(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光Ｘ線分析装置で分析されるガラスビードを作製するガラスビード作製装置に用いられる試料カップであって、
上端面が試料収容空間の底面となる内柱と、
上下方向に延伸するとともに、前記内柱が上下スライド可能に挿入され、内面が前記試料収容空間の側面となる穴と、前記内柱を前記穴内にて固定する固定部と、を備える外筒と、
を含むことを特徴とする試料カップ。
【請求項２】
前記外筒は、前記ガラスビード作製装置のターレットに係合する段差を外側面に有する、ことを特徴とする請求項１に記載の試料カップ。
【請求項３】
前記外筒は、その外側面から前記穴に至る第１ねじ穴を有し、
前記固定部は、前記第１ねじ穴に配置され、前記内柱と当接することで前記内柱を前記穴内にて固定するねじである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の試料カップ。
【請求項４】
前記内柱は、前記穴の内面と離間する外側面部分を有し、前記ねじは該外側面部分に当接する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の試料カップ。
【請求項５】
前記内柱は、前記上端面の端部にテーパを有する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の試料カップ。
【請求項６】
前記請求項１乃至５のいずれかに記載の試料カップと、
前記内柱の前記外筒に対する相対位置を調整する調整治具と、
を有する試料カップセットであって、
前記外筒の前記穴は貫通穴であり、
前記調整治具は、
その上部が前記外筒の前記穴に対して下側から挿入され、前記内柱の上端面の一部または下面に当接する調整用柱部材と、
前記調整用柱部材の下部が挿入され、前記調整用柱部材を上下スライド可能に保持する保持穴が形成された台座と、
前記調整用柱部材と前記台座との位置関係を規定する調整部と、を有する、
ことを特徴とする試料カップセット。
【請求項７】
前記保持穴は有底穴であり、
前記台座は、その裏面から前記保持穴の底に至る第２ねじ穴を有し、
前記調整部は、前記第２ねじ穴に配置され、前記調整用柱部材と当接することで前記調整用柱部材と前記台座との位置関係を規定するねじである、
ことを特徴とする請求項６に記載の試料カップセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスビード作製装置に用いられる試料カップ及び試料カップセット、に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料からガラスビードを作製し、当該ガラスビードに対して蛍光Ｘ線分析装置で分析を行う分析方法が知られている（特許文献１参照）。ガラスビードを作製する装置として、ガラスビード作製装置が存在する。ガラスビード作製装置は、分析対象である粉末試料及び融剤を加熱して溶融湯とし、溶融湯を鋳込んでガラスビ−ドを作製する。
【０００３】
ガラスビード作製装置は、例えば、セメントの製造過程において、材料の品質を検査する工程で用いられる。具体的には、セメントの材料を製造する工程において、ガラスビード作製装置は、セメントの材料の一部を所定の質量だけ計量する。ガラスビード作製装置は、計量した材料と融剤を混合して加熱し、溶融する。その後、溶融湯が冷却されることでセメント材料を含むガラスビードが作製される。当該ガラスビードは、蛍光Ｘ線分析装置によって分析され、分析結果は、製造工程にフィードバックされる（特許文献２参照）。
【０００４】
上記の製造工程では、セメントの材料などの試料は、人の手によらず装置によって計量される。しかし、装置によって計量された試料の質量は、ばらつきを含む場合がある。当該ばらつきは、分析結果に影響を与える。そこで、自動で秤量された試料の重量、融剤の重量、ガラスビードの重量に基づいて演算された希釈率等を用いて、試料の各成分の含有率を補正する方法がある（特許文献３参照）。
【０００５】
正確な分析結果を得るためには、分析結果を補正するよりも、試料が正確に計量され、一定の質量の試料が採取されることが望ましい。装置によって計量する方法として、採取した試料を傾斜させ、振動により少しづつ試料カップに落下させながら計量することで、所定の質量の試料を採取する重量法が知られている（特許文献４参照）。また、予め嵩比重が既知である試料を試料カップに投入し上面をすりきって所定の体積の試料を採取することにより、所定の質量の試料を採取する容量法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１４０３７号公報
【特許文献２】特開２０１８−１４５０７３号公報
【特許文献３】特開２０００−４６７６６号公報
