(57)【要約】【課題】  発光電源にかかる負荷を適切に管理することにより、発光電源のメンテナンスを適切な周期で実行できる発光分析装置システムの提供。【解決手段】  固体試料６の分析面６ａと対向電極３との間で放電を行うことで発生した発光光が導入されることにより、発光光を輝線スペクトルに分光する分光器４と、複数の受光素子５ａを有する光検出器５と、１回の発光分析で発光電源３３によって対向電極３にパルス状の電圧を印加することにより、固体試料６の分析面６ａと対向電極３との間で複数回の放電を行う発光電源部３０と、輝線スペクトルの強度を示す測定データを取得する発光分析装置制御部４１と、元素の濃度を算出するデータ処理部２０とを備える発光分析装置システム１であって、発光電源部３０は、固体試料６の分析面６ａと対向電極３との間で放電を行った放電回数を計数することにより、放電を過去に行った累積放電回数を記憶する記憶部３２を備える。【選択図】図１
2011058995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開孔が形成されている発光スタンドと、
前記発光スタンドの内部で、前記開孔と対向する位置に設置された対向電極と、
前記固体試料の分析面が発光スタンドの開孔を塞ぐように当接されて、前記固体試料の分析面と対向電極との間で放電を行うことで発生した発光光が導入されることにより、当該発光光を、各元素に特有な波長を有する輝線スペクトルに分光する分光器と、
各輝線スペクトルの強度をそれぞれ検出する複数の受光素子を有する光検出器と、
１回の発光分析で発光電源によって対向電極にパルス状の電圧を印加することにより、前記固体試料の分析面と対向電極との間で複数回の放電を行う発光電源部と、
複数の受光素子でそれぞれ検出された輝線スペクトルの強度を示す測定データを取得する発光分析装置制御部と、
前記発光分析装置制御部で取得された測定データに基づいて、前記固体試料中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出するデータ処理部とを備える発光分析装置システムであって、
前記発光電源部は、前記固体試料の分析面と対向電極との間で放電を行った放電回数を計数することにより、前記放電を過去に行った累積放電回数を記憶する記憶部を備えることを特徴とする発光分析装置システム。
【請求項２】
前記データ処理部は、表示装置を備えるとともに、前記発光電源部と発光分析装置制御部と通信可能に接続されており、
前記表示装置に累積放電回数を表示するか、若しくは、前記累積放電回数が設定回数になったことを表示することを特徴とする請求項１に記載の発光分析装置システム。
【請求項３】
前記発光電源部は、表示装置を備え、
前記表示装置に累積放電回数を表示するか、若しくは、前記累積放電回数が設定回数になったことを表示することを特徴とする請求項１に記載の発光分析装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパーク放電、アーク放電、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma＝ＩＣＰ）放電等の各種放電法やレーザ励起法等により、固体試料中に含まれる元素の濃度を算出する発光分析装置システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼品種や非鉄金属品種の多様化や高品質化や製鋼加工技術の発展に伴い、鉄鋼（固体試料）中に含まれる微量成分、特にマンガン、シリコン、硫黄、窒素、酸素、炭素等の元素の量を厳密にコントロールすることが要求されてきており、鉄鋼材や非鉄金属材等の生産工場等での製鋼・精練工程において、鉄鋼中に含まれる微量成分を定量することが重要になってきている。
このような製鋼・精練工程はオンライン操業であるため、定量結果が速やかに製鋼・精練工程にフィードバックされることが好ましい。
【０００３】
そこで、近年、鉄鋼中に含まれる微量成分の定量を迅速に行うことができる発光分光分析方法が広く利用されるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。
図２は、このような発光分光分析方法を用いる発光分析装置システムの一例を示す概略構成図である。発光分析装置システム１０は、発光分析装置４０と、データ処理部１２０とにより構成される。
発光分析装置４０は、開孔２ａが形成されている発光スタンド２と、開孔２ａと対向する位置に設置された対向電極３と、各元素に特有な波長を有する輝線スペクトルに分光する凹面回折格子（分光器）４と、輝線スペクトルの強度を検出する受光素子５ａを有する光検出器５と、対向電極３に電圧を印加する発光電源部１３０と、受光素子５ａで検出された輝線スペクトルの強度を示す測定データを取得する発光分析装置制御部４１と、メモリ（記憶部）４２とを備える。
