ガラスビード作製装置及び方法
【課題】 高品質のガラスビードを作成できるガラスビード作製装置及び方法を提供すること。
【解決手段】 試料及び融剤が投入される溶融ルツボ２１と、この溶融ルツボ２１を加熱する高周波加熱コイル（加熱手段）２３と、溶融ルツボ２１内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機２０とを備え、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、攪拌機２０は水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌する。
【解決手段】 試料及び融剤が投入される溶融ルツボ２１と、この溶融ルツボ２１を加熱する高周波加熱コイル（加熱手段）２３と、溶融ルツボ２１内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機２０とを備え、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、攪拌機２０は水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば蛍光Ｘ線分析装置等の試料として粉末試料と融剤を加熱、撹拌して溶融させた後に冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置及び方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されたガラスビード作製装置は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボを加熱する高周波加熱コイルと、溶融ルツボを回転及び傾動運動させる攪拌機とを備え、溶融ルツボ内にて試料及び融剤を溶融させた溶融湯を撹拌した後に冷却することにより、ガラスビードを作製するようになっている。
【０００３】
また、特許文献２に開示されたガラスビード作製装置は、溶融ルツボと鋳込み皿を備え、溶融ルツボにて試料及び融剤を加熱、撹拌して溶融させた溶融湯をつくり、溶融ルツボを傾倒させて溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させた後に冷却することにより、鋳込み皿内にてガラスビードを作製するようになっている。
【特許文献１】特開平７−２００１９号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のガラスビード作製装置にあっては、溶融ルツボを回転及び傾動運動させて溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌するため、粘性の高い溶融湯に対して撹拌が弱くなり、混合が十分に行われず、ガラスビードにて試料を均一に分布させることが難しいという問題点があった。
【０００５】
また、溶融ルツボの底部の温度をセンサで測定し、溶融ルツボの温度が目標値になるようにフィードバック制御しているが、溶融ルツボ内にて撹拌される溶融湯の温度を精度よく測定し、さらに調節することが難しく、ガラスビードの品質にバラツキが生じるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高品質のガラスビードを作成できるガラスビード作製装置及び方法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】
第１の発明は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを備え、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、攪拌機が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボを回動させて溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌することを特徴とするものとした。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、加熱手段として設けられた溶融ルツボをその電磁波によって加熱する溶融ルツボ用高周波加熱コイルと、溶融ルツボを傾倒軸まわりに回動させることによって溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる傾倒機と、この鋳込み皿をその電磁波によって加熱する鋳込み皿用高周波加熱コイルと、溶融ルツボ用高周波加熱コイルとこの鋳込み皿用高周波加熱コイルに対してそれぞれ高周波電流を供給する共通の高周波電源装置とを備え、傾倒機を作動させて溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる前にこの高周波電源装置から溶融ルツボ用高周波加熱コイルと鋳込み皿用高周波加熱コイルに対して交互に高周波電流を供給して溶融ルツボと鋳込み皿をそれぞれ加熱することを特徴とするものとした。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、溶融ルツボを傾倒軸まわりに回動させることによって溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる傾倒機を備え、溶融ルツボをこの傾倒軸まわりに回動させることによって攪拌機により溶融ルツボが回動する軌道面の水平面に対する傾斜角度を調節することを特徴とするものとした。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、溶融ルツボの底部を平面状に形成し、攪拌機がこの底部を水平面に対して傾斜させた状態で溶融ルツボを回動させることを特徴とするものとした。
【００１１】
第５の発明は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを備え、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、溶融ルツボの内面に膨出する凸部を形成したことを特徴とするものとした。
【００１２】
第６の発明は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを用い、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製方法において、溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する温度検出手段を用い、攪拌機を作動させるとともに加熱手段を作動させて溶融湯を撹拌しながら加熱する撹拌加熱工程と、攪拌機の作動を止めた状態で温度検出手段によって検出される溶融ルツボまたは溶融湯の温度に応じて加熱手段を作動させ溶融湯を加熱する撹拌停止加熱工程とを行うことを特徴とするものとした。
【００１３】
第７の発明は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する温度検出手段と、溶融ルツボを加熱する加熱手段と、溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを用い、温度検出手段によって検出される溶融ルツボまたは溶融湯の温度に応じて加熱手段を作動させてこの溶融ルツボを加熱する加熱処理を行い、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製方法において、温度検出手段として溶融ルツボの上部に赤外線センサを配置し、この赤外線センサが溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出することを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によると、攪拌機が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボを回動させて溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ内の溶融湯に乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００１５】
第２の発明によると、鋳込み皿用高周波加熱コイルを作動させて鋳込み皿を加熱した後、傾倒機を介して傾倒する溶融ルツボから溶融湯を鋳込み皿に流下させることにより、鋳込み皿に流下した溶融湯が急激に冷却されることを抑えられ、ガラスビーズのひび割れや局所的な固化が生じることを防止できる。
