CN104603613A - 气相色谱仪装置 - Google Patents

Abstract

气相色谱仪装置具备：试料导入部、检测器、分离柱以及对试料导入部与分离柱之间以及试料导入部与检测器之间进行连接的传送线。此外，设置有进行分离柱的温度调节的柱温调部和进行传送线的温度调节的线路温调部。线路温调部具备加热块体和按压构件，所述加热块体具有发热体且从一方向侧与传送线相接，所述按压构件从另一方向侧与传送线相接且向加热块体侧按压，线路温调部成为通过加热块体与按压构件夹持传送线的结构。

Description

气相色谱仪装置

技术领域

本发明涉及一种具备试料导入部、分离柱以及检测器的气相色谱仪装置。

背景技术

气相色谱仪一般而言具备：导入试料气体的气体导入部、按成分对试料气体进行分离的分离柱、对分离后的试料成分进行检测的检测器以及恒温箱。在恒温箱内与分离柱一起收容有连接试料导入部与分离柱之间的配管及连接分离柱与检测器之间的配管，它们的温度受到调节。恒温箱具备加热器与风扇，该恒温箱为通过使加热器加热后的空气在恒温箱内循环从而将恒温箱内均匀地加热的热对流式的恒温箱。

利用图8对以往的气相色谱仪装置的一个例子进行说明。在恒温箱74的上部安装有试料导入部60以及检测器64，在恒温箱74的内部，除分离柱62以外还收容有连接试料导入部60与分离柱62的毛细管66。

毛细管66具备线圈状部分68，线圈状部分68构成防护柱或者保留间隙柱(retention gap)。防护柱为基于防止因杂质、高沸点成分对分离柱造成污染的目的而插入试料导入部与分离柱之间的构件。防护柱不论液相的有无，流路长度需要设为0.5～5m左右。防护柱根据污染的进展程度需要进行更换或局部切断。保留间隙柱为，在作为试料导入法使用柱头进样法或者不分流进样法的情况下，为了防止因样本的注入量的多少而产生的峰成分的扩散、一个成分的峰的分割而插入试料导入部与分离柱之间的构件。作为保留间隙柱的毛细管需要是未涂层有液相的非活性化毛细管，流路长度一般而言也需要设为0.5～5m左右。

像图8那样，在试料导入部与分离柱之间设置有防护柱、保留间隙柱的情况下，一般而言，它们与分离柱一起收容在恒温箱内，与分离柱一起被实施相同的温度调节。

作为上述的气相色谱仪装置的问题点，可以例举因热对流恒温箱的热容量的大小造成的分离柱的升降温速度的延迟与消耗电力的程度。作为一种解决该问题点的方法，例如，提出了通过将电热丝卷绕在分离柱上等方式，从而通过比恒温箱热容量小的其它的机构对分离柱进行温度调节的方法(参照专利文献1。)。在该方法中，分离柱在卷绕有电热丝的状态下收容在独立的容器中且作为柱组件配置在恒温箱的外侧，因此加热对象的热容量变小，使分离柱能够高速地升降温，从而分离柱的温度调节的响应性提高并且用于使分离柱升降温的消耗电力变小。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：美国专利第6530260号公报

专利文献2：美国专利第7520920号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

然而，在提出的方法中，为了避免气化后的试料吸附在配管的内壁等，需要将连接试料导入部与分离柱之间、分离柱与检测器之间的传送线收容在恒温箱内且与分离柱分开进行温度调节，由于热对流恒温箱的存在使得减小消耗电力的设置存在极限。另外，在将防护柱、保留间隙柱插入试料导入部与分离柱之间的情况下，它们被收容在热对流恒温箱内。这样一来，在需要使防护柱、保留间隙柱升温的情况下，实际的升温速度由热对流恒温箱的升温速度来决定，从而难以称得上与将分离柱收容在热对流恒温箱内的情况相比实现了温度调节的响应性的提高及电力消耗降低。

另外，在上述提出的方法的柱组件内，在毛细管卷绕有加热器的结构的情况下，难以将毛细管的局部切断，因此若将防护柱、保留间隙柱收容在柱组件内，则当防护柱、保留间隙柱被污染时难以进行更换、局部切断等处理。因此，在专利文献1中，与柱组件分开设置恒温箱，在该恒温箱内收容防护柱、保留间隙柱。

