(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４面の側壁と前方壁となる扉、及び後方壁とで形成される函体であって、その内部の槽室に加熱用ヒータと、槽内空気を循環させるファンと、槽内空気を槽外に排出する排気口と、槽室から該排気口に空気を導く排気路と、槽外空気を槽内に導入する吸気口と、該吸気口から前記ファンの背面まで空気を導く吸気路と、該排気口・吸気口を開閉する機構とを備えた空気浴式恒温槽において、前記排気路と前記吸気路との間の通気路に、前記ファンの作用によって生じる前記排気路と前記吸気路との間の気圧差によって開閉する扉を設けたことを特徴とするガスクロマトグラフ用オーブン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の温度でガスクロマトグラフィを行うために、その内部空間にガスクロマトグラフカラムを収容してその温度を調節するガスクロマトグラフ用オーブンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に従来の典型的なガスクロマトグラフ用オーブンの縦断面を示す。
【０００３】
オーブンは、上下左右４面の壁１２と背面壁１６、及び前面壁となる扉１５とで囲われた函体であって、その内部空間の大部分を占める槽室２０にカラム（図示せず）を収容し、槽外に設けたモータ１７によってファン１４を回転させ、通電されたヒータ１３によって熱せられた空気を循環させて、槽内をできるだけ均一に加熱する。周囲の壁１２、１５、１６はいずれも断熱構造を持ち、内部空間は外部から熱的に絶縁されているので、内部の温度は最高４５０℃程度に保つことができる。
【０００４】
ファン１４はラジアルファンであって、回転軸と直角方向に放射状に送り出された空気流は、ファンの外周を取り巻くように配置されているヒータ１３の間隙を通る間に加熱され、笠状のガイド板２２によって前方に向けて誘導され、前方の槽室２０を巡り、ファン１４の前面に設けた網状のガード２３を通過してファン１４に戻る順路で循環する。なお、図中の矢印はこのような気流の概略を示すものである。
【０００５】
背面壁１６には、排気口３２と吸気口３３があり、それぞれ排気扉３６と吸気扉３７によって開閉できる。金属板からなる隔壁２４は、ファン１４の背面と上方の空間を槽室２０から区画して、槽室２０から排気口３２に至る排気路３１、及び吸気口３３からファン１４の背面に至る吸気路３４を形成している。吸気路３４は、隔壁２４上のファン１４の背面に面する位置に設けた開口部３０（ファン１４の回転軸の貫通孔を兼ねる）で槽室２０につながる。さらに、排気路３１と吸気路３４との間は、隔壁２４から背面壁１６に延びる隔壁２５によって隔てられている。
【０００６】
このように構成されたオーブンで、槽内温度を７０℃程度以上（高温域）に制御する場合は、両扉３６、３７は共に閉じ、図示しない温度調節器によってヒータ１３の通電電力を適度に制御しながら、ファン１４によって、前述したような槽室２０内の循環気流を作ることにより槽室内温度を所定温度に保つ。
【０００７】
温度約４０℃から約７０℃まで（中温域）に制御する場合は、これに扉３６、及び３７の開閉制御が加わる。即ち、槽内温度が所定値よりも少し高くなったときは、ヒータ１３の通電電力が減少すると共に、図示しないモータ等を含む開閉機構により両扉３６、３７が適度に開いて、吸気口３３から外部の室温の空気がファン１４に吸引されて吸気路３４、開口部３０を通って槽内に導入され、同時に槽室２０内の加熱された空気の一部が排気路３１から排気口３２を通って槽外に排出される。こうして槽内温度が所定値まで下がると、両扉３６、３７は閉じられ、更に温度が下がればヒータ１３の電力が増加して温度を上昇させる。このような動作の繰り返しにより、中温域における温度制御が行われる。
【０００８】
室温から約４０℃までの温度域（近室温域）の制御、または高温の分析の後、槽内を冷却するときは、両扉３６、３７は全開の状態になり、外気を常時槽内に流通させながら、ヒータ１３の電力を調節することによる温度制御が行われる。さらに室温以下の温度域（低温域）では、両扉３６、３７を閉じて、槽内に液化窒素などの冷媒を導入することにより温度制御が可能である。こうして、ガスクロマトグラフのオーブンではおよそ−１００℃から４５０℃までの範囲で槽内温度をコントロールすることができる。
【０００９】
