JP2541059B2

JP2541059B2 - フレ―ム原子吸光分析装置

Info

Publication number: JP2541059B2
Application number: JP3321416A
Authority: JP
Inventors: 日出久西垣
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-11-07
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JPH05126731A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炎（フレーム）により
試料を原子化するフレーム原子吸光分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フレーム原子吸光分析装置では、液体試
料（或いは試料溶液）をネブライザで霧化し、バーナで
形成される炎により高温に加熱して試料を原子化する。
そして、所定の光をこの原子化した試料が含まれる炎の
中に通し、試料原子による光の吸収を測定して試料の分
析を行なう。ここで、試料の原子化のためにはできるだ
けの高温の炎を使用することが好ましい。このため、従
来より、空気−アセチレン炎、亜酸化窒素−アセチレン
炎等が分析試料に応じて使用されている。

【０００３】フレーム原子吸光分析装置で正確な分析を
行なうためには、炎の強さ及び組成が均一であることが
必要である。このため、アセチレンガス等の燃焼ガス及
び空気等の助燃ガス（これらを総称して供給ガスとい
う）は、ガスコントローラにより常にその圧力や流量が
調整されるようになっている。図１はガスコントローラ
を含むフレーム原子吸光分析装置の構造の一例を示すも
のである。ガスコントローラ１０は燃焼ガスボンベ１１
及び助燃ガスボンベ１２とバーナ１３との間に設けら
れ、内部にガス制御回路１５を備える。ガスコントロー
ラ１０内では、燃焼ガスの通路１６及び助燃ガスの通路
１７にそれぞれ、開閉バルブ１８、１９、圧力センサ２
０、２１、及びニードルバルブ２２、２３が設けられて
いる。ここで、ニードルバルブ２２、２３が各供給ガス
の流量を調節するものである。また、圧力センサ２０、
２１は各供給ガスの圧力を監視するものであり、いずれ
かの供給ガスの圧力が所定値以下に低下すると、両開閉
バルブ１８、１９を停止するようになっている（ガス低
圧自動遮断機構）。

【０００４】炎２４はアセチレンガス等の燃焼ガスと空
気等の助燃ガスとによる燃焼であるため、バーナ１３に
おいて炎２４の部分を密閉することはできない。このた
め、周囲からの風の流入等により、炎２４が立ち消えす
る場合がある。この場合、燃焼ガス及び助燃ガスがその
ままバーナ１３のノズルから噴出し続けると危険である
ため、従来より、フレーム原子吸光分析装置には炎２４
が消えた場合には直ちに両ガスのバーナ１３への供給を
停止する機構が設けられている。このような炎の立ち消
えに対するガス停止措置は安全上の問題であるため、迅
速な対応が必要である。このため、炎立ち消え安全機構
はソフトウェア的なものではなく、ハードウェアのシー
ケンスにより行なわれる。すなわち、炎２４の横に、炎
２４が燃えているか否かを検出する炎センサ２７を設
け、この炎センサ２７が炎を検出しなくなると、ガス制
御回路１５内に設けられたリレーにより電磁弁である開
閉バルブ１８、１９の電源を遮断し、ガスの供給を停止
する、という機構となっている。なお、炎センサ２７と
しては、光（赤外線を含む）センサや熱センサ等を用い
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記炎立ち消え安全機
構により、風等により炎が立ち消えても燃焼ガスや助燃
ガスがバーナ１３のノズルからそのまま噴出し続けると
いう危険性はなくなるが、この場合、操作を行なってい
る者にとっては何の原因で炎が消えたのかが不明であ
る。すなわち、炎が突然消えるのは、このように外部か
らの風により立ち消える場合ばかりでなく、前述のガス
低圧時自動遮断機構が働いた場合もあり得る。このた
め、操作者は炎の消えた原因を突き止めるために関連す
ると思われる箇所を一つ一つチェックしなければなら
ず、また、原因を突き止めても、測定を再開するために
は念のために他の箇所についても全て不都合が無いかど
うかをチェックする必要があった。本発明はこのような
課題を解決するために成されたものであり、その目的と
するところは、外部の風の影響等で炎が消え、それによ
りバーナへのガスの供給が停止されたときに、その旨を
確実に操作者に知らせることのできるフレーム原子吸光
分析装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、バーナの炎により試料を原子化
するフレーム原子吸光分析装置において、ａ）バーナの炎が消えているか否かを検出し、炎が消え
ているときには非燃焼信号を出力する炎センサと、ｂ）非燃焼信号を受けたとき、バーナへのガスの供給を
停止するとともに、バルブ閉鎖信号を出力する開閉バル
ブと、ｃ）非燃焼信号とバルブ閉鎖信号とを受け、非燃焼信号
がバルブ閉鎖信号よりも先に来たときには通知信号を出
力するタイミング検出手段と、を備えることを特徴としている。

