冷却濃縮装置及びそれに用いる冷却用治具
【課題】分離カラムの液体窒素が噴射された部分を効率よく冷却でき、冷却される部分の氷結を確実に防止できると共に、液体窒素の流量を低減できる冷却濃縮装置を提供する。
【解決手段】冷却濃縮装置１は、試料導入部５から導入された試料を、気体案内管４を介して検出器６に案内して分析する際に、試料を気体案内管４に濃縮する。気体案内管４に対向して設けられたノズル１４から液体窒素を噴射して冷却し試料を該部分に濃縮する冷却濃縮手段と、第１の筒状部材１１と、その中央部に接続された第２の筒状部材１２とを備え、第１の筒状部材１１に緩挿された気体案内管４の一部分に、第２の筒状部材１２に緩挿されたノズルが対向するように設けられる。筒状部材１１の両端部に、外部雰囲気が筒状部材１１内に侵入することを抑制する１対の障壁部材２１ａ，２１ｂを備える。
【解決手段】冷却濃縮装置１は、試料導入部５から導入された試料を、気体案内管４を介して検出器６に案内して分析する際に、試料を気体案内管４に濃縮する。気体案内管４に対向して設けられたノズル１４から液体窒素を噴射して冷却し試料を該部分に濃縮する冷却濃縮手段と、第１の筒状部材１１と、その中央部に接続された第２の筒状部材１２とを備え、第１の筒状部材１１に緩挿された気体案内管４の一部分に、第２の筒状部材１２に緩挿されたノズルが対向するように設けられる。筒状部材１１の両端部に、外部雰囲気が筒状部材１１内に侵入することを抑制する１対の障壁部材２１ａ，２１ｂを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマトグラフ等の気体分析装置で試料を分析する際に、該試料を冷却して濃縮する冷却濃縮装置及びそれに用いる冷却用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャピラリーカラム等の分離カラムの一方の端部から注入された複数の成分からなる試料を、成分毎に分離して検出する分析装置として、例えば、ガスクロマトグラフが知られている。
【０００３】
前記ガスクロマトグラフでは、分析精度向上のため、単一成分が単一ピークとなり、しかも、幅の狭い、いわゆるシャープなピークとして検出されることが望まれる。しかし、前記分離カラムに導入された前記試料が、該分離カラム先端の広い範囲に分散すると、単一成分が複数のピークに分裂してしまい、シャープなピークとして検出することができない。
【０００４】
また、前記試料の濃度が低い希薄な試料の場合には、分析に必要とされる濃度の試料を前記分離カラムに導入すること自体が困難であることがある。
【０００５】
そこで、前記分離カラム先端に液体窒素を直接噴射してこの部分を冷却すると共に、冷却された部分に試料を吸着させて濃縮する試料の冷却濃縮装置が知られている。前記冷却濃縮装置によれば、前記冷却された部分を加熱して、該部分に濃縮されて吸着されている前記試料を熱脱着させることにより、前記試料中の各成分を単一のシャープなピークとして検出することができる。
【０００６】
ところが、前記冷却濃縮装置では、該装置が設置された室内の湿度が高いと、前記試料中の単一成分が複数のピークに分裂することがあるという問題がある。前記問題は、前記冷却される部分に、高湿度の空気中の水分が凝縮して氷結することが原因と考えられる。前記冷却される部分に氷結が生じると、該部分を加熱して前記試料を熱脱着させる際に、不均一な解氷が起き、これにより該試料の熱脱着も不均一になるものと考えられる。
【０００７】
そこで、前記問題を解決するために、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に直交するように接続された第２の筒状部材とによりＴ字管を形成し、第１の筒状部材に前記分離カラムを緩挿すると共に、第２の筒状部材に緩挿されたノズルから該分離カラムに液体窒素を噴射するようにした冷却濃縮装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
前記冷却濃縮装置によれば、液体窒素を噴射したときに、前記Ｔ字管の内部が該液体窒素と、該液体窒素が気化して生じた極低温の窒素ガスとにより満たされることにより、分離カラムの液体窒素が噴射された部分を効率よく冷却することができる。また、前記液体窒素と窒素ガスとが前記第１の筒状部材の両端部から吹き出すことにより、高湿度の空気が前記Ｔ字管の内部に侵入することを阻止して、冷却される部分の氷結を確実に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３２９０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の冷却濃縮装置では、前記Ｔ字管の内部を液体窒素と、該液体窒素が気化して生じた極低温の窒素ガスとにより満たすために、十分な流量の液体窒素を必要とするので、その低減が望まれる。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑み、分離カラムの液体窒素が噴射される部分を効率よく冷却することができ、冷却される部分の氷結を確実に防止することができると共に、これに要する液体窒素の流量を低減することができる冷却濃縮装置及びそれに用いる冷却用治具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】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明は、試料導入部から導入された複数の成分からなる試料を、気体案内管を介して検出器に案内して分析する際に、該試料を該気体案内管の上流側の一部分に濃縮する装置であって、該気体案内管の上流側の一部分に対向して設けられたノズルから液体窒素を噴射して該部分を冷却し該試料を該部分に濃縮する冷却濃縮手段と、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、該第１の筒状部材に緩挿された該気体案内管の一部分に、該第２の筒状部材に緩挿されたノズルが対向するように備えられている冷却濃縮装置において、該第１の筒状部材の両端部に、外部の雰囲気が該第１の筒状部材内に侵入することを抑制する１対の障壁部材を設けることを特徴とする。
【００１３】
前記気体案内管は、分離能を備えた分離カラムであってもよく、分離能を備えていない単なる導管であってもよい。
【００１４】
本発明の冷却濃縮装置は、前記試料導入部から導入された複数の成分からなる試料を、前記気体案内管を介して前記検出器に案内して分析する際に、前記ノズルから液体窒素を噴射し、前記気体案内管の上流側の一部分を冷却する。この結果、前記気体案内管の前記部分に前記試料を濃縮して保持させることができる。
【００１５】
ここで、本発明の冷却濃縮装置は、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、該第１の筒状部材に緩挿された前記気体案内管の一部分に、該第２の筒状部材に緩挿されたノズルが対向するように設けられている。従って、前記ノズルから液体窒素を噴射することにより、前記第１の筒状部材内の前記気体案内管を冷却し、該気体案内管に導入された試料を冷却された部分に濃縮するすることができる。
【００１６】
