(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら、るつぼＲの上下の反転を判別可能にする。【解決手段】試料分析装置において、るつぼ設置部３３に載置突起３３２を設け、るつぼＲをるつぼ設置部３３に上下正向きに設置した場合と、上下逆向きに設置した場合とで、るつぼ設置部３３上におけるるつぼＲの高さ位置が異なるようにしている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開口した試料容器が設置される容器設置部を備え、当該試料容器に収容された試料を分析する試料分析装置であって、
前記容器設置部が、試料容器を上下正向きに設置した場合に当該試料容器が載置され、試料容器を上下逆向きに設置した場合に当該試料容器内に収容される載置突起を有する試料分析装置。
【請求項２】
前記容器設置部が、前記載置突起の周囲に設けられ、前記載置突起上に試料容器が上下正向きに載置された場合に、当該試料容器の転倒を防止する転倒防止面を備える請求項１記載の試料分析装置。
【請求項３】
前記載置突起に試料容器が上下正向きに設置された場合にのみ、前記試料容器を検出する容器検知センサをさらに備える請求項１又は２記載の試料分析装置。
【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試料分析装置に関し、特に、るつぼ等の試料容器の上下の反転を検出する機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の試料分析装置において、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試料分析装置がある。
【０００３】
そして、この元素分析装置は、るつぼをるつぼ収容部から落下させて、るつぼ設置部に設置し、当該るつぼ設置部に設置されたるつぼを下部電極上に搬送するようにしている。
【０００４】
従来、るつぼ設置部は、図７に示すように、上部に開口したカップ形状をなすものであり、るつぼはるつぼ設置部の凹部底面に載置される。そして、光電センサによりるつぼ設置部上のるつぼの有無が検出される。具体的には、光電センサの発光部から出た光をるつぼ設置部上のるつぼの側面で反射させて、その反射光が光電センサの受光部により検出されたか否かにより、るつぼの有無が検出される。
【０００５】
しかしながらこのような構成では、るつぼが上下逆向きに設置された場合であっても、光電センサの光がるつぼに照射されて反射するため、るつぼが設置されていることは検出できるが、るつぼが上下逆向きに設置されたことは検出できないという問題がある。
【０００６】
また、るつぼが上下逆向きに設置されたことを検出するためには、別途上下逆向きになっていることを検出するセンサを設ける必要があり、その設置場所の確保、製造コストの増大及び装置構成が複雑になる等の問題がある。
【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】
【０００７】
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、簡単且つ安価な構成でありながら、るつぼ等の試料が収容される試料容器の上下の反転を判別可能にす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】
【０００８】
すなわち本発明に試料分析装置は、上部が開口して、試料を収容する試料容器が設置される容器設置部を備え、当該試料容器に収容された試料を分析する試料分析装置であって、前記容器設置部が、試料容器を上下正向きに設置した場合に当該試料容器が載置され、試料容器を上下逆向きに設置した場合に当該試料容器内に収容される載置突起を有することを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、試料容器を容器設置部に上下正向きに設置した場合と、上下逆向きに設置した場合とで、容器設置部上における試料容器の高さ位置が異なる。具体的には、上下正向きに設置した場合に比べて上下逆向きに設置した場合の方が低くなる。したがって、試料設置部に載置突起を設けるだけという簡単な且つ安価な構成でありながら、試料容器の上下の反転を簡単に判別することができる。つまり、オペレータは試料容器の高さ位置により視覚的に判別でき、また、試料容器の有無及び上下正逆をセンサにより判別する場合においては、センサを正向きに設置した場合にのみ試料容器を検出できる高さに配置することにより、１つのセンサだけで試料容器の有無及び正逆を判別できるようになる。
