(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を保持する試料ホルダと、
該試料ホルダを自身の内部に収容し、前記試料を加熱してガス成分を発生させる加熱部と、
該加熱部で生成した前記ガス成分を検出する検出手段と、を備えた発生ガス分析装置において、
前記試料ホルダを前記加熱部の内外の所定位置に移動可能に支持する試料ホルダ支持部と、
前記加熱部の外側に配置され、前記加熱部の外側で前記試料を出し入れ可能な排出位置に前記試料ホルダを移動させたときに、前記試料ホルダに直接又は間接的に接触して該試料ホルダを冷却する冷却部と、
前記試料ホルダを移動させる試料ホルダ移動部であって、前記試料ホルダが前記冷却部に接触したときに前記試料ホルダを前記冷却部に押し付ける向きに付勢する第１付勢部と、前記試料ホルダが前記加熱部に接触したときに前記試料ホルダを前記加熱部に押し付ける向きに付勢する第２付勢部と、を有する試料ホルダ移動部と、を備えたことを特徴とする発生ガス分析装置。
【請求項２】
前記冷却部は、前記試料ホルダに接触する冷却ブロックを有する請求項１記載の発生ガス分析装置。
【請求項３】
前記冷却ブロックは、前記排出位置で前記試料ホルダに接触する接触部と、該接触部よりも前記加熱部側に延びて前記試料ホルダを取り囲む突出部とを備えてなる請求項２記載の発生ガス分析装置。
【請求項４】
前記冷却部は、前記冷却ブロックを冷却する空冷ファン又は空冷フィンをさらに有する請求項２又は３記載の発生ガス分析装置。
【請求項５】
前記冷却部は、前記冷却ブロックを冷却する空冷ファン、空冷フィン及びファンダクトをさらに有し、
前記空冷フィンは前記冷却ブロックの底部及び側面に接続され、
前記空冷ファンは前記冷却ブロックの底部に接続された前記空冷フィンの下方に配置され、
前記ファンダクトは、前記空冷ファンから前記冷却ブロックの側面に接続された前記空冷フィンの外側へ向かって延び、前記空冷ファンからの冷却風を当該空冷フィンに導く導風板をなす請求項４記載の発生ガス分析装置。
【請求項６】
前記冷却ブロックの熱容量Ｃ１と、前記試料ホルダの熱容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）が５〜２０である請求項２〜５のいずれか一項記載の発生ガス分析装置。
【請求項７】
前記加熱部は、該加熱部内を所定温度に加熱する加熱部ヒータを備え、
前記試料ホルダは、前記試料を加熱する試料側ヒータを備えてなる請求項１〜６のいずれか一項記載の発生ガス分析装置。
【請求項８】
前記第１付勢部は第１バネ部として構成され、前記第２付勢部は第２バネ部として構成される請求項１〜７のいずれか一項記載の発生ガス分析装置。
【請求項９】
前記試料ホルダに、外部から前記試料を自動的に出し入れするオートサンプラをさらに有し、
前記試料ホルダ移動部は、前記オートサンプラに連動して前記試料ホルダを移動させる
請求項１〜８のいずれか一項記載の発生ガス分析装置。
【請求項１０】
前記加熱部の内壁のうち、前記試料ホルダに保持された前記試料の周囲の部位が外側に向かって拡がる凹部をなし、
前記凹部は、前記加熱部の内部の前記ガス成分の流れ方向の上流側の第１凹部と、該第１凹部より前記流れ方向の下流側に位置して、前記内壁に接する第２凹部とを一体に有し、
前記加熱部の前記流れ方向に沿った断面から見て、前記第２凹部の輪郭は、前記第２凹部と前記内壁との接点における内壁の法線よりも前記流れ方向の上流側に位置している請求項１〜９のいずれか一項記載の発生ガス分析装置。
【請求項１１】
試料を保持する試料ホルダを加熱部の内外の所定位置に移動可能に支持すると共に、前記加熱部の内部に前記試料ホルダを収容して前記試料を加熱し、発生したガス成分を検出する発生ガス分析方法において、
前記加熱部の外側で前記試料を出し入れ可能な排出位置に前記試料ホルダを移動させたときに、前記加熱部の外側に配置された冷却部に前記試料ホルダを接触させて該試料ホルダを冷却し、
前記試料ホルダが前記冷却部に接触したときに前記試料ホルダを前記冷却部に押し付ける向きに第１付勢部により付勢し、前記試料ホルダが前記加熱部に接触したときに前記試料ホルダを前記加熱部に押し付ける向きに第２付勢部により付勢することを特徴とする発生ガス分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を加熱して発生したガス成分を分析し、試料の同定や定量等を行う発生ガス分析装置及び発生ガス分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂の柔軟性を確保するため、樹脂中にはフタル酸エステル等の可塑剤が含まれているが、４種類のフタル酸エステルについて、欧州特定有害物質規制（ＲｏＨＳ）により２０１９年以降の使用が制限されることになった。そのため、樹脂中のフタル酸エステルを同定及び定量することが必要になっている。
フタル酸エステルは揮発性成分であるので、従来公知の発生ガス分析（ＥＧＡ；Evolved Gas Analysis）を適用して分析することができる。この発生ガス分析は、試料を加熱して発生したガス成分を、ガスクロマトグラフや質量分析等の各種の分析装置で分析するものである。
【０００３】
ところで、発生ガス分析においては、試料を試料ステージに載置し、加熱炉内で試料ステージ毎試料を加熱し、または試料を保持具にセットして加熱炉内に投入してガス成分を発生させて分析している。そして、分析の後、試料ステージを室温程度まで自然冷却し、試料を取り替えて常温付近から加熱することで次の分析を開始するが、試料ステージが冷却されるまでの待ち時間が長く、分析作業全体の効率の低下を招く。