データ処理部１２０は、発光分析装置制御部４１で取得された測定データに基づいて、鉄鋼６中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出するデータ処理制御部１２１と、メモリ（記憶部）１２２とを備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置２３と、キーボードやマウス等を有する入力装置２４とが連結されている。
【０００４】
発光電源部１３０は、発光電源制御部１３１と、メモリ（記憶部）１３２と、対向電極３にパルス状の電圧を印加する発光電源１３３とを備える。発光電源制御部１３１は、発光分析装置制御部４１と通信可能に接続されている。また、メモリ１３２には、１回の発光分析で発光電源１３３によって対向電極３にパルス状の電圧を印加するための複数のアルゴリズム等が予め記憶されている。複数のアルゴリズムは、例えば、鉄鋼６品種や測定対象とした種類の元素等によって異なり、鉄鋼６品種や測定対象とした種類の元素等によって数十ヘルツ〜１キロヘルツ程度のうちから設定された周波数で１回の発光分析を行うようにそれぞれ設定されている。
なお、図３は、対向電極３に印加するパルス状の電圧の一例を示す図である。図３では、１回（ｍ１）の発光分析で、ｎ回の電圧値Ｖを対向電極３に印加することになる。
【０００５】
発光分析装置制御部４１は、発光電源制御部１３１とデータ処理制御部１２１と通信可能に接続されている。また、メモリ４２には、受光素子５ａで検出された輝線スペクトルの強度を示す測定データを取得するためのアルゴリズム等が予め記憶されている。
データ処理制御部１２１は、発光分析装置制御部４１と通信可能に接続されている。また、メモリ１２２には、入力装置２４から受信した入力信号に基づいて、発光分析装置制御部４１と発光電源制御部１３１とに制御信号を送信するとともに、発光分析装置制御部４１で取得された測定データに基づいて、鉄鋼６中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出するための複数のアルゴリズム等が予め記憶されている。
【０００６】
このような発光分析装置システム１０を用いて、鉄鋼６中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出するには、操作者は、まず、採取した鉄鋼６を切断、研磨した後、鉄鋼６の分析面６ａが発光スタンド２の開孔２ａを塞ぐように、鉄鋼６を当接する。
次に、操作者は、入力装置２４を用いてデータ処理制御部１２１に入力信号を送信する。データ処理制御部１２１は、入力装置２４から受信した入力信号に基づいて、発光分析装置制御部４１に制御信号を送信し、発光分析装置制御部４１は、発光電源制御部１３１に制御信号を送信する。
【０００７】
これにより、発光電源制御部１３１は、発光分析装置制御部４１から受信した制御信号に基づいて、複数のアルゴリズムのうちから１つのアルゴリズムを選択して、選択したアルゴリズムに基づいて、発光電源１３３によって対向電極３にパルス状の電圧を印加することにより、鉄鋼６の分析面６ａと対向電極３との間で複数回（ｎ１、ｎ２、ｎ３、・・・、ｎｎ）のスパーク放電を行うことで発光させる。そして、発生した発光光を凹面回折格子４に導入することで、凹面回折格子４で発光光を、各元素に特有な波長を有する輝線スペクトルに分光した後、光検出器５で輝線スペクトルの強度を検出する。
発光分析装置制御部４１は、データ処理制御部１２１から受信した制御信号に基づいて、受光素子５ａで検出された輝線スペクトルの強度を示す測定データを取得する。
最後に、データ処理制御部１２１は、入力装置２４から受信した入力信号と、発光分析装置制御部４１で取得された測定データとに基づいて、複数のアルゴリズムのうちから１つのアルゴリズムを選択して、選択したアルゴリズムに基づいて、鉄鋼６中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出する。
【０００８】
