特許 5787195 分光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5787195

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】分光装置

(51)【国際特許分類】

   G01J 3/02 20060101AFI20150910BHJP

【ＦＩ】

   G01J3/02 Z

【請求項の数】13

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-524478(P2013-524478)

(86)(22)【出願日】2011年8月16日

(65)【公表番号】特表2013-534321(P2013-534321A)

(43)【公表日】2013年9月2日

(86)【国際出願番号】GB2011001224

(87)【国際公開番号】WO2012022936

(87)【国際公開日】20120223

【審査請求日】2014年6月23日

(31)【優先権主張番号】1013917.8

(32)【優先日】2010年8月19日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】507193249

【氏名又は名称】パーキンエルマー・シンガポール・ピーティーイー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100082669

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 賢三

(74)【代理人】

【識別番号】100095337

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100095061

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 恭介

(72)【発明者】

【氏名】ホウルト， ロバート， アラン

(72)【発明者】

【氏名】カーター， ラルフ， ランス

【審査官】 喜々津 徳胤

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１１３９０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 登録実用新案第３１２６９８１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−２５３４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−１０１２３９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ３／００−３／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置構成要素と前記装置構成要素を保護するための乾燥剤とを収容するための区画と変形可能容器とを備えた分光装置であって、前記変形可能容器は、前記変形可能容器の変形に伴い前記変形可能容器が占める前記区画の容積を変化させるように、前記区画内で移動可能な壁部を少なくとも１つ有し、前記区画と前記分光装置の周囲環境との間の圧力差が前記変形可能容器を変形させて前記壁部を移動させるように、前記変形可能容器の内部は前記周囲環境と流体連通していると共に、前記区画と前記周囲環境との間の圧力差が所定の閾値を超えたときに前記区画と前記周囲環境との間を流体連通させるための弁を少なくとも１つ備える、分光装置。

【請求項2】

前記区画内の過大圧力を軽減するための過大圧力弁および前記区画内の過小圧力を軽減するための過小圧力弁の２つの弁が設けられる、請求項１に記載の分光装置。

【請求項3】

前記変形可能容器は積層材料で構成され、前記積層材料は少なくとも１つのプラスチック層と少なくとも１つの金属膜層とを含む、
請求項１に記載の分光装置。

【請求項4】

前記変形可能容器はバッグである、請求項１または３に記載の分光装置。

【請求項5】

前記バッグは互いに熱融着された２つ以上の壁を備える、請求項４に記載の分光装置。

【請求項6】

前記変形可能容器の前記内部と前記周囲環境との間を流体連通させるように構成された管状部を備える、請求項１、３、４に記載の分光装置。

【請求項7】

前記管状部は前記変形可能容器に取り付けられる、請求項６に記載の分光装置。

【請求項8】

前記変形可能容器の壁は前記管状部が貫通延在する開口を備え、前記管状部と前記変形可能容器の前記材料との間には、前記管状部以外の開口からの流体の流入または流出に対して封止するための封止手段が設けられる、請求項６または請求項７に記載の分光装置。

【請求項9】

前記管状部は前記区画に取り付けられる、請求項６乃至８何れか１項に記載の分光装置。

【請求項10】

前記区画の壁は、前記管状部が貫通延在する開口を備え、前記管状部と前記区画の壁との間には、前記管状部以外の前記区画の壁の前記開口からの流体の流入または流出に対して封止するための封止手段が設けられる、請求項６乃至９の何れか１項に記載の分光装置。

【請求項11】

前記変形可能容器はその最大時に前記区画の前記容積の５％と５０％の間を占める、
請求項１、３、４、６、７、８に記載の分光装置。

【請求項12】

前記変形可能容器はその最大時に前記区画の前記容積の１０％と１５％の間を占める、
請求項１、３、４、６、７、８に記載の分光装置。

【請求項13】

請求項１乃至１２の何れか１項に記載の分光装置のための変形可能な容器組立体であって、バッグの形態の変形可能容器と前記バッグによって担持されて前記バッグの内部との流体連通をもたらす管状部とを備えた容器組立体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分光装置、例えばフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ：Fourier transform infrared）分光計、に関する。特に、本発明は、湿度レベル、および／または他の存在しうる汚染物質の存在、に対して高感度の性能を有する分光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

