JP4302473B2 - Electronic cooler and analyzer using the same - Google Patents

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Description

本発明は、流体中の凝縮物の分離、例えば試料ガス中の水分を除去するために用いられる電子冷却器およびこれを用いた分析装置に関するものである。   The present invention relates to an electronic cooler used for separating condensate in a fluid, for example, removing moisture in a sample gas, and an analysis apparatus using the same.

従来、発生源用分析装置や環境大気用分析装置あるいは自動車排気ガス分析装置などの大気汚染分析装置においては、試料流体中の除湿を目的として、電子冷却器(以下「冷却器」という。)が多用されている。また、化学プロセスを始め、各種研究用・現場用の成分測定用の分析装置にも冷却器は多く利用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an air pollution analysis device such as a generation source analysis device, an environmental air analysis device, or an automobile exhaust gas analysis device, an electronic cooler (hereinafter referred to as “cooler”) is used for dehumidification in a sample fluid. It is used a lot. In addition, coolers are also widely used in chemical processes, as well as analytical devices for component measurement for various research and field use.

一般に、前記冷却器として、例えば図10に示すものが知られている(例えば特許文献1参照)。すなわち、図10において、21はサーモモジュールで、これを両側からセラミックなどの絶縁性素材よりなる一対の支持プレート22,23で支持すると共に、この支持プレート22,23間の全周に充填して形成されたシーリング材としてのシリコンゴムよりなる密閉壁24でサーモモジュール21を支持プレート22,23に封入して冷却部25が形成されている。26は冷却部25の冷却面である支持プレート22に重ねられた熱交換器で、この熱交換器26と冷却器25との間には、それらの熱伝導をよくするために、シリコングリス膜27を介在させている。28は熱交換器26を貫通して設けられたガス供給管で、これに除湿されるサンプルガスが供給される。29は冷却部25の放熱面である支持プレート23側に配置されたフィンなどで形成された放熱部材である。30は熱交換器26に重ねた固定プレートで、その両端ブロック図を貫通する固定ボルト31を、放熱部材29に形成されたねじ孔32にねじ込んで、熱交換器26、冷却部25が互いに固定されて、冷却器が構成される。このように構成された冷却器においては、ガス供給管28に供給されたサンプルガスが熱交換器26を通過する間に、サンプルガスが含む水分をガス供給管28の内面に結露させて除去することができる。   In general, as the cooler, for example, one shown in FIG. 10 is known (see, for example, Patent Document 1). That is, in FIG. 10, reference numeral 21 denotes a thermo module, which is supported by a pair of support plates 22, 23 made of an insulating material such as ceramic from both sides, and filled around the entire circumference between the support plates 22, 23. The cooling module 25 is formed by enclosing the thermo module 21 in the support plates 22 and 23 with the formed sealing wall 24 made of silicon rubber as a sealing material. A heat exchanger 26 is superposed on the support plate 22 which is a cooling surface of the cooling unit 25. In order to improve heat conduction between the heat exchanger 26 and the cooler 25, a silicon grease film is provided. 27 is interposed. Reference numeral 28 denotes a gas supply pipe provided through the heat exchanger 26, to which a sample gas to be dehumidified is supplied. Reference numeral 29 denotes a heat radiating member formed of fins or the like disposed on the support plate 23 side which is the heat radiating surface of the cooling unit 25. Reference numeral 30 denotes a fixing plate overlaid on the heat exchanger 26, and fixing bolts 31 penetrating the both end block diagrams are screwed into screw holes 32 formed in the heat radiating member 29 so that the heat exchanger 26 and the cooling unit 25 are fixed to each other. Thus, a cooler is configured. In the cooler configured as described above, while the sample gas supplied to the gas supply pipe 28 passes through the heat exchanger 26, moisture contained in the sample gas is condensed on the inner surface of the gas supply pipe 28 and removed. be able to.

一方、分析装置の性能は、試料採取部に用いた上記のような冷却器の除湿能力つまり冷却能力に依存することが多い一方、二酸化硫黄(SO2 )や二酸化窒素(NO2 )のように水分に溶解し易い測定成分については、冷却部での溶解損失が大きいことから、各種の工夫が必要となる。例えば、通常は図11のように、試料をドレンセパレータ12に供給し雰囲気温度で凝縮水を分離した後、冷却器10に導入して凝縮・除湿する方法が採られるが、除湿のための冷却温度が2〜5℃として設定されることが多く急冷による溶解損失が多くなることから、ドレンセパレータ後に2段の冷却器を設け、いわゆる3段階除湿により徐々に冷却除湿を行うことが提案されている(例えば特許文献2参照)。 On the other hand, the performance of the analyzer often depends on the dehumidifying capacity of the cooler used in the sampling unit, that is, the cooling capacity, but like sulfur dioxide (SO 2 ) and nitrogen dioxide (NO 2 ). About the measurement component which is easy to melt | dissolve in a water | moisture content, since the dissolution loss in a cooling part is large, various devices are needed. For example, as shown in FIG. 11, usually, a method is adopted in which a sample is supplied to a drain separator 12 and condensed water is separated at ambient temperature and then introduced into a cooler 10 to condense and dehumidify. Since the temperature is often set as 2 to 5 ° C. and dissolution loss due to rapid cooling increases, it has been proposed to provide a two-stage cooler after the drain separator and gradually cool and dehumidify by so-called three-stage dehumidification. (For example, refer to Patent Document 2).

具体的には、図12に示すような方法によって試料が除湿処理される。加熱配管11にて加熱されつつ、多量の水分を含む試料がドレンセパレータ12に供給され、凝縮水が分離される。このときドレンセパレータ12は例えば約40℃で保温され、溶解損失を一定にすることができる。次に試料は40℃程度に温度調節(温調)された配管13を通じて設定温度が例えば20℃の初段冷却器10aに送られ、20℃で冷却除湿され再び凝縮水が分離される。さらに試料は設定温度が例えば2℃の第2段の冷却器10bに供給され、2℃で冷却除湿され3度目の凝縮水の分離が行われる。こうして溶解損失率を減少し、かつ一定の溶解損失率で冷却除湿することができることによって、測定誤差の低減を図るものである。
実開平6−63117号公報 特公昭56−25971号公報
Specifically, the sample is dehumidified by the method shown in FIG. While being heated by the heating pipe 11, a sample containing a large amount of moisture is supplied to the drain separator 12, and the condensed water is separated. At this time, the drain separator 12 is kept at a temperature of about 40 ° C., for example, and the dissolution loss can be made constant. Next, the sample is sent to the first stage cooler 10a having a set temperature of, for example, 20 ° C. through the pipe 13 whose temperature is adjusted (temperature controlled) to about 40 ° C., cooled and dehumidified at 20 ° C., and condensed water is separated again. Further, the sample is supplied to the second stage cooler 10b having a set temperature of, for example, 2 ° C., cooled and dehumidified at 2 ° C., and condensed water is separated for the third time. Thus, by reducing the dissolution loss rate and cooling and dehumidifying at a constant dissolution loss rate, the measurement error can be reduced.
Japanese Utility Model Publication No. 6-63117 Japanese Patent Publication No.56-25971

しかし、上記の方式の除湿器では、試料の冷却のみならず、凝縮水の発生に伴い全ての凝縮水を設定温度まで冷却することとなり、冷却素子の負担が大きくなることがある。また、多段除湿にあっては、その段数に応じた数量の冷却器が必要となり、装置の大型化を招くおそれがある。さらに、初段冷却器にて冷却された試料を第2段の冷却器に供給する場合、夏季などにおいては一旦配管によって雰囲気温度に加温されることとなり、第2段の冷却器に対して負荷を与える可能性がある。あるいは、こうした条件を緩和するために、各部材の配置等に別途の工夫が必要となるなどの装置構成上の制約を受けることとなる。   However, in the above-described type of dehumidifier, not only the sample is cooled, but all the condensed water is cooled to the set temperature as the condensed water is generated, which may increase the burden on the cooling element. In multi-stage dehumidification, the number of coolers corresponding to the number of stages is required, which may increase the size of the apparatus. In addition, when the sample cooled by the first stage cooler is supplied to the second stage cooler, it is heated to the ambient temperature by piping once in summer and the load on the second stage cooler. May give. Alternatively, in order to alleviate such a condition, there is a restriction on the apparatus configuration such that a separate device is required for the arrangement of each member.