【００１０】
載置突起上に上下正向きに設置された場合に試料容器が転倒することを好適に防止するためには、前記容器設置部が、前記載置突起の側周に設けられ、前記載置突起上に試料容器が上下正向きに載置された場合に、当該試料容器の転倒を防止する転倒防止面を備えることが望ましい。
【００１１】
容器設置部上における試料容器の有無及び反転を自動で検出できるようにするためには、前記載置突起に試料容器が上下正向きに設置された場合にのみ、前記試料容器を検出する容器検知センサをさらに備え、前記容器設置部及び前記容器検知センサにより反転検出機構を構成していることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、簡単且つ安価な構成でありながら、るつぼ等の試料容器の上下の反転を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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は本実施形態の試料分析装置１００の概略構成図、図２はるつぼ供給機構３の構成を示す模式的断面図、図３は案内管の正面図、図４はるつぼ設置部３３の構成を示す拡大断面図、図５は反転検出機構４及び反転検出方法を示す模式図である。
【００１４】
＜装置構成＞
本実施形態に係る試料分析装置１００は、るつぼＲ内に収容された金属試料（以下、単に試料とも言う）を加熱溶解し、その際に発生するガス成分を分析することによって、当該試料中に含まれている元素を測定するもので、分析装置本体１と、当該分析装置本体１にるつぼＲを搬送するるつぼ搬送機構２と、当該るつぼ搬送機構２に搬送されるるつぼＲを供給するるつぼ供給機構３とを備えている。
【００１５】
＜＜分析装置本体１＞＞
分析装置本体１から説明すると、この分析装置本体１の正面には、図１に示すように、上部電極１２及び下部電極１１が上下に離間させて設けられており、下部電極１１上に、試料を収容したるつぼＲを載置できるように構成してある。この図１に示す下部電極１１上に載置されたるつぼ位置が加熱位置Ｐ１である。なお、図１中、符号１３は下部電極１１上におけるるつぼの有無を検知する検知センサ（例えば光電センサ）である。また、るつぼＲは、上部が開口した円筒状をなす黒鉛を素材としたもので、下端部は先細りのテーパ形状をなしている。なお、るつぼＲは、下端部が先細りテーパ形状をなすものの他、下端部の外周に環状凹溝が形成されたものであっても良い。
【００１６】
そして分析時は、加熱位置Ｐ１に置かれたるつぼＲに対して、下部電極１１が上方にスライドし、上部電極１２との間でるつぼＲを挟み込む。この状態で、上部電極１２の上方に設けられた試料投入口１２Ａから、るつぼＲ内に試料を投入されると、その後、電極１１、１２間に電流が印加され、るつぼＲが発熱して内部の試料が加熱融解される。加熱した試料から発生したガスは、図示しない分析部に送られて成分が測定され、その結果から、試料に元々含まれていた元素が分析される。
【００１７】
例えば、試料中の酸素量を測定する場合には、試料の加熱によって反応生成物であるＣＯ（一酸化炭素）を発生させ、ＣＯを例えば分析部を構成する非分散形赤外線検出器を用いて測定し、そのＣＯ値に基づいて当該試料中に存在していた酸素量を測定・算出する。その他、反応生成物とそれに応じた分析部を設定することにより、水素や窒素などの成分も測定することができる。なお、分析後は、使用したるつぼＲは、るつぼ搬送機構２により試料と共に廃棄処分される。
【００１８】
＜＜るつぼ搬送機構２＞＞
るつぼ搬送機構２は、図１に示すように、後述するるつぼ設置部３３に設置されたるつぼＲを、分析装置本体１における加熱位置Ｐ１まで搬送するものであり、加熱位置Ｐ１（下部電極１１）に対して進退移動可能なアーム部２１と、当該アーム部２１を駆動する駆動機構（図示しない）と、アーム部２１の先端に取り付けられた一対の把持爪２２とを具備するもので、別に設けた制御機器（図示しない）からの指令によって制御される。
【００１９】
アーム部２１の基端部は、基台１０１に設けられた駆動機構の回転軸に連結されており、この駆動機構により、アーム部２１は、加熱位置Ｐ１及び加熱位置Ｐ１から離間した退避位置の間を回転して進退移動する。ここで、退避位置は、加熱位置Ｐ１に対して、るつぼ設置部３３よりも外方に位置している。また、把持爪２２は、少なくとも一方が例えば概略くの字形をなすものである。各把持爪２２は、基端部においてアーム部２１にスライド駆動可能に保持されており、前記制御機器からの指令で把持爪２２間の距離を縮めるようにスライドさせることによって、各把持爪２２の中央部分間で前記るつぼＲの側周面を狭圧把持できるように構成されている。