また、前記ノズルから液体窒素を噴射したときに、液体窒素と、該液体窒素が気化して生じた極低温の窒素ガスで第１及び第２の筒状部材の内部を満たし、さらに該液体窒素と該窒素ガスとを第１の筒状部材の両端部から外部に吹き出させることができる。従って、前記ノズルから液体窒素を噴射している間、外部の雰囲気が第１及び第２の筒状部材の内部に侵入することを阻止して、前記第１の筒状部材に緩挿されている前記気体案内管に対する氷結を確実に防止することができる。
【００１７】
さらに、本発明の冷却濃縮装置は、第１の筒状部材の両端部に前記１対の障壁部材を備えているので、該障壁部材により、外部の雰囲気が第１及び第２の筒状部材の内部に侵入することを妨げることができる。従って、第１及び第２の筒状部材の内部を液体窒素と、該液体窒素が気化して生じた極低温の窒素ガスで満たすために要する液体窒素の流量を低減することができる。
【００１８】
本発明の冷却濃縮装置では、前記ノズルからの液体窒素の噴射が停止されると、前記第１及び第２の筒状部材に外部の雰囲気が流入し、前記気体案内管の上流側の一部分に濃縮された前記試料は、該雰囲気により加熱されて熱脱着する。ところが、このとき、前記障壁部材が設けられていると、前記ノズルからの液体窒素の噴射が停止されても、前記第１及び第２の筒状部材に外部の雰囲気が流入しにくく、前記試料の熱脱着が不均一になる虞がある。
【００１９】
そこで、本発明の冷却濃縮装置において、前記障壁部材は、前記第１の筒状部材の横断面の半面を遮蔽する第１の障壁と、該第１の障壁から離間する位置で該第１の筒状部材の横断面の残り半面を遮蔽する第２の障壁と、該第１の障壁の最大幅部と該第２の障壁の最大幅部とを接続する接続部と、該第１の障壁から該接続部を介して該第２の障壁まで延在し、前記気体案内管が該第１及び第２の障壁と該接続部との間に間隙を存して挿通される長孔部とを備えることが好ましい。
【００２０】
前記障壁部材は、前記気体案内管が前記第１及び第２の障壁と前記接続部との間に間隙を存して前記長孔部に挿通されることにより、該間隙が気体の流通路となる。この結果、前記ノズルから液体窒素が噴射されるときには、窒素ガスが前記間隙から流出することにより、前記第１及び第２の筒状部材に外部の雰囲気が侵入することを防止する。また、前記ノズルからの液体窒素の噴射が停止されると、前記間隙から前記第１及び第２の筒状部材に外部の雰囲気が流入する。
【００２１】
従って、前記接続部の長さにより、窒素ガスの流出量と、外部の雰囲気の流入量とを調整することができ、前記試料の熱脱着を均一に行うことができる。
【００２２】
また、本発明の冷却濃縮装置において、前記障壁部材は、前記第１または第２の障壁に前記第１の筒状部材の側壁側で連接すると共に、該第１の筒状部材の先端部の側壁を内外両面から挟持する挟持部と、該挟持部の該筒状部材外面側の先端に連設され該筒状部材の外周面に嵌着される嵌着部とを備えることが好ましい。前記障壁部材は、前記挟持部により前記第１の筒状部材の先端部側壁に着脱自在に装着することができ、前記嵌着部により確実に支持することができる。
【００２３】
さらに、本発明の冷却濃縮装置において、前記第１の筒状部材は前記第２の筒状部材に直交する方向に接続されてＴ字管を形成していることが好ましい。前記第１の筒状部材と前記第２の筒状部材とが前記Ｔ字管を形成していることにより、前記ノズルは前記気体案内管に対して直交する方向から液体窒素を噴射することができ、該気体案内管を効率よく冷却することができる。
【００２４】
また、本発明の冷却用治具は、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、気体案内管が該第１の筒状部材に緩挿自在とされ、液体窒素を噴射して該気体案内管を冷却するノズルが該気体案内管に対向するように該第２の筒状部材に緩挿自在とされると共に、該第１の筒状部材の両端部に、外部の雰囲気が該第１の筒状部材内に侵入することを抑制する１対の障壁部材を設けることを特徴とする。
【００２５】
本発明の冷却濃縮装置は、本発明の冷却用治具を用い、前記気体案内管を前記第１の筒状部材に緩挿すると共に、前記ノズルを該気体案内管に対向するように前記第２の筒状部材に緩挿することにより、容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の冷却濃縮装置を用いるガスクロマトグラフ装置の一例を示す説明的断面図。
【図２】本発明の冷却濃縮装置の一構成例を示す説明的断面図
【図３】図２に示す障壁部材の構成を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例１と比較例１とにおける冷却時間と、分離カラムの冷却部の温度との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の実施例１と比較例１とにおいて得られたクロマトグラム。
【図６】本発明の実施例２、実施例３において得られたクロマトグラム。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の冷却濃縮装置１は、例えば、ガスクロマトグラフ装置２において、試料を濃縮するために用いられる。
【００２９】
ガスクロマトグラフ装置２は、恒温槽３内に収容された気体案内管としての分離カラム４と、分離カラム４の一方の端部に接続された試料導入部５と、分離カラム４の他方の端部に接続された検出器６とを備えている。恒温槽３は、図示しないヒータ及びファンによりその内部を所定の温度に加熱することができる。分離カラム４としては、例えばキャピラリーカラム等を用いることができる。また、検出器６としては、四重極型質量分析計、磁場偏向型質量分析計等の質量分析計、水素炎イオン化検出器等を用いることができる。
【００３０】
冷却濃縮装置１では、図１に示すように、第１の筒状部材１１と、第１の筒状部材１１の中央部に接続された第２の筒状部材１２とを備え、第２の筒状部材１２が第１の筒状部材１１に直交する方向に接続されることにより、冷却用治具としてのＴ字管１３が形成されている。冷却用治具としてのＴ字管１３では、分離カラム４が第１の筒状部材１１に緩挿されると共に、ノズル１４が第２の筒状部材１２に緩挿されて、分離カラム４の一部分に対向するように設けられている。
【００３１】
ノズル１４は、窒素導管１５により、電磁弁１６、流量制御器１７を介して、窒素ガス源としての窒素ボンベ１８に接続されている。ノズル１４と電磁弁１６との間には液体窒素貯留槽１９が設けられており、窒素導管１５が浸漬されている。この結果、窒素ボンベ１８から供給される窒素ガスが液体窒素貯留槽１９を通過する間に液化されて液体窒素となり、該液体窒素がＴ字管１３内においてノズル１４から分離カラム４に噴射される。
【００３２】
Ｔ字管１３は、図２及び図３に拡大して示すように、第１の筒状部材１１の両端部に、恒温槽３内の雰囲気が第１の筒状部材１１内に侵入することを抑制する１対の障壁部材２１ａ，２１ｂを備えている。障壁部材２１ａ，２１ｂは、それぞれ、第１の筒状部材１１の横断面の下半面を遮蔽する第１の障壁２２と、第１の障壁２２から離間する位置で第１の筒状部材１１の横断面の上半面を遮蔽する第２の障壁２３と、第１の筒状部材１１の横断面の中央部で、第１の障壁２２の最大幅部と第２の障壁２３の最大幅部とを水平方向に接続する接続部２４とを備えている。また、障壁部材２１ａ，２１ｂは、第１の障壁２２から接続部２４を介して第２の障壁２３まで延在し、分離カラム４が挿通される長孔部２５を備えている。このとき、分離カラム４は、第１の障壁２２、接続部２４、第２の障壁２３との間に間隙を存して長孔部２５に挿通されている。