【００１６】
溶融ルツボ用高周波加熱コイルと鋳込み皿用高周波加熱コイルを交互に作動させて溶融ルツボと鋳込み皿をそれぞれ加熱するため、一つの高周波電源装置によって高周波加熱コイルと高周波加熱コイルをそれぞれ駆動することが可能となる。これにより、複数の高周波電源装置を設ける必要がなく、製品のコストダウンがはかれる。
【００１７】
第３の発明によると、溶融ルツボを傾倒機の傾倒軸まわりに回動させることによって溶融ルツボが回動する軌道面の水平面に対する傾斜角度を調節するため、傾倒機に溶融湯を鋳込み皿に流下させる機能と、撹拌位置にて溶融ルツボの傾斜角度を調節する機能を併せ持たせることができ、構造の簡素化がはかれる。
【００１８】
第４の発明によると、溶融ルツボの底部が平面状に形成されることにより、攪拌機が溶融ルツボの底部を水平面に対して傾斜させた状態で溶融ルツボを回動させて溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ内の溶融湯に乱流が効果的に生じ、溶融湯の撹拌効果を高められる。
【００１９】
第５の発明によると、溶融ルツボ内における溶融湯の流れが凸部に当たって乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００２０】
第６の発明によると、撹拌加熱工程にて溶融ルツボの撹拌しながら加熱手段を駆動する一方、溶融ルツボの撹拌を停止する撹拌停止加熱工程にて検出される温度が目標値に近づくように加熱手段の駆動出力をフィードバック制御する。撹拌停止加熱工程では溶融ルツボの撹拌動作を停止することにより、温度検出手段によって溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する精度が高まり、加熱手段の駆動出力を精度良くフィードバック制御して溶融ルツボの温度にバラツキが生じることを抑えられ、ガラスビードの品質を高められる。
【００２１】
第７の発明によると、温度検出手段として溶融ルツボの上部に赤外線センサを配置したため、この赤外線センサを介して溶融ルツボまたは溶融湯の温度を精度良く検出することが可能となり、加熱手段の駆動出力を精度良く制御して溶融ルツボの温度にバラツキが生じることを抑えられ、ガラスビードの品質を高められる。さらに、従来の溶融ルツボを流れる電流値を測定して温度を検知するものと比べて、溶融ルツボの経時的な変化に伴う検知値のズレがなく、長期にわたって安定した品質のガラスビードを作成することができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態を示すガラスビード作製装置の正面図である。ガラスビード作製装置の本体１には、操作パネル７、高周波電源装置８、スタートボタン６を備え、排気ダクト４、圧縮空気を装置に導入するための配管挿入口９、冷却水供給用配管の挿入口１３と冷却水排出用配管の挿入口１２、開閉ドア１１等を備える。
【００２４】
開閉ドア１１の内側には、投入される粉末試料及び融剤を加熱、撹拌して溶融湯をつくる溶融部２と、溶融部２でつくられた溶融湯を冷却してガラスビードを作成する冷却部３が設けられる。開閉ドア１１にはこの溶融部２と冷却部３を目視できる窓が設けられている。
【００２５】
図２は溶融部２と冷却部３の正面図であり、図３はその側面図、図４はその平面図である。溶融部２は試料及び融剤が投入される溶融ルツボ２１と、この溶融ルツボ２１を加熱する溶融ルツボ用高周波加熱コイル２３と、溶融ルツボ２１内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機２０とを備える。
【００２６】
高周波加熱コイル２３は溶融ルツボ２１を加熱する加熱手段として設けられる。高周波加熱コイル２３は溶融ルツボ２１の側面２１ａを囲むようにして螺旋状に延びている。
【００２７】
高周波加熱コイル２３は溶融ルツボ２１を電磁誘導によって発振加熱する。高周波電源装置８が高周波加熱コイル２３の誘導コイルに高周波電流を流すと溶融ルツボ２１に高周波磁束が発生し、白金製の溶融ルツボ２１はこの高周波磁束によって高い電流が誘導され、ジュール熱が発生して自己発熱をする。
【００２８】
そして本発明の要旨とするところであるが、攪拌機２０は水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する。
【００２９】
図７に示すように、白金製の溶融ルツボ２１は、円錐状の側面２１ａと、この側面２１ａから環状に突出したつば部２１ｃと、円盤状の底部２１ｂを有し、その上部が開口した容器である。
【００３０】
溶融ルツボ２１の底部２１ｂは平面状に形成され、攪拌機２０はこの底部２１ｂが水平面に対して傾斜した状態で溶融ルツボ２１を回動させる。
【００３１】
攪拌機２０は、本体１に固定される固定フレーム５１と、この固定フレーム５１に対して回動する回動フレーム５２とを備える。
【００３２】
回動フレーム５２はその一端がこの固定フレーム５１に対して回動機構５３を介して水平方向について回動可能に支持され、その他端がこの固定フレーム５１に対してスライド軸受５４を介して水平方向についてスライド可能に支持される。
【００３３】
駆動機（エア駆動機または電動モータ）５５がその伝達軸５６を図中矢印で示すように回転駆動することにより、この伝達軸５６に連動する回動機構５３が図中矢印で示すように回動フレーム５２を伝達軸５６を中心として円弧状に回動させる。
【００３４】
平面図上において溶融ルツボ２１は回動機構５３に対して例えば７〜１５ｍｍ程度オフセットして設けられ、溶融ルツボ２１が略楕円弧状の軌跡をもって回動する。
【００３５】
攪拌機２０が回動フレーム５２を回動する速度は、例えば２００〜３００ｒｐｍの範囲に設定される。この速度は粉末試料の種類等によって１５０〜３００ｒｐｍの範囲で適宜選択される。
【００３６】
攪拌機２０は、回動フレーム５２に対して傾倒軸６１を介して傾倒可能に支持される傾倒フレーム６２を備える。傾倒軸６１は回動フレーム５２上に水平に延びるように支持されている。
【００３７】
傾倒フレーム６２は各ストッパ６３に当接することにより、水平面に対して所定角度で傾斜した撹拌位置に保持される。各ストッパ６３は傾倒フレーム６２の傾斜角度を５〜３０°の範囲で調節する調節機構を有している。
【００３８】
後述するように溶融ルツボ２１が水平面に対して傾斜することにより、攪拌機２０によって撹拌される溶融ルツボ２１内の溶融湯に乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができる。
【００３９】
溶融ルツボ２１が水平面に対して傾斜する角度は、１０〜２５°の範囲に設定することにより、溶融ルツボ２１から溶融湯がこぼれることを防止し、かつ溶融湯に生じる乱流によって試料を混合する効果が十分に得られる。
【００４０】
傾倒フレーム６２の傾倒軸６１を溶融ルツボ２１が回動する軌道面と平行に延びるように配置し、傾倒軸６１を中心にして傾倒フレーム６２を回動させて水平面に対する軌道面の傾斜角度を調節するようになっている。
【００４１】
溶融ルツボ２１はそのつば部２１ｃが傾倒フレーム６２に設けられる座６６に着座し、図示しないストッパを介して座６６からつば部２１ｃが外れないように押さえられる。
【００４２】
傾倒機６０は駆動機５５がその伝達軸５７を回転駆動することにより、プーリ６３、ベルト６４、プーリ６５を介して傾倒軸６１まわりに傾倒フレーム６２を傾倒させる。傾倒フレーム６２が図５に示すように大きく回動することにより、溶融ルツボ２１を溶融ルツボ用高周波加熱コイル２３と共に傾倒軸６１まわりに回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を鋳込み皿３１に流下させる。
【００４３】
なお、傾倒機６０は、これに限らず、チェーン、ギア等を介して傾倒フレーム６２を傾倒させる構成としても良い。
【００４４】
傾倒フレーム６２にはコネクタ１５が設けられ、このコネクタ１５から銅管１６を介して高周波加熱コイル２３に高周波電流が供給されるとともに、銅管１６の内部に配置された図示しない配管を介して循環する冷却水が装置を冷却するようになっている。
【００４５】
冷却部３の固定フレーム３２上には鋳込み皿３１が配置される。鋳込み皿３１は固定フレーム３２に設けられる座３８に着座する。
【００４６】
固定フレーム３２上には溶融ルツボ用高周波加熱コイル３３が鋳込み皿３１を加熱する加熱手段として設けられる。この高周波加熱コイル３３は鋳込み皿３１の底部３１ａに沿って螺旋状に延びている。
【００４７】
