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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-18
(54)【発明の名称】高融点液体中の成分の同定及び定量
(51)【国際特許分類】
G01N 21/73 20060101AFI20230111BHJP
H01J 49/10 20060101ALI20230111BHJP
H01J 49/04 20060101ALI20230111BHJP
G01N 21/31 20060101ALI20230111BHJP
G01N 27/62 20210101ALI20230111BHJP
【ＦＩ】
G01N21/73
H01J49/10 500
H01J49/04 500
G01N21/31 610A
G01N27/62 F
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022526089
(86)(22)【出願日】2020-11-06
(85)【翻訳文提出日】2022-07-04
(86)【国際出願番号】 US2020059436
(87)【国際公開番号】W WO2021092401
(87)【国際公開日】2021-05-14
(31)【優先権主張番号】62/932,887
(32)【優先日】2019-11-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521013448
【氏名又は名称】アビリーン クリスチャン ユニバーシティ
(74)【代理人】
【識別番号】110000659
【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】パンプリン，キム
(72)【発明者】
【氏名】セピカ，タイラー
【テーマコード（参考）】
2G041
2G043
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G041CA01
2G041DA14
2G041EA03
2G041FA02
2G041GA03
2G041GA17
2G041GA19
2G041GA20
2G041GA23
2G043AA01
2G043BA03
2G043BA09
2G043BA10
2G043CA03
2G043DA05
2G043EA08
2G059AA01
2G059BB04
2G059CC03
2G059CC07
2G059CC09
2G059EE01
(57)【要約】
高融点液体中の化学成分を同定及び定量するための装置、システム、及び方法。そのような方法の１つは、噴霧器アセンブリ内に、溶融液体導管から高融点液体を受け取ること、噴霧器アセンブリを使用して、受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化すること、エアロゾル化された高融点液体を噴霧器から１つ又は複数の機器に送達すること、１つ又は複数の機器を使用して、エアロゾル化された高融点液体を化学的に分析することを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
システムであって、溶融液体導管と、前記溶融液体導管に動作可能に結合され、前記溶融液体導管から高融点液体を受け取るように構成された噴霧器アセンブリであって、前記噴霧器アセンブリが、前記溶融液体導管から受け取った前記高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように更に構成された、噴霧器アセンブリと、
前記噴霧器アセンブリに動作可能に結合され、前記噴霧器から前記エアロゾル化された高融点液体を受け取るように構成された１つ又は複数の機器であって、
前記１つ又は複数の機器が、前記エアロゾル化された高融点液体を化学的に分析するように更に構成されている、機器、とを含む、システム。
【請求項2】
前記噴霧器アセンブリが、第１の流体容器を含む噴霧器であって、前記噴霧器が、前記溶融液体導管から受け取った前記高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように構成されている、噴霧器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記噴霧器アセンブリが、前記溶融液体導管から前記高融点液体を受け取るように構成された第２の流体容器を含む吸引器であって、前記第２の流体容器が前記噴霧器の第１の流体容器に動作可能に結合されている、吸引器を更に含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記噴霧器アセンブリが、前記溶融液体導管と前記吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記噴霧器アセンブリが、ガスを前記吸引器内に連通させ、それによって前記吸引器の第２の流体容器から前記噴霧器の第１の流体容器内に前記受け取った高融点液体を送達するように構成されたガス源を更に含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項6】
前記噴霧器アセンブリが、前記噴霧器の第１の流体容器と前記吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記噴霧器アセンブリが、真空源から前記吸引器に減圧又は負のガス圧を印加し、それによって前記高融点液体のエアロゾル化されていない部分を前記噴霧器の第１の流体容器から引き出し、前記吸引器の第２の流体容器に戻すように構成された真空源を更に含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項8】
前記噴霧器アセンブリが、前記噴霧器の第１の流体容器と前記吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記ガス源が、前記吸引器内にガスを連通させ、それによって前記高融点液体の前記引き出されたエアロゾル化されていない部分を前記吸引器から前記溶融液体導管内に戻すように更に構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項10】
前記噴霧器アセンブリが、前記吸引器の第２の流体容器と前記溶融液体導管との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
前記噴霧器アセンブリが、前記受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように構成された噴霧器であって、振動源に取り付けられた振動メッシュを含む噴霧器と、
前記振動源に動作可能に結合され、前記振動源に通電し、それによって前記振動源を振動させるように構成された電源と、を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
前記噴霧器アセンブリが、ガスを前記エアロゾル化された高融点液体に連通させ、前記エアロゾル化された高融点液体を前記噴霧器から前記１つ又は複数の機器に送達するように構成されたガス源を更に含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
方法であって、噴霧器アセンブリ内に、溶融液体導管から高融点液体を受け取ることと、
前記噴霧器アセンブリを使用して、前記受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化することと、
前記エアロゾル化された高融点液体を前記噴霧器から１つ又は複数の機器に送達することと、
前記１つ又は複数の機器を使用して、前記エアロゾル化された高融点液体を化学的に分析することと、を含む、方法。
【請求項14】
