氣相色譜儀裝置和柱組件的制作方法
【專利摘要】氣相色譜儀具備獨立地調節分離柱的溫度的柱組件。柱組件在分離柱形成為水平的狀態下保持于恒溫箱。柱組件具備：分離柱，其按成分分離試料氣體；柱收納構件，其通過隔熱構件包圍分離柱的周圍，將所述分離柱收納于內部，并且在分離柱與隔熱構件之間具有用于使空氣沿著分離柱流動的縫隙；加熱器，其設置于柱收納構件內，與分離柱直接或間接接觸，對分離柱進行加熱。柱收納構件具備進氣口和排氣口，該進氣口用于向分離柱與隔熱構件之間的縫隙導入外部氣體，該排氣口用于排出該縫隙的空氣。
【專利說明】氣相色譜儀裝置和柱組件
[0001 ] 本申請是申請日為2012年10月25日、申請號為2012800764512、名稱為“氣相色譜儀裝置”的申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及一種具備柱組件的氣相色譜儀裝置，該柱組件收納用于按成分分離氣體化的試料的分離柱并控制該分離柱的溫度。
【背景技術】
[0003]在以往的氣相色譜儀裝置中，一般采用將分離柱收納于具備加熱器的恒溫箱內并進行分離柱的溫度調節的方式。在恒溫箱內設置有風扇，通過利用風扇攪拌恒溫箱內的空氣而使空氣對流，從而均勻地加熱恒溫箱內的溫度，調節分離柱的溫度。在對分離柱進行冷卻時，通過利用風扇向恒溫箱內導入外部氣體來置換恒溫箱內的空氣。
[0004]但是，在如上述那樣通過對流式的恒溫箱來控制分離柱的溫度的方式中，由于恒溫箱的熱容量與分離柱相比非常大，因此難以使分離柱的溫度迅速地升降。另外，由于使熱容量大的恒溫箱的溫度升降，因此還存在消耗電力大的問題。
[0005]為了解決上述問題，提出了通過直接的熱傳導來調節分離柱的溫度的方案。例如，在專利文獻I中公開了如下內容:構成在分離柱上卷繞有電熱線的組件，以與恒溫箱獨立的方式進行分離柱的溫度控制，由此，使溫度控制的對象的熱容量比恒溫箱的熱容量小，從而提高溫度控制的響應性。
[0006]在先技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:美國專利第6530260號公報
[0009]在專利文獻I所公開的方法中，在分離柱上卷繞有電熱線的組件不與外部氣體隔開，存在分離柱容易受到外部氣體的溫度變動、對流的影響的問題。該問題能夠通過利用隔熱材料覆蓋組件整體來解決，但是如此一來，對分離柱進行冷卻時的散熱效率降低，難以實現分離柱的迅速冷卻。
【發明內容】
[0010]發明要解決的課題
[0011]因此，本發明的目的在于能夠防止分離柱的溫度受到外部氣體的溫度變動、對流的影響，并且能夠迅速地進行分離柱的溫度的升降。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]本發明的氣相色譜儀裝置具備:柱組件，其具備:分離柱，其按成分分離試料氣體；柱收納構件，其通過隔熱構件包圍分離柱的周圍，將所述分離株收納于內部，并且在分離柱與隔熱構件之間具有用于使空氣沿著分離柱流動的縫隙;加熱器，其設置于柱收納構件內，與分離柱直接或間接接觸，對分離柱進行加熱；以及進氣口和排氣口，該進氣口設置于柱收納構件，用于向縫隙導入外部氣體，該排氣口設置在柱收納構件的與進氣口不同的位置，用于排出縫隙的空氣;試料導入部，其用于向柱組件的分離柱導入試料氣體;檢測器，其用于檢測由分離柱分離出的試料成分；以及恒溫箱，其收納用于將試料導入部與分離柱之間連接的流路、以及用于將檢測器與分離柱之間連接的流路，并將所述流路的內部溫度調節為恒定溫度，柱組件在分離柱水平配置的狀態下保持于恒溫箱。
[0014]發明效果
[0015]在本發明的氣相色譜儀裝置中，由于在分離柱水平配置的狀態下，柱組件保持于恒溫箱，因此，能夠在不使分離柱產生溫度分布的情況下，以與恒溫箱獨立的方式調節分離柱的溫度。
