特表 2023-528020 モル移送デバイス

(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】2023-07-03

(54)【発明の名称】モル移送デバイス

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/00 20060101AFI20230626BHJP

   G01N 31/12 20060101ALI20230626BHJP

【ＦＩ】

G01N1/00 101Q

G01N31/12 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022573231

(86)(22)【出願日】2021-06-03

(85)【翻訳文提出日】2022-11-25

(86)【国際出願番号】 IB2021054891

(87)【国際公開番号】W WO2021245606

(87)【国際公開日】2021-12-09

(31)【優先権主張番号】62/704,933

(32)【優先日】2020-06-03

(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】522461424

【氏名又は名称】レコ コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100096758

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100114845

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 雅和

(74)【代理人】

【識別番号】100148781

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 友和

(72)【発明者】

【氏名】ウィリス， ピーター エム．

(72)【発明者】

【氏名】ラッシュ， ブラッドリー アール．

【テーマコード（参考）】

2G042

2G052

【Ｆターム（参考）】

2G042AA01

2G042BA01

2G042BA04

2G042BA05

2G042CA10

2G042DA04

2G052AA07

2G052AA24

2G052AD22

2G052AD42

2G052CA04

2G052CA14

2G052CA20

2G052CA35

2G052CA38

2G052JA08

2G052JA11

(57)【要約】

未知のガス混合物及び変動圧力を有する源からの既知のモル量のガスの連続的な移送を提供する分析機器における使用のためのデバイスが提供される。典型的な流量制御デバイスの上流及び下流経路に加えて、デバイスは、既知の高圧でキャリアガスを導入するための中流経路を有する。デバイスは、少なくとも３つの等体積バラスト容器と、バラストを少なくとも３つの状態、すなわち充填、平衡化、及び空の状態で循環させるためのバルブ配置を有する。バラストは、上流ガスで充填され、中流圧力で加圧及び平衡化され、下流の経路に空になる。各バラストのサイクルは、位相関係において、他のバラストとタイミングを合わせて、流量を比較的中断しないようにする。一方が充填されるにつれて、もう一方が平衡化し、もう一方が空になる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モル移送デバイスであって、
バラスト機構であって、
第１のバラストシリンダと、
前記第１のバラストシリンダにおいて設けられた受動的ピストンであって、前記第１のバラストシリンダを第１のバラストと第２のバラストに分割する、受動的ピストンと、
前記第１のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第１のバラストポートと、
前記第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第２のバラストポートと、を含む、バラスト機構と、
バルブデバイスであって、
上流ガスポートと、中流ガスポートと、下流ガスポートと、を含むバルブ本体と、
（ａ）前記第２のバラストを前記下流ガスポート内に空にしながら、前記上流ガスポートから前記第１のバラスト内にガスを方向付けることと、（ｂ）前記第１のバラストにおける前記ガスを平衡化するために、前記第１のバラストポートを前記中流ガスポートに結合することと、（ｃ）前記第１のバラストを前記下流ガスポート内に空にしながら、前記上流ガスポートから前記第２のバラスト内にガスを方向付けることと、（ｄ）前記第２のバラストにおける前記ガスを平衡化するために、前記第２のバラストポートを前記中流ガスポートに結合することと、を順次行うために、前記第１のバラストポート及び前記第２のバラストポートに結合された前記バルブ本体に含まれたバルブと、を含む、バルブデバイスと、を備える、モル移送デバイス。

【請求項2】

前記バラスト機構が、
第２のバラストシリンダと、
前記第２のバラストシリンダにおいて設けられた第２の受動的ピストンであって、前記第２のバラストシリンダを第３のバラストと第４のバラストに分割する、第２の受動的ピストンと、
前記第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第３のバラストポートと、
前記第４のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第４のバラストポートと、を更に含む、請求項１に記載のモル移送デバイス。

【請求項3】

前記バルブが、（ａ）前記第４のバラストを前記下流ガスポート内に空にしながら、前記上流ガスポートから前記第３のバラスト内にガスを方向付けることと、（ｂ）前記第３のバラストにおける前記ガスを平衡化するために、前記第３のバラストポートを前記中流ガスポートに結合することと、（ｃ）前記第３のバラストを前記下流ガスポート内に空にしながら、前記上流ガスポートから前記第４のバラスト内にガスを方向付けることと、（ｄ）前記第４のバラストにおける前記ガスを平衡化するために、前記第４のバラストポートを前記中流ガスポートに結合することと、を順次行うために、前記第３のバラストポート及び前記第４のバラストポートに更に結合されている、請求項２に記載のモル移送デバイス。

【請求項4】

モル移送デバイスであって、
バラスト機構であって、
第１のバラストシリンダと、
前記第１のバラストシリンダにおいて設けられた受動的ピストンであって、前記第１のバラストシリンダを第１のバラストと第２のバラストに分割する、受動的ピストンと、
前記第１のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第１のバラストポートと、
前記第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第２のバラストポートと、を含む、バラスト機構と、
回転式バルブであって、
上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートと連通する円筒形ボアを有するバルブ本体と、
その中で回転するように前記円筒形ボア内において位置決めされた回転円筒形チャンバであって、前記回転円筒形チャンバが、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、第３の軸方向ポート、前記第１の軸方向ポートと連通する第１の半径方向ポート、前記第２の軸方向ポートと連通する第２の半径方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートと連通する第３の半径方向ポートを有し、前記回転チャンバの外側円筒形壁が、前記円筒形ボアの前記内壁から離間されて、前記第１の半径方向ポート、前記第２の半径方向ポート、及び前記第３の半径方向ポートが、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に関係なく、それぞれ前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートと連通することを可能にする、回転円筒形チャンバと、
前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１のバラストポートに接続され、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第１のキャップポートと、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第２のバラストポートに接続され、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第２のキャップポートと、を含む、第１のバルブ端キャップと、
モータであって、前記モータは、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちのどれが前記第１のキャップポート及び前記第２のキャップポートと整列されているかを変更するために、前記回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、前記第１及び第２のバラストの各々が、前記上流ガス流からのガスで順次充填され、前記中流ガス流と平衡化され、前記下流ガス流内に空にされ、前記第１のバラストが充填されるにつれて、前記第２のバラストが空にされ、前記第２のバラストが充填されるにつれて、前記第１のバラストが空にされる、モータと、を含む、回転式バルブと、を備える、モル移送デバイス。

【請求項5】

前記バラスト機構が、
第２のバラストシリンダと、
前記第２のバラストシリンダにおいて設けられた第２の受動的ピストンであって、前記第２のバラストシリンダを第３のバラストと第４のバラストに分割する、第２の受動的ピストンと、
前記第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第３のバラストポートと、
前記第４のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第４のバラストポートと、を更に含む、請求項４に記載のモル移送デバイス。

【請求項6】

前記回転式バルブが、
前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第３のバラストポートに接続され、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第３のキャップポートと、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第４のバラストポートに接続され、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第４のキャップポートと、を含む、第２のバルブ端キャップを更に含み、
前記モータが、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちのどれが前記第１のキャップポート、前記第２のキャップポート、前記第３のキャップポート、及び前記第４のキャップポートと整列されているかを変更するために、前記回転円筒形チャンバを４つの異なる回転位置に回転させ、その結果、前記第１、第２、第３、及び第４のバラストの各々が、前記上流ガス流からのガスで順次充填され、前記中流ガス流と平衡化され、前記下流ガス流内に空にされ、前記第３のバラストが充填されるにつれて、前記第４のバラストが空にされ、前記第４のバラストが充填されるにつれて、前記第３のバラストが空にされる、請求項５に記載のモル移送デバイス。

【請求項7】

前記第３の軸方向ポートが、前記回転円筒形チャンバの前記４つの回転位置のうちの２つで、前記第３の軸方向ポート、したがって、前記下流ガスポートを前記第１、第２、第３、及び第４のキャップポートのうちの１つに接続するためのチャネルを、前記回転円筒形チャンバの両端に含む、請求項６に記載のモル移送デバイス。

【請求項8】

前記回転円筒状チャンバの前記４つの回転位置が、９０度離間されている、請求項６又は７に記載のモル移送デバイス。

【請求項9】

前記中流ガスポートでの圧力が、前記上流ガスポートにおける最大予想圧力よりも高いレベルに維持されるため、前記中流ガスポートでの前記圧力が、前記バラストの前記平衡圧力を決定する、請求項４～８のいずれか一項に記載のモル移送デバイス。