前記噴霧器アセンブリが、前記受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように構成された噴霧器を含み、前記噴霧器が、第１の流体容器を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記噴霧器アセンブリが、前記溶融液体導管から前記高融点液体を受け取るように構成された吸引器を更に含み、前記吸引器が、前記噴霧器の第１の流体容器に動作可能に結合された第２の流体容器を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記噴霧器アセンブリが、前記溶融液体導管と前記吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含み、前記溶融液体導管から前記高融点液体を前記吸引器に受け入れることが、前記バルブを開くことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記吸引器の第２の流体容器から前記噴霧器の第１の流体容器内に、前記受け取った高融点液体を送達することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記噴霧器アセンブリが、ガス源を更に含み、前記吸引器の第２の流体容器から前記噴霧器の第１の流体容器内に前記受け取った高融点液体を送達することが、前記ガス源から前記吸引器内にガスを連通させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記噴霧器アセンブリが、前記噴霧器の第１の流体容器と前記吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通しているバルブを更に含み、前記吸引器の第２の流体容器から前記噴霧器の第１の流体容器内に前記受け取った高融点液体を送達することが、前記バルブを開くことを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記噴霧器の第１の流体容器から前記高融点液体のエアロゾル化されていない部分を引き出して、前記吸引器の第２の流体容器に戻すことを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項21】
前記噴霧器アセンブリが、真空源を更に含み、前記高融点液体のエアロゾル化されていない部分を前記噴霧器の第１の流体容器から引き出し、前記吸引器の第２の流体容器に戻すことが、前記吸引器に、前記真空源からの減圧又は負のガス圧を印加することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
前記噴霧器アセンブリが、前記噴霧器の第１の流体容器と前記吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通しているバルブを更に含み、前記高融点液体のエアロゾル化されていない部分を前記噴霧器の第１の流体容器から引き出し、前記吸引器の第２の流体容器に戻すことが、前記バルブを開くことを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記引き出された高融点液体のエアロゾル化されていない部分を前記吸引器から送達し、前記溶融液体導管に戻すことを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項24】
前記噴霧器アセンブリが、ガス源を更に含み、前記引き出された高融点液体のエアロゾル化されていない部分を前記吸引器から送達し、前記溶融液体導管に戻すことが、前記ガス源から前記吸引器内にガスを連通させることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項25】
前記噴霧器アセンブリが、前記吸引器の第２の流体容器と前記溶融液体導管との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含み、前記引き出された高融点液体のエアロゾル化されていない部分を前記吸引器から送達し、前記溶融液体導管に戻すことが、前記バルブを開くことを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項26】
前記噴霧器アセンブリが、前記受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように構成された噴霧器であって、振動源に取り付けられた振動メッシュを含む噴霧器と、
前記振動源に動作可能に結合され、前記振動源に通電するように構成された電源と、を含み、
前記受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化することが、前記電源を使用して前記振動源に通電し、それによって前記振動源を振動させることを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項27】
前記噴霧器アセンブリが、ガス源を更に含み、前記エアロゾル化された高融点液体を前記噴霧器から前記１つ又は複数の機器に送達することが、前記ガス源から前記噴霧器内にガスを連通させることを含む、請求項２６に記載の方法。
【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、２０１９年１１月８日に出願された米国特許出願第６２／９３２，８８７号の出願日及び優先権の利益を主張し、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年１１月８日に出願された米国特許出願第６２／９３２，８８７号の出願日及び優先権の利益を主張し、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本出願は、一般に、高融点液体を処理するシステムに関し、より詳細には、高融点液体中の化学成分を同定及び定量するためのシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
溶融塩流を含む溶融塩導管内の金属部品の腐食は、溶融塩中の水（Ｈ２Ｏ）、酸素（０２）、及び／又は他の不純物によって引き起こされる可能性がある。腐食速度は、溶融塩中の不純物のレベルに依存する。したがって、高融点液体（例えば、溶融塩）を利用する稼働中の原子炉への進展は、高融点液体中の潜在的に腐食性の成分（例えば、化学成分）を同定及び定量する能力によって支援されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【図1A】本開示の１つ又は複数の実施形態による、高融点液体中の成分（例えば、化学成分）を同定及び定量するためのシステムの概略図であり、システムは、溶融液体導管、噴霧器アセンブリ、及び機器を含む。
【図10】本開示の１つ又は複数の実施形態を実施するための方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0005】
高融点液体の元素分析のための装置、システム、及び方法が本明細書に記載されている。そのような高融点液体は、溶融塩、溶融ナトリウム、溶融鉛など、又はそれらの任意の組み合わせであってもよく、又はそれらを含むことができる。具体的には、本開示は、高融点液体（例えば、溶融塩）を利用した原子炉の規制上の承認を得る上で重要な工程である、高融点液体中の成分のリアルタイム同定及び定量を容易にする。溶融塩流と接触している金属部品の腐食は、溶融塩中の水（Ｈ２Ｏ）、酸素（０２）、及び／又は他の不純物によって引き起こされる可能性がある。本開示によれば、高融点液体（例えば、溶融塩）中の成分、溶融塩中の水（Ｈ２Ｏ）及び酸素（０２）の濃度、及び／又は高融点液体中の他の不純物レベルを測定することができる。この情報を備えることにより、とりわけ、オペレータは、高融点液体と接触したときに特定の金属（例えば、合金）が（不純物の有無にかかわらず）どのように挙動するかを決定し、高融点液体中の不純物及び／又は他の成分の濃度が安全な動作レベルから逸脱する任意の状況について監視し、警報を設定することによって腐食を防止するか、又は少なくとも低減することができる。
【0006】
図１Ａは、１つ又は複数の実施形態による、高融点液体中の成分を同定及び定量するためのシステム１００の概略図である。図１Ａを参照すると、システム１００は、溶融液体導管１０５、噴霧器アセンブリ１３６、及び機器１３７を含む。溶融液体導管１０５は、図１Ａのように高融点液体１６５を含むように構成され、いくつかの実施形態では、原子炉に関連する溶融塩ループの一部を形成する。噴霧器アセンブリ１３６は、ある体積の高融点液体１６５を溶融液体導管１０５から受け取るように構成される。次いで、高融点液体１６５の受け取った体積は、以下で更に詳細に説明するように、噴霧器アセンブリ１３６によってエアロゾル化される。機器１３７は、噴霧器アセンブリ１３６から高融点液体１６５のエアロゾル化部分を受け取るように構成される。機器１３７は、以下で更に詳細に説明するように、噴霧器アセンブリ１３６から高融点液体１６５のエアロゾル化された体積を受け取り、エアロゾル化された高融点液体の化学物質含有量を決定するように構成された様々な分析機器であってもよく、又はそれらを含むことができる。
【0007】
