JPH0712426B2 - 一連の試料の湿式化学反応を行う方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの反応
物を導入された試料のマイクロ波加熱を用いて一連の試
料の湿式化学反応を行う方法に関する。本発明は又、そ
の方法によって一連の試料の湿式化学反応を行う装置に
関する。更に、例えば試料の鉱化を行うための該装置の
用法も本発明に含まれる。

【０００２】

【従来の技術】前もって試料を準備して、回転コンベヤ
のハウジング内に置かれたフラスコ内に導入し、それか
らそれらフラスコをマイクロ波発生器のマイクロ波照射
キャビティへ送る如き、一連の試料の湿式化学反応を行
う装置と方法は、例えばヨーロッパ特許第１５６，７４
２号に既に記載されている。この装置はプロラボ（ＰＲ
ＯＬＡＢＯ）社からマイクロダイジェスト（ＭＩＣＲＯ
ＤＩＧＥＳＴ）３００の商品名で市販されている。この
種の装置は一般の用途には充分好く適応できるものであ
るが、試料を試料採取ラインから直接採取できるように
したり、あるいは又連続分析用装置に直接結合すること
は難かしい。

【０００３】試料採取から直接くる試料で湿式化学反応
を行えるようにする必要性が生じることはよくある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一連
の試料を送給する試料採取ラインと、様々な試料の化学
反応生成物の収集器との間、あるいは直接に様々な化学
反応生成物の分析システムとの間に直接設置できる、湿
式化学反応を行う装置及び方法を提供することである。

【０００５】この明細書において用いる「一連の試料」
なる表現は、化学反応を受ける状況に置かれる前に予め
準備される１セットの個々の試料を意味するのでなく、
試料採取ラインによって定期的又は不定期的に引出さ
れ、そして装置へ直接導入される試料、即ち処理する試
料の量が予め決められること以外、前もって何等かの準
備を施されることのない試料を意味している。試料のそ
の所定量は体積又はマスによって決められる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するため本
発明によれば、マイクロ波加熱を用いて一連の試料の湿
式化学反応を行う方法において、マイクロ波照射キャビ
ティ内に設置された反応室を含む回路の中で、この回路
内の該試料の移動方向に関して、 ａ）所定量の試料が該反応室の上流側に送給され、 ｂ）少なくとも１つの反応物が該反応室の上流側に導入
され、 ｃ）該反応室がマイクロ波の所定時間の照射によって加
熱され、 ｄ）反応の生成物が回収され、 ｅ）すすぎ液が該回路の入口部に送給され、そして該回
路が注がれ、 ｆ）操作ａ）からｅ）までが繰り返されることを特徴と
する方法が提供される。

【０００７】操作ａ）からｅ）までは勿論必要な回数だ
け繰り返される。

【０００８】場合によって、湿式化学反応を周知の生成
物で行うことが望まれる。この場合、該試料の代りにそ
の周知生成物によって操作ａ）からｅ）までが繰り返さ
れる。その周知生成物をここでは「標準物」と称する。

【０００９】勿論、様々な標準物で操作ａ）からｅ）ま
でが何回か行われよう。

【００１０】本発明の方法の１つの実施例によれば、試
料と単数又は複数の反応物とで成る反応混合物が加熱さ
れた後、その反応生成物が冷却される。

【００１１】本発明の方法の好適な実施例において、こ
の方法は、該回路が、循環装置を含むループ状回路であ
り、 ａ）所定量の試料が該ループ状回路内に送給され、 ｂ）該試料が該ループ状回路内で循環させられ、 ｃ）少なくとも１つの反応物が該ループ状回路内に導入
され、 ｄ）該反応室がマイクロ波の所定時間の照射によって加
熱され、 ｅ）反応の生成物が回収され、 ｆ）すすぎ液が該ループ状回路内に送給され、そして該
ループ状回路が注がれ、 ｇ）操作ａ）からｆ）までが繰り返されることを特徴と
する。

【００１２】操作ａ）からｆ）までは勿論必要な回数だ
け繰り返される。

【００１３】一般に幾つかの反応物がループ状回路内に
導入される。それら反応物の導入は単一の時点で行うこ
ともできるが、好適には幾つかの時点で行われる。反応
物の各導入の後反応室はマイクロ波で所定時間加熱され
る。反応物は好適には個々にループ状回路に導入され
る。したがって上記操作ｂ）とｅ）との間で、各反応物
ごとに操作ｃ）とｄ）が繰り返される。

【００１４】本発明の方法の１つの実施例によれば、該
試料の代りに標準物によって上記操作ａ）からｆ）まで
が繰り返される。勿論操作ａ）からｆ）までは様々な標
準物で順次行われよう。