【００２０】
るつぼ搬送機構２の動作について説明すると、るつぼ搬送時において、アーム部２が退避位置から回転移動して、るつぼ設置部３３に至る。そして、把持爪２１がるつぼ設置部３３にあるるつぼＲを把持する。その後、再び回転移動して、加熱位置Ｐ１に移動し、加熱位置Ｐ１（下部電極１１上）にるつぼＲを載置する。載置後、アーム部２は退避位置に戻る。また分析後は、アーム部２１が退避位置から加熱位置Ｐ１に移動し、把持爪２１が下部電極１１上にあるるつぼＲを把持し、図示しない廃棄容器に搬送して廃棄する。
【００２１】
＜＜るつぼ供給機構３＞＞
るつぼ供給機構３は、るつぼ搬送機構２により搬送されるるつぼＲを自動的に供給するものであり、特に図２に示すように、複数のるつぼＲを収容可能なるつぼ収容部３１と、るつぼ収容部３１からるつぼＲを自重により落下させる案内路３２と、案内路３２の出口に設けられ、落下したるつぼＲを受け取るるつぼ設置部３３と、を備えている。
【００２２】
るつぼ収容部３１は、複数のるつぼＲが並列に載置される傾斜面３１１と、当該傾斜面３１１の下方に設けられた排出口３１２と、傾斜面３１１の下方に滑下したるつぼＲを保持して前記排出口３１２に移動させるるつぼ排出機構３１３とを備えている。るつぼ排出機構３１３としては、例えば、側面にるつぼＲを収容する凹部を有し、一軸周りに回転する回転体（図１参照）と、当該回転体を回転させる駆動部（図示しない）とからなり、前記凹部に収容されたるつぼＲを回転することにより、排出口３１２に移動させるものが考えられる。そして、るつぼ排出機構３１３により、排出口３１２上部に移動されたるつぼＲは自重により、排出口３１２から落下して排出される。これならば、るつぼＲを並列に収容しているので、るつぼＲを可及的に多く収容することができる。またるつぼＲの自重を用いて排出するようにしているので排出機構３１３の構造を簡単にすることができる。
【００２３】
案内路３２は、るつぼＲを略鉛直方向に落下させて、るつぼ設置部３３に案内するものであり、図２に示すように、るつぼ収容部３１の排出口３１２に連通して、略鉛直に形成されている。
【００２４】
また、案内路３２は、るつぼ収容部３１から導入されたるつぼＲを上下正向きの状態のまま落下させるものであり、るつぼＲが落下する際に上下反転しない内径、例えば、るつぼＲの最長の対角線の長さ寸法よりも小さい内径である。
【００２５】
案内管５の側壁には、排出口３１２から導入されたるつぼＲ以外の異物（例えばるつぼＲの破片等）を出口（導出口３２ｂ）に到達させること無く案内管５の外部に排出するための、例えばスリット状の貫通孔５Ａが１又は複数個設けられている（図３において３個）。具体的には、案内管５中、傾斜面３１１に略垂直に設けられた屈曲部５１の側壁下方に貫通孔５Ａが設けられている。これにより、破片は自重により貫通孔５Ａを通って案内管５外に排出される。また、この貫通孔５Ａにより、案内路３２におけるるつぼＲの詰まりを確認することもできる。
【００２６】
また、案内路３２の出口近傍には、るつぼＲの落下速度を低下させるためのテーパ部３２１が形成されている。このテーパ部３２１の最小径は、るつぼＲの外径よりも若干大きく、るつぼＲが通過可能なものである。また案内路３２におけるテーパ部３２１の下流側は、テーパ部３２１の最小径と同一径を有する。これならば、案内路３２の出口近傍におけるるつぼＲの落下速度を小さくすることができ、るつぼ設置部３３に着地する際のるつぼＲの損傷を防止することができる。また、るつぼ設置部３３での設置位置の位置ずれを防止することができ、精度良く設置することができる。
【００２７】
るつぼ設置部３３は、図１及び図２に示すように、基台１０１に設けられたエアシリンダ等からなる昇降機構３４の駆動軸３４１の先端部に設けられている。そして、るつぼ設置部３３は、案内路３２に接続されて、落下したるつぼＲを受け取る受取位置Ｑ１と、当該受取位置Ｑ１から鉛直下方に離間したるつぼ搬送位置Ｑ２との間を昇降移動するものである。なお、るつぼ設置部３３の詳細は後述する。
【００２８】
＜＜反転検出機構４＞＞
しかして本実施形態のるつぼ供給機構３は、図１及び図２に示すように、るつぼＲの上下の反転を検出するための反転検出機構４を備えている。このるつぼ反転検出機構４は、るつぼ設置部３３と、るつぼ検知センサ４１とから構成される。
【００２９】
具体的にるつぼ設置部３３は、図４に示すように、るつぼＲを収容可能な凹部３３１ｘを有し、るつぼＲを受け取るるつぼ受け本体３３１と、当該るつぼ受け本体３３１の凹部３３１ｘ内に設けられた載置突起３３２とを備えている。