【請求項10】

モル移送デバイスであって、
バラスト機構であって、
第１のバラストシリンダと、
前記第１のバラストシリンダにおいて設けられた受動的ピストンであって、前記第１のバラストシリンダを第１のバラストと第２のバラストに分割する、受動的ピストンと、
前記第１のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第１のバラストポートと、
前記第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第２のバラストポートと、を含む、バラスト機構と、
回転式バルブであって、
円筒形ボアを有するバルブ本体と、
その中で回転するように円筒形ボアにおいて位置決めされた回転円筒形チャンバであって、前記回転円筒形チャンバが、第１のポート、第２のポート、第３のポート、前記第１のポートと連通する第４のポート、前記第２のポートと連通する第５のポート、及び前記第３のポートと連通する第６のポートを有し、前記回転円筒形チャンバが、前記円筒の対向端に第１の端部及び第２の端部を有し、前記第１、第２、及び第３のポートが、前記第１の端部で開口し、前記第４、第５、及び第６のポートが、前記第２の端部で開口し、前記第２の端部が、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に関係なく、前記第４のポート、並びに上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートのうちの１つと連通する第１の環状溝を有し、前記第２の端部が、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に関係なく、前記第５のポート、並びに前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートのうちの別の１つと連通する第２の環状溝を更に含み、前記第６のポートが、前記第２の端部の中心において開口し、前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートのうちの更に別の１つと連通する、回転円筒形チャンバと、
前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第１のキャップポートと、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第２のキャップポートと、を含む、第１のバルブ端キャップと、
モータであって、前記モータは、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちのどれが前記第１のキャップポート及び前記第２のキャップポートと整列されるかを変更するために、前記回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、前記第１のキャップポート及び前記第２のキャップポートの各々が、前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートに順次接続される、モータと、を含む、回転式バルブと、を備える、モル移送デバイス。

【請求項11】

前記バラスト機構が、
第２のバラストシリンダと、
前記第２のバラストシリンダにおいて設けられた第２の受動的ピストンであって、前記第２のバラストシリンダを第３のバラストと第４のバラストに分割する、第２の受動的ピストンと、
前記第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第３のバラストポートと、
前記第４のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第４のバラストポートと、を更に含む、請求項１０に記載のモル移送デバイス。

【請求項12】

前記回転式バルブが、
前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートが延在する第２のバルブ端キャップを更に含み、
前記第１のバルブ端キャップが、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第３のキャップポートと、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第４のキャップポートと、を更に含み、
前記モータが、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちのどれが前記第３のキャップポート及び前記第４のキャップポートと整列されるかを変更するために、前記回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、前記第３のキャップポート及び前記第４のキャップポートの各々が、前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートに順次接続される、請求項１１に記載のモル移送デバイス。

【請求項13】

前記回転円筒形チャンバの前記４つの回転位置が、９０度離間されている、請求項１２に記載のモル移送デバイス。

【請求項14】

前記中流ガスポートでの圧力が、前記上流ガスポートにおける最大予想圧力よりも高いレベルに維持されるため、前記中流ガスポートでの前記圧力が、前記バラストの前記平衡圧力を決定する、請求項１０～１３のいずれか一項に記載のモル移送デバイス。

【請求項15】

バラスト機構であって、
第１のバラストシリンダと、
前記第１のバラストシリンダにおいて設けられた受動的ピストンであって、前記第１のバラストシリンダを第１のバラストと第２のバラストに分割する、受動的ピストンと、
前記第１のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第１のバラストポートと、
前記第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第２のバラストポートと、
第２のバラストシリンダと、
前記第２のバラストシリンダにおいて設けられた第２の受動的ピストンであって、前記第２のバラストシリンダを第３のバラストと第４のバラストに分割する、第２の受動的ピストンと、
前記第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第３のバラストポートと、
前記第４のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第４のバラストポートと、を備える、バラスト機構。

【請求項16】

前記第１のバラスト、前記第２のバラスト、前記第３のバラスト、及び前記第４のバラストが、等しい体積を有する、請求項１５に記載のバラスト機構。

【請求項17】

前記第１のバラスト、前記第２のバラスト、前記第３のバラスト、及び前記第４のバラストが、約２００ｍｌ～５００ｍｌの体積を有する、請求項１６に記載のバラスト機構。

【請求項18】

回転式バルブであって、
上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートと連通する円筒形ボアを有するバルブ本体と、
その中で回転するように前記円筒形ボア内において位置決めされた回転円筒形チャンバであって、前記回転円筒形チャンバが、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、第３の軸方向ポート、前記第１の軸方向ポートと連通する第１の半径方向ポート、前記第２の軸方向ポートと連通する第２の半径方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートと連通する第３の半径方向ポートを有し、前記回転チャンバの外側円筒形壁が、前記円筒形ボアの前記内壁から離間されて、前記第１の半径方向ポート、前記第２の半径方向ポート、及び前記第３の半径方向ポートが、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に関係なく、それぞれ前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートと連通することを可能にする、回転円筒形チャンバと、
前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第１のキャップポートと、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第２のキャップポートと、を含む、第１のバルブ端キャップと、
モータであって、前記モータは、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちのどれが前記第１のキャップポート及び前記第２のキャップポートと整列されるかを変更するために、前記回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、前記第１のキャップポート及び前記第２のキャップポートの各々が、前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートに順次接続される、モータと、を備える、回転式バルブ。

【請求項19】

前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートの各々が、前記回転円筒形チャンバの長さを延在し、第１の端部及び第２の端部を含むその対向端で開口し、前記第１の端部が、前記第１のバルブ端キャップで開口する、請求項１８に記載の回転式バルブ。

【請求項20】

前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちの１つの前記第２の端部と整列するように内部に延在する第３のキャップポートと、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちの別の１つの前記第２の端部と整列するように内部に延在する第４のキャップポートと、を含む、第２のバルブ端キャップを更に含み、
前記モータが、前記第１の軸方向ポート、前記第２の軸方向ポート、及び前記第３の軸方向ポートのうちのどれが前記第３のキャップポート及び前記第４のキャップポートと整列されるかを変更するために、前記回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、前記第３のキャップポート及び前記第４のキャップポートの各々が、前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートに順次接続される、請求項１９に記載の回転式バルブ。

【請求項21】

前記３つの半径方向ポートを互いから、かつ外部環境から密封するために、前記ボアの前記長さに沿って離間された場所に位置する４つの回転式シールを更に備える、請求項１８～２０のいずれか一項に記載の回転式バルブ。

【請求項22】

前記第３の軸方向ポートが、前記回転円筒形チャンバの前記４つの回転位置のうちの２つで、前記第３の軸方向ポート、したがって、前記下流ガスポートを前記第１、第２、第３、及び第４のキャップポートのうちの１つに接続するためのチャネルを、前記回転円筒形チャンバの両端に含む、請求項１８～２１のいずれか一項に記載の回転式バルブ。

【請求項23】

回転式バルブであって、
円筒形ボアを有するバルブ本体と、
その中で回転するように前記円筒形ボアにおいて位置決めされた回転円筒形チャンバであって、前記回転円筒形チャンバが、第１のポート、第２のポート、第３のポート、前記第１のポートと連通する第４のポート、前記第２のポートと連通する第５のポート、及び前記第３のポートと連通する第６のポートを有し、前記回転円筒形チャンバが、前記円筒の対向端に第１の端部及び第２の端部を有し、前記第１、第２、及び第３のポートが、前記第１の端部で開口し、前記第４、第５、及び第６のポートが、前記第２の端部で開口し、前記第２の端部が、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に関係なく、前記第４のポート、並びに上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートのうちの１つと連通する第１の環状溝を有し、前記第２の端部が、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に関係なく、前記第５のポート、並びに前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートのうちの別の１つと連通する第２の環状溝を更に含み、前記第６のポートが、前記第２の端部の中心において開口し、前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートのうちの更に別の１つと連通する、回転円筒形チャンバと、
前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第１のキャップポートと、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第２のキャップポートと、を含む、第１のバルブ端キャップと、
モータであって、前記モータは、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちのどれが前記第１のキャップポート及び前記第２のキャップポートと整列されるかを変更するために、前記回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、前記第１のキャップポート及び前記第２のキャップポートの各々が、前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートに順次接続される、モータと、を備える、回転式バルブ。

【請求項24】

前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートが延在する第２のバルブ端キャップを更に備え、
前記第１のバルブ端キャップが、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第３のキャップポートと、前記回転円筒形チャンバの前記回転位置に応じて、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第４のキャップポートと、を更に含み、
前記モータが、前記第１のポート、前記第２のポート、及び前記第３のポートのうちのどれが前記第３のキャップポート及び前記第４のキャップポートと整列されるかを変更するために、前記回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、前記第３のキャップポート及び前記第４のキャップポートの各々が、前記上流ガスポート、前記中流ガスポート、及び前記下流ガスポートに順次接続される、請求項２３に記載の回転式バルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モル移送デバイス、特に、元素分析器のためのモル移送デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

有機材料における炭素、水素、及び窒素などの元素の判定は、多くの理由から望ましい。近年、食品市場は試料中のタンパク質の量を判定することに関心を有するようになり、これは、窒素含有量によって判定することができる。したがって、窒素の判定は、栄養市場に有用な情報を提供する上で重要である。炭素対水素比は、様々な他の有機材料における炭素、水素、及び窒素比と同様に、石炭及びコークス試料の特徴付けにおいて望ましい。したがって、元素分析器は、これら及び他の用途にしばらくの間使用されてきた。

