(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】2024-09-18
(45)【発行日】2024-09-27
(54)【発明の名称】元素分析装置及び元素分析方法
(51)【国際特許分類】
G01N 33/2025 20190101AFI20240919BHJP
G01N 31/12 20060101ALI20240919BHJP
【ＦＩ】
G01N33/2025
G01N31/12 B
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021067347
(22)【出願日】2021-04-12
(65)【公開番号】P2022162469
(43)【公開日】2022-10-24
【審査請求日】2023-12-21
(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】100129702
【弁理士】
【氏名又は名称】上村 喜永
(74)【代理人】
【識別番号】100206151
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 惇志
(72)【発明者】
【氏名】池上 晃平
【審査官】大瀧 真理
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－００８２４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－２６４９８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－００９７７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０５３０３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－０１１８５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２１４７５７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３３／２０２５
Ｇ０１Ｎ ３１／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料を加熱して発生させたガスを分析し、当該試料中の元素を分析する元素分析装置であって、前記試料を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉に試料を導入するための導入口と、
前記導入口を開閉するための蓋部材と、
前記蓋部材のシール面を前記導入口に対して押し当てる方向に駆動させるエアシリンダと、
前記エアシリンダ内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替える圧力切替機構とを備え、
前記エアシリンダ内の圧力が陽圧時に前記シール面が前記導入口に押圧され、前記エアシリンダ内の圧力が陰圧時に前記シール面が前記導入口から離間するように構成された元素分析装置。
【請求項2】
前記圧力切替機構が、圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給源と、
陰圧を生じさせる陰圧発生機構と、
前記エアシリンダのポートが前記圧縮ガス供給源に接続され前記エアシリンダ内が陽圧となる第１接続状態と、前記エアシリンダのポートが前記陰圧発生機構に接続され前記エアシリンダ内が陰圧となる第２接続状態とを切り替える接続切替機構とを備える請求項１に記載の元素分析装置。
【請求項3】
前記陰圧発生機構が、その吸引口が前記エアシリンダのポートに連通するように構成されたエジェクタである請求項２に記載の元素分析装置。
【請求項4】
前記接続切替機構が、前記第１接続状態において、前記圧縮ガス供給源から供給される前記圧縮ガスを前記エアシリンダのポートに導き、
前記第２接続状態において、前記圧縮ガス供給源から供給される前記圧縮ガスを前記エジェクタの供給ポートに導くように構成された請求項３に記載の元素分析装置。
【請求項5】
前記蓋部材が、前記シール面に平行な方向に沿って、前記導入口を開放して前記試料が導入可能な導入位置までスライド移動できるように構成された請求項１～４のいずれか一項に記載の元素分析装置。
【請求項6】
試料を加熱して発生させたガスを分析し、当該試料中の元素を分析する元素分析装置であって、
