元素分析装置
【課題】元素分析装置１における試料導入部５の清掃などのメンテナンスにおける作業性を向上させる。
【解決手段】上部電極３及び下部電極４によりるつぼ２を狭持し、前記上部電極３の上側に設けられた試料導入部５から前記るつぼ２に試料を導入し、前記上部電極３及び下部電極４に電圧を印加することにより、前記るつぼ２を加熱して前記試料を溶解し、それによって生じるガスから前記試料の元素を分析する元素分析装置１であって、前記試料導入部５が、前記試料を前記るつぼ２に導く導入通路５１Ａを有するブロック体５１と、前記ブロック体５１に固定され、前記導入通路５１Ａに対して移動する可動子５２１を有する駆動機構５２と、前記駆動機構５２とは独立して前記ブロック体５１に取り外し可能に設けられ、前記可動子５２１の移動に連動して、前記試料を保持又は前記試料を前記るつぼに導入する開閉構造体５３と、を具備する。
【解決手段】上部電極３及び下部電極４によりるつぼ２を狭持し、前記上部電極３の上側に設けられた試料導入部５から前記るつぼ２に試料を導入し、前記上部電極３及び下部電極４に電圧を印加することにより、前記るつぼ２を加熱して前記試料を溶解し、それによって生じるガスから前記試料の元素を分析する元素分析装置１であって、前記試料導入部５が、前記試料を前記るつぼ２に導く導入通路５１Ａを有するブロック体５１と、前記ブロック体５１に固定され、前記導入通路５１Ａに対して移動する可動子５２１を有する駆動機構５２と、前記駆動機構５２とは独立して前記ブロック体５１に取り外し可能に設けられ、前記可動子５２１の移動に連動して、前記試料を保持又は前記試料を前記るつぼに導入する開閉構造体５３と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄鋼や非鉄金属、セラミックスなどの測定試料中に含まれる炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、硫黄（Ｓ）、酸素（Ｏ）等の元素を分析する元素分析装置に関し、特に測定試料を導入するための試料導入部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の元素分析装置において、例えば特許文献１に示すように、上部電極及び下部電極に狭持されたるつぼに測定試料を収容して、電圧を印加することにより、るつぼ内の測定試料を加熱溶解して、それによって生じたガスを分析して前記測定試料の元素を分析するものがある。この装置には、上部電極の上側に、前記るつぼに測定試料を導入（投下）するための試料導入部が設けられている。
【０００３】
従来、この試料導入部は、上部孔を通過した試料を下部孔に導くためにシリンダ内に固定された固定部材と、その固定部材から離間、またはそれに当接して、下部孔を開閉するように、シリンダ内にスライド可能に設けられた開閉部材とを備え、固定部材及び開閉部材の相対した各面の上部側を斜面にして、それらを当接させたときに受部を形成するように構成されている（引用文献１の第１図参照）。そして、開閉部材には、シリンダ又は装置本体に固定されたエアシリンダが固定されている。
【０００４】
ここで、るつぼには黒鉛製のものを用いており、測定後に黒鉛等のゴミが受部に付着してしまうことから、試料導入部を定期的に清掃や交換などのメンテナンスを行う必要がある。
【０００５】
しかしながら、清掃等のメンテナンスが必要な部分は、固定部材及び開閉部材の受部を構成する傾斜面が主であるにも関わらず、上記構成の試料導入部では、開閉部材とともにエアシリンダも装置本体から取り外す必要があり、清掃等のメンテナンスの作業が非常に手間であるという問題がある。また、開閉部材とは別に、シリンダ内に固定部材が設けられているため、固定部材をシリンダから取り外す作業も非常に手間であるという問題がある。
【特許文献１】特許２９４９５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、元素分析装置における試料導入部の清掃などのメンテナンスにおける作業性を向上させることをその主たる所期課題とするものである。
【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装置は、上部電極及び下部電極によりるつぼを狭持し、前記上部電極の上側に設けられた試料導入部から前記るつぼに測定試料を導入し、前記上部電極及び下部電極に電圧を印加することにより、前記るつぼを加熱して前記測定試料を溶解し、それによって生じるガスから前記測定試料の元素を分析する元素分析装置であって、前記試料導入部が、前記測定試料を前記るつぼに導く導入通路を有するブロック体と、前記ブロック体に固定され、前記導入通路に対して移動する可動子を有する駆動機構と、前記駆動機構とは独立して前記ブロック体に取り外し可能に設けられ、前記可動子の移動に連動して、前記測定試料を保持又は前記試料を前記るつぼに導入する開閉構造体と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、開閉構造体を駆動機構と別体とし、開閉構造体を、ブロック体に固定されている駆動機構とは独立して、ブロック体から取り外し可能に設けられているので、るつぼからの黒鉛等のゴミが付着する部分のみを装置から取り外すことができ、清掃などのメンテナンスにおける作業を簡単にすることができる。
【０００９】
