特開 2023-148343 元素分析方法、元素分析装置、及び、元素分析装置用プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023148343

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】元素分析方法、元素分析装置、及び、元素分析装置用プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 25/00 20060101AFI20231005BHJP

   G01N 21/61 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

G01N25/00 J

G01N21/61

G01N25/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022056303

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000155023

【氏名又は名称】株式会社堀場製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】山田 雄大

【テーマコード（参考）】

2G040

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G040AA02

2G040BA02

2G040BA25

2G040BB02

2G040CA01

2G040EA04

2G040EC09

2G040GA04

2G040ZA01

2G059AA01

2G059BB01

2G059CC04

2G059DD01

2G059EE01

2G059HH01

2G059JJ02

2G059KK01

(57)【要約】

【課題】助燃剤の使用量を低減しつつ、試料を完全に燃焼させて元素分析を行うことができる元素分析方法を提供する。
【解決手段】試料を加熱炉で加熱し、加熱された前記試料から発生する分析対象ガスをガス分析計で分析する元素分析方法であって、前記加熱炉の下流側に設けられたバルブを閉鎖した状態で前記加熱炉内に支燃性ガスを供給しつつ、前記試料を高周波誘導加熱する第１加熱ステップと、前記第１加熱ステップの後において、前記バルブを開放した状態で前記試料を高周波誘導加熱する第２加熱ステップと、を備えた。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を加熱炉で加熱し、加熱された前記試料から発生する分析対象ガスをガス分析計で分析する元素分析方法であって、
前記加熱炉の下流側に設けられたバルブを閉鎖した状態で前記加熱炉内に支燃性ガスを供給しつつ、前記試料を高周波誘導加熱する第１加熱ステップと、
前記第１加熱ステップの後において、前記バルブを開放した状態で前記試料を高周波誘導加熱する第２加熱ステップと、を備えた元素分析方法。

【請求項2】

前記第１加熱ステップにおいて、前記試料は一部が酸化した未燃焼状態であり、
前記第２加熱ステップにおいて、前記試料は着火した燃焼状態である請求項１記載の元素分析方法。

【請求項3】

前記第１加熱ステップ及び前記第２加熱ステップにおいて、前記支燃性ガスが前記加熱炉内に供給され続ける請求項１又は２記載の元素分析方法。

【請求項4】

前記第１加熱ステップにおいて、前記試料の少なくとも一部が融解している状態である請求項１乃至３いずれか一項に記載の元素分析方法。

【請求項5】

前記試料が、金属の炭化物又は半金属の炭化物を含むものである請求項１乃至４いずれか一項に記載の元素分析方法。

【請求項6】

前記試料が、ＷＣ、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＮｂＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２、Ｃｒ_４Ｃ、ＢＣからなる群から選択される１又は複数の分子を含む請求項１乃至５いずれか一項に記載の元素分析方法。

【請求項7】

前記支燃性ガスが、Ｏ_２である請求項１乃至６いずれか一項に記載の元素分析方法。

【請求項8】

試料を加熱炉と、加熱された前記試料から発生する分析対象ガスをガス分析計と、を備えた元素分析装置であって、
前記加熱炉の下流側に設けられたバルブと、
前記バルブを閉鎖した状態で前記加熱炉内に前記支燃性ガスを供給しつつ、前記試料を高周波誘導加熱する第１加熱ステップを実行した後に、前記バルブを開放した状態で前記試料を高周波誘導加熱する第２加熱ステップを実行するように各機器を制御する制御器と、をさらに備えた元素分析装置。

【請求項9】

前記制御器が、
前記第１加熱ステップにおいて、前記試料は一部が酸化した未燃焼状態であり、
前記第２加熱ステップにおいて、前記試料は着火した燃焼状態であるように各機器を制御する請求項８記載の元素分析装置。

【請求項10】

前記制御器が、前記第１加熱ステップ及び前記第２加熱ステップにおいて、前記支燃性ガスが前記加熱炉内に供給され続けるように各機器を制御する請求項８又は９記載の元素分析装置。