前記試料を加熱する加熱炉と、
前記加熱炉に試料を導入するための導入口と、
前記導入口を開閉するための蓋部材と、
前記蓋部材のシール面を前記導入口に対して押し当てる方向に駆動させるエアシリンダと、
前記エアシリンダ内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替える圧力切替機構とを備え、
前記圧力切替機構が、
圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給源と、
陰圧を生じさせる陰圧発生機構と、
前記エアシリンダのポートが前記圧縮ガス供給源に接続され前記エアシリンダ内が陽圧となる第１接続状態と、前記エアシリンダのポートが前記陰圧発生機構に接続され前記エアシリンダ内が陰圧となる第２接続状態とを切り替える接続切替機構とを備え、
前記陰圧発生機構が、その吸引口が前記エアシリンダのポートに連通するように構成されたエジェクタである元素分析装置。
【請求項7】
試料を加熱して発生させたガスを分析して当該試料中の元素を分析するものであり、前記試料を加熱する加熱炉と、前記加熱炉に試料を導入するための導入口と、前記導入口を開閉するための蓋部材と、前記蓋部材のシール面を前記導入口に対して押し当てる方向に駆動させるエアシリンダとを備え、前記エアシリンダ内の圧力が陽圧時に前記シール面が前記導入口に押圧され、前記エアシリンダ内の圧力が陰圧時に前記シール面が前記導入口から離間するように構成された元素分析装置を用いた分析方法であって、前記エアシリンダ内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替えることにより前記導入口を開閉させることを特徴とする元素分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば鉄鋼材料等の測定試料に含まれる水素等を分析する元素分析装置に関し、特に、るつぼ等の試料容器へ試料を導入する導入口部分の開閉機構に関するものである。また当該元素分析装置を用いた元素分析方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種の試料分析装置において、例えば特許文献１に示すように、上部電極及び下部電極に狭持されたるつぼに測定試料を収容して、電圧を印加することにより、るつぼ内の測定試料を加熱して、それによって生じたガスを分析して前記測定試料の元素を分析する元素分析装置がある。この元素分析装置は、るつぼへ試料を導入した後、生じたガスを外部に漏らさないように、導入口を蓋部材で閉塞し、るつぼ及び導入通路内を密閉状態として試料を加熱する。
【0003】
従来、導入口を開閉する蓋部材の開閉機構としてはスライド式のものが知られている。この方式では、蓋部材を導入口に対して水平にスライド移動させて導入口を閉塞し、この状態で、エアシリンダ等のアクチュエータを用いて、蓋部材のシール面に設けたＯリング等のシール部材をつぶすように蓋部材を導入口に押し当てることにより導入口を密閉している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１０－００８２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の蓋部材の開閉機構としては、例えば特許文献１に示すように、蓋部材の左右の両端部に複動式のエアシリンダを接続し、このエアシリンダを駆動させて蓋部材を昇降させることで、導入口を開閉するものが知られている。しかしながらこの開閉機構では、左右２つの複動式のシリンダの同期がとれず、片側が浮き上がってしまうことで密閉性が低下する恐れがある。
【0006】
従来、このような問題を避けるように、開閉機構として単動式の１つのエアシリンダを導入口の直上に設け、この１つのエアシリンダを駆動させることで導入口に蓋部材を押し当てて密閉させることがある。しかしながらこの場合、蓋部材を導入口に押し当てて密閉すると、蓋部材が導入口側に飛び出したままの状態となってしまい、その後蓋部材をスライド移動させて導入口を大気開放する際に、シール部材が擦れて動作が悪くなるという問題がある。またシール部材が短期間で消耗してしまうという問題もある。このような問題は直上に設けたエアシリンダを複動式にすることで解消できるが、この場合、エアシリンダにガスを供給するガスポートを複数設ける必要があり、流路が複雑になるとともに装置が大型化してしまうという問題がある。