分光装置は、湿気または他の汚染物質に対して高感度の構成要素を含みうる。これらの構成要素は或る湿度閾値レベル未満の湿度レベルでは有効に動作するものの、それ以上の湿度レベルでは湿気または他の汚染物質によって損傷されがちである。このような装置の場合は、当該構成要素のために高真空筐体、ドライガスパージシステム、および／または密閉筐体を設けることは実用的でない（例えば高価すぎる）ことが多い。したがって、通常は、水分および／または他の汚染物質の流入がある程度許容される。このような装置においては、当該構成要素を保護するために当該構成要素を乾燥剤と共に収容する区画を設けることが一般的である。通常、当該区画の内部と周囲環境との間には、当該区画内に流入する、および当該区画から流出する空気、ひいては水分および他の予想される汚染物質、の流れを阻止はしないが低減する封止部が存在する。

【0003】

この装置と（例えば、機器の使用による）周囲環境との間の温度差および大気条件は、このような区画内と周囲環境との間に圧力差をもたらしがちである。このような圧力差は、圧力差によるポンプ効果による空気交換を当該区画と周囲環境との間に引き起こしがちである。

【0004】

具体的なポンプ効果の１つは、この装置が定期的に、例えば毎日、オンおよびオフに切り替えられるときに発生しうる。この装置の使用中、装置が温まると当該区画から空気が追い出され、装置がオフに切り替えられて冷えると空気が当該区画内に吸い戻される。なお、封止部を改良することによってこのようなポンプ効果に対処しようとすると、装置と周囲環境との間に大きな圧力差が生じうることに注目されたい。このような圧力差に耐えるように装置を設計すると、より大型で高価な装置になるであろう。

【0005】

湿気と他の存在しうる汚染物質とを含む空気が当該区画に入ると、この水分の一部が乾燥剤によって吸収されることになる。乾燥剤は、他の存在しうる汚染物質、例えば二酸化炭素、の一部も吸収しうる。ただし、高湿度大気内の装置、または当該区画への空気の流入が頻繁な装置、の場合は、乾燥剤が素早く消耗しうるので、装置の性能を維持するために乾燥剤の交換が必要である。場合によっては、乾燥剤を３か月ごとに交換する必要がありうる。これは、装置の適正動作の維持に必要な保守作業を増やし、必要とされる乾燥剤の量ひいては費用を増やし、および／または装置がその最大能力まで機能していない状態で使用されるリスクを増やす。

【0006】

これらの不具合のない装置を提供することが望ましいであろう。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によると、複数の装置構成要素とこれら装置構成要素を保護するための乾燥剤とを収容するための区画と変形可能容器とを備える分光装置であって、変形可能容器は、この変形可能容器の変形に伴い変形可能容器が占める区画の容積を変化させるように、区画内で移動可能な壁部を少なくとも１つ有し、区画内と分光装置の周囲環境との間の圧力差が変形可能容器を変形させて壁部を移動させるように、変形可能容器の内部は周囲環境と流体連通している、分光装置が提供される。

【0008】

この構成により、変形可能容器の変形に伴い変形可能容器が占める当該区画の容積が変化しうるため、当該区画と周囲環境との間の圧力を均等化しやすくなっている。この結果、当該区画と周囲環境との間で空気交換を引き起こしうるポンプ効果が低減されうる。これにより、乾燥剤の寿命を延長できる。

【0009】

変形可能容器がその最大時に占める区画の容積は、５％と５０％の間であることが好ましい。変形可能容器がその最大時に占める区画の容積は、１０％と１５％の間であることが好ましい。

【0010】

変形可能容器の少なくとも一部の材料は可撓性材料であってよい。変形可能容器の可動壁の材料は可撓性材料であってよい。変形可能容器の少なくとも一部の材料は熱融着可能材料であってもよい。