図１Ａを引き続き参照しながら図１Ｂを参照すると、一実施形態では、噴霧器アセンブリ１３６は、ポンプ１１０（例えば、往復動ポンプ）及び吸引器１１５を含む。上述のように、溶融液体導管１０５は、図１Ｂのように高融点液体１６５を含むように構成され、いくつかの実施形態では、原子炉に関連する溶融塩ループの一部を形成する。ポンプ１１０は、高融点液体を溶融液体導管１０５から吸引器１１５に連通させるように構成される。吸引器１１５は、ポンプ１１０から高融点液体を受け取るように構成される。いくつかの実施形態では、ポンプ１１０は省略され、吸引器１１５は、高融点液体を溶融液体導管１０５から直接受け取るように構成される。他の実施形態では、ポンプ１１０は、溶融液体導管１０５から吸引器１１５への高融点液体の流れを制御するように作動可能なバルブ（図示せず）に置き換えることができる。噴霧器アセンブリ１３６はまた、例えば、炉、オーブンなど、又はそれらの組み合わせなどのヒータ１２０を含む。吸引器１１５は、ヒータ１２０内に収容される。噴霧器アセンブリ１３６はまた、ガス源１２５を含む。吸引器１１５は、ガス源１２５からガス（例えば、アルゴン）を受け取るように更に構成される。吸引器１１５がある体積の高融点液体を溶融液体導管１０５から受け取り、ガス源１２５からのガス（例えば、アルゴン）を受け取るのに応答して、吸引器１１５は、受け取った体積の高融点液体１６５を、正のガス圧を用いて噴霧器１３０内に送達するように更に構成される。
【0008】
噴霧器アセンブリ１３６はまた、噴霧器１３０を含む。噴霧器１３０は、ヒータ１２０内に収容される。吸引器１１５は、溶融液体導管１０５と噴霧器１３０との間の接続を提供する。噴霧器１３０は、吸引器１１５から送達された高融点液体１６５の体積を受け取るように構成される。噴霧器アセンブリ１３６はまた、熱交換器１３５を含む。熱交換器１３５は、ヒータ１２０内に収容される。ヒータ１２０は、高融点液体の凍結を防止するために、吸引器１１５、噴霧器１３０及び熱交換器１３５を加熱するように構成される。図１Ｂに示すように、吸引器１１５、ヒータ１２０、噴霧器１３０及び熱交換器１３５は、組み合わされて、噴霧器アセンブリ１３６の一部である。噴霧器１３０は、熱交換器１３５を介してガス源１２５（又は別のガス源）からガス（例えば、アルゴン）を受け取るように更に構成される。噴霧器１３０が、吸引器１１５からの高融点液体１６５の体積、及びガス源１２５からのガス（例えば、アルゴン）を受け取るのに応答して、噴霧器１３０は、高融点液体１６５の体積をエアロゾル化するように構成される。正のガス圧を使用して、高融点液体１６５の体積を噴霧器１３０内に送達することに加えて、吸引器１１５は、減圧又は負のガス圧を使用して、高融点液体１６５の体積の残りの任意の部分を噴霧器１３０から引き出すことができる。これに関して、噴霧器アセンブリ１３６はまた、この減圧又は負のガス圧を吸引器１１５に印加するように構成された真空源１３８を含む。いくつかの実施形態では、真空源１３８は、ガス源１２５であるか、ガス源を含むか、ガス源の一部であるか、又はガス源と組み合わされるか若しくは連通している。真空源１３８によって吸引器１１５に印加される減圧又は負のガス圧に応答して、吸引器１１５は、高融点液体１６５の体積の残りの部分を噴霧器１３０から引き出して吸引器１１５に戻すように更に構成される。ポンプ１１０が省略されている実施形態では、真空源１３８は、高融点液体１６５の体積を溶融液体導管１０５から吸引器１１５に引き込むように構成することができる。
【0009】
更に図１Ｂを参照すると、一実施形態では、機器１３７は、インターフェース装置１４０及びフレーム原子吸光分光計（「ＦＡＡＳ」）１４５を含む。インターフェース装置１４０は、噴霧器１３０とＦＡＡＳ１４５との間に延在し、エアロゾル化された高融点液体を噴霧器１３０からＦＡＡＳ１４５に伝達するように構成される。いくつかの実施形態では、インターフェース装置１４０は、例えば、噴霧器アセンブリ１３６から延びる金属チューブ、及びＦＡＡＳ１４５から延びるタイゴンチューブなどの、１つ又は複数の導管を含む。ＦＡＡＳ１４５は、エアロゾル化された高融点液体中の元素を同定及び定量するように構成される。加えて、又は代わりに、機器１３７はまた、誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）トーチ１５０を含む。インターフェース装置１４０（又は別のインターフェース装置）は、噴霧器アセンブリ１３６とＩＣＰトーチ１５０との間に延在し、エアロゾル化された高融点液体を噴霧器アセンブリ１３６からＩＣＰトーチ１５０に伝達するように構成される。ＩＣＰトーチ１５０は、プラズマ中のエアロゾル化された高融点液体を加熱して、ＩＣＰトーチ１５０に電磁放射（例えば、電磁スペクトルの可視域、紫外域、及び近赤外域）及び気相原子／イオンを放出させるように構成される。１つ又は複数の実施形態では、図１Ｂのように、機器１３７はまた、誘導結合プラズマ質量分析計（「ＩＣＰ－ＭＳ」）１５５を含む。ＩＣＰ－ＭＳ１５５は、ＩＣＰトーチ１５０によって生成されたプラズマから放出された気相原子／イオンを受け取るように構成される。いくつかの実施形態では、ＩＣＰ－ＭＳ１５５は、ＩＣＰトーチ１５０であるか、それを含むか、又はその一部である。ＩＣＰ－ＭＳ１５５は、エアロゾル化された高融点液体中の元素を同定及び定量するように更に構成される。加えて、又は代わりに、機器１３７はまた、誘導結合プラズマ発光分光計（「ＩＣＰ－ＯＥＳ」）１６０を含むことができる。ＩＣＰ－ＯＥＳ１６０は、ＩＣＰトーチ１５０によって生成されたプラズマから放出された電磁放射を受け取るように構成される。いくつかの実施形態では、ＩＣＰ－ＯＥＳ１６０は、ＩＣＰトーチ１５０であるか、それを含むか、又はその一部である。ＩＣＰ－ＯＥＳ１６０は、エアロゾル化された高融点液体中の特定の元素を同定及び定量するように更に構成される。
【0010】
いくつかの実施形態では、インターフェース装置１４０、ＦＡＡＳ１４５、ＩＣＰトーチ１５０、ＩＣＰ－ＭＳ１５５、及びＩＣＰ－ＯＥＳ１６０に加えて、又はその代わりに、機器１３７は、例えば、噴霧器アセンブリ１３６から高融点液体１６５のエアロゾル化された体積を受け取り、エアロゾル化された高融点液体の化学物質含有量を決定するように構成された他の分析機器などの、１つ又は複数の他の構成要素であってもよく、又はそれらを含むことができる。
【0011】
動作中、溶融液体導管１０５は、高融点液体１６５を含む。ある体積の高融点液体１６５の体積は、矢印１７０ａ～ｂによって示すように、溶融液体導管１０５から噴霧器アセンブリ１３６、より具体的には吸引器１１５に連通する。矢印１７０ｂによって示すように、溶融液体導管１０５から高融点液体１６５の体積を受け取ることに加えて、吸引器１１５はまた、矢印１７５によって示すように、ガス源１２５からガス（例えば、アルゴン）を受け取る。吸引器１１５が溶融液体導管１０５から高融点液体１６５の体積を受け取り、ガス源１２５からガス（例えば、アルゴン）を受け取るのに応答して、吸引器１１５は、矢印１８０によって示すように、受け取った高融点液体１６５の体積を噴霧器１３０内に排出する。ヒータ１２０は、吸引器１１５、噴霧器１３０及び熱交換器１３５を加熱して、受け取った高融点液体１６５の体積が凍結しないようにする。噴霧器１３０はまた、矢印１８５ａ～ｂによって示すように、熱交換器１３５を介してガス源１２５（又は別のガス源）からガス（例えば、アルゴン）を受け取る。噴霧器１３０が、吸引器１１５からの高融点液体１６５の体積、及びガス源１２５からのガス（例えば、アルゴン）を受け取るのに応答して、噴霧器１３０は、矢印１９０によって示すように、受け取った高融点液体１６５の体積をエアロゾル化し、エアロゾル化された高融点液体をインターフェース装置１４０に伝達する。噴霧器１３０が受け取った高融点液体１６５の体積をエアロゾル化する前、最中、又は後に、真空源１３８は、矢印１９５によって示すように、減圧又は負のガス圧を吸引器１１５に印加する。吸引器１１５に印加された減圧又は負のガス圧は、矢印２００によって示すように、高融点液体のエアロゾル化されていない残りの部分を噴霧器１３０から引き出し、吸引器１１５に戻す。いくつかの実施形態では、高融点液体のエアロゾル化されていない残りの部分を噴霧器１３０から吸引器１１５に戻すことは、そうでなければ除去が困難である噴霧器１３０内の高融点液体のエアロゾル化されていない残りの部分の冷却及び／又は凍結を防止するか、又は少なくとも低減する。
【0012】
