CN107851550A

CN107851550A - 闸门

Info

Publication number: CN107851550A
Application number: CN201680041038.0A
Authority: CN
Inventors: 中野智仁
Original assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2018-03-27
Anticipated expiration: 2036-05-16
Also published as: EP3324422A4; EP3324422B1; JP6436236B2; US10354854B2; US20180204713A1; CN107851550B; JPWO2017010163A1; EP3324422A1; WO2017010163A1

Abstract

本发明提供一种闸门，为了开闭开口而被配置成沿着该分隔壁的高压侧的壁移动，在打开该开口时能够用比以往小的力而使闸门移动，该开口形成在划分存在压差的2个空间的该分隔壁上。闸门(115)用于开闭开口(117)，该开口形成在划分存在压差的2个空间(110)、(140)的分隔壁(116)上，该闸门具有：第1部件(10)，该第1部件是板状的部件(10)，为了开闭所述开口(117)而被配置成沿着所述分隔壁(116)的高压侧的壁移动，该第1部件在与所述开口(117)相对应的区域内形成面积比该开口(117)小的小开口(13)；以及板状的第2部件(20)，该第2部件为了开闭所述小开口(13)而被配置成沿着所述第1部件(10)的高压侧的面移动。

Description

闸门

技术领域

本发明涉及用于开闭开口的闸门，该开口形成于划分存在压差的2个空间的分隔壁。尤其涉及在具有大气压离子源的质量分析装置的离子导入部中能够优选用于开闭上述开口的闸门。

背景技术

在质量分析装置中使用的离子源大致分为在大气压下将试样离子化的离子源(大气压离子源)和在真空下将试样离子化的离子源这2种。大气压离子源由于无需花费对离子化室真空排气的工夫而易于处理，所以被广为使用。

图1示出了具有作为1个大气压离子源的电喷雾离子(ES I)源的质量分析装置的概略构成。该质量分析装置具有多级差动排气系统的构成，该多级差动排气系统在大气压的离子化室50与高真空的分析室53之间具有阶段性地提高了真空度的第1、第2中间真空室51、52。在离子化室50与第1中间真空室51之间配置着细径的加热毛细管502，此外，在第1中间真空室51与第2中间真空室52之间形成着在顶部具有小孔的分离器512。第1、第2中间真空室51、52由旋转泵排气而维持为低真空状态，分析室53由涡轮分子泵排气而维持为高真空状态。

若将质量分析装置的内部开放到大气压状态，那么之后为了将分析室53真空排气直到高真空状态就需要花费时间。为此，在依次对多个试样进行质量分析时，通常在对1个试样进行了质量分析后，在直到下一个试样的质量分析开始为止期间(待机状态)也维持着质量分析装置的内部的真空状态。

如上所述，离子化室50、第1、第2中间真空室51、52和分析室53是连通的，所以，即使在待机状态下，空气也从大气压的离子化室50朝向分析室53持续流入。为此，为了维持第1、第2中间真空室51、52和分析室53的真空状态，即使在待机状态下，也必须使真空泵(旋转泵和涡轮分子泵)动作，从而给这些泵带来负荷。此外，例如在为了更换被混杂物污染了的加热毛细管502而拆下该加热毛细管502时，从离子化室50流入比第1中间室51更靠后段的各室的空气的量增加而无法确保这些各室的真空，所以需要停止真空泵。也就是说，每当更换加热毛细管502时质量分析装置的内部就开放到待机压状态，然后会产生用于将分析室53真空排气直到高真空状态的停机时间。

为了解决这些问题，考虑设置用于将第1、第2中间真空室51、52和分析室53从离子化室50隔断的闸门机构。例如，在第1中间真空室51的内部设有形成了开口的分隔壁，在离子化室50侧配置有开闭该开口的闸门和使该闸门移动的致动器。通过采用这样的闸门机构，在待机状态下由闸门关闭开口，从而能够降低真空泵的负荷，并且，也能够在确保分析室53的真空度的状态下更换加热毛细管502。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平10－325827号公报