【００３０】
るつぼ受け本体３３１は、概略有底円筒形状をなし、内部を視認可能な透明樹脂から形成されており、その凹部３３１ｘの内径は、るつぼＲの外径よりも大きい。また、るつぼ受け本体３３１の上端部外周面には、テーパ面３３１ｔが形成されている。そして、るつぼ設置部３３がるつぼ搬送位置Ｑ２から受取位置Ｑ１に移動するにつれて、前記案内路３２を形成する案内管５の出口側端面に設けられたテーパ面５ｔと嵌ることにより、るつぼ受け本体３３１及び載置突起３３２と案内路３２との位置決めを行う位置決め機能を発揮する（図２参照）。
【００３１】
載置突起３３２は、るつぼ受け本体３３１の凹部３３１ｘ内において同軸上に設けられ、るつぼＲが上下正向きに設置された場合には、その略水平な上面３３２ａにるつぼＲが載置される。一方、載置突起３３２は、るつぼＲが上下逆向きに設置された場合には、るつぼＲ内に収容される。この構成により、るつぼＲを上下正向きに設置した場合と、るつぼＲを上下逆向きに設置した場合とで、るつぼ設置部３３におけるるつぼＲの高さ位置が異なる。
【００３２】
なお、本実施形態の載置突起３３２は、るつぼ受け本体３３１の凹部底面３３１ｘ１に固定されるものであるが、るつぼ受け本体３３１の略中央部に設けられた貫通孔を通って昇降機構３４の駆動軸３４１に固定されるものであっても良い。
【００３３】
具体的に載置突起３３２は、概略円柱形状をなすものであり、その直径がるつぼＲの開口径よりも若干小さく設定されている。より詳細には、載置突起３３２の直径は、るつぼＲを上下正向きに安定して載置するために、るつぼＲの開口径よりも小さい範囲で可及的に大きくするとともに、るつぼＲが上下逆向きに設置されたときに、るつぼＲが自重により載置突起３３２に嵌合するようにしている。
【００３４】
また、載置突起３３２の長さは、用いられる種々のるつぼＲにおいて、いずれの深さ寸法よりも長くして、るつぼＲのサイズを問わない構造としている。つまり、上下逆向きに設置した場合に、るつぼＲの開口が凹部底面３３１ｘ１に接触しない長さである。つまり、載置突起３３２の長さは、上下逆向きに設置した場合に、凹部底面３３１ｘ１と、るつぼＲの開口端面との間に空間が形成されるように設定されている。これにより、るつぼＲの破片等の異物が凹部３３１ｘに蓄積されている場合であっても、るつぼ受け本体３３１は、上下逆向きにるつぼＲを収容することができる。
【００３５】
さらに、載置突起３３２は、るつぼ受け本体３３１の凹部３３１ｘ内に収まる長さである。これにより、るつぼ受け本体３３１の凹部３３１ｘの内側周面３３１ｘ２は、載置突起３３２の上部において、載置突起３３２の周囲に、その外側周面から等間隔に設けられることになる。そうすると、凹部３３１ｘの内側周面３３１ｘ２は、載置突起３３２にるつぼＲが上下正方向に設置された場合において、るつぼＲの転倒を防止する転倒防止面としての機能を発揮する。
【００３６】
るつぼ検知センサ４１は、載置突起３３２にるつぼＲが上下正向きに設置された場合にのみるつぼＲを検出する、光を利用したものである。具体的には、光電センサを用いられ、光電センサの発光部を出て受光部に到達する光Ｌ１の軌道が、るつぼ設置部３３に上下正向きに設置されたるつぼＲの外周面で反射して受光部に到達するように構成されている。
【００３７】
るつぼ検知センサ４１の具体的な設置位置は、図５に示すように、るつぼ設置部３３のるつぼ搬送位置Ｑ２の側方に設けられている。より詳細には、るつぼ検知センサ４１の発光部から出る光Ｌ１の高さ位置が、上下正向きに設置した場合の高さ位置Ｔ１と、上下逆向きに設置した場合の高さ位置Ｔ２との間に位置するように設けられている。ここで、高さ位置Ｔ１、Ｔ２とは各設置状態におけるるつぼＲの最上端の高さ位置をいう。例えば、上下正向きに設置した場合には、るつぼＲの開口が設けられた上面の高さ位置であり、上下逆向きに設置した場合には、るつぼＲの底面の高さ位置である。なお、本実施形態では、上下逆向きに設置した場合、るつぼＲは、側面視においてるつぼ受け本体３３１内に収容されて隠れてしまうため、るつぼ受け本体３３１の最上端の高さ位置よりも高い位置に設けられている。
【００３８】
このような構成により、るつぼＲを上下正向きに設置した場合には、発光部から出た光Ｌ１は、るつぼＲの側面により反射されて受光部により受光される。一方、るつぼＲを上下逆向きに設置した場合には、発光部から出た光Ｌ１は、るつぼＲの外側周面により反射されることなく、受光部により受光されない。以上により、るつぼ設置部３３にるつぼＲが設置されていない場合、設置されていても上下逆向きに設置されている場合には、受光部が光Ｌ１を受光しないことから、るつぼＲの有無及びるつぼＲの反転を検知できる。また、受光部の検知信号は、図示しない報知手段に出力され、警報音等でオペレータに報知するようにしている。なお、るつぼ検知センサ４１は、上述した反射型のものに限られず、透過型のものでもよいし、超音波を利用したもの等を用いても構わない。
