(57)【要約】      （修正有）【課題】不活性ガス溶解分析装置に関し、詳細には不活性キャリアガスの最終スクラバを交換するための改良されたシステムを提供する。【解決手段】元素分析装置の不活性キャリアガス流路における最終スクラバ１５は、フィルタ管と密封ガス取付具を含む迅速最終スクラバハウジング３０を選択的にバイパスするための弁を備えたマニホールド２０を有する。ハウジング３０は、ハウジング３０を機器のマニホールド２０に位置合わせし密封係合状態で固定するための位置合わせ部材とラッチとを有する。スイッチがハウジング３０の存在を検出し、制御回路は弁を制御して、不活性ガス流をフィルタ管内に通したり、或いは、ハウジング３０が取り外されたきにはフィルタ管をバイパスするようにする。このシステムにより、中断なしにキャリアガスが炉内に流れ続けている間に工具を使用することなく最終スクラバを素早く取り外し交換することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析装置内のフィルタ要素を交換するためのシステムであって、
流体入口側取付具と流体出口側取付具を備えたマニホールドと、前記流体入口側取付具と流体出口側取付具の一方に結合された少なくとも１個の弁とを有する流体流路と、
フィルタ要素のためのハウジングとを有し、前記ハウジングは、前記マニホールドの前記流体入口側取付具と流体出口側取付具にそれぞれ対応して整合し結合するハウジング流体取付具を有し、前記ハウジングは、弁制御アクチュエータを有し、それにより、前記ハウジングに取り付けられたフィルタを交換するために前記ハウジングが前記マニホールドから取り外されたときに、前記弁が、前記流体入口側取付具と流体出口側取付具への流路を遮断するシステム。
【請求項２】
前記マニホールドは、ラッチとキャッチの一方を有し、前記ハウジングが、ラッチとキャッチの他方を有し、それにより、前記ハウジングを前記マニホールドに取り外し可能にロックすることができる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記マニホールドは、前記ハウジングが前記マニホールド上に配置されるか前記マニホールドから取り外されたときに作動するセンサスイッチを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記マニホールドは、前記流体入口側取付具に結合された三方向弁と、前記流体出口側取付具に結合された三方向弁とを有し、前記システムは、前記ハウジングが前記マニホールド上に配置されるか前記マニホールドから取り外されたときに前記三方弁を作動させるために、前記センサスイッチ及び前記三方弁に結合された制御回路を有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記マニホールドから取り外されたときに前記ハウジングをバイパスするように前記三方弁に結合されたバイパス流路を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ハウジングが前記マニホールドに取り付けられたときに前記ハウジングを前記マニホールドと位置合わせするために、前記マニホールドは、位置合せピン又は開口の少なくとも一方を有し、前記ハウジングは、位置合せピン又は開口の少なくとも一方を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記マニホールドはキャッチを有し、前記ハウジングは嵌合ラッチを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記キャッチは拡大頭部を有する柱であり、前記ラッチは前記柱と係合するためのスロットを備えた摺動板である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
流体流路がガス流路である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ガス流路が分析装置のためのガス流路であり、前記ハウジングが最終スクラバフィルタを収容する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ハウジングが入口と出口を有し、入口と出口がそれぞれ、前記ハウジングが前記マニホールドに取り付けられたときに開くように操作されるばね式弁を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ばね式弁がそれぞれ、ボールとシールを有し、前記ハウジングが前記マニホールドに取り付けられたとき、前記マニホールドの前記流体入口側取付具と流体出口側取付具が、前記ボールと係合して前記ボールを前記シールから強制的に離して前記前記フィルタ要素内に流路を開ける、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
