(57)【要約】【課題】恒温槽を流れる空気が整流的に流され、恒温槽内空気の置換効率向上につながり、もって恒温槽の冷却効率が向上するガスクロマトグラフ装置およびガスクロマトグラフ装置における空気流路形成方法を提供する。【解決手段】恒温槽の内部に、中央部に設けた円筒形状部材２２と、吸気弁４および排気弁５を備えた内槽壁部２１によって、分離手段（カラム８）と、前記ヒータと、前記ファンとが設置される円筒状の空気流路３３が形成され、該空気流路を空気が循環して流れるようにしてガスクロマトグラフ装置における空気流路を形成した。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象試料を注入する注入口部と、測定対象試料を分離する分離手段（カウム）と、該分離手段によって分離された成分を検出する検出手段と、それらを温度制御する恒温槽とを有し、該恒温槽の内部の昇温機能、温度分布の均一化機能、および冷却機能の手段として、ヒータと、ファンと、吸気口部と、吸気口を開閉する吸気弁と、排気口部と、および排気口を開閉する排気弁とを有するガスクロマトグラフ装置において、
前記恒温槽は、内部に内槽壁部を、そして中央部に円筒形状部材を有し、該内槽壁部の一部は、円周形状壁部からなり、他の一部は前記吸気弁および前記排気弁からなり、前記吸気弁および前記排気弁は、前記円周形状壁部に連なっていて開閉され、かつ該円周形状壁部と共に、円周形状上に配設されることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記吸気弁および前記排気弁は、開放されたときに、前記円筒形状部材に接し、以って、Ｕ字形状の空気流路を形成することを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【請求項３】
請求項２において、前記吸気弁および前記排気弁は、分析時には閉じられて、前記恒温槽の内部に前記内槽壁部と前記内筒形状部材とによって円筒形状の空気流路が形成され、冷却時には開放されて前記Ｕ字形状の空気流路を形成されて、該空気流路に前記分離手段と、前記ヒータと、および前記ファンとが設置されることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【請求項４】
測定対象試料を注入する注入口部と、測定対象試料を分離する分離手段（カウム）と、該分離手段によって分離された成分を検出する検出手段と、それらを温度制御する恒温槽とを有し、該恒温槽の内部の昇温機能、温度分布の均一化機能、および冷却機能の手段として、ヒータと、ファンと、吸気口部と、吸気口を開閉する吸気弁と、排気口部と、および排気口を開閉する排気弁とを有するガスクロマトグラフ装置における空気流路形成方法において、
前記恒温槽の内部に、中央部に設けた円筒形状部材と、前記吸気弁および前記排気弁を備えた内槽壁部によって、前記分離手段と、前記ヒータと、前記ファンとが設置される円筒状の空気流路が形成され、該空気流路を空気が循環して流れることを特徴とするガスクロマトグラフ装置における空気流路形成方法。
【請求項５】
請求項４において、前記吸気弁および前記排気弁の開放に伴なって、前記空気流路はＵ字形状の空気流路とされることを特徴とするガスクロマトグラフ装置における空気流路形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料をカラムによって分離して検出を行うガスクロマトグラフに係り、特に、恒温槽の昇温手段、温度の均一化手段、冷却手段として、ヒータ、ファン、吸気口、排気口を備えたガスクロマトグラフに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、試料をカラムによって分離して検出を行うガスクロマトグラフにおいては、恒温槽内部の昇温、温度均一化の手段としてヒータとファンを用い、冷却手段として、ファンと吸気口と排気口を用いたものが、一般的に使用されている。
【０００３】
最近のガスクロマトグラフにおいては、ガスクロマトグラフの上部には、試料を注入する注入口、分離したガスを測定する検出器、また試料を自動的に注入するオートサンプラを配置することが一般的で、前面には恒温槽内該カラムの交換作業等のために、開き扉の構造とすることが一般的で、恒温槽の片方の側面にはガスクロマトグラフの制御系を配置することが一般的である。また、ガスクロマトグラフを測定システムの一部としてみた場合、横にもう一台のガスクロマトグラフや、別の測定装置を配置することが多い。従って恒温槽の上面、前面、横面は恒温槽の昇温機能、冷却機能とは別の機能を配されていることが一般的である。よって恒温槽の吸気口と排気口は装置の背面に配置されることが多く用いられている構造である。恒温槽内の温度分布の均一化機能と冷却機能を併せ持つファンは、ガスクロマトグラフにおいて最も重要な恒温槽内の温度分布の均一化を考慮して、恒温槽背面の中心に配置されることが多く、吸気ポートと排気ポートは、ファンおよびファンを駆動するモータとの配置的な干渉を避けうる恒温槽背面の端に配置されることが一般的である。
