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元素分析装置
説明

元素分析装置

【課題】アーム部と吸引機構とを接続するフレキシブルホースを不要にし、清掃ユニットを長寿命化する。
【解決手段】上部電極清掃体511が上部電極3を清掃する清掃位置Qにおいて、アーム部51に設けられたアーム部側吸引口51Bと装置本体側に設けられた本体側吸引口102Aとが連通するように構成している。

【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窒素(N)、水素(H)、酸素(O)等の元素を分析する元素分析装置に関し、特に元素分析装置に用いられる上部電極及び下部電極を清掃するための清掃ユニット及び下部電極上にるつぼを搬送する搬送ユニットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の元素分析装置は、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、該るつぼに直接電圧を印加することにより、該るつぼ及び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している。
【0003】
このように、上部電極及び下部電極は黒鉛るつぼと接触しており、また、溶解した測定試料、フラックス等の一部が突沸、飛散して付着したり、るつぼの昇華等により、上部電極及び下部電極が汚れてしまう。そして、電極面が汚れると、その汚れにより接触抵抗が変化し、るつぼを狭持したときに、るつぼに電流が流れにくくなり、測定試料などの加熱が不十分になって、分析用ガスの抽出性能が変化したり、低下する等の問題がある。
【0004】
したがって、分析用ガスの抽出が終わると上部電極及び下部電極の清掃を行うことが必要である。
【0005】
そして従来、上部電極及び下部電極を清掃するものとして、特許文献2に示す自動清掃装置がある。
【0006】
この自動清掃装置は、上部電極及び下部電極を清掃する回転ブラシを有するブラシ保持部と、当該回転ブラシによる清掃によって生じるダストを吸引する吸引手段とを備えている。この吸引手段は、真空掃除機などの吸引機構と、当該吸引機構及びブラシ保持部を接続するフレキシブルホースと、から構成される。
【0007】
しかしながら、この自動清掃装置は、回転ブラシが、上部電極及び下部電極と対向する対向位置及び当該対向位置から離間した退避位置の間を水平移動するだけでなく、対向位置から回転ブラシが各電極に接触して清掃する清掃位置に垂直移動するものであり、ブラシ保持部と吸引機構との接続にフレキシブルホースを用いているとしても、長期の耐久性に劣るという問題がある。
【0008】
また、フレキシブルホースがその他の部材に干渉してブラシ保持部の移動を制限してしまう等、設置スペースの問題もある。
【特許文献1】特許2949501号公報
【特許文献2】特公昭58−23886号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
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、フレキシブルホースを不要にし、清掃機構の構成の簡略化及び長寿命化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】
【0010】
すなわち本発明に元素分析装置は、上部電極及び当該上部電極に対して昇降移動する下部電極を備え、それら電極により、試料を収容するるつぼを狭持し、当該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、前記上部電極を清掃する清掃機構を具備し、当該清掃機構が、装置本体側に固定され、吸引機器が接続される本体側吸引口と、前記上部電極を清掃する上部電極清掃体と、一端が上部電極側開口として上部電極清掃体の周囲に開口し、他端が前記上部電極側開口から空気を吸引するためのアーム部側吸引口として開口する吸気通路を有するアーム部と、前記上部電極清掃体が上部電極を清掃する清掃位置、及び当該清掃位置から離間した退避位置との間で前記アーム部を昇降移動させる昇降駆動部と、を備え、前記アーム部側吸引口が、前記清掃位置において、前記本体側吸引口と連通するものであることを特徴とする。
【0011】
このようなものであれば、可動部であるアーム部に設けられたアーム部側吸引口と、装置本体側に設けられた本体側吸引口とが清掃位置で連通するようにしているので、吸引機器と可動部であるアーム部とを接続するフレキシブルホース等のホースを不要にすることができ、清掃機構の構成を簡略化することができるとともに、清掃機構を長寿命化することができる。
【0012】
また、アーム部側吸引口と本体側吸引口とを確実に連通させるためには、前記アーム部側吸引口又は前記本体側吸引口の周囲に設けられ、前記清掃位置において前記アーム部側吸引口及び前記本体側吸引口を連通する、弾性材料からなる連結体を備えることが望ましい。このとき、アーム部が昇降移動するものであるので、本体側吸引口が鉛直下向きに開口するものであり、アーム部側吸引口が鉛直上向きに開口するものであることが望ましい。
