特許 7445743 元素分析装置

(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】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】元素分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/22 20060101AFI20240229BHJP

   G01N 31/12 20060101ALI20240229BHJP

   F27B 14/06 20060101ALI20240229BHJP

   G01N 25/00 20060101ALN20240229BHJP

【ＦＩ】

G01N1/22 R

G01N1/22 T

G01N31/12 B

F27B14/06

G01N25/00 J

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022505879

(86)(22)【出願日】2021-02-18

(86)【国際出願番号】 JP2021006093

(87)【国際公開番号】W WO2021182059

(87)【国際公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-11-24

(31)【優先権主張番号】P 2020042062

(32)【優先日】2020-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000155023

【氏名又は名称】株式会社堀場製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(72)【発明者】

【氏名】井上 貴仁

(72)【発明者】

【氏名】内原 博

【審査官】北条 弥作子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１８７５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２８６６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０７７２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－００２６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２５８３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６５６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０９５８６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－３３８０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６６７４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １／２２

Ｇ０１Ｎ ３１／１２

Ｆ２７Ｂ １４／０６

Ｇ０１Ｎ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

るつぼに入れられた試料が加熱され、当該試料から試料ガスを発生させる加熱炉と、
前記加熱炉にキャリアガスを導入する導入流路と、
前記加熱炉からキャリアガス及び試料ガスからなる混合ガスが導出される導出流路と、
前記導出流路上に設けられたダストフィルタと、
前記導出流路上において前記ダストフィルタよりも下流側に設けられ、混合ガスに含まれる１又は複数の所定成分を検出する分析機構と、
前記ダストフィルタに対して混合ガスが流れる方向とは逆方向に清掃ガスを流す清掃ガス供給機構と、
前記導出流路において前記ダストフィルタと前記分析機構との間から分岐し、前記ダストフィルタを通過したガスが排気される排気流路とを備え、
前記清掃ガス供給機構が、
前記導出流路と前記排気流路との分岐点に設けられた切換弁を少なくとも具備し、前記導出流路において混合ガスが流れる方向とは逆方向に清掃ガスが流れるように流路を切り替える流路切替部と、
前記排気流路又は前記切換弁に清掃ガスを供給する清掃ガス供給部と、を備えた元素分析装置。

【請求項2】

前記清掃ガス供給部が、
清掃ガスを所定の圧力で噴射する清掃ガス供給源と、
前記清掃ガス供給源と、前記排気流路との間を接続する清掃ガス供給流路と、を備え、
前記流路切替部が、
前記切換弁である第１三方弁と、
前記排気流路と前記清掃ガス供給流路の合流点に設けられた第２三方弁と、を備えた請求項１記載の元素分析装置。

【請求項3】

前記清掃ガス供給部が、
清掃ガスを所定の圧力で噴射する清掃ガス供給源と、
前記清掃ガス供給源と、前記切換弁との間を接続する清掃ガス供給流路と、備え、
前記流路切替部が、
前記切換弁として前記導出流路の前記加熱炉側に対して、前記導出流路の前記分析機構側、前記排気流路、又は、前記清掃ガス供給流路のいずれか１つが接続されるように流路を切り替える四方弁を備えた請求項１記載の元素分析装置。

【請求項4】

前記ダストフィルタが、
メンブレンフィルタと、
前記メンブレンフィルタを厚み方向に挟持して保持するフィルタホルダと、を備えた請求項１乃至３いずれかに記載の元素分析装置。

【請求項5】

前記フィルタホルダが樹脂又はガラスで形成された請求項４記載の元素分析装置。

【請求項6】

前記ダストフィルタが、
メタルフィルタと、
前記メタルフィルタが溶接されたフィルタホルダと、を備えた請求項１乃至３いずれかに記載の元素分析装置。

【請求項7】

前記加熱炉が、
第１電極と、
前記第１電極との間で前記るつぼを挟持する炉閉位置と、前記炉閉位置から所定距離離間した炉開位置との間を移動可能に構成された第２電極と、
前記第２電極を前記炉閉位置と前記炉開位置との間で移動させる駆動機構と、
前記加熱炉内に開口し、ダストを吸入する吸塵口を具備する吸塵流路と、
前記吸塵流路上において前記加熱炉側に接続された吸入ポートと、前記吸塵流路上において排出側に接続された吐出ポートと、作動流体が供給される駆動ポートと、を具備するエジェクタと、を備え、
前記駆動機構が、前記第２電極を前記炉閉位置から前記炉開位置に移動させる場合に、前記エジェクタの前記駆動ポートに作動流体が流入するように構成された請求項１乃至６いずれかに記載の元素分析装置。

【請求項8】

前記駆動機構が、作動流体が流入又は流出する第１ポートを具備し、当該第１ポートから作動流体が流入した場合にピストンロッドが引き込まれて前記第２電極が前記炉開位置側へ移動するように構成された流体圧シリンダであり、
前記第１ポートから前記流体圧シリンダ内に作動流体が流入する場合に、前記駆動ポートから前記エジェクタ内にも作動流体が流入するように構成された請求項７記載の元素分析装置。

【請求項9】

作動流体の供給源と前記第１ポートとの間を接続する第１供給ラインと、
前記第１供給ラインから分岐し、前記駆動ポートに接続された駆動ラインと、をさらに備えた請求項８記載の元素分析装置。

【請求項10】

前記流体圧シリンダが、作動流体が流入又は流出する第２ポートを具備し、当該第２ポートから作動流体が流入した場合に前記ピストンロッドが押し出されて前記第２電極が前記炉閉位置側へ移動するように構成された請求項８又は９記載の元素分析装置。

【請求項11】

前記流体圧シリンダがエアシリンダであり、作動流体が圧縮空気である請求項８乃至１０いずれかに記載の元素分析装置。

【請求項12】

前記吸塵流路が内部に形成され、前記第２電極を支持する支持体をさらに備え、
前記流体圧シリンダの前記ピストンロッドが前記支持体に接続された請求項８乃至１１いずれかに記載の元素分析装置。

【請求項13】

前記吸塵流路が、前記支持体の表面に開口する複数の吸塵ポートを具備する請求項１２記載の元素分析装置。

【請求項14】

前記第２電極が前記炉開位置にある場合に、前記第１電極と前記第２電極との間に移動して、前記第１電極又は前記第２電極からダストを落とすように構成された清掃機構をさらに備え、
前記清掃機構が前記第１電極又は前記第２電極から落としたダストが、前記吸塵流路を介して前記加熱炉内から回収されるように構成された請求項７乃至１３いずれかに記載の元素分析装置。