专利文献2：日本国特开2014－107012号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

若如上述那样设置闸门机构，则在待机状态下隔断大气压空间和真空空间的闸门会被与开口的面积和两空间的压差相应的力向真空空间侧推压。从该状态起，为了要进行试样的分析而使闸门移动，需要用克服与分隔壁之间作用的摩擦的力来使闸门动作。本发明者在使封闭φ40mm的开口的闸门动作而测定后得知，为了移动闸门，需要大约13kgf的力。也就是说，在上述构成中，为了使闸门移动，需要高输出的致动器。一般来说，高输出的致动器大型且昂贵，若采用闸门机构的话，则就会产生质量分析装置的离子导入部大型且昂贵这样的问题。此外，即使在不用致动器而手动打开闸门的情况下，也存在需要较大的力这样的问题。

在此，质量分析装置是作为一个例子而举出的，此外，在具有通过闸门来开闭开口的构成的各种装置中，在打开该闸门时也会产生上述同样的问题，其中，该开口形成于划分存在压差的2个空间的分隔壁，该闸门被配置成沿着该分隔壁的高压侧的壁(面向压力高的一方的空间的壁)移动。

本发明要解决的技术问题是提供一种闸门，该闸门为了开闭在划分存在压差的2个空间的分隔壁形成的开口而配置成沿着分隔壁的高压侧的壁移动，在打开该开口时能够用比以往小的力而使闸门移动。

用于解决上述技术问题的方案

为了解决上述技术问题而完成的本发明是用于开闭开口的闸门，该开口形成在划分存在压差的2个空间的分隔壁上，该闸门具有：

a)第1部件，该第1部件是板状的部件，为了开闭所述开口而被配置成沿着所述分隔壁的高压侧的壁移动，该第1部件在与所述开口相对应的区域内形成面积比该开口小的小开口；以及

b)板状的第2部件，该第2部件为了开闭所述小开口而被配置成沿着所述第1部件的高压侧的面移动。

本发明的闸门具有形成有小开口的第1部件和开闭该小开口的第2部件，并被配置成沿着分隔壁的高压侧的壁(面向压力高的一方的空间的壁)移动。在采用了该闸门的构成中，从分隔壁的开口完全关闭的状态(完全封闭状态)转移到完全打开的状态(完全开放状态)的操作如下进行。

在完全封闭状态下，该开口被第1部件关闭，此外，该第1部件的小开口被第2部件关闭。从该状态起，首先，使第2部件滑动而开放第1部件的小开口(中间开放状态)。接着，从中间开放状态起使第1部件滑动而开放分隔壁的开口。由此，从中间开放状态转移到完全开放状态。

在完全封闭状态下，用与分隔壁的开口的面积和2个空间的压差相应的力将第1部件推压到分隔壁，此外，用与第1部件的小开口的面积和2个空间的压差相应的力将第2部件推压到第1部件。由于小开口的面积比分隔壁的开口的面积小，所以能够用比使第1部件滑动的力小的力使第2部件滑动。此外，在中间开放状态下开放第1部件的小开口，所以2个空间经由该小开口而连通，2个空间的压差随着时间的经过而被消除。因此，在向中间开放状态转移后，通过放置预定的时间，第1部件也能够在较小的力作用下滑动而打开分隔壁的开口(完全开放状态)。

发明效果

通过将本发明的闸门用作配置于划分存在压差的2个空间的分隔壁的高压侧并用于开闭形成于所述分隔壁的开口的闸门，能够用较小的力打开该开口。

附图说明

图1是以往采用的质量分析装置的概略构成图。

图2是本发明的闸门的一个实施例的要部构成图。

图3是具有本实施例的闸门的质量分析装置的离子导入部的要部构成图。

图4是说明利用本实施例的闸门来关闭开口的顺序的图。

图5是具有本实施例的闸门的闸门机构的要部构成图。

图6是用于说明由本实施例的闸门机构关闭开口的顺序的图。

图7是本发明的闸门的变形例的要部构成图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的闸门的具体实施方式进行说明。