固定フレーム３２にはコネクタ３５が設けられ、このコネクタ３５からケーブル３６を介して高周波加熱コイル３３に高周波電流が供給されるとともに、図示しない配管を介して循環する冷却水が装置を冷却するようになっている。
【００４８】
鋳込み皿３１の底部３１ａに冷却空気を吹き付ける冷却用エアノズル３４が設けられる。
【００４９】
温度検出手段として溶融ルツボ２１の温度を検出する赤外線センサ５が設けられる。図示しないコントローラは赤外線センサ５の検出信号を入力し、溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５０】
なお、温度検出手段として鋳込み皿３１内の溶融湯の温度を検出する温度センサを設けても良い。この場合、コントローラは温度センサの検出信号を入力し、鋳込み皿３１内の溶融湯の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル３３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５１】
ガラスビード作製装置は、溶融ルツボ２１内の粉末試料及び融剤を加熱、撹拌して溶融湯をつくる際、攪拌機２０を作動させるとともに高周波加熱コイル２３を作動させて溶融湯を撹拌しながら加熱する撹拌加熱工程と、攪拌機２０の作動を止めた状態で赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度に応じて高周波加熱コイル２３を作動させ溶融湯を加熱する撹拌停止加熱工程とを交互に繰り返して行う。
【００５２】
コントローラは、撹拌加熱工程にて高周波加熱コイル２３を予め設定された所定出力で駆動する一方、撹拌停止加熱工程にて赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５３】
このガラスビード作製装置を用いてガラスビードを作成する場合、まず、作業者が溶融ルツボ２１に粉末試料及び融剤を所定量だけ投入し、開閉ドア１１を開けてこの溶融ルツボ２１を傾倒フレーム６２の所定位置にセットする。
【００５４】
次に、作業者がスタートボタン６をＯＮにし、コントローラが高周波加熱コイル２３及び攪拌機２０を作動させ、溶融ルツボ２１内の粉末試料及び融剤を加熱、撹拌して溶融湯をつくり、高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３を交互に作動させて溶融ルツボ２１と鋳込み皿３１をそれぞれ加熱した後、傾倒機６０を介して傾倒する溶融ルツボ２１から溶融湯を鋳込み皿３１に流下させ、鋳込み皿１３を冷却空気によって冷却する。これらの各工程は自動的に行われる。
【００５５】
図８はコントローラが高周波加熱コイル２３，３３、撹拌機２０、傾倒機６０の作動を制御する例を示すタイミングチャートである。
【００５６】
スタートボタン６がＯＮに入れられると、まず、第一撹拌停止加熱工程として、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５７】
スタートボタン６がＯＮに入ってから所定時間Ｔ１（例えば２分）が経過すると、所定時間Ｔ２（例えば２０秒）が経過するまでの間は、第一撹拌加熱工程として、攪拌機２０を作動させるとともに高周波加熱コイル２３を予め設定された所定出力で駆動する。
【００５８】
その後、所定時間Ｔ３（例えば１０秒）が経過するまでの間は、第二撹拌停止加熱工程として、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５９】
その後、同様にして、所定回数の撹拌加熱工程と撹拌停止加熱工程とが交互に繰り返し行われる。
【００６０】
なお、撹拌停止加熱工程と撹拌加熱工程は、交互に複数回繰り返し行ってもよい。
【００６１】
続いて、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３を交互に作動させて溶融ルツボ２１と鋳込み皿３１をそれぞれ加熱する。
【００６２】
続いて、所定時間Ｔ４（例えば１〜５秒）が経過するまでの間、最終撹拌停止加熱工程として、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で、高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３を交互に作動させて、鋳込み皿３１の温度を上昇させる一方で溶融ルツボ２１の温度が所定温度以下にならないように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００６３】
続いて、所定時間Ｔ４（例えば１〜５秒）が経過するまでの間、最終撹拌停止加熱工程として、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００６４】
なお、鋳込み皿３１の温度を検出する温度センサを設けて、コントローラがその検出値に応じて鋳込み皿３１の温度を目標温度（例えば９００℃）に近づけるようにフィードバック制御しても良い。
【００６５】
続いて、傾倒機６０を介して溶融ルツボ２１を傾倒させ、溶融ルツボ２１内の溶融湯を鋳込み皿３１に流下させる。その後、傾倒機６０を介して溶融ルツボ２１を元の位置に戻す。
【００６６】
続いて、所定時間だけ放熱させた後冷却用エアノズル３４から鋳込み皿３１の底部３１ａに冷却空気を吹き付け、鋳込み皿３１を冷却する。
【００６７】
操作パネル７を介して溶融ルツボ２１の目標加熱温度、溶融ルツボ２１の撹拌時間と撹拌速度、鋳込み皿３１の加熱温度と冷却時間等の各種条件が設定される。
【００６８】
こうして装置内で鋳込み皿３１を室温程度まで冷却した後、作業者が開閉ドア１１を開けてこの鋳込み皿３１を装置内から取り出し、鋳込み皿３１内で固まった円盤状のガラスビードを鋳込み皿３１から取り出す。
【００６９】
以上のように構成されて、次に作用及び効果について説明する。
【００７０】
ガラスビード作製装置は、攪拌機２０が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ２１内の溶融湯に乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００７１】
溶融ルツボ２１の底部２１ｂは平面状に形成されることにより、攪拌機２０が溶融ルツボ２１の底部２１ｂを水平面に対して傾斜させた状態で溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ２１内の溶融湯に乱流が効果的に生じ、溶融湯の撹拌効果を高められる。
【００７２】
傾倒フレーム６２（溶融ルツボ２１）を傾倒機２０の傾倒軸６１まわりに回動させることによって溶融ルツボ２１が回動する軌道面の水平面に対する傾斜角度を変える構成としたため、傾倒機２０に溶融湯を鋳込み皿３１に流下させる機能と、撹拌位置にて溶融ルツボ２１の傾斜角度を調節する機能を併せ持たせることができ、構造の簡素化がはかれる。
【００７３】
コントローラは、溶融ルツボ２１の撹拌する撹拌加熱工程にて高周波加熱コイル２３を予め設定された所定出力で駆動する一方、溶融ルツボ２１の撹拌を停止する撹拌停止加熱工程にて赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。撹拌停止加熱工程では溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止することにより、赤外線センサ５によって溶融ルツボ２１の温度を検出する精度が高まり、高周波加熱コイル２３の駆動出力を精度良くフィードバック制御して溶融ルツボ２１の温度にバラツキが生じることを抑えられ、ガラスビードの品質を高められる。
【００７４】
溶融ルツボ２１の上部に赤外線センサ５を配置したため、赤外線センサ５を介して溶融ルツボ２１または溶融湯の温度を精度良く検出することが可能となり、高周波加熱コイル２３の駆動出力を精度良く制御して溶融ルツボの温度にバラツキが生じることを抑えられ、ガラスビードの品質を高められる。さらに、従来の溶融ルツボを流れる電流値を測定して温度を検知するものと比べて、溶融ルツボ２１の経時的な変化に伴う検知値のズレがなく、長期にわたって安定した品質のガラスビードを作成することができる。
【００７５】
高周波加熱コイル３３を作動させて鋳込み皿３１を加熱した後、傾倒機６０を介して傾倒する溶融ルツボ２１から溶融湯を鋳込み皿３１に流下させることにより、鋳込み皿３１に流下した溶融湯が急激に冷却されることを抑えられ、ガラスビーズのひび割れや局所的な固化が生じることを防止できる。
【００７６】