【００１５】本発明の方法の他の実施例において、各操
作ｄ）の後、反応生成分が冷却される。

【００１６】好適には、化学反応が進行すると共に、そ
の反応の進行が、該反応室の下流に設置の監視装置によ
って監視される。

【００１７】本発明によれば又、その方法を実施するた
めに一連の試料の湿式化学反応を行う装置において、マ
イクロ波照射キャビティ内に設置された反応室を含む回
路を備え、そしてこの回路内の該試料の移動方向に関し
て該反応室の上流側に設置される試料送給管、少なくと
も１つの反応物を導入する管、すすぎ液送給管を備え、
それら管は各々弁を有し、又該反応室の下流側に設置さ
れる反応生成物流出管を備えることを特徴とする装置が
提供される。

【００１８】マイクロ波は、マイクロ波照射キャビティ
と組み合される周知の任意の型式のマイクロ波発生器に
よって作られ、そしてそのキャビティ内に反応室が置か
れる。

【００１９】マイクロ波照射キャビティとしては、プロ
ラボ（ＰＲＯＬＡＢＯ）社からマイクロダイジェスト
（ＭＩＣＲＯＤＩＧＥＳＴ）３００及びマクシダイジェ
スト（ＭＡＸＩＤＩＧＥＳＴ）ＭＸ３５０の商品名で市
販されているものを使用できよう。

【００２０】反応室の形状は任意にできるが、管形状に
するのが特に好ましい。

【００２１】上述のように、試料送給管、少なくとも１
つの反応物導入管、及びすすぎ液送給管は、該回路内の
試料の移動方向に関して反応室の上流側に設置される。
しかしそれら管の記載順序はそれらの設置位置の順序を
規定するものでないことを理解すべきである。それは単
に、試料、反応物、及びすすぎ液が反応室の上流側で回
路内に導入されることを意味している。

【００２２】それら管はそれぞれに弁を備え、そして個
別に回路に対して開閉される。それら管は又並列に設置
し、そして回路と接続する１つの共通管に連結するよう
にもできる。

【００２３】反応物導入管は１つであることもあり、又
勿論複数個にすることもできる。この場合それら管は個
々に回路に対し開閉される。それら管も並列にして、回
路と接続の１つの共通管に連結するようにできる。

【００２４】すすぎ液は例えば化学反応を行うのに使用
される液とすることができる。又水にすることもでき
る。

【００２５】本発明の装置の１つの実施例において、該
反応室の上流側に設置される、弁を任意的に備える標準
物送給管が備えられる。この管はその弁の下流側で試料
送給管に結合される。

【００２６】本発明の湿式化学反応を行う方法によれ
ば、ある所定量の試料が該回路内に送給される。そこ
で、試料採取ラインに、処理すべき試料の体積又はマス
を決定する装置を備えてもよい。

【００２７】そこで好適に本発明の装置では、該回路が
試料の量の調節装置を含む。

【００２８】多くの場合、該試料量調節装置は試料の体
積の調節装置とされる。

【００２９】１つの実施例において、該試料体積調節装
置は、該試料送給管と組み合された容器を備え、この容
器は弁をもった溢流部を有する。

【００３０】他の実施例において、該試料体積調節装置
は、該試料送給管と組み合された目盛付き容器を備え、
この容器は弁をもった流出管を有する。この実施例の場
合、装置の回路に様々に異なる体積の試料を送給し、そ
してその体積の選択と調節は容器に備えられたレベル検
出器によって自動的に容易に行うことができる。

【００３１】回路が容器を備える場合、１つ又は複数の
反応物をその容器に直接導入してその反応物と試料との
混合を行わせるようにしてもよい。その容器と回路とを
連結する管には弁を備える。

【００３２】回路への反応物の導入は又該容器の下流側
で行ってもよい。この場合、最後の反応物導入管の下流
側で反応室の入口に近い個所に混合室を設置するのが好
適である。その混合室と反応室とを接続する管に弁が備
えられる。その混合室の中で１つ又は複数の反応物と試
料との間の混合が行われる。

【００３３】更に他の実施例において本発明の装置は、
該反応室の流出部に設置される反応生成物の冷却区域を
備える。

【００３４】装置の中で、試料、１つ又は複数の反応
物、すすぎ液、反応生成物、及び適宜用いられる標準物
は、重力によって、あるいは、試料、反応物、又はすす
ぎ液の圧力によって回路内を流れるようにすることがで
きる。しかし好適には装置に循環装置が備えられる。こ
の循環装置は通常用いられる任意の種類のポンプとする
ことができよう。

【００３５】循環装置としては流れを連続的に送出する
容積型ポンプが好適である。このポンプは、少なくとも
２つの対向して装架されるプランジャ、これらプランジ
ャの変位軸心に直角な軸心の周りで回転してそれらプラ
ンジャを変位させるカム、及び各該プランジャに付属す
る戻し装置を備える。

【００３６】好適には本発明の湿式化学反応装置は、該
回路がループ状回路であり、そして膨張槽を備え、又該
反応生成物流出管が弁を有するようにされる。そのよう
なループ状回路では反応物の各導入後に反応室を加熱す
ることができ、該膨張槽は回路内に収容される液の体積
を増加する。この増加は回路への反応物の導入による。

【００３７】該膨張槽は１つの実施例において、該試料
体積調節装置の容器とすることができる。

【００３８】本方法が行われる間反応室に通される試
料、反応物、標準物、又はすすぎ液のような物品は反応
室の上流側でループ状回路に導入される。そして反応の
生成物は反応室の下流側で回路から放出され、再び反応
室へ通されることはない。