【００３３】
また、障壁部材２１ａ，２１ｂは、第１の筒状部材１１の側壁を内外両面から挟持する断面視ヘアピン形状の挟持部２６と、第１の筒状部材１１の外面側の挟持部２６の先端に連設され第１の筒状部材１１の外周面に嵌着される嵌着部２７とを備えている。そして、第１の筒状部材１１の内面側の挟持部２６の先端に第１の障壁２２が連設されている。
【００３４】
尚、分離カラム４は、ノズル１４から液体窒素が噴射される部分に外套管７を備えている。外套管７は、分離カラム４よりも熱伝導性の高い材料からなる。例えば、分離カラム４が内面にジメチルポリシロキサン等からなる被覆層を備えるステンレス管のからなる場合、外套管７は金、銀、銅、鉄、白金、アルミニウム、タングステン、黄銅、白金パラジウム、白金ロジウム、黒鉛等からなるものを用いることができる。
【００３５】
外套管７は、分離カラム４よりも熱伝導性の高い材料からなるので、液体窒素が噴射されると、容易に該液体窒素の温度に冷却される。この結果、分離カラム４は外套管７が設けられている範囲では、外套管７を介して容易に均一に冷却される。
【００３６】
また、本実施形態では、気体案内管として、複数の気体成分を各成分毎に分離する分離能を備える分離カラム４を用いる場合を例として説明しているが、気体案内管は分離能を備えていない単なる導管であってもよい。
【００３７】
次に、本実施形態の冷却濃縮装置１の作動について説明する。
【００３８】
本実施形態の冷却濃縮装置１では、まず、電磁弁１６を開弁することにより、窒素ガスボンベ１８から流量制御器１７を介して所定流量の窒素ガスが窒素導管１５に供給される。窒素導管１５に供給された窒素ガスは、液体窒素貯留槽１９を通過する間に液化されて液体窒素となり、該液体窒素がＴ字管１３内においてノズル１４から分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分に噴射される。この結果、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分は、前記液体窒素及び該液体窒素の気化により生じる極低温の窒素ガスにより、液体窒素の温度、例えば約−１９６℃に冷却される。
【００３９】
一方、分離カラム４には、試料導入部５から、例えば複数の成分からなる気体試料がマイクロシリンジ等により導入されている。このとき、恒温槽３内は、例えば−２０〜２００℃の範囲の温度に加熱されており、通常の場合、前記気体試料は気体のまま分離カラム４に案内され、成分毎に分離される。
【００４０】
ところが、本実施形態の冷却濃縮装置１によれば、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分が前記のように冷却されているので、前記気体試料はこの部分にトラップされることにより濃縮される。
【００４１】
またこのとき、Ｔ字管１３を形成する第１の筒状部材１１には障壁部材２１ａ，２１ｂが装着されている。このため、Ｔ字管１３の内部は、障壁２２，２３及び接続部２４により外部から画成された空間となっており、該空間は容易に前記液体窒素及び極低温の窒素ガスにより満たされる。また、前記液体窒素及び極低温の窒素ガスの一部は、前記空間から、長孔部２５と分離カラム４との間隙を介して、Ｔ字管１３の外部に流出している。
【００４２】
この結果、前記範囲の温度に加熱されている恒温槽３内の雰囲気がＴ字管１３内に侵入することが阻止され、Ｔ字管１３内の分離カラム４に対する氷結を確実に防止することができる。また、ノズル１４から噴射される液体窒素の流量を低減することができる。
【００４３】
Ｔ字管１３の内部を満たすために必要とされる窒素ガスの流量は、Ｔ字管１３の内径にもよるが、例えば、Ｔ字管１３の内径の最大値を１０ｍｍとすると、障壁部材２１ａ，２１ｂを装着しない場合には、１０リットル／分以上である。これに対し、障壁部材２１ａ，２１ｂを装着した場合には、窒素ガスの流量を７リットル／分以下とすることができる。
【００４４】
前記のようにしてノズル１４から液体窒素を噴射すると、障壁２２，２３が押圧され、障壁部材２１ａ，２１ｂがＴ字管１３から脱落することが懸念される。このとき、障壁部材２１ａ，２１ｂは、嵌着部２７により第１の筒状部材１１の外周面に嵌着されているので、例えば、嵌着部２７自体の弾性により第１の筒状部材１１の外周面に保持されて、抜け止めされるようにすることができる。
【００４５】
また、第１の筒状部材１１を、中心部を形成する小径部１１ａと、小径部１１ａの両端に連接され小径部１１ａから外方に向かって次第に拡径するテーパ部１１ｂと、テーパ部１１ｂに連接する大径部１１ｃとから形成するようにしてもよい。この場合、障壁部材２１ａ，２１ｂは、嵌着部２７が小径部１１ａの外周面に嵌着され、小径部１１ａとテーパ部１１ｂとの段差部に係合されることにより、確実に抜け止めされるようにすることができる。
【００４６】
次に、本実施形態の冷却濃縮装置１では、所定量の前記気体試料の濃縮が完了したならば、電磁弁１６を閉じることにより、ノズル１４からの液体窒素の噴射を停止する。
【００４７】
このようにすると、前記範囲の温度に加熱されている恒温槽３内の雰囲気がＴ字管１３内に侵入し、該雰囲気により分離カラム４の前記のように冷却されている部分が加熱され、濃縮された気体試料が熱脱着される。そして、熱脱着された前記気体試料は、分離カラム４に案内され、分離カラム４で個々の成分毎に分離され、検出器６で検出される。
【００４８】
このとき、本実施形態の冷却濃縮装置１では、障壁部材２１ａ，２１ｂの障壁２２，２３及び接続部２４により、恒温槽３内の雰囲気がＴ字管１３内に侵入しにくい構成となっている。しかし、障壁２２，２３及び接続部２４に長孔部２５を設け、接続部２４の長さを変えることにより長孔部２５の長さ、長孔部２５と分離カラム４との間隙の大きさを調整することができる。
【００４９】
従って、ノズル１４から液体窒素を噴射するときにはＴ字管１３内を容易に前記液体窒素及び極低温の窒素ガスにより満たすことができ、液体窒素の噴射を停止したときには、恒温槽３内の雰囲気を長孔部２５と分離カラム４との間隙からＴ字管１３内に速やかに侵入させることができる。この結果、前記気体試料の熱脱着を均一に行うことができ、検出器６により該気体試料中の各成分のそれぞれを単一のシャープなピークとして検出することができる。
【００５０】
次に本発明の実施例及び比較例を示す。
【実施例】
【００５１】
〔実施例１〕
本実施例では、図１に示すガスクロマトグラフ装置２において、Ｔ字管１３の第１の筒状部材１１に障壁部材２１ａ，２１ｂを装着し、冷却濃縮装置１を構成した。
【００５２】
次に、電磁弁１６を開弁し、窒素ガスボンベ１８から流量制御器１７を介して７リットル／分の流量の窒素ガスを窒素導管１５に供給し、ノズル１４から分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分に液体窒素を噴射し、１０分間に亘り該部分の冷却を行った。