【請求項15】

前記加熱炉が、
第１電極と、
前記第１電極との間で前記るつぼを挟持する炉閉位置と、前記炉閉位置から所定距離離間した炉開位置との間を移動可能に構成された第２電極と、
前記第２電極を前記炉閉位置と前記炉開位置との間で移動させる駆動機構と、
前記加熱炉内に開口し、ダストを吸入する吸塵口を具備する吸塵流路と、
前記吸塵流路上において前記加熱炉側に接続された吸入ポートと、前記吸塵流路上において排出側に接続された吐出ポートと、作動流体が供給される駆動ポートと、を具備するエジェクタと、を備え、
前記清掃ガス供給機構が、前記ダストフィルタに対して混合ガスが流れる方向とは逆方向に清掃ガスを流す場合に、前記エジェクタの前記駆動ポートに作動流体が流入するように構成された請求項１乃至６いずれかに記載の元素分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料を加熱して生成される試料ガスに基づいて、試料中に含まれる元素を分析する元素分析装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

試料中に含まれる例えば窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）等の元素を定量するために元素分析装置が用いられる。このような元素分析装置は、試料を収容した黒鉛るつぼを加熱炉内において一対の電極により挟持し、当該るつぼに直接電流を流して、るつぼ及び試料を加熱する。加熱により発生した試料ガスとキャリガスからなる混合ガスは、ダストフィルタに通過させてすす等のダストが濾過される。濾過された後の混合ガスに含まれる各種成分の濃度は、ＮＤＩＲ（Non Dispersive Infrared:非分散型赤外線ガス分析計）やＴＣＤ（Thermal Conductivity Detector熱伝導度検出器）等からなる分析機構によって測定される。

【0003】

ところで、例えば石英ウール等により形成されたダストフィルタが所定量以上のすす等のダストを捕集した場合、分析機構での測定精度を保つためにダストフィルタを交換する必要がある。このようなダストフィルタの交換頻度はユーザが期待しているよりも高くなってしまうことがあり、メンテナンスの手間が大きな負担となる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－３２２６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、ダストフィルタの交換頻度を低減し、ユーザによるメンテナンスにかかる手間を低減できる元素分析装置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】

【0006】

すなわち、本発明に係る元素分析装置は、るつぼに入れられた試料が加熱され、当該試料から試料ガスを発生させる加熱炉と、前記加熱炉にキャリアガスを導入する導入流路と、前記加熱炉からキャリアガス及び試料ガスからなる混合ガスが導出される導出流路と、前記導出流路上に設けられたダストフィルタと、前記導出流路上において前記ダストフィルタよりも下流側に設けられ、混合ガスに含まれる１又は複数の所定成分を検出する分析機構と、前記ダストフィルタに対して混合ガスが流れる方向とは逆方向に清掃ガスを流す清掃ガス供給機構と、を備えたことを特徴とする。

【0007】

このようなものであれば、前記清掃ガス供給機構によって供給される清掃ガスにより前記ダストフィルタに捕集されているすす等のダストを前記加熱炉側に押し流し、当該ダストフィルタを再生できる。この結果、前記ダストフィルタの交換や掃除といった保守頻度を従来よりも減らすことができる。

【0008】

また、前記清掃ガスは前記導出流路において前記ダストフィルタと前記分析機構の間から当該導出流路を逆流するように流されるので、前記ダストフィルタから剥離したすす等のダストは前記分析機構には流れない。したがって、前記ダストフィルタを再生しても前記分析機構の分析精度は保つことができる。

【0009】

清掃ガスが前記ダストフィルタへ向かって前記導出流路内を逆流するように流せるようにし、前記分析機構には清掃ガスが流れないようにして前記ダストフィルタから剥離したすす等のダストが当該分析機構には到達しないようにするには、前記導出流路において前記ダストフィルタと前記分析機構との間から分岐し、前記ダストフィルタを通過した混合ガスが排気される排気流路をさらに備え、前記清掃ガス供給機構が、前記導出流路と前記分岐流路との分岐点に設けられた切換弁を少なくとも具備し、前記導出流路において混合ガスが流れる方向とは逆方向に清掃ガスが流れるように流路を切り替える流路切替部と、前記排気流路又は前記切換弁に清掃ガスを供給する清掃ガス供給部と、を備えたものであればよい。

【0010】

前記ダストフィルタに対して混合ガスとは逆方向に清掃ガスを流して当該ダストフィルタを再生するための具体的な態様としては、前記清掃ガス供給部が、清掃ガスを所定の圧力で噴射する清掃ガス供給源と、前記供給源と、前記排気流路との間を接続する清掃ガス供給流路と、を備え、前記流路切替部が、前記切換弁である第１三方弁と、前記排気流路と前記清掃ガス供給流路の合流点に設けられた第２三方弁と、を備えたものが挙げられる。このようなものであれば、前記清掃ガス供給部を構成するために必要となる前記第２三方弁は、前記導出流路上に設けられていないので、前記導出流路上には従来の元素分析装置と同様に余計なバルブが増設されることがなく、分析精度を保つことができる。すなわち、前記導出流路上に前記第１三方弁以外のバルブが追加されると分析時において混合ガスが停滞してしまう箇所が増えることになり、分析時における前記分析機構へのガス抜けが悪くなって感度の低下等を招く恐れがある。また、前記ダストフィルタに清掃ガスを噴き付けて逆洗する際に清掃ガスの成分が前記導出流路上に設けられたバルブに残ってしまい、その次の分析時に清掃ガスの成分が混合ガスとともに前記分析機構で検出されて、分析精度が悪化する可能性もある。上述したような前記第２三方弁の配置であれば、これらのような問題がそもそも生じないようにできる。

【0011】

前記ダストフィルタに対して清掃ガスによる逆洗を可能としつつ、前記導出流路上にバルブが増えることにより分析精度が低下を引き起こさないようにできる別の態様としては、前記清掃ガス供給部が、清掃ガスを所定の圧力で噴射する清掃ガス供給源と、前記清掃ガス供給源と接続された清掃ガス供給流路と、を備え、前記流路切替部が、前記切換弁として前記導出流路の前記加熱炉側に対して、前記導出流路の前記分析機構側、前記排気流路、又は、前記清掃ガス供給路のいずれか１つが接続されるように流路を切り替える四方弁を備えたものが挙げられる。

【0012】

前記清掃ガス供給機構により供給する清掃ガスによって捕集されたすす等のダストを剥離させて簡単に再生でき、メンテナンスの頻度をさらに低減できるようにするには、前記ダストフィルタが、メンブレンフィルタと、前記メンブレンフィルタを厚み方向に挟持して保持するフィルタホルダと、を備えたものであればよい。また、このようなものであれば、清掃ガスでは前記メンブレンフィルタを再生できなくなった場合には、前記フィルタホルダから前記メンブレンフィルタを外して交換するだけでよい。したがって、交換作業にかかる手間も従来よりも低減できる。