【請求項11】

試料を加熱炉と、加熱された前記試料から発生する分析対象ガスをガス分析計と、前記加熱炉の下流側に設けられたバルブと、を備えた元素分析装置に用いられるプログラムであって、
前記バルブを閉鎖した状態で前記加熱炉内に前記支燃性ガスを供給しつつ、前記試料を高周波誘導加熱した後に、前記バルブを開放した状態で前記試料を高周波誘導加熱するように各機器を制御する制御器としての機能をコンピュータに発揮させる元素分析装置用プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料に含まれる各種元素を分析する元素分析方法、元素分析装置、及び、元素分析装置用プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の元素分析装置としては、例えば助燃剤とともに試料を加熱炉内において高周波誘導加熱し、試料から生じる分析対象ガスをガス分析計により元素分析するものがある。このような元素分析装置は、酸素（Ｏ_２）ガス等の支燃性ガスを加熱炉内に供給し、試料の燃焼を促進させるように構成されている。

【0003】

ところで、金属の炭化物又は半金属の炭化物は非常に酸化しにくい性質（難燃性）を有しているものがあり、このような化合物が試料に含まれていると支燃性ガスを供給しながら高周波誘導加熱を行っても、試料全体について十分に燃焼させることができないことがある。また、仮に燃焼させることができたとしても、今度は燃焼の勢いを制御しにくく、試料が飛び散ってしまい、試料全体を完全に燃焼させることが難しいこともある。このため、金属の炭化物又は半金属の炭化物に含まれる例えばＣの定量分析を精度よく行うことは難しい。

【0004】

なお、ニッケル（Ｎｉ）等の金属からなる助燃剤の使用量を増やすことで、このような難燃性の試料についても十分な燃焼を実現することは可能ではある。しかしながら、助燃剤が多くなるほどダストの発生量が増加してしまったり、元素分析のランニングコストが上昇してしまったりする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０２０／２３０７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、助燃剤の使用量を低減しつつ、試料を完全に燃焼させて元素分析を行うことができる元素分析方法、元素分析装置、及び、元素分析装置用プログラム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】

【0007】

すなわち、本発明に係る元素分析方法は、試料を加熱炉で加熱し、加熱された前記試料から発生する分析対象ガスをガス分析計で分析する元素分析方法であって、前記加熱炉の下流側に設けられたバルブを閉鎖した状態で前記加熱炉内に支燃性ガスを供給しつつ、前記試料を高周波誘導加熱する第１加熱ステップと、前記第１加熱ステップの後において、前記バルブを開放した状態で前記試料を高周波誘導加熱する第２加熱ステップと、を備えたことを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る元素分析装置は、試料を加熱炉と、加熱された前記試料から発生する分析対象ガスをガス分析計と、を備えた元素分析装置であって、前記加熱炉の下流側に設けられたバルブと、前記バルブを閉鎖した状態で前記加熱炉内に前記支燃性ガスを供給しつつ、前記試料を高周波誘導加熱する第１加熱ステップを実行した後に、前記バルブを開放した状態で前記試料を高周波誘導加熱する第２加熱ステップを実行するように各機器を制御する制御器と、をさらに備えたことを特徴とする。

【0009】

このようなものであれば、第１加熱ステップにおいては前記加熱炉の下流側にある前記バルブが閉じられているので、試料の周囲でのみ支燃性ガスが消費されて、試料は蒸し焼きの状態となり例えば一部が融解した高温の状態にできる。第１加熱ステップにおいて試料が十分に高温となった後で、前記第２加熱ステップでは前記バルブが開放されるので、高温の前記試料に前記支燃性ガスが急激に吹き込まれることになり、前記試料を一気に燃焼させることができる。したがって、前記試料に金属の炭化物又は半金属の炭化物のような難燃性を有する分析対象が含まれていても、従来のように助燃剤を増やさなくても完全に燃焼させて元素分析を行うことが可能となる。このため、例えば金属の炭化物又は半金属の炭化物を含む試料であっても、従来よりも元素分析の精度を向上させつつ、ダストの発生や元素分析のランニングコストの上昇を抑制できる。