【0007】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、導入口に押し当てて密閉させた蓋部材を、簡単な構成で離間させることができる元素分析装置を提供することを主たる課題とするものである。
【0008】
すなわち本発明に係る元素分析装置は、試料を加熱して発生させたガスを分析し、当該試料中の元素を分析するものであって、前記試料を加熱する加熱炉と、前記加熱炉に試料を導入する導入口と、前記導入口を開閉するための蓋部材と、前記蓋部材のシール面を前記導入口に対して押し当てる方向に駆動させるエアシリンダと、前記エアシリンダ内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替える圧力切替機構とを備えることを特徴とする。
【0009】
このようなものであれば、エアシリンダに複数のガスポートを設けることなく、単一のガスポートを通じて圧力切替機構によりエアシリンダ内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替えることで、導入口に対してシール面を押し当てて密閉し、また逆に導入口からシール面を離間させて開放させることができるので、導入口に押し当てて密閉させた蓋部材を簡単な構成で離間させることができる。
【0010】
前記圧力切替機構の具体的な構成として、圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給源と、陰圧を生じさせる陰圧発生機構と、前記エアシリンダのポートが前記圧縮ガス供給源に接続され前記エアシリンダ内が陽圧となる第１状態と、前記エアシリンダのポートが前記陰圧発生機構に接続され前記エアシリンダ内が陰圧となる第２状態とを切り替える接続切替機構とを備えるものが挙げられる。
【0011】
前記陰圧発生機構の具体的構成として、その吸引口が前記エアシリンダのポートに連通するように構成されたエジェクタが挙げられる。
このようにすれば、真空ポンプ等のポンプを用いて陰圧を発生させる場合に比べて、構成を簡素にし、より一層の小型化が図れる。
このようにすれば、真空ポンプ等のポンプを用いて陰圧を発生させる場合に比べて、構成を簡素にし、より一層の小型化が図れる。
【0012】
前記接続切替機構の具体的構成として、前記第１状態において、前記圧縮ガス供給源から供給される前記圧縮ガスを前記エアシリンダのポートに導き、前記第２状態において、前記圧縮ガス供給源から供給される前記圧縮ガスを前記エジェクタの供給ポートに導くように構成されたものが挙げられる。
このようなものであれば、圧縮ガス供給源からのガスの供給先を切り替えるだけで、エアシリンダ内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替えられるので、より一層構成を簡素にできる。
このようなものであれば、圧縮ガス供給源からのガスの供給先を切り替えるだけで、エアシリンダ内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替えられるので、より一層構成を簡素にできる。
【0013】
前記エアシリンダ内の圧力が陽圧時に前記シール面が前記導入口に押圧され、前記エアシリンダ内の圧力が陰圧時に前記シール面が前記導入口から離間するように構成されることが好ましい。
【0014】
本発明の効果をより顕著に奏する態様として、前記蓋部材が、前記シール面に平行な方向に沿って、前記導入口を開放して前記試料が導入可能な導入位置までスライド移動できるように構成されているものが好ましい。
このようなものであれば、エアシリンダ内の圧力を陰圧にしてシール面と導入口とを離間させることで、シール面やシール面に取り付けられたＯリング等のシール部材を擦ることなく、蓋部材を導入位置までスライド移動させることができる。これにより、簡単な構成により、シール面やシール部材の損傷を防止できる。
このようなものであれば、エアシリンダ内の圧力を陰圧にしてシール面と導入口とを離間させることで、シール面やシール面に取り付けられたＯリング等のシール部材を擦ることなく、蓋部材を導入位置までスライド移動させることができる。これにより、簡単な構成により、シール面やシール部材の損傷を防止できる。
【0015】