インターフェース装置１４０は、矢印２０５によって示すように、エアロゾル化された高融点液体をＦＡＡＳ１４５内に掃引する。ＦＡＡＳ１４５は、エアロゾル化された高融点液体中の元素を同定及び定量する。加えて、又は代わりに、インターフェース装置１４０は、矢印２１０によって示すように、エアロゾル化された高融点液体をＩＣＰトーチ１５０（又は別のインターフェース装置）に掃引する。ＩＣＰトーチ１５０は、エアロゾル化された高融点液体をプラズマ中で加熱する。その結果、ＩＣＰトーチは電磁放射（例えば、電磁スペクトルの可視域、紫外域、及び近赤外域）及び気相原子／イオンを放出する。いくつかの実施形態では、図１Ｂのように、ＩＣＰトーチ１５０は、ＩＣＰ－ＭＳ１５５の一部を形成し、したがって、ＩＣＰ－ＭＳ１５５の質量分析計は、矢印２１５によって示すように、ＩＣＰトーチ１５０によって生成されたプラズマから放出された気相原子／イオンを受け取り、エアロゾル化された高融点液体中の元素を同定及び定量する。具体的には、１つ又は複数の実施形態では、ＩＣＰ－ＭＳ１５５の質量分析計に入る気相原子／イオンは、高速電子に衝突して、気相原子／イオンを正に帯電したイオンに変換する。次いで、正に帯電したイオンは、ＩＣＰ－ＭＳ１５５の質量分析計を通過し、それらの質量電荷比に基づいて同定される。しかし、他の実施形態では、気相原子／イオン（正又は負であってもよい）は別の方法で生成される。いくつかの実施形態では、図１Ｂのように、加えて、又は代わりに、ＩＣＰトーチ１５０は、ＩＣＰ－ＯＥＳ１６０の一部を形成し、したがって、ＩＣＰ－ＯＥＳ１６０の発光分光計は、矢印２２０によって示すように、ＩＣＰトーチ１５０によって生成されたプラズマから放出された電磁放射を受け取り、エアロゾル化された高融点液体中の元素を同定及び定量する。他の実施形態では、ＩＣＰ－ＭＳ１５５及びＩＣＰ－ＯＥＳ１６０の両方の一部を形成するのではなく、ＩＣＰトーチ１５０は代わりにＩＣＰ－ＭＳ１５５及びＩＣＰ－ＯＥＳ１６０の一方のみの一部を形成してもよく、ＩＣＰトーチ１５０と同一の別のＩＣＰトーチはＩＣＰ－ＭＳ１５５及びＩＣＰ－ＯＥＳ１６０の他方の一部を形成する。
【0013】
システム１００の動作は、オペレータが高融点液体１６５中の水（Ｈ２Ｏ）、酸素（０２）、及び／又は他の不純物などの潜在的に腐食性の成分を同定及び定量することを可能にする。このような潜在的に腐食性の成分が同定され、定量されると、オペレータは、特定の金属（例えば、合金）が高融点液体と接触したときに（不純物の有無にかかわらず）どのように挙動するかを決定することができる。この情報に基づいて、オペレータは、高融点液体１６５中のそのような潜在的に腐食性の成分の濃度を監視し、高融点液体１６５中のそのような潜在的に腐食性の成分の濃度が安全動作レベル外に逸脱する任意の状況に対して警報を設定することができる。そのような警報は、高融点液体１６５中のそのような潜在的に腐食性の成分の濃度を低減するための工程をとる必要がある際にオペレータに通知する。加えて、高融点液体１６５中のこのような潜在的に腐食性の成分の濃度の経時的な監視に基づいて、オペレータは、溶融液体導管１０５の重要な構成要素（又は高融点液体１６５と接触している他の構成要素）の保守、修理、修復、及び／又は交換を、そのような重要な構成要素の故障が生じる前に計画することができる。
【0014】
上述したように、溶融液体導管１０５は、原子炉に関連する溶融塩ループの一部とすることができ、その場合、システム１００は原子炉の信頼性を支援する。例えば、システム１００は、原子炉のオペレータが燃料濃度（例えば、ウラニウム－２３５又は他の燃料同位体）を監視することを可能にすることができ、これは原子炉が適切に機能するために特定のレベルのままでなければならない。別の例では、システム１００は、原子炉のオペレータが核分裂生成物（例えば、トリウム－２３１）を監視することを可能にすることができる。更に別の例では、システム１００は、原子炉のオペレータが医学的に有用な同位体（例えば、モリブデン－９９）を監視することを可能にすることができ、その後除去することができる。更に、ＦＡＡＳ１４５、ＩＣＰ－ＭＳ１５５、及びＩＣＰ－ＯＥＳ１６０を含むものとして説明したが、加えて、又は代わりに、システム１００は、噴霧器１３０からエアロゾル化された高融点液体を受け取り、エアロゾル化された高融点液体の化学物質含有量を決定するように構成された他の分析機器を含むことができる。
【0015】
図１Ｂを引き続き参照しながら図２を参照すると、一実施形態では、吸引器１１５、噴霧器１３０、及び熱交換器１３５は、支持装置２１６によってヒータ１２０内に収容される。支持装置２１６は、炭素鋼から製造することができる。いくつかの実施形態では、ヒータ１２０は、Ｏｌｙｍｐｉｃ Ｄｏｌｌ Ｅ／Ｔｅｓｔ Ｅ Ｋｉｌｎである。システム１００の動作中、溶融液体導管２２５ａは、高融点液体を溶融液体導管１０５から吸引器１１５に連通させ、ガス導管２２５ｂは、ガス源１２５から吸引器１１５にガスを連通させ、溶融液体導管２２５ｃは、吸引器１１５から噴霧器１３０に高融点液体を連通させ、ガス導管２２５ｄは、ガス源１２５（又は別のガス源）から熱交換器１３５にガスを連通させ、ガス導管２２５ｅは、熱交換器１３５から噴霧器１３０にガスを連通させ、エアロゾル導管２２５ｆは、噴霧器１３０からインターフェース装置１４０にエアロゾル化された高融点液体を連通させる。更に、真空源１３８がガス源１２５であるか、それを含むか、又はその一部である実施形態では、流体導管２２５ｂはまた、真空源１３８から吸引器１１５に減圧又は負のガス圧力を印加する。
【0016】
図１及び図２を引き続き参照しながら図３を参照すると、一実施形態では、吸引器１１５は、内部空洞２３５を画定する流体容器２３０を含む。流体容器２３０は、中央部分２４０並びに対向する端部分２４５ａ及び２４５ｂを含む。いくつかの実施形態では、中央部分２４０は、長さ３．５インチ×内径１．５インチのＳＳ３１６ＮＰＴパイプである。いくつかの実施形態では、対向する端部分２４５ａ及び２４５ｂは、それぞれ内径１．５インチの高圧ＳＳ３１６パイプキャップである。吸引器１１５はまた、溶融液体入口２５０（図３では見えず、図２に示す）を含む。いくつかの実施形態では、溶融液体入口２５０は、流体容器２３０の内部空洞２３５と連通するように、吸引器１１５に結合された取付具２５５を含む。例えば、取付具２５５は、流体容器２３０の端部分２４５ａに接続することができる。或いは、吸引器１１５は、取付具２５５が接続されるチューブ（図示せず）を更に含むことができ、このチューブは、流体容器２３０の端部分２４５ａを通って延びる。
【0017】
吸引器１１５はまた、ガス導管２６０を含む。いくつかの実施形態では、ガス導管２６０は、チューブ２６５及び取付具２７０を含む。チューブ２６５は、対向する端部分２７５ａ及び２７５ｂを画定し、長さがＬ１である。いくつかの実施形態では、チューブ２６５は、流体容器２３０の端部分２４５ａを通って延びる。例えば、チューブ２６５の端部分２７５ａは、流体容器２３０の端部分２４５ａに近接して延びることができる。いくつかの実施形態では、チューブ２６５は、外径０．２５インチのＳＳ３１６チューブである。取付具２７０は、端部分２７５ａにおいてチューブ２６５に接続される。いくつかの実施形態では、取付具２７０は、外径０．２５インチのチューブ用のＹｏｒ－Ｌｏｋ９０°エルボ取付具である。或いは、チューブ２６５は、吸引器１１５から省略することができ、代わりに、取付具２７０は、流体容器２３０の内部空洞２３５と連通するように流体容器２３０の端部分２４５ａに直接接続することができる。
【0018】
吸引器１１５はまた、溶融液体導管２８０を含む。いくつかの実施形態では、溶融液体導管２８０は、チューブ２８５及び取付具２９０を含む。チューブ２８５は、対向する端部分２９５ａ及び２９５ｂを画定し、長さがＬ２である。チューブ２８５は、流体容器２３０の端部分２４５ａを通って内部空洞２３５内に延びる。長さＬ２は、長さＬ１よりも長い。その結果、チューブ２８５の端部分２９５ｂは、チューブ２６５の端部分２７５ｂよりも、流体容器２３０の端部分２４５ｂに近く、流体容器２３０の端部分２４５ａから遠くに延びる。例えば、チューブ２８５の端部分２９５ｂは、流体容器２３０の端部分２４５ｂに近接して内部空洞２３５内に延びることができる。対照的に、チューブ２８５の端部分２９５ａは、流体容器２３０の外側に延びる。いくつかの実施形態では、チューブ２８５は、外径０．２５インチのＳＳ３１６チューブである。取付具２９０は、端部分２９５ａにおいてチューブ２８５に接続される。いくつかの実施形態では、取付具２９０は、外径０．２５インチのチューブ用のＹｏｒ－Ｌｏｋ９０°エルボ取付具である。
【0019】