【0010】

前記第２加熱ステップにおいて難燃性を有する試料を完全に燃焼させて、元素分析の精度を向上させやすくするには、前記第１加熱ステップにおいて、前記試料は一部が酸化した未燃焼状態であり、前記第２加熱ステップにおいて、前記試料は着火した燃焼状態であればよい。

【0011】

前記第１加熱ステップにおいて高温となった前記試料に対して、前記第２加熱ステップにおいてすぐに前記支燃性ガスが高温となった前記試料に一気に吹き付けられるようにして、前記試料を完全に燃焼させやすくするには、前記第２加熱前記第１加熱ステップ及び前記第２加熱ステップにおいて、前記支燃性ガスが前記加熱炉へ供給され続けていればよい。

【0012】

前記第２加熱ステップにおいて前記試料を完全に燃焼させやすくするには、前記第１加熱ステップにおいて、前記試料の少なくとも一部が融解している状態であればよい。

【0013】

前記試料が、金属の炭化物又は半金属の炭化物を含むものであれば、本発明に係る元素分析方法又は元素分析装置により、試料を完全に燃焼させて、試料中に含まれる炭素を十分に分析対象ガスにして前記加熱炉から導出することが可能となる。したがって、金属の炭化物又は半金属の炭化物に含まれている炭素の分析精度を従来よりも向上させることができる。

【0014】

本発明に係る元素分析方法の好適な適用例としては、前記試料が、ＷＣ、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＮｂＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２、Ｃｒ_４Ｃ、ＢＣからなる群から選択される１又は複数の分子を含むものが挙げられる。

【0015】

難燃性の試料を完全に燃焼させるのに好適な前記支燃性ガスとしてはＯ_２が挙げられる。

【0016】

本発明に係る元素分析装置において、前記制御器が、前記第１加熱ステップにおいて、前記試料は一部が酸化した未燃焼状態であり、前記第２加熱ステップにおいて、前記試料は着火した燃焼状態であるように各機器を制御するものであれば、特に金属の炭化物又は半金属の炭化物のような難燃性の試料であっても、前記第１加熱ステップにおいて試料を例えば融解させた状態にして、前記第２加熱ステップでは試料を完全に燃焼させて含まれている元素を精度良く分析することができる。

【0017】

前記制御器が、前記第１加熱ステップ及び前記第２加熱ステップにおいて、前記支燃性ガスが前記加熱炉内に供給され続けるように各機器を制御すれば、前記第２加熱ステップにおいて試料に対して一気に前記支燃性ガスが吹き付けて試料の燃焼を促進することが可能となる。

【0018】

既存の元素分析装置において、例えばプログラムを更新することにより本発明に係る元素分析装置と同様の効果を享受できるようにするには、試料を加熱炉と、加熱された前記試料から発生する分析対象ガスをガス分析計と、前記加熱炉の下流側に設けられたバルブと、を備えた元素分析装置に用いられるプログラムであって、前記バルブを閉鎖した状態で前記加熱炉内に前記支燃性ガスを供給しつつ、前記試料を高周波誘導加熱した後に、前記バルブを開放した状態で前記試料を高周波誘導加熱するように各機器を制御する制御器としての機能をコンピュータに発揮させる元素分析装置用プログラムを用いればよい。

【0019】

ここで、元素分析装置用プログラムは電子的に配信されるものであってもよいし、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等のプログラム記録媒体に記録されたものであってもよい。

【発明の効果】

【0020】

このように本発明に係る元素分析方法、及び、元素分析装置によれば、第１加熱ステップにおいては前記バルブを閉鎖しているので、前記試料の周囲では前記支燃性ガスが消費され尽くして前記試料を蒸し焼き状態で高温にできる。そして、前記第１加熱ステップの後の前記第２加熱ステップにおいては前記バルブを開放して高温の前記試料に前記支燃性ガスを一気に供給することができる。この結果、助燃剤を従来よりも増量しなくても難燃性の試料であっても完全に燃焼させることができ、元素分析の精度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態における元素分析装置を示す模式図。