【0011】

変形可能容器の材料は、水分拡散速度が遅い、すなわち１日１平方メートル当たり水３０ｍｇ未満の、材料でもよい。変形可能容器の材料は、耐湿性材料であることが好ましい。ここで、耐湿性とは、この材料を通る湿気の透過に耐えるという意味で使われている。

【0012】

変形可能容器の材料は、積層材料でもよい。この積層材料は、少なくとも１つのプラスチック層を備えてもよく、さらに少なくとも１つの金属膜層を備えてもよい。この積層材料は、金属膜で被覆されたプラスチック材料であることが好ましい。

【0013】

変形可能容器はバッグでもよい。このバッグは、互いに熱融着された２つ以上の壁を備えうる。

【0014】

本分光装置は、当該区画と周囲環境との間の圧力差が所定の閾値を超えたときに当該区画と周囲環境との間を流体連通させる弁を少なくとも１つ備えうる。この弁は、当該区画内の圧力が周囲環境の圧力より高くなり、その差が閾値量を超えたときに、および／または周囲環境の圧力が当該区画の圧力より高くなり、その差が閾値量を超えたときに、そのような流体連通を可能にしうる。当該区画内の過大圧力を軽減するための過大圧力弁および当該区画内の過小圧力を軽減するための過小圧力弁の２つの弁を設けてもよい。

【0015】

当該区画は、少なくとも２つの筐体部とその間に存在する少なくとも１つの封止部とによって画成されうる。

【0016】

この少なくとも１つの封止部は、水分拡散速度が遅い、すなわち年当たり水約１００ｇ以下である、ことが好ましい。この少なくとも１つの封止部は、水分拡散速度が年当たり水約１５ｇ未満であることが好ましい。この少なくとも１つの封止部の材料は、エラストマーでもよい。例えば、この少なくとも１つの封止部の材料は、バイトン（Ｖｉｔｏｎ）、フルオレル（Ｆｌｕｏｒｅｌ）、またはアフラス（Ａｆｌａｓ）（登録商標）などのフルオロエラストマーでもよい。この少なくとも１つの封止部の材料は、パーフルオロエラストマーでもよい。複数の封止部が存在する場合、これらの封止部の材料はそれぞれ異なる材料でもよい。

【0017】

本分光装置は、変形可能容器の内部と周囲環境との間を流体連通させるように構成された管状部を備えうる。管状部は、変形可能容器の内部まで延在する第１の部分と、当該区画の外側に達する、または当該区画の外側まで延在する、第２の部分とを有しうる。

【0018】

変形可能容器の１つの壁は、管状部が貫通延在する開口を備えうる。

【0019】

管状部は、変形可能容器に取り付けられうる。

【0020】

管状部以外の開口からの流体の流入または流出に対して封止するための封止手段を管状部と変形可能容器の材料との間に設けうる。

【0021】

管状部を変形可能容器に取り付けるために、管状部は、変形可能容器の内部に突出して対応するナットを受け止める第１のねじ部を備えうる。Ｏリングを備えうる第１の封止部を管状部と変形可能容器の材料との間に設けうる。

【0022】

当該区画の１つの壁は、管状部が貫通延在する開口を備えうる。管状部は、当該区画に取り付けられうる。

【0023】

管状部は、当該区画の外側に突出しうる。管状部を当該区画に取り付けるために、管状部は、当該区画の壁の開口から当該区画の外側に突出して対応するナットを受け止める（第２の）ねじ部を備えうる。管状部以外の当該区画の壁の開口からの流体の流入または流出に対して封止するための封止手段を管状部と当該区画の壁との間に設けうる。Ｏリングを備えうる（第２の）封止部を管状部と当該区画の壁との間に設けうる。

【0024】

上で「第２の」という用語が括弧で囲んで使用されている理由は、それぞれの特徴が、上で定義した対応する「第１の」特徴と一緒に、または個別に、使用されうるからである。

【0025】

第１および第２の封止部の少なくとも一方のＯリングの材料はエラストマーでもよい。この、または各、Ｏリングの材料は、バイトン、フルオレル、またはアフラスなどのフルオロエラストマーおよびパーフルオロエラストマーのうちの１つでもよい。

