JP5561033B2

JP5561033B2 - ガスクロマトグラフ

Info

Publication number: JP5561033B2
Application number: JP2010194347A
Authority: JP
Inventors: 靖典寺井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: JP2012052861A; CN102384953A; CN102384953B

Description

本発明は、オーブンの内部にカラムを収容して、カラムの温度を調節するガスクロマトグラフに関する。

ガスクロマトグラフでは、試料ガスが、キャリアガスに押されてカラムの入口端からカラム内に導入される。これにより、試料ガスに含まれる各測定物質は、カラム内を通過する間に時間軸方向に分離されて、カラムの出口端に到達することになる。このとき、試料ガスを所定の温度でカラム内を通過させるために、オーブンの内部にカラムを収容して、オーブンの内部の温度（例えば、４５０℃までの任意の温度）Ｔを調節することができるガスクロマトグラフが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図３は、従来のガスクロマトグラフの一例を示す断面図である。また、図４（ａ）は、図３に示すガスクロマトグラフの左側面図であり、図４（ｂ）は、図３に示すガスクロマトグラフの右側面図であり、図４（ｃ）は、図３に示すガスクロマトグラフの背面図である。
ガスクロマトグラフ１０１は、器壁を有する筐体２０と、筐体２０の内部に配置されるオーブン１０と、試料ガスが通過するカラム３１と、オーブン１０の内部に配置される第一ハネ３２と、第一モータ４０と、第一ハネ３２と第一モータ４０とを連結する第一シャフト３４と、オーブン１０の外部に配置される第二ハネ３３と、第二モータ４１と、第二ハネ３３と第二モータ４１とを連結する第二シャフト３５とを備える。

オーブン１０は、上下左右の４面の断熱性の壁１１と、断熱性の背面壁１２と、断熱性の前面壁となる前面扉１３とで囲われた立方体形状のハウジングを備え、オーブン１０の内部には、オーブン１０の内部の空気を加熱するヒータ１４が収容されている。また、オーブン１０の内部には、カラム３１と第一ハネ３２とが収容されている。
そして、背面壁１２には円柱形状の貫通孔１２ａが形成されており、第一シャフト３４が貫通孔１２ａを貫通することにより、オーブン１０の内部の第一ハネ３２と、オーブン１０の外部の第一モータ４０とを連結する。

第一モータ４０は、円筒形状のフレーム４０ａと、フレーム４０ａの内周面に固定されたステータ４０ｂと、第一シャフト３４の他端部の外周面に固定されたロータ４０ｃと、第一シャフト３４がフレーム４０ａに対して回転自在となるように第一シャフト３４の他端部を支持する２個のベアリング４０ｄとを有する。ベアリング４０ｄには、第一シャフト３４を滑らかに回転させるために、潤滑油が使用されている。
第一シャフト３４は、所定の耐熱性と所定の強度を有する金属（例えば、鉄等）で形成されており、例えば、直径１０ｍｍ、長さ２３５ｍｍ等の円柱形状である。そして、第一シャフト３４の一端部は、第一ハネ３２の中央部に固定されている。そして、第一シャフト３４の他端部は、第一モータ４０に対して円柱形状の中心軸を回転軸として回転自在となるように支持されている。

第二モータ４１は、円筒形状のフレーム４１ａと、フレーム４１ａの内周面に固定されたステータ４１ｂと、第二シャフト３５の他端部の外周面に固定されたロータ４１ｃと、第二シャフト３５がフレーム４１ａに対して回転自在となるように第二シャフト３５の他端部を支持する２個のベアリング４１ｄとを有する。ベアリング４１ｄには、第二シャフト３５を滑らかに回転させるために、潤滑油が使用されている。
第二シャフト３５は、所定の耐熱性と所定の強度を有する金属（例えば、鉄等）で形成されており、例えば、直径１０ｍｍ、長さ２３５ｍｍ等の円柱形状である。そして、第二シャフト３５の一端部は、第二ハネ３３の中央部に固定されている。そして、第二シャフト３５の他端部は、第二モータ４１に対して円柱形状の中心軸を回転軸として回転自在となるように支持されている。なお、第二モータ４１が前方に配置され、第二ハネ３３が後方に配置されている。

