JP6332098B2

JP6332098B2 - フローセル

Info

Publication number: JP6332098B2
Application number: JP2015062166A
Authority: JP
Inventors: 昌秀軍司
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2035-03-25
Also published as: US9995673B2; US20160282317A1; JP2016180728A

Description

本発明は、フローセルに関するものである。

液体クロマトグラフィーに用いられる検出器の一つとして、分光光度計を用いた吸光度検出器が知られている。このような吸光度検出器は、カラムで分離された試料成分を順次検出するためにフローセルを備えている（例えば特許文献１を参照。）。

図６は従来のフローセルを説明するための概略的な断面図である。
フローセル１０１の機能として、移動相がセルボディ１０３内の流路１０５を流される際にセルボディ１０３とレンズ１０７（もしくは窓板）との間から液漏れが生じないように、シール性を確保する必要がある。従来のフローセル１０１では、レンズ固定用ネジ１０９を締め込むことにより、接液側ガスケット１１１とレンズ１０７がセルボディ１０３に押し付けられることでシール性を確保していた。

また、レンズ１０７の破損を防止するため、レンズ固定用ネジ１０９は空気側ガスケット１１３を介してレンズ１０７側に押し込まれる。接液側ガスケット１１１及び空気側ガスケット１１３の材料には、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）ような樹脂が使用される。

特開２０１４−１７４０９９号公報

従来技術では、レンズ固定用ネジを締め込んだ直後であれば、十分に強い力でレンズがセルボディ側へ押し込まれ、レンズとセルボディとの間のシール性は保たれている。しかし、時間が経つにつれて接液側ガスケット及び空気側ガスケットが変形し、セルボディに対するレンズの押し付け力が緩和される。そのため、フローセルの組立から時間が経つにつれて、フローセルの耐圧性能が劣化するという問題があった。

本発明は、フローセルの耐圧性能の劣化を低減することを目的とするものである。

本発明の実施形態のフローセルは、内部に流路が形成されたセルボディと、光源からの光が上記流路に入射又は出射する部分に配置された光透過性部材と、上記光透過性部材と上記セルボディの間に配置された封止部材と、上記光透過性部材を上記セルボディ側へ押し付けるための、金属材料からなる弾性部材と、上記弾性部材を位置決めするために上記セルボディに取り付けられる留め具と、を備えたものである。

本発明の実施形態のフローセルは、フローセルの耐圧性能の劣化を低減することができる。

フローセルの一実施形態を説明するための概略的な構成図である。実施形態のフローセルが適用される検出器の光学系の一例を説明するための概略的な構成図である。フローセルの他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。フローセルのさらに他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。フローセルのさらに他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。従来のフローセルを説明するための概略的な断面図である。

本発明の実施形態のフローセルにおいて、上記光透過性部材は例えばレンズ又は窓板である。ただし、上記光透過性部材はレンズ又は窓板に限定されず、光源からの光を入射又は出射できる部材であればよい。

また、本発明の実施形態のフローセルにおいて、上記留め具は、例えば上記光の光路に穴をもつ固定用ネジである。ただし、上記留め具は上記固定用ネジに限定されない。上記留め具は上記弾性部材を位置決めすることができる機能を有するものであればよい。例えば、上記光の光路に穴をもち、セルボディにネジで固定される板状部材であってもよい。

また、本発明の実施形態のフローセルにおいて、上記弾性部材は例えば皿ばね形状を有している。本発明の実施形態において、「皿ばね形状」には、中央に穴の開いた円錐台形状のほか、中央に穴の開いた平坦な円盤形状、いわゆる平座金形状も含まれる。

さらに、本発明の実施形態のフローセルにおいて、例えば、上記留め具は上記固定用ネジであり、上記皿ばね形状を有する上記弾性部材は上記固定用ネジと一体化されているようにしてもよい。これにより、上記皿ばね形状を有する上記弾性部材と上記固定用ネジが別々の部品である場合と比較してフローセルの部品点数を少なくすることができ、フローセルの組み立てコストを低減できる。

また、本発明の実施形態のフローセルにおいて、上記弾性部材は、例えば圧縮ばねである。

なお、本発明の実施形態のフローセルにおいて、上記弾性部材は、皿ばね形状を有するものや圧縮ばねに限定されない。上記弾性部材は、金属材料からなり、光透過性部材を上記セルボディ側へ押し付けることが可能なものであれば、形状や動作の仕方は問われない。例えば、上記弾性部材は、板ばねやばね座金、皿形の歯付座金、波形座金などであってもよい。