ところで、発光電源１３３には定期的なメンテナンスが必要であるので、データ処理制御部１２１は、鉄鋼６の分析面６ａと対向電極３との間で発光分析を行った発光分析回数ｍを計数することにより、発光分析を過去に行った累積発光分析回数Ｍをメモリ１２２に記憶させている。これにより、表示装置２３に累積発光分析回数Ｍを表示したり、累積発光分析回数Ｍが設定回数Ｍｔｈになったことを表示したりしている。その結果、操作者は、累積発光分析回数Ｍが設定回数Ｍｔｈになったことを確認すると、発光電源１３３のメンテナンスを実行していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−６９８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、１回の発光分析における鉄鋼６の分析面６ａと対向電極３との間でスパーク放電を行った放電回数ｎは、鉄鋼６品種や測定対象とした種類の元素等によって異なるため、累積発光分析回数Ｍを発光電源１３３のメンテナンスの指標とすると、発光電源１３３のメンテナンスを適切な周期で実行できていないという問題点があった。
また、１回の発光分析を行っている際に、鉄鋼６の分析面６ａと対向電極３との間で上手く発光させることができていないため、発光分析を行うことを中断したときや、そのまま中断せずに発光分析を行ったときにも、鉄鋼６中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出することができていないので、累積発光分析回数Ｍに計数していなかった。つまり、発光電源１３３に負荷がかかったにもかかわらず、累積発光分析回数Ｍに反映されていなかった。
【００１１】
さらに、発光分析装置システム１０において発光電源部１３０は、１０年程度で交換されるものであり、一方、データ処理部１２０は、３年程度で交換されるものであるので、データ処理部１２０を新品のものと交換したときには、メモリ１２２に記憶させた累積発光分析回数Ｍもなくなるという問題点があった。
そこで、本発明は、発光電源にかかる負荷を適切に管理することにより、発光電源のメンテナンスを適切な周期で実行することができる発光分析装置システム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】
【００１２】
上記課題を解決するためになされた本発明の発光分析装置システムは、開孔が形成されている発光スタンドと、前記発光スタンドの内部で、前記開孔と対向する位置に設置された対向電極と、前記固体試料の分析面が発光スタンドの開孔を塞ぐように当接されて、前記固体試料の分析面と対向電極との間で放電を行うことで発生した発光光が導入されることにより、当該発光光を、各元素に特有な波長を有する輝線スペクトルに分光する分光器と、各輝線スペクトルの強度をそれぞれ検出する複数の受光素子を有する光検出器と、１回の発光分析で発光電源によって対向電極にパルス状の電圧を印加することにより、前記固体試料の分析面と対向電極との間で複数回の放電を行う発光電源部と、複数の受光素子でそれぞれ検出された輝線スペクトルの強度を示す測定データを取得する発光分析装置制御部と、前記発光分析装置制御部で取得された測定データに基づいて、前記固体試料中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出するデータ処理部とを備える発光分析装置システムであって、前記発光電源部は、前記固体試料の分析面と対向電極との間で放電を行った放電回数を計数することにより、前記放電を過去に行った累積放電回数を記憶する記憶部を備えるようにしている。
【００１３】
本発明の発光分析装置システムによれば、発光電源部は、固体試料の分析面と対向電極との間で放電を行った放電回数ｎを計数することにより、放電を過去に行った累積放電回数Ｎを記憶部に記憶させる。これにより、１回の発光分析における放電を行った放電回数ｎは、固体試料品種や測定対象とした種類の元素等によって異なっても、発光電源にかかる負荷を適切に管理することができる。また、１回の発光分析を行っている際に、固体試料の分析面と対向電極との間で上手く発光させることができていないため、発光分析を行うことを中断したときや、そのまま中断せずに発光分析を行ったときにも、放電を行った放電回数ｎを計数することにより、累積放電回数Ｎに反映されることになる。さらに、データ処理部を新品のものと交換したときにも、発光電源部の記憶部に累積放電回数Ｎが記憶されているので、累積放電回数Ｎがなくなるということはない。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の発光分析装置システムによれば、発光電源にかかる負荷を適切に管理することにより、発光電源のメンテナンスを適切な周期で実行することができる。
【００１５】
（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の発明において、前記データ処理部は、表示装置を備えるとともに、前記発光電源部と発光分析装置制御部と通信可能に接続されており、前記表示装置に累積放電回数を表示するか、若しくは、前記累積放電回数が設定回数になったことを表示するようにしてもよい。