为了使防护柱、保留间隙柱的温度调节容易，还研究出作为防护柱、保留间隙柱而使用分离柱基片(例如使挖掘有槽的硅与玻璃贴合而形成成为柱的流路的板材)，在该情况下也无法进行将分离柱基片的内部流路的局部切断等操作，因此即使防护柱、保留间隙柱被污染也无法进行更换、局部切断等处理。

另外，作为其它的方法，提出了由设置有加热器的套管覆盖构成传送线的毛细管的周围，通过由加热器加热套管内的空气从而加热毛细管的方法(参照专利文献2)。在该方法中，能够使加热对象空间小于恒温箱，因此加热对象的热容量变小，能够实现毛细管的升温速度的提高。而且，通过卸下套管的一部分，也能够进行防护柱、保留间隙柱的更换、局部切断等处理。

然而，在毛细管(防护柱、保留间隙柱)的长度变长的情况下，覆盖毛细管的套管的铅直方向上的长度变长，从而在套管的内侧的空间产生铅直方向上的温度梯度，因此难以均匀地加热毛细管整体。另外，在更换防护柱等时，不能保证毛细管的线圈状部分每次配置在相同高度的位置，因此也不能保证毛细管的温度分布的再现性。若毛细管的温度分布不具有再现性，则载流气体以及样本通过毛细管所需的时间也不具有再现性，所得到的色谱也不具有再现性。

另外，若毛细管的一部分与套管接触，则在毛细管的套管接触部分与非接触部分温度差变得明显，因此为了使毛细管不与套管接触，在套管的内侧需要确保某种程度的大小的空间。因此，减小套管的内侧的空间的设置存在界限，毛细管的升温速度的提高存在界限。

对此，本发明的目的在于，提高分离柱以及传送线的温度控制的响应性并且减少分离柱的升降温所需的消耗电力。

【用于解决课题的方案】

本发明所涉及的气相色谱仪装置具备：试料导入部；检测器；分离柱；传送线，其对试料导入部与分离柱之间以及试料导入部与检测器之间进行连接；柱温调部，其具备与分离柱相接且对分离柱进行加热的柱加热构件；线路温调部，其具备线路加热构件和线路按压构件，所述线路加热构件与传送线相接且对传送线进行加热，所述线路按压构件配置在传送线的与线路加热构件相反的一侧，利用线路加热构件与线路按压构件夹持传送线而进行传送线的温度调节。

【发明效果】

在本发明的气相色谱仪装置中，由于具备具有柱加热构件的柱温调部、在线路加热构件与线路按压构件之间夹持传送线而进行传送线的温度调节的线路温调部，因此使分离柱升温时的加热对象的热容量比热对流恒温箱小，从而能够实现分离柱的升降温的响应性的提高与分离柱的升温时的消耗电力的减少。由于通过线路温调部能够迅速地进行传送线的升温，因此与通过恒温箱进行传送线的温度调节的情况相比，能够实现升降温的迅速化与消耗电力的减少。

并且，本发明为通过线路加热构件与线路按压构件来夹持传送线的结构，而并非将电热丝等加热器卷绕在传送线上的结构，因此即使在设置防护柱、保留间隙柱的情况下，也能够将由卷绕成线圈状的毛细管构成的防护柱、保留间隙柱配置在线路温调部内，从而能够进行防护柱、保留间隙柱的更换、局部切断。