【0013】

前記ダストフィルタを軽量化でき、交換に係る手間を軽減できるようにするには、前記フィルタホルダが樹脂又はガラスで形成されたものであればよい。また、透明樹脂又はガラスで前記フィルタホルダを形成すれば、例えば前記メンブレンフィルタにおけるすす等のダストの捕集度合いを目視によって確認できるので、清掃ガスを供給する時期を判断しやすい。このため、清掃ガスを供給する頻度を最小限にしてメンテナンスにかかる手間を軽減できる。

【0014】

前記ダストフィルタについては交換を行わずに、清掃ガスの逆洗で使用し続けるようにしてメンテナンスの頻度を低くするには、前記ダストフィルタが、メタルフィルタと、前記メタルフィルタが溶接されたフィルタホルダと、を備えたものであればよい。

【0015】

前記加熱炉が、第１電極と、前記第１電極との間で前記るつぼを挟持する炉閉位置と、前記炉閉位置から所定距離離間した炉開位置との間を移動可能に構成された第２電極と、前記第２電極を前記炉閉位置と前記炉開位置との間で移動させる駆動機構と、前記加熱炉内に開口し、ダストを吸入する吸塵口を具備する吸塵流路と、前記吸塵流路上において前記加熱炉側に接続された吸入ポートと、前記吸塵流路上において排出側に接続された吐出ポートと、作動流体が供給される駆動ポートと、を具備するエジェクタと、を備え、前記駆動機構が、前記第２電極を前記炉閉位置から前記炉開位置に移動させる場合に、前記エジェクタの前記駆動ポートに作動流体が流入するように構成されたものであれば、前記第２電極が前記炉閉位置から前記炉開位置へ移動するのに合わせて前記エジェクタに吸引作用を発揮させることができる。

【0016】

したがって、前記加熱炉が開放されるのに伴って散らされるダストは、前記エジェクタの吸引作用によって前記加熱炉内の前記吸塵口から前記吸塵流路を介して回収できる。

【0017】

しかも、エジェクタの特性として供給される作動流体の流量に対して数倍の流量を吸引できるので、前記加熱炉内を強力に吸引してダストをほぼ完全に吸引することも可能となる。

【0018】

前記エジェクタに吸引作用を発揮させるための作動流体によって前記駆動機構を動作させるようにして装置全体の構成を簡素なものにするには、前記駆動機構が、作動流体が流入又は流出する第１ポートを具備し、当該第１ポートから作動流体が流入した場合にピストンロッドが引き込まれて前記第２電極が前記炉開位置側へ移動するように構成された流体圧シリンダであり、前記第１ポートから前記流体圧シリンダ内に作動流体が流入する場合に、前記駆動ポートから前記エジェクタ内にも作動流体が流入するように構成されたものであればよい。

【0019】

前記流体圧シリンダを動作させて前記第２電極を前記炉開位置側へ移動させる場合に、切換弁等を制御しなくても前記エジェクタに対して自動的に作動流体が同時に供給されるようにして、前記加熱炉の開放動作と前記エジェクタによる吸引動作を連動させられるようにするには、作動流体の供給源と前記第１ポートとの間を接続する第１供給ラインと、前記第１供給ラインから分岐し、前記駆動ポートに接続された駆動ラインと、をさらに備えたものであればよい。

【0020】

前記第２電極を前記炉閉位置に移動させた場合に、前記第１電極と前記第２電極との間で前記るつぼが十分な力で挟持できるようにするには、前記流体圧シリンダが、作動流体が流入又は流出する第２ポートを具備し、当該第２ポートから作動流体が流入した場合に前記ピストンロッドが押し出されて前記第２電極が前記炉閉位置側へ移動するように構成されたものであればよい。

【0021】

前記作動流体を前記元素分析装置が用いられるような環境で用意しやすいものにし、使い捨てできるようにして、前記エジェクタによる吸引力を大きくできるようにするには、前記流体圧シリンダがエアシリンダであり、作動流体が圧縮空気であればよい。

【0022】

前記吸塵流路が内部に形成され、前記第２電極を支持する支持体をさらに備え、前記流体圧シリンダの前記ピストンロッドが前記支持体に接続されたものが挙げられる。

【0023】

前記加熱炉内から偏りなくダストを吸引できるようにするには、前記吸塵流路が、前記支持体の表面に開口する複数の吸塵ポートを具備するものであればよい。

【0024】

前記加熱炉が開放された後で前記第１電極又は前記第２電極に付着しているダストを清掃するための具体的な構成例としては、前記第２電極が前記炉開位置にある場合に、前記第１電極と前記第２電極との間に移動して、前記第１電極又は前記第２電極からダストを落とすように構成された清掃機構をさらに備え、前記清掃機構が前記第１電極又は前記第２電極から落としたダストが、前記吸塵流路を介して前記加熱炉内から回収されるように構成されたものが挙げられる。

【0025】

前記ダストフィルタを再生するために清掃ガスが流される場合に、当該ダストフィルタから前記加熱炉内に流入するダストが自動的に回収されるようにして、前記加熱炉の清浄度を保てるようにするには、前記加熱炉が、第１電極と、前記第１電極との間で前記るつぼを挟持する炉閉位置と、前記炉閉位置から所定距離離間した炉開位置との間を移動可能に構成された第２電極と、前記第２電極を前記炉閉位置と前記炉開位置との間で移動させる駆動機構と、前記加熱炉内に開口し、ダストを吸入する吸塵口を具備する吸塵流路と、前記吸塵流路上において前記加熱炉側に接続された吸入ポートと、前記吸塵流路上において排出側に接続された吐出ポートと、作動流体が供給される駆動ポートと、を具備するエジェクタと、を備え、前記清掃ガス供給機構が、前記ダストフィルタに対して混合ガスが流れる方向とは逆方向に清掃ガスを流す場合に、前記エジェクタの前記駆動ポートに作動流体が流入するように構成されたものであればよい。

【発明の効果】

【0026】

このように本発明に係る元素分析装置であれば、前記ダストフィルタに対して前記清掃ガス供給機構により分析時に混合ガスが流れる方向とは逆方向に清掃ガスを供給して捕集されたすす等のダストを前記加熱炉へと流すことができる。このため、前記ダストフィルタを再生して、交換頻度を下げることができるとともに、再生時に前記ダストフィルタから剥離するすす等のダストは前記分析機構には到達しないようにして分析精度を保てる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態における元素分析装置の全体構成を示す模式図。

