ガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置
【課題】加熱機構部を小型化が可能な構成とし、試料を短時間でガスクロマトグラフへ導入可能な温度へ到達させ、熱分解した試料をガスクロマトグラフへ安定導入することを可能にするガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置を提供する。
【解決手段】筒状に形成され、試料を包んだパイロホイル１０１を誘導加熱して試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、高周波コイルへ高周波電源電力を供給して高周波を発生させる高周波電源２０１と、試料管１０２内で熱分解した試料と混合されたキャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させるニードル１０４とを備え、前記高周波コイルは、試料管１０２内のパイロホイル１０１を誘導加熱する高周波コイル１０３と、ニードル１０４を誘導加熱する高周波コイル１０７とをキャリアガスの経路に沿って配置させたものである。
【解決手段】筒状に形成され、試料を包んだパイロホイル１０１を誘導加熱して試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、高周波コイルへ高周波電源電力を供給して高周波を発生させる高周波電源２０１と、試料管１０２内で熱分解した試料と混合されたキャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させるニードル１０４とを備え、前記高周波コイルは、試料管１０２内のパイロホイル１０１を誘導加熱する高周波コイル１０３と、ニードル１０４を誘導加熱する高周波コイル１０７とをキャリアガスの経路に沿って配置させたものである。
【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へ試料を導入するガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガスクロマトグラフへ試料を誘導するキュリーポイント型熱分解試料導入装置は、強磁性体ホイル（以下、パイロホイルと記載する）にセットされた試料に高周波エネルギーを付与することによって誘導加熱を行う試料加熱装置を備えている。
例えば、特開２００６−１７７９００号公報に記載されたヘッドスペース・ガスサンプラ装置は、試料ガス供給ラインを介してガスクロマトグラフへ試料ガスを供給するように構成されており、液体試料のガス化を図る恒温槽を備えている。この恒温槽は、自身の内部を加熱して液体試料を気化させる第１ヒータを備えている。またさらに、この装置は、気化させた試料ガスを引き出し管を介して恒温槽からガスクロマトグラフへ供給した後、試料ガスの成分濃度測定中に引き出し管を加熱して凝縮した残留物を除去する第２ヒータを備えている。
【０００３】
また、ガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置には、高周波コイルを用いた誘導加熱によってガス化した試料をガスクロマトグラフへ導入する際に、当該ガス化された試料の移動経路を加熱する試料導入路用加熱装置を備えたものがある。
図３は、従来のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の一例を示す概略構成図である。
図示した装置は、試料を加熱して熱分解する熱分解室Ａと、熱分解室Ａにキャリアガスを供給するキャリアガス供給部Ｂと、熱分解室Ａから図示を省略したガスクロマトグラフへ熱分解された試料を供給する試料導入部Ｅとから構成されている。
【０００４】
熱分解室Ａは、試料を包むパイロホイル１を収納する試料管２、試料管２の外側に配置される高周波コイル４、熱分解室Ａの全体を加熱する熱分解室用加熱装置５、熱分解室Ａの内部温度を維持する断熱材６、試料管２を熱分解室Ａの内部に固定する試料管ホルダ１０、高周波コイル４に高周波電力を供給する高周波電源１５、熱分解室加熱装置５の加熱動作を制御する熱分解室加熱制御装置１６等によって構成されている。
上記の高周波コイル４は、筒状のボビン３に巻線が巻回されており、ボビン３の内部に試料管２が収納されるように構成されている。
【０００５】
キャリアガス供給部Ｂは、フローコントローラ１１、流量計１２、圧力ゲージ１３、圧力調整弁１４、および、これらを接続してキャリアガスを熱分解室Ａへ供給するキャリアガスライン１８等によって構成されている
試料導入部Ｅは、熱分解室Ａの内部で熱分解された試料を図示を省略したガスクロマトグラフに導入する試料導入流路７、ニードル８、試料導入流路７とニードル８とを加熱する試料導入用流路加熱装置９、および、試料導入流路加熱装置９の加熱動作を制御する試料導入用流路加熱制御装置１７によって構成されている。
【０００６】
次に、従来のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の動作を説明する。
先ず、試料をパイロホイル１に包み込んで試料管２の内部へ収納する。この試料管２を熱分解室Ａの内部、詳しくはボビン３の内部へ収納し、試料管ホルダ１０を用いて固定し、熱分解室Ａを密封する。次に前述のガスクロマトグラフの所定の部位へニードル８を接続する。あるいは、予め熱分解室Ａをガスクロマトグラフに接続しておき、試料管２に試料を包んだパイロホイル１を熱分解室Ａに収納する。
例えば、この後フローコントローラ１１を稼働させ、あるいは試料管２にパイロホイル１を収納する前に予めフローコントローラ１１を稼働させておき、キャリアガスライン１８を介して熱分解室Ａにキャリアガスを供給可能な状態にしておく。なお、図示を省略したガスクロマトグラフのフローコントローラからキャリアガスラインを分岐して、熱分解室Ａにキャリアガスを供給するようにしてもよい。
【０００７】
前述のように熱分解室Ａをガスクロマトグラフへ接続した後、熱分解室加熱制御装置１６の制御によって熱分解室用加熱装置５を稼働させ、熱分解室Ａに収納されている試料管２を加熱する。また、適宜、試料導入用流路加熱装置１７の制御により試料導入用流路加熱装置９を稼働させ、試料導入用流路７ならびにニードル８が適当な温度となるように加熱する。
このように熱分解室Ａが加熱された後、高周波電源１５を稼働させて高周波コイル４から試料管２へ高周波が照射され、誘導加熱によってパイロホイル１に包まれた試料の熱分解が行われると、フローコントローラ１１の制御により適当な流量のキャリアガスが熱分解室Ａへ供給される。試料管２の内部で熱分解された試料は、キャリアガスライン１８から試料管２の内部へ流入してきたキャリアガスとともに試料導入用流路７、ニードル８を介してガスクロマトグラフへ流れ込む。
【０００８】
試料管２の内部で熱分解された試料がキャリアガスとともにガスクロマトグラフへ導入されるとき、前述のように試料導入用流路７およびニードル８に加熱が行われ、適当な温度になっていることから、熱分解された試料の温度が低下することを防ぐことができる。そのため、分析処理に適した安定状態の試料がガスクロマトグラフへ導入され、精度の良い分析結果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１７７９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置は、熱分解した試料を安定させるために、熱分解室や試料導入流路を所定の温度に保つ必要があり、従来の装置は、高周波コイル、高周波電源、熱分解室加熱制御装置、さらに試料導入用流路加熱装置、試料導入用流路加熱制御装置等を備えている。そのため、装置全体の構成において加熱機構部分が大きな割合を占めており、装置の小型化を困難にしているという問題点があった。
【００１１】
また、ガスクロマトグラフへ導入する試料の温度を安定させるためには、熱分解室全体、即ち、熱分解室に備えられる加熱装置や高周波コイル、さらに熱分解試料導入流路およびニードルなどの温度も安定させる必要がある。そのため、試料を適当な温度に安定させてガスクロマトグラフへ導入するまでの所要時間が長くなり、例えば熱分解試料導入装置を起動させてからガスクロマトグラフにて分析処理を開始するまで１時間程度を要するという問題点があった。