そこで、加熱炉内の導管に冷媒ガスを流して加熱炉の雰囲気を冷却する技術や（特許文献１）、加熱炉となる真空チャンバー内で試料ステージに冷却機構を接触させる技術（特許文献２）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平11-118778号公報
【特許文献２】特開2002-372483号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の技術の場合、加熱炉自体を冷却しなければならないため、過大な冷却能力が必要となり、冷却機構、ひいては分析装置全体が大型になるという問題がある。また加熱炉の再加熱に余分なエネルギーや時間を要することにもなる。
又、特許文献２記載の技術の場合、加熱炉となる真空チャンバー内に冷却機構から冷媒等を導入する必要があるため、装置構成が複雑で大型になるという問題がある。
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、冷却能力や装置全体を過大とせずに試料ホルダを短時間で冷却し、分析作業の効率を向上させた発生ガス分析装置及び発生ガス分析方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の発生ガス分析装置は、試料を保持する試料ホルダと、該試料ホルダを自身の内部に収容し、前記試料を加熱してガス成分を発生させる加熱部と、該加熱部で生成した前記ガス成分を検出する検出手段と、を備えた発生ガス分析装置において、前記試料ホルダを前記加熱部の内外の所定位置に移動可能に支持する試料ホルダ支持部と、前記加熱部の外側に配置され、前記加熱部の外側で前記試料を出し入れ可能な排出位置に前記試料ホルダを移動させたときに、前記試料ホルダに直接又は間接的に接触して該試料ホルダを冷却する冷却部と、前記試料ホルダを移動させる試料ホルダ移動部であって、前記試料ホルダが前記冷却部に接触したときに前記試料ホルダを前記冷却部に押し付ける向きに付勢する第１付勢部と、前記試料ホルダが前記加熱部に接触したときに前記試料ホルダを前記加熱部に押し付ける向きに付勢する第２付勢部と、を有する試料ホルダ移動部と、を備えたことを特徴とする。
この発生ガス分析装置によれば、試料ホルダに冷却部が接触して試料ホルダを冷却するので、自然冷却に比べ、試料ホルダを迅速に冷却することができ、分析作業の効率を向上させることができる。これにより、例えば品質管理等の多数の試料の測定も可能となる。又、加熱部の外側で試料ホルダを冷却するため、加熱部内の高温雰囲気に冷却部が曝されないので、過大な冷却能力が不要となり、冷却部、ひいては装置全体の小型化を図ることができる。又、冷却によって加熱部内の雰囲気温度が低下しないので、加熱部の再加熱に余分なエネルギーや時間を要することがなくなる。
さらに、加熱部内に冷却部を設置する必要がないので、これによっても加熱部、ひいては装置全体の小型化を図ることができる。
【０００７】
前記冷却部は、前記試料ホルダに接触する冷却ブロックを有してもよい。
この発生ガス分析装置によれば、冷却ブロックを介して試料ホルダの熱を確実に奪うことができ、試料ホルダを効率よく冷却することができる。
【０００８】
前記冷却ブロックは、前記排出位置で前記試料ホルダに接触する接触部と、該接触部よりも前記加熱部側に延びて前記試料ホルダを取り囲む突出部とを備えてなってもよい。
この発生ガス分析装置によれば、試料ホルダを突出部より凹む接触部まで後退させて加熱部の外側に十分に移動させることができると共に、各突出部を設けない場合に比べ、冷却ブロックの容積（熱容量）が増えるので、冷却能力が向上する。
また、各突出部を設けずに冷却ブロックの容積を同一とするためには、冷却ブロックを加熱部のさらに外側へ移動させる必要があり、装置全体の寸法が大きくなってしまう。そこで、突出部を設けることで、装置全体のさらなる小型化を図ることができる。
【０００９】
前記冷却部は、前記冷却ブロックを冷却する空冷ファン又は空冷フィンをさらに有してもよい。
この発生ガス分析装置によれば、冷却部を水冷したり、冷却部に冷媒ガスを通す配管を取り付ける場合に比べ、冷却部の構造が簡便になり、装置全体のコストダウンや小型化を図ることができる。
【００１０】
前記冷却部は、前記冷却ブロックを冷却する空冷ファン、空冷フィン及びファンダクトをさらに有し、前記空冷フィンは前記冷却ブロックの底部及び側面に接続され、前記空冷ファンは前記冷却ブロックの底部に接続された前記空冷フィンの下方に配置され、前記ファンダクトは、前記空冷ファンから前記冷却ブロックの側面に接続された前記空冷フィンの外側へ向かって延び、前記空冷ファンからの冷却風を当該空冷フィンに導く導風板をなしてもよい。
この発生ガス分析装置によれば、冷却ブロックが底部と側面の各空冷フィンによって確実に冷却されると共に、ファンダクトが空冷ファンからの冷却風を空冷フィンに導く導風板をなすので、冷却ブロックがより一層冷却される。
【００１１】
前記冷却ブロックの熱容量Ｃ１と、前記試料ホルダの熱容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）が５〜２０であってもよい。
この発生ガス分析装置によれば、装置全体の小型化と、冷却能力の向上とを共に実現できる。
【００１２】
