JP3290968B2 - 試料濃縮装置 - Google Patents
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Description
フ等の気体分析装置で複数の成分からなる気体や液体の
試料を分析する際に、前記試料を気体案内管の一部で濃
縮する試料濃縮装置に関するものである。
を、気体案内管により検出器に導入して検出する気体分
析装置として、ガスクロマトグラフ等の装置がある。
容されたキャピラリーカラム等の分離カラムの一方の端
部に設けられた試料導入部から、マイクロシリンジ等に
より複数の成分からなる試料を注入する。そして、前記
試料を前記分離カラムで各成分に分離し、分離された各
成分を前記分離カラムの他方の端部に設けられた検出器
により検出するものである。前記検出器としては、質量
分析計、水素炎イオン化検出器等が用いられる。前記ガ
スクロマトグラフを用いた分析結果として、前記各成分
の保持時間に対する、各成分の検出強度(濃度)のピー
クからなるガスクロマトグラムを得ることができる。
上のため、単一成分が複数のピークに***しないで単一
ピークで検出されることが望まれる。このためには、前
記試料が前記分離カラム先端において、できるだけ狭い
範囲に導入されることが必要とされる。前記ガスクロマ
トグラフで、前記試料をできるだけ狭い範囲に集中させ
るために、所要量の試料をマイクロシリンジ等により瞬
間的に注入する方法が考えられる。しかし、この方法
は、試料の濃度が希薄である場合は、該試料を数mlと
大量に注入する必要があるため時間を要し、実際には非
常に困難である。また、前記分離カラム全体を室温以下
に冷却して、前記分離カラムに注入された前記試料を凝
縮させて濃縮する方法が考えられる。しかし、このよう
な方法では、冷媒を大量に消費する上、冷却達成温度が
−80℃程度であるため、炭素数10程度以下の低沸点
化合物をトラップすることができない。
試料導入部側の一部を輪状に巻いて、デュワーびんに収
容されている液体窒素に浸漬して前記試料をトラップす
る方法が知られている。前記方法では、前記試料を前記
冷却された部分に凝縮させた後、前記分離カラムを前記
デュワーびんから引き上げ、恒温槽内に収納する。する
と、前記分離カラム内部の温度が上昇するので、凝縮さ
れた試料が熱脱着され、さらに前記分離カラムにより各
成分に分離することができる。
和炭化水素を例に取れば、プロパンまたはブタン)以上
の複数の成分からなる試料を、前記冷却された部分に、
ほぼ完全に凝縮トラップさせることができる。この結
果、トラップされた成分については、単一成分を単一ピ
ークで検出することができる。
全ての操作を手作業で行わなければならないので、機械
装置による自動化が難しい問題がある。前記問題を解決
するために、前記恒温槽内で、前記分離カラムの前記試
料導入部近傍に対向させて液体窒素を噴出するノズルを
設け、該ノズルから前記分離カラムに直接液体窒素を噴
出して冷却することが考えられる。このようにすると、
所定温度、例えば40℃に加熱された恒温槽内で、前記
分離カラムを局部的に液体窒素の温度(−196℃)ま
で冷却することができる。そこで、前記試料導入部から
注入された試料を、この冷却された部分に凝縮させるこ
とができ、単一成分を単一ピークで検出することができ
ると期待される。
た時に、空気中の水分がカラムの冷却部の周囲に凝縮し
て氷塊となり、さらに停止後は、前記恒温槽内の空気が
液体窒素を噴出するノズル内部に逆流し、該空気中の水
分が前記ノズル内に氷結するという不都合がある。この
結果、前記ノズルの開口端が、前記氷結により閉塞され
て、次回の液体窒素の吹き付けが困難になる。
合を解消して、試料が導入される気体案内管に液化不活
性ガスを噴出して試料を濃縮するときに、噴出ノズルの