图2示出了本实施例的闸门1的要部构成。本实施例的闸门1由第1部件10、第2部件20和连结它们的弹簧30(施力部件)构成。第1部件10由板状的主体11构成，在该主体11上设有延伸部12、小开口13和长孔14。第2部件20由板状的主体21和安装于该主体21的一端的棒状的操作部件23构成，在主体21上设有凸部22。第1部件10和第2部件20按照如下方式组合：延伸部12和长孔14的开口朝向第2部件20侧，第2部件20的凸部22被插入该长孔14。弹簧30采用具有在施加比第1部件10的自重大的力时被压缩的弹簧系数的弹簧。也就是说，在不对闸门1施加任何外力时成为图2(a)的状态。采用这样的弹簧系数的弹簧30并非是本发明的必需的要件，但为了在后述的打开小开口13的操作中利用弹簧的复原力，优选采用满足上述要件的弹簧30。

图2(a)是第2部件20的凸部22位于第1部件10的长孔14的下端的状态，若从该状态起使操作部件23向下方移动，则第1部件10和第2部件20一体地向下方移动。也就是说，通过使凸部22抵接于长孔14的下端，能够将第2部件20的移动传递给第1部件10。

若从图2(a)的状态起使操作部件23向上方移动，则在闸门1的上部开放的状态(即其它部件未与第1部件10的延伸部12的上表面相接的状态)下，虽然弹簧30由第1部件10的惯性力而被稍稍压缩但该弹簧30在第1部件10的自重下却不会压缩，所以在操作部件23停止时，在图2(a)所示的状态下闸门1整体向上方移动。另一方面，若在其它部件与延伸部12的上表面相接的状态下向上方移动操作部件23，则第1部件10不移动而弹簧30被压缩，仅第2部件20向上方移动，从而成为图2(b)所示的状态。在图2(b)中示出了第2部件20的主体21的顶部推压第1部件10的延伸部12且第2部件20的凸部22推起第1部件10的长孔14的上端，从而第2部件20使第1部件10向上方移动，但是也可以仅由它们中的任一方使第1部件10移动。在该例子中，在第1部件10上设有长孔14，在第2部件20上设有凸部22，但也可以是反着设置的。此外，只要是限制2个部件的相对移动距离的构成，也可以采用组合凹凸以外的构成。

图3示出了包括具有上述构成的闸门的质量分析装置的离子导入部的概略构成。该质量分析装置是具有1个大气压离子源即等离子体离子源的质量分析装置(ICP－MS)100。在ICP－MS100中，在等离子体炬管101的前端部生成等离子体102并向该前端部供给雾化了的液体试样而生成离子(专利文献1、2)。生成的离子通过形成于分离器的顶部的第1开口111而入射到分析腔室的第1真空室110的主室110a。第1真空室110由经由第2真空室120而与分析室130相连的主室110a和经由中间室140而与旋转泵150相连的副室110b构成，由旋转泵150维持为低真空状态。入射到第1真空室110的主室110a的离子进一步通过形成于分离器的顶部的第2开口121而入射到分析室130，从而被用于分析。分析室130由涡轮分子泵160排气而维持为高真空状态。

在划分第1真空室110的副室110b和中间室140的分隔壁116上形成开口117，配置有用于开闭该开口117的第1闸门115。此外，在划分第2真空室120和分析室130的分隔壁126上也形成开口127，配置有用于开闭该开口127的第2闸门125。第1闸门115和第2闸门125具有上述构成。

在试样的分析中打开第1闸门115和第2闸门125(全开放状态)，在分析完成后依次关闭第2闸门125、第1闸门115(完全封闭状态)以准备下一个分析。此时，第1真空室110的副室110b被开放到大气压。这样，在分析待机中为完全封闭状态，从而会降低旋转泵150和涡轮分子泵160的负荷，并且会防止大气中所含的物质进入而使得装置内部被污染。此外，在分离器的开口(第1开口111或第2开口121)附近被混杂物污染了的情况下，为了更换分离器而能够对其进行装卸或清洗。在开始新的分析时，开放第1闸门115，由旋转泵150将第1真空室110和第2真空室120排气到低真空，然后，开放第2闸门125而成为完全开放状态。