【００１２】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、加熱機構部を小型化が可能な構成とし、試料を短時間でガスクロマトグラフへ導入可能な温度へ到達させ、熱分解した試料をガスクロマトグラフへ安定導入することを可能にするガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明に係るガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置は、キャリアガス供給部と、試料を包んだ強磁性体からなるパイロホイルを収納し、前記キャリアガス供給部からキャリアガスが供給される試料管と、筒状に形成され、前記パイロホイルを誘導加熱して前記試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、前記高周波コイルへ高周波電源電力を供給して前記高周波を発生させる高周波電源と、前記試料管内で熱分解した試料と混合された前記キャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させる試料導入部と、を備え、前記高周波コイルは、自らの筒状空洞部に挿入されている前記試料管内のパイロホイルを誘導加熱する第１の高周波コイルと、自らの筒状空洞部に挿通されている前記試料導入部を誘導加熱する第２の高周波コイルと、を前記キャリアガスの経路に沿って配置してなる、ことを特徴とする。
【００１４】
また、前記第１の高周波コイルは、断熱性を有するセラミックを用いて前記パイロホイルが発した熱を前記試料管の中にためておくように形成されたボビンを有することを特徴とする。
【００１５】
また、前記試料導入部は、前記試料管内と連通するとともに前記ガスクロマトグラフへ挿入されるニードルと、前記ニードルを挿通させた熱伝導性の高いセラミックからなるニードル支持部材と、を備え、前記第２の高周波コイルは、自らの筒状空洞部に前記ニードル支持部材が挿入されて前記ニードルを支持固定することを特徴とする。
【００１６】
また、前記第２の高周波コイルは、断熱性を有するセラミックを用いて前記ニードル支持部材およびニードルの温度を保つように形成されたボビンを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置は、キャリアガス供給部と、試料を包んだ強磁性体からなるパイロホイルを収納し、前記キャリアガス供給部からキャリアガスが供給される試料管と、筒状に形成され、前記パイロホイルを誘導加熱して前記試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、前記高周波コイルへ高周波電源電力を供給して前記高周波を発生させる高周波電源と、前記試料管内で熱分解した試料と混合された前記キャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させる試料導入部と、を備え、前記高周波コイルは、自らの筒状空洞部に挿入されている前記試料管内のパイロホイルおよび該試料管に連通する試料導入部を誘導加熱するように形成される、ことを特徴とする。
【００１８】
また、前記試料導入部は、前記試料管内と連通するとともに前記ガスクロマトグラフへ挿入されるニードルと、前記ニードルを挿通させた熱伝導率の高いセラミックからなるニードル支持部材と、を備え、前記高周波コイルは、自らの筒状空洞部に前記ニードル支持部材が挿入されて前記ニードルを指示固定することを特徴とする。
【００１９】
また、前記高周波コイルは、断熱性を有するセラミックを用いて前記ニードル支持部材およびニードルの温度を保つように形成されたボビンを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、試料を含むキャリアガスの移動経路を加熱する加熱機構部の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例２によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の概略構成図である。
【図３】従来のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の概略構成図である。図１に示した熱分解試料導入装置１００は、試料を加熱して熱分解する熱分解室Ｃと、熱分解室Ｃにアルゴン、ヘリウム、窒素などのキャリアガスを供給するキャリアガス供給部Ｄによって構成されている。
【００２４】
熱分解室Ｃは、試料を包んだパイロホイル１０１を収納する試料管１０２、試料管１０２の外周を包囲する高周波コイル１０３、試料管１０２に連設されたニードル１０４、ニードル１０４の外周部分を包囲する高周波コイル１０７を備えている。上記の試料管１０２、高周波コイル１０３、ニードル１０４、高周波コイル１０７は、例えば断熱性を有する熱分解室Ｃの本体３０１の内部に収納されている。本体３０１は、上端部にキャリアガス供給部Ｄが接続されており、下端部からニードル１０４が突出している。
【００２５】
試料管１０２は、高周波が比較的透過し易く誘電体損失の小さい材質からなり、例えば耐熱性の高いガラス等を用いて形成されている。また、試料管１０２は、図中上端の部位が開口し、パイロホイル１０１を管内へ収納するように構成されている。この試料管１０２の開口部は、栓材１０２ａによって封鎖される。栓材１０２ａは、試料管１０２の管内へキャリアガスを注入する導入管が接続されている。試料管１０２の底端部にはニードル１０４が接続され、試料管１０２の管内とニードル１０４の孔部が連通するように構成されている。
【００２６】
高周波コイル１０３は、後述するセラミックによって形成された筒状のボビン１０５に巻線１０６を巻回させたもので、高周波電源２０１が接続されている。高周波コイル１０３の上端は、当該高周波コイル１０３の筒状空洞部へ挿入された試料管１０２の上端部とともに本体３０１の上端部材３０２によって支持されている。また高周波コイル１０３の下端は、本体３０１の下端部材３０３によって支持されている。
ボビン１０５は、当該ボビン１０５の筒状空洞部に配置されている試料管１０２に収納されたパイロホイル１０１を高周波によって誘導加熱するため、誘電体損失の小さなセラミック等からなり、例えば、ジルコニア、アルミナ、マシナブルセラミック等を用いて形成されている。また、ボビン１０３は、例えば試料管１０２にパイロホイル１０１を収納したとき、試料管１０２内部のパイロホイル１０１を全て包囲する筒長を少なくとも有している。また、例えば試料管１０２内のパイロホイル１０１を全て包囲するように巻線１０６を巻回させている。
【００２７】
高周波コイル１０３を用いてパイロホイル１０１に包まれた試料の高周波誘導加熱を行い、このとき発生した熱を、本体３０１を構成する他の部分に伝えたい場合には、比較的熱伝導率の高いアルミナやマシナブルセラミックなどがボビン１０５に用いられる。
また、例えば試料管１０２などのキャリアガスの通路、もしくは当該通路内の熱分解した試料を含むキャリアガスの温度を保温したい場合には、断熱性を有する比較的熱伝導率の低いジルコニアや、これに相当する熱伝導率を有するマシナブルセラミックなどがボビン１０５に用いられる。なお、上記の断熱性を有するセラミックは、例えば熱伝導率が約１６〜２６[Ｗ／ｍ・Ｋ]のステンレス鋼よりも小さいものであり、これよりも大きな熱伝導率を有するものを、ここでは熱伝導性の高いものとする。
【００２８】
ニードル１０４は、熱分解された試料やキャリアガスに対して耐腐食性を有し、例えば、高周波誘導加熱によって発熱するステンレス鋼から成る。ニードル１０４は、本体３０１の下端に配置され、下端部材３０３を貫通して、当該下端部材３０３の下端側に配置された筒状の高周波コイル１０７の筒状空洞部に挿通されている。
高周波コイル１０７は、本体３０１を成すキャップ状の下端収納部材３０４に収納され、当該高周波コイル１０７の下端部が下端収納部材３０４の内部で固定される。
また、高周波コイル１０７の上端部は下端収納部材３０４が下端部材３０３へ固定されることにより、当該下端部材３０３の下端面に固定される。
キャップ状の下端収納部材３０４は、図中上側の開口部が下端部材３０３へ固定され、底端部の中央にニードル支持部材１１０の下端部が挿入される孔部が設けられている。この孔部は、封止部材３０５によって封止されており、ニードル１０４が封止部材３０５を貫通して本体３０１の外部へ突出している。
【００２９】
高周波コイル１０７は、セラミックによって形成された筒状のボビン１０８に巻線１０９を巻回させたもので、高周波電源２０２が接続されている。
高周波コイル１０７を成すボビン１０８の筒状空洞部にはニードル支持部材１１０が挿入されている。ニードル支持部材１１０の上端部は、高周波コイル１０７の上端部とともに、下端部材３０３に固定されている。筒状のニードル支持部材１１０の中央空洞部にはニードル１０４が挿通されている。
ボビン１０８は、誘電体損失の小さなセラミックによって形成されており、比較的熱伝導率が小さく、例えばステンレス鋼よりも熱伝導率の小さい、前述の断熱性を有するセラミックが用いられる。
【００３０】
ニードル支持部材１１０は、ニードル１０４などとともに試料導入部を成すものであり、セラミックを筒状に形成し、その筒状空洞部に挿入されたニードル１０４の外周部分を保持してこれを本体３０１に固定するように構成されている。
また、ニードル支持部材１１０は、誘電体損失が小さく熱伝導率の高い、例えばステンレス鋼と同等、もしくはそれよりも熱伝導率が大きいセラミックから成り、筒状のボビン１０８よりも長尺に形成され、高周波コイル１０７の高周波誘導加熱によるニードル１０４の発熱部分の熱量を他の部分へ伝導させ、好ましくはニードル１０４全体を高温にするように構成されている。