【図2】同実施形態における加熱炉及びその周辺の構造を示す模式図。

【図3】同実施形態における下部電極（第２電極）の周辺の構造を示す模式的斜視図。

【図4】同実施形態におけるエジェクタの構成を示す模式的断面図。

【図5】同実施形態における清掃ガス供給機構の周辺を拡大した排気時の状態を示す模式図。

【図6】同実施形態における清掃ガス供給機構の周辺を拡大した測定時の状態を示す模式図。

【図7】同実施形態における清掃ガス供給機構の周辺を拡大した分析時の状態を示す模式図。

【図8】同実施形態におけるダストフィルタの構造を示す模式的斜視図。

【図9】ダストフィルタの変形例を示す模式的断面図。

【図10】ダストフィルタの別の変形例を示す模式的断面図。

【図11】本発明の別の実施形態における清掃ガス供給機構の周辺を拡大した模式図。

【図12】本発明のさらに別の実施形態における加熱炉及びその周辺の構造を示す模式図。

【符号の説明】

【0028】

１００・・・元素分析装置
１ ・・・供給源
２ ・・・精製器
３ ・・・加熱炉
３１ ・・・上部電極（第１電極）
３２ ・・・下部電極（第２電極）
３３ ・・・支持体
３４ ・・・エアシリンダ
３５ ・・・ピストンロッド
３６ ・・・シリンダ
３７ ・・・エジェクタ
ＤＬ ・・・吸塵流路
ＤＰ ・・・吸塵口
４ ・・・ダストフィルタ
４１ ・・・メンブレンフィルタ、メタルフィルタ、メタルメッシュフィルタ
４２ ・・・フィルタホルダ
５ ・・・ＣＯ検出部
６ ・・・酸化器
７ ・・・ＣＯ_２検出部
８ ・・・Ｈ_２Ｏ検出部
９ ・・・除去機構
１０ ・・・マスフローコントローラ
１１ ・・・Ｎ_２検出部（熱伝導度分析部）
Ｒ ・・・清掃ガス供給機構
ＲＳ ・・・清掃ガス供給部
ＲＣ ・・・流路切替部
Ｒ１ ・・・清掃ガス供給源
Ｒ２ ・・・清掃ガス供給流路
Ｒ３ ・・・第１三方弁
Ｒ４ ・・・第２三方弁

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明の一実施形態に係る元素分析装置１００について各図を参照しながら説明する。図１に本実施形態の元素分析装置１００の概略を示す。元素分析装置１００は、黒鉛るつぼＭＰ内に収容された例えば金属試料やセラミックス試料等（以下、単に試料という）を加熱溶解し、その際に発生する試料ガスを分析することにより、当該試料内に含まれている元素の量を測定するものである。第１実施形態では試料中に含まれているＯ（酸素）、Ｈ（水素）、Ｎ（窒素）が測定対象となる。

【0030】

具体的には図１に示すように、元素分析装置１００は、るつぼＭＰに収容された試料が加熱される加熱炉３と、加熱炉３に対してキャリアガスを導入する導入流路Ｌ１と、加熱炉３からキャリアガスと試料ガスの混合ガスが導出される導出流路Ｌ２と、を備えている。より具体的には、元素分析装置１００は、加熱炉３と、導入流路Ｌ１又は導出流路Ｌ２に設けられた各機器と、各機器の制御や測定された濃度等の演算処理を司る制御演算機構ＣＯＭによって構成されている。制御演算機構ＣＯＭは例えばＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、各種入出力手段を備えたいわゆるコンピュータであって、メモリに格納されているプログラムが実行され、各種機器が協業することにより後述する測定値算出部Ｃ１、モード設定器Ｃ２としての機能を発揮する。また、制御演算機構ＣＯＭは後述する、例えばＣＯ検出部５、ＣＯ_２検出部７、Ｈ_２Ｏ検出部８、Ｎ_２検出部１１の出力に基づいて試料中に含まれる各種元素の濃度を表示する表示部（図示しない）としての機能も発揮する。

【0031】

各部について詳述する。

【0032】

導入流路Ｌ１の基端にはキャリアガスの供給源１であるガスボンベが接続されている。第１実施形態では供給源１からＨｅ（ヘリウム）が導入流路Ｌ１内に供給される。また、導入流路Ｌ１上にはキャリアガスに含まれる微小量の炭化水素を除去し、キャリアガスの純度を上昇させる精製器２が設けられている。

【0033】

精製器２はキャリアガス中に含まれる炭化水素を物理的に吸着し、キャリアガス自体は実質的に吸着しない特性を有する材料で形成されている。なお、精製器２を形成する材料はキャリアガス又は炭化水素とは化学的には反応しない。すなわち、この精製器２は例えばガスクロマトグラフにおいても用いられるものであり、この精製器２を形成する材料として例えばゼオライト系モレキュラーシーブを用いることができる。また、精製器２を形成する材料としてはシリカゲルや活性炭、アスカライト等であっても構わない。

【0034】

加熱炉３は、試料を収容した黒鉛るつぼＭＰを一対の電極である第１電極と第２電極により挟持し、当該るつぼＭＰに直接電流を流して、るつぼＭＰ及び試料を加熱するように構成されている。具体的には図２等に示されるように加熱炉３は、内部空間が形成された円筒状の第１電極である上部電極３１と、内部空間内に挿入されて、るつぼＭＰを上部電極３１との間に挟持する円柱状の第２電極である下部電極３２とを備えている。

【0035】

上部電極３１には導入流路Ｌ１から供給されるキャリアガスを内部空間に供給するための貫通穴が上下方向に形成されている。また、試料から生成された試料ガスとキャリアガスの混合ガスは、上部電極３１の側面に形成された貫通穴を介して導出流路Ｌ２に流れ出す。

【0036】

また、下部電極３２は図２に示すように直動流体圧シリンダであるエアシリンダ３４によって上下方向に進退するように構成されている。すなわち、具体的にはるつぼＭＰ内の試料が加熱される場合には、エアシリンダ３４によって下部電極３２は上方に移動し、上部電極３１の内部空間内に挿入される。この状態では、るつぼＭＰは上部電極３１と下部電極３２との間に挟持される。また、下部電極３２は、側面に外周側に突出するように設けられたシール部により上部電極３１の下側開口を気密に閉塞する。この結果、試料が加熱されることにより発生する試料ガスとキャリアガスとが混合された混合ガスは上部電極３１の側面側から導出流路Ｌ２へと流れ出す。