【００３９】本発明の装置は又別の実施例によれば、反
応の進行を監視する装置を備える。

【００４０】該反応進行監視装置は、例えば、反応の生
成物の中に置かれてその生成物の電導性を測定するプロ
ーブで構成することができよう。監視装置は又、反応生
成物の光密度の測定あるいは色調の監視で操作するもの
にもできる。この場合回路の当該区域が透明な材料で作
られる。

【００４１】本発明の湿式化学反応装置は、作業者が所
定のサイクルに従って手で様々な弁、マイクロ波加熱、
循環装置及び／又は冷却区域を操作することにより制御
するようにできよう。

【００４２】しかし好適にはマイクロプロセッサのよう
な制御装置を備え、これによって所定のサイクルに従い
弁の開閉、又マイクロ波加熱、循環装置及び／又は冷却
区域のオン−オフの切換えを行うようにされる。

【００４３】使用される反応物は特に腐食性が強く、又
反応室内の温度は相当に高くなるから、本発明の反応装
置は好適には高耐食性の材料で作られる。そこでその装
置はガラスおよび（または）ポリテトラフルオロエチレ
ンで作られる。

【００４４】本発明の化学反応装置は、一連の試料に対
する様々な湿式化学反応を行うことができる。その装置
は特に、一連の試料の鉱化の化学反応に使用される。

【００４５】

【実施例】本発明の方法を行う本発明の装置の様々な実
施例を概略的に示す図面を参照にして以下に続ける記述
から、本発明が更に明瞭に理解されよう。

【００４６】マイクロ波加熱を用いて一連の試料の湿式
化学反応を行う本発明の装置は、図１に示されるよう
に、マイクロ波案内１３の先端セグメントで構成される
マイクロ波照射キャビティ３内に設置された反応室２を
含む回路１を備える。

【００４７】装置は、回路１内の試料の移動方向に関し
て反応室２の上流側に設置される試料送給管４、少なく
とも１つの反応物の導入管５、及びすすぎ液送給管６を
備える。又反応室２の下流側に設置される反応の生成物
の流出管７を備える。

【００４８】試料送給管４、少なくとも１つの反応物導
入管５、及びすすぎ液送給管６はそれぞれに弁８、９、
１０をもっている。

【００４９】少なくとも１つの反応物の導入管５は、化
学反応の所要条件に応じて、単一の反応物又は幾つかの
反応物を逐次的に回路１に導入することもでき、あるい
は又少なくとも２つの反応物の混合物を導入することも
できる。

【００５０】この実施例によれば反応生成物流出管７も
弁１１を備える。この弁１１は、反応室２内の反応の完
全な施行に必要な時間中生成物が回路１から流出するの
を阻止するものである。

【００５１】装置の回路１は又ベント１２になる管を備
え、これによって回路１内部のスペースが大気とつなが
れる。ベント１２は特に、化学反応で発生したガスを回
路１から逃がせるようにする。

【００５２】次に本発明の方法を行う本発明の装置の操
作を簡単に述べる。

【００５３】試料送給管４が、例えば本装置からくる試
料採取ラインで構成される試料供給源に結合される。同
様にすすぎ液送給管６がすすぎ液供給源に結合される。

【００５４】それまで弁８、９、１０、１１は閉じられ
ている。そこで試料送給管４の弁８が開かれ、そして例
えば容積型ポンプによって所定量の試料が回路１の反応
室２の上流側の個所に送給される（操作ａ）。それから
弁８は再び閉じられる。

【００５５】反応物導入管５の弁９が開かれ、そして例
えば容積型ポンプによって所要量の反応物が回路１に導
入される（操作ｂ）。それから弁９は再び閉じられる。

【００５６】こうして試料と反応物が反応室２に容れら
れる。マイクロ波発生器が所定時間作動され、これによ
ってマイクロ波照射キャビティ３内の反応室２は加熱さ
れる（操作ｃ）。

【００５７】それから弁１１が開かれ、そこで反応の生
成物が流出管７を通して回収される（操作ｄ）。その生
成物は重力によって回路１から出ていく。

【００５８】全ての反応生成物が回収されたら、すすぎ
液供給管６の弁１０が開かれて回路が注がれる（操作
ｅ）。汚染されたすすぎ液は管７を通って回路１から出
ていき流出液貯蔵タンクへ送られる。

【００５９】回路１のすすぎが完了すると、すすぎ液供
給管６の弁が閉じられ、それから流出管７の弁１１が閉
じられる。こうして装置は再び、試料採取ラインと連結
した管４から次の試料を受取し、上記操作ａ）からｅ）
までを繰り返して該試料の湿式化学反応を行うことがで
きる状態になる。

【００６０】図２に示す実施例による一連の試料の化学
反応を行う装置も、マイクロ波キャビティ３内に置かれ
た反応室２を含む回路１を備える。この装置は更に、試
料の量の調節装置１４と標準物送給管１５を備える。