高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３を交互に作動させて溶融ルツボ２１と鋳込み皿３１をそれぞれ加熱するため、一つの高周波電源装置８によって高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３をそれぞれ駆動することが可能となる。これにより、複数の高周波電源装置８を設ける必要がなく、製品のコストダウンがはかれる。
【００７７】
次に図９に示す他の実施形態を説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００７８】
白金製の溶融ルツボ２１は、円錐状の側面２１ａと、この側面２１ａから環状に突出したつば部２１ｃと、円盤状の底部２１ｂと、その内面に膨出する凸部２１ｄを有し、その上部が開口した容器である。
【００７９】
凸部２１ｄは側面２１ａと底部２１ｂに渡って部分的に膨出し、円錐面状に延びる側面２１ａの内面に対して凹凸を形成する。
【００８０】
この場合、攪拌機２０が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ２１内における溶融湯の流れが傾斜した底部２１ｂに案内されるとともに凸部２１ｄに当たって乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００８１】
なお、攪拌機２０が水平に延びる軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌するようにしても良い。この場合、溶融ルツボ２１内における溶融湯の流れが凸部２１ｄに当たって乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００８２】
本発明で使用できる融剤の種類としては、例えば、四ホウ化リチウム等の常用のものを使用することができるが、特にこれらに制限されるものではない。
【００８３】
また、溶融ルツボ及び鋳込み皿の材質は、一般的には白金、白金系合金（例えば、Ｐｔ・５ｗｔ％Ａｕ）等の常用のものを使用することができるが、特にこれらに制限されるものではない。
【００８４】
また、本発明では、試料、融剤の他、必要により常用の剥離剤を溶融ルツボに投入することができる。使用することができる剥離剤は特に制限はなく、その一例を示せば、ヨウ化リチウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム等が挙げられる。
【００８５】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明のガラスビード作製装置及び方法は、蛍光Ｘ線分析装置等の試料に限らず、他の用途に用いられるガラスビードを作製するものにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施形態を示すガラスビード作製装置の正面図。
【図２】同じく溶融部と冷却部の正面図。
【図３】同じく溶融部と冷却部の側面図。
【図４】同じく溶融部と冷却部の平面図。
【図５】同じく溶融部と冷却部の正面図。
【図６】同じく溶融部の平面図。
【図７】同じく溶融ルツボの斜視図。
【図８】同じく制御動作を示すタイミングチャート。
【図９】他の実施形態を示す溶融ルツボの斜視図。
【符号の説明】
【００８８】
２ 溶融部
３ 冷却部
５ 赤外線センサ（温度検出手段）
２０ 攪拌機
２１ 溶融ルツボ
２１ｂ 底部
２１ｄ 凸部
２３ 高周波加熱コイル（加熱手段）
３１ 鋳込み皿
３３ 高周波加熱コイル（加熱手段）
６１ 傾倒軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば蛍光Ｘ線分析装置等の試料として粉末試料と融剤を加熱、撹拌して溶融させた後に冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置及び方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されたガラスビード作製装置は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボを加熱する高周波加熱コイルと、溶融ルツボを回転及び傾動運動させる攪拌機とを備え、溶融ルツボ内にて試料及び融剤を溶融させた溶融湯を撹拌した後に冷却することにより、ガラスビードを作製するようになっている。
【０００３】
また、特許文献２に開示されたガラスビード作製装置は、溶融ルツボと鋳込み皿を備え、溶融ルツボにて試料及び融剤を加熱、撹拌して溶融させた溶融湯をつくり、溶融ルツボを傾倒させて溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させた後に冷却することにより、鋳込み皿内にてガラスビードを作製するようになっている。
【特許文献１】特開平７−２００１９号公報
【特許文献２】特開２００３−１４９１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のガラスビード作製装置にあっては、溶融ルツボを回転及び傾動運動させて溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌するため、粘性の高い溶融湯に対して撹拌が弱くなり、混合が十分に行われず、ガラスビードにて試料を均一に分布させることが難しいという問題点があった。
【０００５】
また、溶融ルツボの底部の温度をセンサで測定し、溶融ルツボの温度が目標値になるようにフィードバック制御しているが、溶融ルツボ内にて撹拌される溶融湯の温度を精度よく測定し、さらに調節することが難しく、ガラスビードの品質にバラツキが生じるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高品質のガラスビードを作成できるガラスビード作製装置及び方法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】
第１の発明は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを備え、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、攪拌機が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボを回動させて溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌することを特徴とするものとした。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、加熱手段として設けられた溶融ルツボをその電磁波によって加熱する溶融ルツボ用高周波加熱コイルと、溶融ルツボを傾倒軸まわりに回動させることによって溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる傾倒機と、この鋳込み皿をその電磁波によって加熱する鋳込み皿用高周波加熱コイルと、溶融ルツボ用高周波加熱コイルとこの鋳込み皿用高周波加熱コイルに対してそれぞれ高周波電流を供給する共通の高周波電源装置とを備え、傾倒機を作動させて溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる前にこの高周波電源装置から溶融ルツボ用高周波加熱コイルと鋳込み皿用高周波加熱コイルに対して交互に高周波電流を供給して溶融ルツボと鋳込み皿をそれぞれ加熱することを特徴とするものとした。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、溶融ルツボを傾倒軸まわりに回動させることによって溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる傾倒機を備え、溶融ルツボをこの傾倒軸まわりに回動させることによって攪拌機により溶融ルツボが回動する軌道面の水平面に対する傾斜角度を調節することを特徴とするものとした。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、溶融ルツボの底部を平面状に形成し、攪拌機がこの底部を水平面に対して傾斜させた状態で溶融ルツボを回動させることを特徴とするものとした。
【００１１】