附图说明

图1A是气相色谱仪装置的一实施例的卸下一侧的按压构件后的状态的俯视图。

图1B是该实施例的气相色谱仪装置的图1A的X-X位置的剖视图。

图2是气相色谱仪装置的其他的实施例的剖视图。

图3A是气相色谱仪装置的又一其他的实施例的卸下一侧的按压构件后的状态的俯视图。

图3B是该实施例的气相色谱仪装置的图3A的Y-Y位置的剖视图。

图4是气相色谱仪装置的又一其他的实施例的剖视图。

图5是用于说明使用该实施例的气相色谱仪装置而进行防护柱部分的温度测定时的温度测定位置的图。

图6是使用该实施例的气相色谱仪装置而进行防护柱部分的温度测定时的测定数据。

图7A是气相色谱仪装置的又一其他的实施例的卸下一侧的按压构件后的状态的俯视图。

图7B是该实施例的气相色谱仪装置的图7A的Z-Z位置的剖视图。

图8是表示以往的气相色谱仪装置的一个例子的简要结构图。

具体实施方式

在本发明的气相色谱仪装置中，线路按压构件也可以为与传送线相接且对传送线进行加热的加热构件。通过由两个加热构件夹持传送线，能够使传送线的加热效率提高。

另外，线路按压构件也可以为具有柔性的隔热构件。通过由具有柔性的隔热构件将传送线向线路加热构件按压，由此能够在使来自线路加热构件的热不向周围扩散的情况下效率良好地向传送线传导，从而能够高效地加热传送线，能够提高传送线的升温的响应性。由于只需要一个具有热源的加热构件，因此与线路按压构件也由加热构件构成的情况相比还具有使消耗电力减少的优点。

在由隔热构件构成线路按压构件的情况下，考虑在传送线的加热时在线路加热构件侧与隔热构件侧之间产生温度差，在传送线产生温度分布。在此，作为一种优选的实施方式，可以例举如下的方式，即，使膜状的导热性构件夹设于传送线与线路按压构件之间，此外使该导热性构件的一部分与线路加热构件接触。由此，能够使线路加热构件的热经由导热性构件向隔热构件侧传导，能够缓和线路加热构件侧与隔热构件侧之间的温度差。

作为上述导热性构件的一个例子可以例举铝箔。

柱加热构件与线路加热构件可以由共用的加热块体构成。这样，能够减少构成装置的部件件数，能够使装置结构简单并且实现成本的减少。

在上述的情况下，在柱温调部具备配置在分离柱的与柱加热构件相反的一侧且在与柱加热构件之间夹持分离柱的柱按压构件的情况下，柱按压构件与线路按压构件能够由共用的加热块体构成。这样，能够进一步减少构成装置的部件件数，能够使装置结构简单并且实现成本的减少。

在柱温调部具备配置在分离柱的与柱加热构件相反的一侧且在与柱加热构件之间夹持分离柱的柱按压构件的情况下，柱按压构件与线路按压构件可以由具有柔性的共用的隔热构件构成。由此，能够进一步减少构成装置的部件件数，能够使装置结构简单并且实现成本的减少。

另外，柱加热构件与线路加热构件可以以在彼此之间隔着隔热构件而被热分离的状态一体化。这样，能够分别地进行传送线与分离柱的温度调节，能够在使传送线的温度维持恒定温度的状态下仅使分离柱升降温地进行分析等，能够提高分析的自由度。

在上述的情况下，在柱温调部具备配置在分离柱的与柱加热构件相反的一侧且在与柱加热构件之间夹持分离柱的柱按压构件的情况下，柱按压构件与线路按压构件能够由具有柔性的共用的隔热构件构成。由此，能够减少构成装置的部件件数，从而使装置结构简单并且能够单独地进行传送线与分离柱的温度调节。

优选为，在线路加热构件的与传送线相接的面上设置有凹部，所述凹部供连接传送线与试料导入部的连接构件以及连接传送线与检测器的连接构件嵌入且对连接传送线与试料导入部的连接构件以及连接传送线与检测器的连接构件进行保持。这样，能够通过线路温调部将连接构件的温度与传送线的温度一起进行调节。而且，通过将连接构件嵌入线路加热构件的凹部并对其进行保持，从而能够通过线路加热构件效率良好地加热连接构件，能够防止连接构件达到比其他部分的温度低的冷点。

在上述的情况下，在设置有对试料导入部、检测器以及线路加热构件进行保持的箱体的情况下，优选为，线路加热构件的设置有凹部的部分能够装卸。这样，在将传送线从线路温调部卸下时，即使在气相色谱仪装置的箱体上保持有试料导入部、检测器以及线路加热构件的状态下，仅卸下线路加热构件的设置有凹部的部分便能够使连接构件在表面露出，能够进行构成连接构件的螺母的紧固、拆卸。

