(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分析装置で発生したガスをガス分析装置へ導入するためのガス導通ユニットであって、
ステンレス管で形成された外管と、当該外管の内径よりも細い外径のキャピラリチューブで形成され前記外管の中空部内に挿入されて、熱分析装置で発生したガスを導通する内管と、前記外管及び内管の少なくとも一端を支持する支持部材と、前記外管の周囲に配設した加熱手段と、を備え、
前記支持部材は、前記外管の端部を着脱自在に固定する第１の支持部と、前記内管を着脱自在に固定する第２の支持部と、接続用の導入針を着脱自在に固定するとともに前記第２の支持部と連通する第３の支持部と、を備えており、
さらに前記支持部材は、
両端に第１，第２の螺子部を形成した管状の本体金具と、この本体金具の第１の螺子部に螺合する第１のナット部材と、前記本体金具の第２の螺子部に螺合するナット部を一端に有し他端に螺子部を形成した管状の中継金具と、この中継金具の螺子部と螺合する第２のナット部材とを含み、
前記本体金具に形成した第１の螺子部と前記第１のナット部材とが、前記第１の支持部を形成し、
前記本体金具に形成した第２の螺子部と前記中継金具のナット部とが、前記第２の支持部を形成し、
前記中継金具の他端に形成した螺子部と前記第２のナット部材とが、前記第３の支持部を形成したことを特徴とするガス導通ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱重量測定装置や示差熱分析装置などの熱分析装置で発生したガスを、質量分析装置などのガス分析装置へ導入するためのインターフェースに好適なガス導通ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱分析装置は、無機化合物や有機化合物の熱分解反応や、揮発成分を含む物質の物理特性を分析する研究分野で広く利用されている。さらに、熱分解のメカニズムは、熱分解時に発生するガスを分析することにより、一層理論的な検討が可能となる。そこで、従来から熱分析装置と質量分析装置とを連結し、熱分析装置において試料を加熱した際に発生するガスを質量分析装置に導入して分析する複合的な分析手法が提案されている。
【０００３】
この種の分析手法を実現するには、熱分析装置で発生したガスを質量分析装置へ導入するインターフェースが必要となる。周知のとおり、熱分析装置は大気中に設けた反応室内に試料を配置して加熱するが、一方の質量分析装置は真空雰囲気下の分析室内にガス（分析対象）を導入して分析を実行する。
【０００４】
したがって、大気圧下で発生したガスを真空雰囲気下の分析室内に導入するために、従来は、一定長（質量分析装置２０の真空排気能力に依存するが、一般には内径０．２５ｍｍφ以下の細管で長さ５ｍ以上）のキャピラリチューブで、両者の圧力差を補いつつ、熱分析装置の反応室（大気圧）と質量分析装置の分析室（真空雰囲気）とを連通していた。
【０００５】
また、キャピラリチューブの周囲には、導通するガスの凝縮を防止するために、ヒーター線が巻かれており、さらにその周囲を金属管で保護した構造となっていた。これらキャピラリチューブ、ヒータ線、及び金属管は、一体化されており、キャピラリチューブだけを金属管から分離させることはできなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、キャピラリチューブの中空部内を通るガスが、特に高分子ガスの場合は、たとえヒータ線により保温していても高沸点成分が蒸発してキャピラリチューブ内に凝縮してくる。そして、高沸点成分の凝縮によるキャピラリチューブ内の汚染が進むと、分析精度が著しく低下するために、キャピラリチューブの交換は避けられない作業となっている。
【０００７】
しかしながら、従来はキャピラリチューブ、ヒータ線、及び金属管が一体構造となっていたので、キャピラリチューブ内が汚染されたとき、同チューブだけでなく、これらインターフェースの全体を交換しなければならず、作業が煩雑で且つメンテナンスコストが高価格なものとなっていた。
【０００８】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、メンテナンスを容易且つ低価格に実行し得るガス導通ユニットの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明のガス導通ユニットは、熱分析装置で発生したガスをガス分析装置へ導入するためのガス導通ユニットであって、外管と、この外管の中空部内に挿脱自在に挿入される細径の内管と、外管及び内管の少なくとも一端を支持する支持部材と、前記外管の周囲に配設した加熱手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