前記加熱部は、該加熱部内を所定温度に加熱する加熱部ヒータを備え、前記試料ホルダは、前記試料を加熱する試料側ヒータを備えてもよい。
この発生ガス分析装置によれば、加熱部ヒータが加熱部内の雰囲気全体を所定温度に加熱（保温）するので、内部の試料の温度が変動することを防止する。又、試料の近傍に配置された試料側ヒータが、試料を局所的に加熱して試料温度を迅速に上昇させることができる。
【００１３】
前記第１付勢部は第１バネ部として構成され、前記第２付勢部は第２バネ部として構成されてもよい。
【００１４】
この発生ガス分析装置によれば、試料ホルダが冷却部に接触したときに第１バネ部が圧縮され、その反発力で試料ホルダを冷却部に押し付ける向きに付勢する。第１バネ部が無いと、試料ホルダが排出位置に近接して試料ホルダを冷却部に接触させるとき、終点位置を厳密に試料ホルダと冷却部の接触位置に合わせこむ必要があり、試料ホルダを冷却部に確実に密着させることが困難な場合がある。
そこで、第１バネ部を設け、終点位置を試料ホルダと冷却部の接触位置よりさらに冷却部に入り込む側に設定することにより、試料ホルダを冷却部に確実に接触させることができる。
第２バネ部も同様に、試料ホルダが加熱部に接触したときに圧縮され、その反発力で試料ホルダを加熱部に押し付ける向きに付勢する。これにより、終点位置を試料ホルダと加熱部の接触位置よりさらに加熱部に入り込む側に設定することで試料ホルダを測定位置に確実に配置することができる。
前記試料ホルダに、外部から前記試料を自動的に出し入れするオートサンプラをさらに有し、前記試料ホルダ移動部は、前記オートサンプラに連動して前記試料ホルダを移動させてもよい。
この態様では、オートサンプラにより、試料ホルダに外部から試料を自動的に出し入れできる。
【００１５】
前記加熱部の内壁のうち、前記試料ホルダに保持された前記試料の周囲の部位が外側に向かって拡がる凹部をなし、前記凹部は、前記加熱部の内部の前記ガス成分の流れ方向の上流側の第１凹部と、該第１凹部より前記流れ方向の下流側に位置して、前記内壁に接する第２凹部とを一体に有し、前記加熱部の前記流れ方向に沿った断面から見て、前記第２凹部の輪郭は、前記第２凹部と前記内壁との接点における内壁の法線よりも前記流れ方向の上流側に位置してもよい。
この発生ガス分析装置によれば、第２凹部の輪郭（線）が流れ方向の下流側に向かって斜めになり、ガス成分が第２凹部に沿って流れ方向の下流側（つまり、検出手段側）へ流れ易くなる。なお、第２凹部の輪郭（線）は、直線だけでなく、曲線であってもよい。
【００１６】
本発明の発生ガス分析方法は、試料を保持する試料ホルダを加熱部の内外の所定位置に移動可能に支持すると共に、前記加熱部の内部に前記試料ホルダを収容して前記試料を加熱し、発生したガス成分を検出する発生ガス分析方法において、前記加熱部の外側で前記試料を出し入れ可能な排出位置に前記試料ホルダを移動させたときに、前記加熱部の外側に配置された冷却部に前記試料ホルダを接触させて該試料ホルダを冷却し、前記試料ホルダが前記冷却部に接触したときに前記試料ホルダを前記冷却部に押し付ける向きに第１付勢部により付勢し、前記試料ホルダが前記加熱部に接触したときに前記試料ホルダを前記加熱部に押し付ける向きに第２付勢部により付勢することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、冷却能力や装置全体を過大とせずに試料ホルダを短時間で冷却し、分析作業の効率を向上させた発生ガス分析装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る発生ガス分析装置の構成を示す斜視図である。
【図２】ガス発生部の構成を示す斜視図である。
【図３】ガス発生部の構成を示す縦断面図である。
【図４】ガス発生部の構成を示す横断面図である。
【図５】発生ガス分析装置によるガス成分の分析動作を示すブロック図である。
【図６】試料ホルダの排出位置と測定位置を示す図である。
【図７】加熱部の加熱パターンと、試料ホルダ及び冷却部の温度変化の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る発生ガス分析方法を行う処理フローを示す図である。
【図９】加熱室の内面の凹部を示す部分縦断面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係るガス発生部の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る発生ガス分析装置２００の構成を示す斜視図であり、図２はガス発生部１００の構成を示す斜視図、図３はガス発生部１００の構成を示す軸心Ｏに沿う縦断面図、図４はガス発生部１００の構成を示す軸心Ｏに沿う横断面図である。
発生ガス分析装置２００は、筐体となる本体部２０２と、本体部２０２の正面に取り付けられた箱型のガス発生部取付け部２０４と、全体を制御するコンピュータ（制御部）２１０とを備える。コンピュータ２１０は、データ処理を行うＣＰＵと、コンピュータプログラムやデータを記憶する記憶部と、モニタと、キーボード等の入力部等を有する。
【００２０】
ガス発生部取付け部２０４の内部には、円筒状の加熱炉（加熱部）１０と、試料ホルダ２０と、冷却部３０と、ガスを分岐させるスプリッタ４０と、イオン源５０とがアセンブリとして１つになったガス発生部１００が収容されている。又、本体部２０２の内部には、試料を加熱して発生したガス成分を分析する質量分析計（検出手段）１１０が収容されている。