【０００７】

【作用】炎が風等により立ち消えると、炎センサａがそ
れを検出し、非燃焼信号を開閉バルブとタイミング検出
手段に出力する。開閉バルブｂはこの信号を受けて、バ
ーナへのガスの供給をすると同時にタイミング検出手段
にバルブ閉鎖信号を出力する。この場合、タイミング検
出手段においては、非燃焼信号を先受け、その後にバル
ブ閉鎖信号を受けるというタイミングとなる。一方、ガ
ス低圧自動遮断機構等により開閉バルブが閉鎖されて炎
が消えた場合、バルブ閉鎖信号が先であり、非燃焼信号
が後となる。このため、タイミング検出手段ｃにより両
信号の先後を検出し、特に、先に非燃焼信号が来て、そ
の後にバルブ閉鎖信号が来たことを検出することによ
り、炎の立ち消えが原因でガスの供給が閉鎖されたこと
を操作者に知らせることができる。

【０００８】

【実施例】図１〜図４により、本発明の一実施例である
フレーム原子吸光分光光度計の構成及び作用を説明す
る。本実施例のフレーム原子吸光分光光度計も、前記の
通り、燃焼ガスボンベ１１及び助燃ガスボンベ１２とバ
ーナ１３との間にガスコントローラ１０を備えている。
ガスコントローラ１０内において、燃焼ガスの通路１６
及び助燃ガスの通路１７にそれぞれ、開閉バルブ１８、
１９、圧力センサ２０、２１、及びニードルバルブ２
２、２３が設けられている。開閉バルブ１８、１９は各
ガスボンベ１１、１２からバーナ１３へのガス供給通路
１６、１７を開閉するものであり、ニードルバルブ２
２、２３は各供給ガスのバーナ１３への流量を調節する
ものである。また、圧力センサ２０、２１は開閉バルブ
１８、１９の後に設けられている。

【０００９】バーナ１３の炎２４が形成される部分の横
には、炎２４を検出するセンサ（光センサ又は熱セン
サ）２７が設けられている。この炎センサ２７は、炎２
４を検出したときはＯＮ、炎２４を検出しないとき（す
なわち、バーナ１３で炎２４が燃えていないとき）はＯ
ＦＦとなるスイッチを備えている。この炎センサ２７か
らのスイッチ信号（ＯＮ／ＯＦＦ）はガスコントローラ
１０内に設けられたガス制御回路１５に送られる。ガス
制御回路１５にはこの他、上記開閉バルブ１８、１９、
圧力センサ２０、２１、ニードルバルブ２２、２３が接
続され、更に、操作者がバーナ１３を点火するためのボ
タンスイッチ２５及び消火するためのボタンスイッチ２
６（共にモメンタリ式のスイッチとなっている）が接続
されている。ガス制御回路１５はまた、本原子吸光分光
光度計の制御部（分析制御部）３０とも接続されてお
り、分析制御部３０からの流量信号に基いてニードルバ
ルブ２２、２３の開度を設定する。なお、分析制御部３
０にはキーボード３１及びＣＲＴ３２が接続されてい
る。

【００１０】次に、ガスコントローラ１０の２種の安全
上の機構について説明するが、まず、ガス低圧自動遮断
機構について説明する。圧力センサ２０、２１はいずれ
も、各供給ガスの圧力が所定値（これは供給ガス毎に設
定することができる）よりも高い場合にはＯＮとなり、
所定値以下となるとＯＦＦとなる２状態スイッチを備え
ており、各ＯＮ／ＯＦＦ信号はガス制御回路１５に送ら
れる。ガス制御回路１５の内部には開閉バルブ閉鎖用の
ハードウェア回路が設けられており、いずれかの圧力セ
ンサ２０、２１がＯＦＦとなった場合、開閉バルブ１８
及び１９の双方に対する電源を閉鎖するようになってい
る。これにより、燃焼ガス又は助燃ガスのいずれか一方
の供給ガスの圧力が各所定値以下に低下したとき、双方
のガスのバーナ１３への供給が停止される。

