JP2005024237A - 気体加湿器 - Google Patents

Abstract

【課題】設計が簡単であり、使いやすく、特に分析デバイスの取りつけと取り外しが容易な加湿器を提供する。
【解決手段】液状の水の容器（１）、この容器（１）に気体を注入する入口ドアー（４）、そして容器（１）内の気体の出口ドアー（５）を備えている気体加湿器であって、気体に蒸気相の水を注入する蒸気注入手段（６）を設け、この手段には気体が流れ、そしては液状の水に少なくとも部分的に浸されたダイアフラムを含んでいる。この加湿器はＩＣＰタイプの原子発光スペクトルと原子吸収スペクトルとに利用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は気体加湿器に係るものであり、特に原子発光スペクトルのための気体加湿器に係るものである。

誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ソース発光スペクトルは最も頻繁に使用される原子発光スペクトル技術の一つである。その技術により試料の元素組成の定性決定を濃度がｐｐｂ（１０億分の１部）、ある元素に対しては多分ｐｐｔ（１兆分の１部）のオーダーの元素種の定性決定を行える感度である。

例えば、この検出限度は水に含まれる毒性要素の分析に必要とされ、非常な低濃度限界に応じることができる。

このような検出限界に到達するには、分析しようとしている試料を噴霧器で霧状にしてから励起デバイスに入れることが知られている。発光スペクトルの励起デバイスにおける被分析試料の様子によって検出の品質が非常に変わることが、（粒子が大きいほど励起も電離も小さくなるので）特に励起デバイス内の粒子の大きさの分布によって非常に変わることがハッキリしている。さらに詳しく言えば、大量の液体を注入するとき観察されるプラズマの冷却効果を霧状にされた元素の注入が小さくする。このことは粒子の電離と励起に一層多くの多くのエネルギーを使えて、検出限界を高めれることを意味している。一般に、噴霧器は空気式噴霧器であって、同心円状かもしくは接線状である。

噴霧状とされた元素はプラズマ維持の気流、典型的にはアルゴンに乗せられる。非常な高温励起源（７０００ないし８０００Ｋ）であるＩＣＰ励起デバイスが原子を蒸発させ、励起しそして電離する。こうしてつくられたプラズマから出るイオン、原子そして電子ビームが発する明るい輻射が回折格子スペクトロメーターへ送られて分析する。

噴霧器の形状と噴霧が生じるところでの流体の流れとが原因となって、被分析体すなわち分析しようとしている試料が高濃度の塩を含んでいるときにはいつも目詰まりを起こす。この目詰まりを回避するには搬送気体を湿らせることが知られている。水で飽和させた搬送気体により噴霧器の端の沈着を最小とすることができる。それ故、気体加湿器は励起デバイスに分析しようとする試料を注入するシステムの重要な要素である。

加湿器の使用は分析しようとするものの種類に関連しており、それ故、注入システムにオペレーターが迅速に取り外しできなければならない。また、この加湿器は噴霧器にできるだけ接近して配置されていることが必要である。水で飽和している気体は噴霧個所だけにあるからである。

しかしながら従来の噴霧デバイスは多数の部品から成るため一般に複雑である。これらの多数の構成要素の原材料と組立てコストはこれらのデバイスの生産コストに影響する。それらはじゃまなので、噴霧気体が必要となる場所からも離してある。さらにそれらはオペレーターにとって扱い難い。

本発明の目的は設計が簡単であり、使いやすく、特に分析デバイスの取りつけと取り外しが容易であって、特に原子発光スペクトル、例えばＩＣＰタイプのスペクトルをつくるため蒸発相の水を気体と一つにすることができる加湿器を提供することである。

本発明の特に有利な点は、容器に入っている水が大気圧、もしくはその近辺であって、加湿器の動作を停止することなく容器を充填することができることである。さらに、加湿器が大気圧にあるため、噴霧気体ラインに加圧タンクはなく、大気圧に排気しなくてもよいのである。