【０００４】
【特許文献１】
特公平５−２２６８号公報
【特許文献２】
特公平８−７１９５号公報
【特許文献３】
特開２００２−１４８２４６号公報
【特許文献４】
特開２００１−２８９８３２号公報
【特許文献５】
特開２００１−１７４４４５号公報
【特許文献６】
特開平１０−３００７３７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的なガスクロマトグラフの恒温槽は、立方体形状をしており、恒温槽の背面中心部にファンを配置することが多い。立方体は多数の角部を有するため、その中で内気を循環させようとすると角部は流れにくく、循環の妨げとなる。またファンとはファンの回転軸方向に対して斜めに配置されたフィンによってファンの垂直方向に送風機能をもつものであるが、そのフィンはファン垂直方向の送風機能の他に、二次的にファン軸垂直方向にも旋回的な送風機能を持ち合わせている。一般的なガスクロマトグラフの場合、ファンと吸気ポート、排気ポートが恒温槽背面の同一面に配置されているために、ファンによる送風方向の送風エネルギーの殆どは、逃げ道が無くなり恒温槽内の圧力を高めるに留まる。よって恒温槽内の空気の動きは、二次的な送風エネルギーである回転力で回り続ける。排気効率としてはこの回転した空気の一部が、高い圧力を避けて排気ポートに近い側から排出される傾向がある。すなわち排気ポートから遠い側で回転している空気は中々排出されず、恒温槽の冷却要素である空気の置換動作が効率的でない。さらに、吸気ポートから吸われた空気は、圧力の高まった恒温槽内を避け、排気ポートから空気の置換作用を行わずに排出されてしまう可能性があり、冷却機能が効率的でない。
【０００６】
また、恒温槽の冷却に関して、恒温槽内の背面の中心にファンを配置し、吸気ポートと排気ポートをファンとファンを駆動するモータを避けるために恒温槽背面の端に配置する構造では、吸気ポートと排気ポートが同一面に近接に配置されることにより、排気した温風を吸気してしまう可能性があった。これにより置換されるべき恒温槽内空気が排出後に再度恒温槽に戻ることになるので冷却機能としては効率的でない。
恒温槽の冷却効率向上は、恒温槽内空気の置換効率向上につながり、それにはファンによって空気は整流的に流されることが望ましい。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みて、恒温槽を流れる空気が整流的に流され、恒温槽内空気の置換効率向上につながり、もって恒温槽の冷却効率が向上するガスクロマトグラフ装置およびガスクロマトグラフ装置における空気流路形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、恒温槽の内部を円周形状を有するものにし、分析時における恒温槽内温度均一化用途に対しては、円周形状によって形成される空気流路を空気が循環する形態をとり、冷却時における外気と恒温槽内空気の置換用途に対しては、Ｕ字形状の空気流路を一方通行で内気を置換するものである。このようにして、整流的に流れる空気流路を形成して、この流路内にカラムである分離手段、ヒータ、ファンを設置するようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の適用される１例であるガスクロマトグラフ装置の概略図を示す。図１において、ガスクロマトグラフ装置は、恒温槽１を内蔵した本体を有し、注入口を有する注入装置９および検出手段である検出器１０が設けられる。恒温槽１内には分離手段としてのカラム８が配設され、注入装置９には試料容器１２およびキャリアガス容器１４が接続され、試料ガスおよびキャリアガスがそれぞれ注入装置９よりカラム８に導入されるようになっている。このように、ガスクロマトグラフ装置は、測定対象試料を注入する注入口部と、測定対象試料を分離する分離手段（カラム８）と、それらを温度制御する恒温槽１を有する。
【００１０】
カラム８を通った試料は温度制御されて検出器１０に至り、試料成分の分析がなされる。分析結果は、データ処理装置１３に分析データとして記録され、各種用途に供せられることになる。