【特許文献４】特開２００２−１３１１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、重量法は、所定の質量の試料を採取するために多くの時間がかかる問題がある。一方、容量法は、分析対象となる試料によって嵩比重が異なるため、試料に応じて容量の異なる試料カップを複数準備する必要がある。例えば、工場の製造ラインで製造されるセメントを原料ミルサイズが異なるセメントに変更する場合、計量される体積の異なる試料カップを準備する必要がある。
【０００８】
また、計量される体積が固定された複数の試料カップを準備したとしても、準備した試料カップによって計量できる体積以外の体積の試料を計量することができない。例えば、１．０ｃｃから２．０ｃｃまで０．１ｃｃ単位で試料収容空間の体積が異なる試料カップを準備したとしても、１．０５ｃｃの試料を計量することはできない。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、蛍光Ｘ線分析装置で分析されるガラスビードを作製するガラスビード作製装置に用いられる試料カップ及び試料カップセットであって、短時間に所望の質量の試料を計量することのできる試料カップ及び試料カップセットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置で分析されるガラスビードを作製するガラスビード作製装置に用いられる試料カップは、上端面が試料収容空間の底面となる内柱と、上下方向に延伸するとともに、前記内柱が上下スライド可能に挿入され、内面が前記試料収容空間の側面となる穴と、前記内柱を前記穴内にて固定する固定部と、を備える外筒と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の試料カップは、請求項１に記載の試料カップにおいて、前記外筒は、前記ガラスビード作製装置のターレットに係合する段差を外側面に有する、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の試料カップは、請求項１または２に記載の試料カップにおいて、前記外筒は、その外側面から前記穴に至る第１ねじ穴を有し、前記固定部は、前記第１ねじ穴に配置され、前記内柱と当接することで前記内柱を前記穴内にて固定するねじである、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の試料カップは、請求項１乃至３のいずれかに記載の試料カップにおいて、前記内柱は、前記穴の内面と離間する外側面部分を有し、前記ねじは該外側面部分に当接する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の試料カップは、請求項１乃至３のいずれかに記載の試料カップにおいて、前記内柱は、前記上端面の端部にテーパを有する、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の試料カップセットは、前記１乃至５のいずれかに記載の試料カップと、前記内柱の前記外筒に対する相対位置を調整する調整治具と、を有する試料カップセットであって、前記外筒の前記穴は貫通穴であり、前記調整治具は、その上部が前記外筒の前記穴に対して下側から挿入され、前記内柱の上端面の一部または下面に当接する調整用柱部材と、前記調整用柱部材の下部が挿入され、前記調整用柱部材を上下スライド可能に保持する保持穴が形成された台座と、前記調整用柱部材と前記台座との位置関係を規定する調整部と、を有する、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の試料カップセットは、請求項６に記載の試料カップセットにおいて、前記保持穴は有底穴であり、前記台座は、その裏面から前記保持穴の底に至る第２ねじ穴を有し、前記調整部は、前記第２ねじ穴に配置され、前記調整用柱部材と当接することで前記調整用柱部材と前記台座との位置関係を規定するねじである、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１乃至７に係る試料カップ及び試料カップセットによれば、短時間に所望の質量の試料を計量することができる。また、当該計量された試料からガラスビードを作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る内柱を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る外筒を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る試料カップを概略的に示す図である。
【図４】ターレットの概略を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る調整治具を概略的に示す図である。