また本発明の元素分析方法は、試料を加熱して発生させたガスを分析して当該試料中の元素を分析するものであり、前記試料を加熱する加熱炉と、前記加熱炉に試料を導入するための導入口と、前記導入口を開閉するための蓋部材と、前記蓋部材のシール面を前記導入口に対して押し当てる方向に駆動させるエアシリンダとを備える元素分析装置を用いた分析方法であって、前記エアシリンダ内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替えることにより前記導入口を開閉させることを特徴とする。
このような元素分析方法であれば、前記した本発明の分析装置と同様の作用効果を奏することができる。
このような元素分析方法であれば、前記した本発明の分析装置と同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【0016】
このように構成した本発明によれば、導入口に押し当てて密閉させた蓋部材を、簡単な構成で離間させることができる元素分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の一実施形態における元素分析装置の構成を示す斜視参考図。
【図2】同実施形態の元素分析装置の構成を模式的に示す断面図。
【図4】同実施形態の元素分析装置の圧力切替機構の構成を模式的に示す図。
【図5】同実施形態の元素分析装置の圧力切替機構の、（ａ）陽圧発生時、（ｂ）陰圧発生時の構成を模式的に示す図。
【図6】同実施形態の元素分析装置の試料導入部の動作を説明する図。
【図7】同実施形態の元素分析装置の試料導入部の動作を説明する図。
【図8】同実施形態の元素分析装置の試料導入部の動作を説明する図。
【図9】同実施形態の元素分析装置の試料導入部の動作を説明する図。
【図10】同実施形態の元素分析装置の試料導入部の動作を説明する図。
【図11】同実施形態の元素分析装置の試料導入部の動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に、本発明の一実施形態に係る元素分析装置１００について図面を参照して説明する。
【0019】
本実施形態に係る元素分析装置１００は、金属中に含まれる元素を分析する金属中元素分析装置１００である。具体的にこの元素分析装置１００は、金属等の測定試料及び／又はフラックス（以下、特に区別しないときは「試料」という。）を収容する黒鉛るつぼＺを上部電極２と下部電極３とで狭持して、上部電極２の上側に設けられた試料導入部４から前記るつぼＺに試料Ｏを導入し、電圧を印加する（るつぼに通電する）ことにより、るつぼＺ内の試料Ｏを加熱して、その時に発生する分析用ガスを図示しない分析部に送って分析し、測定試料Ｏに含まれる元素を分析するものである。なお、本実施形態の加熱炉は、上部電極２と下部電極３とを含む加熱機構により構成されるものであり、所謂インパルス炉（加熱炉）である。
【0020】
本実施形態の分析部としては、例えば一酸化炭素（ＣＯ）を測定する非分散赤外線検出器等の酸素成分検出部と、例えば窒素（Ｎ２）を測定する熱伝導度検出器等の窒素成分検出部とが考えられる。その他、水素成分分析部や硫黄成分検出部などでも良い。
【0021】
上部電極２は、図１～図３に示すように、試料導入部４の下部に固定され、その下側に開口したるつぼ収容空間Ｓ１を有している。その空間Ｓ１の上面には、るつぼＺの上端面と接触して電圧を印加するための電極面２１が形成されている。また、るつぼ収容空間の内周面は、測定時に下部電極３がシール部材（Ｏリング）を介して気密に嵌合される。また、上部電極２の側壁（下部電極３が嵌合される部分より上）には、分析用ガスを図示しない分析部に導くための導入管１１が接続されるガス取り出し孔１１ａが設けられている。上部電極２の内部には、冷却水を流通させるための流通路Ｓ２が形成されている。図２中、２Ａは、流通路Ｓ２内に冷却水を導入するための冷却水導入口であり、２Ｂは流通路Ｓ２から外部に冷却水を導出するための冷却水導出口である。なお、電極面２１には、保護のためタングステンからなる環状板が固定されている。この環状板には、内側周面から外側周面に向かって径方向に延びる凹溝が、円周方向に複数設けられており、これにより上部電極２及び下部電極３でるつぼＺを狭持しても、るつぼ内部の空間とるつぼ収容空間Ｓ１、さらには、るつぼＺ内部の空間と導入管１１とが繋がり、分析用ガスを導入管１１に導くことができる。
【0022】
また、下部電極３は、図２に示すように、電極面３１上に黒鉛るつぼＺが載置され、昇降機構１２により上部電極２に対して昇降移動するものである。また、下部電極３の内部には、冷却水を流通させる流通路Ｓ３が形成されている。図１中、３Ａは、流通路Ｓ３内に冷却水を導入するための冷却水導入口であり、３Ｂは、流通路Ｓ３から外部に冷却水を導出するための冷却水導出口である。なお、電極面３１上には、保護のためタングステンからなる円板が固定されている。