【００１１】
図２および図３は、本発明の構成を表す平面図および正面図である。これらの図において、恒温槽１は、その内部に内槽壁部２１と、中央部に円筒形状部材２２とを有する。円筒形状部材２２は中空であっても中実部材であってもよく、その外周面は円筒形状とされ、特に円筒状が望ましい。
本例の場合、恒温槽１は、平断面がほぼ正方形をなすが、他の形状であってもよい。
【００１２】
恒温槽１の内部に形成される内槽壁部２１は、円周形状壁部２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）、吸気弁４、排気弁５、および恒温槽１の内壁部２４（２４ａ，２４ｂ）から構成される。内壁部２４に代えて円周形状壁部２３ｂ，２３ｃと一体化された円筒部材を使用してもよい。
【００１３】
恒温槽１の左右にはそれぞれ吸気口６を有する吸気口部、および排気口７を有する排気口部が形成してあり、吸気口部，排気口部の内端から内部方向に向けて並行な案内板３１，３２が設けてあり、それぞれ円周形状壁部２３ａを支持する。これらの支持点には連結部材２５が設けてあって、開閉自在とされた吸気弁４および排気弁５が設けられる。
【００１４】
吸気弁４および排気弁５は平板材からなり、その長さは支持点から水平に引いて恒温槽１の内壁に至る距離よりも長い。従って、吸気弁４、排気弁５が閉じられている時、それらの他端はそれぞれ下方に向いて恒温槽１の内壁に接触することになる。すなわち、案内板３１，３２と吸気弁４，排気弁５は内壁に対し、それぞれ鈍角をなす。
【００１５】
図２に示すように、円周形状壁部２３ａは、ほぼ円形をなし、その端部において接線方向に吸気弁４、および排気弁５が配設されるが、接線方向であることは必須要件ではない。要は、円周形状壁部２３および吸気弁、排気弁５によって、円周形状を作ればよい。円壁部２４は直線状をなしており、円壁部２４を構成材の一部としたときに、前記円周形状は直線状を含むことになる。
【００１６】
従って、円周形状壁部２３，円壁部２４および吸気弁４，排気弁５によって形成される内槽壁部２１は、ほぼ円周状をなして中央部の円筒部材２２の周囲にある間隔を置いて配設されたことになる。
この間隔はほぼ円筒状をなし、円周面が円周状とされた空気流路３３となる。
円筒状をなす空気流路３３に、ファン２，ヒータ３およびカラム８がこの順序で配設される。
【００１７】
ガスクロマトグラフ装置は、恒温槽１の内部の昇温機能、温度分布の均一化機能、および冷却機能の手段として、ヒータ３，ファン２，吸気口部，吸気口６を間接的に開閉することになる吸気弁６，排気口部，排気口７を間接的に開閉することになる排気弁７を有する。
【００１８】
このように、測定対象試料を注入する注入口部と、測定対象試料を分離する分離手段（カラム８）と、該分離手段によって分離された成分を検出する検出手段と、それらを温度制御する恒温槽１とを有し、該恒温槽１の内部の昇温機能、温度分布の均一化機能、および冷却機能の手段として、ヒータ３と、ファン２と、吸気口部と、吸気口を開閉する吸気弁４と、排気口部と、および排気口７を開閉する排気弁５とを有するガスクロマトグラフ装置において、前記恒温槽１は、内部に内槽壁部２１を、そして中央部に円筒形状部材を有し、該内槽壁部２１の一部は、円周形状壁部２３からなり、他の一部は吸気弁４および排気弁５からなり、吸気弁４および排気弁５は、円周形状壁部２３（２３ａ）に連結部材２５によって連結され、連結状態で開閉され、かつ該円周形状壁部２３と共に円周形状を形成するガスクロマトグラフ装置が構成される。すなわち、内槽壁部２１の内周面は円周形状をなす。ここでは円周とは、正方円ばかりでなく、図２に示す類似正方円を含む概念で使用する。吸気弁４および排気弁５は円周形状壁部２３および円壁部２４と共に円周形状上に配設される。図に示すように、円壁部２４は直線状をなすが、吸気弁４あるいは／および排気弁５、および円周形状壁２３は曲線状をなす。
【００１９】
図４は本発明における分析時の、内気の循環を表す平面図であり、図５は本発明における冷却時の外気との置換機能を表す平面図である。図６は従来のガスクロマトグラフにおける吸気口と排気口の配置を表す背面図であり、図７は本発明における吸気口と排気口の配置を表す背面図である。
【００２０】