另外，优选为，在柱加热构件的与分离柱相接的面上设置有供分离柱嵌入并对分离柱进行保持的凹部。这样，能够使柱加热构件对分离柱加热的加热效率提高。

利用图1A以及图1B对气相色谱仪装置的一实施例进行说明。

该实施例的气相色谱仪装置除试料导入部2、分离柱基片10、检测器18以外，还具备连接试料导入部2与分离柱基片10之间的毛细管6以及连接分离柱基片10与检测器18之间的毛细管16。以下，毛细管6以及16构成传送线。分离柱基片10为在被称为基片的基体内形成有成为分离柱的流路以及固定相的平板形状的构件。在分离柱基片10的一平面侧设置有与分离柱的一端相通的入口侧连接部12、与分离柱的另一端相通的出口侧连接部14。

需要说明的是，在该实施例以及以下的实施例中，虽然作为分离柱使用形成为基片状的分离柱基片，然而本发明不局限于此，也可以将毛细管柱以线圈状卷绕而形成的结构作为分离柱使用。

毛细管6的一端与试料导入部2的连接部4连接，毛细管6的另一端与分离柱基片10的入口侧连接部12连接。毛细管16的一端与分离柱基片10的出口侧连接部14连接，毛细管16的另一端与检测器18的连接部20连接。连接部4、12、14以及20分别由铆接于毛细管6、16的端部的金属管嘴以及用于固定该金属管嘴的螺母构成。金属管嘴、螺母构成连接构件。

毛细管6具备卷绕成线圈状的部分(以下，称为线圈状部分)8。线圈状部分8构成防护柱或者保留间隙柱。

试料导入部2的连接部4、毛细管6、16、分离柱基片10以及检测器18的连接部20在加热块体22与加热块体30之间被夹持。加热块体22与30为例如由铝等导热性材料构成的板状构件。在加热块体22埋设有加热器32以及温度传感器33，在加热块体30埋设有加热器34以及温度传感器35。加热器32根据温度传感器33的检测温度被反馈控制，加热器34根据温度传感器35的检测温度被反馈控制。

在该实施例中，加热块体22构成柱加热构件以及线路加热构件，加热块体30构成柱按压构件以及线路按压构件。加热块体22与30构成进行传送线的温度调节的线路温调部并且构成进行分离柱基片10的温度调节的柱温调部。

在加热块体22的一平面设置有供连接部4嵌入的凹部23、供连接部12嵌入的凹部26、供连接部14嵌入的凹部28以及供连接部20嵌入的凹部29，在加热块体22与30之间不产生大的间隙的情况下将连接部4、12、14以及20夹持在加热块体22与30之间。

加热块体22与加热块体30例如在通过对设置在两块体22以及30上的贯穿孔都贯穿的螺钉的紧固而相互按压的状态下固定。需要说明的是，本发明并不局限于此，只要是将夹持传送线的两个构件相互按压而固定的结构，便可以是任意的结构。

图2示出了取代加热块体30而将隔热构件40作为柱按压构件以及线路按压构件使用的实施例。作为隔热构件40的材质，例如优选为玻璃棉等具有柔性的隔热材料。通过向加热块体22侧按压具有柔性的隔热构件40，使得加热块体22与隔热构件40之间的间隙变小，从而连接部4、毛细管6、16、分离柱基片10以及检测器18的连接部20的周围的空气层变小，因此能够使加热效率提高。在该实施例中，与图1A以及图1B的实施例相比少了一张加热块体，因此与图1A以及图1B的实施例相比电力消耗进一步变小。

图3A以及图3B表示气相色谱仪装置的其它的实施例。

该实施例取代图2的实施例的加热块体22，而使用使隔热构件44夹设于作为线路加热构件的加热块体22a与作为柱加热构件的加热块体22b之间并且进行了一体化的结构。加热块体22a的一平面主要与连接部4以及20、毛细管6以及16相接，加热块体22b的一平面主要与分离柱基片10相接。加热块体22a与22b通过隔热构件44被热分离。

加热块体22a具备加热器32a以及温度传感器33a，加热块体22b具备加热器32b以及温度传感器33b，两加热块体22a、22b构成为能够相互独立地进行温度调节。加热块体22a与隔热构件40构成线路温调部，加热块体22b与隔热构件40构成柱温调部。