閉塞を防止できる試料濃縮装置を提供することを目的と
する。
縮装置は、複数の成分からなる試料を、試料導入部か
ら、恒温槽に収容された気体案内管を介して検出器に導
入して、該試料を分析する際に、該試料を試料導入部近
傍で濃縮する装置である。そして本装置は、試料導入部
近傍の該気体案内管に対向して設けられたノズルから、
液化不活性ガスを噴射して、該気体案内管の一部を冷却
する冷却手段と、前記液化不活性ガスの噴射停止時に、
該ノズルに実質的に乾燥したガスを流通して、空気中の
水分の氷結による該ノズルの閉塞を阻止するガス流通手
段とからなることを特徴とする。本発明においては、前
記気体案内管はキャピラリーカラム等のように複数の気
体成分を各成分毎に分離する分離カラムであってもよ
く、分離能力のない単なる導管であってもよい。
性ガスを噴射して、前記気体案内管の一部を冷却するこ
とにより、前記気体案内管を局部的に前記液化不活性ガ
スの温度まで冷却することができる。従って、本発明を
用いて、前記試料導入部から注入された試料をこの冷却
された部分に凝縮させることができる。この結果、前記
試料に含まれる各成分を前記検出器で検出するときに、
単一成分を単一ピークで検出することができる。
により前記ノズルに乾燥したガスを流通するようにした
ので、前記冷却手段による前記液化不活性ガスの噴射が
停止されているときにも、前記ノズルから前記ガスが吹
き出される。従って、該ガスの吹き出しにより、前記ノ
ズルの開口端から水分を含む空気が該ノズル内部に侵入
することを阻止することができる。このとき、前記ガス
流通手段により前記ノズルに流通されるガスは、実質的
に乾燥していて水分を含まないので、空気中の水分の氷
結による前記ノズルの閉塞を防止することができる。
案内管に液化不活性ガスを噴射して冷却することによ
り、注入された試料をこの冷却された部分に凝縮させる
ことができる。しかし、高湿度の雰囲気において、前記
試料濃縮装置が設置された室内の湿度が極度に高いと、
前記試料の単一成分が複数のピークに***することがあ
る。
空気中の水分が凝縮して氷結し、その後における外部加
熱時において、不均一な解氷に伴う不均一な熱脱着が原
因と考えられる。即ち、前記気体案内管の冷却された部
分は前記液化不活性ガスが当たる最も低温な部分であ
り、前記気体案内管には、この部分から遠ざかるにつれ
て高温になる温度勾配が形成される。前記温度勾配が形
成されると、前記冷却された部分の両端に、水の凝固点
付近の温度になる部分が広く形成され、ここに前記氷結
が生じる。前記氷結は、前記液化不活性ガスの噴射を停
止すると、恒温槽内の空気により加熱されて液化し、さ
らに気化する。このために、前記水分が氷結する場所や
氷結の状態によって、前記気体案内管の温度が不均一に
なるものと考えられる。
検討を重ねた。この結果、前記気体案内管が、前記液化
不活性ガスの噴射により冷却される部分の少なくとも両
端に、該気体案内管よりも熱伝導率の高い物質からなる
外套管を備えることにより、前記氷結を殆ど防止できる
ことを見出した。このとき、前記気体案内管は、前記外
套管に挿入されている。
記冷却手段により冷却される部分の全体にわたって備え
られていてもよい。
って備えられた気体案内管を備える気体濃縮装置によれ
ば、前記外套管は気体案内管よりも熱伝導率が高いの
で、噴射された液化不活性ガスが当たると、容易に該液
化不活性ガスの温度に冷却される。そして、前記外套管
が備えられている部分の前記気体案内管は、該外套管を
介して冷却される。
の前記気体案内管は、より熱伝導率が低いので、冷却さ
れにくく、恒温槽内の空気と略同温になっている。この
結果、前記外套管の両端では、急激な温度勾配が形成さ
れ、水の凝固点付近の温度になる部分は極く僅かにな
る。従って、前記氷結を殆ど防止することができる。
却される部分の両端であるので、前記外套管は、少なく