筐体２０は、上面壁（図示せず）と、下面壁（図示せず）と、左側壁２１と、右側壁２２と、背面壁１２３と、前面壁２４とで囲われた直方体形状の器壁を有する。筐体２０の内部には、オーブン１０が器壁と所定の距離（空間）を空けて収容されている。
左側壁２１の前部下部と中部下部とには、複数個の長穴の開口部２１ａが形成されるとともに、右側壁２２の前部中部と前部下部とには、複数個の長穴の開口部２２ａが形成されている。
背面壁１２３の中央部には、直径Ｌ_３（例えば、１００〜１３０ｍｍ）の円形状の後側開口部１２３ａが形成されている。後側開口部１２３ａの前方５〜１０ｍｍの位置には、第二ハネ３３が配置されている。なお、回転軸と垂直となる面において、後側開口部１２３ａの面積は、第二ハネ３３の回転面積（直径Ｌ_１の円形状）の１．１倍となっている。

このようなガスクロマトグラフ１０１において、ヒータ１４に通電電力を供給することによってオーブン１０の内部の空気を加熱して、第一モータ４０に通電電力を供給することによって第一シャフト３４を介して第一ハネ３２を回転させることで加熱された空気を循環させることにより、オーブン１０の内部を均一の目的温度Ｔにするようになっている。また、第二モータ４１に通電電力を供給することによって第二シャフト３５を介して第二ハネ３３を回転させることで、前側開口部２１ａ、２２ａから空気を筐体２０とオーブン１０との間に入れ、筐体２０とオーブン１０との間を前方から後方（所定の方向）に空気を流通させ、その後、後側開口部１２３ａから空気を排出させることにより、筐体２０と第一モータ４０と第二モータ４１とを空気で冷却するようになっている。

特開平９−６８５２０号公報

ところが、上述したようなガスクロマトグラフ１０１では、筐体２０は安全上７０℃以下にする必要がある。また第一モータ４０や第二モータ４１が１００℃以上の高温になったりすると、電気導線（図示せず）等が劣化したり、第一モータ４０や第二モータ４１のベアリング４０ｄ、４１ｄの潤滑油等が流出したりしてしまうため、筐体２０とオーブン１０との間を所定の方向に流通させた空気で筐体２０と第一モータ４０と第二モータ４１とを冷却するようになっている。しかしながら、オーブン１０のハウジングの熱で暖められた空気を用いるので、第一モータ４０や第二モータ４１が効率よく冷却されていなかった。そのため、第二ハネ３３を速く回転させて、筐体２０とオーブン１０との間を流通する空気の流速を上げたところ、今度は筐体２０だけでなく、オーブン１０のハウジングも冷却されてしまうという問題点が発生した。
そこで、本発明は、モータと筐体とを適切に冷却することができるガスクロマトグラフを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のガスクロマトグラフは、外部と内部とを分離する器壁を有する筐体と、前記筐体の内部に、前記器壁と空間を空けて配置されるオーブンと、前記オーブンの内部に配置されるカラム及び第一ハネと、前記筐体の内部であり、かつ、前記オーブンの外部である位置に配置される第二ハネ、第一モータ及び第二モータと、所定の方向に伸びる棒状であり、一端部に第一ハネが接続され、前記第一モータによって所定の方向を中心軸として回転する第一シャフトと、所定の方向に伸びる棒状であり、一端部に第二ハネが接続され、前記第二モータによって所定の方向を中心軸として回転する第二シャフトとを備え、前記筐体とオーブンとの間を所定の方向に流通するように空気を通過させるために、前記筐体の前部には前側開口部が形成されるとともに、前記筐体の後部には後側開口部が形成されており、前記第二ハネは、当該後側開口部の前方に配置されるガスクロマトグラフであって、前記所定の方向と垂直となる面において、前記後側開口部の面積は、前記第二ハネの回転面積より大きく、前記後側開口部の周縁部から前記オーブンに向かって伸び、かつ、伸びた端面と前記オーブンとの間には隙間が形成された筒形状のダクトが形成されており、前記ダクトの内部に、少なくとも第二ハネと第二モータとが配置されているようにしている。