【００６１】試料量調節装置１４は試料の体積を調節す
る装置である。この実施例においてその調節装置は容器
１６で構成され、この容器へ試料送給管４が開口する。
容器１６は、弁１８をもった溢流部１７と、弁２５をも
った回路１への連結管２４とを備えている。

【００６２】標準物送給管１５と、弁１０を有するすす
ぎ液送給管６も容器１６内へ開口している。

【００６３】容器１６は化学反応によって生じたガスを
逃がせるように開放型になっている。

【００６４】回路１は図示のように３つの反応物導入管
５₁ 、５₂ 、５₃ を備え、これら管はそれぞれ弁９₁ 、
９₂ 、９₃ をもっている。それら３つの導入管は並列に
装架され、そして回路１に接続する１つの共通管１９に
連結される。

【００６５】回路１へ反応物を導入する該共通管１９の
下流側でその回路は、反応室２の入口部２１に直接設置
される混合室２０を有する。管２２が混合室２０と反応
室２とを連結する。この連結管２２は弁２３を備えてい
る。

【００６６】反応室２は図示のようにつる巻き状のコイ
ルに巻いた管の形にされる。反応室２の形状及び寸法の
ような形態仕様は、その中での試料と反応物の滞在時間
が充分取れるように決められる。反応生成物は流出管７
から直接流出する。

【００６７】次にこの実施例の装置による化学反応の施
行を概略的に述べる。

【００６８】試料送給管４とすすぎ液送給管６とがそれ
ぞれに試料供給源とすすぎ液供給源とに連結された状態
で弁８、１０、９₁ 、９₂ 、９₃ 、１８、２３が閉じら
れる。

【００６９】管１５を通して所定量の標準物が回路１に
送給され（操作ａ）、混合室２０を部分的に充たす。弁
９₁ 、９₂ 、９₃ が開かれ所要量の反応物が回路１に導
入され混合室２０へ入る（操作ｂ）。それから弁９₁ 、
９₂ 、９₃ は再び閉じられる。混合室２０内で反応物と
標準物は混合する。

【００７０】マイクロ波発生器が作動され、これにより
マイクロ波照射キャビティ３内の反応室２が加熱され
る。

【００７１】弁２３が開かれ、標準物と反応物との混合
物が混合室２０から反応室２へ流れる。その混合物は、
反応室２内を通過していく間に、反応室の形態仕様と関
連して予め決められた所定時間加熱される（操作ｃ）。
化学反応が行われ、そして標準物に対応する反応の生成
物が流出管７を通って出ていく（操作ｄ）。

【００７２】全ての反応生成物が回収されると、すすぎ
液送給管６の弁１０が開かれ、回路１が注がれる（操作
ｅ）。そこで装置は一連の試料の湿式化学反応を行うこ
とができるようになる。

【００７３】弁１０、９₁ 、９₂ 、９₃ 、１８、２３、
２５が閉じられた状態で試料送給管４の弁８が開かれ、
そこで試料体積調節装置１４の容器１６が溢流部１７よ
り上方の液位まで充たされる。それから弁８は閉じられ
る。

【００７４】弁１８が開かれ、過剰の試料は溢流部１７
から溢れて流出する。こうして、容器１６内に存在し、
そしてこれから回路１内へ送給される試料の体積は完全
に決定される。

【００７５】弁２５が開かれ、試料は混合室２０に流入
する（操作ａ）。弁９₁ 、９₂ 、９ ₃ が開かれ、必要な
反応物が回路１へ導入され（操作ｂ）、したがって混合
室２０へ入る。

【００７６】マイクロ波発生器が作動され、マイクロ波
照射キャビティ３内の反応室２を加熱する。

【００７７】弁２３が開かれ、試料と反応物との混合物
が混合室２０から反応室２へ流れ、ここで所定時間加熱
される（操作ｃ）。そこで化学反応が行われ、そして該
試料の反応の生成物が流出管７から流出する（操作
ｄ）。

【００７８】全ての反応生成物が回収されてから、すす
ぎ液送給管６の弁１０が開かれ、回路１はすすがれる。
（操作ｅ）。

【００７９】そこで又試料送給管４の弁８を開けば装置
は又別の試料について湿式化学反応を行うことができ
る。

【００８０】試料の化学反応を行わせる操作ａ）から
ｅ）までは、一連の試料が無くなるまで必要な回数繰り
返される。

【００８１】図３の実施例における一連の試料の化学反
応を行う装置では、回路がループ状の回路１００にされ
る。

【００８２】本明細書において、回路を構成する様々な
成分の位置について反応室の上流側又は下流側というの
は回路内の試料の移動方向に関していう。

【００８３】一般に、ループ状回路において反応室に通
される試料、標準物、反応物、又はすすぎ液のような物
品はいずれも、反応室の上流側で回路に接続する管によ
って回路に送給又は導入される。また、反応生成物は反
応室に通されないから反応室の下流側で回収される。し
たがって反応生成物の流出管は反応室の下流に設けられ
る。

