(57)【要約】      （修正有）【課題】試料の乾燥を迅速に行なうことが可能な試料乾燥装置を安価に提供する。【解決手段】熱伝導性のチャンバ２、チャンバを加熱するヒータ２４、ヒータの出力の増減を行なう温度制御部２８、チャンバ内を減圧状態にする真空ポンプ２２、チャンバの内部空間に収容される試料の上方に気体噴出口となる先端をもつノズル１０、及びノズルの先端と流路を介して連通し、チャンバの内部空間が減圧状態となったときにチャンバの内部と外部との圧力差によって外部の気体を内部空間側へ取り込む外部気体取込部を備えている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
密閉された内部空間を有し、その内部空間内に試料を収容する熱伝導性のチャンバと、
前記チャンバを加熱するヒータと、
前記チャンバの温度を検知する温度センサと、
前記温度センサからの信号に基づき、前記チャンバの温度が所定の温度になるように前記ヒータの出力の増減を行なう温度制御部と、
前記チャンバの前記内部空間に接続され、前記チャンバ内を減圧状態にする真空ポンプと、
前記チャンバの前記内部空間に収容される試料の上方に気体噴出口となる先端をもつノズルと、
前記ノズルの先端と流路を介して連通し、前記チャンバの前記内部空間が減圧状態となったときに前記チャンバの内部と外部との圧力差によって外部の気体を前記気体噴出口から前記内部空間側へ取り込む外部気体取込部と、を備えた試料乾燥装置。
【請求項２】
前記チャンバ内の圧力は前記ノズルの流路抵抗と前記真空ポンプの排気流量により調節される請求項１に記載の試料乾燥装置。
【請求項３】
前記チャンバの上面は開閉式のカバーによって封止され、そのカバーの下面側に前記ノズルが設けられており、前記カバー内に前記ノズル先端と前記外部気体取込部とを連通させる大気導入流路が設けられている請求項１又は２に記載の試料乾燥装置。
【請求項４】
前記外部気体取込部は前記チャンバ側に設けられており、
前記大気導入流路は前記カバー内と前記チャンバ内の両方に設けられ、前記カバーの下面に前記カバー側の前記大気導入流路の端部が設けられ、前記カバーが閉じられたときに前記カバー側の前記大気導入流路の端部と対向する前記チャンバの上面の位置に前記チャンバ側の前記大気導入流路の端部が設けられ、前記カバーが閉じられたときに前記カバー側の前記大気導入流路と前記チャンバ側の前記大気導入流路とが連通するように構成されている請求項３に記載の試料乾燥装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、液体試料を気化させ又は固体試料に含まれる水分を蒸発させる試料乾燥装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分析用の前処理過程等において液体試料を気化させる方法としては、大気解放された環境下で大気などのガスを吹き付けながら液体試料を加熱する方法が一般的である。また、水分を含む固体試料の水分を除去する方法としては、真空下で凍結させて乾燥させる方法が一般的である。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
液体試料を大気解放された環境下において加熱して蒸発させる方法では、試料の乾燥が終了するまでに時間を要し、分析のスループットの向上の妨げとなっていた。また、液体試料の溶媒等によっては有害な気体や臭気が発生することがあり、そのような場合には、試料の乾燥により発生する気体を室外へ強制的に排気するためのドラフトチャンバ等が必要となり、コストが高くなるという問題があった。また、試料の乾燥によって気化した物質が飛散することによるコンタミネーションの問題もある。
【０００４】
そこで、本考案は、試料の乾燥を迅速に行なうことが可能な試料乾燥装置を安価に提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案に係る試料乾燥装置の一実施形態は、密閉された内部空間を有し、その内部空間内に試料を収容する熱伝導性のチャンバと、チャンバを加熱するヒータと、チャンバの温度を検知する温度センサと、温度センサからの信号に基づき、チャンバの温度が所定の温度になるようにヒータの出力の増減を行なう温度制御部と、チャンバの内部空間に接続され、チャンバ内を減圧状態にする真空ポンプと、チャンバの内部空間に収容される試料の上方に気体噴出口となる先端をもつノズルと、ノズルの先端と流路を介して連通し、チャンバの内部空間が減圧状態となったときにチャンバの内部と外部との圧力差によって外部の気体を気体噴出口から内部空間側へ取り込む外部気体取込部と、を備えたものである。
【考案の効果】
【０００６】