なお、ガス発生部取付け部２０４の上面から前面に向かって開口２０４ｈが設けられ、試料ホルダ２０を加熱炉１０外側の排出位置（後述）に移動させると開口２０４ｈに位置するので、開口２０４ｈから試料ホルダ２０に試料を出し入れ可能になっている。又、ガス発生部取付け部２０４の前面には、スリット２０４ｓが設けられ、スリット２０４ｓから外部に露出する開閉ハンドル２２Ｈを左右に動かすことにより、試料ホルダ２０を加熱炉１０の内外に移動させて上述の排出位置にセットし、試料を出し入れするようになっている。
なお、例えば図１０に示すように、コンピュータ２１０(図５参照)で試料ホルダ２０の移動を制御することにより、移動レール２０４Ｌ（後述）上で試料ホルダ２０を移動させれば、試料ホルダ２０を加熱炉１０の内外に移動させる機能を自動化できる。
【００２１】
次に、図２〜図５を参照し、ガス発生部１００の各部分の構成について説明する。
まず、加熱炉１０は、ガス発生部取付け部２０４の取付板２０４ａに軸心Ｏを水平にして取り付けられ、軸心Ｏを中心に開口する略円筒状をなす加熱室１２と、加熱ブロック１４と、保温ジャケット１６とを有する。
加熱室１２の外周に加熱ブロック１４が配置され、加熱ブロック１４の外周に保温ジャケット１６が配置されている。加熱ブロック１４はアルミニウムからなり、軸心Ｏに沿って加熱炉１０の外部に延びる一対の加熱部ヒータ１４ａ（図４参照）により通電加熱される。加熱部ヒータ１４ａは、加熱ブロック１４、ひいては加熱ブロック１４で囲まれる加熱室１２の雰囲気を所定温度になるように加熱（保温）する。
なお、取付板２０４ａは、軸心Ｏに垂直な方向に延びており、スプリッタ４０及びイオン源５０は、加熱炉１０に取り付けられている。さらに、イオン源５０は、ガス発生部取付け部２０４の上下に延びる支柱２０４ｂに支持されている。
【００２２】
加熱炉１０のうち開口側と反対側（図３の右側）にはスプリッタ４０が接続されている。又、加熱炉１０の下側にはキャリアガス流路を保護及び保温する保護管１８が接続され、キャリアガス保護管１８の内部には、加熱室１２の下面に連通してキャリアガスＣを加熱室１２に導入するキャリアガス流路１８ｆが収容されている。
そして、詳しくは後述するが、加熱室１２のうち開口側と反対側（図３の右側）の端面にガス流路４１が連通し、加熱炉１０（加熱室１２）で生成したガス成分Ｇと、キャリアガスＣとの混合ガスＭがガス流路４１を流れるようになっている。
【００２３】
試料ホルダ２０は、ガス発生部取付け部２０４の内部上面に取り付けられた移動レール２０４Ｌ上を移動するステージ２２と、ステージ２２上に取り付けられて上下に延びるブラケット２４ｃと、ブラケット２４ｃの前面（図３の左側）に取り付けられた断熱材２４ｂ、２６と、ブラケット２４ｃから加熱室１２側に軸心Ｏ方向に延びる試料保持部２４ａと、試料保持部２４ａの直下に埋設される試料側ヒータ２７と、試料側ヒータ２７の直上で試料保持部２４ａの上面に配置されて試料を収容する試料皿２８と、を有する。
ここで、移動レール２０４Ｌは軸心Ｏ方向（図３の左右方向）に延び、試料ホルダ２０はステージ２２ごと、軸心Ｏ方向に進退するようになっている。又、開閉ハンドル２２Ｈは、軸心Ｏ方向に垂直な方向に延びつつステージ２２に取り付けられている。
移動レール２０４Ｌが特許請求の範囲の「試料ホルダ支持部」に相当する。
【００２４】
なお、ブラケット２４ｃは上部が半円形をなす短冊状をなし、断熱材２４ｂは略円筒状をなしてブラケット２４ｃ上部の前面に装着され（図６参照）、断熱材２４ｂを貫通して試料側ヒータ２７の電極２７ａが外部に取り出されている。断熱材２６は略矩形状をなして、断熱材２４ｂより下方でブラケット２４ｃの前面に装着される。又、ブラケット２４ｃの下方には断熱材２６が装着されずにブラケット２４ｃの前面が露出し、接触面２４ｆを形成している。
ブラケット２４ｃは加熱室１２よりやや大径をなして加熱室１２を気密に閉塞し、試料保持部２４ａが加熱室１２の内部に収容される。
そして、加熱室１２の内部の試料皿２８に載置された試料が加熱炉１０内で加熱され、ガス成分Ｇが生成する。
【００２５】
冷却部３０は、試料ホルダ２０のブラケット２４ｃに対向するようにして加熱炉１０の外側（図３の加熱炉１０の左側）に配置されている。冷却部３０は、略矩形で凹部３２ｒを有する冷却ブロック３２と、冷却ブロック３２の下面に接続する空冷フィン３４と、空冷フィン３４の下面に接続されて空冷フィン３４に空気を当てる空冷ファン３６とを備える。
そして、詳しくは後述するが、試料ホルダ２０が移動レール２０４Ｌ上を軸心Ｏ方向に図３の左側に移動して加熱炉１０の外に排出されると、ブラケット２４ｃの接触面２４ｆが冷却ブロック３２の凹部３２ｒに収容されつつ接触し、冷却ブロック３２を介してブラケット２４ｃの熱が奪われ、試料ホルダ２０（特に試料保持部２４ａ）を冷却するようになっている。
なお、本実施形態では、試料ホルダ２０（ブラケット２４ｃを含む）及び冷却ブロック３２はいずれもアルミニウムからなる。
【００２６】
図３、図４に示すように、スプリッタ４０は、加熱室１２と連通する上述のガス流路４１と、ガス流路４１に連通しつつ外部に開放された分岐路４２と、分岐路４２の出側に接続されて分岐路４２からの混合ガスＭの外部への排出流量を調整するマスフローコントローラ（排出流量調整機構）４２ａと、自身の内部にガス流路４１が開口される筐体部４３と、筐体部４３を囲む保温部４４とを備えている。
