JP2014035281A - ガス流路切替装置及びこれを備えたガスクロマトグラフ - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング部による切替動作にかかわらず、分析の再現性を良好に得ることができるガス流路切替装置及びこれを備えたガスクロマトグラフを提供する。
【解決手段】カラム３において溶出された試料ガス中の溶出成分が接続流路２０を通過しているときに、加圧ガス入口Ｉｐから加圧用流路２３を介して接続流路２０に加圧ガスを供給することにより、当該接続流路２０内の圧力が一定となるように加圧制御を行う。これにより、分岐部１１から分岐する一方の分岐流路１２ａに試料ガスが導かれるときと、他方の分岐流路１２ｂに試料ガスが導かれるときとで、カラム３の出口３ａにおける圧力を一定に保つことができる。したがって、スイッチング部１０による切替動作にかかわらず、溶出成分を接続流路２０内において同じ速度で移動させることができるため、分析の再現性を良好に得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラムにおいて溶出された試料ガス中の成分を複数の分岐流路のいずれかに導くためのガス流路切替装置及びこれを備えたガスクロマトグラフに関するものである。

ガスクロマトグラフなどの分析装置においては、試料ガスをカラムに導入することにより、当該カラムを試料ガスが通過する過程で、試料ガスに含まれる成分を溶出させることができるようになっている。この種の装置の中には、カラムにおいて溶出された試料ガス中の成分を複数の分岐流路のいずれかに導くためのガス流路切替装置が備えられているものがある（例えば、特許文献１参照）。

図７は、従来のガス流路切替装置２０１の構成例を示す図である。このガス流路切替装置２０１では、試料ガス導入部２０２からカラム２０３に導入され、当該カラム２０３を通過した試料ガスが、分岐部２１１において分岐する２つの分岐流路２１２ａ、２１２ｂのいずれか一方に導かれるようになっている。

この例では、ガス流路切替装置２０１が、前記分岐流路２１２ａ、２１２ｂを含むスイッチング部２１０と、カラム２０３及びスイッチング部２１０を接続する接続流路２２０とを備えている。接続流路２２０は、カラム２０３の出口２０３ａと、スイッチング部２１０の入口である分岐部２１１とを連通している。接続流路２２０の途中には、検出用流路２２１が分岐するように接続されており、接続流路２２０内を通過する試料ガスの一部が、検出用流路２２１を介して検出器２３０に導かれるようになっている。

各分岐流路２１２ａ、２１２ｂには、スイッチングガス供給流路２１３ａ、２１３ｂを介して、スイッチングガスを供給することができる。スイッチングガスは、分岐部２１１から分岐する２つの分岐流路２１２ａ、２１２ｂ間に差圧を発生させるためのガスであり、発生させた差圧により、２つの分岐流路２１２ａ、２１２ｂのいずれか一方に試料ガスを導くことができるようになっている。

各スイッチングガス供給流路２１３ａ、２１３ｂには、スイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂからスイッチングガスが流入する。分岐流路２１２ａ内を流れる試料ガス及びスイッチングガスは、ガス出口Ｏａから流出し、分岐流路２１２ｂ内を流れる試料ガス及びスイッチングガスは、ガス出口Ｏｂから流出するようになっている。

図８は、従来のガス流路切替装置２０１においてスイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂにスイッチングガスを導くための構成例を示す図である。スイッチングガスは、スイッチングガス導入部２１４からスイッチングガス導入流路２１５に導入され、２つのスイッチングガス分配流路２１６ａ、２１６ｂのいずれかに導かれる。一方のスイッチングガス分配流路２１６ａは、スイッチングガス入口Ｉａに接続されており、他方のスイッチングガス分配流路２１６ｂは、スイッチングガス入口Ｉｂに接続されている。

スイッチングガス導入流路２１５と２つのスイッチングガス分配流路２１６ａ、２１６ｂは、三方弁２１７を介して接続されている。これにより、スイッチングガス導入流路２１５と一方のスイッチングガス分配流路２１６ａとを三方弁２１７で連通させれば、スイッチングガスをスイッチングガス分配流路２１６ａに導くことができる。また、スイッチングガス導入流路２１５と他方のスイッチングガス分配流路２１６ｂとを三方弁２１７で連通させれば、スイッチングガスをスイッチングガス分配流路２１６ｂに導くことができる。

