JPH0821787A - 析出成分溶解装置 - Google Patents
析出成分溶解装置Info
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- JPH0821787A JPH0821787A JP15489194A JP15489194A JPH0821787A JP H0821787 A JPH0821787 A JP H0821787A JP 15489194 A JP15489194 A JP 15489194A JP 15489194 A JP15489194 A JP 15489194A JP H0821787 A JPH0821787 A JP H0821787A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 成分分析の対象となる各種液中における析出
成分を簡単かつ確実に、しかも迅速かつ連続的に試料液
中に溶解することができる析出成分の溶解装置を提供す
る。 【構成】 非電導材料からなる耐圧容器44をマイクロ
波空洞共振器42の共振電界エネルギーが集中する領域
に配置し、この耐圧容器に析出成分を含む試料液を導入
および排出するパイプ43、45をそれぞれ連通接続す
ると共に、これら連通パイプにそれぞれ耐圧バルブ4
6、48を設けて、前記耐圧容器に密閉貯留した前記試
料液を共振電界エネルギーにより加熱するように構成す
る。
成分を簡単かつ確実に、しかも迅速かつ連続的に試料液
中に溶解することができる析出成分の溶解装置を提供す
る。 【構成】 非電導材料からなる耐圧容器44をマイクロ
波空洞共振器42の共振電界エネルギーが集中する領域
に配置し、この耐圧容器に析出成分を含む試料液を導入
および排出するパイプ43、45をそれぞれ連通接続す
ると共に、これら連通パイプにそれぞれ耐圧バルブ4
6、48を設けて、前記耐圧容器に密閉貯留した前記試
料液を共振電界エネルギーにより加熱するように構成す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種液体中に存在する
不溶解な析出または腐蝕生成する成分を分析するため
に、試料液中の不溶解成分を溶解させる析出成分溶解装
置に関するものである。
不溶解な析出または腐蝕生成する成分を分析するため
に、試料液中の不溶解成分を溶解させる析出成分溶解装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、液体中に析出する金属不溶解成
分、いわゆる金属クラッドまたは金属スケールの分析に
際しては、先ず前記析出成分を試料液中へ溶解する処理
を行う。そして、この溶解処理は、通常析出成分を溶解
する試薬を添加して試料液を作成し、この試料液を高圧
下で高温加熱することにより達成される。そして、この
ように析出成分を溶解した試料液は、イオンクロマトグ
ラフまたは分光光度計等の水質分析計による測定によっ
て、成分分析を行うことができる。
分、いわゆる金属クラッドまたは金属スケールの分析に
際しては、先ず前記析出成分を試料液中へ溶解する処理
を行う。そして、この溶解処理は、通常析出成分を溶解
する試薬を添加して試料液を作成し、この試料液を高圧
下で高温加熱することにより達成される。そして、この
ように析出成分を溶解した試料液は、イオンクロマトグ
ラフまたは分光光度計等の水質分析計による測定によっ
て、成分分析を行うことができる。
【0003】すなわち、例えば原子力発電所等の原子炉
水の液中には、金属不溶解成分としての金属クラッドと
して、例えばNiFe2 O4 、CoFe2 O4 、Cu
O、Fe3 O4 、α−Fe2 O3 等が析出する。この金
属クラッドは、図7に示すように、所定量(イオンクロ
マトグラフによる測定では、通常20〜30ml)の試
料液10を、シリコンオイル12aを内包した密閉耐圧
溶解容器12内に計量採取し、該容器12を密閉した上
で、加圧手段14により高圧P(通常、約30〜40K
g/cm2 )に加圧すると共に、加熱手段16で高温T
(通常、約200℃)に加熱することにより、試料液1
0中に溶解させる。なお、この処理に際して、好適に
は、試料液に対して金属クラッドの分解剤(例えば、H
Cl、L−アスコルビン酸等)を添加することにより、
析出成分の溶解を促進することができる。
水の液中には、金属不溶解成分としての金属クラッドと
して、例えばNiFe2 O4 、CoFe2 O4 、Cu
O、Fe3 O4 、α−Fe2 O3 等が析出する。この金
属クラッドは、図7に示すように、所定量(イオンクロ
マトグラフによる測定では、通常20〜30ml)の試
料液10を、シリコンオイル12aを内包した密閉耐圧
溶解容器12内に計量採取し、該容器12を密閉した上
で、加圧手段14により高圧P(通常、約30〜40K
g/cm2 )に加圧すると共に、加熱手段16で高温T
(通常、約200℃)に加熱することにより、試料液1
0中に溶解させる。なお、この処理に際して、好適に
は、試料液に対して金属クラッドの分解剤(例えば、H
Cl、L−アスコルビン酸等)を添加することにより、
析出成分の溶解を促進することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の析出成分溶解装置は、以下に述べるような難点を有
していた。
来の析出成分溶解装置は、以下に述べるような難点を有
していた。
【0005】すなわち、前記従来の溶解装置において
は、先ず第一に、試料液の溶解容器内への計量採取およ
び密閉操作(以下、試料液の処理操作と称する)が繁雑
であり、このため溶解操作の自動化も困難であり、成分
分析を円滑に行うための測定が実際上不可能であった。
は、先ず第一に、試料液の溶解容器内への計量採取およ
び密閉操作(以下、試料液の処理操作と称する)が繁雑
