JP4158188B2 - 分析装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラスチック樹脂やガスなどの成分濃度や物理的特性を測定する赤外線分光分析装置に関し、特にサンプルを加熱したりガス等を加えることによって生じるサンプルの変化をスペクトルから物理的特性を観察するための分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近赤外分光分析装置は近赤外線の吸光度によってサンプルの成分や濃度を測定する装置である。近赤外領域は吸収係数が小さいために液体又は固体（粉末）サンプルの前処理が不要である。そのため、オンラインプロセスの成分濃度を直接リアルタイムに測定する用途に適している。
【０００３】
図４に、近赤外の赤外線分光分析装置の一般的構成例を示す。図４において１は分光分析計、２は検出器である。分光分析計１は検出器２に対して光ファイバ３を介して所定の波長の近赤外光を出射する。この近赤外光は測定対象のガスや液体によって所定の波長が吸収される。吸収されて減衰した光を光ファイバ４で分光分析計１に伝送してスペクトル分析を行なえば測定対象の物理的特性を知ることができる。５はノイズを相殺するためのダミーの光ファイバである。
【０００４】
図５は検出器の要部を示す断面図である。容器（管路）１０には一部に透明体からなる窓１０ａが形成され貫通孔１１には図では省略するが測定対象であるガス若しくは液体が流れている。１２，１３は窓１０ａに対して略直交して配置された第1、第２プローブで、光ファイバ３を介して伝送された近赤外光の授受を行なう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような分光分析装置では、測定対象を加熱したり、加圧状態で測定することはできず、また従来はその様な要求もなかった。
近年ある種のプラスチック樹脂を加熱して反応ガスを加えその成分を分析することによりプラスチック樹脂の物性を考察したり、また、プロセスガスを加熱・加圧することによって発生する成分からガスの物性を考察することが要求されている。
【０００６】
従って本発明が解決しようとする課題は、測定対象（プラスチック樹脂やプロセスガス等）に対して加熱したり、加圧した状態で測定可能であり、かつメンテナンス時にはプローブを取付けた状態でプローブ先端の洗浄が可能な分光分析装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
貫通孔が形成された円筒状の容器と、該容器の上下の外周に固定金具により巻き付けて固定され前記貫通孔内を所定の温度に加熱する帯状の２つのヒータと、前記貫通孔の途中に先端が対向して配置された一対のプローブと、前記貫通孔に連通するとともに前記プローブに対して９０度回転した位置の外周からプローブの先端に向かって形成されプローブの先端を洗浄可能に形成された窓と、前記貫通孔を密閉空間とするための閉塞手段と、前記密閉空間にガスを供給するガス供給手段と、前記ガスの温度を測定する第１温度測定手段と、前記密閉空間の温度を測定する第２温度センサと、前記容器全体を覆う上カバー及び下カバーを設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記プローブ先端はねじ込み式であってねじの緩み止めのための係止部材を設けたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１〜３は本発明に係る分析装置の実施形態の一例を示す構成図であり、図１は分析装置の全体構成図、図２は分析装置の分解図、図3容器の断面構成図である。
これらの図において、２０は円柱状の容器であり、軸心に貫通孔２１が形成されている。容器の一方の端面には４つのねじ穴２３が等間隔に形成されており、上蓋２２には容器２０に形成された４つのねじ穴２３と合致するように４つの穴２６が形成されている。上蓋２２と容器２０はねじ２７により固定される。
【００１２】
上蓋２２の中心には容器の貫通孔２１に連通する管体３０の一端が気密に固定されている。上蓋に形成された４つの穴２６の中間に形成された２つのねじ穴２８は上蓋と容器が固着した場合にねじ２９をねじ込んでこれらを引き離すための分離ねじである。なお容器と上蓋の間は貫通孔２１と管体３０の孔を気密に連結するためにO−リング３１を用いて接続される。
【００１３】
管体３０には第1温度センサ４０の導管４０ａが挿入される。この温度センサは管体３０の内径より小さな径の導管４０ａを有しており、導管の先端（センサ端）４０ｂが上蓋２２より少し突き出た位置で固定金具４１により固定される（図３参照）。この状態では導管４０aの外径部と管体３０の外径部は固定金具４１により気密に固定され、固定金具を構成するＴ継手４１ａを介して貫通孔２１内に外部からガスを導入することが可能となっている。
【００１４】
４２は帯状の上ヒータで容器２０の上部に固定金具４２aにより外周に巻き付けた状態で固定される。４５は軸心に容器の貫通孔２１より小さな径の貫通孔４５ａ（図３参照）が形成された断面十字状の下蓋で、一方の面は容器２０の他端に形成されたねじ孔に上蓋２２と同様にO−リング４６を用いて気密に固定される。この下蓋４５の他方は中央部の凸部に形成されたねじ（図３参照）にO−リング４９とともにキャップ４８がねじ込まれて気密に固定される。
【００１５】
５０は帯状の下ヒータで容器２０の下部に固定金具５０aにより外周に巻き付けた状態で固定される。５１は一対のＬ字状のブラケットでねじ５２により容器の他端（下部）に形成されたブラケット固定ねじ孔４５ｂに固定される。