この効果を達成する本発明は、液状の水の容器、この容器に気体を注入する入口ドアー、そして容器内の気体の出口ドアーを備えている気体加湿器に係るものである。

本発明は気体に蒸気相の水を注入する蒸気注入手段を備え、この蒸気注入手段に気体が流れ、そして蒸気注入手段は液状の水に少なくとも部分的に浸されたダイアフラムを含んでいる。

本文では「ダイアフラム」は多孔体を意味し、それの孔は液相の水を通さない程度に小さいが、蒸気相の水を通過させる程度には大きい。

この加湿器の様々な実施例において、それぞれがそれ自体の利点を有し、そして多くの技術的組合せを有する。すなわち、
ダイアフラムは入口ドアーと出口ドアーとへ接続されたチューブの壁である。
ダイアフラムは入口ドアーと出口ドアーとへ接続された螺旋である。
容器と入口ドアーと出口ドアーとはモールドによって直接つくられた単一ブロックの部品である。
単一ブロックの部品はプラスチックからつくられている。
容器の蓋により蒸気注入手段の浸漬レベルを調整できる。
入口ドアーと出口ドアーとがコネクターである。
容器が消イオン液状水を含む。
容器が蒸留水を含む。

上に述べた加湿器は核放射スペクトル、特にＩＣＰスペクトルに、そして又、他のタイプのスペクトル例えば、核吸収スペクトルに使用して有利である。

エミッションスペクトル分析の品質に対する決定的な条件の一つは、励起デバイスに分析しようとする試料を注入する仕方である。例えば、励起デバイスに粒子を注入するのは避けるべきである。それによってエミッションスペクトルにある不安定を生じるからである。ＩＣＰタイプの励起デバイスにとって重要なのはプラズマ搬送ガス、典型的にはアルゴンが粒子を形成することなく得られることである。そのために加湿器は、気体に蒸気相の水を注入する手段を備えており、それによって粒滴の形成の可能性を排除している。

図１は本発明の特定の実施例の加湿器の略図である。この加湿器はイオンを除去したもしくは消イオンの、及び又は蒸留されたなどの液相の水を入れる容器１を含んでいる。好ましくは、この容器１は容器の壁３を覆う蓋２を含んで容器を閉じている。噴霧器へ接続するため又は噴霧器から切り離すために加湿器を取り扱っている間その液体の損失は蓋２により回避される。蓋２は取り外せても、取り外せなくてもよいのであるが、取り外すようにする場合にはネジ止めすればよい。

加湿器の入口ドアー４は容器１に気体を注入するためのものであり、出口ドアー５は容器１から気体を出すためのものである。気体を注入する入口ドアー４は気体源につながれていて分析デバイスに乾燥気体、すなわち殆ど湿っていないもしくは全く湿っていない気体を供給する。この入口ドアー４は気体搬送ラインとつながっている入口コネクターであってそれ自体気体源につながっている。気体の出口ドアー５もコネクターであって、例えば加湿器にできるだけ接近させて接続されている。

容器１と、入口ドアー４と、出口ドアー５とをモールドして単一部品として形成するのが好都合である。この単一部品は例えばプラスチックである。

これで低コストとなる。単一のモールディングで分析デバイスに直列接続する加湿器ができるからである。蒸発相の水の注入手段６を加えるだけで加湿デバイスを完成できる。こうしてできた単一ブロックの加湿器はコンパクトで（手動でまたは自動化機械要素を介して直接に）扱いやすく、それの構成部品を分解させる恐れもなく、落としたり衝撃を与えても損傷するということも殆どない。