このように、内管を外管から挿脱自在な構成とすることで、内管のみの交換が容易に行え、しかも外管は継続して使用できるためメンテナンスコストを抑えることができる。また、外管の周囲に加熱手段を配設することにより、内管の中空部（ガス導通路）内を保温してガスの凝縮を低減することができる。
【００１１】
さらに、内管をキャピラリチューブで形成することにより、その中空部内を通るガスが内管材料と反応することを防止でき、さらに、外管をステンレス管とすることで、内管を補強して耐久性を向上させることができる。
【００１２】
支持部材は、外管の端部を着脱自在に固定する第１の支持部と、内管を着脱自在に固定する第２の支持部と、接続用の導入針を着脱自在に固定するとともに第２の支持部と連通する第３の支持部とを備えた構成とすることができる。
【００１３】
さらに具体的には、支持部材は、両端に第１，第２の螺子部を形成した管状の本体金具と、この本体金具の第１の螺子部に螺合する第１のナット部材と、本体金具の第２の螺子部に螺合するナット部を一端に有し他端に螺子部を形成した管状の中継金具と、この中継金具の螺子部と螺合する第２のナット部材とを含んだ構成とすることができる。
【００１４】
このように構成した支持部材は、本体金具に形成した第１の螺子部と第１のナット部材とで、第１の支持部を形成する。また、本体金具に形成した第２の螺子部と中継金具のナット部とが、第２の支持部を形成する。そして、中継金具の他端に形成した螺子部と第２のナット部材とが、第３の支持部を形成する。
この構成により、外管、内管、及び導入針の着脱が容易に行えるとともに、支持部材をコンパクトに構成でき、支持部材内でのガスの反応を極力抑えることが可能となる。
【００１５】
なお、上記具体的に構成した第１の支持部は、外管に装着したシール部材を、本体金具に形成した第１の螺子部と第１のナット部材との間で挟持して、外管を固定することができる。また、第２の支持部は、内管に装着したシール部材を、本体金具に形成した第２の螺子部と中継金具のナット部との間で挟持して、内管を固定することができる。さらに、第３の支持部は、導入針に装着したシール部材を、中継金具の他端に形成した螺子部と第２のナット部材との間で挟持して、導入針を固定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態に係るガス導通ユニットを、熱分析装置と質量分析装置との間のインターフェースに用いた例を示す概略図、図２はこの実施形態に係るガス導通ユニットの外管及び内管を示す断面図、図３はこの実施形態に係るガス導通ユニットの支持部材を示す正面図、図４は同じく断面図、図５は支持部材への外管，内管，及び導入針の装着方法を示す分解図である。
【００１７】
この実施形態では、図１に示すように、熱分析装置２の反応室（大気圧）内に発生したガスを、ガス導通ユニット１を介して質量分析装置３の分析室（真空雰囲気）に導入する。質量分析装置３には、高分子パッキンからなる導入部３ａが設けてあり、導入針１０をこの導入部３ａに差し込むことで、ガス導通ユニット１を質量分析装置３に接続できるようになっている。
【００１８】
ガス導通ユニット１は、図２に示すように、ステンレス管（外管）２０の中空部内にキャピラリチューブ（内管）３０を挿入した二重管構造を備えており、熱分析装置２の反応室内で発生したガスは、キャピラリチューブ３０の中空部を通り、質量分析装置３の導入部３ａに搬送される。キャピラリチューブ３０は、ステンレス管２０の先端部から挿脱自在としてあり、これによりキャピラリチューブ３０の劣化やその内周面の汚染に応じて簡易に交換できるようになっている。
【００１９】
すなわち、ステンレス管２０及びキャピラリチューブ３０の先端部は、図３乃至図５に示すような支持部材４０へ着脱自在に固定されており、キャピラリチューブ３０は、支持部材４０から取り外すだけで、容易にステンレス管２０の中空部内から抜き出すことできるようになっている。さらに、支持部材４０には、導入針１０が固定され、この導入針１０とキャピラリチューブ３０とが、支持部材４０を介して連通する構造となっている。
【００２０】
支持部材４０は、両端に第１，第２の螺子部４１，４２を形成した管状の本体金具４３と、この本体金具４３の第１の螺子部４１に螺合する第１のナット部材４４と、本体金具４３の第２の螺子部４２に螺合するナット部４５を一端に有し他端に螺子部４６を形成した管状の中継金具４７と、この中継金具４７の螺子部４６と螺合する第２のナット部材４８とで構成されている。
【００２１】
そして、本体金具４３に形成した第１の螺子部４１と第１のナット部材４４とが、ステンレス管２０の先端部を着脱自在に固定する第１の支持部を形成している。ステンレス管２０には、第１のナット部材４４に挿通した後、その先端部にステンレスフェラル５０と称するシール部材を装着する。続いて、第１のナット部材４４を本体金具４３の第１の螺子部４１に螺合すると、これら第１のナット部材４４と第１の螺子部４１との間に、ステンレスフェラル５０が挟持されて、ステンレス管２０が支持部材４０に固定される。