【００８４】本発明による化学反応装置のループ状回路
１００は、マイクロ波案内１３のマイクロ波照射キャビ
ティ３内に設置される反応室２、この反応室２の流出個
所に設置される冷却区域２６、試料の体積の調節装置１
４、及び循環装置２７を備える。

【００８５】冷却区域２６は、冷却混合物に通されるコ
イル２８で構成することができよう。

【００８６】試料体積調節装置１４は、図実の実施例に
おいて、弁３１をもった排出管３０を備える目盛付き容
器２９で構成される。この試料体積調節装置１４は勿論
反応室２の上流側に設置される。容器２９をループ状回
路１００に連結する管３３は弁３４を備える。

【００８７】容器２９は、化学反応で発生するガスを逃
がせるように頂部が開いている。

【００８８】試料体積調節装置１４の容器２９はループ
状回路１００の膨張槽を構成する。

【００８９】循環装置２７は流れを連続的に送出する容
積型ポンプで構成できよう。そのようなポンプの実施例
を後に述べる。

【００９０】接続装置（図示せず）がポンプ２７に接続
されると、 −管４で送給されてきた試料が引出されて容器２９へ送
られ、 −その試料、この場合容器２９内の反応物と混合した試
料が引出されて反応室２へ送られ、 −管６で送給されてきたすすぎ液が引出されて反応室２
へ送られる。

【００９１】回路１００は反応室２の上流側に、 −試料採取ラインに連結する、弁８をもった試料送給管
４、 −弁１０をもったすすぎ液送給管６を備え、それら２つ
の送給管４、６はポンプ２７の吸入口に接続され、又、 −それぞれに容積型注入ポンプ３２₁ 、３２₂ 、３２₃
と弁９₁ 、９₂ 、９₃ をもった反応物導入管５₁ 、
５₂ 、５₃ を備える。

【００９２】更に、弁４２をもった圧縮ガス送給管３９
が備えられ、この管３９は反応室２の入口部に直接つな
がれる個所でループ状回路１００に開口する。

【００９３】回路１００は反応室２の下流側に、弁１１
をもった反応生成物流出管７を備える。この管７は図示
の実施例では目盛付き容器２９と組合される。

【００９４】図３に示す実施例の装置を使っての一連の
試料の湿式化学反応のプロセスを以下に記述する。

【００９５】試料送給管４とすすぎ液送給管６がそれぞ
れに試料供給源とすすぎ液供給源に連結され、そして回
路１００内の全ての弁が閉じられている状態で、ポンプ
２７が始動させられ、試料送給管４の弁８と弁３４が開
かれ、そこで試料体積調節装置１４の目盛付き容器２９
に試料が充たされる。それから弁８と３４は閉じられ、
そして排出管３０の弁３１が開かれる。容器２９内の試
料のレベルが、試料の予め選ばれた所定の体積に対応す
る容器２９の目盛の所になったら、弁３１は閉じられ
る。こうして回路１００へ送給される容器２９内の試料
の体積は正確に決められる。

【００９６】弁３４が開かれ、上記所定量の試料がルー
プ状回路１００へ送給され（操作ａ）、そしてポンプ２
７によってその回路１００内で循環させられる（操作
ｂ）。

【００９７】管５₁ を通して供給される第１反応物の注
入ポンプ３２₁ が始動させられ、かつ弁９₁ が開かれ
る。これによって第１反応物がループ状回路１００内に
導入される（操作ｃ）。次に弁９₁ は閉じられ、そして
ポンプ３２₁ は停止される。

【００９８】試料と第１反応物とで成る混合物が容器２
９へ送られ、それから反応室２に流入し、ここで加熱さ
れる（操作ｄ）。その以前にマイクロ波発生器が作動さ
れている。

【００９９】試料と第１反応物との第１反応の生成物は
冷却区域２６のコイル２８に通して冷却される。

【０１００】第１反応生成物は回路１００内を流れ続
け、そして管５₂ を通して供給される第２反応物の注入
ポンプ３２₂ が始動させられ且つ弁９₂ が開かれる。こ
れによって第２反応物がループ状回路１００内に導入さ
れる（操作ｃ）。次に弁９₂ は閉じられ、そしてポンプ
３２₂ は停止される。

【０１０１】第１反応生成物と第２反応物とで成る混合
物が容器２９へ送られ、それから反応室２に流入し、こ
こで加熱される（操作ｄ）。該混合物で第２反応が行わ
れる。

【０１０２】第２反応の生成物は冷却区域２６のコイル
２８に通して冷却される。

【０１０３】上記操作ｃ）とｄ）が第３反応物で繰り返
される。

【０１０４】弁３４が閉じられ、ポンプ２７は停止され
る。それから圧縮ガスの送給管３９の弁４２が開かれ
る。反応生成物流出管７の弁１１が開かれ、そして上記
圧縮ガスが反応生成物を押しやってループ状回路１００
に周回させ、生成物は回収される（操作ｅ）。