２０ａは容器２０の外周から貫通孔２１に向って略直角に形成された貫通ねじで、この貫通ねじ２０ａには容器の両側から一対のプローブ５４，５５の一端に形成されたねじ部がねじ込まれている。
【００１６】
そして、その先端は貫通孔２１の中で所定の距離を隔てて対向して配置され、Ｏーリング５６，止めねじ５７によって気密に固定されている（図３参照）。
５８は窓蓋で容器に形成された貫通ねじ２０ａに対して９０度回転した位置の外周からプローブの先端に向って形成された窓孔５９に挿入され、６本のねじ６０およびＯ−リング６１により気密に固定されている。
【００１７】
この窓蓋５８はメンテナンス時に取外されて窓孔５９からプローブ先端の汚れを洗浄可能となっている。また、この窓孔から所定の厚さの板材若しくは所定の外径を有する棒を差し込んで、これらの板や棒にプローブ５４，５５の先端を接触させた状態で固定すればプローブ先端の間隔を正確に保持することができる。
【００１８】
６５は第２温度センサで、容器に設けられた窓孔５９の反対側に形成されたねじ穴にねじ込まれている。７０は上保温カバーであり、図２の２点鎖線で示すように下保温カバー７１と共に容器全体を覆って熱の放散を防止する。
【００１９】
上述の構成において、例えばプラスチック樹脂の物性を測定する場合は、粉体や粒状等に形成した所定の量の樹脂を貫通孔２１の中に入れる。次にヒータをオンにして第２温度センサの出力に基づいて所定の温度に加熱する。その場合、必要に応じてＴ継手を介して例えばＮ２やＣＯ２ガス等を流して樹脂から発生するガスと反応させる。なお、固定金具４１を介して挿入された第１温度センサ４０はガスに接触しその温度を測定する。
【００２０】
反応したガスは第１プローブから出射している近赤外線で照射されガスの成分に対応した赤外線の波長の光を吸収する。その光は第２プローブ５５に入射して分光分析器（図示省略）でガスの成分が特定される。
なお、プロセスガスの成分を測定する場合はＴ継手４１ａを介して導入する。その場合、キャップ４８をはずして継手を接続し（図示せず）ガスが貫通孔１内を通り抜けるようにすればガスの連続測定が可能となる。また、貫通孔４５aの径を貫通孔２１より小さくしたり、後段に絞りを設け加圧したプロセスガスを導入すれば光学的に光路長を変化させることができる。更に必要に応じて加熱することに多様な状態のガスの測定が可能となる。
【００２１】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次の効果が期待できる。
請求項１，２記載の発明によれば、貫通孔が形成された円筒状の容器と、該容器の上下の外周に固定金具により巻き付けて固定され前記貫通孔内を所定の温度に加熱する帯状の２つのヒータと、前記貫通孔の途中に先端が対向して配置された一対のプローブと、前記貫通孔に連通するとともに前記プローブに対して９０度回転した位置の外周からプローブの先端に向かって形成されプローブの先端を洗浄可能に形成された窓と、前記貫通孔を密閉空間とするための閉塞手段と、前記密閉空間にガスを供給するガス供給手段と、前記ガスの温度を測定する第１温度測定手段と、前記密閉空間の温度を測定する第２温度センサと、前記容器全体を覆う上カバー及び下カバーを設け、容器全体を保温する構成としたので、分析測定対象（プラスチック樹脂やプロセスガス等）に対して加熱したり、加圧した状態で測定可能であり、様々な状態での測定が可能である。また、メンテナンス時にはプローブを取付けた状態でプローブ先端の洗浄が可能となる。
また、請求項２記載の発明によれば、プローブ先端のねじ部に緩み止めのための係止部材を設けたので、振動などによるプローブの緩みを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分析装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係る分析装置の容器の断面構成図である。
【図３】本発明に係る分析装置の実施形態の一例を示す分解図である。
【図４】分析装置の一般的構成例を示す図である。
【図５】従来例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 分光分析計
２ 検出器
３ 光ファイバ
１０，２０ 容器
２３ チャンネル毎出力制御部
１１，２１，４５ａ 貫通孔
１２，５４ 第1プローブ
１３，５５ 第２プローブ
２２ 上蓋
３０ 管体
４０ 第1温度センサ
４１ 固定金具
４１ａ Ｔ継手
４２ 上ヒータ
４５ 下蓋
４８ キャップ
５０ 下ヒータ
５８ 窓蓋
５９ 窓孔
６５ 第２温度センサ
７０ 上保温カバー
７１ 下保温カバー

Claims (2)

  1. 貫通孔が形成された円筒状の容器と、該容器の上下の外周に固定金具により巻き付けて固定され前記貫通孔内を所定の温度に加熱する帯状の２つのヒータと、前記貫通孔の途中に先端が対向して配置された一対のプローブと、前記貫通孔に連通するとともに前記プローブに対して９０度回転した位置の外周からプローブの先端に向かって形成されプローブの先端を洗浄可能に形成された窓と、前記貫通孔を密閉空間とするための閉塞手段と、前記密閉空間にガスを供給するガス供給手段と、前記ガスの温度を測定する第１温度測定手段と、前記密閉空間の温度を測定する第２温度センサと、前記容器全体を覆う上カバー及び下カバーを設けたことを特徴とする分析装置。
  2. 前記プローブ先端はねじ込み式であってねじの緩み止めのための係止部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の分析装置。
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