分析装置内の最終スクラバを交換するためのシステムであって、
キャリアガスのためのガス流路であって、ガス入口側取付具とガス出口側取付具とを有するマニホールドを含むガス流路と、
フィルタ要素を含むハウジングとを有し、前記ハウジングが、更に、前記マニホールドの前記ガス入口側取付具とガス出口側取付具にそれぞれ対応して整合し結合するハウジング入口ばね式弁とハウジング出口ばね式弁を有し、それにより、前記ハウジングが前記マニホールドに取り付けられていないときに前記フィルタ要素が密閉されるシステム。
【請求項１４】
前記マニホールドは、前記入口側取付具に結合された三方弁と、前記出口側取付具に結合された三方弁とを有する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記マニホールドは、前記ハウジングが前記マニホールド上に配置されるか前記マニホールドから取り外されたとき作動するセンサスイッチを有する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記システムは、前記ハウジングが前記マニホールド上に配置されるか前記マニホールドから取り外されたときに前記三方弁を作動させるために、前記スイッチと前記前記三方弁に結合された制御回路を有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記マニホールドから取り外されたときに前記ハウジングをバイパスするように前記三方弁に結合されたバイパス流路を更に含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記マニホールドは、ラッチとキャッチの一方を有し、前記ハウジングが、ラッチのキャッチの他方を有し、それにより、前記ハウジングを前記マニホールドに取り外し可能にロックすることができる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
試料を分析するための分析炉内のフィルタ要素を交換するためのシステムであって、
キャリアガスのためのマニホールドであって、ガス入口側取付具とガス出口側取付具とを有するマニホールドと、
フィルタ要素のためのハウジングであって、前記マニホールドの前記ガス入口側取付具とガス出口側取付具にそれぞれ対応して整合し結合するハウジング取付具を有し、それにより、前記ハウジングに取り付けられたフィルタを交換するために前記ハウジングを前記マニホールドに取り外し可能に取り付けることができるハウジングと、
前記マニホールド上の前記ハウジングの存在を検出するためのセンサとを有し、
前記マニホールドが、更に、前記入口側取付具に結合された三方弁と、前記出口側取付具に結合された三方弁とを有し、前記システムが、前記ハウジングが前記マニホールド上に配置されるか前記マニホールドから取り外されたときに前記弁を作動させるために前記センサ及び前記弁に結合された制御部を有するシステム。
【請求項２０】
前記マニホールドは、ラッチとキャッチの一方を有し、前記ハウジングが、ラッチとキャッチの他方を有し、それにより、前記ハウジングを前記マニホールドに取り外し可能にロックすることができる、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記マニホールドから取り外されたときに前記ハウジングをバイパスするように前記三方弁に結合されたバイパス流路を有する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ハウジングが前記マニホールドに取り付けられたときに前記ハウジングを前記マニホールドに位置合わせするために、前記マニホールドは、位置合せピン又は開口の少なくとも一方を有し、前記ハウジングは、位置合せピン又は開口の少なくとも他方を有する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ハウジング取付具は、前記ハウジングが前記マニホールドに取り付けられたときに開くように作動するばね式弁をそれぞれ有する入口側取付具と出口側取付具とを有する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ばね式弁はそれぞれボールとシールを有し、前記ハウジングが前記マニホールドに取り付けられたときに、前記マニホールドの前記ガス入口側取付具とガス出口側取付具は、前記ボールと係合して、前記ボールを前記シールから強制的に離して前記フィルタ要素内に流路を開ける、請求項２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法１１９条（ｅ）に基づく優先権及びＯｃｔａｖｉｏ  Ｒａｍｏｎ  Ｌａｔｉｎｏらにより２０１１年２月４日に出願された"REMOVABLE FINISH SCRUBBER TUBE"と題する米国仮出願第６１／４３９，６０５号の利益の享受を請求するものであり、当該仮出願の開示全体を、本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【０００２】
