JP7846463B2 - ガスクロマトグラフ - Google Patents

Description

本発明は、ガスクロマトグラフ（以下、ＧＣ）に関する。

ＧＣの試料注入方式の１つとして、コールドオンカラムインジェクション（以下、ＯＣＩ）がある。ＯＣＩは、試料をカラムへ直接的に注入した後で、試料気化部内を４５０℃程度にまで急速に昇温し、カラムの内部において試料を気化させる方式である。

ＯＣＩは沸点の高い試料を分析する際に用いられる場合が多く、ＯＣＩ以外の注入方式を用いた場合に比べて分析時間が長くなる傾向がある。そのため、ＯＣＩを用いて連続分析を行なう際の総分析時間を短縮するためには、試料がカラムから溶出した後でできる限り早く試料気化部の温度を低下させ、次の試料の分析を開始できる状態にすることが重要である。そのため、試料気化部の近傍に冷却ファンを設置し、冷却ファンによって試料気化部を冷却するといった対策が採られている（特許文献１参照）。

特開２００６－２８４３４５号公報

ＯＣＩ方式のＧＣでは、試料気化部の側方に冷却ファンを位置させるために、カラム等を内部に収容するガスクロマトグラフ本体（以下、ＧＣ本体）の天板に金属製の板金を取り付け、その板金上に冷却ファンを固定していることが一般的である。カラム等が収容されているＧＣ本体の内部空間は断熱材によって囲われて外気と熱的に遮断されているため、分析時のＧＣ本体の内部空間の熱がＧＣ本体の外部へ漏れることはないと考えられていた。しかし、長時間にわたって連続分析を行なうと、ＧＣ本体の内部空間の熱が天板や板金を通じて冷却ファンに伝わり、その結果、冷却ファンの温度が耐熱温度を超えて冷却ファンの故障や劣化の原因になり得ることがわかった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、長時間にわたる連続分析に起因した冷却ファンの故障や劣化を抑制することを目的とするものである。

本発明に係るガスクロマトグラフは、内部空間が外部と熱的に遮断されているガスクロマトグラフ本体と、前記ガスクロマトグラフ本体の上部に搭載され、筐体を有し、前記筐体の内部にヒータによって囲われた加熱空間が形成され、前記加熱空間に対して注入された試料を前記ヒータからの熱によって気化させて前記ガスクロマトグラフ本体へ導入する少なくとも１つの試料気化部と、前記少なくとも１つの試料気化部のそれぞれに対応するように前記ガスクロマトグラフ本体上に搭載され、前記少なくとも１つの試料気化部のそれぞれに向かってそれぞれが冷却風を送風する少なくとも１つの冷却ファンと、を備え、前記ガスクロマトグラフ本体と前記少なくとも１つの冷却ファンのそれぞれとの間に断熱部材が介在して前記少なくとも１つの冷却ファンのそれぞれが前記ガスクロマトグラフ本体から熱的に分離されている。

本発明に係るガスクロマトグラフによれば、ガスクロマトグラフ本体と冷却ファンとの間に断熱部材が介在して前記冷却ファンが前記ガスクロマトグラフ本体から熱的に分離されているので、長時間にわたる連続分析に起因した冷却ファンの故障や劣化が抑制される。

ガスクロマトグラフの一実施例を示す部分断面構成図である。 同実施例における冷却構造の他の例を示す図である。 ２つの試料気化部を搭載した場合の冷却ファンの配置の一例を示す上方から見たレイアウト図である。

以下、図面を参照しながらガスクロマトグラフの一実施例について説明する。

ガスクロマトグラフ１（以下、ＧＣ１）は、ガスクロマトグラフ本体２（以下、ＧＣ本体２）、試料気化部４、検出器６、インジェクタ８、及び冷却ファン１０を備えている。試料気化部４、検出器６、インジェクタ８及び冷却ファン１０はＧＣ本体２の上部に搭載されている。

ＧＣ本体２の内部空間１２は断熱材１４によって囲われており、ＧＣ本体２の外部と熱的に遮断されている。試料ガス中の成分を分離するためのカラム１６は、ＧＣ本体２の内部空間１２に収容されている。カラム１６は、一端が試料気化部４に通じ、他端が検出器６に通じている。