【０１０５】全ての反応生成物が回収されたら弁４２と
流出管の弁１１は再び閉じられる。弁３４とすすぎ液送
給管６の弁１０が開かれ、そしてポンプ２７が始動させ
られてすすぎ液をループ状回路１００に循環させ、回路
を注ぐ（操作ｆ）。流出管７の弁１１が開かれ、そこで
汚染されたすすぎ液は流出液貯蔵タンクへ流れる。それ
からすすぎ液送給管６の弁１０と流出管７の弁１１は閉
じられる。

【０１０６】こうして装置は又別の試料の湿式化学反応
を行うことができる。

【０１０７】図４の実施例の一連の試料の化学反応を行
う装置もループ状の回路１００を備える。このループ状
回路１００は図３の実施例におけるループ状回路と大体
同じであるが、幾つかの構成成分は異なる。それについ
て次に述べる。

【０１０８】図４の実施例において、試料体積調節装置
１４は、弁１８をもった溢流部１７を有する容器１６で
構成される。この容器１６は大気へ開放されておらず、
弁３７をもったベント３６を有する密閉蓋３５で密閉さ
れている。このような容器を備えた場合、化学反応を大
気圧下でも行えるし、あるいは又弁３７を閉じて加圧し
た状態でも行える。

【０１０９】ベント３６は任意に蒸気凝縮器あるいは化
学反応で生じたガスの回収装置に連結できる。

【０１１０】ループ状回路１００は並列に装架された３
つの反応物導入管５₁ 、５₂ 、５₃を備え、これら導入
管は１つの共通管３８に結合され、この共通管には反応
物注入用の容積型ポンプ３２が備えられている。導入管
５₁ 、５₂ 、５₃ はそれぞれに弁９₁ 、９₂ 、９₃ をも
っている。

【０１１１】ループ状回路１００は又、弁４０をもった
標準物送給管１５を含む。

【０１１２】図４の実施例の装置は更に、反応の進行を
例えば比色分析によって監視する装置４１を備える。

【０１１３】次にこの実施例の装置によって行われる一
連の試料に対する湿式化学反応を説明する。

【０１１４】試料送給管４が試料供給源に、すすぎ液送
給管６がすすぎ液供給源に連結されており、そして回路
１００内の全ての弁が閉じられている状態で、ポンプ２
７が始動させられ、弁３４と標準物送給管１５の弁４０
が開かれる。これにより試料体積調節装置１４の容器１
６が溢流部１７より上方の液位まで充たされる。そこで
弁４０は閉じられる。次に弁１８が開かれ、過剰な標準
物が溢流部１７を通して外へ放出される。こうして標準
物は容器１６内で体積を完全に定められ、そしてこの所
定体積の標準物がループ状回路１００へ送られることに
なる。弁１８は再び閉じられる。

【０１１５】弁３４が開かれ、上記所定量の標準物がル
ープ状回路１００へ送られる（操作ａ）。標準物はポン
プ２７によりループ状回路１００内で循環させられる
（操作ｂ）。

【０１１６】反応物注入ポンプ３２が始動され、そして
第１反応物導入管５₁ の弁９₁ が開かれる。これにより
第１反応物がループ状回路１００へ導入される（操作
ｃ）。それから弁９₁ は再び閉じられ、ポンプ３２は停
止される。

【０１１７】標準物と第１反応物との混合物は容器１６
へ送られ、それから反応室２へ流れ、ここで加圧される
（操作ｄ）。マイクロ波発生器がその前に作動されてい
る。

【０１１８】それから標準物と第１反応物との第１反応
でできた生成物は冷却区域２６のコイル２８に通して冷
却される。

【０１１９】第１反応の生成物は回路１００内を続けて
流れる。管５₂ から送られてくる第２反応物を注入する
ためポンプ３２が始動させられ、そして弁９₂ が開かれ
る。そこで第２反応物がループ状回路１００に導入され
る（操作ｃ）。それから弁９ ₂ は閉じられ、ポンプ３２
は停止される。

【０１２０】第１反応の生成物と第２反応物との混合物
は容器１６へ送られ、ここから反応室２へ流れ、ここで
加熱される（操作ｄ）。上記混合物で第２反応が行われ
る。

【０１２１】それからその第２反応の生成物が冷却区域
のコイルを通って冷却される。

【０１２２】上記操作ｃ）とｄ）が第３反応物について
も繰り返される。

【０１２３】弁３４が閉じられ、そして流出管７の弁１
１とすすぎ液送給管６の弁１０が開かれる。

【０１２４】すすぎ液はポンプ２７によってループ状回
路１００内で圧送され、反応生成物を回路の前方へ押し
やる。生成物は管７を通して回収される（操作ｅ）。全
ての反応生成物が回収されたら、汚染されたすすぎ液は
流出液貯蔵タンクへ送られる。こうしてループ状回路１
００は注がれる（操作ｆ）。

【０１２５】そのようにして本発明の装置は、一連の試
料のそれぞれについて操作ａ）からｆ）までを繰り返し
て、それら試料の湿式化学反応を行うことができる。

【０１２６】勿論、反応物の各注入及び各反応の後ごと
に、監視装置４１によって反応の進行を監視することが
できる。反応室２内の生成物の加熱時間はポンプ２７の
出力を変えることにより増減できる。