第５の発明は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを備え、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、溶融ルツボの内面に膨出する凸部を形成したことを特徴とするものとした。
【００１２】
第６の発明は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを用い、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製方法において、溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する温度検出手段を用い、攪拌機を作動させるとともに加熱手段を作動させて溶融湯を撹拌しながら加熱する撹拌加熱工程と、攪拌機の作動を止めた状態で温度検出手段によって検出される溶融ルツボまたは溶融湯の温度に応じて加熱手段を作動させ溶融湯を加熱する撹拌停止加熱工程とを行うことを特徴とするものとした。
【００１３】
第７の発明は、試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、この溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する温度検出手段と、溶融ルツボを加熱する加熱手段と、溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを用い、温度検出手段によって検出される溶融ルツボまたは溶融湯の温度に応じて加熱手段を作動させてこの溶融ルツボを加熱する加熱処理を行い、この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製方法において、温度検出手段として溶融ルツボの上部に赤外線センサを配置し、この赤外線センサが溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出することを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によると、攪拌機が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボを回動させて溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ内の溶融湯に乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００１５】
第２の発明によると、鋳込み皿用高周波加熱コイルを作動させて鋳込み皿を加熱した後、傾倒機を介して傾倒する溶融ルツボから溶融湯を鋳込み皿に流下させることにより、鋳込み皿に流下した溶融湯が急激に冷却されることを抑えられ、ガラスビーズのひび割れや局所的な固化が生じることを防止できる。
【００１６】
溶融ルツボ用高周波加熱コイルと鋳込み皿用高周波加熱コイルを交互に作動させて溶融ルツボと鋳込み皿をそれぞれ加熱するため、一つの高周波電源装置によって高周波加熱コイルと高周波加熱コイルをそれぞれ駆動することが可能となる。これにより、複数の高周波電源装置を設ける必要がなく、製品のコストダウンがはかれる。
【００１７】
第３の発明によると、溶融ルツボを傾倒機の傾倒軸まわりに回動させることによって溶融ルツボが回動する軌道面の水平面に対する傾斜角度を調節するため、傾倒機に溶融湯を鋳込み皿に流下させる機能と、撹拌位置にて溶融ルツボの傾斜角度を調節する機能を併せ持たせることができ、構造の簡素化がはかれる。
【００１８】
第４の発明によると、溶融ルツボの底部が平面状に形成されることにより、攪拌機が溶融ルツボの底部を水平面に対して傾斜させた状態で溶融ルツボを回動させて溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ内の溶融湯に乱流が効果的に生じ、溶融湯の撹拌効果を高められる。
【００１９】
第５の発明によると、溶融ルツボ内における溶融湯の流れが凸部に当たって乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００２０】
第６の発明によると、撹拌加熱工程にて溶融ルツボの撹拌しながら加熱手段を駆動する一方、溶融ルツボの撹拌を停止する撹拌停止加熱工程にて検出される温度が目標値に近づくように加熱手段の駆動出力をフィードバック制御する。撹拌停止加熱工程では溶融ルツボの撹拌動作を停止することにより、温度検出手段によって溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する精度が高まり、加熱手段の駆動出力を精度良くフィードバック制御して溶融ルツボの温度にバラツキが生じることを抑えられ、ガラスビードの品質を高められる。
【００２１】
第７の発明によると、温度検出手段として溶融ルツボの上部に赤外線センサを配置したため、この赤外線センサを介して溶融ルツボまたは溶融湯の温度を精度良く検出することが可能となり、加熱手段の駆動出力を精度良く制御して溶融ルツボの温度にバラツキが生じることを抑えられ、ガラスビードの品質を高められる。さらに、従来の溶融ルツボを流れる電流値を測定して温度を検知するものと比べて、溶融ルツボの経時的な変化に伴う検知値のズレがなく、長期にわたって安定した品質のガラスビードを作成することができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態を示すガラスビード作製装置の正面図である。ガラスビード作製装置の本体１には、操作パネル７、高周波電源装置８、スタートボタン６を備え、排気ダクト４、圧縮空気を装置に導入するための配管挿入口９、冷却水供給用配管の挿入口１３と冷却水排出用配管の挿入口１２、開閉ドア１１等を備える。
【００２４】
開閉ドア１１の内側には、投入される粉末試料及び融剤を加熱、撹拌して溶融湯をつくる溶融部２と、溶融部２でつくられた溶融湯を冷却してガラスビードを作成する冷却部３が設けられる。開閉ドア１１にはこの溶融部２と冷却部３を目視できる窓が設けられている。
【００２５】
図２は溶融部２と冷却部３の正面図であり、図３はその側面図、図４はその平面図である。溶融部２は試料及び融剤が投入される溶融ルツボ２１と、この溶融ルツボ２１を加熱する溶融ルツボ用高周波加熱コイル２３と、溶融ルツボ２１内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機２０とを備える。
【００２６】
高周波加熱コイル２３は溶融ルツボ２１を加熱する加熱手段として設けられる。高周波加熱コイル２３は溶融ルツボ２１の側面２１ａを囲むようにして螺旋状に延びている。
【００２７】
高周波加熱コイル２３は溶融ルツボ２１を電磁誘導によって発振加熱する。高周波電源装置８が高周波加熱コイル２３の誘導コイルに高周波電流を流すと溶融ルツボ２１に高周波磁束が発生し、白金製の溶融ルツボ２１はこの高周波磁束によって高い電流が誘導され、ジュール熱が発生して自己発熱をする。
【００２８】
そして本発明の要旨とするところであるが、攪拌機２０は水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する。
【００２９】
図７に示すように、白金製の溶融ルツボ２１は、円錐状の側面２１ａと、この側面２１ａから環状に突出したつば部２１ｃと、円盤状の底部２１ｂを有し、その上部が開口した容器である。
【００３０】
溶融ルツボ２１の底部２１ｂは平面状に形成され、攪拌機２０はこの底部２１ｂが水平面に対して傾斜した状態で溶融ルツボ２１を回動させる。
【００３１】
攪拌機２０は、本体１に固定される固定フレーム５１と、この固定フレーム５１に対して回動する回動フレーム５２とを備える。
【００３２】
回動フレーム５２はその一端がこの固定フレーム５１に対して回動機構５３を介して水平方向について回動可能に支持され、その他端がこの固定フレーム５１に対してスライド軸受５４を介して水平方向についてスライド可能に支持される。
【００３３】
駆動機（エア駆動機または電動モータ）５５がその伝達軸５６を図中矢印で示すように回転駆動することにより、この伝達軸５６に連動する回動機構５３が図中矢印で示すように回動フレーム５２を伝達軸５６を中心として円弧状に回動させる。
【００３４】
平面図上において溶融ルツボ２１は回動機構５３に対して例えば７〜１５ｍｍ程度オフセットして設けられ、溶融ルツボ２１が略楕円弧状の軌跡をもって回動する。
【００３５】
攪拌機２０が回動フレーム５２を回動する速度は、例えば２００〜３００ｒｐｍの範囲に設定される。この速度は粉末試料の種類等によって１５０〜３００ｒｐｍの範囲で適宜選択される。
【００３６】