つまり、本発明の解決しようとする課題は、冷却素子の負担を軽減するとともに、多段の冷却機能にも対応可能で、効率の良い気液分離が可能なコンパクトな電子冷却器を提供するとともに、これを用いたエネルギー効率の高いコンパクトな高精度の分析装置を提供する点である。また、併せて両者の部品点数を削減して製作費用を低減することのできる点である。   In other words, the problem to be solved by the present invention is to provide a compact electronic cooler that can reduce the burden on the cooling element and can cope with a multi-stage cooling function and can perform efficient gas-liquid separation, It is a point to provide a compact and high-accuracy analyzer using this energy efficiency. In addition, the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of parts of both.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す電子冷却器およびこれを用いた分析装置により上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by the following electronic cooler and an analyzer using the same, and have completed the present invention.

本発明は、1以上の流体通路(流路)の冷却機能を有する電子冷却器において、1つの流路の一部に複数の凝縮物排出路(排出路)を有することを特徴とする。本発明者は、気液が混合する試料においては気体の顕熱よりもはるかに大きな潜熱を吸収し冷却する必要があることから、凝縮物の冷却を最小限にすることが冷却器の熱効率の改善に非常に有効であることを見出したもので、1つの流路に複数の排出路を設けることで、冷却素子の負担を軽減するとともに、多段の冷却機能にも対応可能で、効率の良い気液分離が可能なコンパクトな電子冷却器を提供することができる。   The present invention is characterized in that an electronic cooler having a cooling function of one or more fluid passages (flow paths) has a plurality of condensate discharge paths (discharge paths) in a part of one flow path. The inventor needs to absorb and cool the latent heat much greater than the sensible heat of the gas in the sample mixed with gas and liquid, so minimizing the cooling of the condensate It has been found that it is very effective for improvement. By providing a plurality of discharge paths in one flow path, the burden on the cooling element can be reduced, and it is possible to cope with a multi-stage cooling function, which is efficient. A compact electronic cooler capable of gas-liquid separation can be provided.

また、前記1つの流路の一部に複数の試料供出路(供出路)を有することを特徴とする。前記多段の冷却機能を応用し、こうした構成によって、複数の露点の試料を同時に取出すことができる。例えば、測定対象として水溶性の測定成分(水溶性成分)を含む分析装置の試料処理部において、水溶性成分を溶解の少ない温度での除湿処理を行って測定し、他の成分はさらに低温での除湿処理を行い測定することによって、各成分の性状に合った最適の処理方法を選択し精度よく測定することができる。   In addition, a plurality of sample supply paths (delivery paths) are provided in a part of the one flow path. By applying the multistage cooling function, a sample with a plurality of dew points can be taken out simultaneously by such a configuration. For example, in a sample processing unit of an analyzer that contains a water-soluble measurement component (water-soluble component) as a measurement target, the water-soluble component is measured by dehumidifying it at a temperature at which dissolution is low, and other components are measured at lower temperatures By performing the dehumidifying treatment and measuring, it is possible to select an optimum treatment method suitable for the properties of each component and measure it with high accuracy.

ここで、前記n番目の排出路がn+1番目の排出路の内部に配することを特徴とする。1つの流路に複数の排出路を効率的な配するためには、排出路を多重構造にすることが適切であることを案出したもので、排出路のコンパクト化と合わせ、先に分離した凝縮水を冷却素子から順次遠くに配することで吸収される潜熱を大きく減少させることができ、さらに効率の良い気液分離を可能とすることができる。   Here, the nth discharge path is arranged inside the (n + 1) th discharge path. In order to efficiently arrange multiple discharge paths in one flow path, it was devised that it is appropriate to have multiple discharge paths. By disposing the condensed water sequentially away from the cooling element, the absorbed latent heat can be greatly reduced, and more efficient gas-liquid separation can be achieved.

また、前記流路にスパイラル部材を配置したことを特徴とする。こうした構造によって所定の容積空間における管壁との接触時間を大きくするとともに、スパイラル部材の内芯を多重管とすることで支柱の役割とともに排出路の確保に有効となり、より一層効率の良い気液分離が可能なコンパクトな電子冷却器を提供することができる。   Further, a spiral member is disposed in the flow path. With such a structure, the contact time with the tube wall in a predetermined volume space is increased, and the inner core of the spiral member is made into a multiple tube, so that it becomes effective in securing the discharge path as well as the role of the column, and more efficient gas-liquid A compact electronic cooler that can be separated can be provided.

本発明は、前記1つの流路に複数の温度検出素子を該流路に沿って配置し、該流路の温度を複数の異なる設定温度によって制御することを特徴とする。冷却器の流路において複数の温度検出素子(温度センサ)を該流路に沿って配置し複数の異なる設定温度によって制御することによって、流路の最適温度分布の多段制御をすることができるとともに、発生する凝縮水を各段ごとに設けられた排出路で処理することで、多段の冷却機能を有したコンパクトな電子冷却器を提供することができる。   The present invention is characterized in that a plurality of temperature detection elements are arranged along the flow path in the one flow path, and the temperature of the flow path is controlled by a plurality of different set temperatures. By arranging a plurality of temperature detection elements (temperature sensors) in the flow path of the cooler along the flow path and controlling them by a plurality of different set temperatures, it is possible to perform multistage control of the optimum temperature distribution of the flow path. By processing the generated condensed water in the discharge path provided for each stage, a compact electronic cooler having a multi-stage cooling function can be provided.

また、本発明は、複数の冷却素子を前記流路に沿って配置し、流体の温度を順次低下するように温度制御を行う流路を有することを特徴とする。複数の冷却素子を流路に沿って配し所望の冷却温度に到達するまでに段階的に低下させていくことで、各冷却素子の能力を相互に補完することができるとともに、発生する凝縮水を各段階ごとに設けられた排出路で処理することで、流路内での冷却速度のバラツキを少なくし、凝縮量のバラツキを抑制することができる。   In addition, the present invention is characterized in that a plurality of cooling elements are arranged along the flow path, and a flow path that performs temperature control so as to sequentially decrease the temperature of the fluid is provided. By arranging a plurality of cooling elements along the flow path and gradually reducing them until reaching the desired cooling temperature, the capacities of the cooling elements can be complemented with each other, and the generated condensed water Is processed in the discharge path provided at each stage, thereby reducing the variation in the cooling rate in the flow path and suppressing the variation in the condensation amount.

また、前記設定温度を電子冷却器に導入する流体中の凝縮物含有量に応じて変更可能であることが好適である。冷却器内での凝縮物の発生は、流体中の特定物質の凝縮物への溶解損失を招くことがあり、凝縮物への溶解を最小にするには、多段冷却による多段階の凝縮が好ましい。また、凝縮物への溶解は、冷却器に導入される試料中の凝縮物含有量によって変化する。従って、凝縮物への溶解に伴う損失などを最小限に止め安定した冷却器の特性を得るためには、試料中の凝縮物含有量に応じて流路の設定温度を調整し、最適な温度分布の制御をすることが好ましい。   Further, it is preferable that the set temperature can be changed according to the condensate content in the fluid introduced into the electronic cooler. The generation of condensate in the cooler may cause dissolution loss of a specific substance in the fluid to the condensate, and in order to minimize dissolution in the condensate, multistage condensation by multistage cooling is preferred. . In addition, dissolution in the condensate varies depending on the condensate content in the sample introduced into the cooler. Therefore, in order to minimize the loss accompanying dissolution in the condensate and obtain stable cooler characteristics, the set temperature of the flow path is adjusted according to the condensate content in the sample, and the optimum temperature It is preferable to control the distribution.