とも冷却される部分の両端に備えられていればよい。こ
の場合、前記部分の両端に備えられた外套管の間に、外
套管が備えられず前記気体案内管が露出する部分ができ
る。しかし、この部分は前記液化不活性ガスが直接当た
る最も低温の部分であるので、外套管を備えなくても、
前記気体案内管は十分に冷却される。
気体案内管を構成するステンレスまたは溶融シリカ等よ
りも熱伝導率の高い物質が用いられる。このような物質
として、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、白金ロジウムからなる
群から選択される1種の金属または黒鉛を挙げることが
できる。前記物質は、前記金属の内、金、銀または銅で
あることが特に好ましい。金または銀は高価であるが、
高温環境下での耐久性に優れている。また、銅は高温環
境下での耐久性において金または銀よりも劣るが、安価
であるので、劣化したときには容易に交換することがで
きる。
前記ノズルの先端部にT字状に接続された筒状部材を備
え、該筒状部材内に緩挿される前記気体案内管に液化不
活性ガスを噴射するようにしてもよい。
体案内管に液化不活性ガスを噴射すると、前記ノズル及
び前記筒状部材の内部が、前記液化不活性ガスとその気
化したガス雰囲気により満たされる。従って、前記恒温
槽内の高湿の空気が前記筒状部材の内部に侵入すること
が阻止される。この結果、前記液化不活性ガスの噴射停
止時に、前記気体案内管の該筒状部材に緩挿されている
部分に、水分が氷結することを、確実に防止できる。
は、前記恒温槽内の加熱空気により冷却部を加熱して、
前記気体案内管に濃縮された試料を急速に熱脱着させる
必要がある。しかし、前記構成では、前記筒状部材の径
が小さいときは前記筒状部材に前記恒温槽内の加熱空気
が入りにくいため、前記気体案内管の冷却された部分が
急速に加熱されにくい。
後、前記筒状部材内を急速に加熱するために、前記筒状
部材は両端部に内方から外方にかけて広がる拡径部を備
えることが好ましい。前記拡径部を備えることにより、
前記液化不活性ガスの噴射を停止すると、前記恒温槽内
の加熱された気体が該拡径部から該筒状部材内に容易に
流入でき、前記筒状部材内を急速に加熱することができ
る。
と、前記液化不活性ガスの噴射時にも該拡径部から高湿
の空気が該筒状部材に侵入して前記気体案内管に氷結す
ることが懸念される。しかし、液化不活性ガスの噴射時
の流量を大きくすることにより、空気の流入を防止する
ことが出来る。
るときに、前記ノズルは、前記液化不活性ガスの噴射停
止時に該筒状部材内に前記液化不活性ガスより高温のガ
スを流通して、前記筒状部材内の前記液化不活性ガスに
より冷却された部分の雰囲気を該ガスで置換して該ガス
の温度に加熱する加熱手段を備える。前記液化不活性ガ
スより高温のガスとしては、室温や加熱した窒素ガス、
二酸化炭素ガス等を用いることができる。
記冷却手段は、不活性ガス供給源と、該不活性ガス供給
源と前記ノズルとを接続する第1の導管と、該第1導管
の一部を液化不活性ガス中に浸漬して該第1導管内に流
通される不活性ガスを冷却して液化不活性ガスとする液
化手段と、該第1導管を開閉する開閉弁とを備える。前
記ガス流通手段は、前記不活性ガス供給源と前記液化手
段との間で、第1の導管から分岐し、前記液化手段の下
流で第1の導管に合流する第2の導管を備える。前記開
閉弁は、該第1の導管が該第2の導管から分岐する分岐
点と、該第1の導管が該第2の導管に合流する合流点と
の間に設けられている。
活性ガスを噴射するときには、前記開閉弁を開弁するこ
とにより、前記不活性ガス供給源から前記第1の導管に
不活性ガスが供給される。該不活性ガスは、前記第1の
導管を流通する途中で前記液化手段により液化されて液
化ガスとなり、前記ノズルに供給される。
導管から分岐する前記第2の導管には、前記不活性ガス
