(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル容器を保持するホルダ部に溶液加温用ヒータを内蔵し、前記サンプル容器の上方に配置したノズルから窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けることにより溶媒を蒸発させて溶液を濃縮するサンプル容器加温用治具を備え、前記サンプル容器の少なくとも側周を熱伝導率の高い材料で囲繞し、前記サンプル容器の位置決めを内側面によって行い、前記ホルダ部との位置決めを側周部と該側周部に設けられた鍔部下面とにより行い、前記サンプル容器加温用治具を、前記ホルダ部の側方から脱着できる構成としたことを特徴とする溶液濃縮装置。
【請求項２】
前記サンプル容器加温用治具が、前記サンプル容器をセットした状態で、前記サンプル容器より下方に平坦部を構成することを特徴とする請求項１に記載の溶液濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶液から蒸発によって溶媒を除去し、その溶液濃度を高めるガス吹き付け式溶液濃縮装置のサンプル容器加温用治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学物質の合成反応、廃棄物中の有害物質の分析などにおいて、分析精度を向上させるため、溶液を濃縮することとしている。この場合に、溶媒を除去する手段として遠心分離や、加熱蒸発させる方法が知られている。しかし、遠心分離を行うための遠心分離装置は、大掛かりで高価であるだけでなく、同時に処理できるサンプル数が比較的少ないため、処理能率が低いという欠点がある。また、加熱蒸発させる場合は、溶液が変質しない程度の熱に抑えなければならないため、やはり処理能力が低く、熱的に不安定な化学物質には用いることができない。そこで、このような場合に、化学物質が変質しない程度の温度に維持して、又は、室温に維持したまま、例えば窒素ガスなどの不活性ガスやその他の溶媒蒸発促進ガスを吹き付けて溶媒を蒸発させ、溶液を濃縮するガス吹き付け式濃縮装置が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ガス吹付け式の濃縮装置において、溶媒が蒸発することにより溶液から蒸発潜熱が奪われるため、溶液温度が低下し、濃縮速度が低下する問題がある。これを解決するために、サンプル容器を加温することが一般的に行われている。加温手段としては、ウォーターバスによる方法が伝熱効率の観点からは優れているが、乾枯しやすいこと、ウォーターバスからの蒸発物がサンプル容器内に混入する可能性があるといった問題点がある。そこで、サンプル容器を保持するホルダに、電気ヒータを組込んだものが使用されている。例えば、特願２００１−１３４３６２では、電気ヒータを組込んだホルダを備えているが、サンプル容器が加温ホルダに接している部分は、サンプル容器の一部分であるため、溶液量が少なくなった場合、溶液の加温が不十分になるという問題があった。
また、従来のガス吹き付け式濃縮装置は、種々の形状のサンプル容器に対して、そのサンプル容器に合わせて、ホルダ全体を作りかえる必要があるという問題があった。
更に、サンプル容器を濃縮装置にセットあるいは、取り出す際は、サンプル容器開口部に近接してあるガス吹付ノズルを、サンプル容器の出し入れを阻害しない位置まで動かす必要があった。通常、環境分析等に使用されるサンプル容器の材質は、ガラス製であり、貴重な検体を分析する場合が多いため、慎重な作業が要求されるため、作業効率の低下や、容器がノズルやホルダに接触して破損するという問題もあった。
図１は従来のガス吹付け式の溶液濃縮装置のホルダ２にセットされたサンプル容器１の例を示す。この溶液濃縮装置は、例えば焼却場の燃焼排ガス中のダイオキシンの化学分析の前処理に用いられるものである。サンプリングした排ガスから溶媒抽出したダイオキシンは、非常に微量であるため、この微量の物質を分析装置にて分析可能な濃度まで濃縮する必要がある。溶液濃縮装置は、この濃縮処理を行うのに用いられる。