換言すると、ニードル支持部材１１０は、ニードル１０４のガスクロマトグラフへ挿入される部分を露出させており、また、ニードル１０４の他の部分を包み込んで当該ニードル１０４を高温に保ち、ニードル１０４の内部を通過する熱分解された試料を含むキャリアガスを、分析試験に適した高温状態に維持するように構成されている。
なお、ニードル支持部材１１０を、高周波誘導加熱によって発熱する材料によって形成し、高温になったニードル支持部材１１０によってニードル１０４を加熱するように構成してもよい。
【００３１】
キャリアガス供給部Ｄは、図示を省略したキャリアガスの供給元である例えばガスタンクに接続されている圧力調整弁４０１、圧力調整弁４０１を介して送られてきたキャリアガスを充てんするキャリアガスタンク４０２、キャリアガスタンク４０２に充填されたキャリアガスの圧力を計測・表示する圧力ゲージ４０３を備えている。
また、キャリアガス供給部Ｄは、上記の図示されないガスタンクから圧力調整弁４０１を介してキャリアガスタンク４０２へ送られるキャリアガスの流路と、キャリアガスタンク４０２から熱分解室Ｃへ送られるキャリアガスの流路とを、当該キャリアガスタンク４０２へ切り替え接続させるキャリアガス流路切替バルブ４０４を備えている。
【００３２】
またさらに、キャリアガス供給部Ｄは、キャリアガス流路切替バルブ４０４を介してキャリアガスタンク４０２と熱分解室Ｃの本体３０１とを接続するキャリアガス配管４０５を備えている。
なお、図１のキャリアガス供給部Ｄは、熱分解試料導入装置１００を成す一例を示したものであり、キャリアガスを本体３０１へ供給する構成は、図示したものに限定されない。
【００３３】
次に動作について説明する。
キャリア流路切替バルブ４０４を、キャリアガスが外部からキャリアガスタンク４０２へ供給されるように切り替えておき、圧力調整弁４０１を調整してキャリアガスタンク４０２へキャリアガスを充填させる。
キャリアガスタンク４０２へ所定量のキャリアガスを充填した後、キャリアガスタンク４０２が熱分解室Ｃと接続されるように、適宜、キャリアガス流路切替バルブ４０４を切り替えておく。
試料管１０２の内部に試料を包んだパイロホイル１０１を収納し、栓材１０２ａによって試料管１０２を密封する。このとき、キャリアガス管４０５が本体３０１に接続された状態としておく。
試料管１０２にパイロホイル１０１が収納され、この試料管１０２が本体３０１の内部に固定されると、高周波電源２０１を稼働させて高周波コイル１０３による誘導加熱を行う。また、適宜、高周波電源２０２を稼働させて高周波コイル１０７による誘導加熱を行う。
【００３４】
図示を省略したガスクロマトグラフを、熱分解された試料を導入可能な状態としておき、適宜、本体３０１のニードル１０４を当該ガスクロマトグラフの接続部分へ挿入し、熱分解試料装置１００とガスクロマトグラフを接続する。
高周波電源２０２からの電源電力により、高周波コイル１０３が高周波を発生すると、この高周波は、ボビン１０５を透過して試料管１０２の内部のパイロホイル１０１を誘導加熱する。この加熱によってパイロホイル１０１が高温になり、試料が熱分解を起こす。
なお、試料が熱分解を開始したときには、ニードル１０４が適当な高温となっているように、高周波コイル１０７に高周波を発生させてニードル１０４への加熱を行っておく。
【００３５】
上記のように、ニードル１０４などの各部を適当な高温にしておき、キャリアガスタンク４０２から適当な流量のキャリアガスを、本体３０１の内部へ、詳しくは試料管１０２の内部へ導入する。このとき、パイロホイル１０１や試料などの発熱により、試料管１０２の内部へ流入したキャリアガスも高温になる。
【００３６】
こうして試料管１０２の内部は高周波コイル１０３の高周波誘導加熱によって高温になり、さらにこの熱によってボビン１０５の筒状空洞部に配された試料管１０２などが高温になる。
前述のようにボビン１０５は熱伝導率の低い断熱性を有する材料から成るので、ボビン１０５の筒状空洞部内で発生した熱量は試料管１０２自身やその周囲に溜り、ボビン１０５の筒状空洞部内は高温状態に保持される。
上記のように、高温状態となっている試料管１０２の内部に収納されている試料は、熱分解後に試料管１０２内へ流入したキャリアガスと混合し、このキャリアガスとともにニードル１０４の孔へ流入する。さらに上記のキャリアガスに含まれた試料は、高温状態のニードル１０４を介して前述のガスクロマトグラフに導入され、分析試験にかけられる。
【００３７】
実施例１に係る熱分解試料導入装置１００によれば、試料管１０２において熱分解された試料を、当該試料管１０２から高温になっているニードル１０４等を通過させてガスクロマトグラフへ導入するようにしたので、ガスクロマトグラフの内部へ流入したキャリアガスに含まれる試料が分析試験に適した温度となっており、ガスクロマトグラフにおいて安定した試験結果を得ることができる。
また、高周波誘導加熱によりニードル１０４を発熱させ、また、ニードル支持部材１１０によって、この熱量をニードル１０４の先端部分へ伝導させているので、ニードル１０４の孔の中で試料が凝結することを確実に防ぐことができる。
また、高周波コイル１０７による高周波誘導加熱でニードル１０４の加熱を行うようにしたので、発熱体を用いた場合に比べてニードル１０４の加熱機構部をコンパクトに構成することができ、熱分解試料導入装置の小型化を図ることができる。
【実施例２】
【００３８】
図２は、本発明の実施例２によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の概略構成図である。図１に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。
図２の熱分解試料導入装置１００ａは、キャリアガス供給部Ｄについては図１に示したものと同様に構成される。
熱分解試料導入装置１００ａの熱分解室Ｃは、試料を包んだパイロホイル１０１を収納する試料管１０２、試料管１０２の外周を包囲する高周波コイル５０３、試料管１０２に連設されたニードル１０４を備えている。上記の試料管１０２、高周波コイル５０３、ニードル１０４は、例えば断熱性を有する熱分解室Ｃの本体３０１ａの内部に収納されている。本体３０１ａは、上端部にキャリアガス供給部Ｄが接続されており、下端部からニードル１０４が突出している。
【００３９】
高周波コイル５０３は、筒状のボビン５０５に巻線５０６を巻回させたもので、高周波電源６０１が接続されている。
高周波コイル５０３の上端は、当該高周波コイル５０３の筒状空洞部へ挿入された試料管１０２の上端部とともに本体３０１ａの上端部材３０２によって支持されている。また高周波コイル５０３の下端は、本体３０１ａの下端部材３０３ａを貫通して、本体３０１ａを成すキャップ状の下端収納部材３０４ａに収納され、当該下端収納部材３０４ａの内部で支持固定されている。
キャップ状の下端収納部材３０４ａは、図中上側の開口部が下端部材３０３ａの下端面に固定され、底端部の中央にニードル支持部材１１０ａの下端部が挿入される孔部が設けられている。この孔部は、封止部材３０５によって封止されており、ニードル１０４が封止部材３０５を貫通して本体３０１ａの外部へ突出している。
【００４０】
ボビン５０５は、試料管１０２と、当該試料管１０２に連接されているニードル１０４とを筒状空洞部内に挿入させており、これら試料管１０２およびニードル１０４の外周を包囲するように構成されている。ボビン５０５の筒長は、例えば試料管１０２にパイロホイル１０１を収納したとき、試料管１０２内部のパイロホイル１０１を全て包囲し、さらに、ニードル１０４の、下端収納部材３０４ａならびに封止部材３０５によって内包されている部分を包囲する長さを少なくとも有している。
また、ボビン５０５は、例えば試料管１０２内のパイロホイル１０１を全て包囲し、さらにニードル１０４の、下端収納部材３０４ａの内部に配される部分を含めて包囲するように巻線５０６を巻回させている。
【００４１】
また、ボビン５０５は、当該ボビン５０５の筒状空洞部に配置されている試料管１０２内部のパイロホイル１０１やニードル１０４を高周波によって誘導加熱するため、誘電体損失の小さなセラミック等から成る。また、例えば試料管１０２やニードル１０４などのキャリアガスの通路、もしくは当該通路内の熱分解した試料を含むキャリアガスの温度を保温するため、断熱性を有する比較的熱伝導率の低いジルコニアや、これに相当する熱伝導率を有するマシナブルセラミックなどを用いて形成されている。
【００４２】
ニードル支持部材１１０ａは、実施例１で説明したニードル支持部材１１０と同様にセラミックを筒状に形成したものであり、筒状の空洞部にニードル１０４を挿通させている。また、ニードル支持部材１１０ａは、ボビン５０５の筒状空洞部へ挿入されて例えば嵌合され、本体３０１ａ、もしくは高周波コイル５０３に固定されるように構成されている。