【0037】

言い換えると下部電極３２は、図２（ａ）に示すように上部電極３１との間でるつぼを挟持する炉閉位置と、図２（ｂ）に示すように炉閉位置から所定距離離間した炉開位置との間を移動可能に構成されている。本実施形態では炉開位置に対して炉閉位置は下方に配置されている。炉閉位置では内部で発生する試料ガスが外部へ漏洩しないように、加熱炉３は図示しない扉が閉じられる。一方、炉開位置ではるつぼＭＰの交換、あるいは、加熱炉３内の清掃やメンテナンスのために図示しない扉が開放される。すなわち、後述するダストフィルタ４の清掃や試料の交換が行われる場合には、エアシリンダ３４によって下部電極３２は下方に移動し、上部電極３１の内部空間の外側に配置される。

【0038】

このように加熱炉３が開放された状態では加熱炉３内の空間は掃除機等の吸引源Ｐと連通された状態となる。下部電極３２が炉開位置に移動し、加熱炉３が開放される際には、加熱炉３内が自動的に吸引されて、上部電極３１及び下部電極３２等に付着しているすす等のダストが回収されるように構成されている。

【0039】

以下では加熱炉３における吸引動作に関連する構成について詳述する。

【0040】

下部電極３２は、概略扁平直方体状に形成された底面部を有する支持体３３によって支持されている。この支持体３３の外側にエアシリンダ３４のピストンロッド３５が接続されており、エアシリンダ３４で支持体３３を上下方向に移動させることにより、下部電極３２は炉閉位置と炉開位置との間で移動する。

【0041】

エアシリンダ３４には、作動流体である圧縮空気が流入又は流出する第１ポートＳＰ１及び第２ポートＳＰ２がシリンダ３６の側面に開口している。第１ポートＳＰ１に対して圧縮空気が流入する場合には、ピストンロッド３５がシリンダ３６内に引き込まれる。第２ポートＳＰ２に対して圧縮空気が流入する場合にはピストンロッド３５がシリンダ３６の外側に押し出される。すなわち、シリンダ３６内ではピストンロッド３５によって第１ポートＳＰ１に連通した第１室と、第２ポートＳＰ２に連通した第２室とが区成されており、圧縮空気の流出入により第１室及び第２室の圧力差を変更することで、ピストンロッド３５の押出量が制御される。本実施形態では圧縮空気の供給源と第１ポートＳＰ１との間は、第１供給ラインＳＬ１で接続されており、供給源と第２ポートＳＰ２との間は第２供給ラインＳＬ２で接続されている。供給源から第１ポートＳＰ１又は第２ポートＳＰ２のいずれに圧縮空気を供給するかや、供給する圧縮空気の量は、供給源が具備する圧縮空気制御機構により制御される。なお、圧縮空気制御機構は例えばモード設定器Ｃ２から入力される加熱炉３の炉開指令、又は、炉閉指令に応じた予め定められた動作を行うように構成されている。

【0042】

また、支持体３３の底面部の炉内側表面には図３に示すようにダストを吸入するための吸塵口ＤＰが複数開口している。具体的には、支持体３３の底面部の中央に下部電極３２が支持されており、四隅にそれぞれ吸塵口ＤＰが開口している。加えて、支持体３３の内部には、図２に示すように前述した吸塵口ＤＰを具備する吸塵流路ＤＬが形成されている。

【0043】

本実施形態では支持体３３内に形成された吸塵流路ＤＬにおいて加熱炉３の内部側と吸入ポートＶＰが接続されるようにエジェクタ３７が設けられている。また、エジェクタ３７の駆動ポートＡＰと第１供給ラインＳＬ１との間は、第１供給ラインＳＬ１から分岐する駆動ラインＡＬで接続されている。すなわち、圧縮空気の供給源からエアシリンダ３４の第１ポートＳＰ１に圧縮空気が供給されると、並行してエジェクタ３７の駆動ポートＡＰに対しても圧縮空気が供給されるように構成されている。加えて、エジェクタ３７の吐出ポートＥＰは、吸塵流路ＤＬにおいて例えばダストボックス等がある排気側に接続される。

【0044】

ここで、本実施形態のエジェクタ３７について詳述すると、図４に示すようにエジェクタ３７は概略円筒形状をなすものであり、一方の端面に吸入ポートＶＰが形成され、他方の端面に吐出ポートＥＰが形成されている。また、エジェクタ３７の側面には作動流体である圧縮空気が流入する駆動ポートＡＰが形成されている。駆動ポートＡＰはエジェクタ３７の内部に形成された図示しないノズルと連通しており、圧縮空気がノズルを通過することで生じる空気の減圧によって、図４（ａ）に示すように吸入ポートＶＰから気体が吸入される。また、駆動ポートＡＰから流入する圧縮空気と、吸入ポートＶＰから吸入された気体は、混合された状態で吐出ポートＥＰから外部へと吐出される。ここで、駆動ポートＡＰから流入する圧縮空気の流量に対して、吐出ポートＥＰから吐出される流量は例えば３～４倍程度となる。すなわち、吸入ポートＶＰから吸入される気体の流量は、駆動ポートＡＰへ流入する圧縮空気の２～３倍程度となる。このようにエジェクタ３７は、駆動ポートＡＰに圧縮空気を流入させることにより、吸入ポートＶＰに吸引力を発生させ、吸塵口ＤＰから加熱炉３内のダストを吸引する。

【0045】

次に導出流路Ｌ２上に設けられている各機器について説明する。

【0046】

図１に示すように導出流路Ｌ２上には、加熱炉３から導出された混合ガスが流入するダストフィルタ４と、ダストフィルタ４を通過した混合ガス中から１又は複数の所定成分を検出する分析機構ＡＭと、が設けられている。本実施形態では分析機構ＡＭは、ＣＯ検出部５、酸化器６、ＣＯ_２検出部７、Ｈ_２Ｏ検出部８、除去機構９、マスフローコントローラ１０、熱伝導度分析部であるＮ_２検出部１１からなり、各機器が導出流路Ｌ２において上流側からこの順番で並べて設けられている。また、導出流路Ｌ２には、ダストフィルタ４に対して混合ガスが流れる方向とは逆方向に清掃ガスを供給する清掃ガス供給機構Ｒが設けられている。清掃ガス供給機構Ｒは、ダストフィルタ４と分析機構ＡＭにおいて最も上流側に配置されているＣＯ検出部５との間から分岐する排気流路Ｌ３を介して、清掃ガスをダストフィルタ４に供給するように構成されている。

