(57)【要約】【課題】カラムの加熱および冷却を迅速に行うことを可能とするカラムユニットを提供する。【解決手段】試料ガスの導入及び成分分離に適した温度となるように冷却及び加熱されるカラム１１と、カラム１１を加熱するヒータ１２とを有するカラムユニット１において、カラム１１の熱が伝導されるように配設され且つ伝導された熱を吸収する吸熱部２１、および、吸熱部２１で吸収した熱を放出する放熱部２３を備えるヒートパイプ２０と、カラム１１の冷却に応じて、カラム１１の冷却を促進するように冷却媒体４１を放熱部２３に接触させ、且つ、カラム１１の加熱に応じて、カラム１１の熱損失を回避するように断熱媒体４２を放熱部２３に接触させる放熱調整部３０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ガスの導入及び成分分離に適した温度となるように冷却及び加熱されるカラムと、前記カラムを加熱するヒータとを有するカラムユニットにおいて、
前記カラムの熱が伝導されるように配設され且つ前記伝導された熱を吸収する吸熱部、および、前記吸熱部で吸収した熱を放出する放熱部を備えるヒートパイプと、
前記カラムの冷却に応じて、前記カラムの冷却を促進するように冷却媒体を前記放熱部に接触させ、且つ、前記カラムの加熱に応じて、前記カラムの熱損失を回避するように断熱媒体を前記放熱部に接触させる放熱調整部と、
を有することを特徴とするカラムユニット。
【請求項２】
前記吸熱部が、前記カラムに沿って密着するように配設された熱伝導部材を有することを特徴とする請求項１に記載のカラムユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカラムユニットと、前記カラムユニットによって分離された前記試料ガスの成分を検出する検出手段と、を有することを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスクロマトグラフ装置で用いられるカラムユニットに関し、特に、小型カラムを備えるカラムユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）は、例えば、家屋内雰囲気等の試料ガスに含まれる揮発性有機化合物等の検出対象成分の検出に用いられており、試料ガスに含まれる検出対象成分と他の成分との間に、カラム通過時間の差があること（即ち、カラムによる成分の分離）を利用して、検出対象成分の検出を行っている。ＧＣ装置に用いられるカラムは、その内部に検出対象成分に対応した固定相（吸着剤）が備えられており、試料ガス成分の分離時は試料ガス成分の固定相からの脱離速度を調整するために、カラムは温度調節される。
【０００３】
従来、ＧＣ装置に用いられるカラムとして、内径２〜６mm、長さ数ｍの管に粒状の固定相を充填したパックドカラムや、内径約０．５mm以下、長さ数十ｍの細い管の壁面に直接液状の固定相を保持させたキャピラリーカラムなどが用いられていた。しかし、これらカラムは形状が大きいために、その熱容量も大きく、例えば、特許文献１に示されるように、カラムを格納して加熱／冷却を行うＧＣ装置の規模も大きくなってしまい、ＧＣ装置の小型化が非常に困難であったが、特許文献２においてこれら解決が提案されている。
【０００４】
特許文献２において提案されているカラムは、長さ５ｃｍ、幅３ｃｍ、厚み０．５ｃｍ程度の２枚のガラス板の一方に、マイクロマシン加工技術を用いて、つづら折れ状に複数回左右方向に往復するように屈曲した溝を形成し、その溝内部に測定対象成分に対応した吸着剤を充填したあと、他方のガラス板でふたをして小型のカラムを形成している。
【０００５】
このカラムは、外形および熱容量が小さいため、該カラムを用いることでＧＣ装置の小型化が可能であるが、その一方で、このカラムは、熱容量が小さいことから周囲の熱の影響を受けやすく、単体状態での加熱制御が困難であるため、このカラムとの間で熱が伝導するように配設されたヒータとともに、断熱材でそれら周囲を覆うように内包したカラムユニットとすることで、周囲の熱の影響を避けつつ、昇温の速度および加熱制御の精度を向上させていた。
【特許文献１】特開平１０−３３９７２６