であり、このため溶解操作の自動化も困難であり、成分
分析を円滑に行うための測定が実際上不可能であった。
【0006】次に、試料液は、その加熱を溶解容器の底
面および側壁からの外部間接的な熱伝導によって行うの
で、試料液内部の温度分布を均一にすることができな
い。このように温度分布が不均一になると、特に低温部
の存在により金属クラッドが確実に溶解されず、測定精
度が低下する難点がある。また、この種の溶解装置を使
用して、成分分析のための連続的な測定を行うべく、例
えば溶解容器のシリコンオイル12a(図7参照)内に
細管を配置し、この細管の内部に試料液を連続して流通
させることが提案されるが、この場合、試料液の対流が
妨げられて、加熱および温度分布はさらに不均一とな
り、金属クラッドの溶解がさらに不十分となり、測定精
度がさらに低下することは明らかである。
面および側壁からの外部間接的な熱伝導によって行うの
で、試料液内部の温度分布を均一にすることができな
い。このように温度分布が不均一になると、特に低温部
の存在により金属クラッドが確実に溶解されず、測定精
度が低下する難点がある。また、この種の溶解装置を使
用して、成分分析のための連続的な測定を行うべく、例
えば溶解容器のシリコンオイル12a(図7参照)内に
細管を配置し、この細管の内部に試料液を連続して流通
させることが提案されるが、この場合、試料液の対流が
妨げられて、加熱および温度分布はさらに不均一とな
り、金属クラッドの溶解がさらに不十分となり、測定精
度がさらに低下することは明らかである。
【0007】そこで、本発明の目的は、成分分析の対象
となる各種液中における析出成分を簡単かつ確実に、し
かも迅速かつ自動的に試料液中に溶解することができ、
連続的な析出成分の分析を行うことができる析出成分溶
解装置を提供することにある。
となる各種液中における析出成分を簡単かつ確実に、し
かも迅速かつ自動的に試料液中に溶解することができ、
連続的な析出成分の分析を行うことができる析出成分溶
解装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係る析出成分溶解装置は、非電導材料から
なる耐圧容器をマイクロ波空洞共振器の共振電界エネル
ギーが集中する領域に配置し、この耐圧容器に析出成分
を含む試料液を導入および排出するパイプをそれぞれ連
通接続すると共に、これら連通パイプにそれぞれ耐圧バ
ルブを設けて、前記耐圧容器に密閉貯留しまたは連続的
に流過させた前記試料液を共振電界エネルギーにより加
熱するように構成することを特徴とする。
に、本発明に係る析出成分溶解装置は、非電導材料から
なる耐圧容器をマイクロ波空洞共振器の共振電界エネル
ギーが集中する領域に配置し、この耐圧容器に析出成分
を含む試料液を導入および排出するパイプをそれぞれ連
通接続すると共に、これら連通パイプにそれぞれ耐圧バ
ルブを設けて、前記耐圧容器に密閉貯留しまたは連続的
に流過させた前記試料液を共振電界エネルギーにより加
熱するように構成することを特徴とする。
【0009】この場合、試料液の飽和蒸気圧に基づいて
マイクロ波空洞共振器の共振電界エネルギーを制御する
ように構成することができる。
マイクロ波空洞共振器の共振電界エネルギーを制御する
ように構成することができる。
【0010】また、耐圧容器の試料液導入側の連通パイ
プに設けた耐圧バルブの上流側に、試料液に対して析出
成分の分解剤を添加する手段を設け、試料液排出側の連
通パイプに設けた耐圧バルブの下流側に、試料液中の成
分分析のための成分測定を行うイオンクロマトグラフを
設けて、析出成分の成分分析を円滑に達成することがで
きる。
プに設けた耐圧バルブの上流側に、試料液に対して析出
成分の分解剤を添加する手段を設け、試料液排出側の連
通パイプに設けた耐圧バルブの下流側に、試料液中の成
分分析のための成分測定を行うイオンクロマトグラフを
設けて、析出成分の成分分析を円滑に達成することがで
きる。
【0011】
【作用】本発明に係る析出成分溶解装置によれば、マイ
クロ波空洞共振器の共振電界エネルギーの集中する領域
内に配置した耐圧容器内において、その析出成分を含む
所定量の試料液が所定の温度および圧力になるように調
整する。従って、本発明に係る析出成分溶解装置を適用
することにより、試料液の処理操作が簡単となると共に
連続測定が可能となり、しかも金属クラッド等(析出成
分)の成分分析を適正かつ確実に達成し得ると共に、そ
の測定精度を向上することができる。
クロ波空洞共振器の共振電界エネルギーの集中する領域
内に配置した耐圧容器内において、その析出成分を含む
所定量の試料液が所定の温度および圧力になるように調
整する。従って、本発明に係る析出成分溶解装置を適用
することにより、試料液の処理操作が簡単となると共に
連続測定が可能となり、しかも金属クラッド等(析出成
分)の成分分析を適正かつ確実に達成し得ると共に、そ
の測定精度を向上することができる。
【0012】
【実施例】次に、本発明に係る析出成分溶解装置の実施
例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
【0013】本発明の実施例として、原子力発電所等の
原子炉20の原子炉水における析出成分を分析するため
の装置に適用した析出成分溶解装置について説明する。
図1は、前記分析装置における溶解装置40の系統図を
示す。
原子炉20の原子炉水における析出成分を分析するため
の装置に適用した析出成分溶解装置について説明する。
図1は、前記分析装置における溶解装置40の系統図を
示す。
【0014】図1において、参照符号20は原子炉を示
し、この原子炉20における原子炉水は、その析出成分
である金属クラッドと共に、その所定量が、仕切弁2
2、流量制御手段24、供給ポンプ25、三方仕切弁2
6を介して混合容器28内へ導入される。この混合容器