試料気化部４は筐体１８を有し、筐体１８の内部にヒータ２０によって囲われた加熱空間２２が形成されている。試料気化部４の筐体１８内の加熱空間２２に筒状のインサート２４が配置されており、カラム１６の一端が下方からインサート２４の内側に挿入されている。試料気化部４の上部にセプタム２６が設けられており、加熱空間２２の上方はセプタム２６によって封止されている。セプタム２６を保持するキャップ２７には、インジェクタ８のシリンジ３４の針を加熱空間２０へ導くための貫通孔である試料注入口２８が設けられている。また、試料気化部４の筐体１８の互いに反対に位置する側面に、冷却風を内部へ取り込むための取込口３０と筐体１８内の空気を外部へ排気するための排気口３２とが設けられている。

インジェクタ８は、シリンジ３４を上下動させることによって、試料容器（図示は省略）から試料を吸入し、試料気化部４内の加熱空間２２へ試料注入口２８を通じて針を挿入し、試料をカラム１６に対して注入するように構成されている。

冷却ファン１０は、試料気化部４の取込口３０に向かって冷却風を送るように、試料気化部４の側方に設けられている。冷却ファン１０は、ＧＣ本体２の天板１５に取り付けられた金属製の支持部材３６によって支持されている。この実施例では、支持部材３６と冷却ファン１０との間、及びＧＣ本体２の天板１５と支持部材３６との間のそれぞれに、断熱部材３８及び４０が挟み込まれており、それによってＧＣ本体２の熱が冷却ファン１０に伝わることが抑制されている。断熱部材３８及び４０の材質としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、セラミック系材料、バイトン系材料、ニトリル系材料などが挙げられる。

なお、ＧＣ本体２の熱が冷却ファン１０に伝わることを抑制できる態様であればよく、断熱部材３８及び４０のうちの一方のみが設けられていてもよいし、支持部材３６自体が断熱性の材料で構成された断熱部材となっていてもよい。要は、ＧＣ本体２と冷却ファン１０との間に断熱部材が介在していればよい。また、この実施例では、試料気化部４と冷却ファン１０との間に冷却ファン１０により発生する冷却風を効率的に試料気化部４内へ導くためのダクト等の構造が設けられていないが、そのような構造を設けることもできる。

図２は、冷却ファン１０を支持する支持部材３６の高さを図１よりも低くして冷却ファン１０をＧＣ本体２の天板１５に接近させた例を示している。このように、冷却ファン１０をＧＣ本体２の天板１５に接近させても、ＧＣ本体２と冷却ファン１０との間に断熱部材４０が介在しているため、ＧＣ本体２の熱が冷却ファン１０に伝わることが抑制され、冷却ファン１０の温度が耐熱温度を超えることを防止できる。図２のように図１に比べて冷却ファン１０を低い位置に設けることで、試料気化部４に対して低い位置から冷却風を送り込むことができる。そして、試料気化部４の排気口３２を取込口３０よりも高い位置に設けることで、試料気化部４内の熱を効率よく外部へ放出することができ、試料気化部４内の冷却効率が向上する。

上記のように、ＧＣ本体２と冷却ファン１０との間に断熱部材を介在させることによって冷却ファン１０を設ける高さを自由に設計できるので、複数の冷却ファン１０を設ける際に、それらの冷却ファン１０の高さを互いに異ならせてＧＣ本体２上における複数の冷却ファン１０の専有面積を小さくすることができる。

図３はＧＣ本体２に２台の試料気化部４Ａ、４Ｂを搭載する場合に各試料気化部４Ａ、４Ｂに対応する２台の冷却ファン１０Ａ、１０Ｂの配置の一例を示す、上方から見たレイアウト図である。この例では、冷却ファン１０Ａと１０Ｂが互いに異なる位置に設けられることによって互いの一部が上下に重なるように配置されている。これにより、試料気化部４Ａ及び４Ｂを互いに近接させて配置することが可能になり、その結果、ＧＣ本体２の小型化に寄与する。

以上において説明した実施例は本発明に係るガスクロマトグラフの実施形態の一例を示したに過ぎない。本発明に係るガスクロマトグラフの実施形態は以下のとおりである。

本発明に係るガスクロマトグラフの一実施形態では、内部空間が外部と熱的に遮断されているガスクロマトグラフ本体と、前記ガスクロマトグラフ本体の上部に搭載され、筐体を有し、前記筐体の内部にヒータによって囲われた加熱空間が形成され、前記加熱空間に対して注入された試料を前記ヒータからの熱によって気化させて前記ガスクロマトグラフ本体へ導入する少なくとも１つの試料気化部と、前記少なくとも１つの試料気化部のそれぞれに対応するように前記ガスクロマトグラフ本体上に搭載され、前記少なくとも１つの試料気化部のそれぞれに向かってそれぞれが冷却風を送風する少なくとも１つの冷却ファンと、を備え、前記ガスクロマトグラフ本体と前記少なくとも１つの冷却ファンのそれぞれとの間に断熱部材が介在して前記少なくとも１つの冷却ファンのそれぞれが前記ガスクロマトグラフ本体から熱的に分離されている。