本考案に係る試料乾燥装置の一実施形態では、ヒータによって所定温度に温度調節がなされるとともに真空ポンプによって減圧状態にされるチャンバの内部空間に試料が収容されるので、試料の水分が蒸発する。さらに、チャンバの内部空間が減圧状態となったときにチャンバの内部と外部との圧力差によって外部気体取込部からチャンバ内に外部の気体が取り込まれ、チャンバ内の試料に対して外部の気体が吹き付けられるので、試料の蒸発界面の飽和蒸気圧状態が破壊され、試料の水分の蒸発を促進させて試料の乾燥を迅速に行なうことができる。また、試料に対して吹き付けられる気体は、チャンバの内部空間が減圧状態となったときにチャンバの内部と外部の圧力差によって取り込まれるものであるため、チャンバの内部空間に強制的に外部の気体を取り込むための機構は不要である。したがって、試料の乾燥を迅速に行なうことの可能な試料乾燥装置を安価に構成することができる。試料の乾燥により発生する気体は真空ポンプによって強制的に排気されるため、ドラフトチャンバのような大掛かりな装置は不要であるとともに、コンタミネーションの発生を防止することができる。
【０００７】
ここで、「試料の乾燥」とは、試料に含まれる溶媒を蒸発させることのほか、液体試料を気化させることも含む。試料が液体試料である場合には、チャンバの内部空間の圧力が液体試料の蒸気圧以下でかつその液体試料の突沸現象が生じないような圧力に制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】試料乾燥装置の一実施例を概略的に示す構成図である。
【図２】同実施例のチャンバ及びカバーの構造を示す断面構成図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
チャンバ内の圧力はノズルの流路抵抗と真空ポンプの排気流量により調節されることが好ましい。
【００１０】
本考案に係る試料乾燥装置のより具体的な形態としては、チャンバの上面は開閉式のカバーによって封止され、そのカバーの下面側に前記ノズルが設けられており、カバー内にノズル先端と外部気体取込部とを連通させる大気導入流路が設けられている。
【００１１】
上記形態において、外部気体取込部はチャンバ側に設けられており、大気導入流路はカバー内とチャンバ内の両方に設けられ、カバーの下面にカバー側の大気導入流路の端部が設けられ、カバーが閉じられたときにカバー側の大気導入流路の端部と対向するチャンバの上面の位置にチャンバ側の大気導入流路の端部が設けられ、カバーが閉じられたときにカバー側の大気導入流路とチャンバ側の大気導入流路とが連通するように構成されていることが好ましい。カバー側に外部気体取込部が設けられていると、カバーの開閉の際に大気を取り込むための配管が邪魔になることがある。そのため、外部気体取込部をチャンバ側に設け、カバーが閉じられたときに、カバー内に設けられた大気導入流路とチャンバ内に設けられた大気導入流路とが連通してノズル先端と外部気体取込部との間が連通するようにすることで、大気を取り込むための配管がカバーの開閉に影響しないようにすることができる。
【００１２】
本考案に係る試料乾燥装置の一実施例について図１を用いて説明する。
【００１３】
この試料乾燥装置は、例えばアルミニウムなどの良好な熱伝導性金属により構成された熱伝導性のチャンバ２を備えている。チャンバ２は、液体試料８の入った容器６を収容する内部空間２ａを備えている。チャンバ２の上部に開閉式のカバー４が設けられており、カバー４が閉じられることによって内部空間２ａが密閉された空間となる。
【００１４】
カバー４には下方へ伸びたノズル１０が設けられている。ノズル１０の内部には大気導入流路１２が設けられている。大気導入流路１２には大気取込流路１４（外部気体取込部）の一端が接続されており、大気取込流路１４の他端は大気解放されている。大気取込流路１４上には流量調節バルブ１６が設けられている。
【００１５】
チャンバ２の内部空間２ａに圧力調整流路１８が連通している。圧力調整流路１８は三方バルブ２０を介して真空ポンプ２２へ通じる減圧流路２１と接続されている。三方バルブ２０は、減圧流路２１を圧力調整流路１８側と大気解放口側のいずれか一方に切り替えて接続する。試料の乾燥を行なう際は圧力調整流路１８と減圧流路２１が接続される。圧力調整流路１８には流量調節バルブ２３が設けられている。
【００１６】
チャンバ２の内部空間２ａは真空ポンプ２２によって大気圧よりも減圧状態にされる。チャンバ２の内部空間２ａが減圧状態にされると、チャンバ２の内外の圧力差によって大気取込流路１４を介して大気がチャンバ２内に取り込まれ、内部空間２ａ内に収容された液体試料８に対してノズル１０の先端から大気が吹き付けられる。
【００１７】
ノズル１０の内側の流路が一定の流路抵抗をもっているので、内部空間２ａ内の圧力は、真空ポンプ２２による排気流量とノズル１０の先端から内部空間２ａ内に導入される大気の流量によって決まるものである。真空ポンプ２２の排気流量が流量調節バルブ２３により調節され、内部空間２ａに流入する大気の流量が流量調節バルブ１６により調節されることで、内部空間２ａ内の圧力が設定された圧力に調節される。内部空間２ａ内の圧力は、溶媒の蒸気圧以下の圧力に設定される。