【００３９】
＜本実施形態の効果＞
【００４０】
このように構成した本実施形態に係る試料分析装置１によれば、るつぼＲをるつぼ設置部３３に上下正向きに設置した場合と、上下逆向きに設置した場合とで、るつぼ設置部３３上におけるるつぼＲの高さ位置が異なる。具体的には、るつぼＲの高さ位置が、上下正向きに設置した場合に比べて上下逆向きに設置した場合の方が低くなる。そして、センサを正向きに設置した場合にのみるつぼＲを検出できる高さに配置しているので、１つのセンサだけでるつぼＲの有無及び上下正逆をセンサにより判別できる。さらに、るつぼＲの破片等の異物を載置突起３３２の周囲に落とすだけでるつぼ設置部３３にるつぼＲを安定して設置できるようになり、るつぼ設置部３３の清掃が容易になる。
【００４１】
＜その他の変形実施形態＞
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、図６に示すように、るつぼ受け本体３３１の底壁に、るつぼＲの破片などの異物をるつぼ受け本体３３１から落下させて排出するための排出口３３１Ａを設けるようにしても良い。これならば、るつぼＲの破片等の異物がるつぼ受け本体３３１内に溜まることが無くなり、るつぼＲが上下逆向きに設置された場合に、るつぼＲが異物に邪魔されることなく、載置突起３３２に確実に嵌るようにすることができる。
【００４４】
また、前記実施形態の載置突起は円柱状であり、その直径がるつぼの開口径よりも小さいものであったが、載置突起の形状は円柱状に限られず、るつぼを上下逆向きに設置した場合に、るつぼ内に収容されるものであれば形状は限定されない。例えば、載置突起が角柱状をなすものであっても良い。
【００４５】
さらに、載置突起の長さは前記実施形態に限られず、るつぼの長さ（凹部の深さ）に応じて設定することができる。例えば、載置突起の長さは、上下逆向きに設置した場合に、るつぼの開口が凹部底面に接触する長さであっても良い。これにおいても、るつぼを上下正向きに設置した場合と上下逆向きに設置した場合とで、るつぼ設置部におけるるつぼの高さ位置が異なるので、るつぼの有無及びるつぼの上下の反転を検出することができる。
【００４６】
前記実施形態では、るつぼ設置部は、るつぼ収容部から案内路を通じて、るつぼが設置されるものであったが、オペレータが例えばピンセット等を用いて手動で設置するようにしても良い。
【００４７】
また、黒鉛るつぼの他に、セラミックるつぼを用いるものであっても良い。この場合、分析装置本体は高周波加熱炉を備えるものであり、試料中に存在する炭素や硫黄などを分析するものであっても良い。
【００４８】
その上、前記実施形態では、試料容器がるつぼである試料分析装置に用いるものであったが、その他、試料容器中に試料を収容して、当該試料を分析する試料分析装置であっても良い。
【００４９】
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】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る試料分析装置の模式的構成図。
【図２】同実施形態におけるるつぼ供給機構の模式的構成図。
【図３】同実施形態における案内管の正面図。
【図４】るつぼ設置部の構成を示す拡大断面図。
【図５】反転検出機構及び反転検出方法を示す図。
【図６】変形実施形態に係るるつぼ設置部の断面図。
【図７】従来のるつぼ設置部の構成を示す図。
【符号の説明】
【００５１】
１００    ・・・試料分析装置
Ｒ        ・・・るつぼ（試料容器）
３３      ・・・るつぼ設置部（容器設置部）
３３２    ・・・載置突起
３３１ｘ２・・・凹部の内側周面（転倒防止面）
４１      ・・・るつぼ検知センサ（容器検知センサ）
４        ・・・反転検出機構
【図１】
2010008244.tif 000003
【図２】
2010008244.tif 000004
【図３】
2010008244.tif 000005
【図４】
2010008244.tif 000006
【図５】
2010008244.tif 000007
【図６】
2010008244.tif 000008
【図７】
2010008244.tif 000009