スイッチングガス導入流路２１５の途中には、圧力制御弁２１８が設けられている。この圧力制御弁２１８は、弁体を開閉させることにより、ポンプ（図示せず）を介して送り出されるスイッチングガスの圧力が一定となるように制御する。２つのスイッチングガス分配流路２１６ａ、２１６ｂは、それらの途中において抵抗流路２１９を介して互いに接続されている。抵抗流路２１９は、所定の流量抵抗を有しており、当該抵抗流路２１９を通過するスイッチングガスの圧力を降下させることができるようになっている。

図８（ａ）に示すように、スイッチングガス導入流路２１５と一方のスイッチングガス分配流路２１６ａとを三方弁２１７で連通させた場合には、スイッチングガスが一方のスイッチングガス分配流路２１６ａに導かれる。一方のスイッチングガス分配流路２１６ａに導かれたスイッチングガスの一部は、抵抗流路２１９を介して他方のスイッチングガス分配流路２１６ｂにも流入する。このとき、抵抗流路２１９を通過するスイッチングガスの圧力がΔＰだけ降下することにより、スイッチングガス入口Ｉａにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ）と、スイッチングガス入口Ｉｂにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ）との間に、差圧（ΔＰ）が発生することとなる。

これに対して、図８（ｂ）に示すように、スイッチングガス導入流路２１５と他方のスイッチングガス分配流路２１６ｂとを三方弁２１７で連通させた場合には、スイッチングガスが他方のスイッチングガス分配流路２１６ｂに導かれる。他方のスイッチングガス分配流路２１６ｂに導かれたスイッチングガスの一部は、抵抗流路２１９を介して一方のスイッチングガス分配流路２１６ａにも流入する。このとき、抵抗流路２１９を通過するスイッチングガスの圧力がΔＰだけ降下することにより、スイッチングガス入口Ｉｂにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ）と、スイッチングガス入口Ｉａにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ）との間に、差圧（ΔＰ）が発生することとなる。

このように、三方弁２１７の開閉状態を切り替えることにより、スイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂに対してスイッチングガス供給流路２１３ａ、２１３ｂを介して連通する２つの分岐流路２１２ａ、２１２ｂ間に、差圧を発生させることができる。これにより、圧力が低い方の分岐流路２１２ａ、２１２ｂに、カラム２０３を通過した試料ガスが導かれることとなる。

三方弁２１７の開閉状態は、検出器２３０による検出結果に基づいて切り替えられる。すなわち、検出器２３０により試料ガスに含まれる成分を検出し、その検出結果に基づいて三方弁２１７の開閉状態を切り替えることにより、カラム２０３において溶出された試料ガス中の成分（以下、「溶出成分」という。）を２つの分岐流路２１２ａ、２１２ｂのいずれかに導くことができる。

特開２００９−９８０８２号公報

しかしながら、上記のような従来の構成では、スイッチング部２１０に備えられた各流路の寸法公差などに起因して、一方の分岐流路２１２ａに試料ガスが導かれるときと、他方の分岐流路２１２ｂに試料ガスが導かれるときとで、分岐流路２１２ａ、２１２ｂ内の圧力に誤差が生じる場合がある。この場合、スイッチング部２１０による切替動作に伴い、カラム２０３の出口２０３ａにおける圧力が変動するため、溶出成分を接続流路２２０内において同じ速度で移動させることができないという問題がある。

その結果、例えばカラム２０３において溶出された試料ガス中の成分のピークが検出器２３０で検出されるまでの時間（いわゆるリテンションタイム）が変動するなどの問題が生じる。このように、一方の分岐流路２１２ａに試料ガスが導かれるときと、他方の分岐流路２１２ｂに試料ガスが導かれるときとで、接続流路２２０内における溶出成分の移動速度が変動する場合には、リテンションタイムの変動などに起因して、分析の再現性を良好に得ることができないという問題がある。