本発明は、上記のいずれかの電子冷却器を試料処理部に用いた分析装置において好適である。こうした冷却器は1つの器材で、優れた熱効率を有するとともに、多段の冷却除湿を行うことができることから、分析装置の試料採取部における除湿器として利用することによって、エネルギー効率の高いコンパクトな高精度の分析装置を提供するが有効である。具体的には、水溶性成分を含む試料を冷却除湿する場合などにおいて、段階的に目的とする冷却温度に到達することによって凝縮水の発生速度を略均一化し、また発生する凝縮水を各段階ごとに設けられた排出路で処理することで、凝縮水への溶解に伴う損失の発生を最小限に抑えることによって測定誤差を大きく低減することが可能となる。   The present invention is suitable for an analyzer using any one of the above-described electronic coolers in a sample processing section. Such a cooler is a single device that has excellent thermal efficiency and can perform multi-stage cooling and dehumidification. Therefore, it can be used as a dehumidifier in the sample collection part of the analyzer, making it highly energy efficient, compact and highly accurate. It is effective to provide an analysis apparatus. Specifically, when cooling and dehumidifying a sample containing a water-soluble component, the generation rate of condensed water is substantially uniformed by reaching the target cooling temperature in stages, and the generated condensed water is By processing in the discharge path provided for each, it is possible to greatly reduce the measurement error by minimizing the occurrence of loss due to dissolution in condensed water.

以上のように、本発明は、多段の冷却機能にも対応可能で、試料を効率よく冷却することができるという利点がある。また、部品点数も大幅に減らすことができるので製作コストを低減することができるという利点がある。特に分析装置の試料処理部における除湿器として利用することによって、溶解損失による測定誤差を大きく低減し、エネルギー効率の高いコンパクトな高精度の分析装置を提供することができる。   As described above, the present invention can cope with a multistage cooling function and has an advantage that the sample can be efficiently cooled. Further, since the number of parts can be greatly reduced, there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced. In particular, by using it as a dehumidifier in the sample processing section of the analyzer, a measurement error due to dissolution loss can be greatly reduced, and a compact and highly accurate analyzer with high energy efficiency can be provided.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一例を示す電子冷却器の構成図である。図1(A)において、サーモモジュールを含む冷却素子1が冷却面をブロック2bと接して該ブロック2bを冷却するとともに、放熱面をフィン4と接して放熱している。試料はブロック2aに設けられた流路3に供給され順次冷却・除湿されるとともに、試料中の水分は凝縮水として排出される。ブロック2は第1段冷却用ブロック2aと第2段冷却用ブロック2bとからなり、ブロック2bには温度センサ5が設けられている。ブロック2bは一面を冷却素子1の冷却面と接し所望の冷却温度Tbをなるように制御される。ブロック2aはその一部をブロック2bと接し、周囲温度Tsと冷却温度Tbとの中間的な温度Taとなる。このとき、ブロック2aと2bを一体とすることも可能であるが、試料の冷却温度を流路に沿って段階的に低下し、徐々に凝縮水を排出することで、冷却効率の向上を図り冷却素子の負担の軽減を図ることができることから、別ブロックの方が好ましい。また、ブロック2aの一面に加熱部材および温度センサを設け、略一定の温度になるように制御し、いわゆる多段階除湿を行うことも可能である。   FIG. 1 is a configuration diagram of an electronic cooler showing an example of the present invention. In FIG. 1A, the cooling element 1 including the thermo module cools the block 2b by contacting the cooling surface with the block 2b, and radiates heat by contacting the heat radiation surface with the fins 4. The sample is supplied to the flow path 3 provided in the block 2a and sequentially cooled and dehumidified, and the moisture in the sample is discharged as condensed water. The block 2 includes a first stage cooling block 2a and a second stage cooling block 2b, and a temperature sensor 5 is provided in the block 2b. The block 2b is controlled so that one surface is in contact with the cooling surface of the cooling element 1 and a desired cooling temperature Tb is obtained. A part of the block 2a is in contact with the block 2b and becomes an intermediate temperature Ta between the ambient temperature Ts and the cooling temperature Tb. At this time, the blocks 2a and 2b can be integrated, but the cooling temperature of the sample is lowered stepwise along the flow path, and condensed water is gradually discharged to improve cooling efficiency. Another block is preferable because the burden on the cooling element can be reduced. It is also possible to perform so-called multistage dehumidification by providing a heating member and a temperature sensor on one surface of the block 2a and controlling the temperature so as to reach a substantially constant temperature.

つまり、図1(B)において、流路入口3a(ブロック2aのポイントA)から導入された略周囲温度Ts飽和の水分を含む試料は、徐々に冷却されポイントBで温度Taとなる。このとき、AB間において発生した凝縮水はそのまま下方部にある排出口3cから排出される。次に、試料はブロック2bの入口3bから徐々に冷却されポイントCで第2段設定温度Tbとなる。このとき、BC間において発生した凝縮水はそのまま下方部にある排出口3eから排出される。このように冷却処理された試料は、ポイントDを介して流路出口3dから供出される。   That is, in FIG. 1B, the sample containing the water having a substantially ambient temperature Ts saturation introduced from the flow path inlet 3a (point A of the block 2a) is gradually cooled to the temperature Ta at the point B. At this time, the condensed water generated between AB is directly discharged from the discharge port 3c in the lower part. Next, the sample is gradually cooled from the inlet 3b of the block 2b and reaches the second stage set temperature Tb at the point C. At this time, the condensed water generated between the BCs is directly discharged from the discharge port 3e at the lower part. The sample thus cooled is delivered from the channel outlet 3d via the point D.

このときの試料の各ポイントにおける温度変化を、図2に示す。ブロック2aに設けられた排出路3eがない場合を仮想し、仮想条件の温度分布を破線(b)によって表わすと、B点の温度Ta’が本発明の場合の温度Taと比較して少し高めになる。AB間で発生した凝縮水がBC間まで流れ、これらを冷却するために多くの(負の)エネルギーを必要とするためであり、こうした局部的な冷却を必要とする熱の伝達機構の形成は、冷却素子に過大の負荷を与え、冷却器の熱効率のバランスを悪化させることになる。一方、本発明における温度分布は図2の実線(a)で表わされるように、B点の温度Taを低下することができる。AB間で発生した凝縮水を排出することで、BC間での冷却熱を減少させ冷却素子の負担を大幅に軽減することができるとともに、B点の温度Taを低下することができる。B点の温度低下は、BC間を冷却するための冷却素子の負担をさらに軽減することができる。このように、ブロックの温度低下と冷却素子の負担軽減が相互に作用し合って、冷却器の効率的な熱伝達を図ることができる。なお、上記においては、凝縮水の2段階排出方法を構成例としたが、排出路の数量を3以上とし順次排出することも可能である。   The temperature change at each point of the sample at this time is shown in FIG. When the case where there is no discharge path 3e provided in the block 2a is assumed and the temperature distribution of the virtual condition is represented by a broken line (b), the temperature Ta ′ at the point B is slightly higher than the temperature Ta in the present invention. become. This is because the condensed water generated between AB flows to BC and requires a lot of (negative) energy to cool them, and the formation of such a heat transfer mechanism that requires local cooling is In addition, an excessive load is applied to the cooling element, and the balance of the thermal efficiency of the cooler is deteriorated. On the other hand, the temperature distribution in the present invention can reduce the temperature Ta at the point B as shown by the solid line (a) in FIG. By discharging the condensed water generated between AB, it is possible to reduce the heat of cooling between BCs and greatly reduce the burden on the cooling element, and to reduce the temperature Ta at point B. The temperature drop at point B can further reduce the burden on the cooling element for cooling between the BCs. As described above, the temperature reduction of the block and the reduction of the burden on the cooling element interact with each other, so that efficient heat transfer of the cooler can be achieved. In the above, the two-stage condensate discharge method is used as an example of the configuration, but the number of discharge passages may be three or more and the discharge may be performed sequentially.