本発明の実施例を図１および図２を含むこれらの図により説明する。試料１２は、注入口９より注入され、キャリアガス１４により押し流されて、カラム８内にて吸着、離脱を繰返し、試料の成分ごとに異なるカラム８を通過する時間を、検出器１０、データ処理装置１３によって測定する。ガスクロマトグラフ装置においては、試料ガスがカラム８を通過する時間はカラム８の温度に左右されるため、恒温槽１の温度分布、および温度安定性は、正確な分析を行うために非常に重要である。また、繰返し分析を行う時は、恒温槽１の冷却時間を短くすることが、次の分析に着手する時間を早めることにつながり重要である。これらのことを踏まえて、分析時には、図４のように円周上を内気３４である空気が循環する構造とし、恒温槽内を整流的に内気が循環することで、前述したような流れを妨げる角部の弊害を受けない構造とした。冷却時には、図５のように、吸気弁４と排気弁５が開くことで、吸気弁４および排気弁５は円筒部材２２に接しめ、恒温槽に形成される空気流路３３がＵ字形状となる構造とした。これによりＵ字形状を整流的に外気が導入されて内気３４が排出されるため、効率的となる。また従来のガスクロマトグラフ装置に多く見られる図６のような吸気口６と排気口７の近接した配置では、排気口７より排出した内気を吸気口６に再吸入される懸念が存在したが、本発明の実施例により図７のごとく吸気口６と排気口７の配置を遠ざけられることから、その可能性を低減できる。
【００２１】
また図２の説明では円周形状を横に配置しているが、これを縦に配置し、吸入口を下に、排気口を上に配置することで、温風が上に上る物理現象を利用して、分析時の温度分布、冷却時の置換効率は更に向上する。
以上のように、吸気弁４および排気弁５は、開放されたときに、前記円筒形状部材に接し、以って、Ｕ字形状の空気流路３３を形成するガスクロマトグラフ装置が構成される。
【００２２】
また、吸気弁４および排気弁５は、分析時には閉じられて、恒温槽１の内部に内槽壁部２３と内筒形状部材２２とによって円筒形状の空気流路３３が形成され、冷却時には開放されてＵ字形状の空気経路３３が形成されて、空気流路３３にカラム８と、ヒータ３と、およびファン２とが設置されるガスクロマトグラフ装置が構成される。
【００２３】
さらに、測定対象試料を注入する注入口部と、測定対象試料を分離する分離手段（カラム８）と、該分離手段によって分離された成分を検出する検出手段と、それらを温度制御する恒温槽１とを有し、恒温槽１の内部の昇温機能、温度分布の均一化機能、および冷却機能の手段として、ヒータ３と、ファン２と、吸気口部と、吸気口６を開閉する吸気弁４と、排気口部と、および排気口７を開閉する排気弁５とを有するガスクロマトグラフ装置における空気流路形成方法において、恒温槽１の内部に、中央部に設けた円筒形状部材２２と、吸気弁４および排気弁５を備えた内槽壁部２１によって、分離手段と、ヒータ３と、ファン２とが設置される円筒状の空気流路３３が形成され、空気流路３３を空気が循環して流れるガスクロマトグラフ装置における空気流路形成方法が構成される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、分析時には恒温槽内を内気が整流的に流れることにより温度分布が向上する。また冷却時には恒温槽形状がＵ字形となるため、空気の流れが整流的に流れることにより恒温槽内空気の置換機能の効率がよくなる。また排気口と吸気口がＵ字型の両端に配置されるため、排気温風の再吸入の抑制が可能になり、冷却効率の向上、すなわち、冷却時間の短縮が可能になる。またこの発明による送風効率の改善により、ファンの消費エネルギーの削減、騒音の低減も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なガスクロマトグラフの構成を表す概略図（側面図）。
【図２】本発明のガスクロマトグラフの構造を表す概略図（平面図）。
【図３】本発明のガスクロマトグラフの構造を表す概略図（正面図）。
【図４】本発明による分析時の気流の流れを表す送風イメージ図（平面図）。
【図５】本発明による冷却時の気流の流れを表す送風イメージ図（平面図）。
【図６】一般的なガスクロマトグラフの吸入口と排気口の位置関係を表す概略図（背面図）。
【図７】本発明によるガスクロマトグラフの吸入口と排気口の位置関係を表す概略図（背面図）。
【符号の説明】
１…恒温槽、２…ファン、３…ヒータ、４…吸気弁、５…排気弁、６…吸気口、７…排気口、８…カラム、９…注入口、１０…検出器、１１…前扉、１２…試料注入シリンジ、１３…データ処理装置、１４…キャリヤーガスボンベ、２１…円槽壁部、２２…円筒形状部材、２３…円周形状壁部、２４…内壁部、３１，３２…案内板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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