また、溶出成分を他の成分の混入を防止しつつ２つの分岐流路２１２ａ、２１２ｂのいずれかに導くためには、スイッチング部２１０による切替動作のタイミングが重要となる。すなわち、溶出成分が分岐部２１１に到達する直前にスイッチング部２１０による切替動作を行うとともに、溶出成分が分岐部２１１を通過した直後にスイッチング部２１０による切替動作を再度行うことが好ましい。

しかしながら、スイッチング部２１０による切替動作に伴い、カラム２０３の出口２０３ａにおける圧力が変動することに起因して、接続流路２２０内における溶出成分の移動速度が変動した場合には、２つの分岐流路２１２ａ、２１２ｂのいずれかに溶出成分を導くタイミングがずれる場合がある。この場合、２つの分岐流路２１２ａ、２１２ｂのいずれかに、溶出成分を全て導くことができなかったり、溶出成分以外の成分が導かれたりするという問題がある。以上のような問題は、検出器２３０が備えられていないような構成においても同様に生じ得る問題である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、スイッチング部による切替動作にかかわらず、分析の再現性を良好に得ることができるガス流路切替装置及びこれを備えたガスクロマトグラフを提供することを目的とする。また、本発明は、スイッチング部による切替動作に伴い、溶出成分を分岐流路に良好に導くことができるガス流路切替装置及びこれを備えたガスクロマトグラフを提供することを目的とする。

本発明に係るガス流路切替装置は、カラムにおいて溶出された試料ガス中の成分を複数の分岐流路のいずれかに導くためのガス流路切替装置であって、少なくとも１つの分岐部を有し、前記分岐部から分岐する２つの分岐流路間に差圧を発生させることにより、前記カラムにおいて溶出された試料ガス中の成分を前記２つの分岐流路のいずれかに導くスイッチング部と、前記カラムの出口及び前記スイッチング部の入口を連通する接続流路と、前記カラムにおいて溶出された試料ガス中の成分が前記接続流路を通過しているときに、前記接続流路内の圧力が一定となるように加圧制御を行う加圧制御機構とを備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、カラムにおいて溶出された試料ガス中の成分が接続流路を通過しているときに、当該接続流路内の圧力が一定となるように加圧制御が行われる。そのため、分岐部から分岐する一方の分岐流路に試料ガスが導かれるときと、他方の分岐流路に試料ガスが導かれるときとで、カラムの出口における圧力を一定に保つことができる。これにより、スイッチング部による切替動作にかかわらず、溶出成分を接続流路内において同じ速度で移動させることができるため、分析の再現性を良好に得ることができる。

また、スイッチング部による切替動作にかかわらず、溶出成分を接続流路内において同じ速度で移動させることができるため、分岐部から分岐する２つの分岐流路のいずれか一方に溶出成分を導くタイミングがずれるのを防止することができる。したがって、スイッチング部による切替動作に伴い、溶出成分を分岐流路に良好に導くことができる。

前記加圧制御機構には、加圧ガスを導入するための加圧ガス導入部と、前記加圧ガス導入部から導入される加圧ガスを前記接続流路内に一定の圧力で供給するために開閉される圧力制御弁とが備えられていてもよい。これにより、接続流路内の圧力が一定となるように安定して加圧制御を行うことができる。

前記スイッチング部は、複数の前記分岐部を有していてもよい。この場合、前記スイッチング部の入口は、最も上流側に位置する前記分岐部であってもよい。

前記ガス流路切替装置は、前記接続流路の途中から分岐する検出用流路と、前記検出用流路に導かれた試料ガスに含まれる成分を検出する検出器とをさらに備えていてもよい。

このような構成によれば、検出用流路を介して接続流路に接続された検出器による検出結果に基づいて、スイッチング部による切替動作を行うことにより、分岐部から分岐する２つの分岐流路間に差圧を発生させることができる。このとき、スイッチング部による切替動作にかかわらず、溶出成分を接続流路内及び検出用流路内において同じ速度で移動させることができる。これにより、リテンションタイムを一定に保つことができ、分析の再現性を良好に得ることができる。