このように、本発明は、1以上の流路の冷却機能を有する電子冷却器において、1つの流路の一部に複数の排出路を有することを特徴とする。気液が混合する試料においては気体の顕熱よりもはるかに大きな潜熱を吸収し冷却する必要があることから、凝縮水の冷却を最小限にすることが冷却器の熱効率の改善に非常に有効である。つまり、1つの流路に複数の排出路を設けることで、冷却する凝縮水を大幅に減少させて冷却素子の負担を軽減するとともに、多段の冷却機能にも対応可能で効率の良い気液分離が可能なコンパクトな電子冷却器を提供することができる。   Thus, the present invention is characterized in that an electronic cooler having a cooling function of one or more flow paths has a plurality of discharge paths in a part of one flow path. Minimizing the cooling of the condensate is very effective in improving the thermal efficiency of the cooler because the sample mixed with gas and liquid needs to absorb and cool much more latent heat than the sensible heat of the gas. It is. In other words, by providing multiple discharge paths in one flow path, the condensed water to be cooled is greatly reduced, the burden on the cooling element is reduced, and multi-stage cooling functions can be accommodated for efficient gas-liquid separation. It is possible to provide a compact electronic cooler capable of satisfying the requirements.

本発明の第2の構成を図3に例示する。前記1つの流路の一部に複数の供出路を有することを特徴とする。つまり、ブロック2aのB点を経過した試料を一部供出口3fから供出可能とし、残りの試料はさらに低温のC点を介して供出口3dから供出される。このとき、AB間によって発生した凝縮水は排出口3cから排出され気液分離されるため、前者の試料はB点の温度Taの露点を有し、後者の試料は上記同様C点の温度Tbの露点を有することとなる。このとき、後述のように、(1)ブロック2aの一面に加熱部材6および温度センサ5aを設けて、あるいは(2)ブロック2aの一面に冷却素子1aおよび温度センサ5a(さらには加熱部材6)を設けることによって、供出口3fから供出される試料は略一定の温度Taになるように制御することができる。こうした構成は、2段階に限らず3以上の多段階除湿にも適用が可能であり、1つの冷却器の1つの流路を用いて、複数の異なった露点を有する試料を同時に取出すことができる。また、このときの試料のポイントA〜Dにおける温度は、図2に示す実線のとおりであり、ポイントFにおいてはAとDの中間的な温度の試料で、露点はTaとなる。   A second configuration of the present invention is illustrated in FIG. A plurality of delivery paths are provided in a part of the one flow path. That is, a part of the sample that has passed the point B of the block 2a can be delivered from the outlet 3f, and the remaining sample is delivered from the outlet 3d via the C point at a lower temperature. At this time, since the condensed water generated between AB is discharged from the discharge port 3c and separated into gas and liquid, the former sample has a dew point of the temperature Ta at the point B, and the latter sample has the temperature Tb at the point C as described above. It has a dew point of. At this time, as described later, (1) the heating member 6 and the temperature sensor 5a are provided on one surface of the block 2a, or (2) the cooling element 1a and the temperature sensor 5a (and the heating member 6) are provided on one surface of the block 2a. By providing this, the sample delivered from the delivery port 3f can be controlled to have a substantially constant temperature Ta. Such a configuration can be applied not only to two stages but also to three or more multi-stage dehumidifications, and a sample having a plurality of different dew points can be taken out simultaneously using one flow path of one cooler. . In addition, the temperature at points A to D of the sample at this time is as shown by a solid line in FIG. 2, and at point F, the sample has an intermediate temperature between A and D, and the dew point is Ta.

本構成は、具体的には後述のように、水溶性成分を含む試料を測定対象とする分析装置の試料処理部において適用することが可能であり、水溶性成分の溶解が少ない温度で除湿処理を行った試料によって水溶性成分を測定し、さらに低温での除湿処理を行った試料によって他の成分を測定することによって、各成分の性状に合った最適の処理方法を選択し精度よく測定することができる。   Specifically, as will be described later, this configuration can be applied to a sample processing unit of an analyzer that uses a sample containing a water-soluble component as a measurement target, and is dehumidified at a temperature at which the water-soluble component is less dissolved. Measure the water-soluble component with the sample that has been subjected to, and further measure the other components with the sample that has been dehumidified at a low temperature, so that the most appropriate treatment method that matches the properties of each component can be selected and measured accurately be able to.

図4は、本発明の第3の構成例を示す電子冷却器の構成図である。前述のような複数の排出路を有する場合であって、n番目の排出路がn+1番目の排出路の内部に配することを特徴とする。つまり、図4(A)に示す流路AC間に、例えば図4(B)に示すような部材7を挿入することで2つの排出路3cおよび3eを形成することができ、さらに例えば図4(C)に示すように順次これを複数配することで、複数の排出路を形成することができる。部材7は漏斗状体7aと管7bおよび通路7cからなり、発生した凝縮物を漏斗状体7aで集めて排出路を形成する管7bから排出するとともに、試料を分離して通路7cから管7bの外壁および挿入する外管の内壁との間の空間部を介して次の冷却部Cに導入する。このとき、最初に生成した凝縮物の温度は比較的高く、冷却器の熱効率の面からは冷却熱を奪うことなく排出されることが好ましい。本発明においては、最も内部にある排出路が最も早く生成した凝縮物を排出するために用いられ、外方向に配された複数の排出路から順次低温化された凝縮物が排出されることとなるため、各排出路内に存在する凝縮物が奪う冷却熱はその排出路の壁面との温度差に基く熱量だけであり非常に小さな値となる。従って、排出する凝縮物が持出すエネルギーを最小量にすることができるという好ましい状況を確保しながら、非常にコンパクトな構造で効率的な冷却を行うことができる。また、図4(A)および(C)において破線で示すように、各排出路に対応した試料供出路3fや3f’を設けることも可能である。なお、このときの試料のポイントA〜Dにおける温度は、図2に示す実線のとおりであり、ポイントFおよびF’においてはAとDの中間的な温度で露点BおよびC’の試料となる。   FIG. 4 is a configuration diagram of an electronic cooler showing a third configuration example of the present invention. In the case of having a plurality of discharge paths as described above, the nth discharge path is arranged inside the (n + 1) th discharge path. That is, two discharge paths 3c and 3e can be formed by inserting, for example, a member 7 as shown in FIG. 4B between the flow paths AC shown in FIG. A plurality of discharge paths can be formed by sequentially arranging a plurality of these as shown in (C). The member 7 comprises a funnel 7a, a tube 7b, and a passage 7c. The generated condensate is collected by the funnel 7a and discharged from the tube 7b forming a discharge path, and the sample is separated and the tube 7b is separated from the passage 7c. It introduce | transduces into the following cooling part C through the space part between the outer wall of this, and the inner wall of the outer tube to insert. At this time, the temperature of the condensate generated first is relatively high, and it is preferable that the condensate is discharged without taking cooling heat from the viewpoint of the thermal efficiency of the cooler. In the present invention, the innermost discharge passage is used to discharge the condensate that has been generated earliest, and the condensate that has been lowered in temperature is discharged sequentially from a plurality of discharge passages arranged in the outward direction. Therefore, the cooling heat taken away by the condensate present in each discharge passage is only a heat amount based on the temperature difference from the wall surface of the discharge passage, and becomes a very small value. Therefore, efficient cooling can be performed with a very compact structure while ensuring a favorable situation in which the amount of energy carried out by the discharged condensate can be minimized. Further, as shown by broken lines in FIGS. 4A and 4C, it is also possible to provide sample delivery paths 3f and 3f ′ corresponding to the respective discharge paths. Note that the temperatures at the points A to D of the sample at this time are as shown by the solid lines in FIG. 2, and at the points F and F ′, the samples have dew points B and C ′ at an intermediate temperature between A and D. .

このように、本発明が目指す、1つの流路における複数の排出路の効率的な配置には、(1)排出路を多重構造にすることが適切であり、(2)先に分離した凝縮水を冷却素子から順次遠くに配することで吸収される潜熱を大きく減少させることができる、ことを利用することが非常に有効であり、こうした構成によって、効率の良い気液分離を可能とし、複数の排出路を有するコンパクトな冷却器の供給を図ることができる。   Thus, for the efficient arrangement of a plurality of discharge paths in one flow path aimed at by the present invention, (1) it is appropriate to make the discharge paths in a multiple structure, and (2) the condensation separated earlier It is very effective to use the fact that the latent heat absorbed can be greatly reduced by disposing water sequentially away from the cooling element, and this configuration enables efficient gas-liquid separation, Supply of a compact cooler having a plurality of discharge paths can be achieved.