供給源から不活性ガスが供給されており、該不活性ガス
は前記液化手段の下流で第1の導管に合流する。この結
果、該第1の導管内の液化不活性ガスが、前記第2の導
管から供給される不活性ガスにより加圧され、前記ノズ
ルから噴射される。
には、前記開閉弁はこれを閉弁することにより前記第1
の導管に対する不活性ガスの供給が絶たれる。一方、前
記ガス流通手段を構成する前記第2の導管には、前記不
活性ガスの供給が継続される。この結果、前記ノズルか
ら前記不活性ガスだけが吹き出し、該ノズルの開口端か
ら水分を含む空気が該ノズル内部に侵入することを阻止
する。
ス流通手段とで共通の不活性ガスを用いることができ、
装置構成を簡略化することができる。
は開放されていてもよく、密閉されていてもよい。そし
て、前記第1の導管は、前記ノズルの開放された後端部
に取着されていてもよく、密閉された後端部に気密に取
着されていてもよい。
いると、前記ノズルから液化不活性ガスを噴射する際
に、該後端部から空気が巻き込まれる。すると、梅雨期
等のように室内の湿度が極度に高いときには、前記空気
中の水分が凝縮して前記気体案内管の前記冷却された部
分に氷結する。
の後端部は密閉されていることが好ましい。このように
することにより、前記ノズルから液化不活性ガスを噴射
する際に、前記ノズルの後端部から空気を巻き込むこと
による氷結を防止することができる。
性ガスとして液体窒素または液化二酸化炭素を用いるこ
とができる。また、本発明の試料濃縮装置は、ガスクロ
マトグラフ等の分析装置に用いることができる。
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
1は本発明の試料濃縮装置の一例を示すシステム構成図
であり、図2(a)は図1の要部拡大断面図、図2
(b)はその斜視図、図2(c)は図2(a)の変形例
を示す図1の要部拡大断面図であり、図3は図1示の試
料濃縮装置を用いる気体分析装置による試料の分析結果
を示すクロマトグラムである。図4は本発明の試料濃縮
装置の他の例を示すシステム構成図であり、図5(a)
は図4示のノズルの後端部の一態様を示す斜視図、図5
(b)はその説明的断面図であり、図6は図4示のノズ
ルの後端部の他の態様を示す説明的断面図である。ま
た、図7は図2示の筒状部材の他の態様を示す説明的断
面図である。
は、図1示のように、ガスクロマトグラフ2に設けられ
るものである。ガスクロマトグラフ2は、分離カラム3
を収容する恒温槽4を備える。分離カラム3の一方の端
部には試料導入部5が設けられ、他方の端部には検出器
6が設けられている。恒温槽4は、ヒータ7及びファン
8により、その内部を所定の温度に加熱する。前記検出
器6としては、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。
入部5に近い部分に、分離カラム3が挿入された外套管
9を備える。前記外套管9は、分離カラム3よりも熱伝
導率の高い物質からなる。このような物質として、例え
ば、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、白金ロジウムからなる群か
ら選択される1種の金属または黒鉛を挙げることができ
る。
して設けられたノズル10と、冷却手段として該ノズル
10に液体窒素を供給する液体窒素供給部11とを備え
る。液体窒素供給部11は、窒素ガスの供給源である窒
素ボンベ12と、窒素液化導管13と、窒素ガス導管1
4とを備える。窒素液化導管13は、一端が元開閉弁1
5を介して窒素ボンベ12に接続され、他端がノズル1
0に接続される。窒素液化導管13の途中には、流量調
整器16a、開閉弁17、管内圧力を検出する圧力計1
8が設けられている。
18との間の部分が、液体窒素を収容するデュワーびん
19に浸漬されている。この結果、窒素液化導管13に