【0003】

本元素分析器において、燃焼又は還元炉は、それによって生成される燃焼ガスが分析され得るように、試料材料を燃焼又は還元するために提供され得る。１つのかかる分析器システムは、本譲受人に割り当てられた米国特許第７，０７０，７３８号に記載されている。米国特許第７，４９７，９９１号、同第４，６２２，００９号、同第６，２９１，８０２号、同第６，２７０，７２７号もまた、燃焼システムの構成要素を開示している。

【0004】

いくつかの元素分析器は、未知の速度で試料材料から進化しているガスを運ぶ、燃焼又は還元炉を掃引するキャリアガスを備えている。流路に沿った他の場所では、選択されたガスが除去又は変換される。ガス成分の相対濃度が未知であり変動する、そのような事象の下流の領域における流量を制御することがしばしば必要であるか、又は望ましい。ガス組成物の変動は、粘度又は熱伝導率などの少なくとも１つのガス特性が一定であることに依存する、従来の流量コントローラの問題を引き起こす。これらの特性は、ガス混合物が変化するにつれて変化し、それによって流速に影響を与える。

【0005】

米国特許第４，５２５，３２８号は、流量を制御する試みを放棄し、むしろ大きなバラスト容器における試料燃焼から燃焼ガスを収集する分析器を記載している。燃焼を支持するために必要な最小酸素流量及び最長試料燃焼時間は、バラストのサイズ要件を決定する。より短い燃焼時間を必要とする試料については、バラストが充填されるずっと前に燃焼が完了される。バラストの残りは高価な高純度酸素キャリアガスで充填され、これは、分析ガスを希釈し、検出限界を悪化させる。充填後、容器は平衡化し、下流の更なる分析のために、内容物からアリコートが採取される。次に、バラストが空にされて、パージされる。分析時間は、一部の試料の燃焼時間よりも２～４倍長くすることができる。この方法は、繰り返し可能な結果を提供するが、感度、コスト、及び速度の点で苦しむ。

【0006】

米国特許第９，４３５，７５８号は、より小さいバラスト体積の一方を循環的に充填し、他方を空にすることによって、バラストアイデアを拡張する双方向バラストシステムを開示している。このアプローチは、ガス消費、希釈、及び分析時間を削減するが、空にする前にガスを完全に混合することはできず、上流の燃焼事象により、バラスト圧力が変動して精度が悪くなる。

【0007】

燃焼ガスを一定速度で移送するために、様々なポンプが使用されている。しかしながら、ガス混合物及びそれによるガス粘度の変動は、ポンプ入口における圧力低下を変動させる。これ及び圧力の変動のため、ポンプは分析中に変動速度でガスを移送する。

【発明の概要】

【0008】

開示された本発明は、上流源が変動圧力でのガスの未知の混合物を有する、既知のモル量のガスを移送する上記の制限を克服する。デバイスは、上流、下流、及び中流の３つのガス接続を有する。中流経路は、上流圧力と比較して上昇した圧力で、キャリアガスを導入する。デバイスは、少なくとも３つの充填可能なバラスト、及び３つのガス流をバラストに循環的に方向付けるためのバルブ配置を有する。デバイス温度を測定又は制御する手段も提供される。

【0009】

各バラストは、充填、平衡、空の少なくとも３つの状態を循環する。バラストは、上流及び下流の流量が比較的中断されないように、互いに対して位相的において循環される。充填状態では、上流経路からのガスがバラストを充填する。平衡状態では、キャリアガスはバラストにおけるガスが混合している間、バラストを再現可能なレベルに加圧する。最終的な状態では、バラストの内容物は下流の経路に空にされる。

【0010】

理想気体の状態方程式は、圧力、温度、及び体積が既知の場合、デバイスのサイクルごとに移送されるモル数が、ガス混合物に関係なく既知であることを示す。

【0011】

本発明の一態様によれば、バラスト機構であって、第１のバラストシリンダと、第１のバラストシリンダにおいて設けられた受動的ピストンであって、第１のバラストシリンダを第１のバラストと第２のバラストに分割する、受動的ピストンと、第１のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第１のバラストポートと、第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第２のバラストポートと、を含む、バラスト機構を備える、モル移送デバイスが提供される。モル移送デバイスは、バルブデバイスであって、上流ガスポートと、中流ガスポートと、下流ガスポートと、を含むバルブ本体と、（ａ）第２のバラストを下流ガスポート内に空にしながら、上流ガスポートから第１のバラスト内にガスを方向付けることと、（ｂ）第１のバラストにおけるガスを平衡化するために、第１のバラストポートを中流ガスポートに結合することと、（ｃ）第１のバラストを下流ガスポート内に空にしながら、上流ガスポートから第２のバラスト内にガスを方向付けることと、（ｄ）第２のバラストにおけるガスを平衡化するために、第２のバラストポートを中流ガスポートに結合することと、を順次行うために、第１のバラストポート及び第２のバラストポートに結合されたバルブ本体に含まれたバルブと、を含む、バルブデバイスを更に備える。

【0012】

本発明の別の態様によれば、バラスト機構と、回転式バルブと、を備える、モル移送デバイスが提供される。バラスト機構は、第１のバラストシリンダと、第１のバラストシリンダにおいて設けられた受動的ピストンであって、第１のバラストシリンダを第１のバラストと第２のバラストに分割する、受動的ピストンと、第１のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第１のバラストポートと、第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第２のバラストポートと、を含む。回転式バルブは、上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートと連通する円筒形ボアを有するバルブ本体と、その中で回転するように円筒形ボア内において位置決めされた回転円筒形チャンバであって、回転円筒形チャンバが、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、第３の軸方向ポート、第１の軸方向ポートと連通する第１の半径方向ポート、第２の軸方向ポートと連通する第２の半径方向ポート、及び第３の軸方向ポートと連通する第３の半径方向ポートを有し、回転チャンバの外側円筒形壁が、円筒形ボアの内壁から離間されて、第１の半径方向ポート、第２の半径方向ポート、及び第３の半径方向ポートが、回転円筒形チャンバの回転位置に関係なく、それぞれ上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートと連通することを可能にする、回転円筒形チャンバと、回転円筒形チャンバの回転位置に応じて、第１のバラストポートに接続され、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、及び第３の軸方向ポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第１のキャップポートと、回転円筒形チャンバの回転位置に応じて、第２のバラストポートに接続され、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、及び第３の軸方向ポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第２のキャップポートと、を含む、第１のバルブ端キャップと、モータであって、モータは、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、及び第３の軸方向ポートのうちのどれが第１のキャップポート及び第２のキャップポートと整列されているかを変更するために、回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、第１及び第２のバラストの各々が、上流ガス流からのガスで順次充填され、中流ガス流と平衡化され、下流ガス流内に空にされ、第１のバラストが充填されるにつれて、第２のバラストが空にされ、第２のバラストが充填されるにつれて、第１のバラストが空にされる、モータと、を含む。

【0013】

本発明の別の態様によれば、バラスト機構であって、第１のバラストシリンダと、第１のバラストシリンダにおいて設けられた受動的ピストンであって、第１のバラストシリンダを第１のバラストと第２のバラストに分割する、受動的ピストンと、第１のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第１のバラストポートと、第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第２のバラストポートと、を含む、バラスト機構を備える、モル移送デバイスが提供される。モル移送デバイスは、回転式バルブであって、円筒形ボアを有するバルブ本体と、その中で回転するように円筒形ボアにおいて位置決めされた回転円筒形チャンバであって、回転円筒形チャンバが、第１のポート、第２のポート、第３のポート、第１のポートと連通する第４のポート、第２のポートと連通する第５のポート、及び第３のポートと連通する第６のポートを有し、回転円筒形チャンバが、円筒の対向端に第１の端部及び第２の端部を有し、第１、第２、及び第３のポートが、第１の端部で開口し、第４、第５、及び第６のポートが、第２の端部で開口し、第２の端部が、回転円筒形チャンバの回転位置に関係なく、第４のポート、並びに上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートのうちの１つと連通する第１の環状溝を有し、第２の端部が、回転円筒形チャンバの回転位置に関係なく、第５のポート、並びに上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートのうちの別の１つと連通する第２の環状溝を更に含み、第６のポートが、第２の端部の中心において開口し、上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートのうちの更に別の１つと連通する、回転円筒形チャンバと、回転円筒形チャンバの回転位置に応じて、第１のポート、第２のポート、及び第３のポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第１のキャップポートと、回転円筒形チャンバの回転位置に応じて、第１のポート、第２のポート、及び第３のポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第２のキャップポートと、を含む、第１のバルブ端キャップと、モータであって、第１のポート、第２のポート、及び第３のポートのうちのどれが第１のキャップポート及び第２のキャップポートと整列されるかを変更するために、回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、第１のキャップポート及び第２のキャップポートの各々が、上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートに順次接続される、モータと、を含む、回転式バルブを更に備える。