また、ニードル支持部材１１０ａは、誘電体損失が小さく熱伝導率の高いセラミックから成り、ボビン５０５の筒状空洞部に挿入されたとき、下端分を当該ボビン５０５から突出させてニードル１０４の外周部分を包むように形成され、高周波コイル５０３の高周波誘導加熱によるニードル１０４の発熱部分の温度を、好ましくはニードル１０４全体に伝導させるように構成されている。
【００４３】
換言すると、ニードル支持部材１１０ａは、ニードル１０４のガスクロマトグラフへ挿入される部分を露出させており、また、ニードル１０４の露出させる以外の部分を包み込んで当該ニードル１０４を高温に保ち、ニードル１０４の内部を通過する熱分解された試料を含むキャリアガスを、分析試験に適した高温状態として維持するように構成されている。ニードル支持部材１１０ａの下端部は、下端収納部材３０４ａの孔部の縁部分ならびに封止部材３０５に接して本体３０１ａ、もしくは下端収納部材３０４ａに固定されている。
なお、ニードル支持部材１１０ａを、高周波誘導加熱によって発熱する材料によって形成し、高温になったニードル支持部材１１０ａによってニードル１０４を加熱するように構成してもよい。
【００４４】
次に動作について説明する。
ここでは、実施例１と同様な動作について説明を省略し、実施例２の特徴となる部分の動作を説明する。
初めに、実施例１で説明したようにパイロホイル１０１を試料管１０２へ収納しておき、高周波電源６０１を稼働させ、高周波コイル５０３による誘導加熱を行う。高周波コイル５０３が高周波を発生すると、ボビン５０５を透過した高周波が試料管１０２の内部のパイロホイル１０１を誘導加熱する。この加熱によってパイロホイル１０１が高温になると、試料が熱分解を起こす。また、ボビン５０５を透過した高周波は、ニードル１０４の誘導加熱を行い、ニードル１０４自身を発熱させる。
また、上記の誘導加熱やニードル１０４等の発熱により、当該ニードル１０４の周辺に配置構成された各部材などの温度を上昇させる。
【００４５】
高周波コイル５０３による誘導加熱を用いて、前述のように各部の温度を上昇させておき、試料管１０２へキャリアガスを導入させる。なお、このときには、ニードル１０４の先端部分を図示を省略したガスクロマトグラフへ挿入しておき、当該ガスクロマトグラフに本体３０１ａを接続させておく。
上記の誘導加熱によって高温状態となっている試料管１０２へキャリアガスが導入されると、熱分解された試料がキャリアガスと混合し、このキャリアガスとともにニードル１０４の孔へ流入する。さらに上記のキャリアガスに含まれた試料は、高温状態のニードル１０４を介して前述のガスクロマトグラフに導入され、分析試験にかけられる。
【００４６】
実施例２に係る熱分解試料導入装置１００ａによれば、試料管１０２において熱分解された試料を、試料管１０２から高温になっているニードル１０４等を通過させてガスクロマトグラフへ導入するようにしたので、ガスクロマトグラフの内部へ流入したキャリアガスに含まれる試料が分析試験に適した温度となっており、ガスクロマトグラフにおいて安定した試験結果を得ることができる。
また、高周波誘導加熱によりニードル１０４を発熱させ、また、ニードル支持部材１１０ａによって、この熱量をニードル１０４の先端部分へ伝導させているので、ニードル１０４の孔の中で試料が凝結することを確実に防ぐことができる。
また、高周波コイル５０５による高周波誘導加熱で試料管１０２内部のパイロホイル１０１とニードル１０４の加熱を行うようにしたので、ヒータ等の発熱体を用いて加熱を行う場合に比べて、試料やニードル１０４などの加熱機構部をコンパクトに構成することができ、熱分解試料導入装置の小型化を図ることができる。
【００４７】
図２に例示した熱分解試料導入装置１００ａは、ボビン５０５に単一の巻線５０６を巻回させ、この巻線５０６が発生させた高周波により、試料管１０２内の試料やニードル１０４を誘導加熱するように構成している。
熱分解試料導入装置１００ａの他の構成例として、図２に示したように構成されたボビン５０５に、試料管１０２内部の試料を誘導加熱する巻線と、ニードル１０４を誘導加熱する巻線とを備え、各々の加熱対象を適当な強度の高周波で発熱させるように、高周波コイル５０３を構成してもよい。なお、このように二つの巻線を備えた場合、各々の巻線に異なる高周波電源電力を供給するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置は、熱分解した試料を含むキャリアガスの通路等を加熱する加熱機構部を備えながら装置の小型化を図ることに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１強磁性体ホイル（パイロホイル）
２試料管
３ボビン
４高周波コイル
５熱分解室用加熱装置
６断熱材
７試料導入用流路
８ニードル
９試料導入用流路加熱装置
１０試料管ホルダ
１１フローコントローラ
１２流量計
１３圧力ゲージ
１４圧力調整弁
１５高周波電源
１６熱分解室加熱制御装置
１７試料導入用流路加熱制御装置
１８キャリアガスライン
１００、１００ａ熱分解試料導入装置
１０１パイロホイル
１０２試料管
１０２ａ栓材
１０３、１０７、５０３高周波コイル
１０４ニードル
１０５、１０８、５０５ボビン
１１０、１１０ａニードル支持部材
２０１、２０２、６０１高周波電源
３０１、３０１ａ本体
３０２上端部材
３０３、３０３ａ下端部材
３０４、３０４ａ下端収納部材
３０５封止部材
４０１圧力調整弁
４０２キャリアガスタンク
４０３圧力ゲージ
４０４キャリアガス流路切替バルブ
４０５キャリアガス配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスクロマトグラフへ試料を導入するガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガスクロマトグラフへ試料を誘導するキュリーポイント型熱分解試料導入装置は、強磁性体ホイル（以下、パイロホイルと記載する）にセットされた試料に高周波エネルギーを付与することによって誘導加熱を行う試料加熱装置を備えている。
例えば、特開２００６−１７７９００号公報に記載されたヘッドスペース・ガスサンプラ装置は、試料ガス供給ラインを介してガスクロマトグラフへ試料ガスを供給するように構成されており、液体試料のガス化を図る恒温槽を備えている。この恒温槽は、自身の内部を加熱して液体試料を気化させる第１ヒータを備えている。またさらに、この装置は、気化させた試料ガスを引き出し管を介して恒温槽からガスクロマトグラフへ供給した後、試料ガスの成分濃度測定中に引き出し管を加熱して凝縮した残留物を除去する第２ヒータを備えている。
【０００３】
また、ガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置には、高周波コイルを用いた誘導加熱によってガス化した試料をガスクロマトグラフへ導入する際に、当該ガス化された試料の移動経路を加熱する試料導入路用加熱装置を備えたものがある。
図３は、従来のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の一例を示す概略構成図である。
図示した装置は、試料を加熱して熱分解する熱分解室Ａと、熱分解室Ａにキャリアガスを供給するキャリアガス供給部Ｂと、熱分解室Ａから図示を省略したガスクロマトグラフへ熱分解された試料を供給する試料導入部Ｅとから構成されている。
【０００４】
熱分解室Ａは、試料を包むパイロホイル１を収納する試料管２、試料管２の外側に配置される高周波コイル４、熱分解室Ａの全体を加熱する熱分解室用加熱装置５、熱分解室Ａの内部温度を維持する断熱材６、試料管２を熱分解室Ａの内部に固定する試料管ホルダ１０、高周波コイル４に高周波電力を供給する高周波電源１５、熱分解室加熱装置５の加熱動作を制御する熱分解室加熱制御装置１６等によって構成されている。
上記の高周波コイル４は、筒状のボビン３に巻線が巻回されており、ボビン３の内部に試料管２が収納されるように構成されている。
【０００５】
キャリアガス供給部Ｂは、フローコントローラ１１、流量計１２、圧力ゲージ１３、圧力調整弁１４、および、これらを接続してキャリアガスを熱分解室Ａへ供給するキャリアガスライン１８等によって構成されている
試料導入部Ｅは、熱分解室Ａの内部で熱分解された試料を図示を省略したガスクロマトグラフに導入する試料導入流路７、ニードル８、試料導入流路７とニードル８とを加熱する試料導入用流路加熱装置９、および、試料導入流路加熱装置９の加熱動作を制御する試料導入用流路加熱制御装置１７によって構成されている。
【０００６】
次に、従来のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の動作を説明する。
先ず、試料をパイロホイル１に包み込んで試料管２の内部へ収納する。この試料管２を熱分解室Ａの内部、詳しくはボビン３の内部へ収納し、試料管ホルダ１０を用いて固定し、熱分解室Ａを密封する。次に前述のガスクロマトグラフの所定の部位へニードル８を接続する。あるいは、予め熱分解室Ａをガスクロマトグラフに接続しておき、試料管２に試料を包んだパイロホイル１を熱分解室Ａに収納する。