【００５３】
このとき、冷却開始時を０分とし、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分（冷却部分）の温度の経時変化を測定した。冷却開始時の恒温槽３内の雰囲気は４０℃であった。結果を図４に示す。
【００５４】
また、前記冷却の間に、ポリエチレンを２００℃から６００℃まで４０℃／分の昇温速度で昇温加熱して生成した熱分解生成ガスを試料導入部５から導入して、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分に濃縮した。そして、前記冷却後、恒温槽３内の雰囲気で加熱して熱脱着し、分離カラム４で分離された成分を検出器６で検出した。得られたクロマトグラムを図５（ａ）に示す。
【００５５】
〔比較例１〕
本比較例では、図１に示すガスクロマトグラフ装置２において、Ｔ字管１３の第１の筒状部材１１に障壁部材２１ａ，２１ｂを装着しなかった以外は、実施例１と全く同一にして、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分の温度の経時変化を測定した。結果を図４に示す。
【００５６】
また、図１に示すガスクロマトグラフ装置２において、Ｔ字管１３の第１の筒状部材１１に障壁部材２１ａ，２１ｂを装着しなかった以外は、実施例１と全く同一にして、前記ポリエチレンの熱分解生成ガスの分析を行った。得られたクロマトグラムを図５（ｂ）に示す。
【００５７】
図４から、冷却濃縮装置１を用いた実施例１の場合には、冷却終了後、直ちに温度が上昇し、０℃までの昇温速度は８００℃／分以上である。また、０℃における温度の停滞もほとんど観測されない。従って、冷却濃縮装置１を用いた場合には、分離カラム４に対する氷結が防止されていることが明らかである。
【００５８】
一方、冷却濃縮装置１を用いた実施例１の場合には、冷却終了後、５秒ほど温度上昇が認められず、その後も０℃までの昇温速度は４００℃／分程度である。また、０℃では４０秒程度の温度の停滞が観測され、これは氷の溶解時の潜熱のためと考えられる。従って、冷却濃縮装置１を用いない場合には、分離カラム４に対して氷結が生じていることが明らかである。
【００５９】
また、図５（ａ）から、実施例１の場合には、検出器６による検出時間の全範囲に亘って、前記ポリエチレンの熱分解生成ガスのうち、ｎ−Ｃ４Ｈ８からｎ−Ｃ１８Ｈ３６までの各成分がそれぞれ単一のシャープなピークとして検出されることが明らかである。従って、実施例１の場合には、分離カラム４に対する氷結が無いために、濃縮された気体成分の熱脱着が均一に行われたものと考えられる。
【００６０】
一方、図５（ｂ）から、比較例１の場合には、検出器６による検出時間の８〜１０分の範囲において検出されるピークは他のピークに比較して幅が広く、ｎ−Ｃ１７Ｈ３４及びｎ−Ｃ１８Ｈ３６のピークは隣接するピークと十分に分離されていないことが明らかである。従って、比較例１の場合には、分離カラム４に対する氷結のために、濃縮された気体成分の熱脱着が不均一になったものと考えられる。
【００６１】
〔実施例２〕
本実施例では、窒素ガス流量を５リットル／分とし、濃縮される成分をｎ−Ｃ６Ｈ１２までとした以外は、実施例１と全く同一にして前記ポリエチレンの熱分解生成ガスの分析を行った。得られたクロマトグラムを図６（ａ）に示す。
【００６２】
〔実施例３〕
本実施例では、窒素ガス流量を３．５リットル／分とし、濃縮される成分をｎ−Ｃ１０Ｈ２０までとした以外は、実施例１と全く同一にして前記ポリエチレンの熱分解生成ガスの分析を行った。得られたクロマトグラムを図６（ｂ）に示す。
【００６３】
図６（ａ）、図６（ｂ）から、図６（ａ）の場合にはｎ−Ｃ６Ｈ１２からｎ−Ｃ１９Ｈ３８までの各成分が、図６（６）の場合にはｎ−Ｃ１０Ｈ２０からｎ−Ｃ１９Ｈ３８までの各成分が、それぞれ単一のシャープなピークとして検出されることが明らかである。
【００６４】
従って、本発明の冷却濃縮装置１によれば、窒素ガスの流量を調整することにより分離カラム４を任意の温度に冷却することができ、分析目的に応じて最適な冷却温度で濃縮を行うことができることが明らかである。
【符号の説明】
【００６５】
１…冷却濃縮装置、 ２…ガスクロマトグラフ装置、 ３…恒温槽、 ４…分離カラム、 ５…試料導入部、 ６…検出器、 １１…第１の筒状部材、 １２…第２の筒状部材、 １３…Ｔ字管、 １４…ノズル、 ２１ａ，２１ｂ…障壁部材、 ２２…第１の障壁、 ２３…第２の障壁、 ２４…接続部、 ２５…長孔部、 ２６…挟持部、 ２７…嵌着部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマトグラフ等の気体分析装置で試料を分析する際に、該試料を冷却して濃縮する冷却濃縮装置及びそれに用いる冷却用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャピラリーカラム等の分離カラムの一方の端部から注入された複数の成分からなる試料を、成分毎に分離して検出する分析装置として、例えば、ガスクロマトグラフが知られている。
【０００３】
前記ガスクロマトグラフでは、分析精度向上のため、単一成分が単一ピークとなり、しかも、幅の狭い、いわゆるシャープなピークとして検出されることが望まれる。しかし、前記分離カラムに導入された前記試料が、該分離カラム先端の広い範囲に分散すると、単一成分が複数のピークに分裂してしまい、シャープなピークとして検出することができない。
【０００４】
また、前記試料の濃度が低い希薄な試料の場合には、分析に必要とされる濃度の試料を前記分離カラムに導入すること自体が困難であることがある。
【０００５】
そこで、前記分離カラム先端に液体窒素を直接噴射してこの部分を冷却すると共に、冷却された部分に試料を吸着させて濃縮する試料の冷却濃縮装置が知られている。前記冷却濃縮装置によれば、前記冷却された部分を加熱して、該部分に濃縮されて吸着されている前記試料を熱脱着させることにより、前記試料中の各成分を単一のシャープなピークとして検出することができる。
【０００６】
ところが、前記冷却濃縮装置では、該装置が設置された室内の湿度が高いと、前記試料中の単一成分が複数のピークに分裂することがあるという問題がある。前記問題は、前記冷却される部分に、高湿度の空気中の水分が凝縮して氷結することが原因と考えられる。前記冷却される部分に氷結が生じると、該部分を加熱して前記試料を熱脱着させる際に、不均一な解氷が起き、これにより該試料の熱脱着も不均一になるものと考えられる。
【０００７】
そこで、前記問題を解決するために、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に直交するように接続された第２の筒状部材とによりＴ字管を形成し、第１の筒状部材に前記分離カラムを緩挿すると共に、第２の筒状部材に緩挿されたノズルから該分離カラムに液体窒素を噴射するようにした冷却濃縮装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