前記開閉構造体の具体的な実施の態様としては、前記開閉構造体が、試料導入口を有する頂板と、前記頂板の下面に設けられ、前記試料導入口と連通する試料保持部と、を備え、前記試料保持部が、前記頂板の下面に固定された側板と、前記可動子と接触し、前記側板との間で前記測定試料を保持する保持位置、及び前記側板から離間して前記測定試料を導入する離間位置との間を移動する移動板と、前記頂板と移動板との間に設けられ、前記移動板を前記離間位置に付勢する付勢部材と、を備えていることが望ましい。これならば、移動板が離間位置に付勢されているので、移動板が保持位置と離間位置との間で移動する際に可動子と押圧接触するようにできる。したがって、開閉構造体をブロック体に取り付けたときには、駆動機構との連結を簡単に実現することができる一方で、移動板は可動子と接触しているだけであり、開閉構造体をブロック体から簡単に取り外すことができる。
【００１０】
開閉構造体を駆動機構とは独立して取り外し可能としていることから、開閉構造体をブロック体に取り付けたときに、開閉構造体と駆動機構との位置関係がずれてしまうおそれがある。この問題点を解決するためには、前記開閉構造体の前記ブロック体に対する取り付け位置を規定する位置決め機構をさらに備え、当該位置決め機構が、前記ブロック体又は前記開閉構造体の一方に設けられた凸部と、前記ブロック体又は前記開閉構造体の他方に設けられた凹部と、からなることが望ましい。
【００１１】
また、開閉構造体の取り付け及び取り外しを簡単にするためには、前記頂板の上面にツマミが設けられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成した本発明によれば、元素分析装置における試料導入部の清掃などのメンテナンスにおける作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１は元素分析装置１にるつぼ２をセットした状態を示す電極部分３、４及び試料導入部５を主として示す断面図であり、図２は試料導入部５を主として示す分解斜視図であり、図３は離間位置Ｑにある開閉構造体５３の断面図であり、図４は保持位置Ｐにある開閉構造体５３の断面図である。
【００１４】
＜装置構成＞
本実施形態に係る元素分析装置１は、金属中に含まれる元素を分析する金属中元素分析装置であって、金属などの測定試料及び／又はフラックス（以下、特に区別しないときは「試料」という。）を収容する黒鉛るつぼ２を上部電極３と下部電極４とで狭持して、上部電極３の上側に設けられた試料導入部５から前記るつぼ２に試料を導入し、電圧を印加する（るつぼ２に通電する）ことにより、るつぼ２内の試料を加熱溶解して、その時に発生する分析用ガスを図示しない分析部に送って分析し、測定試料に含まれる元素を分析するものである。
【００１５】
本実施形態の分析部としては、例えば一酸化炭素（ＣＯ）を測定する非分散赤外線検出器等の酸素成分検出部と、例えば窒素（Ｎ２）を測定する熱伝導度検出器等の窒素成分検出部とが考えられる。その他、水素成分分析部や硫黄成分検出部などでも良い。
【００１６】
上部電極３は、図１に示すように、試料導入部５の下部に固定され、その下側に開口したるつぼ収容空間Ｓ１を有している。その空間Ｓ１の上面には、るつぼ２の上端面と接触して電圧を印加するための電極面３１が形成されている。また、るつぼ収容空間Ｓ１の内周面は、測定時に下部電極４がシール部材（Ｏリング）を介して気密に嵌合される。また、上部電極３の側壁（下部電極４が嵌合される部分より上）には、分析用ガスを図示しない分析部に導くための導入管６が接続されるガス取り出し孔３２が設けられている。上部電極３の内部には、冷却水を流通させるための流通路Ｓ２が形成されている。図１中、３Ａは、流通路Ｓ２内に冷却水を導入するための冷却水導入口であり、３Ｂは、流通路Ｓ２から外部に冷却水を導出するための冷却水導出口である。なお、電極面３１には、保護のためタングステンからなる環状板が固定されている。この環状板には、内側周面から外側周面に向かって径方向に延びる凹溝が、円周方向に複数設けられており、これにより上部電極３及び下部電極４でるつぼ２を狭持しても、るつぼ内部の空間とるつぼ収容空間Ｓ１、さらには、るつぼ内部の空間と導入管６とが繋がり、分析用ガスを導入管６に導くことができる。
【００１７】
また、下部電極４は、図１に示すように、電極面４１上に黒鉛るつぼ２が載置され、図示しない昇降機構により上部電極３に対して昇降移動するものである。また、下部電極４の内部には、冷却水を流通させる流通路Ｓ３が形成されている。図１中、４Ａは、流通路Ｓ３内に冷却水を導入するための冷却水導入口であり、４Ｂは、流通路Ｓ３から外部に冷却水を導出するための冷却水導出口である。なお、電極面４１上には、保護のためタングステンからなる円板が固定されている。
【００１８】
しかして、本実施形態の試料導入部５は、一旦試料を保持するとともに、上部電極３及び下部電極４により狭持されたるつぼ２に試料を導入（投下）するものである。その構成は、図１に示すように、装置本体（図示しない）に固定されるブロック体５１と、そのブロック体５１に固定された駆動機構５２と、駆動機構５２とは独立してブロック体５１に取り外し可能に設けられ、試料を保持又は試料を前記るつぼ２に導入する開閉構造体５３と、を具備する。
【００１９】
以下、ブロック体５１、駆動機構５２及び開閉構造体５３について説明する。
【００２０】
ブロック体５１は、図１及び図２に示すように、装置本体（図示しない）にネジにより固定されており、内部に試料をるつぼ２に導くための導入通路５１Ａを有する。この導入通路５１Ａは、るつぼ２の軸方向と同軸上に設けられ、上端開口が蓋部材７により開閉されるとともに、下端開口が上部電極３に連通している。
【００２１】
また、ブロック体５１は、前記導入通路５１Ａの上端開口を開閉するための蓋部材７と、当該蓋部材７を前記導入通路５１Ａの上端開口を閉塞した状態でロック固定するロック機構８を有する。
【００２２】
蓋部材７は、図１及び図２に示すように、ブロック体５１の上部に一端が回動可能に設けられ、試料をブロック体５１内に投入するための投入口７１と、当該投入口７１の開閉を行うシャッタ部材７２と、当該シャッタ部材７２を駆動するエアシリンダ等の駆動部（図示しない）が設けられている。また、ブロック体５１の上端開口部を気密に保つためのシール部材（Ｏリング）７３が設けられている。