【0047】

各部について詳述する。

【0048】

ダストフィルタ４は、混合ガスに含まれているすすなどのダストを濾し取り、除塵するものである。図８に示すように、ダストフィルタ４は、例えばＰＴＦＥ製のメンブレンフィルタ４１と、このメンブレンフィルタ４１を厚み方向に挟持して保持するフィルタホルダ４２と、を備えている。フィルタホルダ４２は、導出流路Ｌ２においてフランジ継手として構成されており、それぞれ概略円盤状の上流側ホルダ４Ａと、下流側ホルダ４Ｂとからなる。下流側ホルダ４Ｂの中央部にはメッシュ状のシートスクリーン４Ｃが形成されており、このシートスクリーン４Ｃの上にメンブレンフィルタ４１が配置されて、上流側ホルダ４Ａとの間に挟持される。なお、上流側ホルダ４Ａと下流側ホルダ４Ｂはそれぞれ図示しないボルトとナットによって外周部が締結される。フィルタホルダ４２は、例えばアクリル等の透明樹脂で形成されており、フィルタホルダ４２の外側からメンブレンフィルタ４１の状態を目視できるように構成されている。

【0049】

清掃ガス供給機構Ｒは、図５乃至図７に示すように導出流路Ｌ２においてダストフィルタ４とＣＯ検出部５との間から分岐する排気流路Ｌ３からダストフィルタ４に対して清掃ガスを所定の圧力以上で逆噴射するように構成されている。すなわち、清掃ガス供給機構Ｒは、排気流路Ｌ３に清掃ガスを供給する清掃ガス供給部ＲＳと、２つの切換弁からなる流路切替部ＲＣを備えている。この流路切替部ＲＣは、例えばモード設定器Ｃ２によって制御され、設定されるモードに応じて各切換弁の接続先が変更される。

【0050】

清掃ガス供給部ＲＳは、例えば不活性ガスを清掃ガスとして所定の圧力で噴射する清掃ガス供給源Ｒ１と、清掃ガス供給源Ｒ１と排気流路Ｌ３との間を接続する清掃ガス供給流路Ｒ２と、を備えている。清掃ガス供給流路Ｒ２は、排気流路において下流端側に設けられたキャピラリよりも上流側に合流するように設けられている。ここで、清掃ガス供給源Ｒ１から噴射される不活性ガスは、分析機構ＡＭにおいて検出されないものが好ましく、例えば本実施形態のキャリアガスと同じく、Ｈｅを用いることができる。このような清掃ガスを用いれば、導出流路Ｌ２上にある後述する第１三方弁Ｒ３やダストフィルタ４に清掃ガスの成分が残留してしまったとしても、分析精度に影響を与えにくくできる。なお、求められる分析精度や測定対象とする元素の種類によっては、不活性ガスとしてキャリアガスとは異なる成分であるＡｒやＮ_２を用いることもできる。

【0051】

流路切替部ＲＣは、導出流路Ｌ２と排気流路Ｌ３の分岐点に設けられた第１三方弁Ｒ３と、排気流路と清掃ガス供給流路Ｒ２の合流点に設けられた第２三方弁Ｒ４と、を備えている。第１三方弁Ｒ３と第２三方弁Ｒ４の状態が切り替えられることによって、図２乃至図４に示すように流れるガスの種類やその流れる向きが変更される。すなわち、流路切替部ＲＣの切り替えによって、図５に示す排気モードと、図６に示す分析モードと、図７に示す清掃モードが実現される。

【0052】

図５に示す排気モードでは、第１三方弁Ｒ３は導出流路Ｌ２と排気流路Ｌ３とを連通させ、導出流路Ｌ２の分析機構ＡＭ側を閉塞し、第２三方弁Ｒ４は清掃ガス供給流路Ｒ２を閉塞する。この結果、加熱炉３から導出される混合ガスは、分析機構ＡＭを経由させずに排気流路Ｌ３から排気される。排気モードは、るつぼＭＰ内に試料をいれずに空焼きして、るつぼＭＰに含まれている不純物をガス化させ、分析機構ＡＭには入れずに排気流路Ｌ３から外部に排気するために使用される。

【0053】

図６に示す分析モードでは、第１三方弁Ｒ３は排気流路Ｌ３を閉塞し、混合ガスを分析機構ＡＭに対して流入させる。分析機構ＡＭは流入する混合ガスについて各種成分の濃度を測定する。

【0054】

図７に示す清掃モードでは、第１三方弁Ｒ３は導出流路Ｌ２と排気流路Ｌ３とを連通させ、導出流路Ｌ２の分析機構ＡＭ側を閉塞する。また、第２三方弁Ｒ４は排気流路Ｌ３と清掃ガス供給流路Ｒ２とを連通させ、排気流路Ｌ３の出口側を閉塞する。加えて、加熱炉３では下部電極３２は下方に配置され、清掃ガス供給源Ｒ１から噴射された清掃ガスは、ダストフィルタ４を逆流し、その後加熱炉３内から吸引源Ｐに至るように流路が形成される。清掃モードでダストフィルタ４に対して清掃ガスが供給されると、ダストフィルタ４におけるメンブレンフィルタ４１の上流側の面に捕集されているすす等のダストは加熱炉３内へと流される。加熱炉３内に流入した清掃ガス及びダストは、吸引源Ｐで吸引され、加熱炉３内は清浄に保たれる。

【0055】

次に分析機構ＡＭの詳細について図１を参照しながら説明する。

【0056】

ＣＯ検出部５は、ダストフィルタ４を通過した混合ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）を検出し、その濃度を測定するものであり、ＮＤＩＲ（非分散型赤外線ガス分析計）で構成されている。このＣＯ検出部５は、その測定精度から試料内部に含まれている酸素が高濃度の場合に有効に動作する。具体的には１５０ｐｐｍ以上のＣＯを測定対象とするのが好ましい。

【0057】

酸化器６は、ＣＯ検出部５を通過した混合ガスに含まれるＣＯやＣＯ_２を酸化するとともに、Ｈ_２をＨ_２Ｏ（水）に酸化して水蒸気を生成するものである。この酸化器６として第１実施形態では酸化銅が用いられており、その温度は周囲に設けられた発熱抵抗体により４５０℃以下の温度に保たれている。

【0058】

ＣＯ_２検出部７は、酸化器６を通過した混合ガス中のＣＯ_２を検出して、その濃度を測定するＮＤＩＲである。このＣＯ_２検出部７は、測定精度の観点から試料に含まれる酸素が低濃度（例えば１５０ｐｐｍ未満）の場合に有効に動作する。

【0059】

Ｈ_２Ｏ検出部８は、ＣＯ_２検出部７を通過した混合ガス中のＨ_２Ｏを検出して、その濃度を測定するＮＤＩＲである。なお、酸化器６からＨ_２Ｏ検出部８に至るまでの流路は混合ガスの温度が１００℃以上に保たれて、Ｈ_２Ｏが水蒸気の状態を保つように構成されている。このようにして、結露による測定誤差がＨ_２Ｏ検出部８において発生しないようにしている。