流通される窒素ガスが液化され、液体窒素がノズル10
に供給される。窒素液化導管13としては、保温性に優
れた材料で被覆されたステンレス管やフッ素樹脂製導管
を用いることができる。
側で窒素液化導管13から分岐し、デュワーびん19の
下流で窒素液化導管13に合流する。窒素ガス導管14
には、流量調整器16bが設けられている。
ンレス製案内管20と、案内管20に装着されたステン
レス製細管21とからなる。案内管20は、恒温槽4の
側壁を貫通している。案内管20の後端部は蓋体22a
により密閉されており、細管21は、蓋体22aに取着
された接続金具22bを介して、窒素液化導管13に接
続されている。23は、細管21の外面の温度を検出す
る熱電対である。
の先端の中央部を切除して細管21が開口する窓部24
が形成されている。案内管20は、窓部24の両側に残
置された部分を接続部25として、図2(a)示の外套
管9に溶着されている。
について説明する。
を行う際には、まず、図示しないキャリアガス源から試
料導入部5を介して分離カラム3にキャリアガスを流通
する。また同時に、ヒータ7及びファン8により恒温槽
4の内部を所定の温度、例えば40℃に加熱する。
10から外套管9に液体窒素を噴射する。前記液体窒素
の噴射は、窒素液化導管13の元開閉弁15及び開閉弁
17を開弁することにより行われる。
と、窒素ボンベ12から窒素液化導管13に窒素ガスが
供給される。窒素ガスは、流量調整器16aで約2〜8
l/分の流量に制御され、途中のデュワーびん19に浸
漬された部分で加圧冷却により液化し、液体窒素とな
る。
2から窒素ガス導管14にも供給される。前記窒素ガス
は、流量調整器16bで約10〜40ml/分の流量に
制御され、デュワーびん19の下流側で窒素液化導管1
3に合流する。
窒素と、窒素液化導管13内の前記液体窒素とが混合さ
れ、ノズル10から、分離カラム3が外套管9に挿入さ
れている部分に噴射される。すると、外套管9は分離カ
ラム3よりも熱伝導率が高い物質からなるので、外套管
9に挿入されている部分の分離カラム3は、外套管9を
介して、液体窒素の温度である−196℃の温度に冷却
される。一方、分離カラム3の他の部分の温度は、外套
管9の端部を境に、恒温槽4内の温度、例えば40℃ま
で急激な温度勾配を有している。
部5へ複数の成分から成る試料を注入する。前記試料
は、分離カラム3が外套管9に挿入されている部分に至
ると、この部分が前記温度に冷却されているために、そ
の全成分が同時に凝縮し、この部分に濃縮される。
噴射を停止し、ヒータ7及びファン8により恒温槽2の
温度を所定の割合で所定の温度まで、例えば15℃/分
で、160℃まで上昇させる。すると、前記のように濃
縮されている前記試料の各成分が同時に脱着し、単一成
分が単一ピークとして分離検出される。
液体窒素の噴射が停止されるが、窒素ボンベ12の窒素
ガスは、前記液体窒素の噴射停止後も、窒素ガス導管1
4に供給される。前記窒素ガスは、窒素ガス導管14を
介してノズル10に流通されるので、ノズル10の開口
端からは、前記液体窒素の噴射停止後も、前記窒素ガス
が吹き出している。
10内に、水分を含む空気が侵入することを防止するこ
とができる。また、前記窒素ガス自体は、実質的に乾燥
していて、水分を含んでいないので、ノズル10が氷結
した水分により閉塞されることを防止することができ
る。
例を示す。
0.25mm、長さ30mでジメチルポリシロキサンを
0.25μmの膜厚に塗布したステンレス製キャピラリ
ーカラム(フロンティア・ラボ株式会社製、商品名:U
ltra ALLOY−1)を用いた。また、検出器6
として、水素炎イオン化検出器を用いた。
して用いた。外套管9に対向するノズル10は、内径
2.1mm、外径1/8インチ、長さ9cmのステンレ