【図６】調整治具を用いて内柱の外筒に対する相対位置を調整する方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。本発明に係る試料カップ３００は、蛍光Ｘ線分析装置で分析されるガラスビードを作製するガラスビード作製装置に用いられる。具体的には、試料カップ３００は、分析対象である試料（例えばセメント）を計量するための容器であって、内部に当該試料が収容される。ガラスビード作製装置は、試料カップ３００で計量された試料を、溶融るつぼに移し替え、試料と融剤を混合する。さらに、ガラスビード作製装置は、溶融るつぼを加熱した後、冷却することによって、ガラスビードを作製する。
【００２０】
そして、作製されたガラスビードは、蛍光Ｘ線分析装置によって、組成分析される。具体的には、蛍光Ｘ線分析装置が、ガラスビードにＸ線を照射し、放出された蛍光Ｘ線の強度を測定する。そして、例えば検量線法により、蛍光Ｘ線分析装置は、測定された蛍光Ｘ線の強度に基づいて、試料に含まれる元素の含有量を特定する。ここで、分析結果の精度を向上するためには、試料の質量を正確に計量する必要がある。本発明に係る試料カップ３００によれば、短時間に所望の質量の試料を計量することができる。
【００２１】
図１乃至図３は本発明に係る試料カップ３００を概略的に示す図である。図１乃至図３に示すように、試料カップ３００は、内柱１００と、外筒２００と、を有する。図１（ｂ）は、内柱１００を上側から見た図であり、図１（ａ）は、図１（ｂ）のI−I断面を示す図である。図２（ｂ）は、外筒２００を上側から見た図であり、図２（ａ）は、図２（ｂ）のII−II断面を示す図である。図３（ｂ）は、内柱１００が外筒２００の穴２０２に挿入された状態の試料カップ３００を上側から見た図であり、図３（ａ）は、図３（ｂ）のIII−III断面を示す図である。以下、単に試料カップ３００等の上部及び下部と表記する場合、試料カップ３００等の図１乃至図３の紙面上上側及び下側の部分を意味するものとする。
【００２２】
内柱１００は、上端面１０２が試料収容空間３０２の底面となる。具体的には、例えば、内柱１００は、上部に凹部を有する円柱状の形状である。該凹部に試料が配置されることにより、内柱１００の上端面１０２が試料収容空間３０２の底面となる。
【００２３】
内柱１００は、外筒２００の穴２０２の内面と離間する外側面部分１０４を有する。具体的には、内柱１００の中部の外側側面は、外側面部分１０４である。内柱１００の上部と下部の直径は、内柱１００の中部の直径よりも大きい。内柱１００が外筒２００の穴２０２に挿入された状態で、内柱１００の上部と下部の外側側面は、外筒２００の穴２０２の内面と接する。一方、内柱１００が外筒２００の穴２０２に挿入された状態で、外側面部分１０４は、外筒２００の穴２０２の内面と離間する。
【００２４】
外筒２００は、上下方向に延伸するとともに、内柱１００が上下スライド可能に挿入され、内面が試料収容空間３０２の側面となる穴２０２と、内柱１００を穴２０２内にて固定する固定部２０４と、を備える。具体的には、外筒２００は、略円筒状の形状であって、上下方向に延伸する穴２０２を有する。当該穴２０２には、内柱１００が上下スライド可能に挿入される。内柱１００の上端面１０２と、外筒２００の穴２０２の内面と、外筒２００の上端部で特定される平面と、によって形成される空間は、試料を収容する空間である。試料収容空間３０２の体積は、外筒２００と内柱１００との位置関係によって定まる。例えば、内柱１００の上側端部と、外筒２００の上側端部と、が同じ位置にある場合、試料収容空間３０２は、内柱１００の上側端部で特定される平面と内柱１００の上端面１０２に囲まれる空間である。
【００２５】
また、内柱１００の上側端部が外筒２００の上側端部よりも下側に位置する場合、試料収容空間３０２は、内柱１００の上側端部で特定される平面と内柱１００の上端面１０２に形成される空間と、内柱１００の上側端部で特定される平面と外筒２００の上側端部で特定される平面と外筒２００の穴２０２の内面とで囲まれる空間である。内柱１００の上側端部で特定される平面と外筒２００の上側端部で特定される平面と外筒２００の穴２０２の内面とで囲まれる空間は、内柱１００の上側端部と外筒２００の上側端部との距離が大きくなるほど大きくなる。また、内柱１００は上下スライド可能であるため、当該空間の体積を変えることができる。
【００２６】
固定部２０４は、内柱１００を穴２０２内にて固定する。具体的には、例えば、外筒２００は、その外側面から穴２０２に至る第１ねじ穴２０６を有する。また、固定部２０４は、第１ねじ穴２０６に配置され、内柱１００と当接することで内柱１００を穴２０２内にて固定するねじである。第１ねじ穴２０６に配置されたねじが、内柱１００の外側面部分１０４に当接することで、内柱１００と外筒２００の位置関係が固定される。ねじが緩められた状態では、内柱１００は上下スライド可能である。
【００２７】