【0014】

本発明の別の態様によれば、バラスト機構は、第１のバラストシリンダと、第１のバラストシリンダにおいて設けられた受動的ピストンであって、第１のバラストシリンダを第１のバラストと第２のバラストに分割する、受動ピストンと、第１のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第１のバラストポートと、第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第２のバラストポートと、第２のバラストシリンダと、第２のバラストシリンダにおいて設けられた第２の受動的ピストンであって、第２のバラストシリンダを第３のバラストと第４のバラストに分割する、第２の受動的ピストンと、第２のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第３のバラストポートと、第４のバラストにガスが流入し、そこから流出することを可能にする第４のバラストポートと、を含む。

【0015】

本発明の別の態様によれば、回転式バルブであって、上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートと連通する円筒形ボアを有するバルブ本体と、その中で回転するように円筒形ボア内において位置決めされた回転円筒形チャンバであって、回転円筒形チャンバが、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、第３の軸方向ポート、第１の軸方向ポートと連通する第１の半径方向ポート、第２の軸方向ポートと連通する第２の半径方向ポート、及び第３の軸方向ポートと連通する第３の半径方向ポートを有し、回転チャンバの外側円筒形壁が、円筒形ボアの内壁から離間されて、第１の半径方向ポート、第２の半径方向ポート、及び第３の半径方向ポートが、回転円筒形チャンバの回転位置に関係なく、それぞれ上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートと連通することを可能にする、回転円筒形チャンバと、回転円筒形チャンバの回転位置に応じて、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、及び第３の軸方向ポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第１のキャップポートと、回転円筒形チャンバの回転位置に応じて、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、及び第３の軸方向ポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第２のキャップポートと、を含む、第１のバルブ端キャップと、モータであって、モータは、第１の軸方向ポート、第２の軸方向ポート、及び第３の軸方向ポートのうちのどれが第１のキャップポート及び第２のキャップポートと整列されるかを変更するために、回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、第１のキャップポート及び第２のキャップポートの各々が、上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートに順次接続される、モータと、を備える、回転式バルブが、提供される。

【0016】

本発明の別の態様によれば、回転式バルブであって、円筒形ボアを有するバルブ本体と、その中で回転するように円筒形ボアにおいて位置決めされた回転円筒形チャンバであって、回転円筒形チャンバが、第１のポート、第２のポート、第３のポート、第１のポートと連通する第４のポート、第２のポートと連通する第５のポート、及び第３のポートと連通する第６のポートを有し、回転円筒形チャンバが、円筒の対向端に第１の端部及び第２の端部を有し、第１、第２、及び第３のポートが、第１の端部で開口し、第４、第５、及び第６のポートが、第２の端部で開口し、第２の端部が、回転円筒形チャンバの回転位置に関係なく、第４のポート、並びに上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートのうちの１つと連通する第１の環状溝を有し、第２の端部が、回転円筒形チャンバの回転位置に関係なく、第５のポート、並びに上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートのうちの別の１つと連通する第２の環状溝を更に含み、第６のポートが、第２の端部の中心において開口し、上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートのうちの更に別の１つと連通する、回転円筒形チャンバと、回転円筒形チャンバの回転位置に応じて、第１のポート、第２のポート、及び第３のポートのうちの１つと整列するように内部に延在する第１のキャップポートと、回転円筒形チャンバの回転位置に応じて、第１のポート、第２のポート、及び第３のポートのうちの別の１つと整列するように内部に延在する第２のキャップポートと、を含む、第１のバルブ端キャップと、モータであって、モータは、第１のポート、第２のポート、及び第３のポートのうちのどれが第１のキャップポート及び第２のキャップポートと整列されるかを変更するために、回転円筒形チャンバを異なる回転位置に回転させ、その結果、第１のキャップポート及び第２のキャップポートの各々が、上流ガスポート、中流ガスポート、及び下流ガスポートに順次接続される、モータと、を備える、回転式バルブが、提供される。

【0017】

本発明のこれら及び他の特徴、目的、及び利点は、添付の図面を参照しながら、以下の説明を読むことによって明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0018】

図面では、

【図1】モル移送デバイスの斜視図である。

【図2】図１に示されるモル移送デバイスにおいて使用されるバラスト機構の斜視図である。

【図3】図１に示されるモル移送デバイスにおいて使用される回転式バルブの斜視図である。

【図4】図３に示される回転式バルブにおいて使用される回転円筒形チャンバの斜視図である。

【図5】図３に示す回転式バルブの部分断面斜視図である。

【図6】図３に示される回転式バルブにおいて使用されるバルブ本体の斜視図である。

【図7A】一連の動作サイクルにおける図１に示されるモル移送デバイスの概略図である。

【図7B】一連の動作サイクルにおける図１に示されるモル移送デバイスの概略図である。

【図7C】一連の動作サイクルにおける図１に示されるモル移送デバイスの概略図である。

【図7D】一連の動作サイクルにおける図１に示されるモル移送デバイスの概略図である。

【図7E】一連の動作サイクルにおける図１に示されるモル移送デバイスの概略図である。

【図7F】一連の動作サイクルにおける図１に示されるモル移送デバイスの概略図である。

【図7G】一連の動作サイクルにおける図１に示されるモル移送デバイスの概略図である。

【図7H】一連の動作サイクルにおける図１に示されるモル移送デバイスの概略図である。

【図8】図１に示されるモル移送デバイスにおいて使用され得る代替の回転式バルブの斜視図である。

【図9】図８に示される回転式バルブの部分断面斜視図である。

【図10】図８に示される回転式バルブの部分断面斜視図である。

【図11】図８に示される回転式バルブにおいて使用される回転円筒形チャンバの斜視図である。

【図12】図１１に示される回転円筒形チャンバの斜視図である。

【図13】図１１に示される回転円筒形チャンバの底面図である。

【図14】線ＸＩＶ－ＸＩＶに沿って取られた、図１１に示される回転円筒形チャンバの断面図である。

【図15】線ＸＶ－ＸＶに沿って取られた、図１１に示される回転円筒形チャンバの断面図である。

【図16】図８に示される回転式バルブの分解斜視図である。

【図17】図１に示されるモル移送デバイスを使用する元素分析器のブロック図である。

【図18】１つの大きな４．５リットルのバラストを使用するデバイス及び２００ｍｌバラストを有するデバイスの経時的な試料分析を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

最初に図１を参照すると、モル移送デバイス１０が示される。一実施形態では、モル移送デバイス１０は、酸素キャリアガスを備えた元素燃焼分析器２００（図８）において使用される。モル移送デバイス１０は、可動ピストン２３を備えた少なくとも第１のバラストシリンダ２１を備えたバラスト機構２０を有する。ピストン２３は、第１のバラストシリンダ２１を個々のバラストに分割し、それによって、第１のバラスト２５及び第２のバラスト２６を提供する。第２のバラストシリンダ２２は、第２のバラストシリンダ２２を第３のバラスト２７及び第４のバラスト２８に分割する可動ピストン２４を有することができる。第１及び第２のバラストシリンダ２１及び２２は、等しい体積であってもよい。

【0020】

モル移送デバイス１０は、上流ガス流Ａ、中流ガス流Ｂ、及び下流ガス流Ｃの３つのガス流に接続される。回転式バルブ５０は、３つの流Ａ、Ｂ、及びＣを、４つのバラスト２５、２６、２７、及び２８に循環的に接続するために使用される。モル移送デバイス１０は、デバイスのサイクルごとに移送されるガスのモル量が一定であるように、定温オーブン内に位置し得る。

【0021】

バラストの説明
図１及び図２に示すように、バラスト機構２０は、第１のバラスト端キャップ３０と、体積に入るガスを分散させるための内部ノズルを備えた第２のバラスト端キャップ３２と、を含む。第１のバラストポート３３ａは、第１のバラスト２５にガスが流入し、そこから流出することを可能にし、第２のバラストポート３４ａは、第２のバラスト２６にガスが流入し、そこから流出することを可能にし、第３のバラストポート３５ａは、第３のバラスト２７にガスが流入し、そこから流出することを可能にし、第４のバラストポート３６ａは、第４のバラスト２８にガスが流入し、そこから流出することを可能にする。第１及び第３のバラストポート３３ａ及び３５ａは、ノズルを第１のバラスト端キャップ３０の外部に接続し、そこで、コネクタ３３及び３５が、回転式バルブ５０に接続するために提供されてもよい。同様に、第２のバラストポート３４ａ及び第４のバラストポート３６ａは、ノズルを第２のバラスト端キャップ３０の外部に接続し、そこで、コネクタ３４及び３６は、回転式バルブ５０に接続するために提供されてもよい。