【００２３】
また、ブロック体５１の上端開口部（導入通路５１Ａの上部開口縁）には、開閉構造体５３を装着するため、環状の段部５１１が設けられている。
【００２４】
ロック機構８は、図２に示すように、蓋部材７の係止部７４に引っ掛かり、当該蓋部材７を閉塞状態で固定するフック８１と、そのフック８１を駆動するフック駆動部８２と、を備えている。フック駆動部８２はエアシリンダにより構成されている。また、フック８１及びフック駆動部８２は、ブラケット８３によりブロック体５１の外側面に固定されている。
【００２５】
駆動機構５２は、特に図１に示すように、開閉構造体５３を開閉駆動するものであり、後述するように開閉構造体５３が２つの試料保持部５３Ａを有することから、ブロック体５１の両側壁に対向して１つずつ設けられている。
【００２６】
そして、駆動機構５２は、導入通路５１Ａの軸方向に対して垂直に進退移動する可動子５２１と、当該可動子５２１を駆動する可動子駆動部５２２とを有する。可動子５２１は、ブロック体５１の側壁に設けられた貫通孔５１２をスライド移動する。この貫通孔５１２は、導入通路５１Ａの軸方向に垂直に、ブロック体５１の外周面から導入通路５１Ａまで貫通している。また、可動子駆動部５２２は、エアシリンダにより構成されており、ブロック体５１の側壁にねじ固定されている。
【００２７】
開閉構造体５３は、特に図２、図３及び図４に示すように、ブロック体５１及び駆動機構５２とは別体をなし、試料導入口５３１ａを有する頂板５３１と、頂板５３１の下面に設けられ、前記試料導入口５３１ａと連通する試料保持空間Ｓ４を形成する試料保持部５３Ａと、を備えている。
【００２８】
頂板５３１は、本実施形態では円板形状をなし、中央部分に互いに開口面積の異なる２つの試料導入口５３１ａが形成されている。なお、一方の大きい方の５３１ａは、他方の小さい方の試料導入口５３１ａと異なり、るつぼ２の真上にあり、導入通路５１Ａを通して、大きい方の試料導入口５３１ａからるつぼ２の試料投入状態を目視できるようにしている。
【００２９】
また、頂板５３１の上面には、開閉構造体５３のブロック体５１への取り付け及びブロック体５１からの取り外しの利便性を向上させるためにツマミ５３１１が設けられている。なお、図２においてツマミ５３１１は２つであるが、ツマミ５３１１の数は２つに限られない。
【００３０】
試料保持部５３Ａは、前記試料導入口５３１ａ毎にそれぞれ設けられ、前記可動子５２１の導入通路５１Ａに対する進退移動に連動して、その試料導入口５３１ａから導入された試料を一旦保持するとともに、当該試料をブロック体５１の導入通路５１Ａを介して、るつぼ２に導入するものである。本実施形態では、試料導入口５３１ａが２つ設けられていることから、試料保持部５３Ａも２つ設けられている。
【００３１】
本実施形態の試料保持部５３Ａは、特に図３及び図４に示すように、頂板５３１の下面に固定された側板５３２と、可動子５２１と接触し、側板５３２との間で前記試料を保持する保持位置Ｐ、及び側板５３２から離間して前記試料を投下する離間位置Ｑとの間を移動する移動板５３３と、頂板５３１と移動板５３３との間に設けられ、前記移動板５３３を前記離間位置Ｑに付勢する付勢部材５３４と、を備えている。
【００３２】
側板５３２は、横断面矩形状の管状をなし、頂板５３１に設けられた試料導入口５３１ａと連通するように、頂板５３１の下面に設けられている。その下端部開口５３２ａは外側を向くように、つまり可動子５２１と対向するように傾斜している（図３及び図４参照）。
【００３３】
移動板５３３は、矩形状をなす平板であり、一辺を回転中心として、側板５３２の下端部開口５３２ａを閉塞して試料を保持する保持位置Ｐと、下端部開口５３２ａから離間して下端部開口５３２ａを開成し、試料をるつぼ２に導入する離間位置Ｑとの間を回転移動するものである。
【００３４】
また、移動板５３３は、可動子５２１と対向するように、付勢部材５３４により側板５３２の可動子側の側面に回転可能に取り付けられている。
【００３５】
離間位置Ｑにおいて、移動板５３３は、るつぼ２の中心軸に対して平行、つまり可動子５２１の進退移動方向に垂直である（図３参照）。また、移動板５３３が保持位置Pにある状態では、移動板５３３及び側板５３２により、試料導入口５３１ａに連通して、試料を収容する試料保持空間Ｓ４が形成される。
【００３６】
付勢部材５３４は、一端が側板５３２の外側壁にねじ等により固定され、他端が移動板５３３にねじ等により固定されたトーションばねである。この付勢部材５３４は、移動板５３３が離間位置Ｑとなるように付勢する。これにより、移動板５３３が可動子５２１と連動して保持位置Ｐ及び離間位置Ｑの間で移動する際には、常に移動板５３３が可動子５２１の先端部に接触する構造となる。
【００３７】
このような構成において、可動子５２１がブロック体５１に対して進行方向（ブロック体５１の中心へ向かう方向）に移動すると、可動子５２１の先端部が離間位置Ｑにある移動板５３３の外側面に接触して（図３参照）、可動子５２１の進行方向への移動に従って保持位置Ｐに回転移動する（図４参照）。
【００３８】
一方、移動板５３３が保持位置Ｐにある状態において（図４参照）、可動子５２１が退行方向（ブロック体５１の中心から離れる方向）に移動すると、移動板５３３が可動子５２１の先端面に接触しながら、離間位置Ｑに回転移動する（図３参照）。このとき、移動板５３３は、付勢部材５３４により、離間位置Ｑに付勢されているので、少なくとも離間位置Ｑに到達するまでは、可動子５２１の先端部と移動板５３３とが離れることはない。
【００３９】