また、本発明の実施形態のフローセルにおいて、例えば、上記光透過性部材と上記弾性部材の間に樹脂からなる緩衝部材が配置されており、上記弾性部材は上記緩衝部材を介して上記光透過性部材を上記セルボディ側へ押し付けるようにしてもよい。これにより、金属材料からなる弾性部材が光透過性部材に直接接触して光透過性部材が損傷するのを防止できる。

図１は、フローセルの一実施形態を説明するための概略的な構成図である。
フローセル１はセルボディ３を備えている。セルボディ３は、例えば金属材料で形成されており、ここではステンレスで形成されている。セルボディ３の内部に流路５が形成されている。流路５には液体クロマトグラフのカラムで分離された試料成分を含む移動相が移動相入口５ａから導入される。流路５に導入された移動相は移動相出口５ｂから排出される。また、流路５には光源からの光が照射される。例えば、流路５の一部はフローセル１に照射される光の光路に平行に形成されている。

フローセル１において、光源からの光が流路５に入射又は出射する部分にレンズ７，７が配置されている。レンズ７は、例えば集光レンズ、ここでは平凸レンズである。フローセル１に照射される光は、一方のレンズ７を介して流路５に入り、他方のレンズ７を介してフローセル１の外部に出射される。

レンズ７とセルボディ３の間に接液側ガスケット９（封止部材）が配置されている。レンズ７をセルボディ３側へ押し付けるための弾性部材１１が設けられている。弾性部材１１を位置決めするために、セルボディ３に固定用ネジ１３（留め具）が取り付けられている。レンズ７と弾性部材１１の間に空気側ガスケット１５（緩衝部材）が設けられている。

接液側ガスケット９、弾性部材１１及び空気側ガスケット１５は、例えば、中央に穴の開いた円盤形状をそれぞれ有している。例えば、弾性部材１１は、負荷がかかっていない状態で平坦な円盤形状（皿ばね形状）を有するものである。空気側ガスケット１５は、弾性部材１１と接触する部分に突起部１５ａを備えている。
固定用ネジ１３は、例えば、フローセル１に照射される光の光路に穴をもつ雄ネジである。

接液側ガスケット９及び空気側ガスケット１５は、例えばＰＦＡやＰＣＴＦＥなどのフッ素樹脂で形成されている。弾性部材１１及び固定用ネジ１３は、例えばステンレスなどの金属材料で形成されている。

固定用ネジ１３が締め込まれることにより弾性部材１１がたわみ、弾性部材１１の復元力によって空気側ガスケット１５とレンズ７と接液側ガスケット９がセルボディ３側に押し付けられてシール性が確保されている。

この実施形態のフローセル１では、固定用ネジ１３と空気側ガスケット１５の間に円盤形状（平座金形状）の弾性部材１１が配置されている。固定用ネジ１３が締め込まれることにより、図１示されるように弾性部材１１がたわみ、レンズ７がセルボディ３側に押し付けられる。

この実施形態のフローセル１では、接液側ガスケット９と空気側ガスケット１５が時間の経過とともに変形しても、弾性部材１１のたわみ量が十分に大きければレンズ７の押し付け力は維持される。したがって、レンズ７のシール性能は劣化しない。このように、フローセル１は耐圧性能の劣化を低減することができる。

図２は、実施形態のフローセルが適用される検出器の光学系の一例を説明するための概略的な構成図である。

光源として、例えばＤ２ランプ２１とタングステンランプ２３が備えられている。タングステンランプ２３の光路にフィルタ２５が設けられている。Ｄ２ランプ２１及びタングステンランプ２３の共通の光路にミラー２７が設けられている。

ミラー２７を回転させて光源を選択するためのミラー駆動部２８が備えられている。ミラー２７による反射光の光路上にスリット２９が設けられている。スリット２９は、細長の長方形の開口部をもち、ミラー２７の反射光を帯状の光にする。スリット２９からの光の光路にミラー３１が設けられている。

ミラー３１の反射光の光路上に、光源から放射された光を分光するグレーティング３３が設けられている。グレーティング３３を回転させて分散光をミラー３５に送るためのグレーティング駆動部３４が備えられている。グレーティング３３によって分光された光をフローセル１に導くミラー３５が設けられている。フローセル１の光照射側とは反対側に、フローセル１を通過した光を受光素子で検出する受光器３９が設けられている。

Ｄ２ランプ２１又はタングステンランプ２３からの光をミラー２７に送る。タングステンランプ２３からの光はフィルタ２５を介してミラー２７に送られる。ミラー駆動部２８によりミラー２７を回転させて光源を選択し、光源の反射光をスリット２９に送り、帯状の光にする。その光をミラー３１を介してグレーティング３３に送って分光する。グレーティング駆動部３４によりグレーティング３３を回転させて、分散光をミラー３５を介してフローセル１に結像する。

