JP3206142U - 試料乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 試料を効率的に乾燥させることが可能な試料乾燥装置を提供する。【解決手段】 試料６を乾燥させるときには、ノズル３１を試料容器１１の上方に配置するとともに、その高さ位置を試料６の乾燥に適した高さ位置まで下降させる。この状態において、ノズル３１より試料容器１１内の試料に対して窒素ガスを噴出する。そして、この状態で、アーム３２を支軸３３を中心として揺動させることにより、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置を変化させる。このアーム３２の揺動動作は、制御部がアーム３２を揺動させるモータの回転を制御することにより実行される。この窒素ガスの吹き付け位置の変化に伴って、試料６の液面形状が経時的に変化する。【選択図】 図２

Description

この考案は、試料容器内に収容された試料に対して気体を噴出して試料を乾燥する試料乾燥装置に関する。

例えば、材料分析を行う場合には、試料への試薬の添加や撹拌、遠心分離、試料の乾燥といった前処理を自動で行なう前処理装置が使用されている。このような前処理装置は、試料容器や試薬容器を載置した試料設置ユニットと、試薬または試料が分離されたか否かを確認するためのエマルジョンユニットと、試薬の添加された試料容器を保持して水平面内において円運動させることにより撹拌と遠心分離を行なう攪拌および遠心分離ユニットと、試料容器内に収容された試料を乾燥する試料乾燥ユニットと、を備えている（特許文献１参照）。

実用新案登録第３１９５６３３号公報

このような前処理装置に使用される試料乾燥ユニットとしての試料乾燥装置は、試料容器を加熱するとともに、試料容器内に収容された試料に対して気体を噴出して試料を乾燥する構成を有する。このような試料乾燥装置においては、気体の噴出圧力により、試料の液面形状をすり鉢状に変化させ、試料の蒸発表面積を増加させることにより、試料の蒸発を促進している。

このような構成により試料の乾燥を実行するときには、気体を高い圧力により大流量で試料に噴出することにより、乾燥効率を向上させることができる。しかしながら、断面積が比較的小さく、かつ、深さが断面に比べて大きな試料容器を使用した場合には、試料容器の内壁に沿って試料が上昇して、試料容器外に飛散する可能性がある。

また、気体の噴出圧力により、試料の液面形状をすり鉢状に変化させて試料の蒸発表面積を増加させる構成を採用した場合においては、すり鉢状となった試料の中央部付近で気体の下降流と上昇流とが干渉することにより、試料の中央部付近における気体の換気効率が低下することに伴い、試料の乾燥効率も低下するという問題が生じている。

この考案は上記課題を解決するためになされたものであり、試料を効率的に乾燥させることが可能な試料乾燥装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の考案は、試料容器内に収容された試料に対して気体を噴出することにより、前記試料を乾燥する試料乾燥装置において、前記試料容器内に収納された試料に対して気体を噴出するノズルと、前記ノズルから気体が噴出されることにより生じる前記試料の液面形状を、経時的に変化させる液面形状変更手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の考案において、前記液面形状変更手段は、前記ノズルから前記試料容器に収納された試料の液面に対する気体の吹き付け位置を変化させることにより、前記試料の液面形状を経時的に変化させる。

請求項３に記載の考案は、請求項１に記載の考案において、前記液面形状変更手段は、前記ノズルから前記試料容器に収納された試料の液面に対する気体の吹き付け角度を変化させることにより、前記試料の液面形状を経時的に変化させる。

請求項４に記載の考案は、請求項２または請求項３に記載の考案において、前記液面形状変更手段は、前記ノズルを前記試料容器に対して相対的に移動させる。

請求項５に記載の考案は、請求項１に記載の考案において、前記液面形状変更手段は、前記ノズルから前記試料容器に収納された試料の液面に対する気体の噴出速度または噴出量を変化させることにより、前記試料の液面形状を経時的に変化させる。

請求項１から請求項５に記載の考案によれば、ノズルから気体が噴出されることにより生じる試料の液面形状を経時的に変化させることから、試料における液面の最大高さを抑制しながら蒸発面積を増加させることができ、また、試料の液面形状の変化に伴って液面付近における気体の滞留を防止することができる。これにより、試料を効率的に乾燥させることが可能となる。