また、本発明の第4の構成を図5に例示する。前記複数の排出路を形成するために、流路にスパイラル部材8および8’を配置したことを特徴とする。ここで、スパイラル部材8および8’とは、図5(A)および(B)に示すように、芯管8bおよび8’bの周りに螺旋状の仕切り8dおよび8’dを設けた部材をいい、流路を長くするとともに、管壁からの熱伝達を良くして実質的に試料の伝熱面積を増大する働きがある。また、同時に図5(C)のように多重管を構成する場合において仕切り8dによって管同士を保持しあう構造を形成することから、各管の固定つまり一定の大きさの流路を確保し、多重管の保持強度を上げる働きもある。具体的には、図5(B)に示す構造体を図5(A)の流路AB間およびBC間に挿入することで2つの排出路3cおよび3eを形成することができ、さらに例えば図5(C)に示すように順次これを複数配することで、複数の排出路を形成することができる。スパイラル部材8および8’の挿入によって、発生した凝縮物は漏斗状体8aで集められて排出路を形成する管8bから排出されるとともに、試料は分離されて通路8cから管の外壁および挿入する外管の内壁との間の螺旋状の仕切り8dによって熱交換を行いながら次の冷却部Cに導入される。また、図5(A)および(C)において破線で示すように、各排出路に対応した試料供出路3fや3f’を設けることも可能である。なお、このときの試料のポイントA〜Dにおける温度は、図2に示す実線のとおりであり、ポイントFおよびF’においてはAとDの中間的な温度で露点BおよびC’の試料となる。   Moreover, the 4th structure of this invention is illustrated in FIG. In order to form the plurality of discharge paths, spiral members 8 and 8 'are arranged in the flow path. Here, as shown in FIGS. 5A and 5B, the spiral members 8 and 8 ′ are members in which spiral partitions 8d and 8′d are provided around the core tubes 8b and 8′b. It has a function of lengthening the flow path and improving heat transfer from the tube wall to substantially increase the heat transfer area of the sample. At the same time, as shown in FIG. 5 (C), in the case of forming a multi-pipe, a structure that holds the pipes together by the partition 8d is formed, so that each pipe is fixed, that is, a fixed-size flow path is secured. It also works to increase the holding strength of the multiple tubes. Specifically, two discharge paths 3c and 3e can be formed by inserting the structure shown in FIG. 5B between the flow paths AB and BC in FIG. A plurality of discharge paths can be formed by sequentially arranging a plurality of these as shown in 5 (C). By the insertion of the spiral members 8 and 8 ', the generated condensate is collected by the funnel 8a and discharged from the tube 8b forming the discharge passage, and the sample is separated and inserted from the passage 8c into the outer wall of the tube and the tube. The heat is exchanged by the spiral partition 8d between the inner wall of the outer pipe and introduced into the next cooling section C. In addition, as shown by broken lines in FIGS. 5A and 5C, it is also possible to provide sample delivery paths 3f and 3f ′ corresponding to the respective discharge paths. Note that the temperatures at the points A to D of the sample at this time are as shown by the solid lines in FIG. 2, and at the points F and F ′, the samples have dew points B and C ′ at an intermediate temperature between A and D. .

こうした構造によって所定の容積空間における管壁との接触時間を大きくするとともに、スパイラル部材の内芯を多重管とすることで支柱の役割とともに排出路の確保に有効となり、より一層効率の良い気液分離が可能なコンパクトな電子冷却器を提供することができる。   With such a structure, the contact time with the tube wall in a predetermined volume space is increased, and the inner core of the spiral member is made into a multiple tube, so that it becomes effective in securing the discharge path as well as the role of the column, and more efficient gas-liquid A compact electronic cooler that can be separated can be provided.

本発明については、上記の構成に加え、前記1つの流路に複数の温度検出素子を該流路に沿って配置し、該流路の温度を複数の異なる設定温度によって制御することが好適である。冷却器の流路において複数の温度検出素子(温度センサ)を該流路に沿って配置し複数の異なる設定温度によって制御することによって、流路の最適温度分布の多段制御をすることができるとともに、発生する凝縮水を各段ごとに設けられた排出路で処理することで、多段の冷却機能を有したコンパクトな電子冷却器を提供することができる。   In the present invention, in addition to the above-described configuration, it is preferable that a plurality of temperature detection elements are arranged along the flow path in the one flow path, and the temperature of the flow path is controlled by a plurality of different set temperatures. is there. By arranging a plurality of temperature detection elements (temperature sensors) in the flow path of the cooler along the flow path and controlling them by a plurality of different set temperatures, it is possible to perform multistage control of the optimum temperature distribution of the flow path. By processing the generated condensed water in the discharge path provided for each stage, a compact electronic cooler having a multi-stage cooling function can be provided.

具体的な構成(第5の構成例)を図6に例示する。図6(A)において、温度センサ5aおよび5bが設けられた2つのブロック2aおよび2bを配し、ブロック2bの一面に設けられた冷却素子1によって所望の冷却温度である第2段の設定温度Tbに制御される。ブロック2aはその一部をブロック2bと接してブロック2bによる熱伝達(冷却)を受けるとともに一面に加熱部材6を設けることで、周囲温度Tsと冷却温度Tbとの中間的でかつ略一定の第1段の設定温度Taになるように制御される。なお、Taの許容幅が大きな場合にあっては、上記加熱部材6を省略することも可能である。図6(B)において、流路入口3aから導入された試料は、徐々に冷却されポイントBで第1段の設定温度Taとなる。このとき、AB間において発生した凝縮水はそのまま下方部にある排出口3cから排出される。次に、試料はブロック2bの入口3bから徐々に冷却されポイントCで第2段の設定温度Tbとなる。このとき、BC間において発生した凝縮水はそのまま下方部にある排出口3eから排出される。このように冷却処理された試料は、ポイントDを介して流路出口3dから供出される。ここで、BC間においては、新たに発生する凝縮水以外の液を含まないことから、第2段の設定温度Tbに冷却するための冷却素子の負担は大幅に軽減することができ、かつポイントBにおける第1段の温度制御も少ない負荷で容易に行うことができる。また、図6(B)において鎖線で示すように、各排出路に対応した試料供出路Fを設けることも可能である。なお、このときの試料のポイントA〜Dにおける温度は、図2に示す実線のとおりであり、ポイントFにおいてはAとDの中間的な温度で露点Bの試料となる。   A specific configuration (fifth configuration example) is illustrated in FIG. In FIG. 6 (A), two blocks 2a and 2b provided with temperature sensors 5a and 5b are arranged, and a second set temperature that is a desired cooling temperature by the cooling element 1 provided on one surface of the block 2b. Controlled by Tb. A part of the block 2a is in contact with the block 2b, receives heat transfer (cooling) by the block 2b, and is provided with a heating member 6 on one surface, so that the intermediate temperature between the ambient temperature Ts and the cooling temperature Tb is substantially constant. Control is performed so that the set temperature Ta becomes one stage. If the allowable width of Ta is large, the heating member 6 can be omitted. In FIG. 6B, the sample introduced from the flow path inlet 3a is gradually cooled to the first set temperature Ta at the point B. At this time, the condensed water generated between AB is directly discharged from the discharge port 3c in the lower part. Next, the sample is gradually cooled from the inlet 3b of the block 2b and reaches the second stage set temperature Tb at point C. At this time, the condensed water generated between the BCs is directly discharged from the discharge port 3e at the lower part. The sample thus cooled is delivered from the channel outlet 3d via the point D. Here, since the liquid other than the newly generated condensed water is not included between the BCs, the burden on the cooling element for cooling to the set temperature Tb of the second stage can be greatly reduced. The first-stage temperature control in B can be easily performed with a small load. In addition, as shown by a chain line in FIG. 6B, it is also possible to provide a sample supply path F corresponding to each discharge path. The temperature at points A to D of the sample at this time is as shown by the solid line in FIG. 2, and at point F, the sample has a dew point B at an intermediate temperature between A and D.