ス製案内管20と、内径0.8mm、外径1.15mm
のステンレス製細管21とからなる。窒素液化導管13
は、内径0.96mm、外径1.56mmのフッ素樹脂
製導管である。
3に1.2ml/分の流量のキャリアガス(ヘリウム)
を流通しながら、ヒータ7及びファン8により、恒温槽
4の内部を40℃に加熱した。次に、試料濃縮装置1を
作動させ、ノズル10から外套管9に、常温換算5l/
分の流量の液体窒素を噴射し、外套管9を介してキャピ
ラリーカラム3を冷却した。
ンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカ
ン)からなる標準試料溶液を密閉容器に入れ、その上部
空間の気体3μlを試料導入部5に注入した。そして、
さらに、その1/50を気体試料としてキャピラリーカ
ラム3に導入し、キャピラリーカラム3の前記外套管9
に挿入されている部分に濃縮した。
の内部温度を、40℃から15℃/分で160℃まで上
昇させた。そして、前記気体試料の各成分をキャピラリ
ーカラム3で分離し、水素炎イオン化検出器6により検
出した。炭素数6〜9の各成分のピークを図3下段に示
す。
なかった以外は、前記分析例と全く同一にして、前記気
体試料の各成分を水素炎イオン化検出器6により検出し
た。このときの炭素数6〜9の各成分のピークを図3上
段に示す。
介してキャピラリーカラム3の一部を冷却することによ
り、炭素数6〜9の各成分(ヘキサン、ヘプタン、オク
タン、ノナン)が、それぞれ単一のピークで検出できる
ことが明らかである。これに対し、外套管9を用いない
ときには、前記各成分がいずれも複数のピークに***す
ることが明らかである。
プタン(炭素数7)のピークが2つに***しているの
は、異性体の検出によるものであり、異常ではない。
により液体窒素が吹き付けられる部分全体で、キャピラ
リーカラム3を被覆するように備えられている。しか
し、外套管9は、図2(c)示のように、液体窒素が吹
き付けられる部分の両端に備えられていてもよい。この
場合には、液体窒素が吹き付けられる部分の中央部に、
数mm程度の外套管9が備えられない部分ができる。こ
の部分では、キャピラリーカラム3は吹き付けられる液
体窒素により、直接冷却される。
の態様の試料濃縮装置31について説明する。
状部材32を設けたことと、加熱用ガス導管33を設け
たこととを除いて、図1示の試料濃縮装置1と全く同一
の構成となっている。筒状部材32は、その中央部でノ
ズル10の先端部にT字状に接続されてノズル10と一
体的に形成され、内部にキャピラリーカラム3が緩挿さ
れる。
部に取着され、ノズル10に窒素ガスを流通して、筒状
部材22内の冷却された部分のガスを追い出し、キャピ
ラリーカラム3の冷却された部分を加熱する。加熱用ガ
ス導管33は、開閉弁34を介して、窒素ボンベ35に
接続されている。加熱用ガス導管33に流通されるガス
は、空気でもよく、この場合は、加熱用ガス導管33は
開閉弁34を介して圧縮空気ボンベに接続される。
部は図5(a)に示すように開放されていてもよく、図
6に示すように密閉されていてもよい。図5(a)示の
ように、ノズル10(案内管20)の後端部36aが開
放されているときには、窒素液化導管13は、後端部3
6aに設けられた取着部材37を介して細管21に接続
される。このとき加熱用ガス導管33は、取着部材37
を貫通して案内管20内に挿入されて取着される。
と、ノズル10から液体窒素を噴射する際に、図5
(b)に矢示するように、後端部36aから高湿の空気
を巻き込みやすい。そして、高湿の空気を巻き込むと、
この空気の中の水分が凝縮して、筒状部材32内のキャ
ピラリーカラム3に氷結することがある。この傾向は、
日本の梅雨期のように湿度が極度に高いときに、特に著
しい。
6に示すように、密閉された後端部36bを備えること
が好ましい。この結果、前記空気の巻き込みを防止する
