(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定温度に制御された金属製の保温ブロックに穿った穴に、分析対象の試料を収容した試料ビンを挿入して試料を保温する装置において、このブロックの穴に熱媒液体を充填するとともに、前記穴の口に前記試料ビンから熱媒液体を拭う機構を備えたことを特徴とするサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ガスクロマトグラフなどの分析装置において、試料を所定温度に加熱保温してサンプリングする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスクロマトグラフの分析手法の一つにヘッドスペースガス分析法がある。これは液体、または固体試料をセプタム蓋付きの試料ビンに、上部に若干の空間を残した状態で封入し、これを所定の温度で所定時間保った後、上部空間（ヘッドスペース）の気体をシリンジで採取して分析することにより、試料中の揮発性成分を定性、または定量するものである。ヘッドスペース分析法において重要なことは、この前処理保温中の温度制御であって、温度がバラつくと分析結果に十分な再現性が得られない。
【０００３】
従来、試料ビンを加熱保温する手段として多く用いられるのはドライバス（またはブロックバス）と呼ばれるものである。これは電気ヒータで加熱される金属製の保温ブロックに、試料ビンの直径よりも僅かに大きい内径の穴を複数個穿ったもので、この穴に試料ビンを差し込んで保温する。適当な温度調節器を用いれば任意の温度に自動調節することができ、熱伝導の良好な金属ブロックを用いているので温度ムラも少なく、また、全体に構造が簡単で取り扱いやすいので、自動化装置に組み込んでこのブロック自体を機械的に動かすように構成することも比較的容易である。
【０００４】
別の手段として、ウェットバス方式（液浴式）が用いられることもある。これは加熱された液体の槽に試料ビンを浸すことで試料を保温するもので、伝熱が良好であるから、試料は素早く且つ均一に加熱される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の試料ビンを加熱保温するドライバス方式は、試料ビンの外径のバラツキやビンの抜き差しの容易さを考えると、保温ブロックとビンとの間にいくらかの隙間が必要である。その結果、密着性が悪く、熱は僅かな接触部からの伝導とブロック内壁からの放射によってしか伝えられないので伝熱効率が低く、温度調節を効果的に行うことが難しい。つまり、保温ブロックは所定温度に均一に加熱されていても、挿入されている全てのビンが所定温度に保たれているとは限らず、再現性を重視する分析においてはこの点は大きな問題となる。
【０００６】
一方、同じく加熱保温するウェットバス方式は、伝熱については全く問題はないが、温調精度を上げるために、液を循環、または撹拌する装置や、液の蒸発減量に対処する液量管理の付帯装置、さらには、液の漏れや飛散から周囲の機械装置をガードする構造などが必要となり、全体構造が複雑化するので、コンパクトに自動化装置を得ようとする場合には不向きであった。
【０００７】
以上の如く、本発明は、従来の方式では両立できなかった、良好な伝熱と操作性に優れた簡単な構造という２つの特徴を兼ね備えた試料ビンの保温装置を含むサンプリング装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のために、本発明は、試料ビンを挿入する穴が穿たれかつ所定温度に制御された金属製保温ブロックの穴に、熱伝導率の良い熱媒液体を充填するとともに、ブロックの穴の口に、試料ビンから熱媒液体を拭う機構を備えたものである。熱媒液体を充填した状態で試料ビンを挿入すると、穴の内壁との間の隙間を熱媒液体が満たし、熱の伝達効率がよくなり、試料は精度よく温度制御される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明をガスクロマトグラフの自動ヘッドスペースサンプリング装置に適用した実施例を図１と図２によって説明する。
【００１０】
図１は、自動ヘッドスペースサンプリング装置１０を示しており、ガスクロマトグラフ２０の試料注入口２１の真上にシリンジ１１が位置するように固定されていて、図示しないプログラム制御装置によって総括的に制御される。シリンジ１１を上下に移動させるシリンジ駆動機構１５と、シリンジ１１のプランジャ１３を上下に移動させるプランジャ駆動機構１６とが備えられている。これらの両駆動機構はモータまたはエアシリンダを原動機としているが、その細部構成は、本発明に直接的に関係がないので図１では簡略化し、破線のブロックで示されている。
【００１１】
分析用試料を収めた試料ビン１９は、試料ホルダーとして機能する金属製の保温ブロック１８に装架される。なお、試料ビン１９は、その口をゴムまたは軟質プラスチック製のセプタムで密栓され、このセプタムに後述のシリンジ針１１Ｓを突き通すことにより内部のガスや液体を出し入れできる構造のものである。
【００１２】
保温ブロック１８は、図２に概略の形状が示されているように、円環の一部に切り欠き部１８Ｋを持つ「Ｃ」字形を成し、円環の中心を軸として±１８０度の範囲で、サンプル駆動機構１７によって回転させられる。このサンプル駆動機構１７の構成も本発明に直接的に関係がないので図１では簡略化し、破線のブロックで示されている。保温ブロック１８はその外周に密着して固定された面状ヒータ２４によって加熱され、図示しない温度調節器によって、分析目的に応じて設定された所定温度に制御される。シリンジ１１もヒータジャケット１２により、保温ブロック１８とほぼ同じ温度に加温されている。