像这样，通过以使主要与传送线相接的加热块体22a和主要与分离柱基片10相接的加热块体22b热分离而能够进行相互独立的温度调节的方式构成，从而例如能够在使传送线的温度维持恒定的状态下使分离柱基片10升降温地进行分析等，分析的自由度提高。

在加热块体22a的一平面设置有分别供连接部4、20嵌入的凹部47、51。在加热块体22b的一平面设置有供分离柱基片10嵌入的凹部46和分别供连接部12、14嵌入的凹部48、50。

图4表示又一其它的实施例。

在图4的实施例中，为了使图3的实施例的毛细管6的线圈状部分8的加热效率提高，而使由铝箔构成的膜状的导热性构件52夹设于线圈状部分8与隔热构件40之间。导热性构件52以从隔热构件40侧覆盖线圈状部分8整体的大小设置，其端部与加热块体22a相接。由此，加热块体22a的热也向线圈状部分8的隔热构件40侧传递，线圈状部分8整体被均匀地加热。需要说明的是，作为膜状的导热性构件52，只要是低热容量、高导热率且具有柔性的材料便能够使用，除铝箔以外，例如可以例举形成为膜状的钢棉。

为了测定使导热性构件52夹设于线圈状部分8与隔热构件40之间所得到的效果，如图5所示那样，作为构成线圈状部分8的毛细管，使用内径0.53mm的被称为大口径毛细管的大径的毛细管，以分别与线圈状部分8的最靠隔热构件40侧的位置的毛细管(测定点A)、位于加热块体22a与隔热构件40的中间的毛细管(测定点B)接触的方式插入热电偶而测定温度。作为加热块体22a的温度传感器33a使用铂传感器，以使其测定值从50℃至350℃以20℃/min的比例升温，之后以在350℃成为稳定状态的方式控制加热器32a。图6表示此时的各测定点A、B与加热块体22a的温度差的数据。

如图6所示那样，测定点A的温度在升温时与加热块体22a的温度相比最大低出10℃左右，在350℃稳定状态下与加热块体22a的温度相比最大低出8℃左右。测定点B的温度在升温时与加热块体22a的温度相比最大低出9℃左右，在350℃稳定状态与加热块体22a的温度相比最大低出7℃左右。根据该结果，各测定点A、B与加热块体22a的温度差最大也仅仅是10℃左右，能够认为在该测定条件下构成线圈状部分8的毛细管被充分均匀地加热。需要说明的是，若需要使测定点A、B的温度更接近设定温度，则只要使加热块体22a的升温的设定温度提高10℃左右地设定即可。在图4的实施例中，由于通过隔热构件44将加热块体22a与22b热分离，因此即使提高加热块体22a的设定温度地设定也不会影响分离柱基片10的温度控制。

需要说明的是，作为设置膜状的导热性构件52的情况，不局限于设置有像线圈状部分8那样的防护柱或者保留间隙柱的情况，在未设置有防护柱或者保留间隙柱的情况下，为了使传送线整体的加热效率提高也可以使用这样的导热性构件。

另外，图4的实施例为在图3A以及图3B的实施例中追加有导热性构件52的结构，然而本发明并不局限于此，也能够应用在线路按压构件由隔热构件构成的情况。通过在传送线与由隔热构件构成的线路按压构件之间追加具有柔性的膜状的导热性构件，能够缓和线路加热构件与隔热构件之间的空间产生的温度分布。

虽然省略了图示，以上的实施例中的试料导入部2、检测器18、加热块体(线路加热构件以及柱加热构件)22、22a以及22b被固定在气相色谱仪装置的箱体上。毛细管6、16因其污染等而存在需要更换的情况。毛细管6、16的更换需要卸下作为柱按压构件的加热块体30或者隔热构件40地进行，然而仅卸下加热块体30或者隔热构件40便会导致构成连接构件4、20的螺母的拆卸、紧固的作业困难。

图7A以及图7B示出了具有使图3A以及图3B的实施例的毛细管6、16的更换容易的结构的实施例。加热块体22a的保持连接构件4以及20的部分54以及56能够朝向图7B所示的箭头的方向卸下，通过将这些部分54以及56与隔热构件40卸下，使得构成连接构件4以及20的螺母的紧固与拆卸的作业变得容易。该结构不局限于图7A以及图7B的结构，对以上说明的任一实施例都能够应用该结构。

