設された検出器を備え、触媒槽で化学反応した流体試料を検出器で分析する分析装置において、触媒槽の温度を監視し温度あるいは温度上昇の勾配があらかじめ定めた閾値を越えた場合に触媒槽の加熱を低減する手段を設けたことを特徴とする分析装置。
【請求項４】
前記触媒槽の上流側流路に接続された導入弁を介してガス導入口を設け、触媒槽の温度があらかじめ定めた閾値を越えた場合に導入弁を開放してガス導入口から非引火性のガスを導入する手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の分析装置。
【請求項５】
前記触媒槽の上流側流路に、触媒の温度あるいは温度上昇の勾配が閾値を越えた場合に流体試料を遮断する遮断弁を設けたことを特徴とする請求項３、４記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分析計測分野において使用される、揮発性有機炭素分析計などの触媒式分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、検出器としてＮＤＩＲ（非分散赤外分析計）を用いた触媒酸化方式の揮発性有機炭素分析計（以下、揮発性有機炭素をＶＯＣ、揮発性有機炭素分析計をＶＯＣ計と記載する）を例として従来の触媒酸化式分析計の背景技術を説明する。この方式のＶＯＣ計（たとえば特許文献１参照）は、最初に流体試料（以下、試料と略記する）を高温に加熱された酸化触媒中を通過させ、試料中の揮発性有機炭素（以下、ＶＯＣと略記する）の全量を二酸化炭素（以下、ＣＯ２と記載する）に変換し、生じたＣＯ２濃度をＮＤＩＲにより検出し、ＶＯＣ濃度に換算して出力としている。ＮＤＩＲはＣＯ２に光源から赤外線を照射し、ＣＯ２固有の波長の赤外線吸収量を測定する検出方法である。この方法により、ＶＯＣの高感度の連続測定が行われる。
【０００３】
図４において、１は試料導入口で、試料はここからＶＯＣ計に導入され、ポンプ６の吸引力により図の右方に流れる。切替弁２は試料導入口１からの流路を流路Ａ方向または流路Ｂ方向の何れかに切り替える。切替弁２から流路Ａのポンプ６、および流路Ｂのポンプ８に到る部分は試料前処理部Ｐを構成する。
【０００４】
切替弁２の流路Ａ側の下流には、触媒槽３Ｃを内蔵した燃焼炉３が配設されている。触媒槽３Ｃにはたとえば白金系などの酸化触媒（図示せず）が封入されている。測定時は燃焼炉３はヒータ３Ｈによって規定の温度に加熱され、試料中のＶＯＣは高温の触媒槽３Ｃを通過する際にＣＯ２に変換される。試料によっては、触媒槽３Ｃ内で測定に影響を及ぼす塩化水素・フッ化水素が生成するが、これらの成分はハロゲンスクラバ４で除去される。気液分離器５は冷却器を内蔵し、試料中の水分を除去する。ポンプ６を通過した試料はＮＤＩＲ方式の検出器９に導入される。試料には検出器９内のＩＲ光源（図示せず）からの赤外光が照射され、ＣＯ２固有の波長で生じる赤外線吸収量が測定される。切替弁２が流路Ｂ側に切り替えられているときには試料は燃焼炉３による変化を受けることなく、気液分離器７およびポンプ８を通過して検出器９に導入される。
【０００５】
測定時は切替弁２の切り替えにより、試料をまず流路Ｂを経由して検出器９に導き、測定値を演算部１０に記憶する。この工程により試料中に最初から含まれているＣＯ２が測定・記憶される。この測定値をバックグラウンド値とする。次に試料を流路Ａを経由して検出器９に導き、測定値を演算部１０に記憶する。この測定値をトータル値とする。さらに演算部１０において、トータル値からのバックグラウンド値の差し引き、差し引き後の測定値のＶＯＣ濃度への換算を行うことにより、試料中のＶＯＣ濃度に対応した出力が得られる。この出力は記録計１１に表示・記録される。なお、切替弁２の周期的な自動切り替え（チョッピング）を行い、演算部１０内で切替弁２の自動切り替えに同期した信号処理を行って、トータル値からのバックグラウンド値の差し引きを常時自動的に行い連続的に出力することも可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３３５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＶＯＣ計の構造は以上のとおりであるが、この構造はＶＯＣ計の安全性に課題がある。すなわち、ＶＯＣ計における酸化触媒の酸化効率は９５％以上が必要とされており、酸化効率の低下を防止し酸化触媒の寿命を延長するために酸化触媒は電気ヒータなどを使用して高温の雰囲気に保持されているが、測定対象の試料には揮発性有機化合物などの発火性成分が含まれており、高濃度の発火性成分が含まれている試料が酸化触媒に触れた場合に、もし酸化触媒の温度が発火性成分による試料の発火点を上回っているか、初期の酸化触媒の温度が発火点を上回っていなくても試料の酸化反応により酸化触媒の温度が一時的に上昇して発火点を上回った場合には試料が発火し、ＶＯＣ計の機能・構造を損ない測定者に危険を生じる恐れがある。