また、内柱１００にねじを当接させずに内柱１００と外筒２００の位置関係を固定することもできる。この場合、内柱１００の外側面部分１０４は、外筒２００の穴２０２の内面と離間しない。具体的には、例えば、外筒２００は、２本の水平切り込みと、１本の垂直切り込みを有してもよい。２本の水平切り込みは、穴２０２の中心軸と直行する方向に、平行に２本、外筒２００の外側側面から中心軸前後まで入れた切り込みである。垂直切り込みは、２本の垂直切り込みの間に穴２０２の中心軸と平行（上下方向）に入れた切り込みである。垂直切り込みは、水平切り込みの両端の中央、またはどちらか一方の端部に設けられることが望ましい。垂直切り込みの幅をねじで狭めることにより、２本の水平切り込みに挟まれた領域において、穴２０２の内径が縮まる。穴２０２の内径を縮めることで、内柱１００と外筒２００の位置関係が固定される。この場合も、ねじが緩められ、２本の水平切り込みに挟まれた領域において穴２０２の内径が広がった状態では、内柱１００は上下スライド可能である。
【００２８】
以上のように、本発明に係る試料カップ３００によれば、試料収容空間３０２が試料の所望の質量と対応する体積となるように、内柱１００と外筒２００の位置関係を固定することで、所望の質量の試料を計量できる。
【００２９】
なお、外筒２００は、ガラスビード作製装置のターレット４００に係合する段差２０８を外側面に有してもよい。具体的には、例えば、ガラスビード作製装置が試料カップ３００に配置された試料からガラスビードを作製する際に、試料カップ３００は、ガラスビード作製装置のターレット４００に配置される。例えば、図４に示すように、ターレット４００は、外筒２００が配置される複数の穴４０２を有する。なお、図４（ｂ）は、ターレット４００の穴４０２に試料カップ３００が配置された状態を上側から見た図である。図４（ａ）は、図４（ｂ）のIV−IV断面を示す図である。
【００３０】
試料カップ３００は、試料カップ３００の外側面に形成された段差２０８が、ターレット４００の穴４０２の周囲にひっかかかるように配置される。ターレット４００に配置された試料カップ３００は、試料を溶融るつぼに移し替えるときに、ロボットアーム等によって持ち上げられる。そして、ロボットアームが試料カップ３００を傾けることにより、試料収容空間３０２に配置された試料は、溶融るつぼに移し替えられる。このように、外側面に段差２０８を形成することで、ターレット４００の所定の位置に、所望の質量の試料が収容された試料カップ３００を配置できる。
【００３１】
また、内柱１００は、上端面の端部にテーパ１０６を有してもよい。具体的には、例えば、上端面１０２の端部以外の領域は曲線状に形成されるのに対し、上端面１０２の端部は、直線状に形成されてよい。また、上端面１０２の当該端部と外筒２００の穴２０２の内面とのなす角度は、端部以外の領域と外筒２００の穴２０２の内面とのなす角度よりも小さい。上端面の端部にテーパ１０６が形成されることにより、試料収容空間３０２に試料を配置する際に、いわゆるコンタミネーションを削減することができる。
【００３２】
本発明は、さらに、上記試料カップ３００を用いて所望の質量の試料を容易に計量できるように、上記試料カップ３００と、調整治具５００と、を有する試料カップセットであってもよい。調整治具５００について図５を参照しながら説明する。なお、調整治具５００とセットで用いられる場合、試料カップ３００の外筒２００の穴２０２は貫通穴である。試料カップ３００が単体で用いられる場合、試料カップ３００の外筒２００の穴２０２は貫通穴でなくてもよい。また、図５（ｂ）は調整治具５００を上側から見た図であり、図５（ａ）は、図５（ｂ）のV−V断面を示す図である。
【００３３】
調整治具５００は、内柱１００の外筒２００に対する相対位置を調整する治具である。調整治具５００は、調整用柱部材５０２と、台座５０４と、調整部５０６と、治具用固定部５０８と、を有する。
【００３４】
調整用柱部材５０２は、その上部が外筒２００の穴２０２に対して上側または下側から挿入され、内柱１００の上端面１０２の一部または下面に当接する。具体的には、例えば、調整用柱部材５０２は、外筒２００の穴２０２に対して上側または下側から挿入される円柱状の部材である。そして、外筒２００の穴２０２に対して上側または下側から挿入された調整用柱部材５０２の上面は、内柱１００の上端面１０２の端部または下面に当接する。これにより、調整用柱部材５０２は、内柱１００を支持する。なお、調整用柱部材５０２の形状は、外筒２００の穴２０２に対して上側または下側から挿入でき、内柱１００の上端面１０２の一部または下面に当接する形状であれば他の形状であってもよい。
【００３５】
台座５０４は、調整用柱部材５０２の下部が挿入され、調整用柱部材５０２を上下スライド可能に保持する保持穴５１０が形成される。具体的には、例えば、台座５０４は、平面視で矩形の形状であって、中央に円形の保持穴５１０を有する。当該保持穴５１０の形状は、調整用柱部材５０２に下部の形状と対応する形状であって、保持穴５１０に調整用柱部材５０２の下部が挿入される。保持穴５１０は、有底穴であって、所定の深さを有する。そして、保持穴５１０は、調整用柱部材５０２を上下スライド可能に保持する。