[0016]并且，在本發明的氣相色譜儀裝置的柱組件中，由于分離柱被隔熱構件包圍且收納于柱收納構件內，因此分離柱與外部氣體隔離，能夠抑制因外部氣體的對流、溫度變化的影響而導致分離柱的溫度變動。由此，分析結果的再現性提高。此外，由于在分離柱與隔熱構件之間設置有用于使空氣沿分離柱流動的縫隙，并且在柱收納部設置有用于向該縫隙導入外部氣體的進氣口以及用于排出縫隙的空氣的排氣口，因此在進行分離柱的冷卻時，能夠向柱組件內導入外部氣體并使該外部氣體在柱收納構件與分離柱之間的縫隙流動，從而能夠提高分離柱的冷卻效率。由此，在使分離柱的溫度上升時，能夠通過利用隔熱構件與外部氣體隔離的效果來實現分離柱的迅速升溫，在對分離柱進行冷卻時，能夠通過外部氣體沿著分離柱流通的效果來實現分離柱的迅速冷卻，因此，分離柱的溫度調節所產生的等待時間縮短，分析動作的處理效率提高。
【附圖說明】
[0017]圖1A是示出氣相色譜儀裝置所具備的柱組件的一例的、在圖1B的Y-Y位置處縱向切斷時的剖視圖。
[0018]圖1B是將該柱組件在圖1A的X-X位置處沿水平方向切斷時的剖視圖。
[0019]圖2A是示出氣相色譜儀裝置所具備的柱組件的其他例的、在圖2B的W-W位置處縱向切斷時的剖視圖。
[0020]圖2B是將該柱組件在圖2A的V-V位置處沿水平方向切斷時的剖視圖。
[0021 ]圖3是示出氣相色譜儀裝置的一實施例的剖視圖。
[0022]圖4是示出氣相色譜儀裝置的其他實施例的剖視圖。
[0023]圖5是用于對柱組件的溫度測定點進行說明的剖視圖。
[0024]圖6是示出將柱組件垂直配置并執行溫度調節時的各測定點的溫度的時間變化的曲線圖。
[0025]圖7是示出將柱組件水平配置并執行溫度調節時的各測定點的溫度的時間變化的曲線圖。
[0026]圖8是示出氣相色譜儀裝置的又一實施例的剖視圖。
【具體實施方式】
[0027]在本發明的氣相色譜儀裝置中，柱組件可以在進氣口側或者排氣口側的任一方還具備用于從進氣口向縫隙導入冷卻風的風扇。如此一來，能夠高效地向分離柱與隔熱材料之間的縫隙導入冷卻風，從而提高分離柱的冷卻效率。
[0028]在上述情況下，優選為，風扇設置于進氣口側，在風扇與進氣口之間設置有空氣管道。如此一來，能夠高效地向分離柱與隔熱材料之間的縫隙導入外部氣體。
[0029]在本發明的氣相色譜儀裝置的柱組件中，也可以采用如下方式:加熱器與分離柱在彼此接觸的狀態下構成為一體，形成柱溫調節體，在隔熱構件與柱溫調節體的上表面之間設置有縫隙，并且在隔熱構件與柱溫調部的下表面之間設置有縫隙。如此一來，從進氣口導入的冷卻風流過柱溫調節體的上表面以及下表面，因此進一步提高分離柱的冷卻效率。
[0030]作為用于加熱分離柱的加熱器，能夠列舉出板型加熱器。在該情況下，分離柱固定為與板型加熱器的一個平面接觸的狀態。由此，能夠高效地對柱組件內進行加熱。
[0031]可以在恒溫箱中保持有多個柱組件。例如，通過將具有分離特性彼此不同的分離柱的兩個以上柱組件搭載于恒溫箱并串聯連接，由此能夠通過其他分離柱分離出利用一個分離柱無法分離的成分，并將其引導至檢測器。
[0032]以下，參照附圖對氣相色譜儀裝置的優選實施方式進行說明。
[0033]首先，使用圖1A以及圖1B，對氣相色譜儀裝置所具備的柱組件進行說明。
[0034]柱組件2通過將柱溫調節體3收納于柱收納構件10內而構成。柱收納構件10是立方體形狀的構件，由外壁和配置在該外壁的內側的隔熱構件12構成。柱收納構件10的外壁由例如不銹鋼(SUS304)的金屬形成，隔熱構件12例如由玻璃棉形成。在柱收納構件10的一個端面設置有開口部16，在另一個端面設置有開口部18。在柱收納構件10的內部設置有空洞14，該空洞14的除了開口部16、18側以外的部分的上下和側方由隔熱構件12包圍。空洞14從開口部16通至開口部18，空氣能夠在柱收納構件10內流通。