攪拌機２０は、回動フレーム５２に対して傾倒軸６１を介して傾倒可能に支持される傾倒フレーム６２を備える。傾倒軸６１は回動フレーム５２上に水平に延びるように支持されている。
【００３７】
傾倒フレーム６２は各ストッパ６３に当接することにより、水平面に対して所定角度で傾斜した撹拌位置に保持される。各ストッパ６３は傾倒フレーム６２の傾斜角度を５〜３０°の範囲で調節する調節機構を有している。
【００３８】
後述するように溶融ルツボ２１が水平面に対して傾斜することにより、攪拌機２０によって撹拌される溶融ルツボ２１内の溶融湯に乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができる。
【００３９】
溶融ルツボ２１が水平面に対して傾斜する角度は、１０〜２５°の範囲に設定することにより、溶融ルツボ２１から溶融湯がこぼれることを防止し、かつ溶融湯に生じる乱流によって試料を混合する効果が十分に得られる。
【００４０】
傾倒フレーム６２の傾倒軸６１を溶融ルツボ２１が回動する軌道面と平行に延びるように配置し、傾倒軸６１を中心にして傾倒フレーム６２を回動させて水平面に対する軌道面の傾斜角度を調節するようになっている。
【００４１】
溶融ルツボ２１はそのつば部２１ｃが傾倒フレーム６２に設けられる座６６に着座し、図示しないストッパを介して座６６からつば部２１ｃが外れないように押さえられる。
【００４２】
傾倒機６０は駆動機５５がその伝達軸５７を回転駆動することにより、プーリ６３、ベルト６４、プーリ６５を介して傾倒軸６１まわりに傾倒フレーム６２を傾倒させる。傾倒フレーム６２が図５に示すように大きく回動することにより、溶融ルツボ２１を溶融ルツボ用高周波加熱コイル２３と共に傾倒軸６１まわりに回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を鋳込み皿３１に流下させる。
【００４３】
なお、傾倒機６０は、これに限らず、チェーン、ギア等を介して傾倒フレーム６２を傾倒させる構成としても良い。
【００４４】
傾倒フレーム６２にはコネクタ１５が設けられ、このコネクタ１５から銅管１６を介して高周波加熱コイル２３に高周波電流が供給されるとともに、銅管１６の内部に配置された図示しない配管を介して循環する冷却水が装置を冷却するようになっている。
【００４５】
冷却部３の固定フレーム３２上には鋳込み皿３１が配置される。鋳込み皿３１は固定フレーム３２に設けられる座３８に着座する。
【００４６】
固定フレーム３２上には溶融ルツボ用高周波加熱コイル３３が鋳込み皿３１を加熱する加熱手段として設けられる。この高周波加熱コイル３３は鋳込み皿３１の底部３１ａに沿って螺旋状に延びている。
【００４７】
固定フレーム３２にはコネクタ３５が設けられ、このコネクタ３５からケーブル３６を介して高周波加熱コイル３３に高周波電流が供給されるとともに、図示しない配管を介して循環する冷却水が装置を冷却するようになっている。
【００４８】
鋳込み皿３１の底部３１ａに冷却空気を吹き付ける冷却用エアノズル３４が設けられる。
【００４９】
温度検出手段として溶融ルツボ２１の温度を検出する赤外線センサ５が設けられる。図示しないコントローラは赤外線センサ５の検出信号を入力し、溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５０】
なお、温度検出手段として鋳込み皿３１内の溶融湯の温度を検出する温度センサを設けても良い。この場合、コントローラは温度センサの検出信号を入力し、鋳込み皿３１内の溶融湯の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル３３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５１】
ガラスビード作製装置は、溶融ルツボ２１内の粉末試料及び融剤を加熱、撹拌して溶融湯をつくる際、攪拌機２０を作動させるとともに高周波加熱コイル２３を作動させて溶融湯を撹拌しながら加熱する撹拌加熱工程と、攪拌機２０の作動を止めた状態で赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度に応じて高周波加熱コイル２３を作動させ溶融湯を加熱する撹拌停止加熱工程とを交互に繰り返して行う。
【００５２】
コントローラは、撹拌加熱工程にて高周波加熱コイル２３を予め設定された所定出力で駆動する一方、撹拌停止加熱工程にて赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５３】
このガラスビード作製装置を用いてガラスビードを作成する場合、まず、作業者が溶融ルツボ２１に粉末試料及び融剤を所定量だけ投入し、開閉ドア１１を開けてこの溶融ルツボ２１を傾倒フレーム６２の所定位置にセットする。
【００５４】
次に、作業者がスタートボタン６をＯＮにし、コントローラが高周波加熱コイル２３及び攪拌機２０を作動させ、溶融ルツボ２１内の粉末試料及び融剤を加熱、撹拌して溶融湯をつくり、高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３を交互に作動させて溶融ルツボ２１と鋳込み皿３１をそれぞれ加熱した後、傾倒機６０を介して傾倒する溶融ルツボ２１から溶融湯を鋳込み皿３１に流下させ、鋳込み皿１３を冷却空気によって冷却する。これらの各工程は自動的に行われる。
【００５５】
図８はコントローラが高周波加熱コイル２３，３３、撹拌機２０、傾倒機６０の作動を制御する例を示すタイミングチャートである。
【００５６】
スタートボタン６がＯＮに入れられると、まず、第一撹拌停止加熱工程として、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５７】
スタートボタン６がＯＮに入ってから所定時間Ｔ１（例えば２分）が経過すると、所定時間Ｔ２（例えば２０秒）が経過するまでの間は、第一撹拌加熱工程として、攪拌機２０を作動させるとともに高周波加熱コイル２３を予め設定された所定出力で駆動する。
【００５８】
その後、所定時間Ｔ３（例えば１０秒）が経過するまでの間は、第二撹拌停止加熱工程として、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００５９】
その後、同様にして、所定回数の撹拌加熱工程と撹拌停止加熱工程とが交互に繰り返し行われる。
【００６０】
なお、撹拌停止加熱工程と撹拌加熱工程は、交互に複数回繰り返し行ってもよい。
【００６１】
続いて、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３を交互に作動させて溶融ルツボ２１と鋳込み皿３１をそれぞれ加熱する。
【００６２】
続いて、所定時間Ｔ４（例えば１〜５秒）が経過するまでの間、最終撹拌停止加熱工程として、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で、高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３を交互に作動させて、鋳込み皿３１の温度を上昇させる一方で溶融ルツボ２１の温度が所定温度以下にならないように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００６３】
続いて、所定時間Ｔ４（例えば１〜５秒）が経過するまでの間、最終撹拌停止加熱工程として、溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止した状態で赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。
【００６４】
なお、鋳込み皿３１の温度を検出する温度センサを設けて、コントローラがその検出値に応じて鋳込み皿３１の温度を目標温度（例えば９００℃）に近づけるようにフィードバック制御しても良い。
【００６５】
続いて、傾倒機６０を介して溶融ルツボ２１を傾倒させ、溶融ルツボ２１内の溶融湯を鋳込み皿３１に流下させる。その後、傾倒機６０を介して溶融ルツボ２１を元の位置に戻す。
【００６６】
続いて、所定時間だけ放熱させた後冷却用エアノズル３４から鋳込み皿３１の底部３１ａに冷却空気を吹き付け、鋳込み皿３１を冷却する。
【００６７】
操作パネル７を介して溶融ルツボ２１の目標加熱温度、溶融ルツボ２１の撹拌時間と撹拌速度、鋳込み皿３１の加熱温度と冷却時間等の各種条件が設定される。
【００６８】
こうして装置内で鋳込み皿３１を室温程度まで冷却した後、作業者が開閉ドア１１を開けてこの鋳込み皿３１を装置内から取り出し、鋳込み皿３１内で固まった円盤状のガラスビードを鋳込み皿３１から取り出す。