さらに、上記の発明において、前記発光電源部は、表示装置を備え、前記表示装置に累積放電回数を表示するか、若しくは、前記累積放電回数が設定回数になったことを表示するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る発光分析装置システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】従来の発光分析装置システムの一例を示す概略構成図である。
【図３】対向電極に印加するパルス状の電圧の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１８】
図１は、実施形態に係る発光分析装置システムの一例を示す概略構成図である。なお、発光分析装置システム１０と同様のものについては、同じ符号を付している。
発光分析装置システム１は、発光分析装置４０と、データ処理部２０とにより構成される。
発光分析装置４０は、開孔２ａが形成されている発光スタンド２と、開孔２ａと対向する位置に設置された対向電極３と、各元素に特有な波長を有する輝線スペクトルに分光する凹面回折格子（分光器）４と、輝線スペクトルの強度を検出する受光素子５ａを有する光検出器５と、対向電極３に電圧を印加する発光電源部３０と、受光素子５ａで検出された輝線スペクトルの強度を示す測定データを取得する発光分析装置制御部４１と、メモリ（記憶部）４２とを備える。
データ処理部２０は、発光分析装置制御部４１で取得された測定データに基づいて、鉄鋼６中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出するデータ処理制御部２１と、メモリ（記憶部）２２とを備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置２３と、キーボードやマウス等を有する入力装置２４とが連結されている。
なお、鉄鋼（固体試料）６は、鉄鋼材の生産工場等での製鋼・精練工程において、オンライン操業で採取されるものである。
【００１９】
発光スタンド２の上面には、円形状の開孔２ａが形成されており、対向電極３は、発光スタンド２の内部で、開孔２ａと対向する位置に設置されている。これにより、鉄鋼６の分析面６ａが、開孔２ａを塞ぐように当接されて、対向電極３に電圧が印加されると、分析面６ａと対向電極３との間でスパーク放電を行うことができるようになっている。
凹面回折格子４は、発光スタンド２の内部で、分析面６ａと対向電極２ａとの間でスパーク放電を行うことで発生した発光光が導入されるように配置されている。そして、凹面回折格子４は、発光光を、各元素に特有な波長を有する輝線スペクトルに分光する。
光検出器５は、各輝線スペクトルの強度をそれぞれ検出する複数（例えば、７個）の受光素子５ａを有する。つまり、１個の受光素子５ａは、対応付けられた元素に特有な波長を有する輝線スペクトルの強度を検出する。そして、複数の受光素子５ａでそれぞれ検出された輝線スペクトルの強度は、発光分析装置制御部４１に出力されるようになっている。
【００２０】
発光電源部３０は、発光電源制御部３１と、メモリ（記憶部）３２と、発光電源３３とを備える。発光電源制御部３１は、発光分析装置制御部４１と通信可能に接続されている。また、メモリ３２には、１回の発光分析で発光電源３３によって対向電極３にパルス状の電圧を印加するための複数のアルゴリズム等が予め記憶されている。複数のアルゴリズムは、例えば、鉄鋼６品種や測定対象とした種類の元素等によって異なり、鉄鋼６品種や測定対象とした種類の元素等によって数十ヘルツ〜１キロヘルツ程度のうちから選択された周波数で１回の発光分析を行うようにそれぞれ設定されている（図３参照）。さらに、メモリ３２には、鉄鋼６の分析面６ａと対向電極３との間でスパーク放電を行った放電回数ｎを計数するためのアルゴリズム等が予め記憶されており、スパーク放電を行った放電回数ｎを計数しながら、スパーク放電を過去に行った累積放電回数Ｎを記憶するようになっている。
【００２１】
発光分析装置制御部４１は、発光電源制御部３１とデータ処理制御部２１と通信可能に接続されている。また、メモリ４２には、受光素子５ａで検出された輝線スペクトルの強度を示す測定データを取得するためのアルゴリズム等が予め記憶されている。
データ処理制御部２１は、発光分析装置制御部４１と通信可能に接続されている。また、メモリ２２には、入力装置２４から受信した入力信号に基づいて、発光分析装置制御部４１と発光電源制御部３１とに制御信号を送信するとともに、発光分析装置制御部４１で取得された測定データに基づいて、鉄鋼６中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出するための複数のアルゴリズム等が予め記憶されている。さらに、メモリ２２には、発光電源部３０から累積放電回数Ｎを取得するためのアルゴリズム等が予め記憶されており、累積放電回数Ｎを記憶するようになっている。そして、メモリ２２には、発光電源部３０から累積放電回数Ｎを取得して表示装置２３に表示するためのアルゴリズム等が予め記憶されており、累積放電回数Ｎを表示装置２３に表示するようになっている。