【0022】

ピストン速度は、上流及び下流経路間の圧力差によって制御される。ピストン２３、２４がシリンダ２１、２２内において移動しているとき、一方の側のバラスト２５、２７が充填され、他方の側のバラスト２６、２８が空になっている。上流圧力は比較的一定に保たれているが、この圧力は燃焼事象により、多少変動すると予想される。中流キャリア圧力は、その圧力が常にバラストの平衡圧力を決定するように、期待される最大上流圧力を超えるレベルに正確に維持されている。ピストン速度を制御し、それによって、モル移送デバイス１０の所望の充填速度を制御するために、下流経路における比例バルブなどの調整可能な制限が存在する。バルブタイミングは、単位時間ごとに所望のモル量のガスが移送されるように決定される。回転式バルブ５０は、ピストン２３、２４がその移動の終わりに達した直後に循環することが意図されている。燃焼中に上流圧力が変動するため、ピストン２３、２４は、バルブ５０が循環される前に移動の終わりに到達しない場合がある。バルブにおいて、ピストン２３、２４が、デバイス１０のモル移送速度に影響を与えることなく、平衡状態中にその移動を完了することを可能にする手段が提供される。

【0023】

バラスト２５、２６、２７、及び２８は、充填、平衡化、空、及び待機の４つの状態を循環する。回転式バルブ５０は、バラスト２５、２６、２７、及び２８を互いに位相関係において配列し、その結果、常に１回の充填、１回の平衡化、１回の空化、及び１回の待機が存在する。

【0024】

バラストサイズは、燃焼を維持するために必要な酸素流量、及びガスを徹底的に混合する時間によって決定される。１つの分析器は５ｌｐｍの酸素流量を必要とし、ガスは５秒後に混合されるとみなされる。この分析器の最短燃焼時間は約１０秒であるため、体積は、過希釈を避けて、燃焼ピーク時の約半分の燃焼ガスで充填されている。得られるバラスト体積は、約０．４リットルである。

【数1】

【0025】

１つの大きなバラスト（例えば、４．５リットル）を使用して、より長時間の燃焼事象の生成物の全てを収集する場合、バラストは、燃焼事象がより短いときに必要なものよりも大きくてもよく、それは、次いで、キャリアガス（典型的には高純度酸素）による収集されたガスの希釈をもたらす。単一の大きなバラストをより小さなバラスト（例えば２００～４００ｍｌ）に置き換えることにより、希釈を防止し、高価な酸素量を低減させることができる。

【0026】

ピストン２３及び２４は、ピストンにシール又はグリースを必要としないでよいように、低摩擦材料で構成され得る。これにより、保守コストが低減される。

【0027】

回転式バルブの説明
回転式バルブ５０は、３つの流Ａ、Ｂ、及びＣと、４つのバラスト２５、２６、２７、及び２８との間のガスを循環的に方向付けるために使用される。図１、図３、及び図５に示されるように、回転式バルブ５０は、回転円筒形チャンバ６０、バルブ本体７０、第１のバルブ端キャップ８０、第２のバルブ端キャップ９０、第１の端シール８５、第２の端シール９５、回転式シール７１、７２、７３、７４、及びモータ９８からなる。

【0028】

図４に示すように、回転円筒形チャンバ６０は、チャンバ６０の長さを軸方向に延在し、両方のチャンバ面６１及び６２で開口する３つの内部軸方向ポート６３、６４、及び６５を備えた平坦な端面６１及び６２を有する。軸方向ポート６３、６４、及び６５は、面６１及び６２の中心から固定された半径に位置し、互いから９０°で配置される。各シリンダ面６１及び６２上のチャネル６６、６７は、第３の軸方向ポート６５を第４の９０°位置６８まで延在する。この特徴により、ピストン２３及び２４は、必要に応じて平衡状態中に移動を完了することができる。モータ９８のシャフト上の同様の形状の嵌合カップリングに係合するように設計された１つのシリンダ面６１の中心に非円形の特徴６９が存在する。

【0029】

図４及び図５に示すように、チャンバの側壁における３つの半径方向ポート６３ａ、６４ａ、及び６５ａは、それぞれ３つの軸方向ポート６３、６４、及び６５と交差する。半径方向ポート６３ａ、６４ａ、及び６５ａは、円筒形チャンバ６０の長さに沿って、離間された関係において位置し、３つのガス経路Ａ、Ｂ、及びＣにそれぞれ接続するバルブ本体７０上の同様に離間されたポート７５、７６、及び７７と整列する。この配置は、半径方向ポート６３ａ又は６４ａに入るガスがいずれかのチャンバ端面６１、６２に流れ、半径方向ポート６５ａを出るガスがいずれかのチャンバ端面６１、６２から流れることを可能にする。

【0030】

バルブ本体７０は、回転チャンバ６０を受容するための大きな円筒形ボア７８を有する。バルブ本体７０における３つの半径方向ポート７５、７６、及び７７は、チャンバ６０上の３つの半径方向ポート６３ａ、６４ａ、及び６５ａと整列し、３つのガス流Ａ、Ｂ、及びＣに接続する手段を有する。ボア７８の長さに沿って位置する４つの回転式シール７１、７２、７３、及び７４が存在し、３つの半径方向ポート６３ａ、６４ａ、及び６５ａを互いから、かつ外部環境から密封する。これらの回転式シール７１、７２、７３、７４はまた、チャンバ６０をボア７８の内側で中心にする。ボア７８は、３つのガス蒸気がバルブ本体７０の内部と回転チャンバ６０との間を容易に流れることを可能にするように設計される。このようにして、チャンバ６０の回転位置に関係なく、上流ガスは、バルブ本体７０の第１の半径方向ポート７５から第１の半径方向ポート６３ａ、したがって、チャンバ６０の第１の軸方向ポート６３に流れてもよく、中流ガスは、バルブ本体７０の第２の半径方向ポート７６から第２の半径方向ポート６４ａ、したがって、チャンバ６０の第２の軸方向ポート６４に流れてもよく、下流ガスは、第３の軸方向ポート６５から第３の半径方向ポート６５ａ、したがって、バルブ本体７０の第３の半径方向ポート７７に流れてもよい。

【0031】

回転円筒形チャンバ６０は、第１のバルブ端キャップ８０及び第２のバルブ端キャップ９０によって軸方向に保持され、両方とも、バルブ本体７０に締結される。図１及び図３に示すように、第１のバルブ端キャップ８０は、回転チャンバ６０の軸方向ポート６３、６４、及び６５のうちのいずれか１つと相互接続する場所に、第１のキャップポート８１及び第２のキャップポート８２を有する。同様に、第２のバルブ端キャップ９０は、回転チャンバ６０の軸方向ポート６３、６４、及び６５のうちのいずれか１つと相互接続する場所に、第３のキャップポート９１及び第４のキャップポート９２を有する。キャップポート８１、８２、９１、９２は互いから９０°離れて位置し、第１のバルブ端キャップ８０上のキャップポート８１及び８２は、第２のバルブ端キャップ９０上のキャップポート９１及び９２から１８０°離れた位置を占める。このようにして、軸方向ポート６３及び６４は、一度に１つのキャップポート８１、８２、９１、９２のみと整列することができる。キャップポート８１、８２、９１、９２は、キャップ８０及び９０の外部に延在し、そこで、コネクタ３３、３４、３５、及び３６は、４つのキャップポート８１、８２、９１、９２を４つのバラスト２５、２６、２７、及び２８に接続するために提供される。具体的には、図１に示すように、第１のキャップポート８１は、第１のコネクタ３３によって、第１のバラストポート３３ａ、したがって、第１のバラスト２５に接続される。第３のキャップポート９１は、第２のコネクタ３４によって、第２のバラストポート３４ａ、したがって、第２のバラスト２６に接続される。第２のキャップポート８２は、第３のコネクタ３５によって、第３のバラストポート３５ａ、したがって、第３のバラスト２７に接続される。第４のキャップポート９２は、第４のコネクタ３６によって、第４のバラストポート３６ａ、したがって、第４のバラスト２８に接続される。

【0032】

モータ９８は、バルブ端キャップ８０、９０のうちの１つに固定される。図３～図５に示すように、第１のバルブ端キャップ８０において、モータシャフトが回転チャンバ６０の中心に非円形ポート６９を通過して係合するために（図４及び図５）、第１の端シール８５における穴６９ａ（図５）と整列する穴６９ｂ（図３）が存在する。

【0033】

図５に示されるように、第１及び第２のバルブ端キャップ８０及び９０と回転チャンバ端面６１及び６２との間の第１及び第２の端シール８５及び９５は、好ましくは、バルブ端キャップ８０及び９０と接触するエラストマー材料８７及び９７、回転チャンバ端面６１及び６２と接触するＰＴＦＥなどの低摩擦材料８６及び９６の２つの材料から構成される。エラストマー材料８７及び９７は、低摩擦密封面８６及び９６を、チャンバ端面６１及び６２に対して密封するためのばね力を提供する。端シール８５及び９５は、チャンバ６０とともに回転しないように、バルブ端キャップ８０及び９０とバルブ本体７０との間に保持される。端シール８５及び９５の開口部８１ａ、８２ａ、９１ａ、９２ａ（図６）は、それぞれ、各キャップポート８１、８２、９１、９２と一致する。