接下来，参照图4对由第1闸门115打开形成于分隔壁116的开口117的顺序进行说明。另外，由第2闸门125打开开口127的操作也按照同样的顺序来进行。

图4(a)是分析完成后的待机状态，开口117被完全关闭(完全封闭状态)。此时，开口117由第1部件210关闭，该第1部件210的小开口213由第2部件220关闭。在待机状态下，中间室140为低真空状态，第1真空室110的副室110b为大气压状态。因此，第1闸门115被与开口117的面积和两室的压差相应的力按压到分隔壁116。更详细地说，第1部件210被与开口117的面积和两室的压差相应的力按压到分隔壁116，第2部件220被与第1部件210的小开口213的面积和两室的压差相应的力按压到第1部件210。

在本实施例中，在开放开口117时，首先向下方移动第2部件220的操作部件223，从而使第2部件220向下方移动。第2部件220被上述力按压到第1部件210，从而为了移动第2部件220而需要克服与第1部件210之间作用的摩擦的力。但是，按压第2部件220的力是与第1部件210的小开口213的面积(和压差)相应的力，从而比以往的、与分隔壁116的开口117的面积(和压差)相应的力小。为此，能够用比以往小的力向下方移动第2部件220。此外，弹簧230的复原力也作用，所以移动操作部件223所需的力进一步变小。

若使第2部件220向下方移动，如图4(b)所示，通过第1部件210的小开口213而使中间室140和第1真空室110的副室110b相连通(中间开放状态)。于是，第1真空室110(主室110a和副室110b)由旋转泵被真空抽吸而成为低真空状态。待机直到第1真空室110成为低真空状态，然后，使操作部件223进一步向下方移动，如图4(c)所示，使第1部件210和第2部件220(即第1闸门115整体)向下方移动而完全打开开口117(完全开放状态)。此时，中间室140和第1真空室的副室110b均为低真空状态而不再有压差，所以，能用小的力使第1闸门115移动，从而能够打开开口117。

打开了开口117后，第2闸门125也按照与上述同样的顺序操作来打开分隔壁126的开口127。这样，成为可分析的状态。在此，对打开开口117时的顺序进行了说明，通过将该顺序反向进行而能够关闭开口117。

如上面说明的那样，通过采用本实施例的闸门，能够用比以往小的力使闸门移动。因此，能够使用小型的致动器，能够廉价且小型地构成装置。尤其是，在ICP－MS100中等离子体炬管101的附近成为高温，所以需要将闸门配置于腔室内。为此，为了移动闸门而配置大型的驱动源(致动器)就变得特别困难，从而能够优选采用以较小的力就能移动的本实施例的闸门。

在上述实施例中，第1闸门115和第2闸门125使用了相同构成，但第2闸门125无需必须采用上述的构成。在开放第2闸门125时将该第2闸门125推压到分隔壁126的力是与分析室130和第2真空室120的压差以及开口127的面积相应的力。如上所述，在开放第2闸门125的时刻，已经开放了第1闸门115，第1真空室110成为低真空状态。此外，通过分离器的顶部的第2开口121而与第1真空室110相连通的第2真空室120也成为低真空状态。高真空状态的分析室130和低真空状态的第2真空室120的压差与低真空和大气压的压差相比是小的，所以，对于第2闸门125来说，即使采用没有开口的由一张板构成的闸门，也不需要那么大的力就能够移动闸门。

此外，在上述实施例中，以第1闸门115和第2闸门125分别通过独立的驱动源而移动(或者单独通过手动而移动)的情况为例进行了说明，但也能够构成为用1个连结部件来操作第1闸门115和第2闸门125。下面，对这样构成的闸门机构300进行说明。