さらに本実施形態の試料導入部５は、開閉構造体５３のブロック体５１に対する取り付け位置を規定する位置決め機構をさらに備えている。
【００４０】
位置決め機構は、ブロック体５１又は前記開閉構造体５３の一方に設けられた凸部９１と、ブロック体５１又は前記開閉構造体５３の他方に設けられた凹部９２と、からなる。
【００４１】
本実施形態の凸部９１は、図２に示すように、開閉構造体５３の頂板５３１に設けられている。より詳細には、凸部９１は、平面視において半円形状をなすものであり、頂板５３１の中心に対して対称となるように、その側周面に２つ設けられている。
【００４２】
本実施形態の凹部９２は、ブロック体５１に設けられている。より詳細には、凹部９２は、ブロック体５１において開閉構造体５３の頂板５３１が嵌め込まれる段部５１１の内側周面に２つ設けられている。
【００４３】
このような位置調節機構により、頂板５３１に設けた凸部９１をブロック体５１の段部５１１に設けた凹部９２に嵌るようにするだけで、ブロック体５１に対する開閉構造体５３の周方向の取付位置を正確にすることができる。
【００４４】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る元素分析装置１によれば、開閉構造体５３を駆動機構５２と別体とし、開閉構造体５３が、ブロック体５１に固定されている駆動機構５２とは独立して、ブロック体５１から取り外し可能に設けられているので、るつぼ２からの黒鉛等のゴミが付着する部分のみを装置から取り外すことができ、清掃などのメンテナンスにおける作業を簡単にすることができる。
【００４５】
また、移動板５３３が離間位置Ｑに付勢されているので、移動板５３３が保持位置Ｐと離間位置Ｑとの間で移動する際に可動子５２１と押圧接触するようにできる。したがって、開閉構造体５３をブロック体５１に取り付けたときには、移動板５３３と可動子５２１との連結を簡単に実現することができる一方で、移動板５３３は可動子５２１と接触しているだけであり、開閉構造体５３をブロック体５１から簡単に取り外すことができる。
【００４６】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【００４７】
例えば、前記実施形態の頂板５３１は、開口面積の異なる２つの試料導入口５３１ａが形成されているが、試料導入口５３１ａ１つでも良いし、開口面積の同じものを２つ設けても良いし、３つ以上設けても良い。
【００４８】
また、開閉構造体５３は、前記実施形態の構成に限定されない。例えば、前記実施形態の移動板５３３は、付勢部材５３４を用いて側板５３２に回転可能に設けられているが、頂板５３１の下面に付勢部材５３４を用いて回転可能に取り付けるようにしても良い。また、移動板５３３を、側板５３２又は頂板５３１に保持位置Ｐ及び離間位置Ｑの間で回転自在に取り付け、付勢部材５３４を側板５３２又は頂板５３１と移動板５３３との間に介在して設けるようにしても良い。
【００４９】
また、試料保持部５３Ａは、前記実施形態に限られず、例えば図５に示すものであっても良い。つまり、側板５３２が、頂板５３１の下面に垂直に設けられた平板状のものであり、移動板５３３が、その側板５３２との間で試料保持空間Ｓ４を形成する横断面概略コ字状の箱形状をなすものであり、移動板５３３が、頂板５３１の下面に回転可能に取り付けられる。
【００５０】
また、移動板５３３は、可動子５２１の進退移動に連動して、スライド移動して、側板５３２の下端部開口５３２ａを開閉するものであっても良い。
【００５１】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る元素分析装置にるつぼをセットした状態を示す電極部分及び試料導入部を主として示す断面図。
【図２】同実施形態における試料導入部を主として示す分解斜視図。
【図３】同実施形態における離間位置にある開閉構造体の断面図。
【図４】同実施形態における保持位置にある開閉構造体の断面図。
【図５】開閉構造体の変形実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１ ・・・元素分析装置
２ ・・・るつぼ
３ ・・・上部電極
４ ・・・下部電極
５ ・・・試料導入部
５１ ・・・ブロック体
５１Ａ ・・・導入通路
５２ ・・・駆動機構
５２１ ・・・可動子
５３ ・・・開閉構造体
５３１ ・・・頂板
５３１ａ・・・試料導入口
５３１１・・・ツマミ
５３Ａ ・・・試料保持部
５３２ ・・・側板
５３３ ・・・移動板
５３４ ・・・付勢部材
Ｐ ・・・保持位置
Ｑ ・・・離間位置
９１ ・・・凸部
９２ ・・・凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄鋼や非鉄金属、セラミックスなどの測定試料中に含まれる炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、硫黄（Ｓ）、酸素（Ｏ）等の元素を分析する元素分析装置に関し、特に測定試料を導入するための試料導入部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の元素分析装置において、例えば特許文献１に示すように、上部電極及び下部電極に狭持されたるつぼに測定試料を収容して、電圧を印加することにより、るつぼ内の測定試料を加熱溶解して、それによって生じたガスを分析して前記測定試料の元素を分析するものがある。この装置には、上部電極の上側に、前記るつぼに測定試料を導入（投下）するための試料導入部が設けられている。
【０００３】