なお、図１の例は、両扉３６、３７はリンク機構（図示せず）によって連動するように構成したものであるが、上下に近接して配置された排気口と吸気口に対し、両扉のヒンジ軸を垂直に設け、或いは、排気口と吸気口を左右に併置し、水平に設けたヒンジ軸上に２つの扉を設けることにより、リンク機構を省いて開閉機構を簡易化した例も実見される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来のオーブンでは、近室温域制御、または冷却時に槽内換気を十分に行うだけの送風能力のファンが使用されている。しかし、換気を必要としない高温域においては、ファンの送風能力が大き過ぎるために以下のような弊害が生じていた。
【００１１】
即ち、ファン１４から強力に空気流が送り出されて来る槽室２０、或いは排気路３１では圧力が上がり、逆に、吸気路３４ではファン１４に吸引されて減圧状態となる。このため扉の隙間や、側壁を貫通する配管（図示せず）の周囲の隙間などから槽内の空気が漏出し、または外気が漏れ込むという問題が生じる。このことは、特に３００℃以上の温度域で予想外に大きな熱損失を生じ、昇温速度を低下させたり、到達し得る最高温度を制約する要因ともなる。
【００１２】
室温以下（低温域）の温度制御を行う場合についても同様である。
【００１３】
また、両扉３６、３７を閉ざすことはファン１４によって作られるはずの空気流を強制的に止めることになるが、これによってモータ１７は半ばストール状態に置かれるので、発熱が増え、電力損失が大きくなるばかりでなく、モータの耐久性の面でも懸念が持たれる。
【００１４】
さらに、中温域でも、ファン１４の送風能力が過大であると、例えば排気、吸気の両扉３６、３７を僅かに開いて少量の外気を取り込む場合にも、ファン１４の吸引力が強いために大量の外気が吸入されて、槽内温度が急激に下がるという事態が起こりやすく、扉の開閉制御による温度制御が困難になるという問題も生じる。
【００１５】
このように、従来のガスクロマトグラフ用オーブンでは、温度域によってファンに要求される能力が異なる。その対策として、既にファン用モータ１７として可変速モータを用い、温度領域に応じて送風能力を切り換えるように改良した例もあるが、この方法では、可変速モータ、またはその速度制御回路がコスト上昇を招くという難点がある。
【００１６】
本発明は、このような問題点を考慮し、高温域から低温域に至る広い温度範囲を同一のファンの送風能力で制御でき、しかも温度の制御性にすぐれ、熱損失も少ないオーブンを提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のために、本発明のガスクロマトグラフ用オーブンにおいては、図１に示すような従来構造のオーブンに加えて、排気路から吸気路に抜ける通気路を設け、この通気路の口に、ファンが作る空気流の風圧によって自動的に開閉する扉を設けたものであって、これによって排気口と吸気口の扉が閉じている状態でも、ファンから槽室、排気路、吸気路を巡ってファンに戻る空気の槽室外循環路ができるので、オーブンの内部空間に局所的な圧力差が生じることがなく、暖気の漏出や外気の漏れ込みが少なくなり、エネルギー効率の高い、しかも広い温度範囲で温調性能のすぐれたオーブンを従来とほとんど代わらないコストで実現できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の１実施例を、図１の従来の例と対比しやすい形で示したものである。図２中で、図１と同一のものには同じ記号を付すことにより重複説明を省く。
【００１９】
図２において、図１と異なるのは吸・排気扉３６、３７とその周辺である。即ち、背面壁１６上の吸・排気扉３６、３７は、同一ヒンジ軸上の互いに軸対称の位置に設けられた回転扉の形に構成され、また排気路３１から吸気路３４に抜ける空気通路として通気路２６が隔壁２５上に開口している。排気扉３６が外側に開くとき、吸気扉３７は内側に開き、ほぼ水平位置（全開）になったときに吸気扉３７が通気路２６を閉ざすように配置されている。
【００２０】
このように構成されたオーブンで、高温域の温度制御を行うときは、吸・排気扉３６、３７は垂直位置にあって閉じており、従って通気路２６は開いている。前述の通り、槽室２０内には循環気流ができるが、ファン１４はこの槽室内循環気流を作るだけでは送風能力に余りがあり、さらに槽室２０から排気路３１、通気路２６、吸気路３４、隔壁２４の開口３０を経てファン１４に戻る槽室外循環気流が生じ、この結果、従来槽内に局所的に生じていた圧力差が解放され、暖気の漏出や外気の漏れ込みが減るので熱の損失も抑えられ、高温域における昇温も無理なくできるようになる。また、モータ１７に過大な負荷が掛かる問題も解消される。