また、本発明は、複数の冷却素子を前記流路に沿って配置し、流体の温度を順次低下するように温度制御を行う流路を有することが好適である。複数の冷却素子を流路に沿って配し所望の冷却温度に到達するまでに段階的に低下させていくことで、各冷却素子の能力を相互に補完することができるとともに、発生する凝縮水を各段階ごとに設けられた排出路で処理することで、流路内での冷却速度のバラツキを少なくし、凝縮量のバラツキを抑制することができる。   In the present invention, it is preferable that a plurality of cooling elements are disposed along the flow path, and the flow path is configured to perform temperature control so as to sequentially decrease the temperature of the fluid. By arranging a plurality of cooling elements along the flow path and gradually reducing them until reaching the desired cooling temperature, the capacities of the cooling elements can be complemented with each other, and the generated condensed water Is processed in the discharge path provided at each stage, thereby reducing the variation in the cooling rate in the flow path and suppressing the variation in the condensation amount.

具体的な構成(第6の構成例)は、既述の本発明の第2構成例において(2)として述べたように、図3に示すように、ブロック2bに設けられた冷却素子1bに加え、さらにブロック2aの一面に冷却素子1bを設けたものであり、設定温度によっては加熱部材6を設けることも可能である。各々別個の冷却素子を設けて各ブロックの独立した温度制御を可能とするとともに、複数の素子を流路に沿って配置しそれぞれの素子がほぼ同じ容量の熱を吸収することによって、流体の温度を順次低下することができとともに、相互に各素子の負荷を軽減しつつ独立した制御が可能となり、流路の最適な温度分布の形成をすることが容易になる。特に、各流路における試料が含有する凝縮水の量が非常に少ないことから温度制御も非常に精度よく行うことができる。なお、図3では冷却素子およびブロックを2つ用いた場合を例示したが、1のブロックを用いることや3つ以上の冷却素子を用いることも可能である。   As described in (2) in the second configuration example of the present invention described above, the specific configuration (sixth configuration example) is as shown in FIG. 3 in the cooling element 1b provided in the block 2b. In addition, the cooling element 1b is further provided on one surface of the block 2a, and the heating member 6 can be provided depending on the set temperature. A separate cooling element is provided to enable independent temperature control of each block, and a plurality of elements are arranged along the flow path so that each element absorbs substantially the same volume of heat, thereby allowing the temperature of the fluid to be controlled. Can be reduced sequentially, and independent control can be performed while reducing the load on each element, making it easy to form an optimum temperature distribution in the flow path. In particular, since the amount of condensed water contained in the sample in each channel is very small, temperature control can be performed with very high accuracy. In addition, although the case where two cooling elements and two blocks were used was illustrated in FIG. 3, it is possible to use one block or three or more cooling elements.

さらに、前記設定温度を該電子冷却器の周囲温度に応じて変更可能であることが好適である。図7のように、第1段の設定温度をTa、第2段の設定温度をTbとする2段冷却式の冷却器において、ある周囲温度Tsのときの流路の温度分布を実線(a)で示す。ここで、周囲温度がTs’に変化したときであって設定温度TaおよびTbをそのままにした場合には、流路入口から第1段の冷却部までのAB間における温度分布は破線(b)のような急勾配を有することとなる。通常流路入口の露点は周囲温度と同様に変化することから、AB間における凝縮水の発生は大幅に増加することとなり、BC間での発生量とのバランスが大きく崩れることとなり、複数の冷却素子を用いた場合にあっては、前段の冷却素子に対する負荷が大幅に増加することとなる。本発明では周囲温度の上昇に合せて、第1段の設定温度をTa’に上昇させ鎖線(c)のような流路の温度分布を形成することによって、流路各所での凝縮水の発生量を略均等にすることができる。また、周囲温度が低下した場合にあっては、逆に前段の凝縮水の発生の減少に伴うバランスの崩れが生じることとなり、第1段の設定温度を下げることで流路各所での凝縮水の発生量の略均一化を図ることができる。つまり、効率的な冷却器の特性を維持するために、周囲温度に応じて流路の設定温度を調整し最適な温度分布の制御をするものである。周囲温度に応じて中間の複数のポイントでの設定温度を変更することが可能な、1 つの流路に1つの供出路を有する多段冷却方式に対して特に有効な構成であるといえる。   Furthermore, it is preferable that the set temperature can be changed according to the ambient temperature of the electronic cooler. As shown in FIG. 7, in a two-stage cooling type cooler in which the first stage set temperature is Ta and the second stage set temperature is Tb, the temperature distribution of the flow path at a certain ambient temperature Ts is indicated by a solid line (a ). Here, when the ambient temperature changes to Ts ′ and the set temperatures Ta and Tb are left as they are, the temperature distribution between AB from the flow path inlet to the first stage cooling section is a broken line (b). It has a steep slope like Since the dew point at the normal channel inlet changes in the same way as the ambient temperature, the amount of condensed water generated between AB greatly increases, and the balance between the amount of generated water between BC greatly collapses, and multiple cooling In the case where the element is used, the load on the cooling element in the previous stage is greatly increased. In the present invention, as the ambient temperature rises, the set temperature of the first stage is raised to Ta ′ to form a temperature distribution of the flow path as shown by a chain line (c), thereby generating condensed water at various points in the flow path. The amount can be made substantially even. In addition, when the ambient temperature is lowered, the balance is lost due to the decrease in the generation of condensed water in the previous stage. Condensed water in various places in the flow path is lowered by lowering the set temperature in the first stage. It is possible to achieve a substantially uniform generation amount. That is, in order to maintain efficient cooler characteristics, the set temperature of the flow path is adjusted according to the ambient temperature to control the optimum temperature distribution. It can be said that this is a particularly effective configuration for a multi-stage cooling system having one supply path in one flow path, in which the set temperatures at a plurality of intermediate points can be changed according to the ambient temperature.

本発明の第7の構成例を図8に示す。図8(A)および(B)において、冷却器に供給された試料は通常略同じ温度で冷却器から供出する場合が多いことから、所望の温度に冷却除湿された試料を流路出口3d(および3f)から供出するに際し、CD間(およびBF間)の流路をブロック2bおよび2aと接するように配置し、AC間(およびAB間)において試料から放出された熱量を与えて試料温度を徐々に上昇させる点を特徴とする。つまり、ポイントBおよびCで凝縮水と分離された試料は、温度Tb(およびTa)という低温流体でありブロック2bおよび2aを通過することで両ブロックの冷却に利用することができるとともに、非常に顕熱の小さな流体であることから両ブロックを介してTs近くに容易に昇温することができる。   A seventh configuration example of the present invention is shown in FIG. 8A and 8B, since the sample supplied to the cooler is usually supplied from the cooler at approximately the same temperature, the sample cooled and dehumidified to a desired temperature is removed from the flow path outlet 3d ( And 3f), the flow path between CD (and between BF) is placed in contact with blocks 2b and 2a, and the amount of heat released from the sample between AC (and between AB) is given to change the sample temperature. It is characterized by a gradual increase. That is, the sample separated from the condensed water at points B and C is a low-temperature fluid having a temperature Tb (and Ta) and can be used for cooling both blocks by passing through the blocks 2b and 2a. Since the fluid has a small sensible heat, the temperature can be easily raised to near Ts through both blocks.

すなわち、少なくとも一部に、前記流体の温度が順次上昇する流路を有することによって、試料自体の性状に合った熱交換機能を利用した点に特徴がある。冷却前後の試料を向流的に流れるように流路を形成することで、一旦冷却器内で形成された低温試料の(負の)熱量を冷却器に導入された試料の冷却のために利用し冷却素子の補助的役割を果たすとともに、冷却器に導入された試料の熱量を供出試料の加温に利用することで、効率的な熱交換を行うことが可能となる。従って、コンパクトかつ効率的な冷却器を構成することができる。また、本発明の段階的な冷却手法は、向流の温度差が比較的小さな状態で熱交換を行うことができることから、さらに有効な温度制御手段となりうる。   That is, it is characterized in that a heat exchange function suitable for the properties of the sample itself is used by having at least a flow path in which the temperature of the fluid sequentially increases. By forming a flow path so that the sample before and after cooling flows countercurrently, the (negative) calorific value of the low-temperature sample once formed in the cooler is used to cool the sample introduced into the cooler. In addition to serving as an auxiliary element for the cooling element, it is possible to perform efficient heat exchange by using the amount of heat of the sample introduced into the cooler for heating the supplied sample. Therefore, a compact and efficient cooler can be configured. In addition, the stepwise cooling method of the present invention can be a more effective temperature control means because heat exchange can be performed with a relatively small countercurrent temperature difference.