【００２２】
このような発光分析装置システム１を用いて、鉄鋼６中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出するには、操作者は、まず、採取した鉄鋼６を切断、研磨した後、鉄鋼６の分析面６ａが発光スタンド２の開孔２ａを塞ぐように、鉄鋼６を当接する。
次に、操作者は、入力装置２４を用いてデータ処理制御部２１に入力信号を送信する。データ処理制御部２１は、入力装置２４から受信した入力信号に基づいて、発光分析装置制御部４１に制御信号を送信し、発光分析装置制御部４１は、発光電源制御部３１に制御信号を送信する。
【００２３】
これにより、発光電源制御部３１は、発光分析装置制御部４１から受信した制御信号に基づいて、複数のアルゴリズムのうちから１つのアルゴリズムを選択して、選択したアルゴリズムに基づいて、発光電源３３によって対向電極３にパルス状の電圧を印加することにより、鉄鋼６の分析面６ａと対向電極３との間で複数回（ｎ１、ｎ２、ｎ３、・・・、ｎｎ）のスパーク放電を行うことで発光させる。そして、発生した発光光を凹面回折格子４に導入することで、凹面回折格子４で発光光を、各元素に特有な波長を有する輝線スペクトルに分光した後、光検出器５で輝線スペクトルの強度を検出する。このとき、発光電源制御部３１は、鉄鋼６の分析面６ａと対向電極３との間でスパーク放電を行った放電回数ｎを計数しながら、累積放電回数Ｎに加算していく。また、１回の発光分析を行っている際に、鉄鋼６の分析面６ａと対向電極３との間で上手く発光させることができていないため、発光分析を行うことを中断したときや、そのまま中断せずに発光分析を行ったときにも、スパーク放電を行った放電回数ｎを計数することにより、累積放電回数Ｎに加算するようになっている。
【００２４】
発光分析装置制御部４１は、データ処理制御部２１から受信した制御信号に基づいて、受光素子５ａで検出された輝線スペクトルの強度を示す測定データを取得する。
最後に、データ処理制御部２１は、入力装置２４から受信した入力信号と、発光分析装置制御部４１で取得された測定データとに基づいて、複数のアルゴリズムのうちから１つのアルゴリズムを選択して、選択したアルゴリズムに基づいて、鉄鋼６中に含まれる測定対象とした種類の元素の濃度を算出する。
【００２５】
その後、データ処理制御部２１は、発光電源部３０から累積放電回数Ｎを取得することにより、メモリ２２に累積放電回数Ｎを記憶する。そして、表示装置２３に累積放電回数Ｎを表示する。その結果、操作者は、累積放電回数Ｎが設定回数Ｎｔｈになったことを確認すると、発光電源３３のメンテナンスを実行することになる。
また、データ処理制御部２１が故障や寿命等となったため、新品のデータ処理制御部２１と交換したときには、新品のデータ処理制御部２１は、発光電源部３０から累積放電回数Ｎを取得することにより、メモリ２２に累積放電回数Ｎを記憶する。そして、表示装置２３に累積放電回数Ｎを表示することになる。
【００２６】
以上のように、本発明の発光分析装置システム１によれば、発光電源３３にかかる負荷を適切に管理することにより、発光電源３３のメンテナンスを適切な周期で実行することができる。
【００２７】
（他の実施形態）
上述した発光分析装置システム１では、表示装置２３に累積放電回数Ｎを表示するような構成を示したが、発光電源部３０に表示装置を備え、その表示装置に累積放電回数Ｎを表示するような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、スパーク放電、アーク放電、誘導結合プラズマ放電等の各種放電法やレーザ励起法等により、固体試料中の成分を定量する発光分析装置システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１、１０  発光分析装置システム
２  分光スタンド
２ａ  開孔
３  対向電極
４  凹面回折格子（分光器）
５  光検出器
５ａ  受光素子
６  鉄鋼（固体試料）
６ａ  分析面
２０、１２０  データ処理部
３０、１３０  発光電源部
３２、１３２  メモリ（記憶部）
３３、１３３  発光電源
４１  発光分析装置制御部
【図１】
2011058995.tif 000003
【図２】
2011058995.tif 000004
【図３】
2011058995.tif 000005