【特許文献２】特開２００３−５７２２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＧＣ装置における検出対象成分の検出において、試料ガスのリテンションタイムを調整するために、カラムを温度調節する必要があるが、上述したカラムユニットは、ヒータとともに断熱材に内包されているので、高温状態にされたカラムおよびヒータの放熱が断熱材によって妨げられ、カラムの冷却に時間を要してしまう。つまり、このカラムユニットを用いて試料ガス成分検出を繰り返し行うとき、カラムが低温になるまで時間を要してしまい、その間、次の試料ガスの導入が行えないため、短時間で連続して異なる試料ガスの成分検出を行うことができず、作業効率が悪いという問題があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、カラムの加熱および冷却を迅速に行うことを可能とするカラムユニットおよびガスクロマトグラフ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１に記載のカラムユニットは、試料ガスの導入及び成分分離に適した温度となるように冷却及び加熱されるカラムと、前記カラムを加熱するヒータとを有するカラムユニットにおいて、前記カラムの熱が伝導されるように配設され且つ前記伝導された熱を吸収する吸熱部、および、前記吸熱部で吸収した熱を放出する放熱部を備えるヒートパイプと、前記カラムの冷却に応じて、前記カラムの冷却を促進するように冷却媒体を前記放熱部に接触させ、且つ、前記カラムの加熱に応じて、前記カラムの熱損失を回避するように断熱媒体を前記放熱部に接触させる放熱調整部と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載のカラムユニットは、請求項１に記載のカラムユニットにおいて、前記吸熱部が、前記カラムに沿って密着するように配設された熱伝導部材を有することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載のガスクロマトグラフ装置は、請求項１または２に記載のカラムユニットと、前記カラムユニットによって分離された前記試料ガスの成分を検出する検出手段と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載した本発明のカラムユニットによれば、カラムの熱を吸収する吸熱部および前記吸熱部で吸収した熱を放出してカラムの冷却を促進する放熱部を備えるヒートパイプと、カラムの冷却に応じて冷却媒体を放熱部に接触させ、且つ、カラムの加熱に応じて断熱媒体を前記放熱部に接触させる放熱調整部と、を有することから、放熱調整部が放熱部に対して冷却媒体を接触させることにより、放熱部から放出されるカラムの熱が、冷却媒体に向かって急速に移動してカラムの冷却を促進し、試料ガスの導入前にカラムを素早く冷却することができ、また、放熱調整部が放熱部に対して断熱媒体を接触させることにより、放熱部から放出されるカラムの熱が断熱媒体に移動せず、つまり放熱部からのカラムの熱の放出を抑止してカラムの熱損失を回避し、試料ガス成分の分離時に熱を損失することなくカラムを加熱することができ、カラムを素早く且つ正確に加熱（昇温）することができる。よって、カラムの加熱および冷却を迅速に行うことが可能となり、試料ガス成分検出の作業効率を向上させることができる。
【００１２】
請求項２に記載した本発明のカラムユニットによれば、ヒートパイプの吸熱部が、カラムに沿って密着するように配設された熱伝導部材を有していることから、吸熱部が、カラムの熱を効率よく吸収することができるため、カラムの冷却をより迅速に行うことが可能となり、さらに試料ガス成分検出の作業効率を向上させることができる。
【００１３】
請求項３に記載した本発明のガスクロマトグラフ装置によれば、請求項１または２に記載したカラムユニットを有しているので、カラムの加熱および冷却を迅速に行うことが可能となり、試料ガス成分検出の作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るカラムユニットおよび該カラムユニットを有するガスクロマトグラフ装置の一実施形態について、図１〜７の図面を参照して説明する。
【００１５】
カラムユニット１は、図１および図２に示すように、カラム部１０と、ヒートパイプ２０と、放熱調整部３０と、で構成されている。
【００１６】
カラム部１０は、試料ガスに含まれる成分の分離に用いられる薄板状のカラム１１と、試料ガス成分の分離時にカラム１１を加熱するための平板状のヒータ１２と、カラム１１とヒータ１２との間に配設されるとともにヒータ１２の熱をカラム１１に均一に伝導させる均熱シート１３および熱伝導シート１４と、を備え、それぞれの部材が互いに積層されており、さらに、カラム１１の上面に接して配設された温度センサ１５を備え、温度センサ１５と積層された各部材とが、断熱材１６に内包されてケース１７に格納されて構成されている。