28に対しては、前記金属クラッドに対する分解剤を添
加するための分解剤注入装置30が接続配置されてい
る。
し、この原子炉20における原子炉水は、その析出成分
である金属クラッドと共に、その所定量が、仕切弁2
2、流量制御手段24、供給ポンプ25、三方仕切弁2
6を介して混合容器28内へ導入される。この混合容器
28に対しては、前記金属クラッドに対する分解剤を添
加するための分解剤注入装置30が接続配置されてい
る。
【0015】この分解剤注入装置30は、分解剤貯留容
器32と、流量制御弁34と、供給ポンプ35とを備
え、前記貯留容器32より所定量の分解剤を流量制御弁
34を介して前記供給ポンプ35のポンプ動作により、
前記混合容器28内へ流入添加するように構成される。
このようにして、前記混合容器28で得られる試料液
は、さらに供給ポンプ36を介して溶解装置40内へ供
給され、後述する所要の処理操作が行われた後、例えば
イオンクロマトグラフ等を備える測定装置38へ供給さ
れ、試料液中に溶解されている成分の分析が行われるよ
うに構成されている。
器32と、流量制御弁34と、供給ポンプ35とを備
え、前記貯留容器32より所定量の分解剤を流量制御弁
34を介して前記供給ポンプ35のポンプ動作により、
前記混合容器28内へ流入添加するように構成される。
このようにして、前記混合容器28で得られる試料液
は、さらに供給ポンプ36を介して溶解装置40内へ供
給され、後述する所要の処理操作が行われた後、例えば
イオンクロマトグラフ等を備える測定装置38へ供給さ
れ、試料液中に溶解されている成分の分析が行われるよ
うに構成されている。
【0016】そこで、前記溶解装置について、以下詳細
に説明する。溶解装置40は、基本的に、非電導材料か
らなる耐圧容器44を備え、この耐圧容器44はマイク
ロ波空洞共振器42の共振電界エネルギーが集中する領
域に配置される。従って、この耐圧容器44は、例えば
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性
樹脂によって成形加工することができる。そして、この
耐圧容器44に対しては、析出成分を含む試料液を導入
するための導入パイプ43と、処理済みの試料液を排出
するための排出パイプ45とが、それぞれ連通接続され
る。そして、これら連通するパイプ43、45に対し
て、それぞれ耐圧バルブ46、48を設けて、耐圧容器
44に導入した所定量の試料液を密閉条件下に処理でき
るように構成される。
に説明する。溶解装置40は、基本的に、非電導材料か
らなる耐圧容器44を備え、この耐圧容器44はマイク
ロ波空洞共振器42の共振電界エネルギーが集中する領
域に配置される。従って、この耐圧容器44は、例えば
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性
樹脂によって成形加工することができる。そして、この
耐圧容器44に対しては、析出成分を含む試料液を導入
するための導入パイプ43と、処理済みの試料液を排出
するための排出パイプ45とが、それぞれ連通接続され
る。そして、これら連通するパイプ43、45に対し
て、それぞれ耐圧バルブ46、48を設けて、耐圧容器
44に導入した所定量の試料液を密閉条件下に処理でき
るように構成される。
【0017】また、後述するTE101 モードを使用する
別の実施例と同様に、前記耐圧容器44に代えて耐圧キ
ャピラリ管を使用し、この耐圧キャピラリ管を空洞内の
該当空間内に往復させるか、あるいはコイル状にして配
置してもよい。
別の実施例と同様に、前記耐圧容器44に代えて耐圧キ
ャピラリ管を使用し、この耐圧キャピラリ管を空洞内の
該当空間内に往復させるか、あるいはコイル状にして配
置してもよい。
【0018】従って、前記耐圧容器44内に耐圧バルブ
46を開放して所定量の試料液を導入貯留した後、前記
耐圧バルブ46を閉塞し、マイクロ波空洞共振器42を
付勢する。この結果、マイクロ波空洞共振器42の発生
する共振電界エネルギーによって、前記耐圧容器44の
試料液は、その誘電損失に応じて直接的かつ均一に加熱
される。このような試料液の温度上昇に伴い、耐圧容器
44内の圧力も上昇し、試料液に含まれる析出成分は、
可及的速やかにかつ完全に試料液中に溶解させることが
できる。
46を開放して所定量の試料液を導入貯留した後、前記
耐圧バルブ46を閉塞し、マイクロ波空洞共振器42を
付勢する。この結果、マイクロ波空洞共振器42の発生
する共振電界エネルギーによって、前記耐圧容器44の
試料液は、その誘電損失に応じて直接的かつ均一に加熱
される。このような試料液の温度上昇に伴い、耐圧容器
44内の圧力も上昇し、試料液に含まれる析出成分は、
可及的速やかにかつ完全に試料液中に溶解させることが
できる。
【0019】しかるに、前記マイクロ波空洞共振器42
の付勢は、マイクロ波発振器50で得られる電気信号を
可変減衰器54により調節することにより行い、これに
よって試料液を所定の温度、圧力になるように設定する
ことができる。
の付勢は、マイクロ波発振器50で得られる電気信号を
可変減衰器54により調節することにより行い、これに
よって試料液を所定の温度、圧力になるように設定する
ことができる。
【0020】この場合、試料液の温度と飽和蒸気圧との
関係は、試料液の性質に応じて特定の定数に定まってい
るので、例えば耐圧容器44内の圧力Pおよび/または
試料液の温度に基づいて、制御器52を介して前記可変
減衰器54を適正に制御することにより、試料液に対す
る加熱条件および加圧条件、すなわち分解剤の析出成分
に対する好適な反応条件を、容易にかつ正確に設定ない
し保持することができる。従って、前記条件を所定時間
保持することにより、試料液に含まれる金属クラッド
(析出成分)をこの試料液中に可及的速やかにかつ完全