システム１００の動作中、高融点液体２９６は、溶融液体導管１０５から溶融液体導管２２５ａ（図２に示す）を介して吸引器１１５に連通する。次いで、ガス２９８（例えば、アルゴン）は、ガス源１２５から、ガス導管２２５ｂ（図２に示す）及びガス導管２６０（図３に示す）を介して吸引器１１５に連通され、高融点液体２９６の表面２９９に正のガス圧を印加する。溶融液体導管２８０のチューブ２８５の端部分２９５ｂは、高融点液体２９６の表面２９９の下に延びる。したがって、高融点液体２９６の表面２９９に印加された正のガス圧に応答して、高融点液体２９６は、吸引器１１５から、溶融液体導管２８０（図３に示す）及び溶融液体導管２２５ｃ（図２に示す）を介して噴霧器１３０に連通する。次いで、吸引器１１５内のガス２９８は、ガス導管２６０（図３に示す）及びガス導管２２５ｂ（図２に示す）を介して真空源１３８に連通され、高融点液体２９６の表面２９９に減圧又は負のガス圧を印加する。高融点液体２９６の表面２９９に印加された減圧又は負のガス圧に応答して、噴霧器内に残っている高融点液体２９６のいずれかは、溶融液体導管２２５ｃ（図２に示す）及び溶融液体導管２８０（図３に示す）を介して吸引器１１５内に戻される。いくつかの実施形態では、高融点液体２９６を噴霧器１３０から吸引器１１５内に戻すことは、そうでなければ除去が困難である噴霧器１３０内の高融点液体２９６の冷却及び／又は凍結を防止又は少なくとも低減する。
【0020】
図１及び図２を引き続き参照しながら図４を参照すると、一実施形態では、噴霧器１３０は、内部空洞３０５を画定する流体容器３００を含む。流体容器３００は、ジャー３１０及び蓋３１５を含む。ジャー３１０は、対向する端部分３２０ａ及び３２０ｂを画定する。ジャー３１０は、端部分３２０ａで開いており、端部分３２０ｂで閉じている。蓋３１５は、端部分３２０ａにおいてジャー３１０に接続される。例えば、蓋３１５は、ジャー３１０にねじ式に接続することができる。いくつかの実施形態では、噴霧器１３０は、ＣＨ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製の８オンスＳＳ３１６ジャーを備えた３ジェットＭＲＥ型コリソン噴霧器である。噴霧器１３０はまた、溶融液体導管３２５を含む。いくつかの実施形態では、溶融液体導管３２５は、流体容器３００の内部空洞３０５と連通するように噴霧器１３０に結合された取付具３３０を含む。例えば、取付具３３０は、噴霧器１３０の蓋３１５に接続することができる。或いは、噴霧器１３０は、取付具３３０が接続されるチューブ３２６を更に含むことができ、このチューブ３２６は、噴霧器１３０の蓋３１５を通って延びる。
【0021】
噴霧器１３０はまた、ガス導管３３５を含む。いくつかの実施形態では、ガス導管３３５は、チューブ３４０及び取付具３４５を含む。チューブ３４０は、対向する端部分３５０ａ及び３５０ｂを画定し、外径がＤ１である。チューブ３４０は、蓋３１５を通って流体容器３００の内部空洞３０５内に延びる。例えば、チューブ３４０の端部分３５０ｂは、ジャー３１０の端部分３２０ｂに近接して流体容器３００の内部空洞３０５内に延びることができる。対照的に、チューブ３４０の端部分３５０ａは、流体容器３００の外側に延びる。取付具３４５は、端部分３５０ａにおいてチューブ３４０に接続される。噴霧器１３０はまた、ジェット３５５を含む。ジェット３５５は、端部分３５０ｂにおいてチューブ３４０に接続される。ジェット３５５は、外径がＤ２である。外径Ｄ２は、外径Ｄ１よりも大きい。ジェット３５５は、周囲に（例えば、均等に）分散された噴霧孔３６０を含む。
【0022】
噴霧器１３０はまた、エアロゾル出口３６５を含む。いくつかの実施形態では、エアロゾル出口３６５は、流体容器３００の内部空洞３０５と連通するように、噴霧器１３０に結合された湾曲チューブ３７０を含む。例えば、エアロゾル出口３６５の湾曲チューブ３７０は、噴霧器１３０の蓋３１５に接続することができる。エアロゾル出口３６５は、エアロゾル化された高融点液体を押し流すように構成される。エアロゾル出口３６５の湾曲チューブ３７０は、ガス導管３３５のチューブ３４０と比較して拡大された流路を画定する。エアロゾル出口３６５の拡大された流路は、エアロゾル化された後の増加した体積の高融点液体を収容するように構成される。
【0023】
システム１００の動作中、高融点液体２９６は、吸引器１１５から、溶融液体導管２２５ｃ（図２に示す）及び溶融液体導管３２５（図４に示す）を介して噴霧器１３０に連通する。いくつかの実施形態では、溶融液体導管３２５のチューブ３２６の遠位端３７２は、ジャー３１０の端部分３２０ｂに近接した高融点液体２９６の表面３７４の下に延びる。次いで、ガス３７５（例えば、アルゴン）は、ガス源１２５から、ガス導管２２５ｄ及び２２５ｅ（図２に示す）並びにガス導管３３５（図４に示す）を介して噴霧器１３０に連通され、高融点液体２９６をエアロゾル化された高融点液体３８０に噴霧する。いくつかの実施形態では、ガス導管３３５のチューブ３４０の噴霧孔３６０は、高融点液体２９６の表面３７４の上に延びる。次いで、エアロゾル化された高融点液体３８０は、エアロゾル出口３６５（図４に示す）及びエアロゾル導管２２５ｆ（図２に示す）を介してインターフェース装置１４０に連通する。いくつかの実施形態では、エアロゾル出口３６５を介して噴霧器１３０から出るエアロゾル化された高融点液体３８０は、直径が２０～３０μｍの液滴を含む。最後に、噴霧器１３０内に残っている高融点液体２９６のいずれかは、溶融液体導管３２５（図４に示す）及び溶融液体導管２２５ｃ（図２に示す）を介して吸引器１１５内に戻される。
【0024】
いくつかの実施形態では、噴霧器１３０は省略され、ポンプ１１０がノズルを通して高融点液体２９６を押し出してエアロゾル化された高融点液体を生成するのに必要な圧力を生成する別の噴霧器と置き換えることができる。他の実施形態では、噴霧器１３０は省略され、例えば、空気圧噴霧、超音波噴霧など、又はそれらの組み合わせなどの異なる噴霧プロセスを利用する更に別の噴霧器と置き換えることができる。いくつかの実施形態では、加えて、又は代わりに、吸引器１１５を噴霧器アセンブリ１３６から省略することができる。
【0025】
図１Ｂを引き続き参照しながら図５を参照すると、一実施形態では、ＦＡＡＳ１４５は、本体３８５及びバーナヘッド３９０を含む。本体３８５は、フロースポイラ４００が延びる噴霧チャンバ３９５を画定する。フロースポイラ４００は、フロースポイラ保持ねじ４０５を介して噴霧チャンバ３９５内に保持される。本体３８５は、エアロゾルポート４１０、燃料ポート４１５、並びに酸化剤ポート４２０ａ及び／又は４２０ｂを含む。システム１００の動作中、エアロゾル化された高融点液体３８０は、噴霧器１３０から、インターフェース装置１４０（図１Ｂに示す）及びエアロゾルポート４１０を介して噴霧チャンバ３９５に連通する。更に、燃料（例えば、アセチレン）及び酸化剤（例えば、圧縮空気）は、燃料ポート４１５並びに酸化剤ポート４２０ａ及び／又は４２０ｂを介して本体３８５の噴霧チャンバ３９５に連通する。エアロゾル化された高融点液体３８０は、燃料及び酸化剤と混合され、フロースポイラ４００を介してバーナヘッド３９０に流れる。次いで、バーナヘッド３９０は、混合物に点火し、火炎は、エアロゾル化された高融点液体３８０中の元素を同定及び／又は定量するために評価される。例えば、エアロゾル化された高融点液体３８０中のナトリウムの存在は、炎から放出される５８９ナノメートルの波長を有する強い黄橙色光によって示される。別の例として、エアロゾル化された高融点液体３８０中のニッケル及びマグネシウムの吸光度は、ＦＡＡＳ１４５によって測定することができ、すなわち、ＦＡＡＳ１４５は、エアロゾル化された高融点液体３８０中のニッケル及びマグネシウムの両方の存在を独立して検証する。この情報に基づいて、内部標準としてニッケルを使用して、高融点液体２９６中のマグネシウムの検量線及び検出限界を確立することができる。ＦＡＡＳ１４５はまた、エアロゾル化された高融点液体３８０中の他の金属を百万分率の範囲で検出することができる。
【0026】
図１Ｂを引き続き参照しながら図６を参照すると、一実施形態では、ＩＣＰトーチ１５０は、毛細管４２５、毛細管４２５の周りに延びる内側チューブ４３０、内側チューブ４３０の周りに延びる外側チューブ４３５、及び外側チューブ４３５の遠位端４４５に外接する負荷コイル４４０を含む。毛細管４２５は、エアロゾルポート４５０を含む。内側チューブ４３０は、補助ポート４５５を含む。外側チューブ４３５は、冷却剤ポート４６０を含む。システム１００の動作中、エアロゾル化された高融点液体３８０は、噴霧器１３０から、インターフェース装置１４０（図１Ｂに示す）及びエアロゾルポート４５０を介して毛細管４２５に連通する。更に、補助ガス（例えば、アルゴンガス）は、補助ポート４５５を介して毛細管４２５の周囲の内側チューブ４３０に連通する。補助ガスは、毛細管４２５の遠位端４６５に近接するプラズマ４７０となる。冷却剤（例えば、アルゴンガス）は、冷却剤ポート４６０を介して内側チューブ４３０を取り囲む外側チューブ４３５に連通する。エアロゾル化された高融点液体３８０は、毛細管４２５の遠位端４６５でプラズマ４７０に入り、プラズマ４７０によって加熱され、ＩＣＰトーチ１５０に電磁放射線（例えば、電磁スペクトルの可視域、紫外域、及び近赤外域）及び気相原子／イオンを放出させる。負荷コイル４４０は、ＩＣＰトーチ１５０の内部に強い磁界を形成し、プラズマ４７０を制御する。ＩＣＰトーチ１５０が噴霧器１３０に動作可能に結合されていると、ＩＣＰトーチは、図１、図７、及び図８に示すように、追加の分析技術に使用することができる。