【0023】
試料導入部４は、上部電極２及び下部電極３により狭持されたるつぼＺに試料Ｏを導入（投下）するものである。その構成は、特に図２及び図３に示すように、るつぼＺに試料Ｏを導く導入通路４１１が設けられたブロック体４１と、ブロック体４１の上面にシール部材を介して載せられ、導入通路４１１に連通する導入口５が設けられたシールプレート４２と、導入口５を開閉する蓋部材４３と、蓋部材４３を閉塞位置Ｐと中間位置Ｑとの間で昇降移動させる昇降駆動部４４と、蓋部材４３を中間位置Ｑと導入位置Ｒとの間で水平移動させる水平駆動部４５とを具備する。
【0024】
ここでまず、前記各位置について詳述しておく。閉塞位置Ｐとは、蓋部材４３のシール面４３ｓがＯリング６を押圧変形させて導入口５を密閉する位置のことであり、中間位置Ｑとは、蓋部材４３のシール面４３ｓが閉塞位置Ｐから鉛直上方に数ミリ離間し、Ｏリング６とそのＯリング６と対向する部材（本実施形態ではシールプレート４２）とが非接触である位置のことである。また、導入位置Ｒとは、中間位置Ｑから水平方向に離間し、導入口５に試料Ｏを導入するための位置のことである。
【0025】
以下、ブロック体４１、シールプレート４２、蓋部材４３、昇降駆動部４４及び水平駆動部４５について説明する。
【0026】
ブロック体４１は、基台１０１に立設された一対のベース部材１０２に固定されており（図１参照）、図２に示すように、前記した導入通路４１１が上下方向に沿って貫通するように設けられている。この導入通路４１１は、その上端開口がシールプレート４２に形成された試料通過孔に連通し、その下端開口が上部電極２に形成された試料通過孔に連通している。
【0027】
またブロック体４１は、上面に開口するように形成されたホッパ部材収容空間Ｓ４を有している。このホッパ部材収容空間Ｓ４には、後述する試料保持機構４６のホッパ部材４６１とその駆動軸とが収容される。前記した導入通路４１１は、ホッパ部材収容空間Ｓ４の一部の領域に設定されている。
【0028】
シールプレート４２は板状を成すものであり、ブロック体４１に形成された空間Ｓ４を覆うように、シール部材を介してその上面に設けられている。シールプレート４２には、その板厚方向に貫通するように試料通過孔が形成されている。この試料通過孔は、その上端開口が導入口５となり、その下端開口がブロック体４１に形成された導入通路４１１に連通している。
【0029】
蓋部材４３は、シールプレート４２の上部に設けられ、導入口５を開閉するものであり、矩形形状をなす。蓋部材４３の下面（シールプレート４２との対向面）には、閉塞位置Ｐにおいて導入口５を閉塞するシール面４３ｓが形成されている。このシール面４３ｓには、閉塞位置Ｐにおいて、シールプレート４２の上面との間に介在して導入口５を密閉するシール部材であるＯリング６が設けられている。このＯリング６は、図２及び図３に示すように、蓋部材４３が閉塞位置Ｐにある状態において、導入口５の周囲を囲むように、導入口５に対応して設けられている。
【0030】
さらに蓋部材４３には、導入口５の開口形状と略同一形状をなす試料投入口４３ｏが設けられている。この試料投入口４３ｏはＯリング６の外部に設けられており、蓋部材４３が導入位置Ｒにある状態おいて、平面視において導入口５と重なり合って合致し、連通するように設けられている。
【0031】
具体的にこの蓋部材４３は、シール面４３ｓが下面に形成されている密閉部材４３１と、密閉部材４３１を保持する蓋部材本体４３２とを備えている。図２及び図３に示すように、蓋部材本体４３２の下面には凹部４３２ｒが形成されており、当該凹部４３２ｒに密閉部材４３１がはめ込まれている。凹部４３２ｒに密閉部材４３１がはめ込まれている状態で、密閉部材４３１の上面と凹部４３２ｒの天面（密閉部材４３１の上面と対向する面）との間には空間４３ａが形成されており、密閉部材４３１は凹部４３２ｒ内で上下方向に昇降できるように構成されている。なお、密閉部材４３１の側面とこれを取り囲む凹部４３２ｒの側面との間にはシール部材が設けられており、空間４３ａを密閉するようにしている。また、前記した試料投入口４３ｏは蓋部材本体４３２に設けられている。
【0032】
そして蓋部材４３は、後述する昇降駆動部４４及び水平駆動部４５により、中間位置Ｑを経由して、閉塞位置Ｐと導入位置Ｒとの間を鉛直移動又は水平移動して導入口５を開閉する。