【００３６】
また、台座５０４は、その裏面から保持穴５１０の底に至る第２ねじ穴５１２を有する。具体的には、例えば、台座５０４は、保持穴５１０の底から裏面にかけて貫通する第２ねじ穴５１２を有する。第２ねじ穴５１２は、台座５０４の中央部に設けられる。
【００３７】
さらに、台座５０４は、その側面から保持穴５１０の側面に至る第３ねじ穴５１４を有する。具体的には、例えば、台座５０４は、その外側側面から保持穴５１０側面にかけて貫通する第３ねじ穴５１４を有する。第３ねじ穴５１４は、調整用柱部材５０２が上下にスライドした場合であっても調整用柱部材５０２の下面より上側かつ上面より下側に位置する位置に形成される。
【００３８】
調整部５０６は、調整用柱部材５０２と台座５０４との位置関係を規定する。具体的には、例えば、調整部５０６は、第２ねじ穴５１２に配置され、調整用柱部材５０２と当接することで調整用柱部材５０２と台座５０４の位置関係を規定するねじである。
【００３９】
治具用固定部５０８は、調整用柱部材５０２を台座５０４に対して固定する。具体的には、例えば、治具用固定部５０８は、第３ねじ穴５１４に配置され、調整用柱部材５０２と当接することで調整用柱部材５０２を台座５０４に固定するねじである。
【００４０】
図６は、調整治具５００を用いて内柱１００の外筒２００に対する相対位置を調整する方法について説明する図である。図６（ａ）は、内柱１００の上側端部と、外筒２００の上側端部と、が同じ位置となるように相対位置を調整する場合を示す図である。図６（ｂ）は、内柱１００の上側端部が、外筒２００の上側端部から所定の距離だけ下側に位置するように、相対位置を調整する場合を示す図である。なお、図６では、調整用柱部材５０２の上端面の端部と、調整用柱部材５０２の上面が当接する場合について説明する。すなわち、図６では、試料カップ３００の上側が、紙面上下側を向いている。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、内柱１００の上側端部と、外筒２００の上側端部と、が同じ位置となるように相対位置を調整する場合、調整用柱部材５０２の上面は、台座５０４の上面と同じ位置となるように調整される。一方、図６（ｂ）に示すように、内柱１００の上側端部が、外筒２００の上側端部から所定の距離だけ下側に位置するように相対位置を調整する場合、調整用柱部材５０２の上面は、当該所定の距離だけ台座５０４の上面から上側に位置するように調整される。
【００４２】
調整用柱部材５０２の上面の位置は、第２ねじ穴５１２に挿入されたねじを回転させることによって調整される。具体的には、ユーザは、台座５０４の裏面側から、第２ねじ穴５１２に挿入されたねじをドライバーや六角レンチで回転させる。ねじの頂部は、回転の数に応じた距離だけ、保持穴５１０の底面から突出する。調整用柱部材５０２の底面は、ねじの頂部と当接するため、ねじの頂部が保持穴５１０の底面から突出すした距離によって、調整用柱部材５０２の上面と、台座５０４の上面との距離が定まる。ユーザは、第２ねじ穴５１２に挿入された調整部５０６を所定の回数回転させることで、調整用柱部材５０２と台座５０４との位置関係を調整できる。
【００４３】
なお、調整部５０６の回転数と、調整用柱部材５０２と台座５０４との位置関係と、試料収容空間３０２の体積と、の対応関係は、予め明らかにされていることが望ましい。例えば、当該関係を示すテーブルを準備しておくことで、ユーザは容易に、試料収容空間３０２の体積が所望の体積となるように調整できる。以上のように、本発明に係る試料カップ３００及び試料カップセットによれば、試料収容空間３０２の体積を連続的に変化させることができる。これにより、短時間に所望の質量の試料を計量することができる。
【００４４】
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。試料カップ及び調整治具の構成は一例であって、これに限定されるものではない。上記の実施例で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成する構成で置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１００  内柱、１０２  上端面、１０４  外側面部分、１０６  テーパ、２００  外筒、２０２  外筒の穴、２０４  固定部、２０６  第１ねじ穴、２０８  段差、３００  試料カップ、３０２  試料収容空間、４００  ターレット、４０２  ターレットの穴、５００  調整治具、５０２  調整用柱部材、５０４  台座、５０６  調整部、５０８  治具用固定部、５１０  保持穴、５１２  第２ねじ穴、５１４  第３ねじ穴。
【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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