如图5所示，在该闸门机构300中，由1个连结部件340连结第1闸门115的操作部件323和第2闸门125。第1闸门115具有与上述同样的构成、即具有第1部件310和第2部件320，第2闸门125由没有开口的板部件350和操作部件360构成。操作部件360由如下部件构成：安装于板部件350的下端的主体361、设置于该主体361的中空部362、被插入到该中空部362中的柱状部件363(主体361和柱状部件363构成伸缩部件)、设置于该柱状部件363的凸部364、以及配置成围绕柱状部件363的外周并将两端安装于主体361的下端和连结部件340的弹簧365。在主体361上设有供凸部364插入的长孔361a。弹簧365采用具有在施加比第2闸门125的自重大的力时被压缩的弹簧系数的弹簧。

接下来，对由该闸门机构300打开分隔壁116的开口117和分隔壁126的开口127的顺序进行说明。图6(a)是开口117被第1闸门115(第1部件310和第2部件320)关闭且开口127被第2闸门125(板部件350)关闭的状态。此时，第2闸门的凸部364位于长孔361a的上端，第1闸门的弹簧330和第2闸门的弹簧365均为被压缩的状态。

从该状态起向下方移动连结部件340，从而仅使第1闸门115的第2部件320向下方移动而打开第1部件310的小开口313(图6(b))。此时，在第1闸门115中第2部件320的凸部322在第1部件310的长孔314内向下方移动，而在第2闸门125中凸部364在长孔361a的内部向下方移动。为了进行该操作，需要克服在第1闸门115的第2部件320与第1部件310之间作用的摩擦的力，但如上所述，该力比以往的力要小。此外，在该实施例的构成中，能够利用2个弹簧330、365的复原力，所以能够用更小的力来移动第1闸门115的第2部件320。

然后，在中间室140、第1真空室110和第2真空室120由旋转泵150被真空抽吸而成为低真空时，进一步向下方下拉连结部件340，从而2个开口117、127均被打开(图6(c))。若采用该闸门机构300，则用1个小致动器就能够移动用于开闭2个开口117、127的2个闸门115、125。此外，在一连串的操作中，移动第1闸门115的第2部件320时需要最大的力，但此时2个弹簧330、365的复原力也作用，所以能够进一步减小致动器所要求的驱动力的大小。

在此，对为了依次打开2个开口117、127而采用的闸门机构进行了说明，但在同时打开这2个开口117、127的情况下，采用操作部件323来代替操作部件360即可。

上述各实施例均是一个例子，能够按照本发明的主旨进行适当地变更。在上述实施例中，开口、小开口的形状是圆形，但也可以是椭圆形、多边形。此外，开口和小开口的形状也未必需要是相同种类的形状。

本发明的闸门的特征在于具有第1部件和第2部件，该第1部件具有小开口,该小开口的面积比划分存在压差的2个空间的分隔壁的开口的面积小，第2部件开闭该小开口，能够适当变更这些特征以外的构成要素。此外，该闸门是被安装在用于划分存在压差的2个空间的分隔壁上的闸门，当然可在适当的场所配置为用于维持气密性所需的部件。

此外，为了即使在分隔壁与第1部件的抵接面或者第1部件与第2部件的抵接面上产生了错位的情况(例如一方的板面相对于另一方的板面倾斜的情况或在一方的板上产生了翘曲的情况)下也能够确保气密性，能够采用图7所示那样的构成。图7(a)是打开了小开口413的状态，图7(b)是关闭了小开口413的状态。图7所示的闸门400，在第1部件410的主体411中、在关闭了开口117的状态下与该开口117的外周相对应的位置具有由橡胶等弹性部件构成的圆环状的(在中央形成了小开口413)插塞450，并且，在第2部件420的主体421中、在关闭了小开口413的状态下与该小开口413的外周相对应的位置也具有圆盘状的插塞460。在该闸门400中，插塞450、460被拉向低压侧(中间室140侧)而封闭开口117(或小开口413)。因此，即使在分隔壁与第1部件的抵接面或者第1部件与第2部件的抵接面上产生了些许错位，也能够维持气密性。这些插塞450、460的与开口、小开口的外周相对应的位置是弹性部件即可，除此以外的部位可以由非弹性部件构成。例如，作为插塞460，能够采用配置了弹性部件以包围圆盘状的非弹性部件的外周的构成。另外，在图7中示出了在第1部件410和第2部件420双方都设置了插塞450、460的例子，但根据需要，也可以仅在任一方的部件安装插塞。例如，能够仅在第2部件420上安装插塞460以在形成完全封闭状态时能够可靠地关闭第1部件410的小开口413。