【0026】

本発明の別の態様によると、バッグの形態の変形可能容器と、このバッグによって担持されてこのバッグの内部との流体連通をもたらす管状部とを備えた、上で定義したような分光装置用の変形可能な容器組立体が提供される。

【0027】

このバッグと管状部とは、上で定義したさらなる特徴のうちの何れか１つ、またはこれらの特徴の何れかの組み合わせ、を有しうる。

【0028】

次に、本発明の複数の実施形態を図面を参照して単なる例示として説明する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】卓上型フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計の一部を示す図である。

【図2】内側部分を見せるために外側筐体の一部が切り取られた、図１の分光計の一部を示す図である。

【図3】図１および図２に示されている分光計カバーの下面からの図である。

【図4】図１乃至図３に示されている分光計の内部エアバッグを示す図である。

【図5】図１乃至図３の分光計の管状部を示す図である。

【図6】図３に示されている分光計のカバーとこの分光計の対応する基底部との間の封止部の詳細を示す図である。

【図7】図１および図２に示されている分光計に設けられた過大圧力弁および過小圧力弁を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１および図２は、基底部１１とカバー１２とで構成された筐体１を備えた卓上型フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計の一部を模式的に示している。カバー１２のさらなる詳細は、図３に示されている下面からの図から分かる。

【0031】

一般には分光計の外側、すなわち分光計の周囲環境、から密閉される区画２が筐体１内に画成される。

【0032】

区画２を周囲環境に対して密閉するためのＯリングシール１３（図２および図６を参照）が基底部１１とカバー１２との間に設けられる。この密閉は完全ではなく、実際には多少の空気がシール１３越しに、またはシール１３を通って、当該区画に時々漏入しがちである。

【0033】

区画２の内部には、分光計のさまざまな構成要素３が設けられる（これらの構成要素３は、図２にのみ見えており、各図面には極めて模式的な形態でのみ表されている）。

【0034】

背景技術において示唆したように、分光計の構成要素の少なくとも一部は、湿気および／または他の汚染物質に敏感である傾向がある。本分光計も例外ではなく、例えばこの実施形態において、各構成要素３は、湿度が閾値レベル、例えば４０％、を超えると損傷されうる臭化カリウム製の窓を複数含む。さらに、汚染物質ガスが区画２内に存在すると、装置の性能に悪影響を及ぼしうることは言うまでもない。

【0035】

区画２は、（この場合も図面中の図２にのみ極めて模式的な形態でのみ示されている）適切な容器に入れられた、構成要素３の保護に役立ちうる乾燥剤４を収容する。

【0036】

区画２は、エアバッグ５も収容する（図２および図３に実際の位置に示されている）。バッグ５は、管状部６を介して筐体１に、より具体的にはカバー１２に、取り付けられる。管状部６の一端は、図１の分光計の外側から見ることができ、さらにはカバー１２の壁が切り取られた図２でも見ることができる。図４は、管状部６が取り付けられたバッグ５を分光計１の他の部分とは別個に示している。

【0037】

管状部６をより詳細に示している図５に示されているように、孔が管状部６を貫通しており、図１および図２に示されているようにバッグ５が管状部６を介して分光計に取り付けられると、この孔がバッグ５の内部と区画２の外側（ひいては、分光計全体の外側）との間に流体連通路をもたらす。

【0038】

分光計の内部区画２と周囲環境との間に圧力差が存在する場合に発生しうる、上記背景技術で説明したポンプ効果を防止しやすいように、バッグ５は区画２内に設けられる。上記のように、圧力差が存在する状況においては、通常は空気が区画２から追い出されるか、または区画２内に追い込まれ、この空気が湿気および／または他の汚染物質を運びがちである。上記のように、乾燥剤４が区画２内に設けられる。この乾燥剤４は、湿気および／または他の汚染物質を吸収することによって、分光計の適正動作を保証するために役立つと共に、湿気および／または他の汚染物質から構成要素３を保護することができる。ただし、この乾燥剤が湿気および／または他の構成要素を吸収する容量は有限であり、したがって寿命は有限である。