【００２１】
中温域では、吸・排気扉３６、３７が適度な開度に開いたり閉じたりしながらヒータの電力も併せて調節することで温度制御されるが、槽室外循環気流の一部が排気口３１から排出され、残りは通気路２６を通って吸気路３４に流れ、吸気口３３から流入する外気と合流して隔壁２４の開口部３０からファン１４の背面に吸引される。この場合は、扉の開度に応じて適当量の空気が排出、または吸入されるので、従来のように、僅かな開度で一気に大量の空気が導入されて、温度制御を乱すという問題は解消される。
【００２２】
近室温域制御、または冷却時には、吸・排気扉３６、３７は水平位置となって全開の状態にあり、通気路２６は閉じているから、これは従来のオーブンにおける近室温域制御、または冷却時の状態と全く変わらない。
【００２３】
また、室温以下の低温域では両扉を全閉とする高温域の場合と同様に、熱（冷熱）損失が少なくなり、エネルギー効率が向上する。
【００２４】
以上のように、本発明になるオーブンは、各温度域において従来のオーブンに比べて、制御性、及び熱損失の面で同等、またはより優れた性能を有し、総合して、制御性の良好な、エネルギー損失の少ない省エネタイプのオーブンが得られる。
【００２５】
なお、ファン１４は、例示したラジアルファンに限らず、軸と平行にファン前方（または後方）に向かって送風する軸流ファンの場合でも、気流の方向を考慮してヒータの配置等を適宜変更すれば、本発明を適用することができる。その他の各部についても、具体的構造は本発明の範囲内で様々な変形が可能である。
【００２６】
また、吸・排気扉３６、３７が、図２に示すような回転式であることは本発明の必要要件ではなく、排気扉、吸気扉、及び通気口の扉をそれぞれ別個に設けてリンク機構で相互に連結して連動させるようにしても効果は同様である。この場合、通気口２６の扉のみは、リンク機構によらず、風圧によって自動開閉させる構造とすることも可能である。
【００２７】
図３は、そのような変形実施例を示すものである。
【００２８】
図３についても、図１に示すものと同一のものには同じ番号を与えることによって重複説明を避ける。排気路３１から吸気路３４への通気路は、ガイド板２２の裏側の空間を利用し、隔壁２４に開口部２６とこれを開閉する扉３５を設けることによって形成されている。扉３５は、ヒンジを上にして垂れ下がるように設置され、通常は自重によって上記通気路の開口部２６を閉ざしている。排気、吸気の両扉３６、３７を閉じたとき（高温域、または低温域）は、ファン１４の作り出す空気流の風圧によって扉３５が開き、槽室外循環気流が生じる。また、両扉３６、３７を全開にしたとき（近室温域、または冷却時）は、気流（排気路３１から排気口３２に向かう気流）は扉３５からそれるので、扉３５は風圧を受けず、自重によって閉じる。中温域の温度制御で両扉３６、３７が半開になるときは、その開度に応じて排気流の一部が通気路に向かい、扉３５に幾分かの風圧がかかるので、扉３５も適度に開く。このように、図３の例では、扉３５に特に連動機構は設けられていないが、図２の例とほとんど同じように作用する。図３のような構成の利点は、通気路の位置等の設計上の自由度が大きいことである。なお、扉３５は、自重で閉じるもののほかに、適度な強さのスプリングで閉じる構造も考えられる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、以上詳細に説明したように構成されているので、低温域から高温域までの広い範囲で温度制御性能が改善され、且つ、エネルギー消費率の高い高温域で、特にエネルギー効率が向上し、大きい省エネルギー効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガスクロマトグラフ用オーブンの一例を断面図で示す。
【図２】本発明になるガスクロマトグラフ用オーブンの一実施例を断面図で示す。
【図３】本発明になるガスクロマトグラフ用オーブンの他の実施例を断面図で示す。
【符号の説明】
１２……側壁
１３……ヒータ
１４……ファン
１５……前面壁（扉）
１６……背面壁
１７……モータ
２０……槽室
２２……ガイド板
２３……ガード
２４、２５……隔壁
２６……通気路
３１……排気路
３２……排気口
３３……吸気口
３４……吸気路
３５……通気口扉
３６……排気扉
３７……吸気扉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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