在上述实施例中，对在ICP－MS100中应用本发明的闸门的例子进行了说明，但在具有其它大气压离子源的质量分析装置(例如图1所示那样构成的质量分析装置)中也能够同样地采用本发明的闸门。此外，不仅是质量分析装置等分析装置，在具有如下构成的各种装置中也能采用本发明的闸门或闸门机构，该构成对划分存在压差的2个空间的分隔壁的开口进行开闭。

附图标记说明

1、400…闸门

10、210、310、410…第1部件

11…(第1部件的)主体

12…延伸部

13、213、313、413…小开口

14、314…(第1部件的)长孔

20、220、320、420…第2部件

21…(第2部件的)主体

22、322…凸部

23、223、323、423…操作部件

30、230、330…弹簧

300…闸门机构

340…连结部件

350…板部件

360…操作部件

361…(操作部件的)主体

361a…(操作部件的)长孔

362…中空部

363…柱状部件

364…(圆柱部件的)凸部

365…(操作部件的)弹簧

450、460…插塞

100…质量分析装置

101…等离子体炬管

102…等离子体

110…第1真空室

110a…主室

110b…副室

115…第1闸门

116、126…分隔壁

117、127…开口

120…第2真空室

125…第2闸门

130…分析室

140…中间室

150…旋转泵

160…涡轮分子泵

Claims

1.一种闸门，用于开闭开口，该开口形成在划分存在压差的2个空间的分隔壁上，该闸门具有：

2.如权利要求1所述的闸门，其特征在于，

具有：

施力部件，该施力部件设置于所述第1部件与所述第2部件之间，对该第2部件施力，以使其相对于该第1部件相对地向所述移动的方向进行移动；以及

传递机构，该传递机构将所述第2部件向所述移动方向的移动传递给所述第1部件；

所述传递机构具有设置于所述第1部件和所述第2部件中的一方部件并在所述移动的方向上延伸的孔、以及设置于另一方部件并被插入到所述孔中的凸部；

在所述第2部件开放了所述小开口的状态下，所述凸部抵接于所述孔的端部。

3.如权利要求1所述的闸门，其特征在于，

在由所述第2部件关闭了所述小开口的状态下与该小开口的外周相对应的位置，安装有弹性部件。

4.如权利要求1所述的闸门，其特征在于，

在由所述第1部件关闭了所述开口的状态下与该开口的外周相对应的位置，安装有弹性部件。

5.如权利要求1所述的闸门，其特征在于，

具有用于使所述第1部件和/或所述第2部件移动的驱动源。

6.一种闸门机构，具有2个闸门，这2个闸门中的至少一方是权利要求1所述的闸门，

所述2个闸门分别具有为了移动各闸门而操作的操作部件；

所述2个闸门的操作部件的一端被连接于共用的连结部件。

7.如权利要求6所述的闸门机构，其特征在于，

所述2个闸门中的一方的操作部件具有在所述移动的方向上伸缩自如的伸缩部件、以及以预定的长度限制所述伸缩部件的伸长的限制部件。

8.一种质量分析装置，具有权利要求1至5中任一项所述的闸门、或者权利要求6或7所述的闸门机构。

9.如权利要求8所述的质量分析装置，其特征在于，具有在大气压条件下使用的等离子体离子源。