ここで、「所定の方向」とは、設計者等によって筐体とオーブンとの間に空気を通過させるために予め決められた任意の一方向であり、例えば、前方から後方等となる。
また、「回転面積」とは、第二ハネが回転してできる面積のことをいう。

本発明のガスクロマトグラフによれば、第二ハネを回転させることで、前側開口部から空気を筐体とハウジングとの間に入れ、筐体とハウジングとの間を所定の方向に空気を流通させ、その後、後側開口部の中央部から空気を排出させることにより、筐体とモータとを空気で冷却するようになっている。さらに、第二ハネの回転面積より大きい後側開口部の周縁部から空気を入れ、モータの周りに空気を流通させ、その後、後側開口部の中央部から排出させることにより、モータを空気で冷却するようになっている。つまり、筐体とオーブンとの間を流通していない空気でモータを冷却することができる。

以上のように、本発明のガスクロマトグラフによれば、モータと筐体とを適切に冷却することができる。

（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の発明において、前記後側開口部は、四角形であるようにしてもよい。
また、上記の発明において、前記所定の方向と垂直となる面において、前記後側開口部の面積は、前記第二ハネの回転面積の１．２倍以上２．２５倍以下であるようにしてもよい。
本発明のガスクロマトグラフによれば、後側開口部の面積は、第二ハネの回転面積の１．２倍以上２．２５倍以下であるようにしているので、後側開口部の周縁部から空気を入れ、モータの周りに空気を流通させ、その後、後側開口部の中央部から排出させることが確実にできる。

そして、上記の発明において、前記第一シャフトと第二シャフトとは、結合されて一本のシャフトとなるとともに、前記第一モータと第二モータとは、一体的に機能するように一個のモータとなっているようにしてもよい。

本発明のガスクロマトグラフの一例を示す断面図である。図１に示すガスクロマトグラフの左右の側面図と背面図である。従来のガスクロマトグラフの一例の断面図である。図３に示すガスクロマトグラフの左右の側面図と背面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、本発明のガスクロマトグラフの一例を示す断面図である。また、図２（ａ）は、図１に示すガスクロマトグラフの左側面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すガスクロマトグラフの右側面図であり、図２（ｃ）は、図１に示すガスクロマトグラフの背面図である。なお、上述したガスクロマトグラフ１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
ガスクロマトグラフ１は、器壁を有する筐体２０と、筐体２０の内部に配置されるオーブン１０と、試料ガスが通過するカラム３１と、オーブン１０の内部に配置される第一ハネ３２と、第一モータ４０と、第一ハネ３２と第一モータ４０とを連結する第一シャフト３４と、オーブン１０の外部に配置される第二ハネ３３と、第二モータ４１と、第二ハネ３３と第二モータ４１とを連結する第二シャフト３５とを備える。

筐体２０は、上面壁（図示せず）と、下面壁（図示せず）と、左側壁２１と、右側壁２２と、背面壁２３と、前面壁２４とで囲われた直方体形状の器壁を有する。筐体２０の内部には、オーブン１０が器壁と所定の距離（空間）を空けて収容されている。
左側壁２１の前部下部と中部下部とには、複数個の長穴の開口部２１ａが形成されるとともに、右側壁２２の前部中部と前部下部とには、複数個の長穴の開口部２２ａが形成されている。
背面壁２３の中央部には、一辺Ｌ_２（例えば、１１０ｍｍ）の四角形の後側開口部２３ａが形成されている。後側開口部２３ａの前方５〜１０ｍｍの位置には、第二ハネ３３が配置されている。なお、回転軸と垂直となる面において、後側開口部２３ａの面積は、第二ハネ３３の回転面積（直径Ｌ_１の円形状）の１．５倍となっている。
さらに、後側開口部２３ａの周縁部には、四角筒形状（例えば、一辺１１０ｍｍ、高さ９０ｍｍ）のダクト２３ｂが形成されている。つまり、ダクト２３ｂの内部に第二ハネ３３と第二モータ４１とが配置されている。