【0060】

除去機構９は、混合ガス中に含まれているＣＯ_２及びＨ_２Ｏを吸着して除去するものである。この除去機構９は吸着剤によって構成されており、例えば前述した導入流路Ｌ１に設けられた精製器２と同じものが用いられる。したがって、除去機構９を構成する吸着剤としては例えばゼオライト系モレキュラーシーブを用いることができる。また、除去機構９を形成する材料としてはシリカゲルや活性炭、アスカライト等であっても構わない。

【0061】

マスフローコントローラ１０は、流量センサ、制御バルブ、流量制御器（それぞれ図示しない）が１つのパッケージとなった流量制御デバイスである。このマスフローコントローラ１０は、下流側にあるＮ_２検出部１１には設定流量で一定に保たれた混合ガスを供給する。

【0062】

Ｎ_２検出部１１は、ＴＣＤ（熱伝導度検出器）であり、混合ガスの熱伝導度の変化と、供給されている混合ガスの流量から混合ガスに含まれている所定成分であるＮ_２の濃度を測定する。すなわち、Ｎ_２検出部１１に供給される混合ガスはほぼキャリアガスとＮ_２だけで構成されているので、混合ガス中に含まれるＮ_２の濃度は測定される熱伝導度の変化に対応した値となる。また、第１実施形態ではＮ_２検出部１１の下流側には流量計は設けられておらず、Ｎ_２検出部１１の下流側は導出流路Ｌ２の排気口に直結されている。

【0063】

このように構成された元素分析装置１００の分析フローについて図１を参照しながら説明する。

【0064】

加熱炉３内において試料を収容したるつぼＭＰに直接電流を流してるつぼＭＰを通電加熱する。この加熱時には導入流路Ｌ１からキャリアガスを加熱炉３内が大気圧に対して差圧が６０ｋＰａ以下に昇圧された状態で保たれるように供給し続ける。加熱炉３内において熱分解還元により生じる試料ガスはキャリアガスにより導出流路Ｌ２に導出される。

【0065】

加熱炉３から導出されたキャリアガスと試料ガスからなる混合ガスはダストフィルタ４を通った後ＣＯ検出部５に導かれる。ここで、ＣＯ検出部５に導入される試料ガスに含まれている可能性のある成分はＣＯ、Ｈ_２、Ｎ_２である。ＣＯ検出部５においてＣＯの濃度が測定される。

【0066】

次にＣＯ検出部５を通過した混合ガスは、酸化器６に導かれる。ここで、混合ガスに含まれるＣＯはＣＯ_２に酸化され、Ｈ_２はＨ_２Ｏに酸化される。したがって、酸化器６を通過した試料ガスに含まれている可能性のある成分はＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｎ_２である。

【0067】

酸化器６を通過した混合ガスはＣＯ_２検出部７に導かれる。このＣＯ_２検出部７によって混合ガスに含まれるＣＯ_２の濃度が測定される。

【0068】

ＣＯ_２検出部７を通過した混合ガスはＨ_２Ｏ検出部８に導かれ、混合ガス中に含まれるＨ_２Ｏの濃度が測定される。

【0069】

Ｈ_２Ｏ検出部８を通過した混合ガスは除去機構９に導かれる。除去機構９においてはＣＯ_２、Ｈ_２Ｏが吸着除去されるので、除去機構９を通過した試料ガスに含まれている可能性のある成分はＮ_２のみとなる。

【0070】

除去機構９を通過した混合ガスはマスフローコントローラ１０によって設定流量で一定の流量に保たれた状態でＮ_２検出部１１に導かれる。Ｎ_２検出部１１ではＮ_２の濃度が測定される。

【0071】

各検出部で得られた各成分の濃度を示す測定信号は測定値算出部Ｃ１に対して入力される。測定値算出部Ｃ１は各測定信号に基づき、試料に含まれているＯ，Ｈ，Ｎの濃度を算出する。なお、測定値算出部Ｃ１は、試料に含まれる酸素濃度を算出する際に試料内部の酸素濃度が所定の閾値（１５０ｐｐｍ）以上の場合にはＣＯ検出部５で得られた酸素濃度を出力値とし、閾値未満の場合にはＣＯ_２検出部７で得られた酸素濃度を出力値とする。

【0072】

このように構成された元素分析装置１００であれば、清掃モードが実行されることにより清掃ガス供給機構Ｒによってダストフィルタ４に対して分析モードで混合ガスが流れる方向とは逆向きに清掃ガスが噴射されるので、メンブレンフィルタ４１をフィルタホルダ４２から取り外すことなく、捕集されているすす等のダストを脱着させてフィルタとしての機能を再生できる。このため、メンブレンフィルタ４１を交換することなく、元素分析を行える回数が大幅に増加させることができ、メンテナンスの頻度とその手間を低減できる。

【0073】

また、ダストフィルタ４はメンブレンフィルタ４１を用いているので、すす等のダストはメンブレンフィルタ４１の加熱炉３側の面にのみほぼ堆積する。したがって、メンブレンフィルタ４１に対して加熱炉３側へ向かって清掃ガスを流すことにより、捕集されたすす等のダストは分析機構ＡＭ側へはほぼ流さずに、加熱炉３側へ戻して吸引源Ｐで回収できる。この結果、清掃モードによりメンブレンフィルタ４１を再生しても分析機構ＡＭの分析精度を保つことができる。

【0074】

さらにメンブレンフィルタ４１であれば、石英ウール等をフィルタとして用いる場合と比較して、ダストやフィルタを構成する材料自体が分析機構ＡＭ側には流出しにくい。加えて、分析が繰り返されて清掃モードによる再生ができなくなるほどメンブレンフィルタ４１の性能が低下した場合でも、フィルタホルダ４２内にメンブレンフィルタ４１を配置し、挟み込むだけで簡単に交換できる。このため、保守不良によってすす等のダストが分析装置側へリークするのを防ぎやすい。

【0075】

さらに、図２（ｂ）に示すように下部電極３２を炉開位置に移動させるためにエアシリンダ３４の第１ポートＳＰ１に圧縮空気を供給すると、エジェクタ３７の駆動ポートＡＰにも圧縮空気が供給される。したがって、例えば掃除機等を別途動作させなくても、加熱炉３を開放しながら同時に加熱炉３内のダストを吸塵口ＤＰから吸引できる。したがって、開放動作に伴って加熱炉３内がダストで汚れてしまうのを防ぐことができる。

【0076】

また、吸塵流路ＤＬ上にエジェクタ３７を設けるとともに、エアシリンダ３４を動作させるための第１供給ラインＳＬ１とエジェクタ３７の駆動ポートＡＰとの間を駆動ラインＡＬで接続するだけで加熱炉３の開放動作に連動させて加熱炉３内を吸引できる。したがって、開閉動作と加熱炉３内の吸引を連動させるために高度な制御機器を用いる必要がない。また、エアシリンダ３４を動作させるための動力源とエジェクタ３７を動作させるための動力源とを共通化できるので、簡素な構成で加熱炉３内のダストを回収できる。