【0033】
昇降駆動部４４は、蓋部材４３（より具体的には密閉部材４３１）を閉塞位置Ｐと中間位置Ｑとの間を鉛直移動させるものである。具体的にこの昇降駆動部４４は、鉛直方向に沿って密閉部材４３１を押し引きできるようにしたエアシリンダ４４１と、エアシリンダ４４１内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替える圧力切替機構４４２とを備えている。
【0034】
具体的にこのエアシリンダ４４１は、蓋部材本体４３２に形成した凹部４３２ｒの側壁と、密閉部材４３１の上面とにより構成されている。図２及び図３に示すように、蓋部材本体４３２の外面には、当該空間４３ａに連通するガスポートＰｇが設けられており、当該ガスポートＰｇを通じて空間４３ａ内の圧力を陽圧（大気圧超）と陰圧（大気圧未満）とで切り替えることにより、密閉部材４３１を鉛直方向に移動させることができる。
【0035】
圧力切替機構４４２は、陽圧の圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給源４４２ａと、陰圧を生じさせる陰圧発生機構４４２ｂと、ガスポートＰｇの接続先を圧縮ガス供給源４４２ａと陰圧発生機構４４２ｂとで切り替える接続切替機構４４２ｃとを備えている。
【0036】
具体的にこの陰圧発生機構４４２ｂは、ガス供給口ＰＥ１と、ガス排気口ＰＥ２と、ガス吸込口ＰＥ３とを備えるエジェクタである。このエジェクタ４４２ｂは、ガス供給口ＰＥ１から供給されたガスを、ボディ内に設けられたノズル（図示しない）で高速噴射した後、ディフューザを介して減速してガス排気口ＰＥ２から排気するように構成されている。エジェクタ４４２ｂのボディ内には低圧空間が形成され、ガス吸込口ＰＥ３から周囲の気体が吸い込まれるようになっている。
【0037】
接続切替機構４４２ｃは、図４に示すように、複数のシリンダポートＰＡ、ＰＢと供給ポートＰ１とを備える電磁弁である。具体的にこの接続切替機構４４２ｃは、２つの電磁弁（第１電磁弁Ｖｘ、第２電磁弁Ｖｙ）と１つのスプール弁Ｖｓとから構成されている５ポート電磁弁である。接続切替機構４４２ｃには、ガスが供給される供給ポートＰ１と、２つのシリンダポート（第１シリンダポートＰＡ、第２シリンダポートＰＢ）と、各シリンダポートＰＡ、ＰＢに対応する２つの排気ポート（第１排気ポートＰＲ１、第２排気ポートＰＲ２）とが設けられている。なお、接続切替機構４４２ｃを構成する各電磁弁Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｓは制御機器（図示しない）により制御される。
【0038】
本実施形態の元素分析装置１００では、供給ポートＰ１がガス圧縮機構に接続され、第１シリンダポートＰＡがエアシリンダ４４１のガスポートＰｇに接続され、第２シリンダポートＰＢがエジェクタ４４２ｂを介して第１排気ポートＰＲ１に接続されている。より具体的には、第２シリンダポートＰＢが、エジェクタ４４２ｂのガス供給口ＰＥ１に接続され、当該エジェクタ４４２ｂのガス吸込口ＰＥ３が第１排気ポートＰＲ１に接続されている。
【0039】
図５に示すように、接続切替機構４４２ｃの第１電磁弁ＶｘをＯＮにすると、供給ポートＰ１と第１シリンダポートＰＡが接続される。これにより圧縮ガス供給源４４２ａとエアシリンダ４４１のガスポートＰｇとが接続され、圧縮ガスがエアシリンダ４４１に供給され、エアシリンダ４４１内の圧力が陽圧になる。
【0040】
一方で、接続切替機構４４２ｃの第２電磁弁ＶｙをＯＮにすると、供給ポートＰ１と第２シリンダポートＰＢが接続される。これにより供給ポートＰ１から供給された圧縮ガスが、第２シリンダポートＰＢを介してエジェクタ４４２ｂに供給され、エジェクタ４４２ｂのガス吸込口ＰＥ３と第１排気ポートＰＲ１との間が陰圧になる。そして第１シリンダポートＰＡを介してエアシリンダ４４１内の空気が吸い込まれ、エアシリンダ４４１内の圧力が陰圧になる。
【0041】
水平駆動部４５は、蓋部材４３を中間位置Ｑと導入位置Ｒとの間を水平移動させるものである。具体的にこの水平駆動部４５は、蓋部材４３に着脱可能に接続される駆動軸４５２を有するエアシリンダ４５１を備える。駆動軸４５２は、水平方向に沿って進退移動するように設けられており、先端部が蓋部材本体４３２に接続されている。また、エアシリンダ４５１は、圧縮空気源（図示しない）から電磁弁を介して供給される空気により動作する。なお、電磁弁は、制御機器により制御される。
【0042】