【０１２７】又、各反応物注入後、生成物をループ状回
路１００内で再循環させることによって反応室２内の生
成物の加熱時間を増すこともできる。この場合好適には
ループ状回路１００に、３路弁４４、４５で遮断できる
分岐路４３を設け、これにより生成物に冷却装置２６の
コイル２８を迂回させ、生成物が冷却されるのを防ぐ。

【０１２８】図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はマイクロ
波照射キャビティ３内の反応室２の幾つかの設置態様を
概略的に示す。

【０１２９】図５の（ａ）と（ｂ）のマイクロ波照射キ
ャビティ３は、特に、プロラボ社から市販されている装
置マイクロダイジェスト３００のマイクロ波照射キャビ
ティである。

【０１３０】この装置においてマイクロ波照射キャビテ
ィ３はこれの上壁６９に開口７１を備え、これによって
反応室２をマイクロ波照射キャビティ３内に設置するこ
とができる。照射キャビティ３は開口１を取囲むダクト
７０を備え、このダクトはマイクロ波吸収バリヤを形成
する高さまで立上る。

【０１３１】図５の（ｃ）のマイクロ波照射キャビティ
３は、特に、プロラボ社から市販されている装置マクシ
ダイジェストＭＸ３５０のマイクロ波照射キャビティで
ある。

【０１３２】この装置においては、マイクロ波案内１３
の上壁６９に開口７２が備えられている。この開口は、
照射キャビティ３内のマイクロ波の伝播方向に対し傾斜
した連結窓を構成する。この連結窓７２によってマイク
ロ波が、第２照射キャビティ３₁ を構成するダクト７０
内へ伝播する。その第２照射キャビティ３₁ の中に反応
室２が設置される。

【０１３３】図６は、本発明の一連の試料の湿式化学反
応を行う装置において好適に使用される循環装置の実施
例を示す。この循環装置は、ポンプ接続用の２つの管４
６、４７と結合されるポンプ２７で構成される。

【０１３４】ポンプ２７は相互に対向して装架される２
つのプランジャ４８、４９を備え、これらプランジャは
２つのバレル５０、５１内で変位する。適当なプロフィ
ルを有する平カム５２によって両プランジャに交互に直
線運動が与えられる。両プランジャの戻し装置として２
つのバネ５３、５４が備えられている。それらプランジ
ャ４８、４９はカム５２の回転軸心５５に関して対称に
装架される。

【０１３５】各プランジャ４８、４９のロッド５６、５
７は回転防止装置を備えられ、そして直線的に案内され
る。プランジャ４８、４９のそれらロッド５６、５７は
ローラ５８、５９を介してカム５２に対し押当てられ
る。バネ５３、５４がローラ５８、５９とカム５２とを
恒常的に接触させている。

【０１３６】カム５２の軸７３が回転駆動される。軸７
３はプランジャ４８、４９の変位軸心に対し直角に設置
される。軸７３の駆動はモータとベルト又は歯車のよう
な伝動装置とで行われよう。遊び又は滑りを無くすため
カム５２は好適には、一定且つ正確に知られた低速度で
回転するギヤドモータの最終駆動軸に直接取り付けられ
る。

【０１３７】各バレル５０、５１はそれぞれに、３路２
位置電磁弁６２、６３に結合する流出部６０、６１を有
する。電磁弁６２、６３の流出部６４と６５は相互に及
びポンプ２７の接続管４６に結合され、そして他の流出
部６６と６７は相互に及びポンプ２７の接続管４７に結
合される。

【０１３８】電磁弁６２、６３の操作は、カム５２の非
常に精密な角位置で作動する電気接点によって制御され
る。

【０１３９】２つのプランジャ４８、４９の運動はカム
５２の形状によって決められる。そこでそのカム５２の
プロフィルは、プランジャの前進速度が常に一定となる
ように定められる。

【０１４０】そのような循環装置から得られる送出率
は、これが非常に低いものであっても、送出圧力に拘わ
らず完全に規則的なものになる。そのような循環装置は
又その送出を確実に行い、そしてカムの１回転で２つの
バレルの容積分を送出する。カムの回転速度を知れば、
回路の中、特に反応室２の中を流れる液の流率を正確に
調整できる。

【０１４１】いうまでもなく本発明はここに記述してき
た実施例に限定されるものでなく、その様々な装置に関
して、本発明の範囲から逸脱することなく、なおいろい
ろな変化形や改良形が可能である。

【０１４２】又、本発明の範囲から逸脱することなく、
ここに制約的でない単なる具体例として挙げてきた装置
の構成諸成分の１つを他の２つ又はそれ以上のものと組
み合せることも可能である。

【０１４３】一連の試料について湿式化学反応を行う本
発明の方法及び装置は広い範囲の様々な化学反応を行う
のに応用できるものであるが、特に溶解、加水分解、又
は鉱化のプロセスを行うための湿式による試料の酸又は
アルカリ処理のような化学反応を行うのに適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】一連の試料の湿式化学反応を行う本発明の装置
の実施例の概略図。