【0027】
図１及び図６を引き続き参照しながら図７を参照すると、ＩＣＰ－ＭＳ１５５は、ＩＣＰトーチ１５０によって生成されたプラズマ４７０から放出された気相原子／イオンを受け取るように構成される。いくつかの実施形態では、ＩＣＰ－ＭＳ１５５は、ＩＣＰトーチ１５０であるか、それを含むか、又はその一部である。いくつかの実施形態では、ＩＣＰ－ＭＳ１５５は、Ａｇｉｌｅｎｔ７５００ＩＣＰ－ＭＳである。ＩＣＰ－ＭＳ１５５は、サンプラーコーン４７５、スキマー４８０、レンズ４８５、及び四重極（「Ｑ極」）質量分析計４９０を含む。システム１００の動作中、プラズマ４７０から放出された気相原子／イオンは、サンプラーコーン４７５、スキマー４８０、及びレンズ４８５を通過する。レンズ４８５は、プラズマ４７０から放出された気相原子／イオンをＱ極質量分析計４９０に集束させ、Ｑ極質量分析計は、エアロゾル化された高融点液体３８０中の元素を同定及び／又は定量する。ＩＣＰ－ＭＳ１５５はまた、システム１００の動作中に適切な真空を維持するように動作可能な回転ポンプ４９５並びにターボポンプ５００ａ及び５００ｂを含む。
【0028】
図１及び図６を引き続き参照しながら図８を参照すると、一実施形態では、ＩＣＰ－ＯＥＳ１６０は、ＩＣＰトーチ１５０によって生成されたプラズマ火炎４７０から放出された電磁放射を受け取るように構成される。いくつかの実施形態では、ＩＣＰ－ＯＥＳ１６０は、ＩＣＰトーチ１５０であるか、それを含むか、又はその一部である。いくつかの実施形態では、ＩＣＰ－ＯＥＳ１６０は、Ｅｃｈｅｌｌｅモノクロメータである。ＩＣＰ－ＯＥＳ１６０は、ハウジング５０５、回折格子５１０、プリズム５１５、及び電荷結合素子（「ＣＣＤ」）検出器５２０を含む。ハウジング５０５は、入口窓５２５を画定する。システム１００の動作中、プラズマ火炎４７０から放出された電磁放射は、ハウジング５０５内の入口窓５２５を通過し、回折格子５１０で反射し、プリズム５１５を通過する。プリズム５１５は、プラズマ４７０から放出された電磁放射をＣＣＤ検出器５２０上に投射し、ＣＣＤ検出器は、エアロゾル化された高融点液体３８０中の元素を同定及び／又は定量する。
【0029】
図１Ａを引き続き参照しながら図９を参照すると、一実施形態では、噴霧器アセンブリ１３６はシステム１００から省略され、噴霧器アセンブリ１３６´に置き換えられている。噴霧器アセンブリ１３６´は、噴霧器アセンブリ１３６の対応する特徴／構成要素と実質的に同一であるいくつかの特徴／構成要素を含み、実質的に同一の特徴／構成要素は、同じ参照番号で参照される。噴霧器アセンブリ１３６´は、ある体積の高融点液体１６５を溶融液体導管１０５の出口５２８ａから受け取るように構成された吸引器１１５´を含む。吸引器１１５´は、吸引器１１５´が、エアロゾル化される噴霧器１３０内への送達に望ましい高融点液体の体積のみを収容するように特別に寸法決めされた内部体積を画定することを除いて、上述の吸引器１１５と同様である。したがって、吸引器１１５´の内部体積は、計量チャンバと呼ぶことができる。
【0030】
バルブ５３０ａは、溶融液体導管１０５の出口５２８ａと吸引器１１５´との間に動作可能に結合されており、このバルブ５３０ａは、開位置と閉位置との間で作動可能であり、溶融液体導管１０５の出口５２８ａから吸引器１１５´への高融点液体１６５の流れを許容又は遮断する。バルブ５３０ａは、二方バルブである。同様に、バルブ５３０ｂは、吸引器１１５´と噴霧器１３０との間に動作可能に結合されており、このバルブ５３０ｂは、開位置と閉位置との間で作動可能であり、吸引器１１５´から噴霧器１３０への高融点液体１６５の流れを許容又は遮断し、逆もまた同様である。バルブ５３０ｂは、二方バルブである。
【0031】
噴霧器アセンブリ１３６´はまた、ガス源１２５´を含み、このガス源１２５´はガス源１２５と同様であるが、図１Ｂのように吸引器１１５にガスを直接供給するのではなく、ガス源１２５´は、図９に示すように、熱交換器１３５及び熱交換器１３５と吸引器１１５´との間に動作可能に結合されたバルブ５３０ｃを介して吸引器１１５´にガスを供給するように構成されている点が異なる。噴霧器アセンブリ１３６´はまた、真空源１３８´を含み、この真空源１３８´は真空源１３８と同様であるが、図１Ｂのように減圧又は負のガス圧を吸引器１１５に直接印加するのではなく、真空源１３８´は、図９に示すように、真空源１３８´と吸引器１１５´との間に動作可能に結合されたバルブ５３０ｃを介して減圧又は負のガス圧を吸引器１１５´に印加するように構成されている点が異なる。
【0032】
バルブ５３０ｃは、バルブ５３０ｃがガス源１２５´（熱交換器１３５を介して）と吸引器１１５´との間の流体連通を可能にし、一方で真空源１３８´と吸引器１１５´との間の流体連通を遮断する第１の開位置、バルブ５３０ｃが真空源１３８´と吸引器１１５´との間の流体連通を可能にし、一方でガス源１２５´と吸引器１１５´との間の流体連通を遮断する第２の開位置、及びバルブ５３０ｃがガス源１２５´と吸引器１１５´との間の流体連通を遮断し、一方で真空源１３８´と吸引器１１５´との間の流体連通も遮断する閉位置との間で作動可能な三方バルブである。或いは、バルブ５３０ｃは省略され、一対の二方バルブ（図示せず）に置き換えることができ、その一方は、ガス源１２５´と吸引器１１５´との間の流体連通を許可又は遮断するために開位置と閉位置との間で作動可能であり、もう一方は、真空源１３８´と吸引器１１５´との間の流体連通を許可又は遮断するために開位置と閉位置との間で作動可能である。
【0033】
バルブ５３０ｄは、吸引器１１５´と溶融液体導管１０５の入口５２８ｂとの間に動作可能に結合され、このバルブ５３０ｄは、高融点液体１６５が吸引器１１５´から入口５２８ｂを介して溶融液体導管１０５に戻る流れを許可又は遮断するように、開位置と閉位置との間で作動可能である。バルブ５３０ｄは、二方バルブである。或いは、バルブ５３０ａ及び５３０ｄを省略し、バルブ５３０ｃと同様の構造及び動作の三方バルブに置き換えることができる。
【0034】
いくつかの実施形態では、図９のように、溶融液体導管１０５の入口５２８ｂは、溶融液体導管１０５の出口５２８ａの下流にある。しかし、他の実施形態では、溶融液体導管１０５の入口５２８は、溶融液体導管１０５の出口５２８ａの上流にあってもよい。流量制御装置５３１は、出口５２８ａと入口５２８ｂとの間で、溶融液体導管１０５内に配置され、それに動作可能に結合され、及び／又はそれ以外の方法で組み込むことができる。流量制御装置５３１は、溶融液体導管１０５内の高融点液体の流れを部分的に（すなわち、絞りを介して）及び／又は完全に遮断するように作動可能である。いくつかの実施形態では、流量制御装置５３１は省略される。
【0035】
表１は、以下で更に詳細に説明するように、バルブ５３０ａ～ｄの様々な動作構成を示す。
【表1】
【0036】
図９を引き続き参照しながら図１０を参照すると、一実施形態では、方法は概して参照番号５３２で参照される。方法５３２は、工程５３３ａにおいて、ある体積の高融点液体１６５を溶融液体導管１０５から噴霧器アセンブリ１３６´、具体的には吸引器１１５´に流すことを可能にすることを含む。工程５３３ａは、バルブ５３０ａ～ｄを構成Ａに作動させることによって実行することができ、表１に示すように、バルブ５３０ａ及び５３０ｄは開いており、バルブ５３０ｂ及び５３０ｃは閉じている。バルブ５３０ａ～ｄを構成Ａに作動させることにより、溶融液体導管１０５の出口５２８ａからの高融点液体６３５は、バルブ５３０ａを介して吸引器１１５´に流入して充填され、バルブ５３０ｄを介して溶融液体導管１０５に戻ることができる。更に、高融点液体６３５のこのような流れを促進して吸引器１１５´を充填するために、工程５３３ａの実行は、溶融液体導管１０５内の高融点液体の流れを部分的に（すなわち、絞りを介して）及び／又は完全に遮断するように流量制御装置５３１を作動させることを更に含むことができる。
【0037】