【００２２】
また、本体金具４３に形成した第２の螺子部４２と中継金具４７のナット部４５とが、キャピラリチューブ３０を着脱自在に固定する第２の支持部を形成している。キャピラリチューブ３０は、本体金具４３を通してステンレス管２０の中空部に挿入するとともに、その先端部にグラファイトベスペル５１と称するカーボン及びポリイミドからなるシール部材を装着する。続いて、中継金具４７のナット部４５を本体金具４３の第２の螺子部４２に螺合すると、これら中継金具４７のナット部４５と本体金具４３の第２の螺子部４２との間に、グラファイトベスペル５１が挟持されて、キャピラリチューブ３０が支持部材４０に固定される。
したがって、キャピラリチューブ３０は、中継金具４７のナット部４５を本体金具４３の第２の螺子部４２から取り外すだけで、簡単にステンレス管２０から抜き出すことができる。
【００２３】
さらに、中継金具４７の他端に形成した螺子部４６と第２のナット部材４８とが、導入針１０を着脱自在に固定する第３の支持部を形成している。導入針１０の基端部にはグラファイトベスペル５２（シール部材）を装着する。続いて、第２のナット部材４８を中継金具４７の螺子部４６に螺合することにより、これら中継金具４７の螺子部４６と第２のナット部材４８との間に、グラファイトベスペル５２が挟持されて、導入針１０が支持部材４０に固定される。
中継金具４７は管状に形成されているため、上述したように支持部材４０に固定されたキャピラリチューブ３０と導入針１０とは、中継金具４７の中空部を介して連通する。
【００２４】
このような構成の支持部材４０は小形で、キャピラリチューブ３０を通して送られてきたガスの接触面積が小さい。したがって、支持部材４０にガスが反応する度合いも小さい。
【００２５】
図６はガス導通ユニットの先端部における詳細構造を示す一部断面図である。上述したガス導通ユニット１の支持部材４０は、図６に示すように接続盤６０に装着される。また、キャピラリチューブ３０を挿入したステンレス管２０の外周は、可撓性を有する金属製のスパイラルチューブ７０で被覆してあり、そのスパイラルチューブ７０の中空部内には、ヒータ線８０が挿入されている。ヒータ線８０の先端は、接続盤６０に装着したコネクタ８１に接続してあり、このコネクタ８１を介して図示しない電源に接続されている。
スパイラルチューブ７０の中空部内は、このヒータ線８０により加熱され、その熱がステンレス管２０を介してキャピラリチューブ３０に伝えられ、同チューブ内を流れるガスを保温する。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のガス導通ユニットによれば、ガスを導通する内管を外管から挿脱自在としたので、内管が汚染された場合等のメンテナンスにおいて、内管のみを交換すればよく、メンテナンスコストを安価に抑えることができるとともに、メンテナンス作業の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るガス導通ユニットを、熱分析装置と質量分析装置との間のインターフェースに用いた例を示す概略図である。
【図２】この発明の実施形態に係るガス導通ユニットの外管及び内管を示す断面図である。
【図３】この発明の実施形態に係るガス導通ユニットの支持部材を示す正面図である。
【図４】同じく断面図である。
【図５】支持部材への外管，内管，及び導入針の装着方法を示す分解図である。
【図６】この発明の実施形態に係るガス導通ユニットの先端部における詳細構造を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１：ガス導通ユニット          １０：導入針
２０：ステンレス管（外管）      ３０：キャピラリチューブ
４０：支持部材                  ４１：第１の螺子部
４２：第２の螺子部              ４３：本体金具
４４：第１のナット部材          ４５：ナット部
４６：螺子部                    ４７：中継金具
４８：第２のナット部材          ５０：ステンレスフェラル
５１，５２：グラファイトベスペル
７０：スパイラルチューブ        ８０：ヒータ線
【図１】
0003932007.tif 000002
【図２】
0003932007.tif 000003
【図３】
0003932007.tif 000004
【図４】
0003932007.tif 000005
【図５】
0003932007.tif 000006
【図６】
0003932007.tif 000007