こうしてできた加湿器は、容器内に入れる液相の水の性格（蒸留された、消イオンされた…・・）を示す個々の認識マークを付けておくと都合がよい。

他の実施例では、この単一ブロック部品をステンレススチールもしくはテフロン（登録商標）被覆のステンレススチールからつくっている。

加湿器の気体が流れる蒸気相の水の注入手段６はダイアフラムから成る。このダイアフラムの壁は一方の側では液体相の水７と接触し、他方の側では気体と接触している（図２）。ダイアフラム６は中空のチューブでも、もしくは中空の螺旋の形をしていてもよい。これらは限定的な例ではなく、ダイアフラムの内側を湿らせようとする気体が流れることができ、そして外部で液体相の水７と接触する表面をつくっている形であればどのような形であってもよい。典型的には、ダイアフラムに気体を注入している間少なくとも部分的に液体相の水に浸漬させてダイアフラムの内壁に吸収される水分子、すなわちそこで気体と接触している水分子が気体の流れに非常に迅速に解放されて運び去られる。こうして気体は湿らされる。ダイアフラムは例えば、変性テフロン（登録商標）からつくられている。

加湿しようとしている気体は、蒸気相の水を注入する手段６に容器１の入口ドアー４を介して注入し、そして加湿された気体は加湿器の出口ドアー５の出口で受け取られる。気体に蒸気相の水を注入する手段６は、液相の水７に少なくとも部分的に、好ましくは全体を浸漬させたダイアフラムから成る。容器１はオペレーターが注入手段６に近づいて液体相の水７内のダイアフラムの浸漬レベルを変えられるようにしてあって、循環気体とこの気体に接触しているダイアフラムの壁との間の相互作用の湿潤面を変えられるようにしてあると都合がよい。気体の加湿率はこうして変えられる。この加湿率は、蒸気相の水の注入手段６の内側の気圧と言うような他のパラメーターによって変わることは明らかである。

液体相の水７を入れる容器１の典型的な大きさは８０×８０×６０（ｍｍ）である。チューブの壁の大きさは長さ２５０ｍｍで直径３ｍｍである。これらの大きさでは、ＩＣＰタイプの原子発光スペクトルで毎分当り１リットルのアルゴンを流した場合に９０％近くの加湿率を得ることができる。

本発明の実施例の加湿器の略図。 図１の加湿器の背面図。

符号の説明

１ 容器
２ 蓋
３ 壁
４ 入口ドアー
５ 出口ドアー
６ 蒸気相の水を注入する手段
７ 液相の水

Claims (10)

1. 液状の水の容器（１）、この容器（１）に気体を注入する入口ドアー（４）、そして容器（１）内の気体の出口ドアー（５）を備えている気体加湿器において、
   気体に蒸気相の水を注入する蒸気注入手段（６）を備え、この蒸気注入手段（６）には気体が流れ、そして蒸気注入手段（６）は液状の水（７）に少なくとも部分的に浸されたダイアフラムを含んでいることを特徴とする気体加湿器。
2. ダイアフラムは入口ドアー（４）と出口ドアー（５）とへ接続されたチューブの壁である請求項１に記載の気体加湿器。
3. ダイアフラムは入口ドアー（４）と出口ドアー（５）とへ接続された螺旋である請求項１に記載の気体加湿器。
4. 容器（１）と入口ドアー（４）と出口ドアー（５）とはモールドによって直接つくられた単一ブロックの部品である請求項１ないし３のいずれかに記載の気体加湿器。
5. 単一ブロックの部品はプラスチックからつくられている請求項４に記載の気体加湿器。
6. 容器（１）の蓋（２）により蒸気注入手段（６）の浸漬レベルを調整できる請求項１ないし５のいずれかに記載の気体加湿器。
7. 入口ドアー（４）と出口ドアー（５）とがコネクターである請求項１ないし６のいずれかに記載の気体加湿器。
8. 容器（１）が消イオン液状水を含む請求項１ないし７のいずれかに記載の気体加湿器。
9. 容器（１）が蒸留水（７）を含む請求項１ないし７のいずれかに記載の気体加湿器。
10. 原子発光スペクトルのため請求項１ないし９のいずれかに記載の気体加湿器の使用。
    

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