この考案に係る試料乾燥装置４を適用する前処理装置の概要図である。 この考案に係る試料乾燥装置４の側断面概要図である。 この考案に係る試料乾燥装置４の平面概要図である。 この考案に係る試料乾燥装置４の主要な制御系を示すブロック図である。 ノズル３１より噴出した窒素ガスの流れと、試料６から発生した蒸気の流れと、排気流９とを示す説明図である。 試料６に対して窒素ガスを吹き付けるときのノズルの移動状態を示す正面概要図である。 試料６に対して窒素ガスを吹き付けるときのノズルの移動状態を示す平面概要図である。 第２実施形態に係る液面形状変更手段の概要図である。 第３実施形態に係る液面形状変更手段の概要図である。 第４実施形態に係る液面形状変更手段の概要図である。 第５実施形態に係る液面形状変更手段の側面概要図である。 第５実施形態に係る液面形状変更手段の平面概要図である。

以下、この考案の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この考案に係る試料乾燥装置４を適用する前処理装置の概要図である。

この前処理装置は、試料容器１１や試薬容器１２を載置した試料設置ユニット１と、試薬または試料が分離されたか否かを確認するためのエマルジョンユニット２と、試薬の添加された試料容器を保持して水平面内において円運動させることにより撹拌と遠心分離を行なう攪拌および遠心分離ユニット３と、試料容器１１内に収容された試料を乾燥するためのこの考案に係る試料乾燥装置４と、試料容器１１を搬送し、あるいは、試薬容器１２内の試薬を移送するための動作ユニット５とを備える。これらの試料設置ユニット１、エマルジョンユニット２、攪拌および遠心分離ユニット３、試料乾燥装置４、および、動作ユニット５は、図示を省略したカバーにより覆われている。

図２は、この考案に係る試料乾燥装置４の側断面概要図であり、図３は、その平面概要図である。

この試料乾燥装置４は、動作ユニット５によって試料設置ユニット１から搬送された試料容器１１を保持するための保持部材２１と、この保持部材２１および保持部材２１に支持された試料容器１１を取り囲むように配設された筒状部材２３と、この筒状部材２３の下端部付近に連結された排気管２４とを備える。この排気管２４は、図示を省略した排気手段、または、工場の排気配管と接続されている。保持部材２１は、例えば、アルミニウムから構成され、その内部にヒータ２２が配設されている。試料容器１１は、保持部材２１を介してヒータ２２により加熱される。

試料容器１１は、その上端が保持部材２１の上端より上となる位置において、保持部材２１により支持されている。この保持部材２１の外径は、筒状部材２３の内径より小さくなっている。このため、保持部材２１の外周部には、円周状の隙間が形成される。この保持部材２１と筒状部材２３との間の隙間は、試料容器１１の上端より下方に配置されている。この保持部材２１と筒状部材２３との間の隙間は、排気口５１を構成する。

また、この試料乾燥装置４は、試料容器１１内に収納された試料６に対して気体を噴出するためのノズル３１を備える。このノズル３１は、支軸３３を中心として揺動するアーム３２の先端付近に配設されており、試料容器１１内に収納された試料６に向けて下向きに気体を噴出する。なお、ノズル３１から試料容器１１内に収納された試料６に対して噴出される気体としては、例えば、不活性ガスとしての窒素ガスが使用される。但し、この気体として、ドライエア等を使用してもよい。また、この試料乾燥装置４は、ノズル３１を洗浄する洗浄部４１を備える。この洗浄部４１は、ノズル３１だけではなく、動作ユニット５に配設されたニードル（図示せず）の洗浄部としても機能する。ニードルの洗浄中は、ノズル３１は、この洗浄部４１内の周縁部で待機する。

ノズル３１およびアーム３２を支持する支軸３３は、昇降および旋回可能な支持部３４により支持されている。この支持部３４は、図２に示すように、モータ３７の駆動により回転する一対のプーリ３５に巻回された同期ベルト３６と接続されており、モータ３７の駆動により昇降する。また、この支持部３４は、図３に示すように、モータ４０の駆動により回転するプーリ３８に巻回された同期ベルト３９と接続されており、モータ４０の駆動により旋回する。

この支持部３４の昇降に伴って、ノズル３１は、図２に示すその下端部が試料容器１１の上端より上方に配置された位置と、その下端部が試料容器１１内に侵入した位置の間を昇降する。また、支持部３４の旋回に伴って、ノズル３１を支持したアーム３２は、図３において実線で示すノズル３１が洗浄部４１の上方に配置される位置と、図３において仮想線で示すノズル３１が試料容器１１の上方に配置される位置の間を揺動する。