【0034】

４つのキャップポート８１、８２、９１、及び９２は、第１及び第２のバルブ端キャップ８０と９０との間で分割されるように上記に開示されているが、キャップポートは、全て同じバルブ端キャップ８０又は９０上に位置することができる。更に、４つのキャップポート８１、８２、９１、及び９２は、バルブ端キャップ８０及び９０の異なる側を出るように説明され、示されているが、キャップポートは全て、１つの側で出ることができる。そのような修正は、マニホールドを使用して、様々な構成要素を接続することを可能にし得る。コネクタ３３、３４、３５、及び３６の一部又は全ては、バラストの端キャップ及び回転式バルブを形成して、考えられる漏出点を排除するために使用される共通の基板を通るポートとして提供され得る。

【0035】

加えて、３つの半径方向ポート７５、７６、及び７７は、同じ側に示されているが、それらは、バルブ本体７０の異なる側にあり得る。

【0036】

回転式バルブ５０は、特定のバラスト機構２０と組み合わせて説明され、示されるが、回転式バルブ５０は新規の構造であり、任意の他のバラスト機構とともに使用され得る。

【0037】

本明細書に記載の回転式バルブ５０の機能を達成するためには、１２個の双方向バルブ、４個の三方向バルブ、又は望ましくないデッドボリューム（最後の試料からの持ち越し、現在の試料のスケーリング）をもたらす可能性がある複雑なステムバルブのいずれかが必要となるであろう。回転式バルブ５０は、デッドボリュームを提供せず、したがって、分析された最後の試料からの持ち越しも提供しない。回転式バルブ５０は、保守を必要とする把持チューブ及びステムバルブを排除するという点で、従来技術よりもいくつかの利点を提供する。

【0038】

回転式バルブ５０は、流量を、３つのガス流に、又は３つのガス流から４つのバラストに再方向付けしたように示されるが、回転式バルブは、Ｎ軸ポートを使用することによって、任意の数のＮ個のガス流に接続するように構築されてもよく、Ｍ個のキャップポートを含むことによって、任意の数のＭ個のバラスト又は他のデバイスに接続してもよい。

【0039】

動作
図７Ａ～図７Ｈは、様々な動作状態にあるモル移送デバイス１０の概略図を示す。概略図では、回転式バルブ５０は、動作の説明を容易にするために、一方の端部に示される全ての４つのキャップポート８１、８２、９１、及び９２を備えて、その側に示される。

【0040】

図７Ａは、炉からの上流ガス流Ａが、バルブ本体の第１の半径方向ポート７５、第１の軸方向ポート６３、第１のキャップポート８１、及び第１のバラストポート３３ａを介して、第１のバラスト２５内に方向付けられるように、第１の軸方向ポート６３が第１のキャップポート８１と整列される第１の状態を示す。第２の軸方向ポート６４は、中流ガスＢ（酸素など）が、バルブ本体７０の第２の半径方向ポート７６、第２の軸方向ポート６４、第４のキャップポート９２、及び第４のバラストポート３６ａを介して、第４のバラスト２８内に方向付けられるように、第４のキャップポート９２と整列される。第３の軸方向ポート６５は、第２のバラスト２６から、第２のバラストポート３４ａ、第３のキャップポート９１、第３の軸方向ポート６５、及びバルブ本体７０の第３の半径方向ポート７７を介して、下流ガス流（又は排気）内にガスが空にされるように、第３のキャップポート９１と整列される。第１のバラスト２５を充填する上流ガスからの圧力は、ピストン２３を押し、ピストン２３は、次いで、第２のバラスト２６からガスを押し出す。第２のキャップポート８２は、第３のバラスト２７から、第３のバラストポート３５ａ、第２のキャップポート８２、チャネル６６、第３の軸方向ポート６５、及びバルブ本体７０の第３の半径方向ポート７７を介して、下流ガス流（又は排気）内にガスが空にされるように、チャネル６６と整列される。第４のバラスト２５を充填する中流ガスからの圧力は、ピストン２４を押し、ピストン２４は、次いで、第３のバラスト２７からガスを押し出す。したがって、この第１の状態では、第１のバラスト２５は、上流ガスＡで充填され、第２及び第３のバラスト２６及び２７は下流ガスＣに空にされ、第４のバラスト２７は、中流ガスＢで平衡化される。

【0041】

図７Ｂは、第１のバラスト２５が、上流ガスＡで充填され、第２及び第３のバラスト２６及び２７が、下流ガスＣに完全に空にされ、第４のバラスト２７が、中流ガスＢと完全に平衡化されたときの、モル移送デバイス１０を示す。

【0042】

充填サイクル中、バラストが充填されるにつれて、バラストにおけるノズルが混合を容易にし、比例バルブの使用などの排気の制限によって、ピストン速度が調整され得る。

【0043】

平衡サイクル中、バラスト内側の温度及び圧力が平衡化される。上述したように、分析物充填圧力は、外乱によって変動し得る。中流キャリアガス圧力は、それらの外乱から分離されてもよく、したがって、０．００２ｐｓｉ、０．１ｔｏｒｒ内で繰り返し可能な一定の圧力平衡を提供する。中流のキャリアガス圧は、必要に応じて、ピストン移動を終了し、分析物の希釈を制限する。平衡化サイクルはまた、ガスの均質性を向上させる。

【0044】

排気サイクルは、ピストン速度を設定するために排気経路が制限され得る下流ガス経路内にバラストを空にする。以下に記載されるように、排気ガスは、窒素測定のために投与器によってサンプリングされ得る。終了サイクルは、必要に応じてピストンのポンプストロークを終了させ、バラストを下流経路に接続したままにして、バラストが空にされるようにする。

【0045】

モータ９８は、図７Ｃに示されるように、回転チャンバ５０を４分の１回転（又は９０度）だけ回転させるように作動される。モータは、例えば、３秒の事前設定された間隔で作動される。平衡化のための十分な時間を可能にするために、間隔を選択する必要がある。この状態では、炉からの上流ガス流Ａが、バルブ本体の第１の半径方向ポート７５、第１の軸方向ポート６３、第２のキャップポート８２、及び第３のバラストポート３５ａを介して、第３のバラスト２７内に方向付けられるように、第１の軸方向ポート６３が第２のキャップポート８２と整列される。第２の軸方向ポート６４は、中流ガスＢ（酸素など）が、バルブ本体７０の第２の半径方向ポート７６、第２の軸方向ポート６４、第１のキャップポート８１、及び第１のバラストポート３３ａを介して、第１のバラスト２５内に方向付けられるように、第１のキャップポート８１と整列される。第３の軸方向ポート６５は、第４のバラスト２８から、第４のバラストポート３６ａ、第４のキャップポート９２、第３の軸方向ポート６５、及びバルブ本体７０の第３の半径方向ポート７７を介して、下流ガス流（又は排気）内にガスが空にされるように、第４のキャップポート９２と整列される。第３のバラスト２７を充填する上流ガスからの圧力は、ピストン２４を押し、ピストン２４は、次いで、第４のバラスト２８からガスを押し出す。第３のキャップポート９１は、第２のバラスト２６から、第２のバラストポート３４ａ、第３のキャップポート９１、チャネル６６、第３の軸方向ポート６５、及びバルブ本体７０の第３の半径方向ポート７７を介して、下流ガス流（又は排気）内にガスが空にされるように、チャネル６６と整列される。第１のバラスト２５を充填する中流ガスからの圧力は、ピストン２３を押し、ピストン２３は、次いで、第２のバラスト２６から任意の残存ガスを押し出す。したがって、この第２の状態では、第３のバラスト２７は上流ガスＡで充填され、第２及び第４のバラスト２６及び２８は下流ガスＣに空にされ、第１のバラスト２５は、中流ガスＢで平衡化される。

【0046】

図７Ｄは、第１のバラスト２５が、中流ガスＢと完全に平衡化され、第２及び第４のバラスト２６及び２８が、下流ガスＣに完全に空にされ、第３のバラスト２７が、上流ガスＡで完全に充填されたときの、モル移送デバイス１０を示す。