図４に示すように、上面から見たとき、ガス流路４１は、加熱室１２と連通して軸心Ｏ方向に延びた後、軸心Ｏ方向に垂直に曲がり、さらに軸心Ｏ方向に曲がって終端部４１ｅに至るクランク状をなしている。又、ガス流路４１のうち軸心Ｏ方向に垂直に延びる部位の中央付近は拡径して分岐室４１Ｍを形成している。分岐室４１Ｍは筐体部４３の上面まで延び、分岐室４１Ｍよりやや小径の分岐路４２が嵌合されている。
ガス流路４１は、加熱室１２と連通して軸心Ｏ方向に延びて終端部４１ｅに至る直線状であってもよく、加熱室１２やイオン源５０の位置関係に応じて、種々の曲線や軸心Ｏと角度を有する線状等であってもよい。
【００２７】
なお、本実施形態では、ガス流路４１は一例として直径約２ｍｍ、分岐室４１Ｍ及び分岐路４２は直径約１．５ｍｍとされている。そして、ガス流路４１を終端部４１ｅまで流れる流量と、分岐路４２へ分岐される流量との比（スプリット比）は各流路抵抗で決まっており、分岐路４２へより多くの混合ガスＭを流出可能になっている。そして、このスプリット比はマスフローコントローラ４２ａの開度を調整することで制御できる。
【００２８】
図３、図４に示すように、イオン源５０は、筐体部５３と、筐体部５３を囲む保温部５４と、放電針５６と、放電針５６を保持するステー５５とを有する。筐体部５３は板状をなし、その板面が軸心Ｏ方向に沿うと共に、中央に小孔５３Ｃが貫通している。そして、ガス流路４１の終端部４１ｅが筐体部５３の内部を通って小孔５３Ｃの側壁に臨んでいる。一方、放電針５６は軸心Ｏ方向に垂直に延びて小孔５３Ｃに臨んでいる。
そして、終端部４１ｅから小孔５３Ｃ付近に導入された混合ガスＭのうち、ガス成分Ｇが放電針５６によってイオン化される。
イオン源５０は公知の装置であり、本実施形態では、大気圧化学イオン化（APCI）タイプを採用している。APCIはガス成分Ｇのフラグメントを起こし難く、フラグメントピークが生じないので、クロマトグラフ等で分離せずとも測定対象を検出できるので好ましい。
イオン源５０でイオン化されたガス成分Ｇは、キャリアガスＣと共に質量分析計１１０に導入されて分析される。
なお、イオン源５０は、保温部５４の内部に収容されている。
【００２９】
なお、図４に示すように、加熱室１２の内面（加熱ブロック１４の内壁）のうち、試料皿２８の周囲の部位が外側に向かって拡がる凹部１４ｒになっている。これにより、試料と、加熱室１２内面との空間が狭くなってガス成分Ｇの流れが滞ることを抑制できる。
図９は、凹部１４ｒを示す図３の部分縦断面図であり、図３のうち加熱ブロック１４の上部の一部を図示している。図９に示すように、凹部１４ｒは、ガス成分Ｇの流れ方向Ｆの上流側の第１凹部１４ｒ１と、第１凹部１４ｒ１より流れ方向Ｆの下流側に位置して加熱室１２の内面（加熱ブロック１４の内壁）１４ｓに接する第２凹部１４ｒ２とを一体に有している。又、第１凹部１４ｒ１は、内壁１４ｓから垂直に凹んだ後、内壁１４ｓと平行な底面を構成し、第２凹部１４ｒ２に繋がっている。
【００３０】
ここで、図９の断面（つまり、流れ方向Ｆに沿った断面）から見て、第２凹部１４ｒ２の輪郭（線）は、第２凹部１４ｒ２と内壁１４ｓとの接点Ｐにおける内壁１４ｓの法線Ｎよりも流れ方向Ｆの上流側に位置している。これにより、第２凹部１４ｒ２の輪郭（線）が流れ方向Ｆの下流側に向かって斜めになり、ガス成分Ｇが第２凹部１４ｒ２に沿って流れ方向Ｆの下流側（つまり、検出手段（質量分析計）１１０側）へ流れ易くなる。なお、第２凹部１４ｒ２の輪郭（線）は、図９に示すような直線だけでなく、曲線であってもよい。
又、流れ方向Ｆとは、接点Ｐから検出手段（質量分析計）１１０へ向かう方向である。
【００３１】
図５は、発生ガス分析装置２００によるガス成分の分析動作を示すブロック図である。
試料Ｓは加熱炉１０の加熱室１２内で加熱され、ガス成分Ｇが生成する。加熱炉１０の加熱状態（昇温速度、最高到達温度等）は、コンピュータ２１０の加熱制御部２１２によって制御される。
ガス成分Ｇは、加熱室１２に導入されたキャリアガスＣと混合されて混合ガスＭとなり、スプリッタ４０に導入される。コンピュータ２１０の検出信号判定部２１４は、質量分析計１１０の検出器１１８（後述）から検出信号を受信する。
流量制御部２１６は、検出信号判定部２１４から受信した検出信号のピーク強度が閾値の範囲外か否かを判定する。そして、範囲外の場合、流量制御部２１６は、マスフローコントローラ４２ａの開度を制御することにより、スプリッタ４０内で分岐路４２から外部へ排出される混合ガスＭの流量、ひいてはガス流路４１からイオン源５０へ導入される混合ガスＭの流量を調整し、質量分析計１１０の検出精度を最適に保つ。
【００３２】
質量分析計１１０は、イオン源５０でイオン化されたガス成分Ｇを導入する第１細孔１１１と、第１細孔１１１に続いてガス成分Ｇが順に流れる第２細孔１１２、イオンガイド１１４、四重極マスフィルター１１６と、四重極マスフィルター１１６から出たガス成分Ｇを検出する検出器１１８とを備える。
四重極マスフィルター１１６は、印加する高周波電圧を変化させることにより、質量走査可能であり、四重極電場を生成し、この電場内でイオンを振動運動させることによりイオンを検出する。四重極マスフィルター１１６は、特定の質量範囲にあるガス成分Ｇだけを透過させる質量分離器をなすので、検出器１１８でガス成分Ｇの同定および定量を行うことができる。
なお、測定対象のガス成分が有する特定の質量電荷比（m/z）のイオンのみを検出する選択イオン検出（SIM）モードを用いると、ある範囲の質量電荷比のイオンを検出する全イオン検出（スキャン）モードに比べ、測定対象のガス成分の検出精度が向上するので好ましい。