【0013】
アーム部が下部電極清掃体を有するものである場合において、アーム部を上部電極清掃体及び下部電極清掃体がそれぞれ上部電極及び下部電極に対向する対向位置に移動させた後、下部電極を下部電極清掃体に接触させながら、アーム部を上昇させて上部電極清掃体を上部電極に接触させるようにすることが考えられるが、このとき、上部電極清掃体が上部電極を清掃する清掃位置に上昇するまで、アーム部側吸引口と本体側吸引口とは連通しない。そうすると、下部電極清掃体は、下部電極への付着物をまき散らしながら上昇することになり、装置内部が汚れてしまうという問題がある。この問題を解決するためには、前記アーム部が、下部電極を清掃する下部電極清掃体を備え、前記上部電極清掃体を清掃位置に移動させて、前記アーム部側吸引口及び前記本体側吸引口が連通させた後に、前記下部電極を上昇させて、前記下部電極及び前記下部電極清掃体を当接させて、当該下部電極を清掃することが望ましい。
【発明の効果】
【0014】
このように本発明によれば、フレキシブルホースを不要にし、清掃機構の構成の簡略化及び長寿命化を可能にするができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
次に、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は本実施形態の元素分析装置100の概略構成図、図2は清掃機構5の動作を示す模式図である。
【0016】
<装置構成>
【0017】
本実施形態に係る元素分析装置100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を上部電極3と下部電極2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4から前記るつぼに試料を導入し、電圧を印加する(るつぼに通電する)ことにより、るつぼ及びるつぼ内の試料を加熱し、試料を溶解して、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。
【0018】
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(N)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。
【0019】
上部電極3は、図1に示すように、試料導入部4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2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2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(図示しない)が接続されるガス取り出し孔(図示しない)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。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、径方向に延びる凹部が、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2でるつぼを狭持しても、るつぼ内部の空間とるつぼ収容空間S1、ひいては導入管と繋がり、分析用ガスを導入管に導くことができる。
【0020】
また、図示しないが、測定に際しては、下部電極2の電極面21上に黒鉛るつぼが載置され、例えば下部電極2が、図示しない電極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2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。なお、電極面21も、前記上部電極3の電極面31同様、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。
【0021】
しかして、本実施形態の元素分析装置100は、図1に示すように、上部電極3及び下部電極2を清掃する清掃機構5を備えている。
【0022】
清掃機構5は、清掃体511、512及び吸気通路513を有するアーム部51と、回転軸522により支持し、当該回転軸522を回転させることにより、アーム部51を回転軸522周りに回転させる回転駆動機構52と、前記アーム部51を回転軸522に沿って昇降移動させる昇降駆動機構53と、装置本体側に固定され、吸引機器が接続される本体側吸引口102Aと、を備えている。
【0023】
以下、それぞれについて説明する。
【0024】