【図2】第１加熱ステップと第２加熱ステップにおける各機器の動作を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の一実施形態における元素分析装置１００について、図面を参照しながら説明する。

【0023】

本実施形態の元素分析装置１００は、難燃性を有する固体物質について元素分析するものである。なお、以下では元素分析装置１００の一例として、試料Ｗ中の炭素（Ｃ）の含有量について分定量析するものについて説明する。ここで、試料Ｗは金属の炭化物又は半金属の炭化物を含むものである。例えば試料Ｗは機械加工に用いられる工具材料である超硬合金に使用される材料を含む。具体的に試料Ｗは、ＷＣ（タングステンカーバイド）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＴａＣ（タンタルカーバイド）、ＴｉＣ（チタンカーバイド）、ＮｂＣ（ニオブカーバイド）、Ｃｒ_３Ｃ_２（二炭化三クロム）、Ｃｒ_４Ｃ（炭化クロム）、ＢＣ（炭化ホウ素）からなる群から選択される１又は複数の分子を含むものである。

【0024】

具体的に元素分析装置１００は、試料ＷをＯ_２等の支燃性ガス中で燃焼させて、当該燃焼により生じる分析対象ガスに含まれる測定対象成分について赤外吸収法を用いて分析するものである。図１に示すように、試料Ｗを収容して保持する容器Ｒを加熱して試料Ｗを燃焼させる加熱炉２と、試料Ｗの燃焼により生じたガスに含まれる測定対象成分を分析するガス分析計３とを備えている。なお、試料保持体である本実施形態の容器Ｒは、セラミックス等の磁性材料からなる、るつぼと称されるものである。容器Ｒ内には試料Ｗだけでなく、所定量の助燃剤も収容される。

【0025】

加熱炉２は、試料Ｗを収容した容器Ｒが配置される加熱空間２Ｓを有しており、当該加熱空間２Ｓには、キャリアガスであり、支燃性ガスでもある酸素ガス（Ｏ_２）が供給される。このため、加熱炉２には、キャリアガス供給路４が接続されている。また、キャリアガス供給路４には、ガスボンベ４１からのキャリアガス（酸素ガス）を精製するためのキャリアガス精製器４２が設けられている。なお、ガスボンベ４１のキャリアガスが清浄なガスであれば、キャリアガス精製器４２は無くても良い。さらに、キャリアガス供給路４には、必要に応じて、開閉弁４３、調圧弁４４、例えばキャピラリー等の流量調整器４５を設けても良い。

【0026】

また、加熱炉２は、高周波誘導加熱炉式のものであり、加熱空間２Ｓに配置された容器Ｒ内の試料Ｗを高周波誘導加熱するための加熱機構５が設けられている。この加熱機構５は、コイル５１と、当該コイル５１に高周波交流電圧を印加する図示しない電源とを有している。コイル５１は、加熱炉２における側周壁に沿って巻回して設けられている。また、コイル５１は、加熱空間２Ｓに配置された容器Ｒを取り囲む高さ位置に設けられている。

【0027】

そして、コイル５１に高周波交流電圧が印加されると、磁性材料からなる容器Ｒに収容された試料Ｗの表面近傍に誘導電流が流れて、試料Ｗがジュール発熱する。そして、発熱に伴い酸素による燃焼反応が生じて試料Ｗが燃焼してガス（以下、分析対象ガスともいう。）を発生する。なお、容器Ｒ内に試料Ｗとともに例えば所定量のＮｉ（ニッケル）等の金属からなる助燃材を収容して、助燃材に誘導電流を流し、当該助燃材により試料Ｗを加熱してもよい。助燃剤を用いる場合は、元素分析時のダストの発生量が許容値内となりようにその量を制限すればよい。