本発明は、不活性ガス溶解分析装置に関し、詳細には不活性キャリアガスの最終スクラバを交換するための改良されたシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ミシガン州セントジョセフのＬｅｃｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なモデル番号ＴＣＨ−６００等の既存のガス溶解分析装置では、炉内の試料の溶解副生成物を分析装置の検出器に押し流すキャリアガスとしてヘリウム等の不活性ガスが使用される。キャリアガスには、所望の元素の正確な検出を妨げる汚染物質や不純物が実質的に存在してはならない。従って、キャリアガス流が炉に入る前に、キャリアガス流から、例えば酸素や水分を除去しなければならない。キャリアガス流中の汚染物質は、一般にキャリアガスの燃焼炉への入口のすぐ近くに配置された仕上げ又は最終スクラバによって除去される。
【０００４】
先行技術のシステムは、最終スクラバを取り外して交換するために、工具の使用と多少複雑な手順を必要とするものであった。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
流体流路を有する分析装置内のフィルタ要素を変更するためのシステムは、入口側取付具及び出口側取付具を備えたマニホールドと、これら入口側取付具及び出口側取付具のうちの一方に結合された少なくとも１個の弁とを有する。フィルタ要素用のハウジングは、マニホールドの流体入口側取付具と流体出口側取付具にそれぞれ対応して整合し結合する流体取付具を有する。ハウジングは弁制御アクチュエータを有し、それにより、ハウジングに取り付けられたフィルタを交換するためにハウジングがマニホールドから取り外されたとき、弁が入口側取付具と出口側取付具への流路を遮断する。ハウジングは、マニホールドから取り外されたときハウジングを密閉する機械弁を有する。従って、本発明のシステムは、フィルタ管と封止ガス取付具とを有する迅速脱着最終スクラバハウジングを選択的にバイパスするための弁を備えたマニホールドを有する。一実施形態では、ハウジングは、ハウジングを機器のマニホールド上に位置決めし封止係合状態でロックするための位置合わせ部材とラッチとを有する。スイッチがハウジングの存在を検出し、制御回路は弁を制御して、不活性ガス流をフィルタ管に通すか、ハウジングが取り外されたときにフィルタ管をバイパスさせる。このシステムにより、機器炉内のパージガス流路を中断せずにキャリアガスが炉内に流れ続けている間に工具を使用せずに最終スクラバを素早く取り外し交換することができる。また、弁を閉じて機器ガス流路の分割漏れ検出を行うことができる。
【０００６】
本発明の上記及びその他の特徴、目的及び利点は、添付図面の参照と共に以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】分析装置の部分的な前面図であり、脱着式最終スクラバハウジングを受容するためのマニホールドの前面を示す。
【図２】最終スクラバを適所に取付けた状態で示す、図１に見られるような前面図である。
【図３】最終スクラバのハウジングとフィルタ管の前面斜視図である。
【図４】ラッチがラッチ係合位置にある状態の図３に示されたハウジングの後面図である。
【図５】ラッチがラッチ解除位置にある状態の図４に示されたハウジングの後面図である。
【図６】マニホールドからのハウジングの脱着を示す斜視図である。
【図７】最終スクラバを使用するために係合されたマニホールドとハウジング組立体の縦断面図である。
【図７Ａ】エンドキャップの一方をハウジングに取り付ける様子を示す一連の斜視図中の一である。
【図７Ｂ】エンドキャップの一方をハウジングに取り付ける様子を示す一連の斜視図中の一である。
【図７Ｃ】エンドキャップの一方をハウジングに取り付ける様子を示す一連の斜視図中の一である。
【図７Ｄ】エンドキャップの一方をハウジングに取り付ける様子を示す一連の斜視図中の一である。
【図８】図１と図７に見られたマニホールドの後面斜視図である。
【図９】図８に見られたマニホールドの前面斜視図である。