スリット２９を通過した帯状の光は、ミラー３１、グレーティング３３及びミラー３５により平行光にされる。その光をフローセル１の流路５（図１を参照。）を通過させる。流路５を通過した光を受光器３９により検出し、吸光度変換することにより、試料成分に吸収された吸光度を算出し、目的成分を検出する。

なお、本発明の実施形態のフローセルが適用される検出器の光学系は図２に示された光学系に限定されない。

図３は、フローセルの他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。図３において、図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付され、それらの部分の詳細な説明は省略される。

この実施形態のフローセル４１では、弾性部材１１は固定用ネジ１３と一体化されている。これにより、フローセル４１は、図１に示されたフローセル１よりも部品点数が少なくなっている。したがって、フローセル４１は、図１に示されたフローセル１と比較して組み立てコストを低減できる。

図４は、フローセルのさらに他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。図４において、図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付され、それらの部分の詳細な説明は省略される。

この実施形態のフローセル４３では、弾性部材１１は固定用ネジ１３と一体化されている。さらに、弾性部材１１は、上面側がレンズ７側に配置された円錐台形状（皿ばね形状）を有している。弾性部材１１は、円錐台の高さが低くなる方向にたわむことによってばね作用を得る。また、フローセル４３では、空気側ガスケット１５は突起部１５ａ（図１を参照。）を備えていない。

弾性部材１１が円錐台形状を有していることによって、空気側ガスケット１５に突起部１５ａが形成されていなくても、弾性部材１１の復元力をレンズ７に伝えることができる。これにより、空気側ガスケット１５の形状を簡単にすることができ、例えば市販のガスケットを用いることによって、フローセルの製造コストを低減できる。

図５は、フローセルのさらに他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。図５において、図１と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付され、それらの部分の詳細な説明は省略される。

この実施形態のフローセル４５は、図１に示されたフローセル１と比較して、弾性部材１１に替えてコイル状の圧縮ばね４７を備えている。圧縮ばね４７は金属材料で形成されたものであり、例えばステンレス鋼線で形成されたものである。

圧縮ばね４７は、固定用ネジ１３が締め込まれることによって圧縮されており、圧縮ばね４７の復元力によって空気側ガスケット１５とレンズ７と接液側ガスケット９はセルボディ３側に押し付けられている。なお、フローセル４５において、空気側ガスケット１５は突起部１５ａ（図１を参照。）を備えていない。

この実施形態のフローセル４５は、固定用ネジの形状を簡単にすることができるのでフローセルの製造コストを低減できる。また、圧縮ばね４７として例えば市販の圧縮バネを用いるようにすれば、フローセルの製造コストを低減できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各部材の構成、配置、材料、大きさ等は一例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本発明の実施形態のフローセルにおいて、レンズ７に替えて窓板を用いることができる。なお、本発明の実施形態のフローセルにおいて、上記光透過性部材は、光源からの光を入射又は出射できる部材であればよい。

また、本発明の実施形態のフローセルにおいて、緩衝部材１５は、いわゆるガスケットに限定されない。本発明の実施形態のフローセルにおいて、弾性部材と光透過性部材の間に配置される樹脂からなる緩衝部材は、金属材料からなる弾性部材と光透過性部材との接触を阻止して光透過性部材の損傷を防止できるものであれば、材料や形状、大きさ等は特に限定されない。また、本発明の実施形態のフローセルにおいて、上記緩衝部材は配置されていなくてもよい。

１，４１，４３，４５フローセル
３セルボディ
５流路
７レンズ（光透過性部材）
９接液側ガスケット（封止部材）
１１弾性部材
１３固定用ネジ（留め具）
１５空気側ガスケット（緩衝部材）
４３圧縮ばね（弾性部材）

Claims

内部に流路が形成されたセルボディと、
光源からの光が前記流路に入射又は出射する部分に配置された光透過性部材と、
前記光透過性部材と前記セルボディの間に配置された封止部材と、
前記光透過性部材を前記セルボディ側へ押し付けるための、皿ばね形状を有する金属材料からなる弾性部材と、
前記弾性部材を位置決めするために前記セルボディに取り付けられる留め具と、を備え、
前記留め具は前記光の光路に穴をもつ固定用ネジであり、前記弾性部材が前記固定用ネジと一体化されているフローセル。
前記光透過性部材はレンズ又は窓板である、請求項１に記載のフローセル。
前記光透過性部材と前記弾性部材の間に樹脂からなる緩衝部材が配置されており、
前記弾性部材は前記緩衝部材を介して前記光透過性部材を前記セルボディ側へ押し付ける、請求項１又は２に記載のフローセル。