【００１７】
カラム１１は、図示しない上部ガラスおよび下部ガラスからなる２枚のガラス板を積層して構成されており、下部ガラスの上面には、例えば、マイクロマシン加工技術を用いて、つづら折れ状に複数回左右方向に往復するように屈曲したカラム溝１１ａが形成されており、そのカラム溝１１ａ内部に測定対象成分に対応した固定相（吸着剤）を配置したあと、上部ガラスを下部ガラスの上面側に密着して積層することでカラム１１を形成している。また、カラム溝１１ａの両端部には、小径のガラス管が上部ガラスを貫通するように垂直に立設されており、一方を試料ガスを導入するカラム吸気口１１ｂ、他方を試料ガスが排出されるカラム排気口１１ｃとして、それぞれが外部の装置等に接続されて、カラム溝１１ａ内への各種ガスの導入を可能としている。
【００１８】
ヒータ１２は、カラム１１による試料ガスの成分分離に応じてカラム１１を加熱するものであり、カラム１１より一回り大きい平板上に形成され、図示しない電熱線および電熱線の通電制御を行う通電制御部で構成されている。
【００１９】
均熱シート１３は、例えば、黒鉛やアルミニウム等の熱伝導性の良い基材を薄膜状に加工したものであり、ヒータ１２の上面側に積層して配設されるとともに、その端部がヒートパイプ２０の吸熱部２１に巻き付けられている。均熱シート１３は、その熱伝導性により、加えられた熱を均熱シート１３全体に均一に広げて伝導させるものであり、ヒータ１２の熱を、熱伝導シート１４を介して、カラム１１全体に均等に伝導させている。
【００２０】
熱伝導シート１４は、請求項の熱伝導部材に相当し、例えば、シリコンゴムやアクリルゴム等の柔軟性および難燃性を有する材料からなり、薄いシート状に形成されて、カラム１１と均熱シート１３との間に、それぞれに密着して配設され、均熱シート１３を介して伝導されるヒータ１２の熱を、カラム１１に伝導させるものである。熱伝導シート１４は、その柔軟性により、接触される部材に密着して効率よく熱を伝導する。また、その端部が、均熱シート１３の端部とともに、ヒートパイプ２０の吸熱部２１に密着して巻き付けられており、カラム１１およびヒータ１２の熱を、吸熱部２１にも伝導させるものである。
【００２１】
温度センサ１５は、カラム１１の温度を測定するためのセンサであり、カラム１１の上面側に配設されている。温度センサ１５により測定したカラム１１の温度に基づき、カラム１１が適温となるよう加熱および冷却の制御が行われる。
【００２２】
断熱材１６は、例えば、グラスウールやロックウール等の耐熱性および難燃性を有する材料からなり、カラム１１、ヒータ１２、均熱シート１３、熱伝導シート１４、温度センサ１５、および、ヒートパイプ２０を内部に包み込むように、これら各部材の周囲を覆って配設されている。これにより、上述の各部材の熱が外部に放出されることを防ぎ、カラム１１の昇温速度を向上させ、また、温度調整の精度を高めることができる。
【００２３】
ケース１７は、例えば、耐熱性樹脂などからなり、断熱材１６および断熱材１６に内包された上述の各部材を格納し、それらを外部の衝撃等から保護している。
【００２４】
ヒートパイプ２０は、一端側に吸熱部２１、他端側に放熱部２３、および、吸熱部２１と放熱部２３とを連接する中間部２２を有しており、吸熱部２１が吸収した熱が、中間部２２によって放熱部２３に伝導されて放熱部２３から放熱されることにより、吸熱部２１に接している部材（即ち、カラム１１）の冷却を行うものである。詳細には、高い熱伝導性を有する密閉容器内に少量の液体（作動液）を真空封入し且つ内壁に毛細管構造（ウイック）を備えており、その容器の一部分（吸熱部２１）が加熱されると、加熱部分で作動液が蒸発し、低温部分（放熱部２３）に蒸気が移動して凝縮し、凝縮した液が毛細管現象で加熱部分に環流するという、一連の相変化が連続的に生じることで、熱の移動を素早く行うことができる。
【００２５】
また、ヒートパイプ２０は、Ｌ字形に形成され、吸熱部２１に均熱シート１３および熱伝導シート１４が密着して巻き付けられており、また、放熱部２３に、放熱を促すための円盤状のヒダが複数設けられている。これにより、吸熱部２１はカラム１１およびヒータ１２の発する熱を吸収し、それらの熱が放熱部２３に伝導されて、放熱部２３の放熱状態により、カラム１１およびヒータ１２が冷却され、または、放熱部２３の放熱が抑止されて熱損失が回避される。ヒートパイプ２０の吸熱部２１および中間部２２についても、カラム部１０と同様に断熱材１６に内包されてケース１７に格納される。また、ヒートパイプ２０は、放熱調整部３０の側面に設けられた穴に挿通されて、放熱部２３が放熱調整部３０内の中央付近の高さに位置付くように配設される。