また、冷却器による流体の冷却によって気液混合状態が生じる場合であっては、流路の所定範囲において凝縮物発生量が略一定となるように流路の温度分布を設定し、温度制御することが好適である。気液が混合する試料において、試料温度を1℃低下させるために必要なエネルギー吸収量は試料温度によって異なることから、冷却器流路を一定勾配の単純な温度分布とすることはエネルギー効率の面で効果的ではないこととの知見を基に、複数の排出路から略均等に凝縮水を排出するように温度制御を行うものである。すなわち、凝縮水の発生量を一定にするための流路各部の温度条件を算出し、流路が最適な温度分布(傾斜)を有するように制御する。このように、試料の性状に合った温度分布の制御の方が、冷却素子の負荷の少なく熱伝達も効率であり好ましい。   In the case where a gas-liquid mixed state occurs due to the cooling of the fluid by the cooler, the temperature distribution of the flow path is set and temperature controlled so that the amount of condensate generated is substantially constant in the predetermined range of the flow path. Is preferred. In a sample mixed with gas and liquid, the amount of energy absorption required to lower the sample temperature by 1 ° C. differs depending on the sample temperature. Therefore, a simple temperature distribution with a constant gradient in the cooler channel is an aspect of energy efficiency. Therefore, based on the knowledge that it is not effective, temperature control is performed so as to discharge condensed water from a plurality of discharge paths substantially evenly. That is, the temperature condition of each part of the flow path for making the amount of condensed water generated constant is calculated, and control is performed so that the flow path has an optimal temperature distribution (inclination). As described above, it is preferable to control the temperature distribution according to the properties of the sample because the load on the cooling element is small and the heat transfer is efficient.

また、上記の各構成例において、前記設定温度を電子冷却器に導入する流体中の凝縮物含有量に応じて変更可能であることが好適である。上述のように、冷却器内での凝縮物の発生は、流体中の特定物質の凝縮物への溶解損失を招くことがあり、凝縮物への溶解を最小にするには、多段冷却による多段階の凝縮が好ましい。また、凝縮物への溶解は冷却器に導入される試料中の凝縮物含有量によって変化し、冷却器に供給される試料中の凝縮物含有量つまり試料の露点は、試料自体の性状あるいは周囲温度とともに変化する場合があることから、流路での凝縮量や流路の温度分布は試料自体の性状あるいは周囲温度によって変化する。従って、凝縮物への溶解に伴う損失などを最小限に止め安定した冷却器の特性を得るためには、試料中の凝縮物含有量に応じて流路の設定温度を調整し、最適な温度分布の制御をすることが好ましい。また、上記のような複数の供出路あるいは排出路を有する冷却器の場合には、こうした温度分布の制御との相乗効果によって、非常に溶解損失の少ない冷却器の供給が可能となる。   Moreover, in each said structural example, it is suitable for the said preset temperature to be changeable according to the condensate content in the fluid introduce | transduced into an electronic cooler. As described above, the generation of condensate in the cooler may cause a loss of dissolution of a specific substance in the fluid into the condensate. Stage condensation is preferred. In addition, dissolution in the condensate varies depending on the condensate content in the sample introduced into the cooler, and the condensate content in the sample supplied to the cooler, that is, the dew point of the sample, depends on the properties of the sample itself or the surroundings. Since it may change with temperature, the amount of condensation in the channel and the temperature distribution in the channel change depending on the properties of the sample itself or the ambient temperature. Therefore, in order to minimize the loss accompanying dissolution in the condensate and obtain stable cooler characteristics, the set temperature of the flow path is adjusted according to the condensate content in the sample, and the optimum temperature It is preferable to control the distribution. Further, in the case of a cooler having a plurality of supply paths or discharge paths as described above, it is possible to supply a cooler with very little melting loss due to a synergistic effect with such control of the temperature distribution.

具体的には、測定対象としてSO2 などの水溶性成分を含む分析装置の試料処理部を例にとれば、予め水溶性成分の冷却器内での溶解損失を最小とする流路各部の温度分布を求めておき、試料中の水分量に応じて、各部の設定温度を制御し最適な温度分布にすることによって、試料の性状に合った最適の処理方法を選択し精度よく測定することができる。このときの最適な温度分布は、SO2 など測定成分固有の特性に対応して、実験的に知得することが可能であるとともに、溶解度の温度変化特性および流路温度の分布から計算して求めることも可能である。 Specifically, taking as an example a sample processing part of an analyzer containing a water-soluble component such as SO 2 as an object to be measured, the temperature of each part of the channel that minimizes the dissolution loss of the water-soluble component in the cooler in advance. By obtaining the distribution and controlling the set temperature of each part according to the amount of moisture in the sample to obtain the optimal temperature distribution, it is possible to select the optimal treatment method that matches the properties of the sample and measure it accurately. it can. The optimum temperature distribution at this time can be obtained experimentally corresponding to the characteristics unique to the measurement component such as SO 2 and is calculated from the temperature change characteristic of the solubility and the distribution of the channel temperature. It is also possible.

本発明は、上記のいずれかの電子冷却器を試料処理部に用いた分析装置において好適である。複数の排出路によって順次凝縮物を流路から排除することで、試料が実際に通過する流路に存在する凝縮物を極力少なくすることが可能となり、凝縮物の影響を最小限として測定することができる分析装置を供給することが可能となる。具体的には、水溶性の測定成分を含む試料を冷却除湿する場合などにおいて、段階的に目的とする冷却温度に到達することによって凝縮水の発生速度を略均一化し、また発生する凝縮水を各段階ごとに設けられた排出路で処理することで、凝縮水への溶解に伴う損失の発生を最小限に抑えることによって測定誤差を大きく低減することが可能となる。   The present invention is suitable for an analyzer using any one of the above-described electronic coolers in a sample processing section. By sequentially removing condensate from the flow path using multiple discharge paths, it is possible to minimize the condensate present in the flow path through which the sample actually passes, and to measure with minimal influence of the condensate Therefore, it is possible to supply an analyzer capable of performing the above. Specifically, in the case of cooling and dehumidifying a sample containing a water-soluble measurement component, the generation rate of condensed water is made substantially uniform by reaching the target cooling temperature in stages, and the generated condensed water is reduced. By processing in the discharge path provided for each stage, it is possible to greatly reduce the measurement error by minimizing the generation of loss due to dissolution in condensed water.

また、こうした冷却器は1つの器材で多段の冷却除湿を行うことができることから、従来複数の冷却器を必要とした分析装置の試料採取部における除湿器として利用することによってコンパクトな分析装置を提供することが可能となる。具体的には、図11に示す構成要素からなる分析装置において、冷却器10として本発明の冷却器のいずれかを適用することによって、図12に示す構成要素からなる分析装置とほぼ同等の性能を確保することができる。つまり、1の冷却器によって多段除湿が可能となり、装置のコンパクト化、配管や接続部材などの削減、さらに試料漏洩可能性や保守・点検の軽減を図ることができる。   In addition, since such a cooler can perform multiple stages of cooling and dehumidification with a single device, a compact analyzer can be provided by using it as a dehumidifier in a sample collection section of an analyzer that has conventionally required multiple coolers. It becomes possible to do. Specifically, in the analyzer comprising the components shown in FIG. 11, by applying any one of the coolers of the present invention as the cooler 10, the performance almost equivalent to that of the analyzer comprising the components shown in FIG. Can be secured. In other words, multistage dehumidification is possible with one cooler, and the apparatus can be made compact, the number of pipes and connecting members can be reduced, the possibility of sample leakage, and maintenance and inspection can be reduced.