前記冷却濃縮装置によれば、液体窒素を噴射したときに、前記Ｔ字管の内部が該液体窒素と、該液体窒素が気化して生じた極低温の窒素ガスとにより満たされることにより、分離カラムの液体窒素が噴射された部分を効率よく冷却することができる。また、前記液体窒素と窒素ガスとが前記第１の筒状部材の両端部から吹き出すことにより、高湿度の空気が前記Ｔ字管の内部に侵入することを阻止して、冷却される部分の氷結を確実に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３２９０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の冷却濃縮装置では、前記Ｔ字管の内部を液体窒素と、該液体窒素が気化して生じた極低温の窒素ガスとにより満たすために、十分な流量の液体窒素を必要とするので、その低減が望まれる。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑み、分離カラムの液体窒素が噴射される部分を効率よく冷却することができ、冷却される部分の氷結を確実に防止することができると共に、これに要する液体窒素の流量を低減することができる冷却濃縮装置及びそれに用いる冷却用治具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】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明は、試料導入部から導入された複数の成分からなる試料を、気体案内管を介して検出器に案内して分析する際に、該試料を該気体案内管の上流側の一部分に濃縮する装置であって、該気体案内管の上流側の一部分に対向して設けられたノズルから液体窒素を噴射して該部分を冷却し該試料を該部分に濃縮する冷却濃縮手段と、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、該第１の筒状部材に緩挿された該気体案内管の一部分に、該第２の筒状部材に緩挿されたノズルが対向するように備えられている冷却濃縮装置において、該第１の筒状部材の両端部に、外部の雰囲気が該第１の筒状部材内に侵入することを抑制する１対の障壁部材を設けることを特徴とする。
【００１３】
前記気体案内管は、分離能を備えた分離カラムであってもよく、分離能を備えていない単なる導管であってもよい。
【００１４】
本発明の冷却濃縮装置は、前記試料導入部から導入された複数の成分からなる試料を、前記気体案内管を介して前記検出器に案内して分析する際に、前記ノズルから液体窒素を噴射し、前記気体案内管の上流側の一部分を冷却する。この結果、前記気体案内管の前記部分に前記試料を濃縮して保持させることができる。
【００１５】
ここで、本発明の冷却濃縮装置は、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、該第１の筒状部材に緩挿された前記気体案内管の一部分に、該第２の筒状部材に緩挿されたノズルが対向するように設けられている。従って、前記ノズルから液体窒素を噴射することにより、前記第１の筒状部材内の前記気体案内管を冷却し、該気体案内管に導入された試料を冷却された部分に濃縮するすることができる。
【００１６】
また、前記ノズルから液体窒素を噴射したときに、液体窒素と、該液体窒素が気化して生じた極低温の窒素ガスで第１及び第２の筒状部材の内部を満たし、さらに該液体窒素と該窒素ガスとを第１の筒状部材の両端部から外部に吹き出させることができる。従って、前記ノズルから液体窒素を噴射している間、外部の雰囲気が第１及び第２の筒状部材の内部に侵入することを阻止して、前記第１の筒状部材に緩挿されている前記気体案内管に対する氷結を確実に防止することができる。
【００１７】
さらに、本発明の冷却濃縮装置は、第１の筒状部材の両端部に前記１対の障壁部材を備えているので、該障壁部材により、外部の雰囲気が第１及び第２の筒状部材の内部に侵入することを妨げることができる。従って、第１及び第２の筒状部材の内部を液体窒素と、該液体窒素が気化して生じた極低温の窒素ガスで満たすために要する液体窒素の流量を低減することができる。
【００１８】
本発明の冷却濃縮装置では、前記ノズルからの液体窒素の噴射が停止されると、前記第１及び第２の筒状部材に外部の雰囲気が流入し、前記気体案内管の上流側の一部分に濃縮された前記試料は、該雰囲気により加熱されて熱脱着する。ところが、このとき、前記障壁部材が設けられていると、前記ノズルからの液体窒素の噴射が停止されても、前記第１及び第２の筒状部材に外部の雰囲気が流入しにくく、前記試料の熱脱着が不均一になる虞がある。
【００１９】
そこで、本発明の冷却濃縮装置において、前記障壁部材は、前記第１の筒状部材の横断面の半面を遮蔽する第１の障壁と、該第１の障壁から離間する位置で該第１の筒状部材の横断面の残り半面を遮蔽する第２の障壁と、該第１の障壁の最大幅部と該第２の障壁の最大幅部とを接続する接続部と、該第１の障壁から該接続部を介して該第２の障壁まで延在し、前記気体案内管が該第１及び第２の障壁と該接続部との間に間隙を存して挿通される長孔部とを備えることが好ましい。
【００２０】
前記障壁部材は、前記気体案内管が前記第１及び第２の障壁と前記接続部との間に間隙を存して前記長孔部に挿通されることにより、該間隙が気体の流通路となる。この結果、前記ノズルから液体窒素が噴射されるときには、窒素ガスが前記間隙から流出することにより、前記第１及び第２の筒状部材に外部の雰囲気が侵入することを防止する。また、前記ノズルからの液体窒素の噴射が停止されると、前記間隙から前記第１及び第２の筒状部材に外部の雰囲気が流入する。
【００２１】
従って、前記接続部の長さにより、窒素ガスの流出量と、外部の雰囲気の流入量とを調整することができ、前記試料の熱脱着を均一に行うことができる。
【００２２】
また、本発明の冷却濃縮装置において、前記障壁部材は、前記第１または第２の障壁に前記第１の筒状部材の側壁側で連接すると共に、該第１の筒状部材の先端部の側壁を内外両面から挟持する挟持部と、該挟持部の該筒状部材外面側の先端に連設され該筒状部材の外周面に嵌着される嵌着部とを備えることが好ましい。前記障壁部材は、前記挟持部により前記第１の筒状部材の先端部側壁に着脱自在に装着することができ、前記嵌着部により確実に支持することができる。
【００２３】
さらに、本発明の冷却濃縮装置において、前記第１の筒状部材は前記第２の筒状部材に直交する方向に接続されてＴ字管を形成していることが好ましい。前記第１の筒状部材と前記第２の筒状部材とが前記Ｔ字管を形成していることにより、前記ノズルは前記気体案内管に対して直交する方向から液体窒素を噴射することができ、該気体案内管を効率よく冷却することができる。
【００２４】
また、本発明の冷却用治具は、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、気体案内管が該第１の筒状部材に緩挿自在とされ、液体窒素を噴射して該気体案内管を冷却するノズルが該気体案内管に対向するように該第２の筒状部材に緩挿自在とされると共に、該第１の筒状部材の両端部に、外部の雰囲気が該第１の筒状部材内に侵入することを抑制する１対の障壁部材を設けることを特徴とする。
【００２５】
本発明の冷却濃縮装置は、本発明の冷却用治具を用い、前記気体案内管を前記第１の筒状部材に緩挿すると共に、前記ノズルを該気体案内管に対向するように前記第２の筒状部材に緩挿することにより、容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の冷却濃縮装置を用いるガスクロマトグラフ装置の一例を示す説明的断面図。