【００１３】
試料ビン１９を装架する穴１８Ｈは、この実施例では４５度間隔で７個設けられている。一般に、分析時間より前処理保温時間の方が長いため、分析を連続的に行うには、複数の試料を並行して保温する。このため、複数の穴が必要になるのである。穴１８Ｈの内径は、試料ビン１９の外径より僅かに大きく、その間隙は熱伝導率の良いオイルＡで充たされる。各々の穴の口には、適度な弾性と耐熱性を備えたプラスチック製の漏斗状カラー１４が固定されている。
【００１４】
以上のとおり構成された自動ヘッドスペースサンプリング装置１０は、予め組まれたプログラムに従って、つぎのとおり作動する。
【００１５】
まず、分析すべき液体試料（試料は固体でもよいが、以下の説明では液体とする）を試料ビン１９に封入して、保温ブロック１８の穴に挿入する。穴の底には熱媒液体としてのオイルＡが予め少量充填されているので、試料ビン１９を挿入するとオイルＡの液面が上昇して試料ビン１９と穴の内壁との間隙を埋める。余剰のオイルＡはオーバフロー管２３を通って流下し、オイル受け２２で回収される。  試料ビン１９の試料が気液平衡に達する時間経過後、サンプル駆動機構１７により、保温ブロック１８は回転駆動されて試料ビン１９がシリンジ１１の真下に位置するまで移動する。このときまでシリンジ１１は先のサンプリング直後に最上位まで持ち上げられた状態にあるが、ここで、シリンジ駆動機構１５によりシリンジ１１を降下させ、その針１１Ｓが試料ビン１９のセプタムを貫通して先端が試料ビン１９内の上部空間にあって液面までは達しない位置で止まる。次に、プランジャ駆動機構１６によりプランジャ１３を引き上げ、試料ビン１９内上部空間の気体をシリンジ１１内に吸入する。シリンジ１１は保温ブロック１８とほぼ同じ温度に加熱されているので、吸入された気体がシリンジ１１内で相変化を起こすことはない。
【００１６】
続いて、シリンジ駆動機構１５によりシリンジ１１を引き上げ、サンプル駆動機構１７によって保温ブロック１８を移動させ、その切り欠き部１８Ｋがシリンジ１１の真下に位置するようにする。そして、シリンジ駆動機構１５によりシリンジ１１を最下位まで降下させると、シリンジ１１の針１１Ｓは切り欠き部１８Ｋを通って試料注入口２１の上部に設けたセプタムを貫通する。その直後にプランジャ駆動機構１６によりプランジャ１３を押し下げ、採取した気体を試料注入口２１内に吐出させる。
【００１７】
その後、シリンジ駆動機構１５によりシリンジ１１を最上位まで戻すことでこの自動ヘッドスペースサンプリング装置１０の１サイクルの動作が完了する。サンプリング後の試料ビン１９は、操作者等により手動で、または別に設けたロボット装置等により保温ブロック１８から取り出され、新たに別の試料ビン１９が挿入される。
【００１８】
試料ビン１９を抜き出す際にその外周に付着したオイルＡは、カラー１４で拭われて同じ穴１８Ｈ中に戻るので、オイルＡの損失は少ないが、それでもオイルＡの補充は必要である。補充は操作者が手動で行ってもよいが、プログラムによって働く図示されていないオイルポンプを用いて自動的に補給するようにしてもよい。この場合、オイル受け２２に回収されたオイルＡをリサイクルすることも当然考慮される。
【００１９】
オイルＡを拭うには、カラー１４の代わりに、ブラシ状のものあるいは金属など他の材質から成るものを使用してもよい。カラー１４は、このほか、試料ビン１９を穴１８Ｈの中心に保つ役割、及び摩擦力で試料ビン１９を押さえて、試料量が少ない場合にオイルＡから受ける浮力で試料ビン１９が浮き上がることを防止する役割も担っている。
【００２０】
熱媒液体としてのオイルＡとしては、適度な熱伝導性と粘性、及び加熱温度に応じた耐熱性を備えたものを選定して用いるが、加熱温度が摂氏６０度程度以下であれば水を用いることもでき、オイルＡに限定されない。
【００２１】
本発明は、上記実施例のヘッドスペースサンプリングばかりでなく、試料の相変化を防ぐ目的などのため、試料を一定温度に保ってサンプリングする場合にも応用できる。また、分析装置についても、ガスクロマトグラフに限らず、他の原理による分析装置にも広く適用でき、効果をあげることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によるサンプリング装置によれば、保温ブロックから試料ビンへの熱伝導が良好になり、保温の精度を向上することができる。したがって、特にヘッドスペース分析法のように試料の前処理保温時の温度精度がサンプリングされるガスの組成に直接影響するような場合効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサンプリング装置の構成を示す図である。
【図２】本発明のサンプリング装置における保温ブロックの形状を示す図である。
【符号の説明】
１１……シリンジ
１１Ｓ…針
１２……ヒータジャケット
１３……プランジャ
１４……カラー
１５……シリンジ駆動機構
１６……プランジャ駆動機構
１７……サンプル駆動機構
１８……保温ブロック
１８Ｈ…穴
１８Ｋ…切り欠き部
１９……試料ビン
２０……ガスクロマトグラフ
２１……試料注入口
Ａ…オイル
【図１】
0003775008.tif 000002
【図２】
0003775008.tif 000003