本発明はこのような問題点を解決する手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、流体試料の流路に配設された触媒処理用の高温の触媒槽とその下流に配設された検出器を備え、触媒槽で化学反応した流体試料を検出器で分析する分析装置において、前記検出器とは別個に、流体試料の発火性成分濃度を予備測定する発火成分検出器を設ける。また前記発火成分検出器によってあらかじめ定めた濃度以上の発火性成分濃度を流体試料中に検出した場合に流体試料の触媒槽への導入を停止する手段を設ける。また触媒槽の温度を監視し温度あるいは温度上昇の勾配があらかじめ定めた閾値を越えた場合に触媒槽の加熱を低減する手段を設ける。また前記触媒槽の上流側流路に接続された導入弁を介してガス導入口を設け、触媒槽の温度あるいは温度上昇の勾配があらかじめ定めた閾値を越えた場合に導入弁を開放してガス導入口から非引火性のガスを導入する手段を設ける。また前記触媒槽の上流側流路に、触媒の温度あるいは温度上昇の勾配が閾値を越えた場合に流体試料を遮断する遮断弁を設ける。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発火性のある高濃度の揮発性試料が吸入された場合に装置の発火・爆発の危険を回避し測定の安全性を改善することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明が提供する分析装置の第１の特徴は、流体試料の流路に配設された触媒処理用の高温の触媒槽とその下流に配設された検出器を備え、触媒槽で化学反応した流体試料を検出器で分析する分析装置において、前記検出器とは別個に、流体試料の発火性成分濃度を予備測定する発火成分検出器を設けた点であり、また第２の特徴は触媒槽の温度あるいは温度上昇の勾配があらかじめ定めた閾値を越えた場合に触媒槽の加熱を低減する手段を設けた点であり、第３の特徴は前記触媒槽の上流側流路に導入弁を介して非引火性のガスを導入するガス導入口および流体試料を遮断する遮断弁を設けた点であり、これらの特徴を備えた形態が最良の形態である。
【実施例１】
【００１１】
以下図示例にしたがって説明する。図１は本発明の実施例１の構成を示している。図１において図４と同一符号の部品の構造および作動は図４と同一である。試料導入口１から導入された試料は切替弁２１によって切替弁２方向または流路Ｃ方向に導かれる。流路Ｃの下流には発火成分検出器２２が配設されている。発火成分検出器２２としては、たとえば半導体方式の可燃性ガス検知器のような試料中の発火性成分による発火が生じない原理のものを使用する。可燃ガス検知器は金属酸化物半導体への可燃性ガスの化学吸着による電気伝導度の変化を利用しており、酸化触媒−ＮＤＩＲ方式の検出方法とは異なり成分の定性は不可能でまた定量精度も劣るが、試料中の発火性成分が高濃度であっても発火の恐れなく発火性成分の濃度を測定することができる。したがって測定時に最初に切替弁２１を流路Ｃ側に切り替えておき、発火成分検出器２２により測定（以下、予備測定と記載する）をすることにより、試料を燃焼炉３内に導入した場合の発火の危険の有無を確認することができる。この確認が終了した後で切替弁２１を切替弁２方向に切り替え、検出器９による測定（以下、本測定と記載する）を行う。切替弁２から右方の構造および本測定の手順は図４に示した従来の方法と同様であるので詳細説明を省略する。もし予備測定により発火の危険性が認められた場合は、切替弁２１を流体試料の触媒槽への導入を停止する手段として操作し、予備測定の位置すなわち発火成分検出器２２方向のままで固定するかまたは切替弁２および発火成分検出器２２いずれの方向も閉止する位置に切り替え、本測定を中止する。試料濃度の低減処理など、必要な装置外方での試料前処理が実施された後、改めて予備測定に戻って工程が進められる。
【実施例２】
【００１２】
図２は本発明の実施例２の構成を示している。図２において図４と同一符号の部品の構造および作動は図４と同一である。試料導入口１から導入された試料はポンプ６またはポンプ８の吸引力により図の右方に流れ、試料前処理部Ｐを経由して検出器９に導かれる。試料前処理部Ｐから検出器９までの構造は図４に類似であるので詳細説明は省略する。検出器９のさらに下流には実施例１に記した発火成分検出器２２と同じ方式の発火成分検出器２３が配設されており、試料は検出器９を通過した後にさらに発火成分検出器２３を通過し外方に排出される。
【００１３】
測定時は切替弁２の切り替えにより、試料をまず流路Ｂを経由して検出器９に導き、測定値を演算部１０に記憶する。この工程と同時に試料は発火成分検出器２３にも導入され実施例１と同目的の予備測定すなわち、試料を燃焼炉３内に導入した場合の発火の危険の有無の確認が行われる。予備測定で発火の危険が無いことを確認した場合は切替弁２は流路Ａ側に切り替えられ、前記本測定が行われる。本測定は図４に示した従来の方法に準じて行われるので詳細説明は省くがこの場合、従来の方法において説明した流路Ｂ経由の測定はすでに予備測定段階で完了しているので、省略してもよい。予備測定で発火の危険があることを確認した場合切替弁２は、流体試料の触媒槽への導入を停止する手段として予備測定の位置すなわち流路Ｂ方向に固定されるか、または流路Ａ、Ｂいずれの方向にも閉止される位置に切り替えられ、本測定は中止される。試料濃度の低減処理など、必要な装置外方での試料前処理が実施された後、改めて予備測定に戻って工程が進められる。