に溶解させることが可能となる。なお、図1に示すよう
に、制御器52により耐圧バルブ46、48も制御する
ように設定することが可能であり、この場合には前記溶
解装置40における試料液の導入から排出に至る処理操
作を、前記測定装置38の測定周期内に行い、実質的に
連続的な自動測定を達成することが可能となる。
関係は、試料液の性質に応じて特定の定数に定まってい
るので、例えば耐圧容器44内の圧力Pおよび/または
試料液の温度に基づいて、制御器52を介して前記可変
減衰器54を適正に制御することにより、試料液に対す
る加熱条件および加圧条件、すなわち分解剤の析出成分
に対する好適な反応条件を、容易にかつ正確に設定ない
し保持することができる。従って、前記条件を所定時間
保持することにより、試料液に含まれる金属クラッド
(析出成分)をこの試料液中に可及的速やかにかつ完全
に溶解させることが可能となる。なお、図1に示すよう
に、制御器52により耐圧バルブ46、48も制御する
ように設定することが可能であり、この場合には前記溶
解装置40における試料液の導入から排出に至る処理操
作を、前記測定装置38の測定周期内に行い、実質的に
連続的な自動測定を達成することが可能となる。
【0021】すなわち、前記測定装置38は、例えば中
和処理部38aとイオンクロマトグラフ等のイオン分析
部38bとから構成し、また排出パイプ45の一部に冷
却部49を設けて、前記耐圧容器44より流出する試料
液を直ちに冷却部49を介して適正温度まで冷却し、こ
の冷却された試料液を前記中和処理部38aを介してイ
オン分析部38bへ供給することにより、試料液中に溶
解する析出成分の円滑にしてかつ連続的な自動測定を容
易に達成することができる。
和処理部38aとイオンクロマトグラフ等のイオン分析
部38bとから構成し、また排出パイプ45の一部に冷
却部49を設けて、前記耐圧容器44より流出する試料
液を直ちに冷却部49を介して適正温度まで冷却し、こ
の冷却された試料液を前記中和処理部38aを介してイ
オン分析部38bへ供給することにより、試料液中に溶
解する析出成分の円滑にしてかつ連続的な自動測定を容
易に達成することができる。
【0022】なお、本発明の溶解装置は、各種のイオン
濃度を測定するための前処理であるため、前記測定装置
38におけるイオン分析部38bに適用するイオン分析
手段としては、イオンクロマトグラフに限定されるもの
ではなく、分光光度計、フローインジェクションアナリ
シス(FIA)手法によるもの等を使用することができ
る。
濃度を測定するための前処理であるため、前記測定装置
38におけるイオン分析部38bに適用するイオン分析
手段としては、イオンクロマトグラフに限定されるもの
ではなく、分光光度計、フローインジェクションアナリ
シス(FIA)手法によるもの等を使用することができ
る。
【0023】また、耐圧容器44に対して試料液を連続
的に供給する場合には、前述した図1に示す実施例にお
ける混合容器28および耐圧バルブ46、48をそれぞ
れ省略して、図2に示すように、試料液と分解剤とを直
接パイプ結合による構成により、それぞれ供給ポンプ2
5、35、36のポンプ動作によって案内し、排出パイ
プ45側に適宜圧力調整弁39を設けることにより実現
することができる。その他の構成は、図1に示す実施例
と同一であり、同一の構成部分には同一の参照符号を付
し、その詳細な説明は省略する。
的に供給する場合には、前述した図1に示す実施例にお
ける混合容器28および耐圧バルブ46、48をそれぞ
れ省略して、図2に示すように、試料液と分解剤とを直
接パイプ結合による構成により、それぞれ供給ポンプ2
5、35、36のポンプ動作によって案内し、排出パイ
プ45側に適宜圧力調整弁39を設けることにより実現
することができる。その他の構成は、図1に示す実施例
と同一であり、同一の構成部分には同一の参照符号を付
し、その詳細な説明は省略する。
【0024】図3は、本発明に係る溶解装置に使用する
マイクロ波空洞共振器の具体的構成例を示す。なお、本
発明において使用するマイクロ波空洞共振器は、物体
(試料液)に対しマイクロ波の共振電界エネルギーを照
射することによって、これを内部から誘電加熱するもの
であるため、前記共振器の空洞の設計に際して、その共
振モードは、この空洞の内部に配置される耐圧容器44
の部分に共振電界エネルギーが集中する領域が形成され
るモードに設定される必要がある。
マイクロ波空洞共振器の具体的構成例を示す。なお、本
発明において使用するマイクロ波空洞共振器は、物体
(試料液)に対しマイクロ波の共振電界エネルギーを照
射することによって、これを内部から誘電加熱するもの
であるため、前記共振器の空洞の設計に際して、その共
振モードは、この空洞の内部に配置される耐圧容器44
の部分に共振電界エネルギーが集中する領域が形成され
るモードに設定される必要がある。
【0025】図5は、円筒空洞TM共振のQと、空洞形
状との関係を示す図表である〔モンゴメリー図表(”T
echnique Microwave Messur
ment” MIT Rad.Lab.Series
11)〕。この図表は、共振巻線の設計において使用し
得るものであり、空洞の直径Dと長さLの比D/Lを示
している。なお、図表において、√fGCはマイクロ波周
波数(単位:GHz)を示すと共に、Qvは無負荷のQ
を示す。従って、この図表から、他のモードとの縮退を
回避して、所要のQが得られるD/Lを求めることがで
きる。
状との関係を示す図表である〔モンゴメリー図表(”T
echnique Microwave Messur
ment” MIT Rad.Lab.Series
11)〕。この図表は、共振巻線の設計において使用し
得るものであり、空洞の直径Dと長さLの比D/Lを示
している。なお、図表において、√fGCはマイクロ波周