図４は、この考案に係る試料乾燥装置４の主要な制御系を示すブロック図である。

この試料乾燥装置４は、装置全体を制御する制御部９０を備える。この制御部９０は、上述したモータ３７およびモータ４０と接続されており、これらのモータ３７およびモータ４０の回転を制御する。また、この制御部９０は、ノズル３１から噴出する窒素ガスの吐出動作を実行する窒素ガス吐出部９１と接続されており、ノズル３１からの窒素ガスの吐出動作を制御する。

以上のような構成を有する試料乾燥装置４を使用して試料容器１１内の試料６を乾燥するときには、図２および図３に示すように、試料容器１１を保持部材２１により支持し、この試料容器１１内の試料を、保持部材２１を介してヒータ２２により加熱する。そして、ノズル３１を試料容器１１の上方に配置するとともに、その高さ位置を試料６の乾燥に適した高さ位置まで下降させる。この状態において、ノズル３１より試料容器１１内の試料に対して窒素ガスを噴出する。

図５は、ノズル３１より噴出された窒素ガスの流れ８と、試料６から発生した蒸気の流れ７と、排気流９とを示す説明図である。また、図６は、試料６に対して窒素ガスを吹き付けるときのノズルの移動状態を示す正面概要図であり、図７は、その平面概要図である。

図５に示すように、窒素ガスは、ノズル３１より試料容器１１内の試料６に向けて下向きに噴出される。これに対して、試料容器１１内の試料６からは、蒸気が上向きに流出する。そして、保持部材２１と筒状部材２３との間に形成された排気口５１により、試料６から発生した蒸気が蒸発する方向である上方向と逆方向である下方向に排気流が形成される。このため、図５に示すように、試料６から発生した蒸気の流れ７は、ノズル３１より噴出された窒素ガスの流れ８と保持部材２１と筒状部材２３との間の排気口５１による排気流９とにより、その全てが、速やかに、図２および図３に示す排気口５１および排気管２４を介して外部に排出される。

そして、この状態で、図６および図７に示すように、アーム３２を、支軸３３を中心として揺動させることにより、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置を変化させる。このアーム３２の揺動動作は、図４に示す制御部９０がモータ４０の回転を制御することにより実行される。この窒素ガスの吹き付け位置の変化に伴って、試料６の液面形状が経時的に変化する。

ノズル３１から窒素ガスが噴出されることにより生じる試料６の液面形状を経時的に変化させた場合においては、試料６の液面形状を単一のすり鉢状ではなく、多数のすり鉢が形成された場合と同様の状態とすることができる。これにより、試料６における液面の最大高さを抑制しながら蒸発面積を増加させることが可能となる。また、試料６の液面形状が経時的に変化することにより、試料６の液面付近における窒素ガスと蒸気との滞留を防止することができる。すなわち、試料６の液面に滞留する窒素ガスと蒸気とを、ノズル３１から噴出される新しい窒素ガスに置換することが可能となる。これらの相互作用により、試料６を効率的に乾燥させることが可能となる。

図６および図７に示す実施形態においては、アーム３２を、支軸３３を中心として揺動させることによりノズル３１を水平方向に往復移動させ、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置を変化させることにより、ノズル３１から窒素ガスが噴出されることにより生じる試料６の液面形状を経時的に変化させる構成を採用している。しかしながら、ノズル３１から窒素ガスが噴出されることにより生じる試料６の液面形状を経時的に変化させる液面形状変更手段としては、その他の各種の構成を採用することができる。

図８は、第２実施形態に係る液面形状変更手段の概要図である。

図６および図７に示す第１実施形態においては、アーム３２を、支軸３３を中心として揺動させることによりノズル３１を水平方向に往復移動させ、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置を変化させることにより、ノズル３１から窒素ガスが噴出されることにより生じる試料６の液面形状を経時的に変化させる構成を採用している。これに対して、この第２実施形態においては、ノズル３１を、アーム３２を中心として揺動させることで、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置を変化させている。このような構成を採用した場合においても、ノズル３１から窒素ガスが噴出されることにより生じる試料６の液面形状を経時的に変化させることができ、試料６を効率的に乾燥させることが可能となる。