【0028】

加熱炉２により生じた分析対象ガスは、ガス流路６を通じて、ガス分析計３に導入される。ガス流路６は、一端が加熱炉２に接続されており、流路上流側からダストフィルタ６１及びガス分析計３が設けられている。なお、ガス流路６の他端は大気に開放されている。本実施形態では、ダストフィルタ６１及びガス分析計３の間に調圧弁６２及び例えばキャピラリー等の流量調整器６３を設けているが、これらは必須の構成ではない。また、ガス分析計３の下流側に例えばキャピラリー等の流量調整器６４及び流量計６５を設けているが、これらも必須の構成ではない。さらに、本実施形態のガス流路６は、除湿器が設けられていないので、分析対象ガスに含まれる水分が結露しないようにするために、少なくともガス分析計３までは、加熱機構６Ｈによって例えば１００℃以上に加熱されている。この加熱機構６Ｈにより少なくともダストフィルタ６１も１００℃以上に加熱されている。加えて、本実施形態ではガス流路６上には例えばダストフィルタ６１と加熱炉２との間には、加熱炉２の下流側の開閉を切り替えるためのバルブＶが設けられている。すなわち、バルブＶは開閉バルブであって、閉鎖されている場合には分析対象ガス及び支燃性ガスは加熱炉２内から外部へは流出しないことになる。バルブＶが開放されている場合には、加熱炉２内から分析対象ガス及び支燃性ガスがガス流路６内を流れてガス分析計３へと流入することになる。

【0029】

ガス分析計３は、分析対象ガスに含まれる分析対象成分（ここでは、例えばＣＯ、ＣＯ_２等）の濃度に応じた信号を出力する。ガス分析計３は例えば非分散型赤外線（ＮＤＩＲ：Non-Dispersive InfraRed）検出器であり、詳細については図示しないが、フィラメントを具備する赤外光源、光チョッパ、ガス計測用セル、光学フィルタ、及び、検出器を備えたものである。なお、ガス分析計３はＮＤＩＲ方式のものに限られず、例えば半導体レーザを用いてその発振周波数を変調して測定を行うものであってもよい。

【0030】

制御演算機構ＣＯＭは、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、キーボード、マウス、ディスプレイ等の各種入出力機器を備えたコンピュータであって、メモリに格納されている元素分析装置用のプログラムが実行されることにより、各機器が協業して少なくとも濃度算出器Ｃ１、制御器Ｃ２としての機能を発揮するものである。

【0031】

濃度算出器Ｃ１は、ガス分析計３の出力に基づいて試料Ｗに含まれていた元素の濃度を算出する。具体的には濃度算出器Ｃ１は、ガス分析計３で得られる吸光度に基づいて分析対象ガスに含まれる分析対象成分の濃度を積算し、積算値から本実施形態では元素として炭素（Ｃ）の質量に換算する。そして濃度算出器Ｃ１は、予めユーザにより入力されていた試料Ｗの全質量と算出された炭素の質量から試料Ｗ中に含まれていた炭素（Ｃ）の質量％濃度を算出する。

【0032】

制御器Ｃ２は、元素分析に関わる各種制御機器の動作を司るものであり、本実施形態では少なくともキャリアガス供給路４上の各種流体制御機器の制御、加熱炉２の高周波誘導加熱に関する制御、及び、加熱炉２の下流側に配置されているバルブＶの開閉制御を行う。

【0033】

以下に制御器Ｃ２の詳細について、難燃性の試料Ｗの元素分析を行う場合の動作を交えながら詳述する。

【0034】

制御器Ｃ２は、難燃性の試料Ｗの元素分析を行う場合には、図２に示すように少なくとも２種類の加熱状態が実現されるように各機器を制御する。具体的には制御器Ｃ２は、元素分析中は常に支燃性ガスである酸素を供給し続けるようにキャリアガス供給路４の各機器を制御する。また、制御器Ｃ２は、試料Ｗについて加熱を開始してから所定期間の間は加熱炉２による高周波誘導加熱を継続する。一方、ガス流路６上にあるバルブＶについては、元素分析中に閉鎖状態から開放状態に切り替える。このバルブＶの開閉状態の切替により、試料Ｗに対する加熱状態がそれぞれ異なる第１加熱ステップと、第２加熱ステップが実行されることになる。