【００１８】
チャンバ２にはヒータ２４が埋設されているとともに、チャンバ２に熱電対からなる温度センサ３０が取り付けられている。ヒータ２４の出力であるヒータ２４への電源部２６からの印加電圧は温度制御部２８によって制御される。温度制御部２８は、温度センサ３０の信号に基づき、チャンバ２の温度が所定温度となるように電源部２６からヒータ２４への印加電圧を増減する。チャンバ２は例えば発泡樹脂などの発泡体からなる断熱材３２によってその周囲が覆われている。
【００１９】
この実施例の試料乾燥装置では、真空ポンプ２２によってチャンバ２の内部空間２ａ内を減圧状態にしながらヒータ２４でチャンバ２を加熱することで液体試料８の乾燥を促し、さらに、内部空間２ａ内が減圧状態となることによって大気取込流路１４から取り込まれる大気をノズル１０の先端から液体試料８の蒸発界面に吹き付けることで、液体試料８の蒸発界面の飽和蒸気圧状態を破壊し、液体試料８のさらなる蒸発を促すことができる。これにより、液体試料８を迅速に気化させることができる。
【００２０】
次に、チャンバ２及びカバー４の具体的な構造の一例について図２を用いて説明する。
【００２１】
カバー４は、チャンバ２の上部に蝶番３４によって開閉可能に取り付けられている。カバー４が閉じられたときにチャンバ２の内部空間２ａ内が密閉されるように、チャンバ２の上面とカバー４との間に弾性材料からなるＯリング３６が介在する。
【００２２】
カバー４の内部とチャンバ２の内部にそれぞれ大気導入流路１２ａと大気導入流路１２ｂが設けられている。カバー４側の大気導入流路１２ａは一端側がノズル１０の先端に通じ、他端側がカバー４の下面に通じている。チャンバ２側の大気導入流路１２ｂの一端は、チャンバ２の上面に設けられている。チャンバ２側の大気導入流路１２ｂの他端側はチャンバ２の下面に設けられた配管接続部４０に通じている。配管接続部４０に大気取込流路１４をなす配管が接続されている。
【００２３】
カバー４側の大気導入流路１２ａの他端とチャンバ２側の大気導入流路１２ｂの一端は、カバー４が閉じられたときに互いに対向する位置に設けられており、カバー４が閉じられたときに大気導入流路１２ａの他端と大気導入流路１２ｂの一端の周縁部がＯリング３８によって封止され、両流路１２ａと１２ｂが連通する。これにより、内部空間２ａ内が減圧状態となったときには、大気取込流路１４より取り込まれた大気が大気導入流路１２ｂ及び１２ａを通じてノズル１０の先端に供給され、ノズル１０の先端から液体試料８に対して大気が吹き付けられる。
【００２４】
チャンバ２の内部に圧力調整流路１８と減圧流路２１が設けられている。圧力調整流路１８は、一端がチャンバ２の内部空間２ａに設けられ、他端がチャンバ２の外周面に設けられている。減圧流路２１の一端はチャンバ２の外周面における圧力調整流路１８の他端の近傍に設けられている。減圧流路２１の他端はチャンバ２の下面に設けられた配管接続部４２に通じている。配管接続部４２には真空ポンプ２２へ通じる配管が接続されている。チャンバ２の側方に三方バルブ２０が設けられており、圧力調整流路１８の他端と減圧流路２１の一端が三方バルブ２０のポートに接続されている。三方バルブ２０は、減圧流路２１の一端を圧力調整流路１８の他端又は大気解放口に切り替える。
【００２５】
液体試料８の気化を行なう際は、チャンバ２の内部空間２ａの圧力が液体試料８の溶媒の蒸気圧以下でかつその液体試料８の突沸現象が生じないような圧力に制御される。
【００２６】
以上の実施例では、試料として液体試料が用いられているが、水分を含む個体試料をチャンバ２の内部空間２ａに収容してその個体試料に含まれる水分を蒸発させる場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
２      チャンバ
２ａ      内部空間
４      カバー
６      試料容器
８      液体試料
１０      ノズル
１２，１２ａ，１２ｂ      大気導入流路
１４      大気取込流路
１６，２３      流量調節バルブ
１８      圧力調整流路
２０      三方バルブ
２１      減圧流路
２２      真空ポンプ
２４      ヒータ
２６      電源部
２８      温度制御部
２９      圧力制御部
３０      温度センサ
３２      断熱材
３４      蝶番
３６，３８      Ｏリング
４０，４２      配管接続部
【図１】
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【図２】
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