【００２６】
放熱調整部３０は、ケース３１と、その内部の区画壁３２によって区切られた大気室３３および圧力室３４と、ケース３１の外面下部寄りに設けられた放熱フィン３５と、圧力室３４に圧縮空気を供給し又は排出するための圧縮空気吸排気口３６と、大気室３３内の大気をケース３１外に放出するためのリリーフバルブ３７と、を備えている。
【００２７】
ケース３１は、例えば、金属または耐熱性樹脂等を基材として直方体形状に形成されており、その内部は、区画壁３２によって２つの空間に区切られている。区画壁３２は、ケース３１の一方の側面の内面側中央付近から、相対するケース３１の他方の側面に向かって水平方向に立設された壁３２ａと、壁３２ａの先端からケース３１底面まで垂直方向に延設された壁３２ｂと、からなり、ケース３１の内部を、大気室３３と圧力室３４との２つの空間に区切っている。また、壁３２ｂのケース３１底面寄りの箇所には、大気室３３と圧力室３４とを連通する複数の連通孔３２ｃが設けられている。ケース３１の他方の側面の中央付近にはヒートパイプ２０を挿通する穴が設けられており、ヒートパイプ２０は、該穴を通して放熱部２３がケース３１内の大気室３３に位置付くように配設される。また、ケース３１には、ケース３１に底面から約３分の１の高さまで冷却液４１が注入されており、通常状態（圧力室３４の大気４２の圧力が約１気圧）のときに、冷却液４１の液面が放熱部２３より低い位置となり、加圧状態（圧力室３４に圧縮空気を供給）のときに、冷却液４１の液面が放熱部２３より高い位置となるよう、その液量が調整されている。
【００２８】
大気室３３および圧力室３４は、ケース３１内に設けられた空間であり、区画壁３２によって互いに区切られ、また、区画壁３２の下部に設けられた連通孔３２ｃによって互いの空間が接続されている。大気室３３および圧力室３４は、それぞれの空間の上部には大気４２が、下部には冷却液４１が存在しており、圧力室３４の大気４２の圧力に応じて、冷却液４１の高さが上下して、ヒートパイプ２０の放熱部２３に冷却液４１または大気４２が接触される。
【００２９】
放熱フィン３５は、ケース３１各側面の下部約３分の１の領域およびケース３１底面に、垂直に立設して設けられた複数のヒダ状の部位であり、放熱部２３から冷却液４１に移動した熱の放出を促すものである。
【００３０】
圧縮空気吸排気口３６は、圧力室３４上部に位置するようにケース３１の一方の側面に設けられており、外部に設けられた圧縮空気供給装置等に接続されて、圧力室３４内に圧縮空気を供給又は排出するものである。圧縮空気吸排気口３６から圧力室３４に圧縮空気を供給することで、圧力室３４内の大気４２の圧力が上昇し、それに伴い、冷却液４１の液面が下降して、冷却液４１が連通孔３２ｃを通って大気室３３に流れ込み、大気室３３の冷却液４１の液面が上昇して、大気４２中に位置していた放熱部２３が冷却液４１に浸る（即ち、冷却液４１を接触させる）。また、圧縮空気吸排気口３６から圧力室３４内の圧縮空気を排出することで、圧力室３４内の大気４２が元の圧力（約１気圧）に戻り、大気室３３および圧力室３４の冷却液４１の液面も元に戻って、放熱部２３が再び大気４２中に置かれる（即ち、大気４２を接触させる）。
【００３１】
リリーフバルブ３７は、ケース３１の上面、即ち、大気室３３の上方に設けられており、大気室３３の大気４２の圧力が所定値より上昇したときに、大気室３３とケース３１外部とを連通して大気室３３の圧力を逃がすための安全装置である。
【００３２】
冷却液４１は、請求項の冷却媒体に相当し、例えば、シリコンオイルなどの耐熱性および高い熱伝導性を有する液体が用いられており、ヒートパイプ２０の放熱部２３に接触されることによって、ヒートパイプ２０の放熱を促進するものである。大気４２は、請求項の断熱媒体に相当し、熱伝導性が低くヒートパイプ２０の放熱を抑止するものである。なお、本実施形態においては、冷却媒体としてシリコンオイル、断熱媒体として大気をそれぞれ用いているが、これらに限定されるものではなく、ヒートパイプ２０の放熱を促しまたは放熱を抑止するものであれば、それぞれどのような媒体を用いても良い。
【００３３】
次に、上述したカラムユニット１を組み込んだガスクロマトグラフ装置５０について、図３の図面を参照して説明する。