【0035】

すなわち、第１加熱ステップでは、制御器Ｃ２は加熱炉２の下流側に設けられたバルブＶを閉鎖した状態で加熱炉２内に支燃性ガスである酸素を供給しつつ、試料Ｗを高周波誘導加熱する。第１加熱ステップにおいては、バルブＶは閉鎖されているので加熱炉２内から下流側へは試料Ｗから発生した分析対象ガス、及び、支燃性ガスは流出しない。このため、キャリアガス供給路４から支燃性ガスが供給され続けていたとしても、加熱炉２内の圧力が高くなっていくため、次第に上流側からの支燃性ガスの流入量は低減することになる。したがって、第１加熱ステップ中では加熱炉２内の試料Ｗの周囲においては支燃性ガスがほぼ消費されて、試料Ｗは蒸し焼きの状態となる。すなわち、第１加熱ステップでは試料Ｗについては一部について酸化はしているものの、完全に燃焼させるには至っていない状態である。また、第１加熱ステップの少なくとも終了時点では試料Ｗは、燃焼はしていないものの、その融点以上の温度となって融解している状態である。

【0036】

第２加熱ステップでは、第１加熱ステップの後において、バルブＶを開放した状態で試料Ｗを高周波誘導加熱する。本実施形態では第１加熱ステップ及び第２加熱ステップは連続して実施され、両方のステップにおいて加熱炉２における高周波誘導加熱と、キャリアガス供給路４からの支燃性ガスの供給は維持され続ける。すなわち、制御器Ｃ２は第１加熱ステップを終了させ、第２加熱ステップを開始させるために、バルブＶを閉鎖状態から開放状態に切り替える。このように加熱炉２の下流側にあるバルブＶが開放されることで、加熱炉２内の高圧となったガスは下流側へと流出し、キャリアガス供給路４から新たな支燃性ガスが加熱炉２内へ流入できるようになる。そして、加熱炉２内の高温で融解している状態の試料Ｗに対して支燃性ガスが一気に流れ込むことになる。この結果、難燃性の試料Ｗであっても完全に燃焼させることができ、試料Ｗに含まれている炭素のほぼ全量を分析対象ガスにできる。

【0037】

また、第２加熱ステップにおいて試料Ｗの燃焼が完了した後に、制御器Ｃ２は加熱炉２における高周波誘導加熱を終了する。

【0038】

このように本実施形態の元素分析装置１００であれば、加熱炉２の下流側のバルブＶが閉鎖された状態の第１加熱ステップで試料Ｗを蒸し焼きの状態にし、例えば試料Ｗを融解させて次に支燃性ガスが供給された場合には試料Ｗが燃焼する高温状態にできる。そして、第１加熱ステップに続いてバルブＶを開放する第２加熱ステップが実施されるので、融解した試料Ｗに対して十分な量の支燃性ガスが供給して一気に燃焼させることができる。このようバルブＶの開閉により２段階の試料Ｗの加熱が実現されることにより、超硬合金等の耐熱性や耐火性の高い材料を含む試料Ｗであっても、ニッケル等の助燃剤の量を制限しつつ、完全に燃焼させることができる。

【0039】

この結果、難燃性の試料Ｗであっても元素分析の対象をほぼ全て分析対象ガスにしてガス分析計３で検出することができ、難燃性の試料Ｗの元素分析精度を向上させることができる。

【0040】

また、高い元素分析精度を実現しながら、ニッケル等の助燃剤の使用量を制限できるので、分析対象ガスに含まれるダストの量を低減できる。また、助燃剤の消費量を低減できるので、元素分析にかかるランニングコストを抑えることができる。