ことができ、前記氷結を防止することができる。
は、密閉された後端部36bに気密に取着され、後端部
36bを介して細管21に接続される。また、加熱用ガ
ス導管33は、密閉された後端部36bを気密に貫通し
て、案内管20内に挿入されて取着される。
が、窒素液化導管13は、図2と同様に接続金具22b
を介して細管21に接続されている。
明する。
料濃縮装置1と同一の手順によりノズル10から液体窒
素を噴射して、筒状部材32の中央部のキャピラリーカ
ラム3を冷却する。このようにすると、筒状部材32の
内部が前記液体窒素とその気化したガス雰囲気により満
たされる。従って、恒温槽4内の高湿の空気が、筒状部
材32内に侵入することを阻止することができる。
順により、キャピラリーカラム3に試料を導入して、前
記冷却された部分に凝縮させた後に、液体窒素の噴射を
停止する。このとき、試料濃縮装置31では、加熱用ガ
ス導管33の開閉弁34を所定時間だけ開弁し、窒素ボ
ンベ35から加熱用ガス導管33を介してノズル10に
窒素ガスを流通する。すると、筒状部材32内の冷却さ
れた部分の雰囲気が、前記加熱用ガス導管33から供給
される窒素ガスにより置換され、キャピラリーカラム3
の冷却された部分が前記窒素ガスの温度に加熱される。
尚、キャピラリーカラム3の冷却された部分が加熱され
たならば、開閉弁34は閉弁され、加熱用ガス導管33
による窒素ガスの供給が停止される。
させることにより、前記のように凝縮された前記試料を
熱脱着させる。このとき、筒状部材32内の冷却された
部分は、前記のように加熱用ガス導管33から供給され
る窒素ガスの温度に加熱されている。そこで、一定温度
の恒温槽4内の加熱空気が筒状部材32の両端部から流
入し、冷却されたキャピラリーカラム3が急速に加熱さ
れる。
管14により常に窒素ガスが流通されている。しかし、
該窒素ガスの流量は、前述のように約10〜40ml/
分であり、前記の加熱された空気が流入する妨げとはな
らない。
キャピラリーカラム3で分離、検出される。
の筒状部材32への流入を容易ならしめるために、筒状
部材32の両端部には、図7示のように拡径部37が設
けられていることが好ましい。
窒素の噴射停止後に加熱用ガス導管33に窒素ガスを流
通するようにしている。しかし、加熱用ガス導管33に
流通する気体は、前記圧縮空気でもよく、さらに液体窒
素より高温の気体であれば二酸化炭素ガス等どのような
気体であってもよい。
閉弁15及び開閉弁17を備えているが、元開閉弁15
を三方弁とし、開閉弁17を省略してもよい。元開閉弁
15が三方弁であるときに、液体窒素を噴射するときに
は、該三方弁により窒素液化導管13及び窒素ガス導管
14の両方を窒素ボンベ12に接続する。また、液体窒
素の噴射を停止するときには、該三方弁により窒素ガス
導管14のみが、窒素ボンベ12に接続されるようにす
る。
4とを分離して、窒素液化導管13を窒素ボンベ12に
代えて液体窒素デュワーびんに接続するようにしてもよ
い。
するガスは、窒素ガスに限定されるものではなく、実質
的に水分を含まないガスであればどのようなガスであっ
てもよい。
リーカラム3の冷却のためにノズル10から液体窒素を
噴射するようにしているが、液体窒素に代えて液化二酸
化炭素を用いてもよい。
の試料濃縮装置をガスクロマトグラフ2に適用する場合
について説明している。しかし、本発明の試料濃縮装置
は、これに限定されるものではない。本発明の試料濃縮
装置は、例えば、試料を分離能の無い導管により質量分
析計等に案内して分析する装置にも適用することができ
る。或いは、本発明の試料濃縮装置は、パージアンドト
ラップ装置等にも適用することができる。前記パージア
ンドトラップ装置は、ガスクロマトグラフィーの前処理
として、草花、木材等の数g程度の固体試料を加熱し
