JP5861613B2 - 試料ボートピックアップアームおよびオートサンプラ - Google Patents

Description

本発明は、河川水・湖沼水・海洋水・雨水・地下水などの環境水、各種の試験・研究で発生する液体試料や土壌・堆積物・農畜産物、各種の試験・研究で発生する固体試料に含まれる炭素・水素・窒素等を測定するための燃焼酸化式元素分析装置に関する。

燃焼酸化式元素分析装置には、たとえば全有機体炭素計（ＴＯＣ計）がある。

図８に示すとおり、燃焼酸化式ＴＯＣ計１００は、ガス流量制御部１０２、試料ポート部１１１、全炭素（ＴＣ）反応部１１０、コイル状冷却管１０３、ドレンセパレータ１０５、無機体炭素（ＩＣ）反応部１２０、酸用分注器１０４、遅延チューブ１０６、および、これらにおいて試料から発生した二酸化炭素を測定する非分散形赤外線ガス分析部１０７、データ処理部１０８等から構成される。

試料の測定は、酸化触媒が充填された燃焼管を通した筒形電気炉を横向きに配した全炭素反応部１１０に試料を載せたセラミック製試料容器（以下試料ボート１１８）を導入して試料中の炭素成分の分解・酸化を行う。

全炭素反応部１１０は、全炭素電気炉１１３と、酸化触媒１１６を挿入した全炭素燃焼管１１２、試料交換のための試料ポート部１１１、および試料ボート移動部１１４から構成される（図９）。

試料ボート１１８に試料を採取し、試料ポート部１１１を通じて燃焼酸化式ＴＯＣ計１００内に導入し、流路系を閉じた後に試料ボート移動棒１１７を操作することによって試料ボート１１８を試料と共に全炭素燃焼管１１２内に挿入し、炭素成分の分解、酸化を行う。

無機体炭素反応部１２０も同様に無機炭素燃焼管１２２、無機炭素電気炉１２３等で構成される。

試料を全炭素燃焼管１１２に挿入する方法として、従来は手動で試料ボート移動棒１１７を操作し、試料ボート１１８を試料ポート部１１１から全炭素燃焼管１１２に移動させることによって行ってきた。

図１０に示すとおり、従来の試料ボート２００は、試料積載部２０２のみを有する形状（特許文献３）であった。

自動で試料ボート２００を移動させる方法として、特許文献１、または、特許文献２の例が示されている。

特許文献１では、ボートホテルと称する試料ボートラックからニューマティックプッシャーと称する棒によって、試料ボートを押すことにより分析炉に挿入し、試料ボートを引っ掛けるために先端を曲げられた回収ロッドと称する別に備えた棒により回収するオートサンプラが示されている。

特許文献２では、円形のターンテーブルに設けられた位置決めピンを、試料ボートに設けられた係合孔に係合させることによってターンテーブルに固定し、当該係合孔に導入棒に設けられた係合ピンを差し込み、試料ボートを押すことにより燃焼管に導入し、引っ張ることにより燃焼管から排出するオートサンプラが示されている。

特開平０６−２７３２８８号公報 特開２０１１−０２１９２５号公報 特開平０７−３１８５５３号公報

試料ボートを手動で導入、排出を行うと時間と手間がかかっていた。

特許文献１や特許文献２に示された自動で試料ボートの導入を行う方法では、棒で押したり引いたりするため、試料ボートが導入経路からずれたり、転倒が生じたりする問題が発生する。また、ピンと孔を係合するために位置決め精度を厳しく設定しなければならない等の問題が発生する。

試料ボートに導入経路からのずれや転倒が生じ、試料ボートが反応部に挿入できない場合は測定ができなくなる問題が発生する。

また、位置決め精度を厳しく設定しようとする場合には装置が高価になる問題がある。

本発明は上記課題を解決し、オートサンプラにおいて、安価でかつ安定して試料ボートを反応部に導入するアームを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の試料ボートピックアップアームは、舟形に形成された試料ボートを元素分析装置の反応部に挿入するためのオートサンプラの試料ボートピックアップアームにおいて、試料が積載できるように上面に開口部を有する舟形に形成され、側面または開口部の縁に突起部を設けた試料ボートの該突起部を鉛直下方より抱き上げ可能なように成形された試料ボート抱持部と、該試料ボート抱持部を開閉する機構と、該試料ボートの突起部を鉛直下方より抱き上げた際に該試料ボートを鉛直上方より圧接し固定する機構とを備えたことを特徴とする。

また、本発明のオートサンプラは、舟形に形成された試料ボートを元素分析装置の反応部に挿入するためのオートサンプラにおいて、本発明に係る試料ボートピックアップアームと、試料が積載できるように上面に開口部を有する舟形に形成され、側面または開口部の縁に突起部を設けた試料ボートを備えたことを特徴とする。