【００６９】
以上のように構成されて、次に作用及び効果について説明する。
【００７０】
ガラスビード作製装置は、攪拌機２０が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ２１内の溶融湯に乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００７１】
溶融ルツボ２１の底部２１ｂは平面状に形成されることにより、攪拌機２０が溶融ルツボ２１の底部２１ｂを水平面に対して傾斜させた状態で溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ２１内の溶融湯に乱流が効果的に生じ、溶融湯の撹拌効果を高められる。
【００７２】
傾倒フレーム６２（溶融ルツボ２１）を傾倒機２０の傾倒軸６１まわりに回動させることによって溶融ルツボ２１が回動する軌道面の水平面に対する傾斜角度を変える構成としたため、傾倒機２０に溶融湯を鋳込み皿３１に流下させる機能と、撹拌位置にて溶融ルツボ２１の傾斜角度を調節する機能を併せ持たせることができ、構造の簡素化がはかれる。
【００７３】
コントローラは、溶融ルツボ２１の撹拌する撹拌加熱工程にて高周波加熱コイル２３を予め設定された所定出力で駆動する一方、溶融ルツボ２１の撹拌を停止する撹拌停止加熱工程にて赤外線センサ５によって検出される溶融ルツボ２１の温度が目標値に近づくように高周波加熱コイル２３の駆動出力をフィードバック制御する。撹拌停止加熱工程では溶融ルツボ２１の撹拌動作を停止することにより、赤外線センサ５によって溶融ルツボ２１の温度を検出する精度が高まり、高周波加熱コイル２３の駆動出力を精度良くフィードバック制御して溶融ルツボ２１の温度にバラツキが生じることを抑えられ、ガラスビードの品質を高められる。
【００７４】
溶融ルツボ２１の上部に赤外線センサ５を配置したため、赤外線センサ５を介して溶融ルツボ２１または溶融湯の温度を精度良く検出することが可能となり、高周波加熱コイル２３の駆動出力を精度良く制御して溶融ルツボの温度にバラツキが生じることを抑えられ、ガラスビードの品質を高められる。さらに、従来の溶融ルツボを流れる電流値を測定して温度を検知するものと比べて、溶融ルツボ２１の経時的な変化に伴う検知値のズレがなく、長期にわたって安定した品質のガラスビードを作成することができる。
【００７５】
高周波加熱コイル３３を作動させて鋳込み皿３１を加熱した後、傾倒機６０を介して傾倒する溶融ルツボ２１から溶融湯を鋳込み皿３１に流下させることにより、鋳込み皿３１に流下した溶融湯が急激に冷却されることを抑えられ、ガラスビーズのひび割れや局所的な固化が生じることを防止できる。
【００７６】
高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３を交互に作動させて溶融ルツボ２１と鋳込み皿３１をそれぞれ加熱するため、一つの高周波電源装置８によって高周波加熱コイル２３と高周波加熱コイル３３をそれぞれ駆動することが可能となる。これにより、複数の高周波電源装置８を設ける必要がなく、製品のコストダウンがはかれる。
【００７７】
次に図９に示す他の実施形態を説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００７８】
白金製の溶融ルツボ２１は、円錐状の側面２１ａと、この側面２１ａから環状に突出したつば部２１ｃと、円盤状の底部２１ｂと、その内面に膨出する凸部２１ｄを有し、その上部が開口した容器である。
【００７９】
凸部２１ｄは側面２１ａと底部２１ｂに渡って部分的に膨出し、円錐面状に延びる側面２１ａの内面に対して凹凸を形成する。
【００８０】
この場合、攪拌機２０が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌することにより、溶融ルツボ２１内における溶融湯の流れが傾斜した底部２１ｂに案内されるとともに凸部２１ｄに当たって乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００８１】
なお、攪拌機２０が水平に延びる軌道面に沿って溶融ルツボ２１を回動させて溶融ルツボ２１内の溶融湯を撹拌するようにしても良い。この場合、溶融ルツボ２１内における溶融湯の流れが凸部２１ｄに当たって乱流が生じ、試料が混ざることが促され、ガラスビードにて試料を均一に分布させることができ、ガラスビードの品質を高められる。
【００８２】
本発明で使用できる融剤の種類としては、例えば、四ホウ化リチウム等の常用のものを使用することができるが、特にこれらに制限されるものではない。
【００８３】
また、溶融ルツボ及び鋳込み皿の材質は、一般的には白金、白金系合金（例えば、Ｐｔ・５ｗｔ％Ａｕ）等の常用のものを使用することができるが、特にこれらに制限されるものではない。
【００８４】
また、本発明では、試料、融剤の他、必要により常用の剥離剤を溶融ルツボに投入することができる。使用することができる剥離剤は特に制限はなく、その一例を示せば、ヨウ化リチウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム等が挙げられる。
【００８５】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明のガラスビード作製装置及び方法は、蛍光Ｘ線分析装置等の試料に限らず、他の用途に用いられるガラスビードを作製するものにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施形態を示すガラスビード作製装置の正面図。
【図２】同じく溶融部と冷却部の正面図。
【図３】同じく溶融部と冷却部の側面図。
【図４】同じく溶融部と冷却部の平面図。
【図５】同じく溶融部と冷却部の正面図。
【図６】同じく溶融部の平面図。
【図７】同じく溶融ルツボの斜視図。
【図８】同じく制御動作を示すタイミングチャート。
【図９】他の実施形態を示す溶融ルツボの斜視図。
【符号の説明】
【００８８】
２ 溶融部
３ 冷却部
５ 赤外線センサ（温度検出手段）
２０ 攪拌機
２１ 溶融ルツボ
２１ｂ 底部
２１ｄ 凸部
２３ 高周波加熱コイル（加熱手段）
３１ 鋳込み皿
３３ 高周波加熱コイル（加熱手段）
６１ 傾倒軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、
この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、
前記溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを備え、
この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、
前記攪拌機が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って前記溶融ルツボを回動させて前記溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌することを特徴とするガラスビード作製装置。
【請求項２】
前記加熱手段として設けられた溶融ルツボをその電磁波によって加熱する溶融ルツボ用高周波加熱コイルと、
前記溶融ルツボを傾倒軸まわりに回動させることによって前記溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる傾倒機と、
この鋳込み皿をその電磁波によって加熱する鋳込み皿用高周波加熱コイルと、
前記溶融ルツボ用高周波加熱コイルとこの鋳込み皿用高周波加熱コイルに対してそれぞれ高周波電流を供給する共通の高周波電源装置とを備え、
前記傾倒機を作動させて前記溶融ルツボ内の溶融湯を前記鋳込み皿に流下させる前にこの高周波電源装置から前記溶融ルツボ用高周波加熱コイルと前記鋳込み皿用高周波加熱コイルに対して交互に高周波電流を供給して前記溶融ルツボと前記鋳込み皿をそれぞれ加熱することを特徴とする請求項１に記載のガラスビード作製装置。
【請求項３】
前記溶融ルツボを傾倒軸まわりに回動させることによって前記溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる傾倒機を備え、
前記溶融ルツボをこの傾倒軸まわりに回動させることによって前記攪拌機により前記溶融ルツボが回動する軌道面の水平面に対する傾斜角度を調節することを特徴とする請求項１または２に記載のガラスビード作製装置。
【請求項４】