【００１１】本実施例のフレーム原子吸光分光光度計に
はもう一つの安全機構として、炎立ち消え安全機構が備
えられている。これは、前述の通り、炎センサ２７を用
いるものであり、炎センサ２７がバーナ１３に炎２４が
無いことを検出し、ＯＦＦ信号をガス制御回路１５に送
ると、ガス制御回路１５内に設けられたハードウェア回
路により開閉バルブ１８、１９を閉鎖するものである。
リレー３４を使用した開閉バルブ閉鎖用のハードウェア
回路の一例を図２に示す。

【００１２】しかし、このように単に開閉バルブ１８、
１９を閉鎖するのみでは、操作者にとっては何の原因で
炎が消え、また、バルブが閉まったのか分からず、測定
を継続するための的確な対策をとることが困難である。
そのため、本実施例のガスコントローラ１０では、上記
のように炎２４の立ち消えにより開閉バルブ１８、１９
が閉鎖されたときには、その旨を操作者に知らせるため
の回路（これが上記タイミング検出手段に相当する）を
ガス制御回路１５内に設けている。

【００１３】この回路は図３に示す通り、ＡＮＤ回路、
ＯＲ回路等のディスクリートな論理素子により構成され
ている。この回路の主要な作用は次の通りである。バー
ナ１３の炎２４が消えると、炎センサ２７がＯＦＦとな
り、信号「０」を出力する。この炎センサ２７の出力信
号「０」はインバータNOT2で反転されて信号「１」とな
り、ＡＮＤ回路AND3に入力される。ＡＮＤ回路AND3の他
方の入力端子には両開閉バルブ１８、１９が接続されて
おり、両開閉バルブ１８、１９が閉鎖されている時（両
開閉バルブ１８、１９は常に同じ状態となっている）に
は信号「０」が入力される。このため、ＡＮＤ回路AND3
の出力は、バーナ１３に炎２４が無く、かつ、両開閉バ
ルブ１８、１９が開放されている時のみ、「１」とな
る。このＡＮＤ回路AND3の出力はＯＲ回路OR2に入力さ
れる。従って、上記状態（バーナ１３に炎２４が無く、
かつ、両開閉バルブ１８、１９が開放されている）の
時、ＯＲ回路OR2の出力は「１」となる。

【００１４】ＯＲ回路OR2の入力側には、ＡＮＤ回路AND
3の他に、もう一つのＡＮＤ回路AND2が設けられてお
り、これには、開閉バルブ１８、１９の状態をインバー
タNOT3により反転した信号と、ＯＲ回路OR2の出力が入
力される。従って、ＡＮＤ回路AND2の出力は、両開閉バ
ルブ１８、１９が閉鎖されており、かつ、ＯＲ回路OR2
の出力が「１」のときに、「１」となる。

【００１５】図３の回路の以上までの作用を図４により
説明する。バーナ１３の炎２４が消え、それにより開閉
バルブ１８、１９が前記安全機構（図２）により閉鎖さ
れたときは、図４（ａ）の後半に示すように、まず炎セ
ンサがＯＦＦとなり、微小時間Δｔ2の後に開閉バルブ
がＯＦＦとなる。この時間Δｔ2の間は、ＡＮＤ回路AND
3の出力が「１」となるため、ＯＲ回路OR2の出力は
「１」となる。この時間Δｔ2が経過した後も、ＡＮＤ
回路AND2の出力が「１」となるため、ＯＲ回路OR2の出
力「１」はそのまま継続される。従って、ＯＲ回路OR2
の出力をガス制御回路１５から分析制御部３０に送り、
ＣＲＴ３２上への表示等に利用することにより、操作者
に対して、バーナ１３の炎２４が消えたことにより開閉
バルブ１８、１９が閉鎖されたことを知らせることがで
きる。