部分54以及56为构成加热块体22a的一部分的构件，在与加热块体22a成为一体的状态下与加热块体22a的其他的部分充分接触而能够将来自加热器32a的热向连接构件4以及20传导。

需要说明的是，部分54以及56可以与加热块体22a热独立，也可以具备独自的加热器与温度传感器。

【符号说明】

2  试料导入部

4、20  连接构件

6、16  毛细管(传送线)

8  线圈状部分(防护柱或者保留间隙柱)

10  分离柱基片

12  入口侧连接部(分离柱)

14  出口侧连接部(分离柱)

18  检测器

22、22a、22b、30  加热块体

23、24、26、28、29、47、47a、48、50、51、51a  凹部

32、32a、32b、34  加热器

33、33a、33b、35  温度传感器

40、44  隔热构件

52  导热性构件

Claims (13)

1.一种气相色谱仪装置，具备：

试料导入部；

检测器；

分离柱；

传送线，其对所述试料导入部与所述分离柱之间以及所述试料导入部与所述检测器之间进行连接；

柱温调部，其具备与所述分离柱相接且对所述分离柱进行加热的柱加热构件；

线路温调部，其具备线路加热构件和线路按压构件，所述线路加热构件与所述传送线相接且对所述传送线进行加热，所述线路按压构件配置在所述传送线的与所述线路加热构件相反的一侧，利用所述线路加热构件与所述线路按压构件夹持所述传送线而进行所述传送线的温度调节。

2.根据权利要求1所述的气相色谱仪装置，其中，

所述线路按压构件为与所述传送线相接且对所述传送线进行加热的加热构件。

3.根据权利要求1所述的气相色谱仪装置，其中，

所述线路按压构件为具有柔性的隔热构件。

4.根据权利要求3所述的气相色谱仪装置，其中，

在所述传送线与所述线路按压构件之间夹设有膜状的导热性构件，所述导热性构件的一部分与所述线路加热构件相接。

5.根据权利要求4所述的气相色谱仪装置，其中，

所述导热性构件为铝箔。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的气相色谱仪装置，其中，

所述柱加热构件与所述线路加热构件由共用的加热块体构成。

7.根据权利要求6所述的气相色谱仪装置，其中，

所述柱温调部具备柱按压构件，所述柱按压构件配置在所述分离柱的与所述柱加热构件相反的一侧，在所述柱按压构件与所述柱加热构件之间夹持所述分离柱，

所述柱按压构件与所述线路按压构件由共用的加热块体构成。

8.根据权利要求6所述的气相色谱仪装置，其中，

所述柱温调部具备柱按压构件，所述柱按压构件配置在所述分离柱的与所述柱加热构件相反的一侧，在所述柱按压构件与所述柱加热构件之间夹持所述分离柱，

所述柱按压构件与所述线路按压构件由具有柔性的共用的隔热构件构成。

9.根据权利要求2至5中任一项所述的气相色谱仪装置，其中，

所述柱加热构件与所述线路加热构件以在彼此之间隔着隔热构件而被热分离的状态一体化。

10.根据权利要求9所述的气相色谱仪装置，其中，

所述柱温调部具备柱按压构件，所述柱按压构件配置在所述分离柱的与所述柱加热构件相反的一侧，在所述柱按压构件与所述柱加热构件之间夹持所述分离柱，

所述柱按压构件与所述线路按压构件由具有柔性的共用的隔热构件构成。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的气相色谱仪装置，其中，

在所述线路加热构件的与所述传送线相接的面上设置有凹部，所述凹部供连接所述传送线与所述试料导入部的连接构件以及连接所述传送线与所述检测器的连接构件嵌入且对连接所述传送线与所述试料导入部的连接构件以及连接所述传送线与所述检测器的连接构件进行保持。

12.根据权利要求11所述的气相色谱仪，其中，

具备对所述试料导入部、所述检测器以及所述线路加热构件进行保持的箱体，所述线路加热构件的设置有所述凹部的部分构成为能够装卸。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的气相色谱仪，其中，

在所述柱加热构件的与所述分离柱相接的面上设置有供所述分离柱嵌入且对所述分离柱进行保持的凹部。