前記ガス流路切替装置は、前記検出用流路が前記接続流路から分岐する位置において前記接続流路に接続された加圧用流路をさらに備えていてもよい。この場合、前記加圧制御機構は、前記加圧用流路を介して前記接続流路に加圧ガスを供給することにより加圧制御を行うものであってもよい。

このような構成によれば、接続流路に対する検出用流路及び加圧用流路の分岐位置を同じ位置にすることにより、接続流路内及び検出用流路内の圧力を安定して一定に保つことができる。したがって、リテンションタイムを安定して一定に保つことができ、分析の再現性をより良好に得ることができる。

前記スイッチング部には、前記分岐部から分岐する２つの分岐流路間に差圧を発生させるためのスイッチングガスを導入するスイッチングガス導入部が備えられていてもよい。この場合、前記加圧制御機構は、前記スイッチングガス導入部からのスイッチングガスを加圧ガスとして前記接続流路の途中に供給することにより、加圧制御を行うものであってもよい。

このような構成によれば、分岐部から分岐する２つの分岐流路間に差圧を発生させるためのスイッチングガスを加圧ガスとして用いて、溶出成分が接続流路を通過しているときに、当該接続流路内の圧力が一定となるように加圧制御を行うことができる。したがって、加圧制御のための加圧ガス導入部を別途設ける必要がないため、構造を簡略化することができるとともに、装置の製造コストを低減することができる。

前記加圧制御機構により加圧制御が行われているときの前記接続流路内の圧力は、前記２つの分岐流路における一方の分岐流路内の圧力よりも高く、他方の分岐流路内の圧力よりも低いことが好ましい。

このような構成によれば、スイッチングガスを用いて加圧制御を行った場合でも、溶出成分が接続流路を良好に通過し、かつ、分岐部から分岐する２つの分岐流路のいずれか一方に溶出成分が良好に導かれるような圧力関係とすることができる。

本発明に係るガスクロマトグラフは、カラムと、前記カラムに試料ガスを導入する試料ガス導入部と、前記ガス流路切替装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、スイッチング部による切替動作にかかわらず、溶出成分を接続流路内において同じ速度で移動させることができるため、分析の再現性を良好に得ることができる。また、本発明によれば、分岐部から分岐する２つの分岐流路のいずれか一方に溶出成分を導くタイミングがずれるのを防止することができるため、スイッチング部による切替動作に伴い、溶出成分を分岐流路に良好に導くことができる。

本発明の一実施形態に係るガス流路切替装置が備えられたガスクロマトグラフの構成例を示す図である。 図１のガス流路切替装置においてスイッチングガス入口及び加圧ガス入口にスイッチングガスを導くための構成例を示す図である。 別の実施形態に係るガス流路切替装置が備えられたガスクロマトグラフの構成例を示す図である。 スイッチング部の変形例を示す図である。 さらに別の実施形態に係るガス流路切替装置が備えられたガスクロマトグラフの構成例を示す図である。 図５のガス流路切替装置においてスイッチングガス入口及び加圧ガス入口にスイッチングガスを導くための構成例を示す図である。 従来のガス流路切替装置の構成例を示す図である。 従来のガス流路切替装置においてスイッチングガス入口にスイッチングガスを導くための構成例を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るガス流路切替装置１が備えられたガスクロマトグラフの構成例を示す図である。このガスクロマトグラフでは、試料としてのガス（試料ガス）を試料ガス導入部２からカラム３に導入することにより、試料ガスがカラム３を通過する過程で、当該試料ガスに含まれる各成分が分離され、成分ごとに溶出されるようになっている。

カラム３において溶出された試料ガス中の成分は、ガス流路切替装置１により、複数の分岐流路のいずれかに導かれる。この例では、分岐部１１において分岐する２つの分岐流路１２ａ、１２ｂのいずれか一方に、溶出成分が導かれるようになっている。ガス流路切替装置１は、前記分岐流路１２ａ、１２ｂを含むスイッチング部１０と、カラム３及びスイッチング部１０を接続する接続流路２０とを備えている。接続流路２０は、カラム３の出口３ａと、スイッチング部１０の入口である分岐部１１とを連通している。