アーム部51は、図1に示すように、上部電極3を清掃する上部電極清掃体511(以下、「第1清掃体511」ともいう。)、下部電極2を清掃する第2清掃体512(以下、「第2清掃体512」ともいう。)、一端が上部電極側開口51Aとして上部電極清掃体511の周囲に開口し、他端が前記上部電極側開口51Aから空気を吸引するためのアーム部側吸引口51Bとして開口する吸気通路513を有する。また、アーム部51は、その基端部が後述する回転駆動機構52の回転軸522に連結され、その先端部の上部電極3側に第1清掃体511を保持し、下部電極2側に第2清掃体512を保持する。なお、図1は、アーム部51が清掃位置Qにある状態を示している。
【0025】
第1清掃体511(上部電極清掃体)は、上部電極3を清掃するものであり、本実施形態では回転ブラシである。具体的には、第1清掃体511は、上部電極3の電極面31を清掃するため第1電極面ブラシ511aと、上部電極3の試料通過孔3aを清掃するための通過孔ブラシ511bと、それらブラシ511a、511bを保持する第1基体511cとからなる。
【0026】
第1電極面ブラシ511aは、例えばステンレス製のブラシ毛からなり、通過孔ブラシ511bは、例えばナイロン製のブラシ毛からなる。また、通過孔ブラシ511bは、電極面ブラシ511aよりも先端側に設けられている。第1基体511cは、後述する清掃体回転機構6の第1駆動軸64に固定される。
【0027】
第2清掃体512(下部電極清掃体)は、下部電極2を清掃するものであり、前記第1清掃体511と同様、回転ブラシである。具体的には、第2清掃体512は、下部電極2の電極面21を清掃する第2電極面ブラシ512aと、下部電極2の電極面21の周辺部を清掃するための周辺部ブラシ512bと、それらブラシを保持する第2基体512cとからなる。
【0028】
第2電極面ブラシ512aは、例えばステンレス製のブラシ毛からなり、周辺部ブラシ512bは、例えばナイロン製のブラシ毛からなる。なお、第2電極面ブラシ512aの外側に周辺部ブラシ512bが設けられている。第2基体512cは、後述する清掃体回転機構6の第2駆動軸65に固定される。
【0029】
吸気通路513は、アーム部51の内部に形成されており、一端がアーム部51先端側上面に形成された上部電極側開口51A及びアーム部51先端側下面に設けられた下部電極側開口51Cとして開口し、他端が、アーム部51基端側上面に形成されたアーム部側吸引口51Bとして開口するものである。
【0030】
上部電極側開口51Aは、上部電極清掃体511の周囲に形成されており、本実施形態では、上部電極清掃体511の周囲を囲むように設けられ、第1駆動軸64と同心円状となるように形成されている。また、上部電極側開口51Aの開口縁には、清掃位置Qにおいて上部電極3の下面と接触する弾性材料からなるシール部材54が設けられている。
【0031】
下部電極側開口51Cは、第2清掃体512の周囲に立設された側壁514により形成されている。この側壁514は、アーム部51が上部電極3及び下部電極2により狭持されたときの、下部電極2と第2清掃体512との距離、つまり下部電極2の電極面21に対する第2清掃体512の高さを調節するものである。
【0032】
アーム部側吸引口51Bは、鉛直上向きに形成されており、上部電極側開口51A及び下部電極側開口51Cから空気を吸引するためのものである。さらにアーム部側吸引口51Bの周縁部には、当該アーム部側吸引口51Bに連通する貫通孔を有する弾性材料からなる連結体55が設けられている。この連結体55の貫通孔は、アーム部側吸引口51Bに連通して、鉛直上向きに設けられている。そして、対向位置Pにあるアーム部51が上昇して、清掃位置Qに到達したときに、連結体55が、基台(図示しない)に設けられた枠体102に固定された本体側吸引口102Aと接続されるようにしている。これにより、アーム部側吸引口51Bと本体側吸引口102Aとが連結体55を介して連通する。
【0033】
また、アーム部51には、第1清掃体511及び第2清掃体512を回転するための清掃体回転機構6が設けられている。この清掃体回転機構6は、図3に示すように、アーム部51の基端側下面に固定されたモータ等のアクチュエータ61と、アクチュエータ61の駆動軸に固定された第1プーリ62と、アーム部51の先端側に設けられた第2プーリ63と、当該第1プーリ62の回転駆動を第2プーリ63に伝達する伝達ベルト63と、第2プーリ63の上面に設けられ、第1清掃体511の第1基体511cに連結される第1駆動軸64と、第2プーリ63の下面に設けられ、第2清掃体512の第2基体512cに連結される第2駆動軸65とからなる。なお、アクチュエータ61は、図示しない制御機器により制御される。
【0034】
回転駆動機構52は、図1に示すように、回転軸522によりアーム部51を昇降自在に支持して、アーム部51を回転させるものであり、各清掃体511、512が各電極2、3に対向する対向位置P及びその対向位置Pから水平方向に離間した退避位置の間で、アーム部51を回転移動させるものである。また、回転駆動機構52は、図示しないが、対向位置P及び退避位置の間における複数の回転位置でアーム部51を停止可能なものである
【0035】