【００３４】
ガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）５０は、上述したカラムユニット１と、試料ガスを搬送するキャリアガス源５１と、複数の試料ガスを導入するための試料導入部５２と、カラムユニット１において分離された試料ガス成分を検出する検出装置５３と、カラムユニット１に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置５４と、カラムユニット１、キャリアガス源５１、試料導入部５２、検出装置５３、および、圧縮空気供給装置５４をそれぞれ連動して制御する制御部６０と、を備えている。
【００３５】
キャリアガス源５１は、キャリアガスとして、例えば、ヘリウムや窒素などの不活性ガスが充填された図示しないボンベと、キャリアガスの流量を制御する図示しない流量制御部とからなる。キャリアガスは、試料導入部５２から導入された試料ガスを、カラムユニット１を通過させて、検出装置５３まで搬送するものである。また、キャリアガス源５１の流量制御部は、制御部６０に接続されており、試料導入および成分検出に連動して制御される。
【００３６】
試料導入部５２は、図示しない試料導入口と試料導入器とからなり、カラムユニット１のカラム吸気口１１ｂとキャリアガス源５１との間のキャリアガスが流動する経路上に直列に配設されており、該経路上に試料ガスを導入するためのものである。試料導入部５２の試料導入器には、複数の試料ガスが格納可能であり、そして、試料導入器は制御部６０に接続されていて、ＧＣ装置５０の他の部位と連動して制御されて、複数の異なる試料ガスを連続して導入することができる。
【００３７】
検出装置５３は、カラムユニット１のカラム排気口１１ｃに接続されており、カラムユニット１において分離されたのちにキャリアガスによって搬送されてきた試料ガスの成分を検出するための、既存の装置である。検出装置５３としては、例えば、熱伝導度型検出器や水素炎イオン化型検出器などが一般的に用いられるが、これらについては本発明の本質とは直接関係しないため、詳細説明は省略する。また、検出装置５３は、制御部６０に接続されており、ＧＣ装置５０の他の部位と連動して制御される。
【００３８】
圧縮空気供給装置５４は、カラムユニット１の圧縮空気吸排気口３６に接続されており、カラムユニット１内部のカラム１１の冷却または加熱に応じて、カラムユニット１内部の圧力室３４に圧縮空気を供給または排出するためのものであり、制御部６０に接続されて、その供給および排出が制御されるものである。
【００３９】
制御部６０は、制御対象部位であるカラムユニット１（ア）、キャリアガス源５１（イ）、試料導入部５２（ウ）、検出装置５３（エ）、および、圧縮空気供給装置５４（オ）に接続されており、それぞれを連動して制御する図示しないマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）を備えている。ＭＰＵは、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＣＰＵのためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種のデータを格納するとともにＣＰＵの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ、および、上述した制御対象部位との間で制御情報を送受信するためのシリアルインタフェースなどを含むＩ／Ｏ部等で構成されている。
【００４０】
制御部６０のＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、カラム１１の温度を計測する温度計測手段、カラム温度が適温となるようにヒータ１２の加熱温度を制御する加熱制御手段、キャリアガスの流量を制御する流量制御手段、試料ガスの導入量および導入タイミングを制御する試料導入制御手段、試料ガスに含まれる成分を検出する成分検出手段、および、圧縮空気の供給および圧縮空気の排出を制御する圧縮空気制御手段、として動作するものである。
【００４１】
次に、ガスクロマトグラフ装置５０の制御部６０（即ち、ＣＰＵ）が実行する本発明に係る処理の一例を、図４および図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４２】