本発明の試料ボートピックアップアームによれば、試料ボートを試料ボートラックから持ち上げる際には、ツバ状の支持突起部を鉛直下方から試料ボートピックアップアームで抱き上げるので、試料ボートの外形精度、試料ボートラックの位置精度に特に厳しい条件を課することなく、容易に持ち上げることができる。また、左右のアームが閉じてつかむ事で、左右のアームの中心に、試料ボートがセンタリングされるので、試料ボートの左右位置ズレを補正できる。

さらに、本発明の試料ボートピックアップアームによれば、試料ボートの支持突起部を鉛直上方より押え付ける部材により圧接するので、前記試料ボートピックアップアームで試料ボートを移動させる際に前記試料ボートにずれが生じたり、落下・転倒することを防止できる。

これにより、試料ボートが落下・転倒した際に装置内に試料が散乱することから生じる装置のダメージを防ぐことができる。

本発明の試料ボートおよび試料ボートピックアップアームの構造および機構が簡単であるため、装置を安価にすることができる。

本発明の実施の形態に係る試料ボートピックアップアームの全体構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る試料ボートピックアップアームの全体構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る試料ボートピックアップアームにおいて、試料ボート抱持部を開いた場合を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る試料ボートピックアップアームにおいて、試料ボートを抱き上げて固定した場合を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る試料ボートの一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る試料ボートの一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る試料ボートの一例を示す斜視図である。 試料ボートを用いて分析を行う従来の燃焼酸化式ＴＯＣ計の構成の概略図である。 燃焼酸化式ＴＯＣ計全炭素反応部の断面図である。 従来の試料ボートを示す斜視図である。

本実施例に係る試料ボート３０は、図５に示すとおり、試料積載部３２と試料ボートピックアップアームで抱き上げるためのツバ状の支持突起部３１を試料ボート３０側面であって試料積載部３２の開口部の縁に有する。

しかしながら、支持突起部３１は、上記の形状に限らず、試料ボートの前後（図６）または試料積載部３２の開口部の縁全周に設けられてもよい（図７）。

本実施例に係る試料ボートピックアップアーム１０は、図１、図２に示すとおり、試料ボート３０を抱き上げるための機構を備えたアーム部と抱き上げた試料ボート３０を上下に移動させるための機構と抱き上げた試料ボート３０を移動する際に固定する機構からなる。

試料ボート３０を抱き上げるための機構を備えたアーム部は、板バネのアーム１１とアーム１１先端が試料ボート３０の突起部を鉛直下方より抱き上げ可能なように９０°に折り曲げ加工された試料ボート抱持部１３と通常楕円長手方向を鉛直にしてアーム１１に内接するように配置されたカム１２とカム１２を回転させるためのモータ１５から構成される。
アーム１１は板バネに限ることなく弾性部材を使用してもよい。アーム１１とモータ１５は、連結部材Ａ１６によって連結される。

抱き上げた試料ボート３０を上下に移動させるための機構は、上下移動させるための送りネジ２０を備えたアーム上下移動用スライド基台１９とモータ支持部材１７と上下移動スライド板１８で構成される。

モータ支持部材１７と上下移動スライド板１８によって、モータ１５とアーム上下移動用スライド基台１９に備えられた送りネジ２０は連結される。

抱き上げた試料ボート３０を移動する際に固定する機構は、板バネで形成されたボート押さえ板１４とこれに連結されたアーム上下移動用スライド基台１９で構成される。
従ってボート押さえ板１４はアーム１１と連動して動くことはない。

また、ボート押さえ板１４は、板バネに限ることなく弾性部材が使用されて試料ボート３０の支持突起部３１を圧接する形状としてもよい。

本実施例に係る試料ボート３０を本実施例に係る試料ボートピックアップアーム１０で抱き上げて上下移動する動作について、図３と図４を参照して説明する。

アーム１１を試料ボート３０の鉛直真上に移動し（水平移動機構は不図示）カム１２が９０°回転し、楕円の長手方向が水平になるようにモータ１５を回転させる。

このとき、アーム１１が内接したカム１２によって、押し拡げられ、試料ボート抱持部１３が試料ボート３０をかわして降下可能な状態に開く。

アーム上下移動用スライド基台１９に備えられた送りネジ２０に連結された上下移動スライド板１８を、モータ（モータは不図示）を回転させることによって駆動させ、アーム１１の試料ボート抱持部１３が試料ボート３０のツバ状の支持突起部３１の下面より数ミリ程度下方になるように鉛直下方へ移動させる（図３）。

カム１２が９０°回転し、楕円の長手方向が鉛直方向となるようにモータ１５を回転させる。
このときアーム１１は通常の閉じた状態になり、試料ボート３０のツバ状の支持突起部３１を抱き上げ可能なように試料ボート抱持部１３が閉じる。