【0039】

一般に、乾燥剤４が消耗すると、乾燥剤４を交換する必要がある。交換しないと、分光計が最適性能未満で動作し始めるので、永久に損傷されることもある。

【0040】

区画２内に設けられたバッグ５は、この区画に流入、またはこの区画から流出しがちな空気の量を減らすことによって乾燥剤４の寿命を延長するのに役立つ。バッグ５の内部は管状部６を介して外部に接続されているので、区画２の内部と周囲環境との間に圧力差が存在すると、空気は優先的にエアバッグ５に吸い込まれるか、またはバッグ５から追い出されるため、（Ｏリングシール１３を介して）区画２の他の部分に吸い込まれたり、区画２の他の部分から追い出されたりすることが少なくなる。この単純な機構は、乾燥剤４の寿命を劇的に改善させうる。

【0041】

バッグ５は、可撓性の積層材料で製造される。本実施形態においては、バッグ５の材料は、バッグ５を膨張、収縮させるために可撓性であることと、バッグ内に追い込まれる、またはバッグから追い出される、湿気がバッグの材料を通って区画２に入り込まないように極めて低い透水性を有することの両方が重要である。バッグに適した材料として、例えば食料品の、保護包装に用いられるシート材料が挙げられる。この材料は熱融着可能であることが好ましい。その理由は、閉じたバッグを形成するために開放端部の周囲が熱融着される１つ以上の材料シートでバッグを形成できるからである。

【0042】

この材料は、材料を介した水分の透過に対して所望の耐性をもたらすために、プラスチックフィルムとアルミニウム箔層とを共に含みうる。適した積層材料の１つは、アルミニウム箔層が接着されたＰＥＴフィルム層と、アルミニウム箔層のもう一方の側に接着されたＨＤＰＥ層とを備える。このような材料層は、約２００℃で熱融着可能であり、２４時間当たりの水蒸気透過率が０．０５ｇｍ／ｍ²未満である。

【0043】

図３および図４から分かるように本実施形態においては、バッグ５は、使用時に伸縮可能な２つの主ポケットを有する折り畳まれた構成で設けられる。これは、バッグ５が装置の筐体１内の利用可能空間に収まるようにするためであるに過ぎない。他の複数の実施形態においては、何れか適した形状のバッグ５が使用されうる。

【0044】

上記のように、管状部６は、バッグ５を分光計内に取り付けるために用いられる。図５から最も明確に分かるように、管状部６は、バッグ５の壁５ａの材料が管状部６に圧着され、かつ管状部６が筐体１、この場合はカバー１２、の壁１２ａに圧着可能であるように、構成される。

【0045】

管状部の第１のねじ部６２を突出させるために適した開口５ｂがバッグの壁５ａに設けられる。同様に、管状部６の第２のねじ部６２を突出させるために適切な開口１２ｂがカバー１２の壁１２ａに設けられる。管状部６は、この２つのねじ部６１、６２の間に、バッグの壁５ａに接触して封止する第１のＯリング６５ａとカバー１２の壁１２ａに接触して封止する第２のＯリング６５ｂとを担持するフランジ部６４を有する。それぞれのねじ部６１および６２には対応するナット６６および６７が設けられるので、バッグの壁５ａとカバーの壁１２ａとがＯリング６５ａおよび６５ｂに圧着されて効率的に封止されるため、バッグ５およびカバー１２の開口５ｂおよび１２ｂからの流体の流入および流出が管状部６の孔を通してのみ発生するようになる。

【0046】

したがって、この構成によると、管状部６は、エアバッグ５の内部と区画２の外側（ひいては分光計の外側）との間に流体連通路をもたらすと共に、バッグ５を分光計内に取り付けるための取り付け部を提供するので好都合である。