【0077】

加えて、エジェクタ３７を用いているので、駆動ポートＡＰに供給する圧縮空気の流量をそれほど大きくしなくても、加熱炉３内にダストを吸引するのに十分な吸引力を発揮させることができる。

【0078】

本発明のその他の実施形態について説明する。

【0079】

ダストフィルタについては、メンブレンフィルタを用いたものに限られない。例えば、樹脂製以外の膜状のフィルタや、石英ウールを容器内に充填したフィルタであっても構わない。このようなものであっても、清掃ガス供給機構によって捕集されたダストが脱着され、フィルタとしての機能を再生し、メンテンナスの頻度や手間を低減することができる。

【0080】

また、ダストフィルタに振動を付与する振動子を設けておき、清掃モードにおいてダストフィルタを振動させるようにしてもよい。すなわち、ダストフィルタを振動させることによりダストを脱着しやすくした上で清掃ガスをダストフィルタに供給するようにしてもよい。

【0081】

メンブレンフィルタを保持するフィルタホルダは前述した実施形態において説明したものに限られない。例えばフィルタホルダは金属で形成されたものであってもよい。より具体的には、図９に示すようにダストフィルタ４は、メタルフィルタ４１を用いたものであってもよい。すなわち、薄板円形状のメタルフィルタ４１の外周部が、金属製で概略フランジ状に形成された上流側ホルダ４Ａ及び下流側ホルダ４Ｂに挟まれるとともに溶接Ｗで固定されたものであってもよい。また、図１０に示すようにフィルタについては薄板円形状ではなく円筒形状に形成されたメタルメッシュフィルタ４１を用いてもよい。このような場合には、清掃ガスによる逆洗で十分に再生されるように、メタルメッシュフィルタ４１は下流側ホルダ４Ｂに対して溶接Ｗで固定されたものであればよい。特にメタルフィルタ４１及びメタルメッシュフィルタ４１を用いた場合、フィルタの交換自体をなくす事が可能となり、メンテナンスが必要となる頻度を大幅に低減できる。

【0082】

清掃ガス供給機構は、ダストフィルタに対して混合ガスが流れる方向とは逆方向に清掃ガスを吹き付けるものであればよい。例えば排気流路を経由して清掃ガスを供給するのではなく、導出流路においてダストフィルタと分析機構の間に清掃ガスを直接供給するものであってもよい。また、清掃ガス供給機構を構成する流路切替部については１つの切替弁のみを備えているものであってもよい。例えば図１１に示すように１つの四方弁Ｒ５を用いて、導出流路Ｌ２の加熱炉３側に対して、導出流路Ｌ２の分析機構ＡＭ側、排気流路Ｌ３、又は、清掃ガス供給流路Ｒ２のいずれか１つが接続されるように構成してもよい。

【0083】

図１２に示すように下部電極３２が炉開位置にある場合に、上部電極３１と下部電極３２との間に移動して、上部電極３１又は下部電極３２からダストを落とすように構成された清掃機構３８をさらに備えたものであってもよい。この清掃機構３８は、加熱炉３内に配置された状態において上部電極３１と接触する上部ブラシ３８Ａと、下部電極３２と接触する下部ブラシ３８Ｂと、上部ブラシ３８Ａ及び下部ブラシ３８Ｂを回転させるアクチュエータ３８Ｃと、上部電極３１又は下部電極３２から落とされたダストを受け、各吸塵口ＤＰと連通するように配置されるダスト収容器３８Ｄと、を備えている。このような清掃機構３８であれば、上部電極３１又は下部電極３２から落としたダストが、周辺を汚すことなく、速やかに吸塵流路ＤＬを介して回収されるようにできる。

【0084】

また、図１２（ｃ）に示すような清掃機構３８により加熱炉３内が清掃されている状態においてダストフィルタ４に清掃ガスを供給して逆洗を行うとともに、エジェクタ３７の駆動ポートＡＰに作動流体を流して、ダストフィルタ４から剥離して加熱炉３内に流入するダストを吸塵流路ＤＬから回収できるようにするにしてもよい。このようにすれば、加熱炉３内とダストフィルタ４の双方を清掃しながら、剥離するダストを効率よく回収できる。

【0085】

上述したように、エジェクタ３７の駆動ポートＡＰに対して作動流体である圧縮空気が供給されるタイミングは、第２電極である下部電極３２が炉開位置に移動するタイミングに限られず、ダストフィルタ４が逆洗されるタイミングであってもよいし、その他のタイミングであってもよい。また、ダストフィルタ４の逆洗に使用される清掃ガスは、エジェクタに供給される作動流体と同じ供給源から供給される圧縮空気であってもよい。元素分析装置で使用される清掃に関連する動作のために使用されるガスを共通化し、構成をより簡素化できる。

【0086】

前述した実施形態において、精製器は加熱された酸化銅／還元銅で構成し、導入流路において精製器と加熱炉との間にその下流側には脱ＣＯ_２／Ｈ_２Ｏ剤を設けてもよい。また、除去機構についても吸着でＣＯ_２及びＨ_２Ｏを除去するものに限られず、試薬により化学的な反応によってＣＯ_２及びＨ_２Ｏを除去するものであってもよい。

【0087】

元素分析装置は、元素としてＯ（酸素）、Ｈ（水素）、Ｎ（窒素）が測定対象となるものに限られない。すなわち、分析機構がＨ（水素）だけを測定対象とするものであってもよい。より具体的には、元素分析装置は、キャリアガスとしてＡｒを用いるものであり、導出流路上には、ダストフィルタ、酸化器、除去機構、分離カラム、マスフローコントローラ、熱伝導度分析部であるＨ_２検出部が上流側からこの順番で並べて設けられているものであってもよい。また、このような実施形態では、酸化器は常温酸化剤であればよいし、除去機構はＣＯ_２のみを吸着剤によって除去するものであればよい。また、Ｃ（炭素）を分析対象として含むものであってもよい。

【0088】

分析機構は前述した実施形態に限られるものではない。例えばマスフローコントローラの代わりにニードルバルブを設けておき、一定開度で保つようにしてもよい。また、分析機構は複数の成分を検出するものであってもよいし、単一の成分を検出するものであってもよい。

【0089】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や、各実施形態の一部同士の組み合わせを行っても構わない。

【産業上の利用可能性】

【0090】

本発明によれば、ダストフィルタの交換頻度を低減し、ユーザによるメンテナンスにかかる手間を低減できる元素分析装置を提供できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】