従来、この試料導入部は、上部孔を通過した試料を下部孔に導くためにシリンダ内に固定された固定部材と、その固定部材から離間、またはそれに当接して、下部孔を開閉するように、シリンダ内にスライド可能に設けられた開閉部材とを備え、固定部材及び開閉部材の相対した各面の上部側を斜面にして、それらを当接させたときに受部を形成するように構成されている（引用文献１の第１図参照）。そして、開閉部材には、シリンダ又は装置本体に固定されたエアシリンダが固定されている。
【０００４】
ここで、るつぼには黒鉛製のものを用いており、測定後に黒鉛等のゴミが受部に付着してしまうことから、試料導入部を定期的に清掃や交換などのメンテナンスを行う必要がある。
【０００５】
しかしながら、清掃等のメンテナンスが必要な部分は、固定部材及び開閉部材の受部を構成する傾斜面が主であるにも関わらず、上記構成の試料導入部では、開閉部材とともにエアシリンダも装置本体から取り外す必要があり、清掃等のメンテナンスの作業が非常に手間であるという問題がある。また、開閉部材とは別に、シリンダ内に固定部材が設けられているため、固定部材をシリンダから取り外す作業も非常に手間であるという問題がある。
【特許文献１】特許２９４９５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、元素分析装置における試料導入部の清掃などのメンテナンスにおける作業性を向上させることをその主たる所期課題とするものである。
【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装置は、上部電極及び下部電極によりるつぼを狭持し、前記上部電極の上側に設けられた試料導入部から前記るつぼに測定試料を導入し、前記上部電極及び下部電極に電圧を印加することにより、前記るつぼを加熱して前記測定試料を溶解し、それによって生じるガスから前記測定試料の元素を分析する元素分析装置であって、前記試料導入部が、前記測定試料を前記るつぼに導く導入通路を有するブロック体と、前記ブロック体に固定され、前記導入通路に対して移動する可動子を有する駆動機構と、前記駆動機構とは独立して前記ブロック体に取り外し可能に設けられ、前記可動子の移動に連動して、前記測定試料を保持又は前記試料を前記るつぼに導入する開閉構造体と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、開閉構造体を駆動機構と別体とし、開閉構造体を、ブロック体に固定されている駆動機構とは独立して、ブロック体から取り外し可能に設けられているので、るつぼからの黒鉛等のゴミが付着する部分のみを装置から取り外すことができ、清掃などのメンテナンスにおける作業を簡単にすることができる。
【０００９】
前記開閉構造体の具体的な実施の態様としては、前記開閉構造体が、試料導入口を有する頂板と、前記頂板の下面に設けられ、前記試料導入口と連通する試料保持部と、を備え、前記試料保持部が、前記頂板の下面に固定された側板と、前記可動子と接触し、前記側板との間で前記測定試料を保持する保持位置、及び前記側板から離間して前記測定試料を導入する離間位置との間を移動する移動板と、前記頂板と移動板との間に設けられ、前記移動板を前記離間位置に付勢する付勢部材と、を備えていることが望ましい。これならば、移動板が離間位置に付勢されているので、移動板が保持位置と離間位置との間で移動する際に可動子と押圧接触するようにできる。したがって、開閉構造体をブロック体に取り付けたときには、駆動機構との連結を簡単に実現することができる一方で、移動板は可動子と接触しているだけであり、開閉構造体をブロック体から簡単に取り外すことができる。
【００１０】
開閉構造体を駆動機構とは独立して取り外し可能としていることから、開閉構造体をブロック体に取り付けたときに、開閉構造体と駆動機構との位置関係がずれてしまうおそれがある。この問題点を解決するためには、前記開閉構造体の前記ブロック体に対する取り付け位置を規定する位置決め機構をさらに備え、当該位置決め機構が、前記ブロック体又は前記開閉構造体の一方に設けられた凸部と、前記ブロック体又は前記開閉構造体の他方に設けられた凹部と、からなることが望ましい。
【００１１】
また、開閉構造体の取り付け及び取り外しを簡単にするためには、前記頂板の上面にツマミが設けられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成した本発明によれば、元素分析装置における試料導入部の清掃などのメンテナンスにおける作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１は元素分析装置１にるつぼ２をセットした状態を示す電極部分３、４及び試料導入部５を主として示す断面図であり、図２は試料導入部５を主として示す分解斜視図であり、図３は離間位置Ｑにある開閉構造体５３の断面図であり、図４は保持位置Ｐにある開閉構造体５３の断面図である。
【００１４】
＜装置構成＞
本実施形態に係る元素分析装置１は、金属中に含まれる元素を分析する金属中元素分析装置であって、金属などの測定試料及び／又はフラックス（以下、特に区別しないときは「試料」という。）を収容する黒鉛るつぼ２を上部電極３と下部電極４とで狭持して、上部電極３の上側に設けられた試料導入部５から前記るつぼ２に試料を導入し、電圧を印加する（るつぼ２に通電する）ことにより、るつぼ２内の試料を加熱溶解して、その時に発生する分析用ガスを図示しない分析部に送って分析し、測定試料に含まれる元素を分析するものである。
【００１５】
本実施形態の分析部としては、例えば一酸化炭素（ＣＯ）を測定する非分散赤外線検出器等の酸素成分検出部と、例えば窒素（Ｎ２）を測定する熱伝導度検出器等の窒素成分検出部とが考えられる。その他、水素成分分析部や硫黄成分検出部などでも良い。
【００１６】
