JPH1172421A - サンプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料ビンを金属製の保温ブロックに入れて保
温するサンプリング装置において、保温ブロックとビン
との密着性を高めて保温精度を高める。 【解決手段】 試料ビン１９が挿入される保温ブロック
１８の穴１８Ｈに熱伝導率の良いオイルＡを充填する。
したがって、試料ビン１９をこの穴１８Ｈに挿入する
と、穴１８Ｈの内壁との隙間をオイルＡが満たし、熱伝
導効率が向上し、試料は精度よく温度制御される。

Description

【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ようにしたものである。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１
３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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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ようにしたことを特徴とする
   サンプリング装置。