図９は、第３実施形態に係る液面形状変更手段の概要図である。

図８に示す第２実施形態においては、ノズル３１を、アーム３２を中心として揺動させることで、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置を変化させている。これに対して、この第３実施形態においては、ノズル３１を、このノズル３１の先端を中心として揺動させる構成を採用している。このような構成を採用した場合においては、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置は変化しないが、窒素ガスの吹き付け角度が変化する。この角度変化によって、ノズル３１から窒素ガスが噴出されることにより生じる試料６の液面形状を経時的に変化させることができ、試料６を効率的に乾燥させることが可能となる。

図１０は、第４実施形態に係る液面形状変更手段の概要図である。

この第４実施形態においては、ノズル３１を上下方向に往復移動させる構成を採用している。このような構成を採用した場合においては、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置は変化しないが、試料６の液面に対する窒素ガスの噴出速度や噴出領域が経時的に変化する。このようにノズル３１を上下方向に往復移動させた場合においても、ノズル３１から窒素ガスが噴出されることにより生じる試料６の液面形状を経時的に変化させることができ、試料６を効率的に乾燥させることが可能となる。

なお、ノズル３１を上下方向に往復移動するかわりに、ノズル３１から噴出される窒素ガスの噴出速度または噴出量を変化させることにより、ノズル３１から窒素ガスが噴出されることにより生じる試料６の液面形状を経時的に変化させ、これにより、試料６を効率的に乾燥させる構成を採用してもよい。

図１１は、第５実施形態に係る液面形状変更手段の側面概要図であり、図１２は、その平面概要図である。

上述した第１乃至第４実施形態においては、単一のノズル３１から試料６の液面に対して窒素ガスを噴出していた。これに対して、この第５実施形態においては、試料容器１１内の試料６の液面に対向する位置に多数のノズル３１を配設し、これらのノズル３１から交代で窒素ガスを噴出する構成を採用している。このような構成を採用した場合においても、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置を変化させることにより、ノズル３１から窒素ガスが噴出されることにより生じる試料６の液面形状を経時的に変化させることができ、試料６を効率的に乾燥させることが可能となる。

なお、上述した各実施形態においては、試料容器を固定したままの状態で、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置を変化させている。しかしながら、ノズル３１を固定し、試料容器１１を移動させることにより、ノズル３１から試料６の液面に対する窒素ガスの吹き付け位置を変化させる構成としてもよい。

１ 試料設置ユニット
２ エマルジョンユニット
３ 攪拌および遠心分離ユニット
４ 試料乾燥装置
５ 動作ユニット
６ 試料
７ 蒸気の流れ
８ 窒素ガスの流れ
９ 排気流
１１ 試料容器
１２ 試薬容器
２１ 保持部材
２２ ヒータ
２３ 筒状部材
２４ 排気管
３１ ノズル
３２ アーム
３３ 支軸
３４ 支持部
３５ プーリ
３６ 同期ベルト
３７ モータ
３８ プーリ
３９ 同期ベルト
４０ モータ
４１ 洗浄部
５１ 排気口

Claims (5)

1. 試料容器内に収容された試料に対して気体を噴出することにより、前記試料を乾燥する試料乾燥装置において、
   前記試料容器内に収納された試料に対して気体を噴出するノズルと、
   前記ノズルから気体が噴出されることにより生じる前記試料の液面形状を、経時的に変化させる液面形状変更手段と、
   を備えたことを特徴とする試料乾燥装置。
2. 請求項１に記載の試料乾燥装置において、
   前記液面形状変更手段は、前記ノズルから前記試料容器に収納された試料の液面に対する気体の吹き付け位置を変化させることにより、前記試料の液面形状を経時的に変化させる試料乾燥装置。
3. 請求項１に記載の試料乾燥装置において、
   前記液面形状変更手段は、前記ノズルから前記試料容器に収納された試料の液面に対する気体の吹き付け角度を変化させることにより、前記試料の液面形状を経時的に変化させる試料乾燥装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の試料乾燥装置において、
   前記液面形状変更手段は、前記ノズルを前記試料容器に対して相対的に移動させる試料乾燥装置。
5. 請求項１に記載の試料乾燥装置において、
   前記液面形状変更手段は、前記ノズルから前記試料容器に収納された試料の液面に対する気体の噴出速度または噴出量を変化させることにより、前記試料の液面形状を経時的に変化させる試料乾燥装置。
   

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