上部電極３は、図１に示すように、試料導入部５の下部に固定され、その下側に開口したるつぼ収容空間Ｓ１を有している。その空間Ｓ１の上面には、るつぼ２の上端面と接触して電圧を印加するための電極面３１が形成されている。また、るつぼ収容空間Ｓ１の内周面は、測定時に下部電極４がシール部材（Ｏリング）を介して気密に嵌合される。また、上部電極３の側壁（下部電極４が嵌合される部分より上）には、分析用ガスを図示しない分析部に導くための導入管６が接続されるガス取り出し孔３２が設けられている。上部電極３の内部には、冷却水を流通させるための流通路Ｓ２が形成されている。図１中、３Ａは、流通路Ｓ２内に冷却水を導入するための冷却水導入口であり、３Ｂは、流通路Ｓ２から外部に冷却水を導出するための冷却水導出口である。なお、電極面３１には、保護のためタングステンからなる環状板が固定されている。この環状板には、内側周面から外側周面に向かって径方向に延びる凹溝が、円周方向に複数設けられており、これにより上部電極３及び下部電極４でるつぼ２を狭持しても、るつぼ内部の空間とるつぼ収容空間Ｓ１、さらには、るつぼ内部の空間と導入管６とが繋がり、分析用ガスを導入管６に導くことができる。
【００１７】
また、下部電極４は、図１に示すように、電極面４１上に黒鉛るつぼ２が載置され、図示しない昇降機構により上部電極３に対して昇降移動するものである。また、下部電極４の内部には、冷却水を流通させる流通路Ｓ３が形成されている。図１中、４Ａは、流通路Ｓ３内に冷却水を導入するための冷却水導入口であり、４Ｂは、流通路Ｓ３から外部に冷却水を導出するための冷却水導出口である。なお、電極面４１上には、保護のためタングステンからなる円板が固定されている。
【００１８】
しかして、本実施形態の試料導入部５は、一旦試料を保持するとともに、上部電極３及び下部電極４により狭持されたるつぼ２に試料を導入（投下）するものである。その構成は、図１に示すように、装置本体（図示しない）に固定されるブロック体５１と、そのブロック体５１に固定された駆動機構５２と、駆動機構５２とは独立してブロック体５１に取り外し可能に設けられ、試料を保持又は試料を前記るつぼ２に導入する開閉構造体５３と、を具備する。
【００１９】
以下、ブロック体５１、駆動機構５２及び開閉構造体５３について説明する。
【００２０】
ブロック体５１は、図１及び図２に示すように、装置本体（図示しない）にネジにより固定されており、内部に試料をるつぼ２に導くための導入通路５１Ａを有する。この導入通路５１Ａは、るつぼ２の軸方向と同軸上に設けられ、上端開口が蓋部材７により開閉されるとともに、下端開口が上部電極３に連通している。
【００２１】
また、ブロック体５１は、前記導入通路５１Ａの上端開口を開閉するための蓋部材７と、当該蓋部材７を前記導入通路５１Ａの上端開口を閉塞した状態でロック固定するロック機構８を有する。
【００２２】
蓋部材７は、図１及び図２に示すように、ブロック体５１の上部に一端が回動可能に設けられ、試料をブロック体５１内に投入するための投入口７１と、当該投入口７１の開閉を行うシャッタ部材７２と、当該シャッタ部材７２を駆動するエアシリンダ等の駆動部（図示しない）が設けられている。また、ブロック体５１の上端開口部を気密に保つためのシール部材（Ｏリング）７３が設けられている。
【００２３】
また、ブロック体５１の上端開口部（導入通路５１Ａの上部開口縁）には、開閉構造体５３を装着するため、環状の段部５１１が設けられている。
【００２４】
ロック機構８は、図２に示すように、蓋部材７の係止部７４に引っ掛かり、当該蓋部材７を閉塞状態で固定するフック８１と、そのフック８１を駆動するフック駆動部８２と、を備えている。フック駆動部８２はエアシリンダにより構成されている。また、フック８１及びフック駆動部８２は、ブラケット８３によりブロック体５１の外側面に固定されている。
【００２５】
駆動機構５２は、特に図１に示すように、開閉構造体５３を開閉駆動するものであり、後述するように開閉構造体５３が２つの試料保持部５３Ａを有することから、ブロック体５１の両側壁に対向して１つずつ設けられている。
【００２６】
そして、駆動機構５２は、導入通路５１Ａの軸方向に対して垂直に進退移動する可動子５２１と、当該可動子５２１を駆動する可動子駆動部５２２とを有する。可動子５２１は、ブロック体５１の側壁に設けられた貫通孔５１２をスライド移動する。この貫通孔５１２は、導入通路５１Ａの軸方向に垂直に、ブロック体５１の外周面から導入通路５１Ａまで貫通している。また、可動子駆動部５２２は、エアシリンダにより構成されており、ブロック体５１の側壁にねじ固定されている。
【００２７】
開閉構造体５３は、特に図２、図３及び図４に示すように、ブロック体５１及び駆動機構５２とは別体をなし、試料導入口５３１ａを有する頂板５３１と、頂板５３１の下面に設けられ、前記試料導入口５３１ａと連通する試料保持空間Ｓ４を形成する試料保持部５３Ａと、を備えている。
【００２８】
頂板５３１は、本実施形態では円板形状をなし、中央部分に互いに開口面積の異なる２つの試料導入口５３１ａが形成されている。なお、一方の大きい方の５３１ａは、他方の小さい方の試料導入口５３１ａと異なり、るつぼ２の真上にあり、導入通路５１Ａを通して、大きい方の試料導入口５３１ａからるつぼ２の試料投入状態を目視できるようにしている。
【００２９】
また、頂板５３１の上面には、開閉構造体５３のブロック体５１への取り付け及びブロック体５１からの取り外しの利便性を向上させるためにツマミ５３１１が設けられている。なお、図２においてツマミ５３１１は２つであるが、ツマミ５３１１の数は２つに限られない。
【００３０】
試料保持部５３Ａは、前記試料導入口５３１ａ毎にそれぞれ設けられ、前記可動子５２１の導入通路５１Ａに対する進退移動に連動して、その試料導入口５３１ａから導入された試料を一旦保持するとともに、当該試料をブロック体５１の導入通路５１Ａを介して、るつぼ２に導入するものである。本実施形態では、試料導入口５３１ａが２つ設けられていることから、試料保持部５３Ａも２つ設けられている。