制御部６０のＣＰＵは、ＧＣ装置５０の電源投入により起動されると、例えば、カラムユニット１の圧力室３４の大気４２の圧力をＧＣ装置５０外と同一（例えば、約１気圧）にするなどの各種の初期化動作を実行したのち、ステップＳ１１０に進む。そして、ステップＳ１１０では、試料導入部５２の試料導入器から所定量の試料ガスをキャリアガスの流動経路に導入するとともに、キャリアガス源５１の流量制御部を制御して、導入した試料ガスをカラムユニット１に押し込むように一定量のキャリアガスを流す（試料ガス導入処理）。そして、ステップＳ１２０に進む。
【００４３】
ステップＳ１２０では、引き続きキャリアガス源５１の流量制御部を制御して、試料ガスに含まれる成分が、順次カラムユニット１内を通過して検出装置５３まで搬送されるように、キャリアガスを所定の流量で流動させ、それと同時に、カラム１１の温度が、試料ガス成分の分離に適切な値となるように予め定められた昇温速度で加熱し、温度センサ１５によって計測したカラム１１の温度に基づいて、ヒータ１２によるカラム加熱制御を行い、そして、検出装置５３において、キャリアガスによってカラム１１から搬送されてきた試料ガス成分の検出を行う（試料ガス検出処理）。そして、検出対象の試料ガス成分が全てカラムユニット１を通過して、検出装置５３の検出が完了したのち、ステップＳ１３０に進む。
【００４４】
ステップＳ１３０では、引き続き、キャリアガス源５１の流量制御部を制御して、カラムユニット１および検出装置５３に一定量のキャリアガスを流すとともに、ヒータ１２によるカラム加熱制御を行ってカラム１１を高温状態にし、残存する試料ガス成分をカラムの固定相から取り除いてＧＣ装置５０外に排出したのち、キャリアガスおよびカラム加熱制御を停止する（カラム清浄処理）。そして、ステップＳ１４０に進む。
【００４５】
ステップＳ１４０では、試料導入部５２の試料導入器に、検出を行うべき他の試料ガスが格納されているかを判定する。他の試料ガスが格納されているときはステップＳ１５０に進み（ステップＳ１４０でＹ）、他の試料ガスが格納されていないときは、本フローチャートの処理を終了する（ステップＳ１４０でＮ）。
【００４６】
ステップＳ１５０のカラム冷却処理は、図５に示すステップＳ１５１、Ｓ１５３、Ｓ１５５、Ｓ１５７の４つのステップからなる。
【００４７】
ステップＳ１５１では、圧縮空気供給装置５４を制御して、カラムユニット１の放熱調整部３０に設けられた圧力室３４に、圧縮空気を送り込む。これにより、圧力室３４の冷却液４１の液面が下降して、冷却液４１が大気室３３に流れ込み、大気室３３の冷却液４１の液面が上昇して、ヒートパイプ２０の放熱部２３が冷却液４１に浸る。そして、ステップＳ１５３に進む。
【００４８】
ステップＳ１５３では、温度センサ１５によりカラム１１の温度を計測する。そして、ステップＳ１５５に進む。
【００４９】
ステップＳ１５５では、温度センサ１５で計測したカラム１１の温度が、試料ガス導入に適した所定の温度範囲にあるかを判定し、所定の温度範囲にあればステップＳ１５７に進み（ステップＳ１５５でＹ）、所定の温度を超えていればステップＳ１５３に戻り、再度カラム１１の温度を計測する（ステップＳ１５５でＮ）。
【００５０】
ステップＳ１５７では、圧縮空気供給装置５４を制御して、圧力室３４に供給した圧縮空気を、圧力室３４から排出する。これにより、圧力室３４および大気室３３の冷却液４１の液面が元に戻り、放熱部２３が再び大気４２中に置かれる。そして、本フローチャートの処理を終了する。
【００５１】
次に、上述したガスクロマトグラフ装置５０における、複数の異なる試料ガスの成分検出を行うときの動作の一例について、図６、図７を参照して説明する。
【００５２】
ガスクロマトグラフ装置５０の成分検出では、最初に、試料ガスが試料導入部５２から導入されたのち、キャリアガスを流動して、導入された試料ガスをカラムユニット１まで搬送する。続いて、キャリアガスによって試料ガスの成分がカラムユニット１を通過して検出装置５３まで搬送され、それと同時に、カラム１１が、ヒータ１２によって予め定められた昇温速度で加熱されて、成分分離に適した温度に調整される。この状態においては、図６に示すように、ヒートパイプ２０の放熱部２３が、大気４２中にあるため、カラム１１およびヒータ１２の熱が放熱部２３から放出されず、即ち、放熱部２３からの放熱が抑止されて熱損失が回避され、カラム１１の加熱を素早く且つ高精度に行うことを可能としている。そして、全ての検出対象成分が検出装置５３まで搬送され、成分検出が完了すると、キャリアガスのみをカラムユニット１および検出装置５３に流し、同時に、カラム１１を加熱して高温状態として、固定相に残存する試料ガス成分を取り除いてＧＣ装置５０外に排出し、最初の試料ガスの成分検出を終了する。