例えば、この後フローコントローラ１１を稼働させ、あるいは試料管２にパイロホイル１を収納する前に予めフローコントローラ１１を稼働させておき、キャリアガスライン１８を介して熱分解室Ａにキャリアガスを供給可能な状態にしておく。なお、図示を省略したガスクロマトグラフのフローコントローラからキャリアガスラインを分岐して、熱分解室Ａにキャリアガスを供給するようにしてもよい。
【０００７】
前述のように熱分解室Ａをガスクロマトグラフへ接続した後、熱分解室加熱制御装置１６の制御によって熱分解室用加熱装置５を稼働させ、熱分解室Ａに収納されている試料管２を加熱する。また、適宜、試料導入用流路加熱装置１７の制御により試料導入用流路加熱装置９を稼働させ、試料導入用流路７ならびにニードル８が適当な温度となるように加熱する。
このように熱分解室Ａが加熱された後、高周波電源１５を稼働させて高周波コイル４から試料管２へ高周波が照射され、誘導加熱によってパイロホイル１に包まれた試料の熱分解が行われると、フローコントローラ１１の制御により適当な流量のキャリアガスが熱分解室Ａへ供給される。試料管２の内部で熱分解された試料は、キャリアガスライン１８から試料管２の内部へ流入してきたキャリアガスとともに試料導入用流路７、ニードル８を介してガスクロマトグラフへ流れ込む。
【０００８】
試料管２の内部で熱分解された試料がキャリアガスとともにガスクロマトグラフへ導入されるとき、前述のように試料導入用流路７およびニードル８に加熱が行われ、適当な温度になっていることから、熱分解された試料の温度が低下することを防ぐことができる。そのため、分析処理に適した安定状態の試料がガスクロマトグラフへ導入され、精度の良い分析結果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１７７９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置は、熱分解した試料を安定させるために、熱分解室や試料導入流路を所定の温度に保つ必要があり、従来の装置は、高周波コイル、高周波電源、熱分解室加熱制御装置、さらに試料導入用流路加熱装置、試料導入用流路加熱制御装置等を備えている。そのため、装置全体の構成において加熱機構部分が大きな割合を占めており、装置の小型化を困難にしているという問題点があった。
【００１１】
また、ガスクロマトグラフへ導入する試料の温度を安定させるためには、熱分解室全体、即ち、熱分解室に備えられる加熱装置や高周波コイル、さらに熱分解試料導入流路およびニードルなどの温度も安定させる必要がある。そのため、試料を適当な温度に安定させてガスクロマトグラフへ導入するまでの所要時間が長くなり、例えば熱分解試料導入装置を起動させてからガスクロマトグラフにて分析処理を開始するまで１時間程度を要するという問題点があった。
【００１２】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、加熱機構部を小型化が可能な構成とし、試料を短時間でガスクロマトグラフへ導入可能な温度へ到達させ、熱分解した試料をガスクロマトグラフへ安定導入することを可能にするガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明に係るガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置は、キャリアガス供給部と、試料を包んだ強磁性体からなるパイロホイルを収納し、前記キャリアガス供給部からキャリアガスが供給される試料管と、筒状に形成され、前記パイロホイルを誘導加熱して前記試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、前記高周波コイルへ高周波電源電力を供給して前記高周波を発生させる高周波電源と、前記試料管内で熱分解した試料と混合された前記キャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させる試料導入部と、を備え、前記高周波コイルは、自らの筒状空洞部に挿入されている前記試料管内のパイロホイルを誘導加熱する第１の高周波コイルと、自らの筒状空洞部に挿通されている前記試料導入部を誘導加熱する第２の高周波コイルと、を前記キャリアガスの経路に沿って配置してなる、ことを特徴とする。
【００１４】
また、前記第１の高周波コイルは、断熱性を有するセラミックを用いて前記パイロホイルが発した熱を前記試料管の中にためておくように形成されたボビンを有することを特徴とする。
【００１５】
また、前記試料導入部は、前記試料管内と連通するとともに前記ガスクロマトグラフへ挿入されるニードルと、前記ニードルを挿通させた熱伝導性の高いセラミックからなるニードル支持部材と、を備え、前記第２の高周波コイルは、自らの筒状空洞部に前記ニードル支持部材が挿入されて前記ニードルを支持固定することを特徴とする。
【００１６】
また、前記第２の高周波コイルは、断熱性を有するセラミックを用いて前記ニードル支持部材およびニードルの温度を保つように形成されたボビンを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置は、キャリアガス供給部と、試料を包んだ強磁性体からなるパイロホイルを収納し、前記キャリアガス供給部からキャリアガスが供給される試料管と、筒状に形成され、前記パイロホイルを誘導加熱して前記試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、前記高周波コイルへ高周波電源電力を供給して前記高周波を発生させる高周波電源と、前記試料管内で熱分解した試料と混合された前記キャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させる試料導入部と、を備え、前記高周波コイルは、自らの筒状空洞部に挿入されている前記試料管内のパイロホイルおよび該試料管に連通する試料導入部を誘導加熱するように形成される、ことを特徴とする。
【００１８】
また、前記試料導入部は、前記試料管内と連通するとともに前記ガスクロマトグラフへ挿入されるニードルと、前記ニードルを挿通させた熱伝導率の高いセラミックからなるニードル支持部材と、を備え、前記高周波コイルは、自らの筒状空洞部に前記ニードル支持部材が挿入されて前記ニードルを指示固定することを特徴とする。
【００１９】
また、前記高周波コイルは、断熱性を有するセラミックを用いて前記ニードル支持部材およびニードルの温度を保つように形成されたボビンを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、試料を含むキャリアガスの移動経路を加熱する加熱機構部の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例２によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の概略構成図である。
【図３】従来のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の概略構成図である。図１に示した熱分解試料導入装置１００は、試料を加熱して熱分解する熱分解室Ｃと、熱分解室Ｃにアルゴン、ヘリウム、窒素などのキャリアガスを供給するキャリアガス供給部Ｄによって構成されている。
【００２４】
熱分解室Ｃは、試料を包んだパイロホイル１０１を収納する試料管１０２、試料管１０２の外周を包囲する高周波コイル１０３、試料管１０２に連設されたニードル１０４、ニードル１０４の外周部分を包囲する高周波コイル１０７を備えている。上記の試料管１０２、高周波コイル１０３、ニードル１０４、高周波コイル１０７は、例えば断熱性を有する熱分解室Ｃの本体３０１の内部に収納されている。本体３０１は、上端部にキャリアガス供給部Ｄが接続されており、下端部からニードル１０４が突出している。
【００２５】
試料管１０２は、高周波が比較的透過し易く誘電体損失の小さい材質からなり、例えば耐熱性の高いガラス等を用いて形成されている。また、試料管１０２は、図中上端の部位が開口し、パイロホイル１０１を管内へ収納するように構成されている。この試料管１０２の開口部は、栓材１０２ａによって封鎖される。栓材１０２ａは、試料管１０２の管内へキャリアガスを注入する導入管が接続されている。試料管１０２の底端部にはニードル１０４が接続され、試料管１０２の管内とニードル１０４の孔部が連通するように構成されている。
【００２６】
高周波コイル１０３は、後述するセラミックによって形成された筒状のボビン１０５に巻線１０６を巻回させたもので、高周波電源２０１が接続されている。高周波コイル１０３の上端は、当該高周波コイル１０３の筒状空洞部へ挿入された試料管１０２の上端部とともに本体３０１の上端部材３０２によって支持されている。また高周波コイル１０３の下端は、本体３０１の下端部材３０３によって支持されている。