【００３１】
本実施形態の試料保持部５３Ａは、特に図３及び図４に示すように、頂板５３１の下面に固定された側板５３２と、可動子５２１と接触し、側板５３２との間で前記試料を保持する保持位置Ｐ、及び側板５３２から離間して前記試料を投下する離間位置Ｑとの間を移動する移動板５３３と、頂板５３１と移動板５３３との間に設けられ、前記移動板５３３を前記離間位置Ｑに付勢する付勢部材５３４と、を備えている。
【００３２】
側板５３２は、横断面矩形状の管状をなし、頂板５３１に設けられた試料導入口５３１ａと連通するように、頂板５３１の下面に設けられている。その下端部開口５３２ａは外側を向くように、つまり可動子５２１と対向するように傾斜している（図３及び図４参照）。
【００３３】
移動板５３３は、矩形状をなす平板であり、一辺を回転中心として、側板５３２の下端部開口５３２ａを閉塞して試料を保持する保持位置Ｐと、下端部開口５３２ａから離間して下端部開口５３２ａを開成し、試料をるつぼ２に導入する離間位置Ｑとの間を回転移動するものである。
【００３４】
また、移動板５３３は、可動子５２１と対向するように、付勢部材５３４により側板５３２の可動子側の側面に回転可能に取り付けられている。
【００３５】
離間位置Ｑにおいて、移動板５３３は、るつぼ２の中心軸に対して平行、つまり可動子５２１の進退移動方向に垂直である（図３参照）。また、移動板５３３が保持位置Pにある状態では、移動板５３３及び側板５３２により、試料導入口５３１ａに連通して、試料を収容する試料保持空間Ｓ４が形成される。
【００３６】
付勢部材５３４は、一端が側板５３２の外側壁にねじ等により固定され、他端が移動板５３３にねじ等により固定されたトーションばねである。この付勢部材５３４は、移動板５３３が離間位置Ｑとなるように付勢する。これにより、移動板５３３が可動子５２１と連動して保持位置Ｐ及び離間位置Ｑの間で移動する際には、常に移動板５３３が可動子５２１の先端部に接触する構造となる。
【００３７】
このような構成において、可動子５２１がブロック体５１に対して進行方向（ブロック体５１の中心へ向かう方向）に移動すると、可動子５２１の先端部が離間位置Ｑにある移動板５３３の外側面に接触して（図３参照）、可動子５２１の進行方向への移動に従って保持位置Ｐに回転移動する（図４参照）。
【００３８】
一方、移動板５３３が保持位置Ｐにある状態において（図４参照）、可動子５２１が退行方向（ブロック体５１の中心から離れる方向）に移動すると、移動板５３３が可動子５２１の先端面に接触しながら、離間位置Ｑに回転移動する（図３参照）。このとき、移動板５３３は、付勢部材５３４により、離間位置Ｑに付勢されているので、少なくとも離間位置Ｑに到達するまでは、可動子５２１の先端部と移動板５３３とが離れることはない。
【００３９】
さらに本実施形態の試料導入部５は、開閉構造体５３のブロック体５１に対する取り付け位置を規定する位置決め機構をさらに備えている。
【００４０】
位置決め機構は、ブロック体５１又は前記開閉構造体５３の一方に設けられた凸部９１と、ブロック体５１又は前記開閉構造体５３の他方に設けられた凹部９２と、からなる。
【００４１】
本実施形態の凸部９１は、図２に示すように、開閉構造体５３の頂板５３１に設けられている。より詳細には、凸部９１は、平面視において半円形状をなすものであり、頂板５３１の中心に対して対称となるように、その側周面に２つ設けられている。
【００４２】
本実施形態の凹部９２は、ブロック体５１に設けられている。より詳細には、凹部９２は、ブロック体５１において開閉構造体５３の頂板５３１が嵌め込まれる段部５１１の内側周面に２つ設けられている。
【００４３】
このような位置調節機構により、頂板５３１に設けた凸部９１をブロック体５１の段部５１１に設けた凹部９２に嵌るようにするだけで、ブロック体５１に対する開閉構造体５３の周方向の取付位置を正確にすることができる。
【００４４】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る元素分析装置１によれば、開閉構造体５３を駆動機構５２と別体とし、開閉構造体５３が、ブロック体５１に固定されている駆動機構５２とは独立して、ブロック体５１から取り外し可能に設けられているので、るつぼ２からの黒鉛等のゴミが付着する部分のみを装置から取り外すことができ、清掃などのメンテナンスにおける作業を簡単にすることができる。
【００４５】
また、移動板５３３が離間位置Ｑに付勢されているので、移動板５３３が保持位置Ｐと離間位置Ｑとの間で移動する際に可動子５２１と押圧接触するようにできる。したがって、開閉構造体５３をブロック体５１に取り付けたときには、移動板５３３と可動子５２１との連結を簡単に実現することができる一方で、移動板５３３は可動子５２１と接触しているだけであり、開閉構造体５３をブロック体５１から簡単に取り外すことができる。
【００４６】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【００４７】
例えば、前記実施形態の頂板５３１は、開口面積の異なる２つの試料導入口５３１ａが形成されているが、試料導入口５３１ａ１つでも良いし、開口面積の同じものを２つ設けても良いし、３つ以上設けても良い。
【００４８】
また、開閉構造体５３は、前記実施形態の構成に限定されない。例えば、前記実施形態の移動板５３３は、付勢部材５３４を用いて側板５３２に回転可能に設けられているが、頂板５３１の下面に付勢部材５３４を用いて回転可能に取り付けるようにしても良い。また、移動板５３３を、側板５３２又は頂板５３１に保持位置Ｐ及び離間位置Ｑの間で回転自在に取り付け、付勢部材５３４を側板５３２又は頂板５３１と移動板５３３との間に介在して設けるようにしても良い。