工程５３３ｂでは、吸引器１１５´に充填された高融点液体の体積を、吸引器１１５´から噴霧器１３０へ流す。工程５３３ｂは、バルブ５３０ａ～ｄを構成Ｂに作動させることによって実行することができ、表１に示すように、バルブ５３０ａ及び５３０ｄは閉じており、バルブ５３０ｂ及び５３０ｃは開いている。より具体的には、構成Ｂでは、三方バルブ５３０ｃは、上述した第１の開位置に作動され、バルブ５３０ｃは、ガス源１２５´（熱交換器１３５を介して）と吸引器１１５´との間の流体連通を可能にする一方で、真空源１３８´と吸引器１１５´との間の流体連通を遮断する。バルブ５３０ａ～ｄを構成Ｂに作動させることにより、ガス源１２５´からの加圧ガスが、高融点液体の体積を吸引器１１５´から噴霧器１３０内に移動させることが可能になる。
【0038】
工程５３３ｃでは、噴霧器１３０を使用して、噴霧器１３０内の高融点液体の体積の少なくとも一部をエアロゾル化する。噴霧器１３０の構造及び動作は、上で詳細に説明されている。次に、工程５３３ｄでは、エアロゾル化された高融点液体は、化学分析のために機器１３７に流れることができる。機器１３７の構造及び動作は、１つ又は複数の実施形態に従って、上で詳細に説明されている。
【0039】
工程５３３ｅでは、残りのエアロゾル化されていない高融点液体は、吸引器１１５´を使用して噴霧器１３０から排出される。工程５３３ｅは、バルブ５３０ａ～ｄを構成Ｃに作動させることによって実行することができ、表１に示すように、バルブ５３０ａ及び５３０ｄは閉じており、バルブ５３０ｂ及び５３０ｃは開いている。より具体的には、構成Ｃでは、三方バルブ５３０ｃは、上述した第２の開位置に作動され、バルブ５３０ｃは、真空源１３８´と吸引器１１５´との間の流体連通を可能にする一方で、ガス源１２５´と吸引器１１５´との間の流体連通を遮断する。バルブ５３０ａ～ｄを構成Ｃに作動させることにより、真空源１３８´からのガス圧を減圧又は負のガス圧にして、噴霧器１３０内の高融点液体の任意の残りの体積を吸引器１１５´内に戻すことができる。
【0040】
最後に、工程５３３ｆでは、排出されたエアロゾル化されていない高融点液体は、吸引器１１５´から溶融液体導管１０５に戻るように流れることができる。工程５３３ｆは、バルブ５３０ａ～ｄを構成Ｄに作動させることによって実行することができ、表１に示すように、バルブ５３０ａ及び５３０ｂは閉じており、バルブ５３０ｃ及び５３０ｄは開いている。より具体的には、構成Ｄでは、三方バルブ５３０ｃは、上述した第１の開位置に作動され、バルブ５３０ｃは、ガス源１２５´（熱交換器１３５を介して）と吸引器１１５´との間の流体連通を可能にする一方で、真空源１３８´と吸引器１１５´との間の流体連通を遮断する。バルブ５３０ａ～ｄを構成Ｄに作動させることにより、ガス源１２５´からの加圧ガスが、吸引器１１５´からの高融点液体の体積を、バルブ５３０ｄを介して溶融液体導管１０５に戻すことを可能にする。
【0041】
図１Ａを引き続き参照しながら図１１を参照すると、一実施形態では、噴霧器アセンブリ１３６はシステム１００から省略され、噴霧器アセンブリ１３６´´に置き換えられている。噴霧器アセンブリ１３６´´は噴霧器１３０´を含み、この噴霧器１３０´は振動源５４５に動作可能に結合された（例えば、取り付けられた）振動メッシュ５４０を含む。電源５３５は、振動源５４５に電力を供給し、振動源５４５が振動メッシュ５４０に振動を与えることを可能にする。１つ又は複数の実施形態では、電源５３５は、電極（図示せず）を用いて振動源５４５に動作可能に結合され、電極は、通電されると振動源５４５の急速な変形を引き起こし、それにより振動源５４５を振動させる。振動メッシュ５４０は、振動源５４５から振動が与えられると、溶融液体導管１０５から受け取った高融点液体１６５をエアロゾル化する。噴霧器アセンブリ１３６´´はまた、ガス源１２５´´を含む。ガス源１２５´´は、振動メッシュ５４０の下流にガスを送達して、エアロゾル化された高融点液体を機器１３７に掃引するように構成されている。機器１３７の構造及び動作は、１つ又は複数の実施形態に従って、上で詳細に説明されている。図１１には示されていないが、いくつかの実施形態では、ガス源１２５´´は、本明細書に記載の熱交換器１３５と実質的に同一の熱交換器を通してガスを送達し、この熱交換器は、本明細書に記載のヒータ１２０と実質的に同様のヒータに含まれる。
【0042】
図１１を引き続き参照しながら図１２を参照すると、一実施形態では、振動メッシュ５４０は円盤状メッシュスクリーンであり、振動源５４５はリング状圧電材料である。このような実施形態では、噴霧器１３０´は、高融点液体１６５が溶融液体導管１０５から連通するパイプ５５０（例えば、Ｔ字形）内に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、振動メッシュは、貫通して形成された孔を有する平坦な金属片であるか、又はそれを含み、孔は、各孔が一方の側でより大きい直径を有し、他方の側でより小さい直径を有するようにテーパ状又は湾曲している。１つ又は複数の実施形態では、振動メッシュ５４０は、直径が１／２インチ以下であるディスク形状のメッシュスクリーンである。同様に、１つ又は複数の実施形態では、振動源５４５は、直径が１／２インチ以下であるリング状圧電材料である。リング状振動源５４５は、円盤状振動メッシュ５４０に係合して振動を与える。振動メッシュ５４０が振動することにより、振動メッシュ５４０に連通した高融点液体１６５は、リング状振動源５４５の中心と円盤状振動メッシュ５４０の両方を通過し、高融点液体を小滴化してエアロゾルを形成する。エアロゾルは、振動メッシュ５４０の下流のガス源１２５´´からパイプ内に送達される不活性ガスによって機器１３７に運ばれる。いくつかの実施形態では、振動メッシュ５４０の孔は、振動源５４５によって振動メッシュ５４０に振動が与えられない場合に、振動メッシュ５４０が高融点液体を通過させないようなサイズ及び／又は形状であり、すなわち、振動メッシュ５４０は、振動源５４５によって振動が与えられる高融点液体の通過のみを可能にする。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器１３０´を含む噴霧器アセンブリ１３６´´は、供給源により近い高融点液体１６５のエアロゾル化を促進し、その結果、より少量の高融点液体が溶融液体導管１０５から引き出される必要がある。
【0043】
システムが本明細書に記載されている。システムは、一般に、溶融液体導管、溶融液体導管に動作可能に結合され、溶融液体導管から高融点液体を受け取るように構成された噴霧器アセンブリであって、噴霧器アセンブリが、溶融液体導管から受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように更に構成された噴霧器アセンブリ、噴霧器アセンブリに動作可能に結合され、噴霧器からエアロゾル化高融点液体を受け取るように構成された１つ又は複数の機器であって、１つ又は複数の機器が、エアロゾル化された高融点液体を化学的に分析するように更に構成されている機器を含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、第１の流体容器を含む噴霧器であって、噴霧器が、溶融液体導管から受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように構成されている、噴霧器を含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、溶融液体導管から高融点液体を受け取るように構成された第２の流体容器を含む吸引器であって、第２の流体容器が噴霧器の第１の流体容器に動作可能に結合されている、吸引器を更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、溶融液体導管と吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、ガスを吸引器内に連通させ、それによって吸引器の第２の流体容器から噴霧器の第１の流体容器内に受け取った高融点液体を送達するように構成されたガス源を更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、噴霧器の第１の流体容器と吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、真空源から吸引器に減圧又は負のガス圧を印加し、それによって高融点液体のエアロゾル化されていない部分を噴霧器の第１の流体容器から引き出し、吸引器の第２の流体容器に戻すように構成された真空源を更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、噴霧器の第１の流体容器と吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、ガス源は、吸引器内にガスを連通させ、それによって高融点液体の引き出されたエアロゾル化されていない部分を吸引器から溶融液体導管内に戻すように更に構成されている。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、吸引器の第２の流体容器と溶融液体導管との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように構成された噴霧器であって、振動源に取り付けられた振動メッシュを含む噴霧器、及び振動源に動作可能に結合され、振動源に通電し、それによって振動源を振動させるように構成された電源を含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、ガスをエアロゾル化された高融点液体に連通させ、エアロゾル化された高融点液体を噴霧器から１つ又は複数の機器に送達するように構成されたガス源を更に含む。