図１において、サンプル容器１は、加温可能なホルダ２に鉛直にセットされている。窒素等の不活性ガスを吹き付けるノズル３は、サンプル容器１の開口部上部に設置され、サンプル容器１の出し入れの際は、ノズル３が障害にならない位置まで移動させる。サンプル容器１の底部には、サンプル容器受け具４が設置されている。サンプル容器１の底部周辺は、濃縮状態を目視あるいはセンサにて確認するために、ホルダ２に覆われていない。そのために、液面がホルダ２より下に下がった場合、ホルダ２から溶液への伝熱が不十分になり、濃縮速度が低下する問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、サンプル容器の加温効率を高めて濃縮速度を速めることを可能とし、種々のサンプル容器に対して、ホルダを作り替えることなく、治具の製作のみで濃縮装置へのセットを可能し、更に、効率的なサンプル容器の交換作業を可能とする溶液濃縮装置のサンプル容器加温用治具を提供することを目的とする。本発明の溶液濃縮装置の容器加温用治具が対象としているサンプル容器１とは、所謂、試験管であり、外径６〜３０ｍｍ、長さ３０〜２３０ｍｍの範囲にあるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の溶液濃縮装置は、サンプル容器を保持するホルダ部に溶液加温用ヒータを内蔵し、前記サンプル容器の上方に配置したノズルから窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けることにより溶媒を蒸発させて溶液を濃縮するサンプル容器加温用治具を備え、前記サンプル容器の少なくとも側周を熱伝導率の高い材料で囲繞し、前記サンプル容器の位置決めを内側面によって行い、前記ホルダ部との位置決めを側周部と該側周部に設けられた鍔部下面とにより行い、前記サンプル容器加温用治具を、前記ホルダ部の側方から脱着できる構成としたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の溶液濃縮装置において、前記サンプル容器加温用治具が、前記サンプル容器をセットした状態で、前記サンプル容器より下方に平坦部を構成することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による溶液濃縮装置は、サンプル容器を保持するホルダ部に溶液加温用ヒータを内蔵し、サンプル容器の上方に配置したノズルから窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けることにより溶媒を蒸発させて溶液を濃縮するサンプル容器加温用治具を備え、サンプル容器の少なくとも側周を熱伝導率の高い材料で囲繞し、サンプル容器の位置決めを内側面によって行い、ホルダ部との位置決めを側周部と該側周部に設けられた鍔部下面とにより行い、サンプル容器加温用治具を、ホルダ部の側方から脱着できる構成としたものである。本実施の形態によれば、加温機能を有するホルダにサンプル容器をセットする前に、サンプル容器の側周部から底部近傍までを熱伝導性の良好な材料で作られたサンプル容器加温用治具にセットすることで、ホルダ側を変更することなく効率的な加温を可能とすることができる。また、サンプル容器上方に位置するガス吹付け用ノズル動かすことなく容器の入替えができる。
【０００７】
本発明の第２の実施の形態による溶液濃縮装置は、第１の実施の形態における溶液濃縮装置において、サンプル容器加温用治具が、サンプル容器をセットした状態で、サンプル容器より下方に平坦部を構成するものである。本実施の形態によれば、サンプル容器をセットした状態でも自立可能な治具とすることで、サンプル容器交換時の作業性を向上できる。
【０００８】
【実施例】
以下本発明の一実施例による溶液濃縮装置のサンプル容器加温用治具について説明する。図２はサンプル容器１を本実施例のサンプル容器加温用治具５にセットした状態を示す斜視図、図３は本実施例のサンプル容器加温用治具５に挿入されたサンプル容器１をホルダ２にセットした状態を示す斜視図である。