【図１０】本発明のハウジングとマニホールドの部分的に断面で部分的に分解された右側斜視図である。
【図１１】本発明のハウジングとマニホールドの部分的に断面で部分的に分解された右側斜視図である。
【図１２】ハウジングとマニホールドの下側端にあるガス接続部の拡大部分断面斜視図である。
【図１３Ａ】本発明を実施する分析機器の流れ図である。
【図１３Ｂ】本発明を実施する分析機器の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
最初に図１、図２、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すると、電極抵抗炉を利用して窒素、酸素、水素等の元素を分析するための機器１０が示されている。機器１０は、ミシガン州セントジョーゼフのＬｅｃｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているモデルＴＣＨ−６００であることができる。機器１０は、炭素るつぼによって溶融又は加熱する対象試料を保持する電極炉１１（図１３Ｂ）を有する。生じたガスは、ヘリウム等の不活性キャリアガスを利用する従来の方式で、図１３Ａと図１３Ｂに示したような機器の流路を通って分析される。使用されるヘリウムは、一般には高品質実験室グレードであるが、試料の正確な分析を妨げる多少の酸素と水分を含むことがある。従って、機器１０は、炉への入口の直ぐ近くのキャリアガス流路内に配置された最終又は仕上げスクラバ１５（図２と図１３Ｂ）を有する。過去において、そのようなスクラバ（ＯＭＩ（酸素水分インジケータ）としても知られる）は、ねじ式取付具によって機器に取り付けられていたため、最終スクラバを取り外して交換するのに工具と機器の長いダウンタイムとを必要とするものであった。また、キャリアガスの流れは、交換期間中に強制的に炉を迂回され、これにより、排出ガス経路が乱されることがある。
【０００９】
本発明のシステムは、図２、図６、図１０及び図１１に示すような最終スクラバ１５のハウジング組立体３０を脱着可能に受容するために、図１に示すような機器の前面壁１２に取り付けられたマニホールド組立体２０を提供する。ハウジング３０は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＭｏｄｅｌ  Ｓｕｐｅｌｃｏ  ２−３９０６等のフィルタカートリッジ３２を備えるが、このフィルタカートリッジ３２は、キャリアガス流から酸素と水分を除去するためのリチウム系試薬である。カートリッジは、ハウジング内において上側及び下側エンドキャップ３１、３３によって保持されているので、ハウジング３０を機器１０のマニホールド２０から取り外してカートリッジ３２を容易且つ迅速に交換することができる。機器１０のユーザは、新しいカートリッジ３２を備えたバックアップハウジング３０を用意しておいて、最終スクラバの迅速な交換を容易に行うことができる。或いは、ハウジング３０を取り外し、そこでフィルタカートリッジ３２を交換し、その後ハウジング３０をマニホールド２０に接続し直すこともできる（図６に示されたように）。
【００１０】
ハウジングとマニホールドは、互いに協同して、ロックされた機械接続と封止されたガス流接続の両方を提供する。マニホールド２０は、図１、図３及び図６に見られるようにマニホールドから取り外されたときに最終スクラバ３０を自動的にバイパスする入口三方弁５２と出口三方弁５４（図１３Ａと図１３Ｂ）を有する。図１３Ｂに示すように、システムは、炉を通って流れ続けて汚染物質を除去することができる不活性ガス流用のバイパス流路５６を提供する。また、三方弁５２及び５４を作動させて、機器内のガス流路の分割漏れ検出を可能にすることができる。図１に見られるように、マニホールド２０は、上の隅と下の隅に、突出する１対の位置合せピン２２及び２３を有する。これらのピンは、最終スクラバハウジング３０の裏板４０に開いた対応する開口４１及び４３（図４と図５）と嵌合する。これらのピン２２及び２３は、また、後述するように、ユーザが、エンドキャップ３３を最初に適切な位置に固定せずにハウジング３０をマニホールド２０上に配置してしまうのを防ぐ働きをする。
【００１１】