このようなガスクロマトグラフ１において、ヒータ１４に通電電力を供給することによってオーブン１０の内部の空気を加熱して、第一モータ４０に通電電力を供給することによって第一シャフト３４を介して第一ハネ３２を回転させることで加熱された空気を循環させることにより、オーブン１０の内部を均一の目的温度Ｔにするようになっている。また、第二モータ４１に通電電力を供給することによって第二シャフト３５を介して第二ハネ３３を回転させることで、前側開口部２１ａ、２２ａから空気を筐体２０とオーブン１０との間に入れ、筐体２０とオーブン１０との間を前方から後方（所定の方向）に空気を流通させ、その後、後側開口部２３ａの中央部から空気を排出させることにより、筐体２０と第一モータ４０と第二モータ４１とを空気で冷却するようになっている。さらに、後側開口部２３ａの周縁部（四角形の角部）から空気を入れ、第二モータ４１とダクト２３ｂとの間に空気を所定の方向と逆方向に流通させ、その後、第二モータ４１とダクト２３ｂとの間に空気を所定の方向に流通させ、後側開口部２３ａの中央部から排出させることにより、第二モータ４１を空気で冷却するようになっている。つまり、筐体２０とオーブン１０との間を流通していない空気で第二モータ４１を冷却することができる。

以上のように、本発明のガスクロマトグラフ１によれば、第一モータ４０と第二モータ４１と筐体２０とを適切に冷却することができる。

＜他の実施形態＞
（１）上述したガスクロマトグラフ１において、ダクト２３ｂの内部に第二ハネ３３と第二モータ４１とが配置されているような構成を示したが、ダクトの内部に第二ハネと第二モータと第一モータとが配置されているような構成としてもよい。
（２）上述したガスクロマトグラフ１において、第一モータ４０と第二モータ４１とが分離されて設けられているような構成を示したが、第一シャフトと第二シャフトとを連結させることにより、第一モータと第二モータとが一体的になるように１個のモータで設けられているような構成としてもよい。

本発明は、オーブンの内部にカラムを収容して、カラムの温度を調節するガスクロマトグラフに利用することができる。

１ガスクロマトグラフ
１０オーブン
２０筐体
２１ａ、２２ａ前側開口部
２３ａ後側開口部
２３ｂダクト
３１カラム
３２第一ハネ
３３第二ハネ
３４第一シャフト
３５第二シャフト
４０第一モータ
４１第二モータ

Claims

外部と内部とを分離する器壁を有する筐体と、
前記筐体の内部に、前記器壁と空間を空けて配置されるオーブンと、
前記オーブンの内部に配置されるカラム及び第一ハネと、
前記筐体の内部であり、かつ、前記オーブンの外部である位置に配置される第二ハネ、第一モータ及び第二モータと、
所定の方向に伸びる棒状であり、一端部に第一ハネが接続され、前記第一モータによって所定の方向を中心軸として回転する第一シャフトと、
所定の方向に伸びる棒状であり、一端部に第二ハネが接続され、前記第二モータによって所定の方向を中心軸として回転する第二シャフトとを備え、
前記筐体とオーブンとの間を所定の方向に流通するように空気を通過させるために、前記筐体の前部には前側開口部が形成されるとともに、前記筐体の後部には後側開口部が形成されており、
前記第二ハネは、当該後側開口部の前方に配置されるガスクロマトグラフであって、
前記所定の方向と垂直となる面において、前記後側開口部の面積は、前記第二ハネの回転面積の１．２倍以上２．２５倍以下であり、
前記後側開口部の周縁部から前記オーブンに向かって所定の方向に伸び、かつ、伸びた端面と前記オーブンとの間には隙間が形成された筒形状のダクトが形成されており、
前記ダクトの内部に、少なくとも第二ハネと第二モータとが配置されていることを特徴とするガスクロマトグラフ。
前記後側開口部は、四角形であることを特徴とする請求項１に記載のガスクロマトグラフ。
前記第一シャフトと第二シャフトとは、結合されて一本のシャフトとなるとともに、
前記第一モータと第二モータとは、一体的に機能するように一個のモータとなっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のガスクロマトグラフ。