【００１６】一方、炎２４の立ち消えではなく、ガス低
圧自動遮断機構等により開閉バルブ１８、１９が閉鎖さ
れ、その結果炎２４が消えた場合には、図４（ｂ）の後
半に示すように、両開閉バルブ１８、１９が先にＯＦＦ
となり、微小時間Δｔ3後に炎センサ２７がＯＦＦとな
る。この場合には、時間Δｔ3内では、両開閉バルブ１
８、１９の出力が「０」である一方、炎センサは未だ
「１」を出力しているためインバータNOT2の出力は
「０」であり、ＡＮＤ回路AND3の出力は「０」となる。
また、ＡＮＤ回路AND2及びＡＮＤ回路AND4は共にＯＲ回
路OR2の出力を入力とするため、それ以前の状態「０」
を継続する。このため、開閉バルブ１８、１９の閉鎖が
原因で炎２４が消えた場合にはＯＲ回路OR2の出力は
「０」であり、上記通知信号は分析制御部３０へは送ら
れない。なお、このケースは、操作者が消火ボタン２６
を押して消火した場合も同じである。

【００１７】なお、操作者が点火ボタン２５を押すこと
によりバーナを点火したときは、図４（ａ）及び（ｂ）
の前半に示すように、まず開閉バルブ１８、１９がＯＮ
となり（開放され）、微小時間Δｔ1後に炎センサ２７
がＯＮとなる。このため、微小時間Δｔ1においては開
閉バルブ１８、１９と炎センサ２７の状態は期間Δｔ2
の場合と同じとなるが、その後（すなわち、開閉バルブ
１８、１９がＯＮ、炎センサ２７がＯＮの状態）は３個
のＡＮＤ回路AND2、AND3、AND4の出力がいずれも「０」
となるため、ＯＲ回路OR2の出力は「０」となり、通知
信号は分析制御部３０へは送られない。

【００１８】以上説明した回路例では、タイミング検出
手段をディスクリートな論理素子を用いてハードウェア
的に構成したが、このようなハードウェア構成は、炎２
４の立ち消えが検出されてから開閉バルブ１８、１９が
閉鎖されるまでの期間Δｔ2が非常に小さい場合にも確
実に対応することができるという特長を有する。なお、
このようなハードウェア的な構成ではなく、分析制御部
３０の中央処理装置にソフトウェア的に同様の処理を行
なわせてもよいが、分析制御部３０のＣＰＵでは他の割
り込み処理や通常処理も数多く実行しなければならない
ため、その場合には十分優先度の高い割り込みを行なう
必要がある。また、ガス制御回路１５に専用のＣＰＵを
設け、それによりソフトウェア的に処理するようにして
もよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係るフレーム原子吸光分析装置
では、炎が立ち消えた場合に、燃焼ガス及び助燃ガスが
そのままバーナのノズルから噴出することを防止するた
めに直ちにガスの供給を停止すると共に、炎の立ち消え
とガス供給停止の先後のタイミングを検出して、ガス供
給停止前に炎が消えたことを操作者に知らせることがで
きる。このため、操作者は炎が消えた原因を知るために
分析装置のあらゆる箇所をチェックするという無駄な動
作が不要となり、外部の風がバーナ部分へ流入しないよ
うにする等の所定の措置を講じた後、すぐに再点火して
測定を再開することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるフレーム原子吸光分
光光度計の構成を示すブロック図。

【図２】実施例において、バーナの炎が消えたときに
開閉バルブを閉鎖するための機構の具体例を示す回路
図。

【図３】実施例のガス制御回路に設けられているタイ
ミング検出手段としての論理回路の回路図。

【図４】炎の立ち消えにより開閉バルブが閉鎖された
場合（ａ）、及び開閉バルブの閉鎖により炎が消えた場
合（ｂ）の開閉バルブのＯＮ／ＯＦＦ及び炎センサのＯ
Ｎ／ＯＦＦのタイミングを示すタイミングチャート。

【符号の説明】

１０…ガスコントローラ１１、１２…ガ
スボンベ１３…バーナ１５…ガス制御
回路１６、１７…ガス供給通路１８、１９…開
閉バルブ２０、２１…圧力センサ２２、２３…ニ
ードルバルブ２４…炎２７…炎センサ２５…点火ボタンスイッチ２６…消火ボタ
ンスイッチ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナの炎により試料を原子化するフレ
ーム原子吸光分析装置において、ａ）バーナの炎が消えているか否かを検出し、炎が消え
ているときには非燃焼信号を出力する炎センサと、ｂ）非燃焼信号を受けたとき、バーナへのガスの供給を
停止するとともに、バルブ閉鎖信号を出力する開閉バル
ブと、ｃ）非燃焼信号とバルブ閉鎖信号とを受け、非燃焼信号
がバルブ閉鎖信号よりも先に来たときには通知信号を出
力するタイミング検出手段と、を備えることを特徴とするフレーム原子吸光分析装置。