【0041】

加えて、第１加熱ステップ及び第２加熱ステップにおいて、バルブＶの開閉状態のみを変更し、各ステップでは支燃性ガスの供給状態や加熱状態を変更していないので、難燃性の試料Ｗについて高精度な元素分析を簡単な制御だけで実現できる。このため、難燃性の試料Ｗを実現するために特殊な制御機器を導入したり、プログラムの大幅な改修を行ったりする必要がない。

【0042】

その他の実施形態について説明する。

【0043】

前記実施形態では、第１加熱ステップと第２加熱ステップはバルブＶの開閉状態のみが異なっていたが、支燃性ガスの供給状態や加熱炉２の高周波加熱の状態も合わせて制御器Ｃ２が切り替えるようにしてもよい。例えば第１加熱ステップでは支燃性ガスの供給量を第２加熱ステップでの供給量よりも少なくしても良い。また、第１加熱ステップでは、支燃性ガスではなく、ヘリウム等の不活性ガスのみを供給するようにしてもよい。

【0044】

また、加熱炉２の高周波誘導加熱については第１加熱ステップと第２加熱ステップで印加電圧や周波数等のパラメータを異ならせてもよい。

【0045】

加えて、支燃性ガスの供給状態や加熱炉２の加熱状態についてはバルブＶの開閉と無関係に独立して制御されてもよい。

【0046】

バルブＶを閉鎖状態から開放状態に切り替えるタイミングについては、前記実施形態のように試料Ｗが融解しているかどうかに基づいて設定されてもよいし、試料Ｗの加熱時間や予測される温度等に基づいて設定されてもよい。例えば第１加熱ステップ中に試料Ｗが融解直前まで加熱し、第２加熱ステップにおいてすぐに試料Ｗが融解して燃焼が開始されるようにしてもよい。

【0047】

難燃性の試料Ｗについては前記実施形態で列挙したものに限られず、その他の組成を有するものであってもよい。また、試料Ｗの組成によっては元素分析の対象となる元素は炭素だけに限られない。

【0048】

助燃剤についてもニッケルに限られるものではなく、試料Ｗに応じて適宜選択されてもよい。

【0049】

ガス分析計３の分析方式はＮＤＩＲ方式に限られるものではなく、例えばＩＲＬＡＭ（登録商標）（IRLAM: Infrared Laser Absorption Modulation：赤外レーザ吸収変調）等の別の方式を用いてもよい。

【0050】

支燃性ガスについては酸素ガスに限られるものではなく、試料Ｗの燃焼を助ける性質をもち、発生する分析対象ガスが、ガス分析計３で検出可能なものであればよい。

【0051】

バルブＶについては、第１加熱ステップ及び第２加熱ステップの切り替えを制御するために専用のものを加熱炉２の下流側に設けても良いし、既存のバルブを利用してもよい。例えばガス流路６から加熱炉２内から流出するガスの一部についてガス分析計３を経由させずに排気するための排気流路との切替を行うための三方弁等をバルブＶとして利用してもよい。要するに加熱炉２内に分析対象ガスや支燃性ガスを一時的に堰き止めることができるものであればよい。

【0052】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や、各実施形態の一部同士の組み合わせを行っても構わない。

【符号の説明】

【0053】

１００ ：元素分析装置
２ ：加熱炉
２Ｓ ：加熱空間
３ ：ガス分析計
４ ：キャリアガス供給路
５ ：加熱機構
６ ：ガス流路
６Ｈ ：加熱機構
４１ ：ガスボンベ
４２ ：キャリアガス精製器
４３ ：開閉弁
４４ ：調圧弁
４５ ：流量調整器
５１ ：コイル
６１ ：ダストフィルタ
６２ ：調圧弁
６３ ：流量調整器
６４ ：流量調整器
６５ ：流量計
Ｃ１ ：濃度算出器
Ｃ２ ：制御器
Ｒ ：容器
Ｖ ：バルブ
Ｗ ：試料

【図1】

【図2】