【図２】該装置の他の実施例の概略図。

【図３】ループ状回路を備える本発明の装置の概略図。

【図４】ループ状回路を備える本発明の装置の他の実施
例の概略図。

【図５】マイクロ波照射キャビティ内の反応室の様々な
設置態様を示す概略図。

【図６】循環装置の１実施例の概略図。

【符号の説明】

１ 回路 ２ 反応室 ３ マイクロ波照射キャビティ ４ 試料送給管 ５ 反応物導入管 ６ すすぎ液送給管 ７ 生成物流出管 １２ ベント １３ マイクロ波案内 １４ 試料体積調節装置 １５ 標準物送給管 １６ 容器 ２０ 混合室 ２６ 冷却区域 ２７ 循環ポンプ ２９ 目盛付き容器 ３９ 圧縮ガス送給管 ４３ 分岐路 ４８ プランジャ ４９ プランジャ ５０ バレル ５１ バレル ５２ カム ６２ 電磁弁 ６３ 電磁弁 １００ ループ状回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャック パツラ フランス国ブリアル，リュ ドゥ サン フィルマン，44 ビス

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波加熱を用いて一連の試料の湿
   式化学反応を行う方法において、マイクロ波照射キャビ
   ティ（３）内に設置された反応室（２）を含む回路
   （１）の中で、この回路内の該試料の移動方向に関し
   て、ａ）所定量の試料が該反応室（２）の上流側に送給
   され、ｂ）少なくとも１つの反応物が該反応室（２）の
   上流側に導入され、ｃ）該反応室（２）がマイクロ波の
   所定時間の照射によって加熱され、ｄ）反応の生成物が
   回収され、ｅ）すすぎ液が該回路（１）の入口部に送給
   され、そして該回路が注がれ、ｆ）操作ａ）からｅ）ま
   でが繰り返されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 該回路が、循環装置（２７）を含むルー
   プ状回路（１００）であり、ａ）所定量の試料が該ルー
   プ状回路（１００）内に送給され、ｂ）該試料が該ルー
   プ状回路（１００）内で循環させられ、ｃ）少なくとも
   １つの反応物が該ループ状回路（１００）内に導入さ
   れ、ｄ）該反応室（２）がマイクロ波の所定時間の照射
   によって加熱され、ｅ）反応の生成物が回収され、ｆ）
   すすぎ液が該ループ状回路（１００）内に送給され、そ
   して該ループ状回路が注がれ、ｇ）操作ａ）からｆ）ま
   でが繰り返されることを特徴とする請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】 操作ｂ）とｅ）との間で操作ｃ）とｄ）
   とが少なくとも１回繰り返されることを特徴とする請求
   項２記載の方法。
4. 【請求項４】 該試料を標準物により置き換えることを
   特徴とする請求項１または３記載の方法。
5. 【請求項５】 反応室の各加熱の後、反応生成物が冷却
   されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか
   １項に記載の方法。
6. 【請求項６】 マイクロ波加熱を用いて一連の試料の湿
   式化学反応を行う装置において、マイクロ波照射キャビ
   テイ（３）内に設置された反応室（２）を含む回路
   （１）を備え、そしてこの回路内の該試料の移動方向に
   関して該反応室（２）の上流側に設置される試料送給管
   （４）、少なくとも１つの反応物を導入する管（５）、
   すすぎ液送給管（６）を備え、それら管（４、５、６）
   は各々弁（８、９、１０）を有し、又該反応室（２）の
   下流側に設置される反応生成物流出管（７）を備えるこ
   とを特徴とする装置。
7. 【請求項７】 更に、該反応室（２）の上流側に設置さ
   れる、弁（４０）を隋意に備える標準物送給管（１５）
   を備えることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】 該回路（１）が該試料の量の調節装置
   （１４）を含むことを特徴とする請求項６または７記載
   の装置。
9. 【請求項９】 該試料体積調節装置（１４）が該試料の
   体積の調節装置であることを特徴とする請求項８記載の
   装置。
10. 【請求項１０】 該反応室（２）の流出部に設置される
    反応生成物の冷却区域（２６）を備えることを特徴とす
    る請求項６から９までのいずれか１項に記載の装置。
11. 【請求項１１】 循環装置（２７）を備えることを特徴
    とする請求項６から１０までのいずれか１項に記載の装
    置。
12. 【請求項１２】 該循環装置（２７）がポンプ（２７）
    で構成され、このポンプは、少なくとも２つの対向して
    装架されるプランジャ（４８、４９）、これらプランジ
    ャの変位軸心に直角な軸心（５５）の周りで回転してそ
    れらプランジャを変位させるカム（５２）、及び各該プ
    ランジャ（４８、４９）に付属する戻し装置（５３、５
    ４）を備えることを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】 該回路（１）がループ状回路（１０
    ０）であり、そして膨張槽を備え、又該反応生成物流出
    管（７）が弁（１１）を有することを特徴とする請求項
    ６から１２までのいずれか１項に記載の装置。