波数(単位:GHz)を示すと共に、Qvは無負荷のQ
を示す。従って、この図表から、他のモードとの縮退を
回避して、所要のQが得られるD/Lを求めることがで
きる。
【0026】このように構成される本実施例のマイクロ
波空洞共振器60は、先ず共振電界エネルギーが集中す
る領域(ここに、耐圧容器62が配置される)におい
て、マイクロ波磁力線64は、図4の(a)に示すよう
に、軸線に垂直な平面内に同心円状(半径方向)に分布
し、一方マイクロ波電気力線66は、図4の(b)に示
すように、軸線に平行な平面内で軸線方向に前記磁力線
64と直交するよう分布している。そして、耐圧容器6
2の両端面62a、62bに垂直に入射した電気力線6
6は、前記端面62a、62bから側壁62cへと、マ
イクロ波電流68となって流れるので、電気力線66と
共に閉ループを形成している。
波空洞共振器60は、先ず共振電界エネルギーが集中す
る領域(ここに、耐圧容器62が配置される)におい
て、マイクロ波磁力線64は、図4の(a)に示すよう
に、軸線に垂直な平面内に同心円状(半径方向)に分布
し、一方マイクロ波電気力線66は、図4の(b)に示
すように、軸線に平行な平面内で軸線方向に前記磁力線
64と直交するよう分布している。そして、耐圧容器6
2の両端面62a、62bに垂直に入射した電気力線6
6は、前記端面62a、62bから側壁62cへと、マ
イクロ波電流68となって流れるので、電気力線66と
共に閉ループを形成している。
【0027】しかるに、この場合、電気力線66は軸中
心線位置において最密であり、従ってマイクロ波電力は
この位置に集中的に分布しているので、前述したように
電界エネルギーの集中する領域に耐圧容器62を配置す
ることにより、試料液(物体)が効率良く誘電加熱され
ることは明らかである。そして、この場合、この誘電加
熱による試料液の温度上昇において、軸線方向(この軸
線方向には電気力線66の密度が一定である)において
は、温度偏差は発生しない。また、半径方向(この半径
方向にはマイクロ波エネルギーが共振モードの電気力線
密度分布に従って供給される)においては、後述するよ
うにこの密度分布を予測して耐圧容器の半径を選定する
ことにより、温度偏差を可及的に小さくかつ所定範囲内
に抑制することができる。
心線位置において最密であり、従ってマイクロ波電力は
この位置に集中的に分布しているので、前述したように
電界エネルギーの集中する領域に耐圧容器62を配置す
ることにより、試料液(物体)が効率良く誘電加熱され
ることは明らかである。そして、この場合、この誘電加
熱による試料液の温度上昇において、軸線方向(この軸
線方向には電気力線66の密度が一定である)において
は、温度偏差は発生しない。また、半径方向(この半径
方向にはマイクロ波エネルギーが共振モードの電気力線
密度分布に従って供給される)においては、後述するよ
うにこの密度分布を予測して耐圧容器の半径を選定する
ことにより、温度偏差を可及的に小さくかつ所定範囲内
に抑制することができる。
【0028】すなわち、前記TM01n (n=1,2,3...)モ
ードの直円筒共振器60においては、半径r方向への電
界密度分布E(r)は、半径rに対する零次のベッセル
関数J0 (kr)となり、次式(1)、(2)によって
表されることが知られている。
ードの直円筒共振器60においては、半径r方向への電
界密度分布E(r)は、半径rに対する零次のベッセル
関数J0 (kr)となり、次式(1)、(2)によって
表されることが知られている。
【0029】
【数1】
【0030】また、共振周波数fと共振器の直径Dとの
関係は、長さをインチで表示した場合、次式(3)によ
って与えられることが知られている(例えば、電気通信
学会編“マイクロ波工学”、第114頁、昭和33年
コロナ社発行を参照)。
関係は、長さをインチで表示した場合、次式(3)によ
って与えられることが知られている(例えば、電気通信
学会編“マイクロ波工学”、第114頁、昭和33年
コロナ社発行を参照)。
【0031】
【数2】
【0032】そこで、前記図表(図5)、すなわち直円
筒共振器の形状D/L(直径/長さ)と共振特性Qの良
さとの関係図表から、この場合、なるべく共振特性Qが
高くかつ他モードの縮退を避けるため、それらの曲線か
ら隔たった点、例えばD/L=0.8の点を選定すれ
ば、前記式(3)からfD=9.305が得られる。従
って、例えばf=2.45GHzに選定すれば、直径D
=94.2mmが得られ、また長さL=117.8mm
が得られる。
筒共振器の形状D/L(直径/長さ)と共振特性Qの良
さとの関係図表から、この場合、なるべく共振特性Qが
高くかつ他モードの縮退を避けるため、それらの曲線か
ら隔たった点、例えばD/L=0.8の点を選定すれ
ば、前記式(3)からfD=9.305が得られる。従
って、例えばf=2.45GHzに選定すれば、直径D
=94.2mmが得られ、また長さL=117.8mm
が得られる。
【0033】そこで、さらに耐圧容器62の半径rを、
例えば10mmに設定すれば、この場合、試料液の滞留
量は約37mlとなり、適当であって、この領域(耐圧
容器62の半径r方向の領域)におけるマイクロ波共振
電界エネルギーの均一度(電気力線の密度分布)は、次
式(4)から約99%となること、すなわち不均一度が
約1%に抑制されることが分かる。
例えば10mmに設定すれば、この場合、試料液の滞留
量は約37mlとなり、適当であって、この領域(耐圧
容器62の半径r方向の領域)におけるマイクロ波共振
電界エネルギーの均一度(電気力線の密度分布)は、次
式(4)から約99%となること、すなわち不均一度が
約1%に抑制されることが分かる。
【0034】
【数3】
【0035】すなわち、誘電加熱による耐圧容器62内
の試料液の温度上昇において、耐圧容器62の半径方向