ボビン１０５は、当該ボビン１０５の筒状空洞部に配置されている試料管１０２に収納されたパイロホイル１０１を高周波によって誘導加熱するため、誘電体損失の小さなセラミック等からなり、例えば、ジルコニア、アルミナ、マシナブルセラミック等を用いて形成されている。また、ボビン１０３は、例えば試料管１０２にパイロホイル１０１を収納したとき、試料管１０２内部のパイロホイル１０１を全て包囲する筒長を少なくとも有している。また、例えば試料管１０２内のパイロホイル１０１を全て包囲するように巻線１０６を巻回させている。
【００２７】
高周波コイル１０３を用いてパイロホイル１０１に包まれた試料の高周波誘導加熱を行い、このとき発生した熱を、本体３０１を構成する他の部分に伝えたい場合には、比較的熱伝導率の高いアルミナやマシナブルセラミックなどがボビン１０５に用いられる。
また、例えば試料管１０２などのキャリアガスの通路、もしくは当該通路内の熱分解した試料を含むキャリアガスの温度を保温したい場合には、断熱性を有する比較的熱伝導率の低いジルコニアや、これに相当する熱伝導率を有するマシナブルセラミックなどがボビン１０５に用いられる。なお、上記の断熱性を有するセラミックは、例えば熱伝導率が約１６〜２６[Ｗ／ｍ・Ｋ]のステンレス鋼よりも小さいものであり、これよりも大きな熱伝導率を有するものを、ここでは熱伝導性の高いものとする。
【００２８】
ニードル１０４は、熱分解された試料やキャリアガスに対して耐腐食性を有し、例えば、高周波誘導加熱によって発熱するステンレス鋼から成る。ニードル１０４は、本体３０１の下端に配置され、下端部材３０３を貫通して、当該下端部材３０３の下端側に配置された筒状の高周波コイル１０７の筒状空洞部に挿通されている。
高周波コイル１０７は、本体３０１を成すキャップ状の下端収納部材３０４に収納され、当該高周波コイル１０７の下端部が下端収納部材３０４の内部で固定される。
また、高周波コイル１０７の上端部は下端収納部材３０４が下端部材３０３へ固定されることにより、当該下端部材３０３の下端面に固定される。
キャップ状の下端収納部材３０４は、図中上側の開口部が下端部材３０３へ固定され、底端部の中央にニードル支持部材１１０の下端部が挿入される孔部が設けられている。この孔部は、封止部材３０５によって封止されており、ニードル１０４が封止部材３０５を貫通して本体３０１の外部へ突出している。
【００２９】
高周波コイル１０７は、セラミックによって形成された筒状のボビン１０８に巻線１０９を巻回させたもので、高周波電源２０２が接続されている。
高周波コイル１０７を成すボビン１０８の筒状空洞部にはニードル支持部材１１０が挿入されている。ニードル支持部材１１０の上端部は、高周波コイル１０７の上端部とともに、下端部材３０３に固定されている。筒状のニードル支持部材１１０の中央空洞部にはニードル１０４が挿通されている。
ボビン１０８は、誘電体損失の小さなセラミックによって形成されており、比較的熱伝導率が小さく、例えばステンレス鋼よりも熱伝導率の小さい、前述の断熱性を有するセラミックが用いられる。
【００３０】
ニードル支持部材１１０は、ニードル１０４などとともに試料導入部を成すものであり、セラミックを筒状に形成し、その筒状空洞部に挿入されたニードル１０４の外周部分を保持してこれを本体３０１に固定するように構成されている。
また、ニードル支持部材１１０は、誘電体損失が小さく熱伝導率の高い、例えばステンレス鋼と同等、もしくはそれよりも熱伝導率が大きいセラミックから成り、筒状のボビン１０８よりも長尺に形成され、高周波コイル１０７の高周波誘導加熱によるニードル１０４の発熱部分の熱量を他の部分へ伝導させ、好ましくはニードル１０４全体を高温にするように構成されている。
換言すると、ニードル支持部材１１０は、ニードル１０４のガスクロマトグラフへ挿入される部分を露出させており、また、ニードル１０４の他の部分を包み込んで当該ニードル１０４を高温に保ち、ニードル１０４の内部を通過する熱分解された試料を含むキャリアガスを、分析試験に適した高温状態に維持するように構成されている。
なお、ニードル支持部材１１０を、高周波誘導加熱によって発熱する材料によって形成し、高温になったニードル支持部材１１０によってニードル１０４を加熱するように構成してもよい。
【００３１】
キャリアガス供給部Ｄは、図示を省略したキャリアガスの供給元である例えばガスタンクに接続されている圧力調整弁４０１、圧力調整弁４０１を介して送られてきたキャリアガスを充てんするキャリアガスタンク４０２、キャリアガスタンク４０２に充填されたキャリアガスの圧力を計測・表示する圧力ゲージ４０３を備えている。
また、キャリアガス供給部Ｄは、上記の図示されないガスタンクから圧力調整弁４０１を介してキャリアガスタンク４０２へ送られるキャリアガスの流路と、キャリアガスタンク４０２から熱分解室Ｃへ送られるキャリアガスの流路とを、当該キャリアガスタンク４０２へ切り替え接続させるキャリアガス流路切替バルブ４０４を備えている。
【００３２】
またさらに、キャリアガス供給部Ｄは、キャリアガス流路切替バルブ４０４を介してキャリアガスタンク４０２と熱分解室Ｃの本体３０１とを接続するキャリアガス配管４０５を備えている。
なお、図１のキャリアガス供給部Ｄは、熱分解試料導入装置１００を成す一例を示したものであり、キャリアガスを本体３０１へ供給する構成は、図示したものに限定されない。
【００３３】
次に動作について説明する。
キャリア流路切替バルブ４０４を、キャリアガスが外部からキャリアガスタンク４０２へ供給されるように切り替えておき、圧力調整弁４０１を調整してキャリアガスタンク４０２へキャリアガスを充填させる。
キャリアガスタンク４０２へ所定量のキャリアガスを充填した後、キャリアガスタンク４０２が熱分解室Ｃと接続されるように、適宜、キャリアガス流路切替バルブ４０４を切り替えておく。
試料管１０２の内部に試料を包んだパイロホイル１０１を収納し、栓材１０２ａによって試料管１０２を密封する。このとき、キャリアガス管４０５が本体３０１に接続された状態としておく。
試料管１０２にパイロホイル１０１が収納され、この試料管１０２が本体３０１の内部に固定されると、高周波電源２０１を稼働させて高周波コイル１０３による誘導加熱を行う。また、適宜、高周波電源２０２を稼働させて高周波コイル１０７による誘導加熱を行う。
【００３４】
図示を省略したガスクロマトグラフを、熱分解された試料を導入可能な状態としておき、適宜、本体３０１のニードル１０４を当該ガスクロマトグラフの接続部分へ挿入し、熱分解試料装置１００とガスクロマトグラフを接続する。
高周波電源２０２からの電源電力により、高周波コイル１０３が高周波を発生すると、この高周波は、ボビン１０５を透過して試料管１０２の内部のパイロホイル１０１を誘導加熱する。この加熱によってパイロホイル１０１が高温になり、試料が熱分解を起こす。
なお、試料が熱分解を開始したときには、ニードル１０４が適当な高温となっているように、高周波コイル１０７に高周波を発生させてニードル１０４への加熱を行っておく。
【００３５】
上記のように、ニードル１０４などの各部を適当な高温にしておき、キャリアガスタンク４０２から適当な流量のキャリアガスを、本体３０１の内部へ、詳しくは試料管１０２の内部へ導入する。このとき、パイロホイル１０１や試料などの発熱により、試料管１０２の内部へ流入したキャリアガスも高温になる。
【００３６】
こうして試料管１０２の内部は高周波コイル１０３の高周波誘導加熱によって高温になり、さらにこの熱によってボビン１０５の筒状空洞部に配された試料管１０２などが高温になる。
前述のようにボビン１０５は熱伝導率の低い断熱性を有する材料から成るので、ボビン１０５の筒状空洞部内で発生した熱量は試料管１０２自身やその周囲に溜り、ボビン１０５の筒状空洞部内は高温状態に保持される。
上記のように、高温状態となっている試料管１０２の内部に収納されている試料は、熱分解後に試料管１０２内へ流入したキャリアガスと混合し、このキャリアガスとともにニードル１０４の孔へ流入する。さらに上記のキャリアガスに含まれた試料は、高温状態のニードル１０４を介して前述のガスクロマトグラフに導入され、分析試験にかけられる。
【００３７】
実施例１に係る熱分解試料導入装置１００によれば、試料管１０２において熱分解された試料を、当該試料管１０２から高温になっているニードル１０４等を通過させてガスクロマトグラフへ導入するようにしたので、ガスクロマトグラフの内部へ流入したキャリアガスに含まれる試料が分析試験に適した温度となっており、ガスクロマトグラフにおいて安定した試験結果を得ることができる。
また、高周波誘導加熱によりニードル１０４を発熱させ、また、ニードル支持部材１１０によって、この熱量をニードル１０４の先端部分へ伝導させているので、ニードル１０４の孔の中で試料が凝結することを確実に防ぐことができる。