上記一実施形態の第１態様では、前記少なくとも１つの冷却ファンのそれぞれを前記ガスクロマトグラフ本体上で支持するための支持部材のそれぞれの少なくとも一部分が前記断熱部材となっている。

上記一実施形態の第２態様では、前記試料気化部が１つのみ設けられており、前記試料気化部は、前記冷却ファンによって送風される冷却風を前記筐体の内部に取り込むための取込口を備えているとともに、前記筐体の内部の空気を排気するするための排気口を前記取込口よりも高い位置に備えており、前記冷却ファンは前記試料気化部の前記筐体の前記取込口に向かって冷却風を送風するように設けられている。このような態様により、前記試料気化部内の冷却効率を向上させることができる。

上記一実施形態の第３態様では、前記試料気化部が２つ以上設けられており、前記試料気化部のそれぞれは、前記冷却ファンによって送風される冷却風を前記筐体の内部に取り込むための取込口を互いに異なる高さに備え、前記試料気化部のそれぞれに対応する前記冷却ファンがそれぞれ対応する前記試料気化部の前記取込口へ冷却風を送風するように互いに異なる高さに設けられている。このような態様により、複数の冷却ファンを互いの一部が上下に重なるように配置することができるので、複数の冷却ファンの設置面積を小さくすることができ、その結果、ガスクロマトグラフの小型化を図ることができる。

上記一実施形態の第４態様では、前記試料気化部は、コールドオンカラムインジェクション用の試料気化部である。

１ ＧＣ
２ ＧＣ本体
４、４Ａ、４Ｂ 試料気化部
６ 検出器
８ インジェクタ
１０、１０Ａ、１０Ｂ 冷却ファン
１２ 内部空間
１４ 断熱材
１５ ＧＣ本体の天板
１６ カラム
１８ 試料気化部の筐体
２０ ヒータ
２２ 加熱空間
２４ インサート
２６ セプタム
２８ 試料注入口
３０ 取込口
３２ 排気口
３４ シリンジ
３６ 支持部材
３８、４０ 断熱部材

Claims (5)

1. 内部空間、前記内部空間を囲って前記内部空間を外部と熱的に遮断する断熱材、及び前記断熱材の上面上に位置する天板を有するガスクロマトグラフ本体と、
   前記ガスクロマトグラフ本体の前記天板に搭載され、筐体を有し、前記筐体の内部にヒータによって囲われた加熱空間が形成され、前記加熱空間に対して注入された試料を前記ヒータからの熱によって気化させて前記ガスクロマトグラフ本体へ導入する試料気化部と、
   前記ガスクロマトグラフ本体の前記天板上の前記試料気化部が搭載されている位置とは別の位置に、前記断熱材とは別に設けられた断熱部材と、
   前記断熱部材の上に搭載され、前記試料気化部に向かって冷却風を送風する冷却ファンと、を備え、
   前記ガスクロマトグラフ本体と前記冷却ファンとの間に前記断熱部材が介在して前記冷却ファンが前記ガスクロマトグラフ本体から熱的に分離されている、ガスクロマトグラフ。
2. 前記断熱部材の上に設けられた金属製の支持部材をさらに備え、
   前記冷却ファンは前記支持部材の上に搭載されている、請求項１に記載のガスクロマトグラフ。
3. 前記試料気化部は、前記冷却ファンによって送風される冷却風を前記筐体の内部に取り込むための取込口を備えているとともに、前記筐体の内部の空気を排気するするための排気口を前記取込口よりも高い位置に備えており、
   前記冷却ファンは前記試料気化部の前記筐体の前記取込口に向かって冷却風を送風するように設けられている、請求項１に記載のガスクロマトグラフ。
4. 前記試料気化部が２つ以上設けられており、前記冷却ファンが前記試料気化部のそれぞれに対応するように２つ以上設けられており、
   前記試料気化部のそれぞれは、前記冷却ファンによって送風される冷却風を前記筐体の内部に取り込むための取込口を互いに異なる高さに備え、
   前記試料気化部のそれぞれに対応する前記冷却ファンがそれぞれ対応する前記試料気化部の前記取込口へ冷却風を送風するように互いに異なる高さに設けられている、請求項１に記載のガスクロマトグラフ。
5. 前記試料気化部は、コールドオンカラムインジェクション用の試料気化部である、請求項１に記載のガスクロマトグラフ。