試料導入部４はまた、導入口５から導入された試料Ｏを導入通路４１１上で一時的に保持する試料保持機構４６を備えている。具体的にこの試料保持機構４６は、導入通路４１１を開閉するホッパ部材４６１と、ホッパ部材４６１を保持位置Ｓと退避位置Ｔとの間で移動させるホッパ駆動部４６２とを備える。ここで保持位置Ｓとは、ホッパ部材４６１が導入通路４１１を閉塞することにより試料Ｏを落下させないように保持する位置である。退避位置Ｔとは、ホッパ部材４６１が導入通路４１１上から退避していることにより試料Ｏを下に落下させる位置である。
【0043】
図２に示すように、ホッパ部材４６１は、その全体がホッパ部材収容空間Ｓ４内に収容されている。ホッパ部材４６１は、保持位置Ｓにおいて、上方から落下してきた試料Ｏを受け止めるための試料保持面を備えている。この試料保持面は水平方向に対して傾斜するように形成されおり、導入通路４１１の側面との間にサンプルを挟んで保持するようになっている。
【0044】
ホッパ駆動部４６２は、ホッパ部材４６１を保持位置Ｓと退避位置Ｔとの間を水平移動させるものであり、ホッパ部材４６１に接続されるホッパ駆動軸４６２ａを有するエアシリンダ４６２ｂを備える。ブロック体４１の側壁には、その壁厚方向に貫通するように挿通孔４７が形成されており、ホッパ駆動軸４６２ａは、当該挿通孔４７に挿通され水平方向に沿って進退移動するように設けられている。このホッパ駆動軸４６２ａは、ホッパ部材収容空間Ｓ４内にある先端部がホッパ部材４６１に接続され、ホッパ部材収容空間Ｓ４外にある基端部がエアシリンダ４６２ｂに接続されている。また、エアシリンダ４６２ｂは、圧縮空気源（図示しない）から電磁弁を介して供給される空気により動作する。なお、電磁弁は、制御機器により制御される。
【0045】
また挿通孔４７の内側面とホッパ駆動軸４６２ａの外側面との間はＯリング等のシール部材４６３により封止されている。本実施形態の試料導入部４では、挿通孔４７の内側面におけるシール部材４６３よりも内部側（ホッパ駆動軸４６２ａに沿った先端側）に、加熱炉内にキャリアガス（ここでは不活性ガス）を供給するためのキャリアガス供給口４８が形成されている。このような位置に設けたキャリアガス供給口４８からキャリアガスを供給することにより、挿通孔４７内においてキャリアガスがエアカーテンのように機能し、ホッパ駆動軸４６２ａを移動させた際にシール部材４６３をすり抜けて外気が混入することを防止できる。
【0046】
【0047】
まず、蓋部材４３が導入位置Ｒにあり、ホッパ部材４６１が保持位置Ｒにある状態（図６）で、ユーザにより試料投入口４３ｏから試料Ｏが投入される。試料Ｏは導入通路４１１内でホッパ部材４６１により保持される。
【0048】
次に、制御機器により水平駆動部４５を作用させ、駆動軸４５２を水平移動させる。これにより、蓋部材４３が中間位置Ｑまで水平移動する（図７）。そして、制御機器により昇降駆動部４４を作用させ、エアシリンダ４４１内に圧縮ガスを供給して陽圧にすることで、蓋部材４３を閉塞位置Ｐに移動させる。具体的には、５ポート電磁弁４４２ｃの供給ポートＰ１に圧縮ガスを供給するとともに、第１電磁弁ＶｘをＯＮにし、エアシリンダ４４１のガスポートＰｇに圧縮ガスを供給する。これにより密閉部材４３１が鉛直方向の下向きに移動し、そのシール面４３ｓがＯリング６を介して導入口５に押し当てられ、導入口５が密閉される（図８）。
【0049】
次に、制御機器によりホッパ駆動部４６２を作用させ、ホッパ駆動軸４６２ａを水平移動させる。これにより、ホッパ部材４６１が退避位置Ｔまで水平移動する（図９）。これにより、試料ＯがるつぼＺ内に導入される。そして、キャリアガス供給口４８からキャリアガスを供給するとともに試料Ｏを加熱し、測定を開始する。なお測定中は、エアシリンダ４４１に圧縮ガスを供給して陽圧の状態を保持する。
【0050】
測定が終了すると、制御機器により昇降駆動部４４を作用させ、エアシリンダ４４１内からガスを吸引して陰圧にすることで、蓋部材４３を中間位置Ｑに移動させる。具体的には、５ポート電磁弁４４２ｃの第２電磁弁ＶｙをＯＮにし、エジェクタ４４２ｂのガス供給口ＰＥ１に圧縮ガスを供給し、エジェクタ４４２ｂのガス吸気口とエアシリンダ４４１のガスポートＰｇとを接続してガスを吸引する。これにより密閉部材４３１が鉛直方向の上向きに移動し、そのシール面４３ｓとＯリング６とが、シールプレート４２の上面から離間し、導入口５が開放される（図１０）。最後に、制御機器により水平駆動部４５を作用させ、駆動軸４５２を水平移動させる。これにより、蓋部材４３が導入位置Ｒまで水平移動し、試料投入口４３ｏから新たな試料Ｏを導入できる状態となる（図１１）。