サンプル容器加温用治具５は、アルミニウム合金等の熱伝導性のよい材料で作られており、少なくともサンプル容器１の側周部を囲繞する形状であって、サンプル容器１の直径と略同じで、サンプル容器１の出し入れに支障のない直径の保持加熱用深穴が設けられている。サンプル容器１のサンプル容器加温用治具５に対する上下方向の位置決めは、サンプル容器１の底部とサンプル容器加温用治具５内面の下部形状をサンプル容器１の底部形状と略同じにして、双方を当接させることによって行う。サンプル容器加温用治具５の上部の鍔状部分は、サンプル容器加温用治具５をホルダにセットした際の上下方向の位置決めを行うとともに、ホルダ２とサンプル容器加温用治具５との接触面積を増やして、伝熱効率を向上できるものである。従って、該鍔状部分は、サンプル容器加温用治具５本体部分を構成している熱伝導性の良好な材料と同一である。サンプル容器加温用治具５の長さは、サンプル容器１に入れる溶液の初期の液面高さに応じて、最適な値にする必要がある。ダイオキシン等の分析の前処理としての濃縮工程において、溶媒を完全に蒸発させると測定対象の物質まで揮散してしまい測定精度が低下してしまうので、完全に蒸発させてはならない。そこで、容器底部については、溶媒が完全に蒸発してしまうことを防止するために、サンプル容器加温用治具５から必要量だけ突出させてある。また、この突出部分を利用して、センサあるいは、目視にて濃縮状態を確認することができる。
【０００９】
図３において、サンプル容器１ａとサンプル容器１ｂは、それぞれ直径が異なる。サンプル容器加温用治具５ａとサンプル容器加温用治具５ｂは、サンプル容器１ａ、１ｂに合わせてそれぞれ、内部が加工されているが、外形は同じである。従って、サンプル容器加温用治具５をセットするホルダの側には、同じ大きさの治具用の穴をあけておけばよい。ホルダ２側の穴径を、対象とするサンプル容器１の直径の範囲にしておき、サンプル容器加温用治具５をサンプル容器１に合ったものを準備すれば、ホルダ２の方に変更を加えることなく、濃縮作業をすることが可能となる。なおホルダ２には加温手段を備えている。
同じ溶液を同じサンプル容器１に入れて図１の従来のホルダ２にセットして濃縮した場合と、図３のサンプル容器加温用治具５を用いて濃縮した場合とでは、濃縮速度は、サンプル容器加温用治具５を用いた方が、３割程度速くなった。
【００１０】
図４は、本発明の他の実施形態を示す斜視図である。サンプル容器加温用治具５ｃを略直方体にて形成し、加温手段を有するホルダ２の側面にサンプル容器加温用治具５ｃを側方より挿入できる構造とすることで、サンプル容器１の交換時にノズル３を動かす必要がないため、効率的な作業を可能とする。また、サンプル容器加温用治具５ｃは、底面に平坦部を有し、ホルダ２から取り出した場合も自立可能な形状になっているため、サンプル容器１の交換の際、仮置きができ、これもまた作業効率の向上につながる。サンプル容器加温用治具５ｃ底部の切り欠きは、溶液の濃縮状態をセンサまたは、目視にて確認するためのものである。
【００１１】
図５は、本発明の他の実施形態を示す斜視図である。複数個のサンプル容器１と、収容可能なサンプル容器加温用治具５ｃを示す。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、サンプル容器を加温用治具に挿入して効果的に溶液を加温することで濃縮作業の効率を飛躍的に向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のサンプル容器加温用ホルダを示す斜視図
【図２】  本発明の一実施例による溶液濃縮装置の加温治具を示す斜視図
【図３】  本実施例の加温治具をホルダにセットした状態を示す斜視図
【図４】  本発明の他の実施形態を示す斜視図
【図５】  本発明の他の実施形態を示す斜視図
【符号の説明】
１  サンプル容器
１ａ  サンプル容器
１ｂ  サンプル容器
２  ホルダ
３  ノズル
４  サンプル容器受け具
５ａ  サンプル容器加温用治具
５ｂ  サンプル容器加温用治具
５ｃ  サンプル容器加温用治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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