ハウジング３０のエンドキャップ３１及び３３は、最終スクラバカートリッジ３２の箔シールを突き刺すために使用され、またカートリッジ３２に密封接続を提供するＯリングシール４４を備える。エンドキャップ３１及び３３は、また、エンドキャップをハウジング３０（図７Ａ〜図７Ｄ）上の適所にロックするロックピン３９を有する。エンドキャップが、突き刺し管４５（図７Ａ）で箔を突き刺したとき、ピン３９が、スロット４７（図７Ｃ）に入る。次に、ユーザは、図７Ｄに見られるように、エンドキャップ３１及び３３を廻してスロット４７と隣り合うリップ４９の下に係合させ、キャップ３１及び３３を適所でロックする。ロックピン３９は、適切に回転され係合されない場合、開口４１及び４３内を通るマニホールド２０（図７Ｃ）の整合位置合せピン２２又は２３にぶつかり、ハウジング３０がマニホールド２０に取り付けられるのを防ぐ。この機能は、ロックピン３９とエンドキャップ３１，３３が適切に密閉係合されないままで最終スクラバカートリッジ３２がマニホールド２０上に配置されてしまうことのないように設計される。またこの機能は、エンドキャップ３１，３３が適切に固定されていない場合に、スイッチ２９が入れられて最終スクラバカートリッジ３２を加圧し、エンドキャップ３１，３３が意図せずポンと取れてしまうのを防ぐ。
【００１２】
ハウジング３０はまた、マニホールド２０から取り外されたときにカートリッジ３２を密封するばね式弁１７及び１９（図７）を有する。これは、最終スクラバ１５が機器に取り付けられる前に汚染物質がカートリッジ３２に入るのを防ぐ。突出ガス取付具２４及び２６は、最終スクラバがマニホールドに取り付けられたときに、ばね式弁１７，１９をそれぞれ機械的に作動させて開く。
【００１３】
下側ばね式弁１９は、図１２で最もよく分かるように、ボール１３と背面圧縮ばね１４を有し、背面圧縮ばね１４は、ボール１３をＯリングシール１８に付勢し密封係合させる。マニホールド２０の突出ガス取付具２６（図１０と図１１）は、ボール１３をシール１８から押し離し、エンドキャップ３３内のガス流路１６を開けてフィルタカートリッジ３２に通す。上側弁１７は、弁１９と同様に構成される。図２に見られるように、ハウジング３０がマニホールド２０に取り付けられると、上側取付具２４及び同様の弁付き下側取付具２６が密封ガス接続され、図７に矢印Ａによって示すように、ハウジング３０内に嵌め合いガス弁１７，１９を通るガス流路が提供される。これにより、図２、図７及び図１０に見られるようにハウジング３０が機器に取り付けられたとき、図１３Ａと図１３Ｂにも示すように、ガス流路は、取付具２４から弁１７を通り、フィルタカートリッジ３２を通り、弁１９から出て取付具２６に入って、流路内の機器へと延びる。機器をマニホールド２０の後側の取付具２４及び２６に接続することは、実質的に従来通りである。
【００１４】
マニホールド２０は、図１に示すように１方の縁に沿って、ハウジング３０上の摺動アクチュエータ３５（図４、図５及び図７）を収容するためのスロット２５を有し、摺動アクチュエータ３５は、オペレータが操作可能なつまみ３７（図２と図７）によって操作される。ラッチは、裏板４０の後ろのスロット内に摺動板４２を有する。図４に見られるように、板４２は、Ｕ字型スロット３８を有する。Ｕ字型スロットの縁は、ラッチが図４に示されたロック位置にある状態の取り付け位置（図２）のときに、ハウジング３０と係合しハウジング３０をキャッチに確実にロックし、このキャッチは、マニホールド２０の表板２１の中央にある柱２８の頭部である。ハウジング３０の開口２７（図５）は、柱２８の頭部に隙間を提供し、その結果、スロット３８の縁が、柱２８と係合することができる。ラッチのつまみ３７が上がった状態で、図５に示されたように固定板スロット３８とアクチュエータ３５を持ち上げると、ラッチとキャッチが外れ、ハウジング３０を、図６に示された矢印と反対方向にマニホールドから取り外すことができる。
【００１５】
マニホールド２０は、また、スロット２５に隣接する電気接触スイッチ２９を有し、この電気接触スイッチ２９は、ハウジング３０が機器１０に取り付けられたときにハウジング３０の摺動アクチュエータ３５によって係合され、破線で示された電気接続によって制御回路５０（図１３Ｂ）に信号を提供して三方向ソレノイド又は空気圧弁５２及び５４を作動させ、ハウジング３０が取り外されると自動的に最終スクラバ１５をバイパスしてバイパス流路５６を提供する。このシステムにより、機器の炉を通るパージガス流路を遮ることなく、ガスが炉を通して流れ続けている間に工具を使用せずに最終スクラバを素早く取り外し交換することができる。ハウジング３０のバネ式バルブは、マニホールドにインストールされていないときは最終スクラバを密封する。また、弁５２及び５４を閉じて、機器ガス流路の分割漏れ検出を行うことができる。
【００１６】
添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく本発明の好ましい実施形態に対して様々な修正を行うことができることは当業者に明らかになるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【外国語明細書】
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