【0051】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態の元素分析装置１００によれば、エアシリンダ４４１に複数のガスポートＰｇを設けることなく、単一のガスポートＰｇを通じて圧力切替機構４４２によりエアシリンダ４４１内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替えることで、導入口５に対してシール面４３ｓを押し当てて密閉し、また逆に導入口５からシール面４３ｓを離間させて開放させることができるので、導入口５に押し当てて密閉させた蓋部材４３を簡単な構成で離間させることができる。
このように構成した本実施形態の元素分析装置１００によれば、エアシリンダ４４１に複数のガスポートＰｇを設けることなく、単一のガスポートＰｇを通じて圧力切替機構４４２によりエアシリンダ４４１内の圧力を陽圧と陰圧とで切り替えることで、導入口５に対してシール面４３ｓを押し当てて密閉し、また逆に導入口５からシール面４３ｓを離間させて開放させることができるので、導入口５に押し当てて密閉させた蓋部材４３を簡単な構成で離間させることができる。
【0052】
また、導入口５を密閉した後開放する際に、エアシリンダ４４１内の圧力を陰圧にしてシール面４３ｓと導入口５とを離間させることで、シール面４３ｓやシール面４３ｓに取り付けられたＯリング６等のシール部材を擦ることなく、蓋部材４３を中間位置Ｑから導入位置Ｒまでスライド移動させることができる。これにより、簡単な構成により、シール面４３ｓやＯリング６の損傷を防止できる。
【0053】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【0054】
例えば、前記実施形態のシール部材は、蓋部材４３に設けられていたが、ブロック体４１に設けられていてもよいし、ブロック体４１と蓋部材４３との両部材に設けられていても良い。
【0055】
また、昇降駆動部４４又は水平駆動部４５を作動させる際には、ユーザがその度に制御機器を操作して作動するようにしても良いし、ユーザが制御機器を一度操作するだけで、蓋部材４３が閉塞位置にある状態から導入位置へ移動して、ユーザが試料Ｏを導入した後に再び閉塞位置へ移動するように、昇降駆動部４４及び水平駆動部４５を自動的に作動するものであっても良い。
【0056】
また、前記実施形態では蓋部材４３とブロック部材との間にはシールプレート４２が介在していたがこれに限らない。他の実施形態では、蓋部材４３とブロック部材との間にシールプレート４２が設けられてなくてもよい。この場合、導入口５がブロック体４１に設けられていてもよい。
【0057】
また前記実施形態の元素分析装置１００は、加熱炉としてインパクト炉を用い、インパクト炉内にキャリアガスとして不活性ガスを供給し、黒鉛るつぼを加熱して分析用ガスを生じさせるものであったが、これに限らない。他の実施形態の元素分析装置１００は、加熱炉として高周波誘導加熱炉を用いたものであってもよい。この場合、加熱炉内に試料を収容したセラミック製の容器を投入し、支燃ガスして酸素を供給して、試料を燃焼させて分析用ガスを生じさせるものであってもよい。
【0058】
また前記した元素分析装置１００では、試料投入口４３ｏが上向きに開口し、エアシリンダ４４１は、蓋部材４３のシール面４３ｓを上下方向に昇降させて試料投入口４３ｏを開閉させるように構成されていたが、これに限らない。他の実施形態の元素分析装置１００は、試料投入口４３ｏが横向きに開口し、エアシリンダ４４１は、蓋部材４３のシール面４３ｓを水平方向に沿ってスライド移動させて試料投入口４３ｏを開閉するように構成されていてもよい。
【0059】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【0060】
１００・・・元素分析装置
４３ ・・・蓋部材
４３ｓ・・・シール面
４４１・・・エアシリンダ
４４２・・・圧力切替機構
５ ・・・導入口
６ ・・・Ｏリング
Ｏ ・・・試料
Ｚ ・・・るつぼ
４３ ・・・蓋部材
４３ｓ・・・シール面
４４１・・・エアシリンダ
４４２・・・圧力切替機構
５ ・・・導入口
６ ・・・Ｏリング
Ｏ ・・・試料
Ｚ ・・・るつぼ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