回転駆動機構52の具体的な構成は、アーム部51が固定される固定部521と、その固定部521に設けられた貫通孔に相対回転不能且つ軸方向にスライド可能に挿通された回転軸522と、当該回転軸522の下端部に連結され、当該回転軸522を回転させるアクチュエータ523とからなる。これらは、ブラケット524により装置本体(例えば、基台に設けられた枠体102)に固定される。アクチュエータ523は、ステッピングモータであり、図示しない制御機器からの駆動パルスにより制御される。
【0036】
このような回転駆動機構52により、アクチュエータ523により回転軸522を回転させると、回転軸522と相対回転不能なアーム部51も回転する。これにより、アーム部51は、回転軸522を回転中心として、対向位置Pと退避位置との間を回転移動する。
【0037】
昇降駆動機構53は、図1に示すように、アーム部51に接触して昇降移動する駆動軸531を有するエアシリンダ532と、当該エアシリンダ532に圧縮空気を供給するための図示しない圧縮空気源と、前記エアシリンダ及び圧縮空気源を接続する図示しない接続管とから構成される。なお、接続管上には、電磁弁が設けられ、当該電磁弁は図示しない制御機器により制御される。
【0038】
また、回転軸522と固定部521とは軸方向にスライド可能であり、アーム部51が昇降駆動機構53により押し上げられるに従って、アーム部51は回転軸522をスライドして上昇する。
【0039】
本体側吸引口102Aは、基台に設けられた枠体102に固定されたブロック体7により形成されており、当該ブロック体7には、本体側吸引口102Aと連通して吸引機器(図示しない)が接続されている。本体側吸引口102Aは、鉛直下向きに形成されている。また、ブロック体7の本体側吸引口102Aの開口縁は、アーム部51が清掃位置Qにある状態において、アーム部51に設けられた連結体55の上部開口縁に接触する。さらに、本体側吸引口102Aは、アーム部51が清掃位置Qにある状態において、連結体55の上部開口の位置又はその位置よりも若干低い位置に設けられている。
【0040】
<<清掃機構5の動作>>
【0041】
次に、このように構成した清掃機構5の動作について、図2を参照して説明する。
【0042】
まず、清掃段階に入る前に、アーム部51に設けられた把持爪(図示しない)により下部電極2上にあるるつぼを把持して、廃棄ボックス(図示しない)に搬送し廃棄する。その後、回転駆動機構52により、退避位置にあるアーム部51を対向位置Pに回転移動させる(図2(a))。
【0043】
そして、アーム部51が対向位置Pに移動されると、アーム部51は、昇降駆動機構53により、鉛直上方に移動して、アーム部51は清掃位置Qに到達する(図2(b))。このとき、アーム部51の先端側上面に設けたシール部材54又は上部電極側開口51Aの周縁が、上部電極3の下面に接触する。この清掃位置Qにおいて、アーム部51に設けられた上部電極清掃体511は、上部電極3の電極面31に接触した状態、つまり、第1清掃体511のブラシ511a、511bは、上部電極3の電極面31及び試料通過孔3aに押圧接触した状態である。また、この清掃位置Qにおいて、アーム部51の上面に設けられたアーム部側吸引口51Bが、装置本体側(具体的には基台に設けられた枠体102)に固定された本体側吸引口102Aに連通する。具体的には、アーム部側吸引口51Bの周縁部に設けられた連結体55が本体側吸引口102Aに接触することにより、アーム部側吸引口51B及び本体側吸引口102Aが連通する。このとき、上部電極3において上部電極清掃体511の回転により生じたダストは、上部電極側開口51Aから吸気通路513に吸い込まれ、アーム部側吸引口51Bを介して本体側吸引口102Aから装置外部に排出される。
【0044】
そして、アーム部51が清掃位置Qに到達して、本体側吸引口102A及びアーム部側吸引口51Bが連通した後、制御機器の制御信号を受け付けた電極昇降機構が下部電極2を上昇させる。このとき、下部電極2の電極面21の周辺部は、下部電極清掃体512の周囲に設けられた側壁514に接触し、下部電極側開口51Cの周縁に当接する(図2(c))また、第2清掃体512のブラシ512a、512bは、下部電極2の電極面21及びその周辺部に押圧接触した状態である。
【0045】
このとき、下部電極2において下部電極清掃体512の回転により生じるダストは、側壁514に設けられた吸気路514A及びアーム部51の吸気通路513を通りアーム部側吸引口51Bを介して本体側吸引口102Aから装置外部に排出される。
【0046】
清掃後、電極昇降機構により下部電極2を下降させた後、昇降移動機構53によりアーム部51を対向位置Pまで下降させ、さらに回転駆動機構52により、アーム部51を退避位置に回転移動する。
【0047】
<本実施形態の効果>
【0048】
このように構成した本実施形態に係る元素分析装置100によれば、可動部であるアーム部51に設けられたアーム部側吸引口51Bと、装置本体側に設けられた本体側吸引口102Aとが清掃位置Qで連通するようにしているので、吸引機器と可動部であるアーム部51とを接続するフレキシブルホース等のホースを不要にすることができ、清掃機構5の構成を簡略化することができるとともに、清掃機構5を長寿命化することができる。