アーム上下移動用スライド基台１９に備えられた送りネジ２０に連結された上下移動スライド板１８を、モータを回転させることによって駆動させ、アーム１１を鉛直上方へ移動させる。

鉛直上方へ移動の際に試料ボート抱持部１３が試料ボート３０のツバ状の支持突起部３１の下面を引っ掛けるように試料ボート３０を抱き上げる。

試料ボート３０を抱き上げてアーム１１をさらに鉛直上方へ移動させると、アーム上下移動用スライド基台１９に固定されたボート押さえ板１４が、試料ボート３０の支持突起部３１を圧接する（図４）。
圧接した時点でアーム１１の上昇を停止させる。

ボート押さえ板１４が試料ボート３０のツバ状の支持突起部３１を鉛直上方より圧接し、アーム１１を水平移動させた際に試料ボート３０がずれたり、落下・転倒することを防止する。

圧接した状態を維持し、試料ポート部や試料ラックに試料ボート３０を移動させてセットする。

試料ボート３０を試料ポート部や試料ラックにセットするためにアーム１１から離す動作を説明する。

図４に示すようにアーム上下移動用スライド基台１９に備えられた送りネジ２０に連結された上下移動スライド板１８を、モータを回転させることによって駆動させ、アーム先端の試料ボート抱持部１３で試料ボート３０を抱き上げている状態から、アーム１１を鉛直下方に移動させる。
その際、試料ボート３０のツバ状の支持突起部３１からボート押さえ板１４が離れる。

試料ポート部や試料ラックの所定の位置に試料ボート３０が到着し、試料ボート抱持部１３が試料ボート３０のツバ状の支持突起部３１から離れた時点でアーム１１の下方への移動を停止させる。

カム１２が９０°回転し、楕円の長手方向が水平になるようにモータ１５を回転させる。
このとき、アーム１１が内接したカム１２によって、押し拡げられ、試料ボート抱持部１３が試料ボート３０をかわして上昇可能な状態に開く（図３）。

アーム上下移動用スライド基台１９に備えられた送りネジ２０に連結された上下移動スライド板１８を、モータを回転させることによって駆動させ、アーム１１を鉛直上方に移動させ、試料ボート抱持部１３が試料ボート３０に干渉しない位置で停止させる。
上下移動スライド板１８を駆動させる方法は、送りネジ２０とモータによるものに限らず、エア駆動などによっても実現可能である。

本実施例に係る試料ボート３０および試料ボートピックアップアーム１０は、試料ボート３０を使用する他の分析装置に使用可能である。

また、試料ボートピックアップアームにおいてカム１２の回転には、モータ１５を使用したが、エアなどの他の駆動手段によっても実現可能である。

１０ 試料ボートピックアップアーム
１１ アーム
１２ カム
１３ 試料ボート抱持部
１４ ボート押さえ板
１５ モータ
１６ 連結部材Ａ
１７ モータ支持部材
１８ 上下移動スライド板
１９ アーム上下移動用スライド基台
２０ 送りネジ
３０ 試料ボート
３１ 支持突起部
３２ 試料積載部
１００ 燃焼酸化式ＴＯＣ計
１０２ ガス流量制御部
１０３ コイル状冷却管
１０４ 酸用分注器
１０５ ドレンセパレータ
１０６ 遅延チューブ
１０７ 非分散形赤外線ガス分析部
１０８ データ処理部
１１０ 全炭素反応部
１１１ 試料ポート部
１１２ 全炭素燃焼管
１１３ 全炭素電気炉
１１４ 試料ボート移動部
１１６ 酸化触媒
１１７ 試料ボート移動棒
１１８ 試料ボート
１２０ 無機体炭素反応部
１２２ 無機炭素燃焼管
１２３ 無機炭素電気炉
２００ 試料ボート
２０２ 試料積載部

Claims (2)

1. 舟形に形成された試料ボートを元素分析装置の反応部に挿入するためのオートサンプラの試料ボートピックアップアームにおいて、
   試料が積載できるように上面に開口部を有する舟形に形成され、側面または開口部の縁に突起部を設けた試料ボートの該突起部を鉛直下方より抱き上げ可能なように成形された試料ボート抱持部と、
   該試料ボート抱持部を開閉する機構と、
   該試料ボートの突起部を鉛直下方より抱き上げた際に該試料ボートを鉛直上方より圧接し固定する機構と、
   を備えたことを特徴とする試料ボートピックアップアーム。
2. 請求項１に記載された試料ボートピックアップアームと、
   試料が積載できるように上面に開口部を有する舟形に形成され、側面または開口部の縁に突起部を設けた試料ボートを備えたことを特徴とする元素分析装置用オートサンプラ。

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