さらに、複数の供出路を有する冷却器10を分析装置に用いた場合には、複数の異なる露点の試料を1つの冷却器によって得ることができる。分析装置の試料処理部の具体的な構成を図9に例示する。加熱配管11を介して導入された試料は、ドレンセパレータ12によって雰囲気温度で凝縮水を分離した後、冷却器10に導入して凝縮・除湿処理を行い分析計に供給され測定される。このとき、同一試料中の成分であっても、上述のように、例えば、SO2 やNO2 のような水溶性成分は、一酸化炭素(CO)や二酸化炭素(CO2 )のような非水溶性成分と異なる冷却温度で処理することが好ましい。従って、前者を例えば、5〜15℃の範囲内で設定した冷却部位から取り出して分析計14aに供給し、後者を2〜5℃で設定した冷却部位から取り出して分析計14bに供給することで、1つの冷却器で両者にとって最適条件で測定することができる。つまり、水溶性成分は、冷却器内部での凝縮水との接触の減少と合わせて、設定温度上昇による溶解損失および吸着による応答遅れの大幅な軽減を図ることができることで総合的な測定精度の向上をはかることができる一方、非溶解成分は、従来同様水分による干渉影響などの軽減による測定精度の向上を確保することができる。このように、測定対象として水溶性成分を含む分析装置の試料処理部において適用した場合には、水溶性成分の溶解が少ない温度で除湿処理を行った試料をもって水溶性成分を測定し、他の成分はさらに低温での除湿処理を行った試料をもって測定することによって、各成分の性状に合った最適の処理方法を選択し精度よく測定することができる。 Furthermore, when the cooler 10 having a plurality of delivery paths is used in the analyzer, a plurality of samples having different dew points can be obtained by one cooler. A specific configuration of the sample processing unit of the analyzer is illustrated in FIG. The sample introduced through the heating pipe 11 is separated into condensed water at the ambient temperature by the drain separator 12 and then introduced into the cooler 10 to be condensed and dehumidified and supplied to the analyzer for measurement. At this time, even if it is a component in the same sample, as described above, for example, a water-soluble component such as SO 2 or NO 2 is not a non-carbon component such as carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO 2 ). It is preferable to treat at a cooling temperature different from that of the water-soluble component. Therefore, for example, the former is taken out from the cooling part set within a range of 5 to 15 ° C. and supplied to the analyzer 14a, and the latter is taken out from the cooling part set at 2 to 5 ° C. and supplied to the analyzer 14b. One cooler can be measured under the optimum conditions for both. In other words, water-soluble components can be combined with a decrease in contact with condensed water inside the cooler, and can greatly reduce dissolution loss due to set temperature rise and response delay due to adsorption. While the improvement can be achieved, the non-dissolved component can ensure the improvement in measurement accuracy due to the reduction of the interference effect due to moisture as in the conventional case. Thus, when applied in a sample processing section of an analyzer containing a water-soluble component as a measurement target, the water-soluble component is measured with a sample that has been dehumidified at a temperature at which the water-soluble component is less dissolved, By measuring a component with a sample that has been dehumidified at a lower temperature, it is possible to select an optimum processing method that matches the properties of each component and to measure it accurately.

さらに、凝縮物を順次凝縮物を流路から排除することで、確実な試料処理を確保するとともに、優れた熱効率を有することからエネルギー効率の高いコンパクトな高精度の分析装置を提供することが可能となる。   Furthermore, by removing the condensate sequentially from the flow path, it is possible to ensure reliable sample processing and to provide a high-energy compact and high-precision analyzer with excellent thermal efficiency. It becomes.

以上は、主として水分を含む試料を中心に述べたが、同様の技術は、複数の露点を有する有機混合物についても適用されるものである。例えば、ブタンやペンタンやヘキサンの混合物について、本発明の適用は非常に有効であり、上記に限定されるものでないことはいうまでもない。また、1つ流路の場合を述べたが、複数の流路を有する冷却器においても適用可能である。特に、各流路において凝縮物の存在が少ないことから、複数の流路を有する場合であっても冷却素子の負担が大幅に軽減され、エネルギー効率の高いコンパクトな冷却器およびこれを用いた分析装置を提供することができる。   Although the above description has focused on samples mainly containing moisture, the same technique can be applied to an organic mixture having a plurality of dew points. For example, it is needless to say that the application of the present invention is very effective for a mixture of butane, pentane and hexane, and is not limited to the above. Moreover, although the case of one flow path was described, it can be applied to a cooler having a plurality of flow paths. In particular, since there is little condensate in each channel, the burden on the cooling element is greatly reduced even when there are multiple channels, and a compact cooler with high energy efficiency and analysis using this An apparatus can be provided.

本発明に係る電子冷却器の第1の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the 1st structural example of the electronic cooler which concerns on this invention. 本発明に係る電子冷却器の特性を例示する説明図Explanatory drawing illustrating characteristics of the electronic cooler according to the present invention 本発明に係る電子冷却器の第2の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the 2nd structural example of the electronic cooler which concerns on this invention. 本発明に係る電子冷却器の第3の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the 3rd structural example of the electronic cooler which concerns on this invention. 本発明に係る電子冷却器の第4の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the 4th structural example of the electronic cooler which concerns on this invention. 本発明に係る電子冷却器の第5の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the 5th structural example of the electronic cooler which concerns on this invention. 本発明に係る電子冷却器の特性を例示する説明図Explanatory drawing illustrating characteristics of the electronic cooler according to the present invention 本発明に係る電子冷却器の第6の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the 6th structural example of the electronic cooler which concerns on this invention. 本発明に係る分析装置の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the structural example of the analyzer which concerns on this invention 従来技術に係る電子冷却器の1の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the example of 1 structure of the electronic cooler which concerns on a prior art 従来技術に係る分析装置の1の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the example of 1 structure of the analyzer which concerns on a prior art 従来技術に係る分析装置の他の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the other structural example of the analyzer which concerns on a prior art

符号の説明Explanation of symbols

1 冷却素子
2 ブロック
3 試料流路(流路)
4 フィン
5 温度検出素子(温度センサ)
6 加熱部材
7 部材
8 スパイラル部材
1 Cooling element 2 Block 3 Sample flow path (flow path)
4 Fin 5 Temperature detection element (temperature sensor)
6 Heating member 7 Member 8 Spiral member

Claims (7)

1以上の流体通路(流路)の冷却機能を有する電子冷却器において、1つの流路の一部に、複数の凝縮物排出路(排出路)と、複数の試料供出路(供出路)を有することを特徴とする電子冷却器。 In an electronic cooler having a cooling function for one or more fluid passages (flow paths) , a plurality of condensate discharge paths (discharge paths) and a plurality of sample discharge paths (discharge paths) are provided in a part of one flow path. An electronic cooler characterized by comprising: 前記n番目の排出路がn+1番目の排出路の内部に配することを特徴とする請求項1に記載の電子冷却器。 2. The electronic cooler according to claim 1, wherein the nth discharge path is disposed inside the n + 1th discharge path. 前記流路にスパイラル部材を配置したことを特徴とする請求項1または2に記載の電子冷却器。 Cooler according to claim 1 or 2, characterized in that a spiral member in the flow path. 前記1つの流路に複数の温度検出素子を該流路に沿って配置し、該流路の温度を複数の異なる設定温度によって制御することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電子冷却器。 Wherein the plurality of temperature detection elements in one channel disposed along the flow path, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that controlled by setting different temperatures the temperature of the flow path with multiple Electronic cooler. 複数の冷却素子を前記流路に沿って配置し、流体の温度を順次低下するように温度制御を行う流路を有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の電子冷却器。 A plurality of cooling elements disposed along the flow path, cooler according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it has a flow passage to control the temperature so as to lower the temperature of the fluid sequentially . 前記設定温度を電子冷却器に導入する流体中の凝縮物含有量に応じて変更可能であることを特徴とする請求項に記載の電子冷却器。 The electronic cooler according to claim 4 , wherein the set temperature can be changed according to a condensate content in a fluid introduced into the electronic cooler. 前記請求項1〜のいずれかの電子冷却器を試料処理部に用いたことを特徴とする分析装置。 An analyzer using the electronic cooler according to any one of claims 1 to 6 in a sample processing section.
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