て、発生する臭気成分等のガスを導管内に濃縮するため
に用いられる。
成図。
(b)はその斜視図、図2(c)は図2(a)の変形例
を示す図1の要部拡大断面図。
よる試料の分析結果を示すクロマトグラム。
構成図。
様を示す斜視図、図5(b)はその説明的断面図。
的断面図。
図。
料導入部、 6…検出器、 9…外套管、 10…ノズ
ル、 11…冷却手段、 14…ガス流通手段、 32
…筒状部材。
Claims (11)
- 【請求項1】複数の成分からなる試料を、試料導入部か
ら、恒温槽に収容された気体案内管を介して検出器に導
入して、該試料を分析する際に、該試料を該試料導入部
近傍に濃縮する装置であって、 該試料導入部近傍の該気体案内管に対向して設けられた
ノズルから、液化不活性ガスを噴射して、該気体案内管
の一部を冷却する冷却手段と、 前記液化不活性ガスの噴射停止時に、該ノズルに実質的
に乾燥したガスを流通して、空気中の水分の氷結による
該ノズルの閉塞を阻止するガス流通手段とからなること
を特徴とする試料濃縮装置。 - 【請求項2】前記気体案内管は、前記冷却手段により冷
却される部分の、少なくとも両端に外套管を備え、該外
套管は、該気体案内管よりも熱伝導率の高い物質からな
ることを特徴とする請求項1記載の試料濃縮装置。 - 【請求項3】前記気体案内管は、前記冷却手段により冷
却される部分の全体にわたって前記外套管を備えること
を特徴とする請求項2記載の試料濃縮装置。 - 【請求項4】前記外套管は、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
金ロジウムからなる群から選択される1種の金属または
黒鉛からなることを特徴とする請求項2または請求項3
記載の試料濃縮装置。 - 【請求項5】前記ノズルは先端部にT字状に接続された
筒状部材を備え、該筒状部材内に緩挿される前記気体案
内管に液化不活性ガスを噴射することを特徴とする請求
項1記載の試料濃縮装置。 - 【請求項6】前記該筒状部材は両端部に内方から外方に
かけて広がる拡径部を備えることを特徴とする請求項5
記載の試料濃縮装置。 - 【請求項7】前記ノズルは、前記液化不活性ガスの噴射
停止時に前記筒状部材内に前記液化不活性ガスより高温
のガスを流通して、前記筒状部材内の前記液化不活性ガ
スにより冷却された部分の雰囲気を該ガスで置換して該
ガスの温度に加熱する加熱手段を備えることを特徴とす
る請求項5または請求項6記載の試料濃縮装置。 - 【請求項8】前記加熱手段により筒状部材内に流通され
るガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項5乃
至請求項7のいずれかの項記載の試料濃縮装置。 - 【請求項9】前記冷却手段は、不活性ガス供給源と、該
不活性ガス供給源と前記ノズルとを接続する第1の導管
と、該第1導管の一部を液化不活性ガス中に浸漬して該
第1導管内に流通される不活性ガスを冷却して液化不活
性ガスとする液化手段と、該第1導管を開閉する開閉弁
とを備え、前記ガス流通手段は、前記不活性ガス供給源
と前記液化手段との間で、第1の導管から分岐し、前記
液化手段の下流で第1の導管に合流する第2の導管を備
え、前記開閉弁は、該第1の導管が該第2の導管から分
岐する分岐点と、該第1の導管が該第2の導管に合流す
る合流点との間に設けられていることを特徴とする請求
項1乃至請求項8のいずれかの項記載の試料濃縮装置。 - 【請求項10】前記第1の導管は、前記ノズルの開放さ
れた後端部に取着されていることを特徴とする請求項9
記載の試料濃縮装置。 - 【請求項11】前記第1の導管は、前記ノズルの後端部
に気密に取着されていることを特徴とする請求項9また
は請求項10記載の試料濃縮装置。
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