また、高周波コイル１０７による高周波誘導加熱でニードル１０４の加熱を行うようにしたので、発熱体を用いた場合に比べてニードル１０４の加熱機構部をコンパクトに構成することができ、熱分解試料導入装置の小型化を図ることができる。
【実施例２】
【００３８】
図２は、本発明の実施例２によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置の概略構成図である。図１に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。
図２の熱分解試料導入装置１００ａは、キャリアガス供給部Ｄについては図１に示したものと同様に構成される。
熱分解試料導入装置１００ａの熱分解室Ｃは、試料を包んだパイロホイル１０１を収納する試料管１０２、試料管１０２の外周を包囲する高周波コイル５０３、試料管１０２に連設されたニードル１０４を備えている。上記の試料管１０２、高周波コイル５０３、ニードル１０４は、例えば断熱性を有する熱分解室Ｃの本体３０１ａの内部に収納されている。本体３０１ａは、上端部にキャリアガス供給部Ｄが接続されており、下端部からニードル１０４が突出している。
【００３９】
高周波コイル５０３は、筒状のボビン５０５に巻線５０６を巻回させたもので、高周波電源６０１が接続されている。
高周波コイル５０３の上端は、当該高周波コイル５０３の筒状空洞部へ挿入された試料管１０２の上端部とともに本体３０１ａの上端部材３０２によって支持されている。また高周波コイル５０３の下端は、本体３０１ａの下端部材３０３ａを貫通して、本体３０１ａを成すキャップ状の下端収納部材３０４ａに収納され、当該下端収納部材３０４ａの内部で支持固定されている。
キャップ状の下端収納部材３０４ａは、図中上側の開口部が下端部材３０３ａの下端面に固定され、底端部の中央にニードル支持部材１１０ａの下端部が挿入される孔部が設けられている。この孔部は、封止部材３０５によって封止されており、ニードル１０４が封止部材３０５を貫通して本体３０１ａの外部へ突出している。
【００４０】
ボビン５０５は、試料管１０２と、当該試料管１０２に連接されているニードル１０４とを筒状空洞部内に挿入させており、これら試料管１０２およびニードル１０４の外周を包囲するように構成されている。ボビン５０５の筒長は、例えば試料管１０２にパイロホイル１０１を収納したとき、試料管１０２内部のパイロホイル１０１を全て包囲し、さらに、ニードル１０４の、下端収納部材３０４ａならびに封止部材３０５によって内包されている部分を包囲する長さを少なくとも有している。
また、ボビン５０５は、例えば試料管１０２内のパイロホイル１０１を全て包囲し、さらにニードル１０４の、下端収納部材３０４ａの内部に配される部分を含めて包囲するように巻線５０６を巻回させている。
【００４１】
また、ボビン５０５は、当該ボビン５０５の筒状空洞部に配置されている試料管１０２内部のパイロホイル１０１やニードル１０４を高周波によって誘導加熱するため、誘電体損失の小さなセラミック等から成る。また、例えば試料管１０２やニードル１０４などのキャリアガスの通路、もしくは当該通路内の熱分解した試料を含むキャリアガスの温度を保温するため、断熱性を有する比較的熱伝導率の低いジルコニアや、これに相当する熱伝導率を有するマシナブルセラミックなどを用いて形成されている。
【００４２】
ニードル支持部材１１０ａは、実施例１で説明したニードル支持部材１１０と同様にセラミックを筒状に形成したものであり、筒状の空洞部にニードル１０４を挿通させている。また、ニードル支持部材１１０ａは、ボビン５０５の筒状空洞部へ挿入されて例えば嵌合され、本体３０１ａ、もしくは高周波コイル５０３に固定されるように構成されている。
また、ニードル支持部材１１０ａは、誘電体損失が小さく熱伝導率の高いセラミックから成り、ボビン５０５の筒状空洞部に挿入されたとき、下端分を当該ボビン５０５から突出させてニードル１０４の外周部分を包むように形成され、高周波コイル５０３の高周波誘導加熱によるニードル１０４の発熱部分の温度を、好ましくはニードル１０４全体に伝導させるように構成されている。
【００４３】
換言すると、ニードル支持部材１１０ａは、ニードル１０４のガスクロマトグラフへ挿入される部分を露出させており、また、ニードル１０４の露出させる以外の部分を包み込んで当該ニードル１０４を高温に保ち、ニードル１０４の内部を通過する熱分解された試料を含むキャリアガスを、分析試験に適した高温状態として維持するように構成されている。ニードル支持部材１１０ａの下端部は、下端収納部材３０４ａの孔部の縁部分ならびに封止部材３０５に接して本体３０１ａ、もしくは下端収納部材３０４ａに固定されている。
なお、ニードル支持部材１１０ａを、高周波誘導加熱によって発熱する材料によって形成し、高温になったニードル支持部材１１０ａによってニードル１０４を加熱するように構成してもよい。
【００４４】
次に動作について説明する。
ここでは、実施例１と同様な動作について説明を省略し、実施例２の特徴となる部分の動作を説明する。
初めに、実施例１で説明したようにパイロホイル１０１を試料管１０２へ収納しておき、高周波電源６０１を稼働させ、高周波コイル５０３による誘導加熱を行う。高周波コイル５０３が高周波を発生すると、ボビン５０５を透過した高周波が試料管１０２の内部のパイロホイル１０１を誘導加熱する。この加熱によってパイロホイル１０１が高温になると、試料が熱分解を起こす。また、ボビン５０５を透過した高周波は、ニードル１０４の誘導加熱を行い、ニードル１０４自身を発熱させる。
また、上記の誘導加熱やニードル１０４等の発熱により、当該ニードル１０４の周辺に配置構成された各部材などの温度を上昇させる。
【００４５】
高周波コイル５０３による誘導加熱を用いて、前述のように各部の温度を上昇させておき、試料管１０２へキャリアガスを導入させる。なお、このときには、ニードル１０４の先端部分を図示を省略したガスクロマトグラフへ挿入しておき、当該ガスクロマトグラフに本体３０１ａを接続させておく。
上記の誘導加熱によって高温状態となっている試料管１０２へキャリアガスが導入されると、熱分解された試料がキャリアガスと混合し、このキャリアガスとともにニードル１０４の孔へ流入する。さらに上記のキャリアガスに含まれた試料は、高温状態のニードル１０４を介して前述のガスクロマトグラフに導入され、分析試験にかけられる。
【００４６】
実施例２に係る熱分解試料導入装置１００ａによれば、試料管１０２において熱分解された試料を、試料管１０２から高温になっているニードル１０４等を通過させてガスクロマトグラフへ導入するようにしたので、ガスクロマトグラフの内部へ流入したキャリアガスに含まれる試料が分析試験に適した温度となっており、ガスクロマトグラフにおいて安定した試験結果を得ることができる。
また、高周波誘導加熱によりニードル１０４を発熱させ、また、ニードル支持部材１１０ａによって、この熱量をニードル１０４の先端部分へ伝導させているので、ニードル１０４の孔の中で試料が凝結することを確実に防ぐことができる。
また、高周波コイル５０５による高周波誘導加熱で試料管１０２内部のパイロホイル１０１とニードル１０４の加熱を行うようにしたので、ヒータ等の発熱体を用いて加熱を行う場合に比べて、試料やニードル１０４などの加熱機構部をコンパクトに構成することができ、熱分解試料導入装置の小型化を図ることができる。
【００４７】
図２に例示した熱分解試料導入装置１００ａは、ボビン５０５に単一の巻線５０６を巻回させ、この巻線５０６が発生させた高周波により、試料管１０２内の試料やニードル１０４を誘導加熱するように構成している。
熱分解試料導入装置１００ａの他の構成例として、図２に示したように構成されたボビン５０５に、試料管１０２内部の試料を誘導加熱する巻線と、ニードル１０４を誘導加熱する巻線とを備え、各々の加熱対象を適当な強度の高周波で発熱させるように、高周波コイル５０３を構成してもよい。なお、このように二つの巻線を備えた場合、各々の巻線に異なる高周波電源電力を供給するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によるガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置は、熱分解した試料を含むキャリアガスの通路等を加熱する加熱機構部を備えながら装置の小型化を図ることに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１強磁性体ホイル（パイロホイル）
２試料管
３ボビン
４高周波コイル
５熱分解室用加熱装置
６断熱材
７試料導入用流路
８ニードル
９試料導入用流路加熱装置
１０試料管ホルダ
１１フローコントローラ
１２流量計
１３圧力ゲージ
１４圧力調整弁
１５高周波電源
１６熱分解室加熱制御装置
１７試料導入用流路加熱制御装置
１８キャリアガスライン
１００、１００ａ熱分解試料導入装置
１０１パイロホイル
１０２試料管
１０２ａ栓材
１０３、１０７、５０３高周波コイル
１０４ニードル