の温度偏差も、可及的に小さくかつ所定範囲内に容易に
抑制できることが理解される。
の試料液の温度上昇において、耐圧容器62の半径方向
の温度偏差も、可及的に小さくかつ所定範囲内に容易に
抑制できることが理解される。
【0036】図6は、本発明に係る溶解装置に使用する
マイクロ波空洞共振器の別の具体的構成例を示す。本実
施例は、前記実施例におけるTM01n (n=1,2,3...)モ
ードの直円筒空洞共振器60に代えて、TE101 モード
の直六面体空洞共振器70を使用するものである。ま
た、本実施例においては、その電界エネルギー分布の強
い部分に、キャピラリ管72を介して試料液を滞留もし
くは流動させるよう構成したものである。
マイクロ波空洞共振器の別の具体的構成例を示す。本実
施例は、前記実施例におけるTM01n (n=1,2,3...)モ
ードの直円筒空洞共振器60に代えて、TE101 モード
の直六面体空洞共振器70を使用するものである。ま
た、本実施例においては、その電界エネルギー分布の強
い部分に、キャピラリ管72を介して試料液を滞留もし
くは流動させるよう構成したものである。
【0037】すなわち、本実施例のTE101 モードの直
六面体空洞共振器70の共振波長λは、各寸法が矩形断
面a×b(但し、a≧b)で、長さcの場合、次式
(5)で与えられる。
六面体空洞共振器70の共振波長λは、各寸法が矩形断
面a×b(但し、a≧b)で、長さcの場合、次式
(5)で与えられる。
【0038】
【数4】
【0039】この場合、共振器の空洞寸法は、使用する
マイクロ波空洞発振器の周波数に対して前記式(5)か
ら決定されるが、このことから、前記共振器70の電界
エネルギー分布は、いわゆるE面(図6では、上面およ
び下面)の中心線を含み、c辺に平行な面上で強く、そ
してこの面上では中央部で最大で、両端部へ向けて正弦
波分布となっていることが知られている。従って、前記
キャピラリ管72を、低誘電率かつ低損失の誘電体から
形成すると共に、これを前記E面を貫通するように往復
配置すれば、前記実施例(直円筒空洞共振器)の場合と
同様な作用(加熱、加圧効果)が達成されることは明ら
かである。
マイクロ波空洞発振器の周波数に対して前記式(5)か
ら決定されるが、このことから、前記共振器70の電界
エネルギー分布は、いわゆるE面(図6では、上面およ
び下面)の中心線を含み、c辺に平行な面上で強く、そ
してこの面上では中央部で最大で、両端部へ向けて正弦
波分布となっていることが知られている。従って、前記
キャピラリ管72を、低誘電率かつ低損失の誘電体から
形成すると共に、これを前記E面を貫通するように往復
配置すれば、前記実施例(直円筒空洞共振器)の場合と
同様な作用(加熱、加圧効果)が達成されることは明ら
かである。
【0040】このように、本発明に係る溶解装置によれ
ば、試料液は、マイクロ波空洞共振器の共振電界エネル
ギーが集中する領域内の耐圧容器において、その所定量
が、内部から所定時間誘電加熱されて温度上昇すると共
に、この温度上昇に伴って耐圧容器内の圧力も上昇す
る。従って、試料液中に含まれる析出成分は、簡単かつ
確実に、しかも迅速かつ連続的に、試料液中に溶解する
ことができる。
ば、試料液は、マイクロ波空洞共振器の共振電界エネル
ギーが集中する領域内の耐圧容器において、その所定量
が、内部から所定時間誘電加熱されて温度上昇すると共
に、この温度上昇に伴って耐圧容器内の圧力も上昇す
る。従って、試料液中に含まれる析出成分は、簡単かつ
確実に、しかも迅速かつ連続的に、試料液中に溶解する
ことができる。
【0041】従って、本発明の溶解装置は、これを例え
ば原子力発電所の原子炉水または産業用ボイラの復水・
給水、その他産業用の各種水溶液中の析出成分を分析測
定する装置に適用すれば、成分分析を簡単かつ迅速に、
しかも連続的に行えると共に、測定精度を大幅に向上す
ることができる。また、本発明に係る溶解装置は、その
加熱源を形成するマイクロ波発振器が一般的な電子レン
ジ用高出力マグネトロンもしくは高出力半導体発振器等
から構成し得るので、安価に提供することができる。
ば原子力発電所の原子炉水または産業用ボイラの復水・
給水、その他産業用の各種水溶液中の析出成分を分析測
定する装置に適用すれば、成分分析を簡単かつ迅速に、
しかも連続的に行えると共に、測定精度を大幅に向上す
ることができる。また、本発明に係る溶解装置は、その
加熱源を形成するマイクロ波発振器が一般的な電子レン
ジ用高出力マグネトロンもしくは高出力半導体発振器等
から構成し得るので、安価に提供することができる。
【0042】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、そ
の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可
能である。例えば、マイクロ波空洞共振器は、前述した
直円筒もしくは直六面体以外の形状およびモードに構成
することができる。
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、そ
の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可
能である。例えば、マイクロ波空洞共振器は、前述した
直円筒もしくは直六面体以外の形状およびモードに構成
することができる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る析出
成分溶解装置は、非電導材料からなる耐圧容器をマイク
ロ波空洞共振器の共振電界エネルギーが集中する領域に
配置し、この耐圧容器に析出成分を含む試料液を導入お
よび排出するパイプをそれぞれ連通接続すると共に、こ
れら連通パイプにそれぞれ耐圧バルブを設けて、前記耐