【００３３】
次に、図６を参照し、本発明の特徴部分である試料ホルダ２０の冷却について説明する。本発明においては、試料ホルダ２０がステージ２２を介して軸心Ｏ方向の所定の２つの位置（図６（ａ）に示す加熱炉１０の外側に排出されて試料皿２８が加熱炉１０外に露出する排出位置と、図６（ｂ）に示す加熱炉１０内に収容されて測定を行う測定位置）の間を移動する。
まず、図６（ａ）に示す排出位置で、試料皿２８と共に試料を出し入れする際に、試料皿２８と試料を取り替えて常温付近から加熱することで次の分析を開始する。このとき、試料ホルダ２０が熱いと、試料皿２８を設置した際に、分析を開始する前から試料が加熱されてしまう。そこで、これを防止するために、試料ホルダ２０を冷却するが、試料ホルダ２０を自然冷却するだけでは、冷却されるまでの待ち時間が長くなる。
【００３４】
そこで、図６（ａ）に示すように、排出位置に試料ホルダ２０を移動させたときに、ブラケット２４ｃの接触面２４ｆが、冷却ブロック３２の凹部（接触部）３２ｒに接触することで、冷却ブロック３２を介してブラケット２４ｃの熱が奪われ、試料ホルダ２０を冷却する。
これにより、自然冷却に比べ、試料ホルダ２０を迅速に冷却することができ、分析作業の効率を向上させることができる。又、加熱炉１０の外側で試料ホルダ２０を冷却するため、加熱炉１０内の高温雰囲気に冷却部３０が曝されないので、過大な冷却能力が不要となり、冷却部３０、ひいては装置全体の小型化を図ることができる。又、冷却によって加熱ブロック１４の温度が低下しないので、加熱炉１０の再加熱に余分なエネルギーや時間を要することがなくなる。
さらに、加熱炉１０内に冷却部３０を設置する必要がないので、これによっても加熱炉１０、ひいては装置全体の小型化を図ることができる。
【００３５】
図７は、加熱制御部２１２によって制御される、加熱炉１０の加熱パターンと、試料ホルダ２０及び冷却ブロック３２の温度変化の一例を示す。ここで、加熱炉１０の保持温度（最高到達温度）を３００℃とし、試料の加熱開始温度を５０℃以下とする。
まず、時間０（試料ホルダ２０が図６（ａ）に示す排出位置Ｐに移動したとき）で、５０℃になっている試料ホルダ２０の試料皿２８に試料をセットする。このとき、冷却ブロック３２は予め室温程度に空冷されているが、試料ホルダ２０に接触することで５０℃付近まで上昇し、一方で試料ホルダ２０が５０℃付近に冷却される。又、加熱炉１０内の温度は、加熱部ヒータ１４ａにより３００℃になるよう制御されている。
次に、５０℃付近に冷却された試料ホルダ２０が図６（ａ）に示す測定位置に移動し、加熱室１２内に収容されると、３００℃に制御された加熱炉１０からの加熱と、試料保持部２４ａの直下に埋設された試料側ヒータ２７からの加熱により、試料ホルダ２０が３００℃になり、発生したガス成分が分析される。分析の間、冷却ブロック３２が後述する空冷ファン３６等によって５０℃未満（室温付近）に冷却される。
分析が終了すると、試料ホルダ２０が再び排出位置Ｐに移動し、上述の熱サイクルを繰り返す。
【００３６】
ここで、加熱炉１０の外側に冷却部３０が配置されているので、試料ホルダ２０を冷却して加熱された冷却部３０を、分析の間にゆっくりと冷却すればよい。特に、図７に示すように、一般に、分析時間の方が冷却時間よりも長い。そのため、冷却部３０を水冷等で急冷する必要がなく、空冷フィン３４による自然放冷、又は空冷ファン３６による強制空冷を行えば十分であり、後述するように水冷等の場合に比べ、冷却部３０の構造が簡便になり、装置全体のコストダウンや小型化を図ることができる。
【００３７】
なお、図６（ａ）に示すように、冷却ブロック３２を上から見たとき、凹部（接触部）３２ｒの両端から一対の突出部３２ｐがコの字状に加熱炉１０側にオーバーハングして延び、各突出部３２ｐが試料ホルダ２０を取り囲んでいる。このようにすると、試料ホルダ２０を凹部３２ｒまで後退させて加熱炉１０の外側に十分に移動させることができると共に、各突出部３２ｐを設けない場合に比べ、冷却ブロック３２の容積（熱容量）が増えるので、冷却能力が向上する。
また、各突出部３２ｐを設けずに冷却ブロック３２の容積を同一とするためには、冷却ブロック３２を加熱炉１０のさらに外側（図６（ａ）の左側）へ移動させる必要があり、装置全体の寸法が大きくなってしまう。そこで、突出部３２ｐを設けることで、装置全体のさらなる小型化を図ることができる。
【００３８】
又、冷却ブロック３２の熱容量Ｃ１と、試料ホルダ２０の熱容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）が５〜２０であると、装置全体の小型化と、冷却能力の向上とを共に実現できる。上記比が５未満であると、冷却ブロック３２の熱容量Ｃ１が小さくなって冷却能力が低下する場合がある。冷却能力が不足し加熱開始温度まで十分に冷却できない場合がある。上記比が２０を超えると、冷却ブロック３２が大きくなり過ぎ、装置全体が大きくなる場合がある。
【００３９】
又、冷却部３０が、冷却ブロック３２を冷却する空冷ファン３６又は空冷フィン３４を有すると好ましい。このようにすると、冷却部３０を水冷したり、冷却部３０に冷媒ガスを通す配管を取り付ける場合に比べ、冷却部３０の構造が簡便になり、装置全体のコストダウンや小型化を図ることができる。
冷却ブロック３２に空冷フィン３４を取り付けた、いわゆるヒートシンクの場合、空冷フィン３４が自然放冷して冷却ブロック３２を冷却する。