【図２】本発明の冷却濃縮装置の一構成例を示す説明的断面図
【図３】図２に示す障壁部材の構成を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例１と比較例１とにおける冷却時間と、分離カラムの冷却部の温度との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の実施例１と比較例１とにおいて得られたクロマトグラム。
【図６】本発明の実施例２、実施例３において得られたクロマトグラム。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の冷却濃縮装置１は、例えば、ガスクロマトグラフ装置２において、試料を濃縮するために用いられる。
【００２９】
ガスクロマトグラフ装置２は、恒温槽３内に収容された気体案内管としての分離カラム４と、分離カラム４の一方の端部に接続された試料導入部５と、分離カラム４の他方の端部に接続された検出器６とを備えている。恒温槽３は、図示しないヒータ及びファンによりその内部を所定の温度に加熱することができる。分離カラム４としては、例えばキャピラリーカラム等を用いることができる。また、検出器６としては、四重極型質量分析計、磁場偏向型質量分析計等の質量分析計、水素炎イオン化検出器等を用いることができる。
【００３０】
冷却濃縮装置１では、図１に示すように、第１の筒状部材１１と、第１の筒状部材１１の中央部に接続された第２の筒状部材１２とを備え、第２の筒状部材１２が第１の筒状部材１１に直交する方向に接続されることにより、冷却用治具としてのＴ字管１３が形成されている。冷却用治具としてのＴ字管１３では、分離カラム４が第１の筒状部材１１に緩挿されると共に、ノズル１４が第２の筒状部材１２に緩挿されて、分離カラム４の一部分に対向するように設けられている。
【００３１】
ノズル１４は、窒素導管１５により、電磁弁１６、流量制御器１７を介して、窒素ガス源としての窒素ボンベ１８に接続されている。ノズル１４と電磁弁１６との間には液体窒素貯留槽１９が設けられており、窒素導管１５が浸漬されている。この結果、窒素ボンベ１８から供給される窒素ガスが液体窒素貯留槽１９を通過する間に液化されて液体窒素となり、該液体窒素がＴ字管１３内においてノズル１４から分離カラム４に噴射される。
【００３２】
Ｔ字管１３は、図２及び図３に拡大して示すように、第１の筒状部材１１の両端部に、恒温槽３内の雰囲気が第１の筒状部材１１内に侵入することを抑制する１対の障壁部材２１ａ，２１ｂを備えている。障壁部材２１ａ，２１ｂは、それぞれ、第１の筒状部材１１の横断面の下半面を遮蔽する第１の障壁２２と、第１の障壁２２から離間する位置で第１の筒状部材１１の横断面の上半面を遮蔽する第２の障壁２３と、第１の筒状部材１１の横断面の中央部で、第１の障壁２２の最大幅部と第２の障壁２３の最大幅部とを水平方向に接続する接続部２４とを備えている。また、障壁部材２１ａ，２１ｂは、第１の障壁２２から接続部２４を介して第２の障壁２３まで延在し、分離カラム４が挿通される長孔部２５を備えている。このとき、分離カラム４は、第１の障壁２２、接続部２４、第２の障壁２３との間に間隙を存して長孔部２５に挿通されている。
【００３３】
また、障壁部材２１ａ，２１ｂは、第１の筒状部材１１の側壁を内外両面から挟持する断面視ヘアピン形状の挟持部２６と、第１の筒状部材１１の外面側の挟持部２６の先端に連設され第１の筒状部材１１の外周面に嵌着される嵌着部２７とを備えている。そして、第１の筒状部材１１の内面側の挟持部２６の先端に第１の障壁２２が連設されている。
【００３４】
尚、分離カラム４は、ノズル１４から液体窒素が噴射される部分に外套管７を備えている。外套管７は、分離カラム４よりも熱伝導性の高い材料からなる。例えば、分離カラム４が内面にジメチルポリシロキサン等からなる被覆層を備えるステンレス管のからなる場合、外套管７は金、銀、銅、鉄、白金、アルミニウム、タングステン、黄銅、白金パラジウム、白金ロジウム、黒鉛等からなるものを用いることができる。
【００３５】
外套管７は、分離カラム４よりも熱伝導性の高い材料からなるので、液体窒素が噴射されると、容易に該液体窒素の温度に冷却される。この結果、分離カラム４は外套管７が設けられている範囲では、外套管７を介して容易に均一に冷却される。
【００３６】
また、本実施形態では、気体案内管として、複数の気体成分を各成分毎に分離する分離能を備える分離カラム４を用いる場合を例として説明しているが、気体案内管は分離能を備えていない単なる導管であってもよい。
【００３７】
次に、本実施形態の冷却濃縮装置１の作動について説明する。
【００３８】
本実施形態の冷却濃縮装置１では、まず、電磁弁１６を開弁することにより、窒素ガスボンベ１８から流量制御器１７を介して所定流量の窒素ガスが窒素導管１５に供給される。窒素導管１５に供給された窒素ガスは、液体窒素貯留槽１９を通過する間に液化されて液体窒素となり、該液体窒素がＴ字管１３内においてノズル１４から分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分に噴射される。この結果、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分は、前記液体窒素及び該液体窒素の気化により生じる極低温の窒素ガスにより、液体窒素の温度、例えば約−１９６℃に冷却される。
【００３９】
一方、分離カラム４には、試料導入部５から、例えば複数の成分からなる気体試料がマイクロシリンジ等により導入されている。このとき、恒温槽３内は、例えば−２０〜２００℃の範囲の温度に加熱されており、通常の場合、前記気体試料は気体のまま分離カラム４に案内され、成分毎に分離される。
【００４０】
ところが、本実施形態の冷却濃縮装置１によれば、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分が前記のように冷却されているので、前記気体試料はこの部分にトラップされることにより濃縮される。
【００４１】
またこのとき、Ｔ字管１３を形成する第１の筒状部材１１には障壁部材２１ａ，２１ｂが装着されている。このため、Ｔ字管１３の内部は、障壁２２，２３及び接続部２４により外部から画成された空間となっており、該空間は容易に前記液体窒素及び極低温の窒素ガスにより満たされる。また、前記液体窒素及び極低温の窒素ガスの一部は、前記空間から、長孔部２５と分離カラム４との間隙を介して、Ｔ字管１３の外部に流出している。
【００４２】
この結果、前記範囲の温度に加熱されている恒温槽３内の雰囲気がＴ字管１３内に侵入することが阻止され、Ｔ字管１３内の分離カラム４に対する氷結を確実に防止することができる。また、ノズル１４から噴射される液体窒素の流量を低減することができる。
【００４３】
Ｔ字管１３の内部を満たすために必要とされる窒素ガスの流量は、Ｔ字管１３の内径にもよるが、例えば、Ｔ字管１３の内径の最大値を１０ｍｍとすると、障壁部材２１ａ，２１ｂを装着しない場合には、１０リットル／分以上である。これに対し、障壁部材２１ａ，２１ｂを装着した場合には、窒素ガスの流量を７リットル／分以下とすることができる。