【実施例３】
【００１４】
図３は本発明の実施例３の構成を示している。図３において図４と同一符号の部品の構造および作動は図４と同一である。図３において試料は切替用弁２４を経由して切替弁２に導かれる。切替弁２から流路Ａのポンプ６、および流路Ｂのポンプ８に到る部分は試料前処理部ＰＮを構成する。
【００１５】
燃焼炉２６はヒータ２６Ｈにより加熱されている。また燃焼炉２６にはファン形式の冷却器２７が装着されている。燃焼炉２６中には触媒槽２６Ｃがあり、触媒槽２６Ｃの温度はたとえば熱電対などの温度計測手段で常時監視されている。測定時の燃焼炉２６の温度は一定に保たれているが、触媒槽２６Ｃの温度は燃焼炉２６の温度および、試料と触媒槽２６Ｃ内の酸化触媒（図示せず）の反応時の発熱量によって決まるので、揮発性成分濃度が過大であるときには反応による発熱量が特異的に大きくなり、触媒槽２６Ｃの温度は一般の測定時に比較して急速に上昇する。この温度または温度上昇の勾配があらかじめ定めた閾値を越えた場合は発火の危険があると判定し、ヒータ２６Ｈの通電を停止すると共に、触媒槽２６Ｃの加熱を低減する手段である冷却器２７を作動させて触媒槽２６Ｃを冷却する。また非引火性のガスを導入する手段である切替用弁２４、フィルタＦ、ガス導入口２５を使用して、切替用弁２４を試料導入口１側からフィルタＦ方向に切り替え、ガス導入口２５からフィルタＦを介して大気を導入し同時に試料の流れを遮断する。
【００１６】
本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば各実施例について、本測定の検出器９をＮＤＩＲで説明したが、検出器９はＮＤＩＲには限定されない。また予備測定で高濃度の発火性成分が検出された場合など、任意の工程で適切な光警報または音響警報を発生させることも可能である。また実施例３において切替用弁２４の機能を２分割し、切替用弁２４の位置に試料導入の遮断専用の遮断弁を、また切替弁２の上流側に大気導入の開始・停止の切り替え専用の導入弁を設け、必要に応じて上記どちらかの弁のみ、または双方の弁を作動させても良い。また非引火性のガスとしては大気を挙げているが、窒素など他の非引火性ガスを使用しても良い。フィルタＦは外方からフィルタ経由で非発火性ガスが供給されているような場合には必要ではなく、本発明に必須ではない。また冷却器２７としては冷却ファンによる強制空冷方式を例示・説明しているが、冷却器２７の方式は冷却効果を有するものであれば強制空冷方式に限定されることはなく、冷媒を使用した急速冷却方式など、他の方式を使用しても良い。触媒槽２６Ｃの温度または温度上昇の勾配の程度に応じて複数の閾値を設定し、冷却器２７および切替用弁２４の作動をそれぞれの閾値に応じて段階的に作動させることも考えられる。段階的作動は実施例１、２においても必要に応じて適用できる。たとえば実施例１において発火成分検出器２２の出力に複数の閾値を設定し、その出力で切替弁２の下流に付加した流量調節弁（図１には示していない）による段階的な流量制御をすることもできる。また実施例１〜３において各要素の作動をそれぞれ連動・自動化して、発火の危険が確認された場合に自動的にただちに、または段階的に試料を遮断したり触媒槽２６Ｃの温度を低減したりすることもでき、また実施例１〜３の各要素または手段を重畳して設けた分析計であっても良い。さらに上記各実施例はガス状のＶＯＣについて説明したが、本発明は触媒処理用の高温の触媒槽を有する分析計であれば、液状試料に対しても適用できる。本発明はこれらをすべて包含する。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は分析計測分野において使用される揮発性有機炭素分析計などの触媒式分析計に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例２の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例３の構成を示す図である。
【図４】従来の分析装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  試料導入口
２  切替弁
３  燃焼炉
３Ｃ  触媒槽
３Ｈ  ヒータ
４  ハロゲンスクラバ
５  気液分離器
６  ポンプ
７  気液分離器
８  ポンプ
９  検出器
１０  演算部
１１  記録計
２１  切替弁
２２  発火成分検出器
２３  発火成分検出器
２４  切替用弁
２５  ガス導入口
２６  燃焼炉
２６Ｃ  触媒槽
２６Ｈ  ヒータ
２７  冷却器
Ｆ  フィルタ
Ｐ  試料前処理部
ＰＮ  試料前処理部
【図１】
2007333543.tif 000003
【図２】
2007333543.tif 000004
【図３】
2007333543.tif 000005
【図４】
2007333543.tif 000006