ただし、冷却ブロック３２の放熱が追いつかない場合には、さらに空冷ファン３６を取り付けて冷却ブロック３２を強制空冷することが好ましい。なお、本実施形態では、図２、図６に示すように、冷却ブロック３２の下面に空冷フィン３４を接続し、さらに、空冷フィン３４の下面に空冷ファン３６を取り付けている。
【００４０】
又、本実施形態においては、加熱炉１０が加熱炉（加熱室１２）内を所定温度に加熱する加熱部ヒータ１４ａを備えると共に、加熱部ヒータ１４ａと別に、試料ホルダ２０が試料を加熱する試料側ヒータ２７を備えている。
これにより、加熱部ヒータ１４ａが加熱炉（加熱室１２）内の雰囲気全体を所定温度に加熱（保温）するので、加熱室１２内の試料の温度が変動することを防止する。又、試料の近傍に配置された試料側ヒータ２７が、試料を局所的に加熱して試料温度を迅速に上昇させることができる。
なお、試料温度を迅速に上昇させる観点からは、試料側ヒータ２７は、試料を配置する部材（例えば、試料皿２８）の近傍に位置されているとよい。特に、試料側ヒータ２７が試料皿２８の直下の試料ホルダ２０に内蔵されているとよい。
【００４１】
次に、図８を参照し、本発明の実施形態に係る発生ガス分析方法について説明する。
まず、図１〜図５に示した発生ガス分析装置２００を用い、上述の排出位置にて、試料を入れた試料皿２８を、試料ホルダ２０（の試料保持部２４ａ）上に載置する（ステップＳ２）。
次いで、試料ホルダ２０を測定位置に移動させて加熱炉１０内に収容する（ステップＳ４）。さらに、試料ホルダ２０を試料側ヒータ２７で所定温度に加熱する（ステップＳ６）。なお、試料ホルダ２０は加熱炉１０からの加熱でおおまかに加熱され、試料保持部２４ａの直下に埋設された試料側ヒータ２７により所定温度まで正確に加熱される。
【００４２】
イオン源５０は加熱により発生したガス成分をイオン化し、質量分析計１１０はイオン化したガス成分を分析する（ステップＳ８）
分析が終了すると、試料側ヒータ２７の加熱を停止し（ステップＳ１０）、試料ホルダ２０を排出位置に移動させて加熱炉１０から排出する（ステップＳ１２）。
排出位置で、試料ホルダ２０（接触面２４ｆ)が冷却ブロック３２に接触するので、この状態で試料ホルダ２０を所定温度まで冷却する（ステップＳ１４）。
冷却後、試料を試料皿２８ごと試料ホルダ２０から取出す（ステップＳ１６）。
そして、分析作業が終了すると処理を終了し（ステップＳ１８で「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１８で「Ｎｏ」であれば、別の試料で分析を続けるためにステップＳ２に戻る。
【００４３】
図１０に示すようにして、図８のフローをコンピュータ２１０にて自動的に行うことも可能である。
図１０は、本発明の別の実施形態に係るガス発生部１００Ｂの構成を示す斜視図である。なお、ガス発生部１００Ｂは、加熱炉１０Ｂと、試料ホルダ２０Ｂと、冷却部３０Ｂと、スプリッタ４０Ｂと、イオン源５０Ｂと、試料ホルダ移動部７０と、オートサンプラ８０とを有する。加熱炉１０Ｂ、試料ホルダ２０Ｂ、スプリッタ４０Ｂ、及びイオン源５０Ｂは図２のガス発生部１００と同様であるので説明を省略する。又、ガス発生部１００Ｂは、発生ガス分析装置（図示せず）のガス発生部取付け部２０４Ｂに取付けられている。
【００４４】
試料ホルダ２０Ｂは、ガス発生部取付け部２０４Ｂの内部上面に取り付けられた移動レール２０４Ｌ上を移動するステージ２２Ｂに取付けられている。移動レール２０４Ｌは加熱炉１０Ｂの軸心Ｏ方向（図１０の左右方向）に延び、試料ホルダ２０Ｂはステージ２２Ｂごと、軸心Ｏ方向に進退するようになっている。
試料ホルダ移動部７０はボールねじで軸心Ｏ方向に駆動するようになっていて、ステッピングモータ７２と、ステッピングモータ７２に接続されたねじ軸７４と、ねじ軸７４に螺合されたナット部７６と、ナット部７６に取付けられたセンサ板７８と、を備える。
【００４５】
そして、ステージ２２Ｂがナット部７６に接続され、ねじ軸７４の回転によってナット部７６が軸心Ｏ方向に駆動することで、ステージ２２Ｂ及び試料ホルダ２０Ｂも軸心Ｏ方向に進退する。
具体的には、コンピュータ２１０の試料ホルダ移動制御部２１８（図５参照）で、ステッピングモータ７２の回転を制御して試料ホルダ２０Ｂを移動させることで、ステップＳ６〜Ｓ１４を自動化できる。
【００４６】
ここで、ナット部７６にはセンサ板７８が取付けられている一方、試料ホルダ２０Ｂの排出位置及び測定位置（図６参照）に近接する位置には、それぞれ光電式の第１センサ７８ａ１、第２センサ７８ａ２が設置されている。これにより、試料ホルダ２０Ｂがそれぞれ排出位置及び測定位置に近接すると、センサ板７８がそれぞれ第１センサ７８ａ１、第２センサ７８ａ２の受光部を遮り、ナット部７６ひいては試料ホルダ２０Ｂの位置を試料ホルダ移動制御部２１８が検知することができる。
さらに、ナット部７６は軸心Ｏに平行な軸７７に軸支され、軸７７に沿って移動するようになっている。軸７７の両端にはそれぞれブラケット７６ｆ１、７６ｆ２が取り付けられ、そして、ブラケット７６ｆ１とナット部７６の間の軸７７の外周には第１バネ部７６ｓ１が取り付けられ、ブラケット７６ｆ２とナット部７６の間の軸７７の外周には第２バネ部７６ｓ２が取り付けられている。
【００４７】
これにより、試料ホルダ２０Ｂが排出位置に近接したときに第１バネ部７６ｓ１が圧縮され、その反発力で試料ホルダ２０Ｂを冷却部３０Ｂに押し付ける向き（図１０の右向き）に付勢する。第１バネ部７６ｓ１が無いと、試料ホルダ２０Ｂが排出位置に近接して試料ホルダ２０Ｂを冷却部３０Ｂに接触させるとき、軸心Ｏ方向に何ら抵抗力が無いので終点が判別しにくく、試料ホルダ２０Ｂを冷却部３０Ｂに確実に接触させることが困難な場合がある。