【００４４】
前記のようにしてノズル１４から液体窒素を噴射すると、障壁２２，２３が押圧され、障壁部材２１ａ，２１ｂがＴ字管１３から脱落することが懸念される。このとき、障壁部材２１ａ，２１ｂは、嵌着部２７により第１の筒状部材１１の外周面に嵌着されているので、例えば、嵌着部２７自体の弾性により第１の筒状部材１１の外周面に保持されて、抜け止めされるようにすることができる。
【００４５】
また、第１の筒状部材１１を、中心部を形成する小径部１１ａと、小径部１１ａの両端に連接され小径部１１ａから外方に向かって次第に拡径するテーパ部１１ｂと、テーパ部１１ｂに連接する大径部１１ｃとから形成するようにしてもよい。この場合、障壁部材２１ａ，２１ｂは、嵌着部２７が小径部１１ａの外周面に嵌着され、小径部１１ａとテーパ部１１ｂとの段差部に係合されることにより、確実に抜け止めされるようにすることができる。
【００４６】
次に、本実施形態の冷却濃縮装置１では、所定量の前記気体試料の濃縮が完了したならば、電磁弁１６を閉じることにより、ノズル１４からの液体窒素の噴射を停止する。
【００４７】
このようにすると、前記範囲の温度に加熱されている恒温槽３内の雰囲気がＴ字管１３内に侵入し、該雰囲気により分離カラム４の前記のように冷却されている部分が加熱され、濃縮された気体試料が熱脱着される。そして、熱脱着された前記気体試料は、分離カラム４に案内され、分離カラム４で個々の成分毎に分離され、検出器６で検出される。
【００４８】
このとき、本実施形態の冷却濃縮装置１では、障壁部材２１ａ，２１ｂの障壁２２，２３及び接続部２４により、恒温槽３内の雰囲気がＴ字管１３内に侵入しにくい構成となっている。しかし、障壁２２，２３及び接続部２４に長孔部２５を設け、接続部２４の長さを変えることにより長孔部２５の長さ、長孔部２５と分離カラム４との間隙の大きさを調整することができる。
【００４９】
従って、ノズル１４から液体窒素を噴射するときにはＴ字管１３内を容易に前記液体窒素及び極低温の窒素ガスにより満たすことができ、液体窒素の噴射を停止したときには、恒温槽３内の雰囲気を長孔部２５と分離カラム４との間隙からＴ字管１３内に速やかに侵入させることができる。この結果、前記気体試料の熱脱着を均一に行うことができ、検出器６により該気体試料中の各成分のそれぞれを単一のシャープなピークとして検出することができる。
【００５０】
次に本発明の実施例及び比較例を示す。
【実施例】
【００５１】
〔実施例１〕
本実施例では、図１に示すガスクロマトグラフ装置２において、Ｔ字管１３の第１の筒状部材１１に障壁部材２１ａ，２１ｂを装着し、冷却濃縮装置１を構成した。
【００５２】
次に、電磁弁１６を開弁し、窒素ガスボンベ１８から流量制御器１７を介して７リットル／分の流量の窒素ガスを窒素導管１５に供給し、ノズル１４から分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分に液体窒素を噴射し、１０分間に亘り該部分の冷却を行った。
【００５３】
このとき、冷却開始時を０分とし、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分（冷却部分）の温度の経時変化を測定した。冷却開始時の恒温槽３内の雰囲気は４０℃であった。結果を図４に示す。
【００５４】
また、前記冷却の間に、ポリエチレンを２００℃から６００℃まで４０℃／分の昇温速度で昇温加熱して生成した熱分解生成ガスを試料導入部５から導入して、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分に濃縮した。そして、前記冷却後、恒温槽３内の雰囲気で加熱して熱脱着し、分離カラム４で分離された成分を検出器６で検出した。得られたクロマトグラムを図５（ａ）に示す。
【００５５】
〔比較例１〕
本比較例では、図１に示すガスクロマトグラフ装置２において、Ｔ字管１３の第１の筒状部材１１に障壁部材２１ａ，２１ｂを装着しなかった以外は、実施例１と全く同一にして、分離カラム４の外套管７が嵌着されている部分の温度の経時変化を測定した。結果を図４に示す。
【００５６】
また、図１に示すガスクロマトグラフ装置２において、Ｔ字管１３の第１の筒状部材１１に障壁部材２１ａ，２１ｂを装着しなかった以外は、実施例１と全く同一にして、前記ポリエチレンの熱分解生成ガスの分析を行った。得られたクロマトグラムを図５（ｂ）に示す。
【００５７】
図４から、冷却濃縮装置１を用いた実施例１の場合には、冷却終了後、直ちに温度が上昇し、０℃までの昇温速度は８００℃／分以上である。また、０℃における温度の停滞もほとんど観測されない。従って、冷却濃縮装置１を用いた場合には、分離カラム４に対する氷結が防止されていることが明らかである。
【００５８】
一方、冷却濃縮装置１を用いた実施例１の場合には、冷却終了後、５秒ほど温度上昇が認められず、その後も０℃までの昇温速度は４００℃／分程度である。また、０℃では４０秒程度の温度の停滞が観測され、これは氷の溶解時の潜熱のためと考えられる。従って、冷却濃縮装置１を用いない場合には、分離カラム４に対して氷結が生じていることが明らかである。
【００５９】
また、図５（ａ）から、実施例１の場合には、検出器６による検出時間の全範囲に亘って、前記ポリエチレンの熱分解生成ガスのうち、ｎ−Ｃ４Ｈ８からｎ−Ｃ１８Ｈ３６までの各成分がそれぞれ単一のシャープなピークとして検出されることが明らかである。従って、実施例１の場合には、分離カラム４に対する氷結が無いために、濃縮された気体成分の熱脱着が均一に行われたものと考えられる。
【００６０】
一方、図５（ｂ）から、比較例１の場合には、検出器６による検出時間の８〜１０分の範囲において検出されるピークは他のピークに比較して幅が広く、ｎ−Ｃ１７Ｈ３４及びｎ−Ｃ１８Ｈ３６のピークは隣接するピークと十分に分離されていないことが明らかである。従って、比較例１の場合には、分離カラム４に対する氷結のために、濃縮された気体成分の熱脱着が不均一になったものと考えられる。
【００６１】
〔実施例２〕
本実施例では、窒素ガス流量を５リットル／分とし、濃縮される成分をｎ−Ｃ６Ｈ１２までとした以外は、実施例１と全く同一にして前記ポリエチレンの熱分解生成ガスの分析を行った。得られたクロマトグラムを図６（ａ）に示す。
【００６２】
〔実施例３〕
本実施例では、窒素ガス流量を３．５リットル／分とし、濃縮される成分をｎ−Ｃ１０Ｈ２０までとした以外は、実施例１と全く同一にして前記ポリエチレンの熱分解生成ガスの分析を行った。得られたクロマトグラムを図６（ｂ）に示す。
【００６３】
図６（ａ）、図６（ｂ）から、図６（ａ）の場合にはｎ−Ｃ６Ｈ１２からｎ−Ｃ１９Ｈ３８までの各成分が、図６（６）の場合にはｎ−Ｃ１０Ｈ２０からｎ−Ｃ１９Ｈ３８までの各成分が、それぞれ単一のシャープなピークとして検出されることが明らかである。
【００６４】
従って、本発明の冷却濃縮装置１によれば、窒素ガスの流量を調整することにより分離カラム４を任意の温度に冷却することができ、分析目的に応じて最適な冷却温度で濃縮を行うことができることが明らかである。
【符号の説明】
【００６５】