【0047】

モータ９８は、次いで、図７Ｅに示されるように、回転チャンバ５０を９０度だけ回転させるように作動される。この状態では、炉からの上流ガス流Ａが、バルブ本体の第１の半径方向ポート７５、第１の軸方向ポート６３、第３のキャップポート９１、及び第２のバラストポート３４ａを介して、第２のバラスト２６内に方向付けられるように、第１の軸方向ポート６３が第３のキャップポート９１と整列される。第２の軸方向ポート６４は、中流ガスＢが、バルブ本体７０の第２の半径方向ポート７６、第２の軸方向ポート６４、第２のキャップポート８２、及び第３のバラストポート３５ａを介して、第３のバラスト２７内に方向付けられるように、第２のキャップポート８２と整列される。第３の軸方向ポート６５は、第１のバラスト２５から、第１のバラストポート３３ａ、第１のキャップポート８１、第３の軸方向ポート６５、及びバルブ本体７０の第３の半径方向ポート７７を介して、下流ガス流（又は排気）内にガスが空にされるように、第１のキャップポート８１と整列される。第２のバラスト２６を充填する上流ガスからの圧力は、ピストン２３を押し、ピストン２３は、次いで、第１のバラスト２５からガスを押し出す。第４のキャップポート９２は、第４のバラスト２８から、第４のバラストポート３６ａ、第４のキャップポート９２、チャネル６６、第３の軸方向ポート６５、及びバルブ本体７０の第３の半径方向ポート７７を介して、下流ガス流内にガスが空にされるように、チャネル６６と整列される。第３のバラスト２７を充填する中流ガスからの圧力は、ピストン２４を押し、ピストン２４は、次いで、第４のバラスト２８から任意の残存ガスを押し出す。したがって、この第３の状態では、第２のバラスト２６は上流ガスＡで充填され、第１及び第４のバラスト２５及び２８は下流ガスＣに空にされ、第３のバラスト２７は、中流ガスＢで平衡化される。

【0048】

図７Ｆは、第３のバラスト２７が、中流ガスＢと完全に平衡化され、第１及び第４のバラスト２５及び２８が、下流ガスＣに完全に空にされ、第２のバラスト２７が、上流ガスＡで完全に充填されたときの、モル移送デバイス１０を示す。

【0049】

モータ９８は、次いで、図７Ｇに示されるように、回転チャンバ５０を９０度だけ回転させるように再び作動される。この状態では、炉からの上流ガス流Ａが、バルブ本体の第１の半径方向ポート７５、第１の軸方向ポート６３、第４のキャップポート９２、及び第４のバラストポート３６ａを介して、第４のバラスト２８内に方向付けられるように、第１の軸方向ポート６３が第４のキャップポート９２と整列される。第２の軸方向ポート６４は、中流ガスＢが、バルブ本体７０の第２の半径方向ポート７６、第２の軸方向ポート６４、第３のキャップポート９１、及び第２のバラストポート３４ａを介して、第２のバラスト２６に方向付けられるように、第３のキャップポート９１と整列される。第３の軸方向ポート６５は、第３のバラスト２７から、第３のバラストポート３５ａ、第２のキャップポート８２、第３の軸方向ポート６５、及びバルブ本体７０の第３の半径方向ポート７７を介して、下流ガス流（又は排気）内にガスが空にされるように、第２のキャップポート８２と整列される。第４のバラスト２８を充填する上流ガスからの圧力は、ピストン２４を押し、ピストン２４は、第３のバラスト２７からガスを押し出す。第１のキャップポート８１は、第１のバラスト２５から、第１のバラストポート３３ａ、第１のキャップポート８１、チャネル６６、第３の軸方向ポート６５、及びバルブ本体７０の第３の半径方向ポート７７を介して、下流ガス流内にガスが空にされるように、チャネル６６と整列される。第２のバラスト２６を充填する中流ガスからの圧力は、ピストン２３を押し、ピストン２３は、次いで、第１のバラスト２５から任意の残存ガスを押し出す。したがって、この第４の状態では、第４のバラスト２８は上流ガスＡで充填され、第１及び第３のバラスト２５及び２７は下流ガスＣに空にされ、第２のバラスト２６は、中流ガスＢで平衡化される。

【0050】

図７Ｈは、第２のバラスト２６が、中流ガスＢと完全に平衡化され、第１及び第３のバラスト２５及び２７が、下流ガスＣに完全に空にされ、第４のバラスト２８が、上流ガスＡで完全に充填されたときの、モル移送デバイス１０を示す。

【0051】

次いで、上記のプロセスを所望の回数繰り返して、完全燃焼ガスを炉から移送してもよい。以下は上記４つの状態の状態表である。

【表1】

【0052】

なお、状態１及び状態５は状態２及び状態６と同じである。６つの状態は、全ての４つのバラストが充填され、平衡化され、次いで、空にされ、終了される完全なサイクルを示すように示されている。

【0053】

従来のデバイスは、燃焼事象の生成物の全てを収集するために４．５リットル程度のより大きなバラストを使用していたため、タンパク質の分析は、異なる試料を分析する重複の量に応じて、２分４０秒から３分かかることがある。より小さいバラストを備える本明細書に記載のモル移送デバイス１０を使用して、分析時間は約１分に近づく。バラスト２５、２６、２７、及び２８を使用して、より小さな試料を採取することにより、過希釈を回避し、約３：１～５：１の信号対騒音比の改善を達成することができる。更に、アリコートサイズを低減させることができ、これは試薬を節約し、従来技術と同じ１回の分析ごとのコストでより良い検出限界を提供することができるか、又は１回の分析ごとのより低いコストで同じ検出限界を提供することができる。

【0054】

燃焼圧力は、異なる生成物を作成する可能性がある。例えば、低圧では、ＣＯ２の代わりにＣＯが作成されてもよく、高圧では、ＳＯ２よりも多くのＳＯ３が作成されてもよい。これは、ＳＯ２がＳＯ３を変換する必要性をもたらす一方で、ＳＯ３を測定することができないため、望ましくない。したがって、モル移送デバイス１０は、いくつかの従来技術のデバイスに見られるような非定圧力０～８ｐｓｉの代わりに、約２ｐｓｉの定燃焼圧力を提供するという利点を有する。

【0055】

代替回転式バルブの説明
図８～図１６は、回転式バルブ５０'の代替設計を示す。回転式バルブ５０'は、機能において回転式バルブ５０と同様である。回転式バルブ５０'を説明するために使用される参照番号は、各番号で使用されるプライム（'）を除いて回転式バルブ５０のものと同じである。構造的に、回転式バルブ５０'は、キャップポート８１'、８２'、９１'、及び９２'の４つ全てが第１のバルブ端キャップ８０'及び上流ガスポート７５'に設けられ、中流ガスポート７６'及び下流ガスポート７７'は全て、バルブ本体７０'の側ではなく第２のバルブ端キャップ９０'に設けられるという点で異なる。追加の違いは、以下の説明から明らかになるであろう。

【0056】

回転式バルブ５０'は、円筒形ボア７８'、及びその中で回転するように円筒形ボア７８'において位置決めされた回転円筒形チャンバ６０'を有するバルブ本体７０'を含む。第１のポート６３'、第２のポート６４'、第３のポート６５'、第１のポート６３'と連通する第４のポート６３ａ'、第２のポート６４'と連通する第５のポート６４ａ'、及び第３のポート６５'と連通する第６のポート６５ａ'を有する回転円筒形チャンバ６０'。円筒の対向端に、第１の端部６１'及び第２の端部６２'を有する、回転円筒形チャンバ６０'。第１の端部６１'で開口する第１、第２及び第３のポート６３'、６４'、６５'、第２の端部６２'で開口する第４、第５、及び第６のポート６３ａ'、６４ａ'、６５ａ'。回転円筒形チャンバ６０'の回転位置に関係なく、第６のポート６５ａ'、並びに上流ガスポート７５'、中流ガスポート７６'、及び下流ガスポート７７'のうちの１つと連通する第１の環状溝１０１を有する第２の端部６２'。示される例では、第１の環状溝１０１は、第６のポート６５ａ'及び下流ガスポート７７'と連通する。第２の端部６２'は、回転円筒形チャンバ６０'の回転位置に関係なく、第５のポート６４ａ'、並びに上流ガスポート７５'、中流ガスポート７６'、及び下流ガスポート７７'のうちの別の１つと連通する第２の環状溝１０２を更に含む。示される例では、第２の環状溝１０２は、第５のポート６４ａ'及び中流ガスポート７６'と連通する。第４のポート６３ａ'は、第２の端部６２'の中心にいて開口し、上流ガスポート７５'、中流ガスポート７６'、及び下流ガスポート７７'の更に１つと連通する。示される例では、第２の環状溝１０２は、第４のポート６３ａ'及び上流ガスポート７５'と連通する。

【0057】

回転式バルブ５０'は、回転円筒形チャンバ６０'の回転位置に応じて、第１のポート６３'、第２のポート６４'、及び第３のポート６５'のうちの１つと整列するように内部に延在する第１のキャップポート８１'と、回転円筒形チャンバ６０'の回転位置に応じて、第１のポート６３'、第２のポート６４'、及び第３のポート６５'のうちの別の１つと整列するように内部に延在する第２のキャップポート８２'と、を含む、第１のバルブ端キャップ８０'を更に備える。任意選択的に、第１のバルブ端キャップ８０'が、回転円筒形チャンバ６０'の回転位置に応じて、第１のポート６３'、第２のポート６４'、及び第３のポート６５'のうちの１つと整列するように内部に延在する第３のキャップポート９１'と、回転円筒形チャンバ６０'の回転位置に応じて、第１のポート６３'、第２のポート６４'、及び第３のポート６５'のうちの別の１つと整列するように内部に延在する第４のキャップポート９２'と、を更に含んでもよい。