１０５、１０８、５０５ボビン
１１０、１１０ａニードル支持部材
２０１、２０２、６０１高周波電源
３０１、３０１ａ本体
３０２上端部材
３０３、３０３ａ下端部材
３０４、３０４ａ下端収納部材
３０５封止部材
４０１圧力調整弁
４０２キャリアガスタンク
４０３圧力ゲージ
４０４キャリアガス流路切替バルブ
４０５キャリアガス配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアガス供給部と、
試料を包んだ強磁性体からなるパイロホイルを収納し、前記キャリアガス供給部からキャリアガスが供給される試料管と、
筒状に形成され、前記パイロホイルを誘導加熱して前記試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、
前記高周波コイルへ高周波電源電力を供給して前記高周波を発生させる高周波電源と、
前記試料管内で熱分解した試料と混合された前記キャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させる試料導入部と、
を備え、
前記高周波コイルは、
自らの筒状空洞部に挿入されている前記試料管内のパイロホイルを誘導加熱する第１の高周波コイルと、
自らの筒状空洞部に挿通されている前記試料導入部を誘導加熱する第２の高周波コイルと、を前記キャリアガスの経路に沿って配置してなる、
ことを特徴とするガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項２】
前記第１の高周波コイルは、
断熱性を有するセラミックを用いて前記パイロホイルが発した熱を前記試料管の中にためておくように形成されたボビンを有することを特徴とする請求項１に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項３】
前記試料導入部は、
前記試料管内と連通するとともに前記ガスクロマトグラフへ挿入されるニードルと、
前記ニードルを挿通させた熱伝導性の高いセラミックからなるニードル支持部材と、
を備え、
前記第２の高周波コイルは、
自らの筒状空洞部に前記ニードル支持部材が挿入されて前記ニードルを支持固定することを特徴とする請求項１または２に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項４】
前記第２の高周波コイルは、
断熱性を有するセラミックを用いて前記ニードル支持部材およびニードルの温度を保つように形成されたボビンを有することを特徴とする請求項３に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項５】
キャリアガス供給部と、
試料を包んだ強磁性体からなるパイロホイルを収納し、前記キャリアガス供給部からキャリアガスが供給される試料管と、
筒状に形成され、前記パイロホイルを誘導加熱して前記試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、
前記高周波コイルへ高周波電源電力を供給して前記高周波を発生させる高周波電源と、
前記試料管内で熱分解した試料と混合された前記キャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させる試料導入部と、
を備え、
前記高周波コイルは、
自らの筒状空洞部に挿入されている前記試料管内のパイロホイルおよび該試料管に連通する試料導入部を誘導加熱するように形成される、
ことを特徴とするガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項６】
前記試料導入部は、
前記試料管内と連通するとともに前記ガスクロマトグラフへ挿入されるニードルと、
前記ニードルを挿通させた熱伝導率の高いセラミックからなるニードル支持部材と、
を備え、
前記高周波コイルは、
自らの筒状空洞部に前記ニードル支持部材が挿入されて前記ニードルを指示固定することを特徴とする請求項５に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項７】
前記高周波コイルは、
断熱性を有するセラミックを用いて前記ニードル支持部材およびニードルの温度を保つように形成されたボビンを有することを特徴とする請求項６に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項１】
キャリアガス供給部と、
試料を包んだ強磁性体からなるパイロホイルを収納し、前記キャリアガス供給部からキャリアガスが供給される試料管と、
筒状に形成され、前記パイロホイルを誘導加熱して前記試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、
前記高周波コイルへ高周波電源電力を供給して前記高周波を発生させる高周波電源と、
前記試料管内で熱分解した試料と混合された前記キャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させる試料導入部と、
を備え、
前記高周波コイルは、
自らの筒状空洞部に挿入されている前記試料管内のパイロホイルを誘導加熱する第１の高周波コイルと、
自らの筒状空洞部に挿通されている前記試料導入部を誘導加熱する第２の高周波コイルと、を前記キャリアガスの経路に沿って配置してなる、
ことを特徴とするガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項２】
前記第１の高周波コイルは、
断熱性を有するセラミックを用いて前記パイロホイルが発した熱を前記試料管の中にためておくように形成されたボビンを有することを特徴とする請求項１に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項３】
前記試料導入部は、
前記試料管内と連通するとともに前記ガスクロマトグラフへ挿入されるニードルと、
前記ニードルを挿通させた熱伝導性の高いセラミックからなるニードル支持部材と、
を備え、
前記第２の高周波コイルは、
自らの筒状空洞部に前記ニードル支持部材が挿入されて前記ニードルを支持固定することを特徴とする請求項１または２に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項４】
前記第２の高周波コイルは、
断熱性を有するセラミックを用いて前記ニードル支持部材およびニードルの温度を保つように形成されたボビンを有することを特徴とする請求項３に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項５】
キャリアガス供給部と、
試料を包んだ強磁性体からなるパイロホイルを収納し、前記キャリアガス供給部からキャリアガスが供給される試料管と、
筒状に形成され、前記パイロホイルを誘導加熱して前記試料を熱分解させる高周波を発生する高周波コイルと、
前記高周波コイルへ高周波電源電力を供給して前記高周波を発生させる高周波電源と、
前記試料管内で熱分解した試料と混合された前記キャリアガスをガスクロマトグラフへ導入させる試料導入部と、
を備え、
前記高周波コイルは、
自らの筒状空洞部に挿入されている前記試料管内のパイロホイルおよび該試料管に連通する試料導入部を誘導加熱するように形成される、
ことを特徴とするガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項６】
前記試料導入部は、
前記試料管内と連通するとともに前記ガスクロマトグラフへ挿入されるニードルと、
前記ニードルを挿通させた熱伝導率の高いセラミックからなるニードル支持部材と、
を備え、
前記高周波コイルは、
自らの筒状空洞部に前記ニードル支持部材が挿入されて前記ニードルを指示固定することを特徴とする請求項５に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【請求項７】
前記高周波コイルは、
断熱性を有するセラミックを用いて前記ニードル支持部材およびニードルの温度を保つように形成されたボビンを有することを特徴とする請求項６に記載のガスクロマトグラフ用キュリーポイント型熱分解試料導入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１１４５２（Ｐ２０１３−１１４５２Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２８０９（Ｐ２０１１−１４２８０９）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（５９１１１３２７５）日本分析工業株式会社 (3)
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（５９１１１３２７５）日本分析工業株式会社 (3)
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