[0035]柱溫調節體3配置在由隔熱構件12包圍的空洞14內。由流路基板構成的片狀的分離柱4在配置在板型的加熱器6上的狀態下被按壓板5、7從上下方向夾持而形成為一體，由此構成柱溫調節體3 ο按壓板5通過埋入空洞14的下側的隔熱構件12的基臺8被支承為與隔熱構件12分離的狀態。在按壓板5上，從下方起依次層疊有加熱器6、分離柱4以及按壓板7。需要說明的是，在該實施例中，基臺8配置在與板型加熱器6的四角對應的位置處，但只要是使空氣在按壓板5與其下側的隔熱構件12之間的縫隙中沿分離柱4流動的結構，則基臺8可以采用任意結構。
[0036]在柱溫調節體3的按壓板7上設置有與分離柱4的一端連通的貫通孔19以及與另一端連通的貫通孔23，通過貫通孔19與分離柱4的一端連接的入口端口 20以及通過貫通孔23與分離柱4的另一端連接的出口端口 22設置于按壓板7的上表面。入口端口 20設置為用于將來自導入試料氣體的試料導入部的毛細管(配管)連接起來，出口端口22設置為用于將與檢測試料成分的檢測器連通的毛細管連接起來。入口端口 20以及出口端口 22被引出至開口部19，以便能夠從柱收納構件10的外側進行毛細管的連接。
[0037]在柱溫調節體3的上表面與該柱溫調節體3的上側的隔熱構件12之間存在間隙，并且在柱溫調節體3的下表面與該柱溫調節體3的下側的隔熱構件12之間存在縫隙。由此，能夠從開口部16、18的一方的開口部向柱收納構件10內導入外部氣體，并能夠通過柱溫調節體3與隔熱構件12之間的縫隙從另一個開口部排氣。
[0038]需要說明的是，在上述實施例中，使用由流路基板構成的片型的分離柱4，然而也可以代替該片型的分離柱4而使用毛細管柱。在該情況下，也可以代替板型的加熱器6而將電熱線卷繞于毛細管柱來使用。
[0039]作為板型的加熱器6，例如能夠使用云母加熱器、橡膠加熱器以及陶瓷加熱器。
[0040]接下來，使用圖2A以及圖2B對氣相色譜儀裝置所具備的柱組件的其他例進行說明。
[0041 ]對于該柱組件2a而言，由分離柱4a、加熱器6a、按壓板5a、7a構成的柱溫調節體3a的上表面被作為保持構件的陶瓷臂24保持，在柱收納構件1a內的空洞14a內支承為懸吊的狀態。陶瓷臂24以從柱收納構件1a的端面側向空洞14a側延伸的方式設置，以便保持柱溫調節體3a的四角的位置。
[0042]與圖1的實施例相同，空洞14a形成為除了開口部16a、18a側以外的部分的上下和偵防被隔熱構件12a包圍的空間。在柱收納構件1a的兩端面設置有開口部16a、18a，外部氣體能夠在空洞14a中流通。按壓板7a在一端側具有缺口部26，在該缺口部26設置有分離柱4的入口端口20a以及出口端口22a。
[0043]根據上述結構，與使用圖1A以及圖1B進行說明的例子相同，在柱溫調節體3a的上表面與該柱溫調節體3a的上側的隔熱構件12a之間存在成為通氣路的縫隙，并且在柱溫調節體3a的下表面與該柱溫調節體3a的下側的隔熱構件12a之間存在成為通氣路的縫隙，能夠將從開口部16a、18a的一方的開口部導入至柱收納構件1a內的外部氣體經由柱溫調節體3a與隔熱構件12a之間的縫隙從另一個開口部排出。由此，能夠高效地對柱溫調節體4a進行冷卻。
[0044]使用圖3對具備圖1A以及圖1B的柱組件2的氣相色譜儀裝置的一實施例進行說明。需要說明的是，在圖3中，簡要地示出了柱組件2的結構。
[0045]在恒溫箱30的殼體32的上表面安裝有試料導入部38以及檢測器40。在殼體32的內部空間34收納有毛細管42、44。毛細管42將試料導入部38與柱組件2之間連接起來，毛細管44將柱組件2與檢測器40之間連接起來。