前記溶融ルツボの底部を平面状に形成し、
前記攪拌機がこの底部を水平面に対して傾斜させた状態で前記溶融ルツボを回動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のガラスビード作製装置。
【請求項５】
試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、
この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、
前記溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを備え、
この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、
前記溶融ルツボの内面に膨出する凸部を形成したことを特徴とするガラスビード作製装置。
【請求項６】
試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、
この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、
前記溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを用い、
この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製方法において、
前記溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する温度検出手段を用い、
前記攪拌機を作動させるとともに前記加熱手段を作動させて溶融湯を撹拌しながら加熱する撹拌加熱工程と、
前記攪拌機の作動を止めた状態で温度検出手段によって検出される前記溶融ルツボまたは溶融湯の温度に応じて前記加熱手段を作動させ溶融湯を加熱する撹拌停止加熱工程とを行うことを特徴とするガラスビード作製方法。
【請求項７】
試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、
この溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する温度検出手段と、
前記溶融ルツボを加熱する加熱手段と、
前記溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを用い、
前記温度検出手段によって検出される前記溶融ルツボまたは溶融湯の温度に応じて前記加熱手段を作動させてこの溶融ルツボを加熱する加熱処理を行い、
この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製方法において、
前記温度検出手段として溶融ルツボの上部に赤外線センサを配置し、この赤外線センサが前記溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出することを特徴とするガラスビード作製方法。
【請求項１】
試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、
この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、
前記溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを備え、
この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、
前記攪拌機が水平面に対して傾斜した軌道面に沿って前記溶融ルツボを回動させて前記溶融ルツボ内の溶融湯を撹拌することを特徴とするガラスビード作製装置。
【請求項２】
前記加熱手段として設けられた溶融ルツボをその電磁波によって加熱する溶融ルツボ用高周波加熱コイルと、
前記溶融ルツボを傾倒軸まわりに回動させることによって前記溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる傾倒機と、
この鋳込み皿をその電磁波によって加熱する鋳込み皿用高周波加熱コイルと、
前記溶融ルツボ用高周波加熱コイルとこの鋳込み皿用高周波加熱コイルに対してそれぞれ高周波電流を供給する共通の高周波電源装置とを備え、
前記傾倒機を作動させて前記溶融ルツボ内の溶融湯を前記鋳込み皿に流下させる前にこの高周波電源装置から前記溶融ルツボ用高周波加熱コイルと前記鋳込み皿用高周波加熱コイルに対して交互に高周波電流を供給して前記溶融ルツボと前記鋳込み皿をそれぞれ加熱することを特徴とする請求項１に記載のガラスビード作製装置。
【請求項３】
前記溶融ルツボを傾倒軸まわりに回動させることによって前記溶融ルツボ内の溶融湯を鋳込み皿に流下させる傾倒機を備え、
前記溶融ルツボをこの傾倒軸まわりに回動させることによって前記攪拌機により前記溶融ルツボが回動する軌道面の水平面に対する傾斜角度を調節することを特徴とする請求項１または２に記載のガラスビード作製装置。
【請求項４】
前記溶融ルツボの底部を平面状に形成し、
前記攪拌機がこの底部を水平面に対して傾斜させた状態で前記溶融ルツボを回動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のガラスビード作製装置。
【請求項５】
試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、
この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、
前記溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを備え、
この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製装置において、
前記溶融ルツボの内面に膨出する凸部を形成したことを特徴とするガラスビード作製装置。
【請求項６】
試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、
この溶融ルツボを加熱する加熱手段と、
前記溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを用い、
この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製方法において、
前記溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する温度検出手段を用い、
前記攪拌機を作動させるとともに前記加熱手段を作動させて溶融湯を撹拌しながら加熱する撹拌加熱工程と、
前記攪拌機の作動を止めた状態で温度検出手段によって検出される前記溶融ルツボまたは溶融湯の温度に応じて前記加熱手段を作動させ溶融湯を加熱する撹拌停止加熱工程とを行うことを特徴とするガラスビード作製方法。
【請求項７】
試料及び融剤が投入される溶融ルツボと、
この溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出する温度検出手段と、
前記溶融ルツボを加熱する加熱手段と、
前記溶融ルツボ内にて試料及び融剤が溶融した溶融湯を撹拌する攪拌機とを用い、
前記温度検出手段によって検出される前記溶融ルツボまたは溶融湯の温度に応じて前記加熱手段を作動させてこの溶融ルツボを加熱する加熱処理を行い、
この溶融湯を冷却してガラスビードを作製するガラスビード作製方法において、
前記温度検出手段として溶融ルツボの上部に赤外線センサを配置し、この赤外線センサが前記溶融ルツボまたは溶融湯の温度を検出することを特徴とするガラスビード作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１０５０１（Ｐ２００７−１０５０１Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９２１１１（Ｐ２００５−１９２１１１）
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（５９４０５３４９７）ハルツォク・ジャパン株式会社 (2)
【出願人】（０００２３０５９３）日本化学工業株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（５９４０５３４９７）ハルツォク・ジャパン株式会社 (2)
【出願人】（０００２３０５９３）日本化学工業株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]