【００４９】
また、試料保持部５３Ａは、前記実施形態に限られず、例えば図５に示すものであっても良い。つまり、側板５３２が、頂板５３１の下面に垂直に設けられた平板状のものであり、移動板５３３が、その側板５３２との間で試料保持空間Ｓ４を形成する横断面概略コ字状の箱形状をなすものであり、移動板５３３が、頂板５３１の下面に回転可能に取り付けられる。
【００５０】
また、移動板５３３は、可動子５２１の進退移動に連動して、スライド移動して、側板５３２の下端部開口５３２ａを開閉するものであっても良い。
【００５１】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る元素分析装置にるつぼをセットした状態を示す電極部分及び試料導入部を主として示す断面図。
【図２】同実施形態における試料導入部を主として示す分解斜視図。
【図３】同実施形態における離間位置にある開閉構造体の断面図。
【図４】同実施形態における保持位置にある開閉構造体の断面図。
【図５】開閉構造体の変形実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１ ・・・元素分析装置
２ ・・・るつぼ
３ ・・・上部電極
４ ・・・下部電極
５ ・・・試料導入部
５１ ・・・ブロック体
５１Ａ ・・・導入通路
５２ ・・・駆動機構
５２１ ・・・可動子
５３ ・・・開閉構造体
５３１ ・・・頂板
５３１ａ・・・試料導入口
５３１１・・・ツマミ
５３Ａ ・・・試料保持部
５３２ ・・・側板
５３３ ・・・移動板
５３４ ・・・付勢部材
Ｐ ・・・保持位置
Ｑ ・・・離間位置
９１ ・・・凸部
９２ ・・・凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部電極及び下部電極によりるつぼを狭持し、前記上部電極の上側に設けられた試料導入部から前記るつぼに試料を導入し、前記上部電極及び下部電極に電圧を印加することにより、前記るつぼを加熱して前記試料を溶解し、それによって生じるガスから前記試料の元素を分析する元素分析装置であって、
前記試料導入部が、
前記試料を前記るつぼに導く導入通路を有するブロック体と、
前記ブロック体に固定され、前記導入通路に対して移動する可動子を有する駆動機構と、
前記駆動機構とは独立して前記ブロック体に取り外し可能に設けられ、前記可動子の移動に連動して、前記試料を保持又は前記試料を前記るつぼに導入する開閉構造体と、を具備する元素分析装置。
【請求項２】
前記開閉構造体が、
試料導入口を有する頂板と、
前記頂板の下面に設けられ、前記試料導入口と連通する試料保持部と、を備え、
当該試料保持部が、
前記頂板の下面に固定された側板と、
前記可動子と接触し、前記側板との間で前記試料を保持する保持位置及び前記側板から離間して前記試料を前記るつぼに導入する離間位置の間を移動する移動板と、
前記頂板と移動板との間に設けられ、前記移動板を前記離間位置に付勢する付勢部材と、を備えている請求項１記載の元素分析装置。
【請求項３】
前記開閉構造体の前記ブロック体に対する取り付け位置を規定する位置決め機構をさらに備え、
当該位置決め機構が、
前記ブロック体又は前記開閉構造体の一方に設けられた凸部と、
前記ブロック体又は前記開閉構造体の他方に設けられた凹部と、からなる請求項１又は２記載の元素分析装置。
【請求項４】
前記頂板の上面にツマミが設けられている請求項２又は３記載の元素分析装置。
【請求項１】
上部電極及び下部電極によりるつぼを狭持し、前記上部電極の上側に設けられた試料導入部から前記るつぼに試料を導入し、前記上部電極及び下部電極に電圧を印加することにより、前記るつぼを加熱して前記試料を溶解し、それによって生じるガスから前記試料の元素を分析する元素分析装置であって、
前記試料導入部が、
前記試料を前記るつぼに導く導入通路を有するブロック体と、
前記ブロック体に固定され、前記導入通路に対して移動する可動子を有する駆動機構と、
前記駆動機構とは独立して前記ブロック体に取り外し可能に設けられ、前記可動子の移動に連動して、前記試料を保持又は前記試料を前記るつぼに導入する開閉構造体と、を具備する元素分析装置。
【請求項２】
前記開閉構造体が、
試料導入口を有する頂板と、
前記頂板の下面に設けられ、前記試料導入口と連通する試料保持部と、を備え、
当該試料保持部が、
前記頂板の下面に固定された側板と、
前記可動子と接触し、前記側板との間で前記試料を保持する保持位置及び前記側板から離間して前記試料を前記るつぼに導入する離間位置の間を移動する移動板と、
前記頂板と移動板との間に設けられ、前記移動板を前記離間位置に付勢する付勢部材と、を備えている請求項１記載の元素分析装置。
【請求項３】
前記開閉構造体の前記ブロック体に対する取り付け位置を規定する位置決め機構をさらに備え、
当該位置決め機構が、
前記ブロック体又は前記開閉構造体の一方に設けられた凸部と、
前記ブロック体又は前記開閉構造体の他方に設けられた凹部と、からなる請求項１又は２記載の元素分析装置。
【請求項４】
前記頂板の上面にツマミが設けられている請求項２又は３記載の元素分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−５３１２０（Ｐ２００９−５３１２０Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２１８７６（Ｐ２００７−２２１８７６）
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
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