[0046]柱組件2安裝于恒溫箱30的殼體32的側壁。柱組件2以設置有開口部18的端面朝向恒溫箱30側的方式，在使分離柱4水平的狀態下固定于恒溫箱30的殼體32。在安裝有柱組件2的殼體32的側壁設置有開口部，毛細管42、44的一端經由該開口部與柱組件2的端口 20、22連接。
[0047]恒溫箱30在隔熱性的殼體32的內部空間34具有加熱器(省略圖示)以及風扇36，用于控制內部空間34的溫度。柱組件2以與恒溫箱30獨立的方式進行分離柱4的溫度控制。由于柱組件2的柱收納構件10采用通過隔熱材料12包圍內部的空洞14的結構，因此能夠在不受柱收納構件10的外側的溫度變動、對流的影響的情況下控制分離柱4的溫度。由于柱組件2與恒溫箱30相比熱容量較小，因此能夠實現迅速的升溫和冷卻。
[0048]通過風扇36將恒溫箱30的內部空間34的空氣排出并減壓，向內部空間34內導入外部氣體，由此進行分離柱4以及恒溫箱30內的冷卻。外部氣體向內部空間34的導入通過柱組件2實施。即，當恒溫箱30的內部空間34通過風扇36被減壓時，外部氣體從柱組件2的開口部16導入，并通過柱組件2內的空洞14從開口部18導入至內部空間34。由此，外部氣體沿分離柱4通過熱容量較小的柱組件2內，因此能夠實現分離柱4的迅速的冷卻。柱組件2的開口部16構成用于向空洞14導入外部氣體的進氣口，開口部18構成用于從空洞14排出外部氣體的排氣口。
[0049]作為進一步提高分離柱4的冷卻效率的方法，如圖4所示，能夠列舉出在柱組件2的開口部16側隔著空氣管道46設置柱風扇48的方法。在對分離柱4進行冷卻時，通過柱風扇48向柱組件2側輸送外部氣體，由此增大沿著分離柱4流動的冷卻風的風量，從而能夠實現分離柱4的迅速的冷卻。
[0050]需要說明的是，在圖3以及圖4的實施例中，柱組件2在分離柱4形成水平的狀態(以下稱作“橫置”)下安裝于恒溫箱30，從而在柱組件2內不易產生溫度分布，能夠在柱組件2的主平面內均勻地控制分離柱4的溫度。如果將柱組件2配置為形成分離柱4沿鉛垂朝向配置的狀態(以下稱作“縱置”)，因熱量的對流而在柱組件2內產生上下方向的溫度分布，難以均勻地控制分離柱4的溫度。
[0051]在圖6以及圖7中示出柱組件2內的溫度的時間變化的數據。圖6示出將柱組件2縱置時的測定溫度的時間變化，圖7示出將柱組件2橫置時的測定溫度的時間變化。如圖5所示，在距分離柱4的一端側20mm的位置al、該位置al附近的空氣層中的位置a2、距分離柱4的另一端側20_的位置bl、以及該位置a2附近的空氣層中的位置b2插入熱電偶，進行溫度的測定。al與a2之間的間隔為60mm。
[0052]對圖6以及圖7進行比較可知，若將柱組件2縱置，即使從開始通過加熱器6間隙加熱起經過足夠時間后溫度達到穩定，也會在位置al與bl之間、a2與b2之間產生溫度差，與之相對，通過將柱組件2橫置，位置al與bl之間的溫度差消失，位置a2與b2之間的溫度差也變小。由此，通過將柱組件2設置成橫置，能夠改善柱組件2內的溫度分布，均勻地控制分離柱4的溫度。
[0053]需要說明的是，圖3以及圖4的氣相色譜儀裝置具備圖1A以及圖1B的柱組件2，但也可以代替圖1A以及圖1B的柱組件2而具備圖2A以及圖2B的柱組件2a。
[0054]在圖3的實施例中，在恒溫箱30安裝有一個柱組件2，但本發明并不局限于此，也可以將兩個以上的柱組件2安裝于恒溫箱30。
[0055]圖8示出在恒溫箱中保持有多個柱組件的氣相色譜儀裝置的一實施例。兩個柱組件2-1、2-2以各自的分離柱4形成為水平的方式，彼此平行地安裝于恒溫箱30。柱組件2-1與柱組件2-2串聯連接。試料導入部38經由毛細管42a與柱組件2-1的入口端口連接。柱組件2-1的出口端口與柱組件2-2的入口端口經由毛細管43而連接。柱組件2-2的出口端口經由毛細管44a而與檢測器40連接。需要說明的是，該實施例的柱組件2-1、2-2既可以是圖1的柱組件2，也可以是圖2的柱組件2a。