【００５３】
そして、この時点において、試料導入器に次の試料ガスが格納されていることが判定されると、試料ガス導入に先立って、カラム１１を試料ガス導入に適した温度に冷却するため、図７に示すように、カラムユニット１の圧力室３４に圧縮空気を供給して、ヒートパイプ２０の放熱部２３を冷却液４１に浸し、これにより、放熱部２３を介して、カラム１１およびヒータ１２の熱が冷却液４１中に放出されて、それらが冷却される。そして、カラム１１が適温まで冷却されると、圧力室３４の圧縮空気を排出して、図６に示すように、放熱部２３を再び大気４２中に置く。そして、引き続き、次の試料ガスを導入して成分検出を行い、以降、全ての試料ガスの成分検出が完了するまで上記動作を繰り返し行う。
【００５４】
上記より、本実施形態によれば、カラム１１の熱を吸収する吸熱部２１および前記吸熱部２１で吸収した熱を放出してカラム１１の冷却を促進する放熱部２３を備えるヒートパイプ２０と、カラム１１の冷却に応じて、冷却液４１を放熱部２３に接触させ、且つ、カラム１１の加熱に応じて、大気４２を放熱部２３に接触させる放熱調整部３０と、を有することから、放熱調整部３０が放熱部２３に対して冷却液４１を接触させることにより、放熱部２３から放出されるカラム１１の熱が冷却液４１に向かって急速に移動してカラム１１の冷却を促進し、試料ガスの導入前にカラム１１を素早く冷却することができ、また、放熱調整部３０が放熱部２３に対して大気４２を接触させることにより、放熱部２３から放出されるカラム１１の熱が大気４２に移動せず、つまり放熱部２３からのカラム１１の熱の放出を抑止してカラム１１の熱損失を回避し、試料ガス成分の分離時に熱を損失することなくカラム１１を加熱することができ、カラム１１を素早く且つ正確に加熱（昇温）することができる。よって、カラム１１の加熱および冷却を迅速に行うことが可能となり、試料ガス成分検出の作業効率を向上させることができる。
【００５５】
また、吸熱部２１に、カラム１１の下面に沿って密着するように配設された熱伝導性の高い熱伝導シート１４を有していることから、吸熱部２１が、カラム１１の熱を効率よく吸収することができるため、カラム１１の冷却をより迅速に行うことが可能となり、さらに試料ガス成分検出の作業効率を向上させることができる。
【００５６】
なお、本実施形態においては、カラムユニット１外部に設置した圧縮空気供給装置５４によって、圧縮空気を供給／排出してカラムの冷却１１を行うものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、放熱調整部３０内部にポンプを配設することにより、該ポンプによって圧力室３４内の大気圧調整を行うなどしてもよい。
【００５７】
なお、上述した各実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のカラムユニットの構成を示す断面図である。
【図２】本発明のカラムユニットのケース内に格納される構成部材の分解立体図である。
【図３】本発明のガスクロマトグラフ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図３中のガスクロマトグラフ装置のＣＰＵが実行する本発明に係る処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図３中のガスクロマトグラフ装置のＣＰＵが実行する本発明に係る処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】図３中のガスクロマトグラフ装置における、放熱部からの放熱を促してカラムを冷却する動作の一例を示す図である。
【図７】図３中のガスクロマトグラフ装置における、放熱部からの放熱を抑止する動作の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      カラムユニット
１１    カラム
１２    ヒータ
２０    ヒートパイプ
２１    吸熱部
２３    放熱部
３０    放熱調整部
４１    冷却媒体（冷却液）
４２    断熱媒体（大気）
【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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