【0047】

本実施形態においては、バッグ５の製造中、少なくともバッグを閉じるための最後の密閉が行われる前に、管状部６がバッグ５に取り付けられ、その後に分光計に取り付け可能な、図４に示されているようなバッグ５と管状部６とから成る組立体が用意される。

【0048】

上記の構成によると、バッグ５は、通常であれば発生する空気の流入および流出の大半から区画２を保護できる。ただし、実際の状況においては、圧力差に対応するためにバッグによってもたらされうる容積の変化が十分でないために区画２と周囲環境との間の圧力差がなくならないという事態が発生しうる。したがって、バッグ５とシール１３、６５ａ、６５ｂとを損傷から保護するために、図７に示すように過大圧力弁７ａと過小圧力弁７ｂとが分光計に設けられる。これらの弁の各々は、一方向の圧力逃し弁であり、カバー１２の壁１２ａの該当する開口に設けられる。言うまでもないが、過大圧力弁７ａは、区画２内の圧力が周囲環境の圧力より高まり圧力差が閾値量を超えたときに、過大圧力弁７ａが開いて空気を区画２から逃すように設けられる。過小圧力弁７ｂについてはその逆が当てはまる。

【0049】

本実施形態において、過大圧力弁７ａと過小圧力弁７ｂはどちらもアンブレラ弁の形態である。各弁はスカート７１ａ、７１ｂをそれぞれ有し、これらのスカート７１ａ、７１ｂは、通常の状況においては壁１２ａに接触して封止しているが、壁部１２ａの対応する開口から対応する弁棒７２ａ、７２ｂに沿って対応するスカート７１ａ、７１ｂの下の空洞に追い込まれた圧力が閾値圧力より大きくなると、この圧力によってスカート７１ａ、７１ｂが上方に押し上げられうる。この空洞内の圧力が、対応するスカート７１ａ、７１ｂのもう一方の側に比べ、十分に大きくなると、スカート７１ａ、７１ｂが持ち上がって空気を逃し、これにより両側の圧力が均等化される。その後、スカート７１ａ、７１ｂは下がって壁１２ａに接触して封止する。

【0050】

シール１３、６５ａ、６５ｂを介した、場合によってはさらに弁７ａおよび７ｂの材料を介した、水分の拡散を防ぐために、これらの要素の材料を注意深く選択する必要がある。

【0051】

少なくともシール１３、６５ａ、６５ｂに関しては、水分拡散速度が年当たり水１００グラム未満であるバイトン、フルオレル、またはアフラスなどのフルオロエラストマーの使用が好ましい。水の流入に対する保護がこれより低い程度でよい場合は、ペルフルオロエラストマーなど他のエラストマーが適する場合もある。

【0052】

バッグ５は、その全体が区画２の内部に、特に分光計の筐体１の内部に、配設される。これにより、バッグ５を損傷から保護しやすくなると同時に、バッグが占めていない区画２の残りの部分の容積を変化させることによって圧力を均等化する機能をエアバッグ５に行わせることができる。

【0053】

本実施形態において、バッグは、その内部への空気の流入によってその最大限まで膨張すると、当該区画の内部容積の１０％乃至１５％台までを占める。勿論、他の複数の実施形態においては、その最大限において占める内部区画の容積がこれより小さい、または大きい、バッグを選択しうる。

【0054】

通常の動作温度および圧力ではバッグがその膨張範囲の中間になるように、分光計が製造されることが好ましい。すなわち、その容積が中間点にあるので、バッグの容積は開始位置からかなりの程度にまで増減しうる。

【0055】

バッグの材料は、実用的に可撓性であると同時に、気体、特に湿気、に対して必要な障壁効果をもたらすように、選択される。

【0056】

なお、容積を変化させるのにバッグ５に必要とされる剛性または抵抗のために、本装置の（本実施形態においてはシール１３、６５ａ、６５ｂによってもたらされる）気密性が十分でない場合は、湿った空気が、バッグ５内ではなく、装置の区画２に優先的に流入しやすいことに注目されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】