圧容器に密閉貯留した前記試料液を共振電界エネルギー
により加熱すること、すなわち試料液を、マイクロ波空
洞共振器の共振電界エネルギーの集中する領域内におけ
る耐圧容器を介して、その内部から所定時間誘電加熱す
ることにより、試料液の温度を急激に上昇させることが
できると共に、これに伴って容器内圧力も急激に上昇さ
せることができる。従って、試料液の内部的な温度分布
を均一化することができ、これにより試料液中に含まれ
る析出成分を簡単かつ確実に、しかも迅速かつ自動的に
試料液中に溶解させることができる。
成分溶解装置は、非電導材料からなる耐圧容器をマイク
ロ波空洞共振器の共振電界エネルギーが集中する領域に
配置し、この耐圧容器に析出成分を含む試料液を導入お
よび排出するパイプをそれぞれ連通接続すると共に、こ
れら連通パイプにそれぞれ耐圧バルブを設けて、前記耐
圧容器に密閉貯留した前記試料液を共振電界エネルギー
により加熱すること、すなわち試料液を、マイクロ波空
洞共振器の共振電界エネルギーの集中する領域内におけ
る耐圧容器を介して、その内部から所定時間誘電加熱す
ることにより、試料液の温度を急激に上昇させることが
できると共に、これに伴って容器内圧力も急激に上昇さ
せることができる。従って、試料液の内部的な温度分布
を均一化することができ、これにより試料液中に含まれ
る析出成分を簡単かつ確実に、しかも迅速かつ自動的に
試料液中に溶解させることができる。
【0044】また、本発明に係る溶解装置は、これを例
えば原子力発電設備の原子炉水または産業用ボイラ、I
C製造技術分野における純水装置、上下水道設備等の析
出成分を分析測定する装置に適用すれば、分析を簡単か
つ迅速に、しかも連続的に行えると共に、測定精度を大
幅に向上することができる。さらに、本発明に係る溶解
装置は、その加熱源を形成するマイクロ波発振器を、一
般的な電子レンジ用高出力マグネトロンもしくは高出力
半導体発振器等から構成し得るので、安価に提供できる
利点を有する。
えば原子力発電設備の原子炉水または産業用ボイラ、I
C製造技術分野における純水装置、上下水道設備等の析
出成分を分析測定する装置に適用すれば、分析を簡単か
つ迅速に、しかも連続的に行えると共に、測定精度を大
幅に向上することができる。さらに、本発明に係る溶解
装置は、その加熱源を形成するマイクロ波発振器を、一
般的な電子レンジ用高出力マグネトロンもしくは高出力
半導体発振器等から構成し得るので、安価に提供できる
利点を有する。
【図1】本発明に係る析出成分溶解装置の一実施例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図2】本発明に係る析出成分溶解装置の別の実施例を
示す系統図である。
示す系統図である。
【図3】図1および図2に示す析出成分溶解装置のマイ
クロ波空洞共振器の一実施例を示す斜視図である。
クロ波空洞共振器の一実施例を示す斜視図である。
【図4】図3に示すマイクロ波空洞共振器の電界エネル
ギーの分布状態を示すものであって、(a)はマイクロ
波磁力線を示す説明図、(b)はマイクロ波電気力線を
示す説明図である。
ギーの分布状態を示すものであって、(a)はマイクロ
波磁力線を示す説明図、(b)はマイクロ波電気力線を
示す説明図である。
【図5】図3および図4に示すマイクロ波空洞共振器の
形状と共振特性との関係を示す特性線図である。
形状と共振特性との関係を示す特性線図である。
【図6】本発明に係るマイクロ波空洞共振器の別の実施
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図7】従来の析出成分溶解装置の基本構成を示す概略
説明図である。
説明図である。
20 原子炉 22 仕切弁 24 流量制御手段 25 ポンプ 26 三方仕切弁 28 混合容器 30 分解剤注入装置 32 分解剤貯留容器 34 流量制御弁 35 ポンプ 36 ポンプ 38 測定装置 38a 中和処理部 38b イオン分析部 39 圧力調整弁 40 溶解装置 42 マイクロ波空洞共振器 43 導入パイプ 44 耐圧容器 45 排出パイプ 46 耐圧バルブ(導入側) 48 耐圧バルブ(排出側) 49 冷却部 50 マイクロ波発振器 52 制御器 54 マイクロ波可変減衰器 60 マイクロ波空洞共振器 62 耐圧容器 62a、62b 端面 62c 側壁 64 マイクロ波磁力線 66 マイクロ波電気力線 68 マイクロ波電流 70 マイクロ波空洞共振器 72 キャピラリ管
【手続補正書】
【提出日】平成6年8月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】また、耐圧容器44に対して試料液を連続
的に供給する場合には、前述した図1に示す実施例にお
ける混合容器28および耐圧バルブ46、48をそれぞ
れ省略して、図2に示すように、試料液と分解剤とを直
接パイプ結合による構成により、それぞれ供給ポンプ2
5、35、36のポンプ動作によって案内し、排出パイ
プ45側に適宜圧力調整弁39を設けることにより実現
することができる。その他の構成は、図1に示す実施例
と同一であり、同一の構成部分には同一の参照符号を付
し、その詳細な説明は省略する。この場合、圧力調整弁
39の開度を調整することにより、耐圧容器44内の圧
力を所定の圧力に設定できると共に、前記容器44内の
試料液を連続に流出させてこれを測定装置38へ供給す
ることができる。従って、前述した間欠連続のみなら
ず、完全連続の成分分析も可能となる。
的に供給する場合には、前述した図1に示す実施例にお
ける混合容器28および耐圧バルブ46、48をそれぞ
れ省略して、図2に示すように、試料液と分解剤とを直
接パイプ結合による構成により、それぞれ供給ポンプ2
5、35、36のポンプ動作によって案内し、排出パイ
プ45側に適宜圧力調整弁39を設けることにより実現