そこで、試料ホルダ２０Ｂが排出位置に近接したときに第１バネ部７６ｓ１が軸心Ｏ方向に抵抗力を付与することで、この抵抗力に反発してナット部７６ひいては試料ホルダ２０Ｂを強く冷却部３０Ｂ側に押圧するようステッピングモータ７２の回転を制御することができ、試料ホルダ２０Ｂを冷却部３０Ｂに確実に接触させることができる。
【００４８】
第２バネ部７６ｓ２も同様に、試料ホルダ２０Ｂが測定位置に近接したときに圧縮され、その反発力で試料ホルダ２０Ｂを加熱炉１０Ｂに押し付ける向き（図１０の左向き）に付勢する。これにより、試料ホルダ２０Ｂが測定位置に近接したときに第２バネ部７６ｓ２が軸心Ｏ方向に抵抗力を付与することで、この抵抗力に反発してナット部７６ひいては試料ホルダ２０Ｂを強く加熱炉１０Ｂ側に押圧するようステッピングモータ７２の回転を制御することができ、試料ホルダ２０Ｂを測定位置に確実に配置することができる。
【００４９】
又、図１０のオートサンプラ８０により、試料ホルダ２０Ｂに外部から試料を自動的に出し入れすることで、ステップＳ２〜Ｓ１８を自動化できる。
オートサンプラ８０は、ベース８２、ベース８２上に配置された円盤状の試料ラック８４、ベース８２に取付けられてベース８２に対して上下（Ｚ軸）及び左右（Ｘ軸）に移動するアーム８６、アームに取付けられたグリッパ基部８８、及びグリッパ基部８８から下方に延びる１対のグリッパ８８Ｇ（挟持部）を有する。
試料ラック８４には多数の試料皿２８が配置され、グリッパ８８Ｇによる試料皿２８のピックアップ位置へ試料ラック８４が順次回転してする。そして、グリッパ８８Ｇは試料皿２８を挟んでアーム８６と共に移動可能である。
具体的には、コンピュータ２１０のオートサンプラ制御部２１９（図５参照）で、アーム８６、グリッパ８８Ｇを制御し、排出位置の試料ホルダ２０Ｂから測定済の試料皿２８を取り除き、試料ラック８４から次に測定する試料皿２８をグリッパ８８Ｇにて試料ホルダ２０Ｂに載置し、測定を連続して自動化できる。
【００５０】
さらに、図１０の例では、冷却ブロック３２Ｂの底部に空冷フィン３４Ｂが接続されると共に、冷却ブロック３２Ｂの対向する両側面（軸心Ｏ方向と交差する側面）にも空冷フィン３２Ｆが接続されている。又、空冷ファン３６Ｂは冷却ブロック３２Ｂの底部に接続された空冷フィン３４Ｂの下方に配置されている。
一方、ファンダクト３６Ｄは、空冷ファン３６Ｂから冷却ブロック３２Ｂの側面に接続された空冷フィン３２Ｆの外側へ向かって延びている。
これにより、冷却ブロック３２Ｂが底部と側面の各空冷フィン３４Ｂ、３２Ｆによって確実に冷却されると共に、ファンダクト３６Ｄが空冷ファン３６Ｂからの冷却風を空冷フィン３２Ｆに導く導風板をなすので、冷却ブロック３２Ｂがより一層冷却される。
【００５１】
なお、発生ガス分析装置のうち、ガス成分Ｇ、キャリアガスＣ又は混合ガスＭが流れる部位の気密性を高める観点から、これら部位のうち金属と金属が接触する部分をカーボンシートでシールすると好ましい。このような部位としては、キャリアガス保護管１８とキャリアガス流路１８ｆとの接触部分が挙げられる。
【００５２】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
測定対象としては、フタル酸エステルの他、欧州特定有害物質規制（ＲｏＨＳ）で規制される臭化物難燃剤（ポリ臭化ビフェニル（PBB）、ポリ臭化ジフェニルエーテル（PBDE））を例示できるが、これらに限定されない。
試料ホルダを移動可能に支持する試料ホルダ支持部も、上述のレールの他、アーム等であってもよい。
加熱炉、試料ホルダ、冷却部の構成、形状、配置状態等は上記した例に限定されない。又、検出手段も質量分析計に限定されない。
又、試料ホルダが冷却部に直接接触する場合に限らず、試料ホルダと熱的に接続される別部材を設け、この別部材が冷却部に直接接触する（つまり、試料ホルダが冷却部に間接的に接触する）ようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０      加熱部（加熱炉）
１４ａ      加熱部ヒータ
１４ｓ      加熱部の内壁
１４ｒ      凹部
１４ｒ１      第１凹部
１４ｒ２      第２凹部
２０      試料ホルダ
２７      試料側ヒータ
３０、３０Ｂ      冷却部
３２、３２Ｂ      冷却ブロック
３２ｒ      接触部（凹部）
３２ｐ      突出部
３２Ｆ、３４、３４Ｂ      空冷フィン
３６、３６Ｂ      空冷ファン
３６Ｄ      ファンダクト
７０      試料ホルダ移動部
７６ｓ１      第１バネ部
７６ｓ２      第２バネ部
８０      オートサンプラ
１１０      検出手段（質量分析計）
２００      発生ガス分析装置
２０４Ｌ      試料ホルダ支持部
Ｓ      試料
Ｇ      ガス成分
Ｐ      接点
Ｎ      内壁の法線
【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】
0006366657.tif 000008
【図８】
0006366657.tif 000009
【図９】
0006366657.tif 000010
【図１０】
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