【0044】
方法も本明細書に記載されている。方法は、一般に、噴霧器アセンブリ内に、溶融液体導管から高融点液体を受け取ること、噴霧器アセンブリを使用して、受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化すること、エアロゾル化された高融点液体を噴霧器から１つ又は複数の機器に送達すること、１つ又は複数の機器を使用して、エアロゾル化された高融点液体を化学的に分析することを含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように構成された噴霧器を含み、噴霧器は、第１の流体容器を含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、溶融液体導管から高融点液体を受け取るように構成された吸引器を更に含み、吸引器は、噴霧器の第１の流体容器に動作可能に結合された第２の流体容器を含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、溶融液体導管と吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含み、溶融液体導管から高融点液体を吸引器に受け入れることは、バルブを開くことを含む。１つ又は複数の実施形態では、方法は、吸引器の第２の流体容器から噴霧器の第１の流体容器内に、受け取った高融点液体を送達することを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、ガス源を更に含み、吸引器の第２の流体容器から噴霧器の第１の流体容器内に受け取った高融点液体を送達することは、ガス源から吸引器内にガスを連通させることを含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、噴霧器の第１の流体容器と吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通しているバルブを更に含み、吸引器の第２の流体容器から噴霧器の第１の流体容器内に受け取った高融点液体を送達することは、バルブを開くことを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、方法は、噴霧器の第１の流体容器から高融点液体のエアロゾル化されていない部分を引き出して、吸引器の第２の流体容器に戻すことを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、真空源を更に含み、高融点液体のエアロゾル化されていない部分を噴霧器の第１の流体容器から引き出し、吸引器の第２の流体容器に戻すことは、吸引器に、真空源からの減圧又は負のガス圧を印加することを含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、噴霧器の第１の流体容器と吸引器の第２の流体容器との間に動作可能に結合され、それらと流体連通しているバルブを更に含み、高融点液体のエアロゾル化されていない部分を噴霧器の第１の流体容器から引き出し、吸引器の第２の流体容器に戻すことは、バルブを開くことを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、方法は、引き出された高融点液体のエアロゾル化されていない部分を吸引器から送達し、溶融液体導管に戻すことを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、ガス源を更に含み、引き出された高融点液体のエアロゾル化されていない部分を吸引器から送達し、溶融液体導管に戻すことは、ガス源から吸引器内にガスを連通させることを含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、吸引器の第２の流体容器と溶融液体導管との間に動作可能に結合され、それらと流体連通するバルブを更に含み、引き出された高融点液体のエアロゾル化されていない部分を吸引器から送達し、溶融液体導管に戻すことは、バルブを開くことを更に含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化するように構成された噴霧器であって、振動源に取り付けられた振動メッシュを含む噴霧器、及び振動源に動作可能に結合され、振動源に通電するように構成された電源を含み、受け取った高融点液体の少なくとも一部をエアロゾル化することは、電源を使用して振動源に通電し、それによって振動源を振動させることを含む。１つ又は複数の実施形態では、噴霧器アセンブリは、ガス源を更に含み、エアロゾル化された高融点液体を噴霧器から１つ又は複数の機器に送達することは、ガス源から噴霧器内にガスを連通させることを含む。
【0045】
本開示の範囲から逸脱することなく、上記に変更を加えることができることを理解されたい。
【0046】
いくつかの実施形態では、様々な実施形態の要素及び教示は、実施形態の一部又は全部において全体的又は部分的に組み合わせることができる。加えて、様々な実施形態の１つ又は複数の要素及び教示は、少なくとも部分的に省略することができ、及び／又は様々な実施形態の１つ又は複数の他の要素及び教示と少なくとも部分的に組み合わせることができる。
【0047】
例えば、「上部」、「下部」、「上」、「下」、「間に、」、「底部」、「垂直」、「水平」、「角度の」、「上方に」、「下方に」、「左右交互に」、「左から右へ」、「右から左へ」、「上から下へ」、「下から上へ」、「頂部」、「底部」、「ボトムアップ」、「トップダウン」などの任意の空間的参照は、例示のみを目的としており、上述の構造の特定の方向又は位置を限定するものではない。
【0048】
いくつかの実施形態では、異なる工程、プロセス、及び手順が別個の動作として現れるものとして説明されているが、工程のうちの１つ若しくは複数、プロセスのうちの１つ若しくは複数、及び／又は手順のうちの１つ若しくは複数は、同時に及び／又は順次に、異なる順序で実行することができる。いくつかの実施形態では、工程、プロセス、及び／又は手順は、１つ又は複数の工程、プロセス、及び／又は手順に統合することができる。
【0049】
いくつかの実施形態では、各実施形態の動作工程のうちの１つ又は複数を省略することができる。更に、場合によっては、本開示のいくつかの特徴は、他の特徴を対応して使用せずに採用することができる。更に、上述の実施形態及び／又は変形例のうちの１つ又は複数は、他の上述の実施形態及び／又は変形例のうちの任意の１つ又は複数と全体的又は部分的に組み合わせることができる。
【0050】
いくつかの実施形態を上記で詳細に説明したが、説明した実施形態は例示にすぎず、限定するものではなく、当業者であれば、本開示の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、実施形態において多くの他の修正、変更及び／又は置換が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、全てのそのような修正、変更、及び／又は置換は、添付の特許請求の範囲に定義される本開示の範囲内に含まれることが意図されている。特許請求の範囲において、任意のミーンズ・プラス・ファンクション節は、列挙された機能を実行するものとして本明細書に記載された構造だけでなく等価構造も網羅することを意図している。更に、特許請求の範囲が関連する機能と共に「手段」という単語を明示的に使用するものを除いて、本明細書の特許請求の範囲のいずれかの制限について米国特許法第１１２条（ｆ）を発動しないことは、本出願人の明確な意図である。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】