することができる。その他の構成は、図1に示す実施例
と同一であり、同一の構成部分には同一の参照符号を付
し、その詳細な説明は省略する。この場合、圧力調整弁
39の開度を調整することにより、耐圧容器44内の圧
力を所定の圧力に設定できると共に、前記容器44内の
試料液を連続に流出させてこれを測定装置38へ供給す
ることができる。従って、前述した間欠連続のみなら
ず、完全連続の成分分析も可能となる。
Claims (3)
- 【請求項1】 非電導材料からなる耐圧容器をマイクロ
波空洞共振器の共振電界エネルギーが集中する領域に配
置し、この耐圧容器に析出成分を含む試料液を導入およ
び排出するパイプをそれぞれ連通接続すると共に、これ
ら連通パイプにそれぞれ耐圧バルブを設けて、前記耐圧
容器に密閉貯留しまたは連続的に流過させた前記試料液
を共振電界エネルギーにより加熱するように構成するこ
とを特徴とする試料液中への析出成分溶解装置。 - 【請求項2】 試料液の飽和蒸気圧に基づいてマイクロ
波空洞共振器の共振電界エネルギーを制御してなる請求
項1記載の試料液中への析出成分溶解装置。 - 【請求項3】 耐圧容器の試料液導入側の連通パイプに
設けた耐圧バルブの上流側に、試料液に対して析出成分
の分解剤を添加する手段を設け、試料液排出側の連通パ
イプに設けた耐圧バルブの下流側に、試料液中の成分分
析のための成分測定を行うイオンクロマトグラフを設け
てなる請求項1記載の試料液中への析出成分溶解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15489194A JPH0821787A (ja) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | 析出成分溶解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15489194A JPH0821787A (ja) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | 析出成分溶解装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0821787A true JPH0821787A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=15594218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15489194A Pending JPH0821787A (ja) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | 析出成分溶解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821787A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013058379A1 (ja) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | 昭和電工株式会社 | マイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法 |
| WO2014050828A1 (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-03 | 昭和電工株式会社 | マイクロ波加熱装置 |
-
1994
- 1994-07-06 JP JP15489194A patent/JPH0821787A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013058379A1 (ja) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | 昭和電工株式会社 | マイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法 |
| JPWO2013058379A1 (ja) * | 2011-10-21 | 2015-04-02 | 昭和電工株式会社 | マイクロ波加熱装置及びマイクロ波加熱方法 |
| WO2014050828A1 (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-03 | 昭和電工株式会社 | マイクロ波加熱装置 |
| KR20150038542A (ko) * | 2012-09-25 | 2015-04-08 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 마이크로파 가열 장치 |
| CN104704912A (zh) * | 2012-09-25 | 2015-06-10 | 昭和电工株式会社 | 微波加热装置 |
| JPWO2014050828A1 (ja) * | 2012-09-25 | 2016-08-22 | 昭和電工株式会社 | マイクロ波加熱装置 |
| CN104704912B (zh) * | 2012-09-25 | 2016-11-02 | 昭和电工株式会社 | 微波加热装置 |
| TWI649009B (zh) * | 2012-09-25 | 2019-01-21 | 昭和電工股份有限公司 | 微波加熱裝置 |
| US10375773B2 (en) | 2012-09-25 | 2019-08-06 | Showa Denko K.K. | Microwave heating apparatus |
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