【0058】

回転式バルブ５０とは異なり、回転式バルブ５０'は、必要に応じて、平衡状態中にピストン２３及び２４が移動を完了することを可能にするように設けられたチャネル６６及び６７を含まない。しかしながら、ピストン２３及び２４は、平衡状態中に移動を完了し、それによって平衡を受けるバラストと反対側のバラストが下流ポート７７'に接続されるこの第４の（「終了」）状態を必要としないことが分かっている。

【0059】

回転式バルブ５０'は、モータ（図示されていないが、モータ９８に類似している）を更に備え、モータは、第１のポート６３、第２のポート６４'、及び第３のポート６５'のうちのどれが第１のキャップポート８１'及び第２のキャップポート８２'（及び任意選択的に、第２のキャップポート９１'及び第４のキャップポート９２'）と整列されるかを変更するために、回転円筒形チャンバ６０'を異なる回転位置に回転させ、その結果、キャップポートの各々が、上流ガスポート７５'、中流ガスポート７６'、及び下流ガスポート７７'に順次接続される。

【0060】

モータ９８は、バルブ端キャップ８０'、９０'のうちの１つに固定される。図８～図１６の例に示されるように、第１のバルブ端キャップ８０'において、モータシャフトが回転チャンバ６０'の中心に非円形ポート６９'を通過して係合するために、第１の端シール８５'における穴６９ａ'と整列する穴６９ｂ'（図１６）が存在する。

【0061】

図１６にも示されるように、第１及び第２のバルブ端キャップ８０'と９０'と回転チャンバ端面６１'及び６２'との間の第１及び第２の端シール８５'及び９５'は、好ましくは、バルブ端キャップ８０'及び９０'と接触するエラストマー材料８７'及び９７'、回転チャンバ端面６１'及び６２'と接触するＰＴＦＥなどの低摩擦材料８６'及び９６'の２つの材料から構成される。エラストマー材料８７'及び９７'は、低摩擦材料８６'及び９６'をチャンバ端面６１'及び６２'に押し付け続けるためのばね力を提供する。端シール８５'及び９５'は、チャンバ６０'とともに回転しないように、キャップ８０'及び９０とバルブ本体７０'との間に保持される。端シール８５'の開口部８１ａ'、８２ａ'、９１ａ'、９２ａ'（図１６）は、それぞれ、各キャップポート８１'、８２'、９１'、９２'と一致する。端シール９５'の開口部７５ａ'、７６ａ'、７７ａ'（図１６）は、それぞれ、上流ガスポート７５'、中流ガスポート７６'、及び下流ガスポート７７'の各々と一致する。

【0062】

第１の用途の説明
モル移送デバイス１０の第１の用途は、図１７に示すように燃焼分析器２００にある。モル移送デバイスは、燃焼炉２０２に接続されて、そこから上流ガスＡを受容し、加圧された酸素キャリアガスに接続されて、中流ガスＢを受容する。上流の燃焼圧力は、燃焼中に所望のガス成分を生成するように設定されてもよく、いくつかの分析器については、およそ２ｐｓｉである。中流圧力は、３ｐｓｉに設定することができる。試料燃焼中の予想される最大上流圧力よりも十分に高い。下流経路Ｃは、比例バルブ（図示せず）及び投与器２１０を通して大気圧まで排気する。比例バルブ及びモータ９８のタイミングは、所望の流量を達成するように調整され得る。

【0063】

投与器２１０は、好ましくは、Ｐｅｔｅｒ Ｗｉｌｌｉｓらによって２０２１年６月１日に出願され、「ＲＯＴＡＲＹ ＤＯＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ」と題された米国特許出願第１７／３３５，５４０号（代理人整理番号ＬＥＣ００１ Ｐ５０７Ａ）に開示されているものなどの回転式投与器である。回転式投与器２１０は、ユーザが精度を損なうことなく小さな増分でアリコートサイズを選択することを可能にする点で有利である。以前の投与器は３及び１０ｃｃのアリコートループを使用していたため、ユーザはこれらの２つの投与量のうちの１つしか選択することができなかった。回転式注入器２１０は、質量流量コントローラ２２２を介して、ＨｅなどのキャリアガスをＨｅ源２２０から受容し、流量コントローラ２３０を通してＨｅを受容し得るＩＲセル２２４、Ｃｕ＋スクラバ２２６、及び熱伝導性（ＴＣ）セル２３２などのスクラバ／検出器にアリコートを供給する。スクラバ／検出器は、一般に当技術分野で知られている。

【0064】

動作において、回転式バルブ５０が使用される場合、モータ９８は、ポート６３、６４、及び６５並びにチャネル６６をキャップポート８１、８２、９１、及び９２と整列させ、上記のように、チャンバ６０を４つの９０°位置まで繰り返し回転させて、バラスト２５、２６、２７、及び２８に４つの状態を循環させる。代替の回転式バルブ５０'が使用される場合、モータ９８は、ポート６３'、６４'、及び６５'をキャップポート８１'、８２'、９１'、及び９２'と整列させ、上記のように、チャンバ６０'を４つの９０°位置まで繰り返し回転させて、バラスト２５、２６、２７、及び２８に４つの状態を循環させる。

【0065】

モル移送デバイス１０を燃焼分析器２００に提供することによって、ユーザは、分析器の感度を選択することができる。図１８は、２００ｍｌのバラスト２５、２６、２７、及び２８を有するモル移送デバイス１０を使用して採取された試料と比較して、単一の４．５リットルのバラストを使用して採取された試料の分析の比較グラフを示す。容易に明らかなように、より大きなバラストは、バラスト体積を充填し平衡化するのにかかる時間にわたって分析対象物を効果的に平均化するが、より小さいバラストは、その時間にわたって多くの別個の試料を取り、その時間にわたって分析対象物組成物が変化する程度を示す。

【0066】

燃焼分析器２００が有する従来技術の燃焼分析器よりも優れている別の利点は、従来技術の分析器において使用される高純度Ｏ２の代わりに低純度Ｏ２を使用して、低純度Ｏ２を使用するときに他の方法で引き起こされるブランクにおけるピークを低減し得ることである。より低い純度のＯ２は、アルゴンなどの汚染物質を含み、これは洗浄しにくく、ブランクにおいてより大きなピークを生成する。したがって、アルゴンの存在を低減させるために、より高い純度のＯ２が使用された。しかしながら、現在のシステムでは、ベースラインは上に移動するため、ブランクは存在しない。これにより、低純度のＯ２を使用することができ、コストを節約する。更に、いくつかの国では、高純度のＯ２は容易に入手できない。

【0067】

モル移送デバイス１０は、以前のデバイスほど多くのＯ２で試料を希釈しないため、除去されるＯ２が少ないので、Ｃｕスクラバは除去されてもよく、又はそうでなければより少ないＣｕを使用してもよい。上記のように、分析時間は０．５～１．５分ほど速くてもよい。機器のコストを下げることができ、保守のコストも下げることができる。

【0068】

第２の用途の説明
第２の用途において、デバイス１０は、融合分析器の下流に、又は燃焼分析器の二次不活性流に位置する。この用途では、モル移送デバイス１０は、およそ３５０ｍｌ／分でヘリウム又はアルゴンの流量を処理するように設計される。デバイス１０は、これらの用途において、下流経路がガス検出器に直接流れるため、ピストン速度を正確に制御することが望ましいことを除いて、第１の用途の全ての特徴を有する。ピストン２３及び２４は、様々な手段によって、しかし好ましくは、非接触磁気駆動によって制御され得る。磁石は、ピストン２３及び２４に埋め込まれ、外部機械的アクチュエータに取り付けられた補完的な磁石、又は一定の速度でいずれかの方向にピストン磁石を移動させるような方式で通電することができる外部静止電気巻線のいずれかによって駆動される。

【0069】

バラスト体積が少ないほど、平衡時間は２秒未満になると予想される。したがって、バラストは約２秒で充填されるように設計されており、以下のバラスト体積をもたらす。

【数2】

【0070】

これらの用途では、従来、質量流量コントローラ又は機械的流量コントローラが役割を果たしてきた。しかしながら、ガス組成物が変化すると、これらの従来の流量コントローラは、それらの流量を変更し、検出器で信号を歪ませる。これらの用途で使用されるモル移送デバイス１０は、その流速を変更しないため、信号は検出器で歪まない。

【0071】

本明細書の教示を考慮すれば、複数の双方向又は一方向のバラストを使用して、分析器の性能を向上させることができることが、当業者に明らかとなるであろう。また、これら及び他の修正が、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく行われ得ることも、当業者には明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図7G】

【図7H】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【国際調査報告】