[0056]附圖標記說明
[0057]2柱組件
[0058]4分離柱
[0059]5、5a、7、7a 按壓板
[0060]6、6a加熱器[0061 ] 8、8a 支承構件
[0062]10、1a 柱收納構件
[0063]12、12a 隔熱構件
[0064]14、14a 縫隙
[0065]16、16a 進氣口
[0066]18、18a排氣口
[0067]20、20a柱入口端口
[0068]22、22a柱出口端口
[0069]24陶瓷臂
[0070]26切口部[0071 ]30恒溫箱
[0072]32恒溫箱殼體
[0073]34恒溫箱內空間
[0074]36恒溫箱風扇
[0075]38試料導入部
[0076]40檢測器
[0077]42、44毛細管
[0078]46空氣管道
[0079]48柱冷卻風扇。
【主權項】
1.一種氣相色譜儀裝置，具備: 柱組件，其具備:柱溫調節體，其通過分離柱和加熱器構成為一體而形成，所述分離柱按成分分離試料氣體，所述加熱器與所述分離柱接觸而加熱所述分離柱;柱收納構件，其通過隔熱構件包圍所述柱溫調節體的周圍，將所述柱溫調節體收納于內部，并且在所述柱溫調節體的上表面與所述隔熱構件之間以及所述柱溫調節體的下表面與所述隔熱構件之間具有用于使空氣沿著所述柱溫調節體流動的縫隙;進氣口，其設置于所述柱收納構件，用于向所述縫隙導入外部氣體；以及排氣口，其設置在所述柱收納構件的與所述進氣口不同的位置，用于排出所述縫隙的空氣； 試料導入部，其用于向所述柱組件的所述分離柱導入試料氣體； 檢測器，其用于檢測由所述分離柱分離出的試料成分；以及 恒溫箱，其收納用于將所述試料導入部與所述分離柱之間連接的流路、以及用于將所述檢測器與所述分離柱之間連接的流路，并將所述流路的內部溫度調節為恒定溫度。2.根據權利要求1所述的氣相色譜儀裝置，其中， 所述柱組件還在所述進氣口側或所述排氣口側的任一方具備風扇，該風扇用于從所述進氣口向所述縫隙導入冷卻風。3.根據權利要求2所述的氣相色譜儀裝置，其中， 所述風扇設置于所述進氣口側，在所述風扇與所述進氣口之間設置有空氣管道。4.根據權利要求1?3中任一項所述的氣相色譜儀裝置，其中， 所述加熱器為板型加熱器，所述分離柱固定為與所述板型加熱器的一個平面接觸的狀??τ O5.根據權利要求1至4中任一項所述的氣相色譜儀裝置，其中， 在所述恒溫箱中保持有多個所述柱組件。6.根據權利要求1?5中任一項所述的氣相色譜儀裝置，其中， 所述柱組件在所述分離柱水平配置的狀態下保持于所述恒溫箱。7.—種柱組件，具備: 柱溫調節體，其通過分離柱和加熱器構成為一體而形成，所述分離柱按成分分離試料氣體，所述加熱器與所述分尚柱接觸而加熱所述分尚柱； 柱收納構件，其通過隔熱構件包圍所述柱溫調節體的周圍，將所述柱溫調節體收納于內部，并且在所述柱溫調節體的上表面與所述隔熱構件之間以及所述柱溫調節體的下表面與所述隔熱構件之間具有用于使空氣沿著所述柱溫調節體流動的縫隙； 進氣口，其設置于所述柱收納構件，用于向所述縫隙導入外部氣體；以及 排氣口，其設置在所述柱收納構件的與所述進氣口不同的位置，用于排出所述縫隙的空氣。
【文檔編號】G01N30/54GK105911203SQ201610227553
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2012年10月25日
【發明人】葉井正樹, 松岡諭史, 西野正憲, 西本尚弘
【申請人】株式會社島津制作所