１…冷却濃縮装置、 ２…ガスクロマトグラフ装置、 ３…恒温槽、 ４…分離カラム、 ５…試料導入部、 ６…検出器、 １１…第１の筒状部材、 １２…第２の筒状部材、 １３…Ｔ字管、 １４…ノズル、 ２１ａ，２１ｂ…障壁部材、 ２２…第１の障壁、 ２３…第２の障壁、 ２４…接続部、 ２５…長孔部、 ２６…挟持部、 ２７…嵌着部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料導入部から導入された複数の成分からなる試料を、気体案内管を介して検出器に案内して分析する際に、該試料を該気体案内管の上流側の一部分に濃縮する装置であって、
該気体案内管の上流側の一部分に対向して設けられたノズルから液体窒素を噴射して該部分を冷却し該試料を該部分に濃縮する冷却濃縮手段と、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、該第１の筒状部材に緩挿された該気体案内管の一部分に、該第２の筒状部材に緩挿されたノズルが対向するように設けられている冷却濃縮装置において、
該第１の筒状部材の両端部に、外部の雰囲気が該第１の筒状部材内に侵入することを抑制する１対の障壁部材を設けることを特徴とする冷却濃縮装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷却濃縮装置において、前記障壁部材は、前記第１の筒状部材の横断面の半面を遮蔽する第１の障壁と、該第１の障壁から離間する位置で該第１の筒状部材の横断面の残り半面を遮蔽する第２の障壁と、該第１の障壁の最大幅部と該第２の障壁の最大幅部とを接続する接続部と、該第１の障壁から該接続部を介して該第２の障壁まで延在し、前記気体案内管が該第１及び第２の障壁と該接続部との間に間隙を存して挿通される長孔部とを備えることを特徴とする冷却濃縮装置。
【請求項３】
請求項２記載の冷却濃縮装置において、前記障壁部材は、前記第１または第２の障壁に前記第１の筒状部材の内壁側で連接すると共に、該第１の筒状部材の先端部の側壁を内外両面から挟持する挟持部と、該挟持部の該筒状部材外面側の先端に連設され該筒状部材の外周面に嵌着される嵌着部とを備えることを特徴とする冷却濃縮装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の冷却濃縮装置において、前記第１の筒状部材は前記第２の筒状部材に直交する方向に接続されてＴ字管を形成していることを特徴とする冷却濃縮装置。
【請求項５】
第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、気体案内管が該第１の筒状部材に緩挿自在とされ、液体窒素を噴射して該気体案内管を冷却するノズルが該気体案内管に対向するように該第２の筒状部材に緩挿自在とされると共に、該第１の筒状部材の両端部に、外部の雰囲気が該第１の筒状部材内に侵入することを抑制する１対の障壁部材を設けることを特徴とする冷却用治具。
【請求項６】
請求項５記載の冷却用治具において、前記障壁部材は、前記第１の筒状部材の横断面の半面を遮蔽する第１の障壁と、該第１の障壁から離間する位置で該第１の筒状部材の横断面の残り半面を遮蔽する第２の障壁と、該第１の障壁の最大幅部と該第２の障壁の最大幅部とを接続する接続部と、該第１の障壁から該接続部を介して該第２の障壁まで延在し、前記気体案内管が該第１及び第２の障壁と該接続部との間に間隙を存して挿通される長孔部とを備えることを特徴とする冷却用治具。
【請求項１】
試料導入部から導入された複数の成分からなる試料を、気体案内管を介して検出器に案内して分析する際に、該試料を該気体案内管の上流側の一部分に濃縮する装置であって、
該気体案内管の上流側の一部分に対向して設けられたノズルから液体窒素を噴射して該部分を冷却し該試料を該部分に濃縮する冷却濃縮手段と、第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、該第１の筒状部材に緩挿された該気体案内管の一部分に、該第２の筒状部材に緩挿されたノズルが対向するように設けられている冷却濃縮装置において、
該第１の筒状部材の両端部に、外部の雰囲気が該第１の筒状部材内に侵入することを抑制する１対の障壁部材を設けることを特徴とする冷却濃縮装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷却濃縮装置において、前記障壁部材は、前記第１の筒状部材の横断面の半面を遮蔽する第１の障壁と、該第１の障壁から離間する位置で該第１の筒状部材の横断面の残り半面を遮蔽する第２の障壁と、該第１の障壁の最大幅部と該第２の障壁の最大幅部とを接続する接続部と、該第１の障壁から該接続部を介して該第２の障壁まで延在し、前記気体案内管が該第１及び第２の障壁と該接続部との間に間隙を存して挿通される長孔部とを備えることを特徴とする冷却濃縮装置。
【請求項３】
請求項２記載の冷却濃縮装置において、前記障壁部材は、前記第１または第２の障壁に前記第１の筒状部材の内壁側で連接すると共に、該第１の筒状部材の先端部の側壁を内外両面から挟持する挟持部と、該挟持部の該筒状部材外面側の先端に連設され該筒状部材の外周面に嵌着される嵌着部とを備えることを特徴とする冷却濃縮装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の冷却濃縮装置において、前記第１の筒状部材は前記第２の筒状部材に直交する方向に接続されてＴ字管を形成していることを特徴とする冷却濃縮装置。
【請求項５】
第１の筒状部材と、第１の筒状部材の中央部に接続された第２の筒状部材とを備え、気体案内管が該第１の筒状部材に緩挿自在とされ、液体窒素を噴射して該気体案内管を冷却するノズルが該気体案内管に対向するように該第２の筒状部材に緩挿自在とされると共に、該第１の筒状部材の両端部に、外部の雰囲気が該第１の筒状部材内に侵入することを抑制する１対の障壁部材を設けることを特徴とする冷却用治具。
【請求項６】
請求項５記載の冷却用治具において、前記障壁部材は、前記第１の筒状部材の横断面の半面を遮蔽する第１の障壁と、該第１の障壁から離間する位置で該第１の筒状部材の横断面の残り半面を遮蔽する第２の障壁と、該第１の障壁の最大幅部と該第２の障壁の最大幅部とを接続する接続部と、該第１の障壁から該接続部を介して該第２の障壁まで延在し、前記気体案内管が該第１及び第２の障壁と該接続部との間に間隙を存して挿通される長孔部とを備えることを特徴とする冷却用治具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２０３２３（Ｐ２０１２−２２０３２３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５７３６（Ｐ２０１１−８５７３６）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（３９２０１３２２４）フロンティア・ラボ株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（３９２０１３２２４）フロンティア・ラボ株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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