【0049】
また、本体側吸引口102Aとアーム部側吸引口51Bとの間に弾性材料からなる連結体55を設けることにより、清掃位置Qにおけるそれら吸引口の連結がより一層確実になり、各清掃体511、512により生じるダストを確実に吸引することができる。
【0050】
さらに本実施形態では、清掃機構5の動作として、アーム部51を清掃位置Qに移動させた後、清掃位置Qにあるアーム部51の第2清掃体に下部電極2を接触させるようにしているので、各電極2、3からのダストをまき散らすことなく吸引することができる。仮に、下部電極2の上昇動作によりアーム部51を清掃位置Qに上昇させた場合、下部電極2とアーム部51の下部電極清掃体512が接触したとたんに、当該清掃体512により下部電極2の付着物をまき散らしながら、アーム部51が上昇して清掃位置Qに移動することになり、装置内部を汚してしまうという問題がある。本実施形態では、各清掃体が電極を清掃する段階において、必ず本体側吸引口102A及びアーム部側吸引口51Bが連通して、吸気通路513が吸引機器に接続された状態であるため、ダストをまき散らすことがない。
【0051】
<その他の変形実施形態>
【0052】
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。
【0053】
例えば、前記実施形態では、連結体を設けるようにしているが、連結体を設けることなく、アーム部側吸引口及び本体側吸引口を直接接触させるようにしても良い。また、本体側吸引口が形成されるブロック体を弾性部材により形成することも考えられる。
【0054】
また、前記実施形態では、アーム部側吸引口が鉛直上向きに形成され、本体側吸引口が鉛直下向きに形成されているが、その他、アーム部が清掃位置Qに到達したときに、アーム部側吸引口及び本体側吸引口が連通するように形成されていれば良く、例えばアーム部側吸引口をアーム部の側面に水平方向を向くように形成し、本体側吸引口を当該アーム部側吸引口に対応する位置に水平方向を向くように形成しても良い。
【0055】
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】
【0056】
【図1】電極部分及び搬送・清掃ユニットを主として示す断面図。
【図2】清掃機構の動作を示す模式図。
【符号の説明】
【0057】
100 ・・・元素分析装置
R ・・・るつぼ
2 ・・・下部電極
3 ・・・上部電極
5 ・・・清掃機構
511 ・・・上部電極清掃体
51A ・・・上部電極側開口
51B ・・・アーム部側吸引口
513 ・・・吸気通路
51 ・・・アーム部
P ・・・離間位置(対向位置)
Q ・・・清掃位置
53 ・・・昇降駆動部
102A・・・本体側吸引口
55 ・・・連結体
512 ・・・下部電極清掃体


【特許請求の範囲】
【請求項1】
上部電極及び当該上部電極に対して昇降移動する下部電極を備え、それら電極により、試料を収容するるつぼを狭持し、当該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、
前記上部電極を清掃する清掃機構を具備し、当該清掃機構が、
前記上部電極を清掃する上部電極清掃体と、一端が上部電極側開口として上部電極清掃体の周囲に開口し、他端が前記上部電極側開口から空気を吸引するためのアーム部側吸引口として開口する吸気通路を有するアーム部と、
前記上部電極清掃体が上部電極を清掃する清掃位置、及び当該清掃位置から離間した離間位置との間で前記アーム部を昇降移動させる昇降駆動部と、
装置本体側に固定され、吸引機器が接続される本体側吸引口と、を備え、
前記アーム部側吸引口が、前記清掃位置において、前記本体側吸引口と連通するものである元素分析装置。
【請求項2】
前記アーム部側吸引口又は前記本体側吸引口の周縁部に設けられ、前記清掃位置において前記アーム部側吸引口及び前記本体側吸引口を連通する、弾性材料からなる連結体を備える請求項1記載の元素分析装置。
【請求項3】
前記アーム部が、下部電極を清掃する下部電極清掃体を有し、
前記上部電極清掃体を清掃位置に移動させて、前記アーム部側吸引口及び前記本体側吸引口が連通した後に、前記下部電極を上昇させて、前記下部電極及び前記下部電極清掃体を当接させて、当該下部電極を清掃する請求項1又は2記載の元素分析装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−8111(P2010−8111A)
【公開日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−165096(P2008−165096)
【出願日】平成20年6月24日(2008.6.24)
【出願人】(000155023)株式会社堀場製作所 (638)
【Fターム(参考)】