接続流路２０の途中には、検出用流路２１が分岐するように接続されており、接続流路２０内を通過する試料ガスの一部が、検出用流路２１を介して検出器３０に導かれるようになっている。検出器３０は、検出用流路２１に導かれた試料ガス中の溶出成分を検出するためのものである。検出器３０としては、例えば水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）や熱伝導度検出器（ＴＣＤ）などの各種検出器を採用することができる。

検出器３０からの検出信号は、制御部４０に入力される。制御部４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成であり、検出器３０から入力された検出信号に基づく処理を行う。制御部４０には、例えば液晶表示器などにより構成される表示部５０が接続されており、当該制御部４０による処理の結果を表示部５０に表示させることができるようになっている。

各分岐流路１２ａ、１２ｂには、スイッチングガス供給流路１３ａ、１３ｂを介して、スイッチングガスを供給することができる。スイッチングガスは、分岐部１１から分岐する２つの分岐流路１２ａ、１２ｂ間に差圧を発生させるためのガスであり、発生させた差圧により、２つの分岐流路１２ａ、１２ｂのいずれか一方に試料ガス中の溶出成分を導くことができるようになっている。２つの分岐流路１２ａ、１２ｂは、分岐部１１において互いに４５°未満の角度をなすように分岐している。

各スイッチングガス供給流路１３ａ、１３ｂには、スイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂからスイッチングガスが流入する。分岐流路１２ａ内を流れる試料ガス及びスイッチングガスは、ガス出口Ｏａから流出し、分岐流路１２ｂ内を流れる試料ガス及びスイッチングガスは、ガス出口Ｏｂから流出するようになっている。ガス出口Ｏａ、Ｏｂには、他の装置が接続されている。前記他の装置としては、例えばパヒューマー（調香師）が溶出成分の香りを嗅ぐための装置などを例示することができるが、このような装置に限られるものではない。

この例では、検出用流路２１が接続流路２０から分岐する位置（分岐位置２２）において、接続流路２０に加圧用流路２３が接続されている。この加圧用流路２３には、加圧ガス入口Ｉｐから加圧ガスが流入するようになっている。本実施形態では、加圧ガス入口Ｉｐにスイッチングガスが供給されることにより、スイッチングガスが加圧ガスとして用いられるようになっている。

図２は、図１のガス流路切替装置１においてスイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂ及び加圧ガス入口Ｉｐにスイッチングガスを導くための構成例を示す図である。スイッチングガスは、スイッチングガス導入部１４からスイッチングガス導入流路１５に導入され、２つのスイッチングガス分配流路１６ａ、１６ｂのいずれかに導かれる。一方のスイッチングガス分配流路１６ａは、スイッチングガス入口Ｉａに接続されており、他方のスイッチングガス分配流路１６ｂは、スイッチングガス入口Ｉｂに接続されている。

スイッチングガス導入流路１５と２つのスイッチングガス分配流路１６ａ、１６ｂは、三方弁１７を介して接続されている。三方弁１７は、スイッチングガス導入流路１５と一方のスイッチングガス分配流路１６ａとを連通させた状態、又は、スイッチングガス導入流路１５と他方のスイッチングガス分配流路１６ｂとを連通させた状態のいずれかに切り替えることができるようになっている。

これにより、スイッチングガス導入流路１５と一方のスイッチングガス分配流路１６ａとを三方弁１７で連通させれば、スイッチングガスをスイッチングガス分配流路１６ａに導くことができる。また、スイッチングガス導入流路１５と他方のスイッチングガス分配流路１６ｂとを三方弁１７で連通させれば、スイッチングガスをスイッチングガス分配流路１６ｂに導くことができる。

スイッチングガス導入流路１５の途中には、圧力制御弁１８が設けられている。この圧力制御弁１８は、弁体を開閉させることにより、ポンプ（図示せず）を介して送り出されるスイッチングガスの圧力が一定となるように制御する。この圧力制御弁１８は、例えば圧力センサにより検出されるスイッチングガスの圧力の検出結果に基づいて、弁体を開閉させるような構成であってもよいし、圧力センサなどを用いずに、スイッチングガスの圧力が一定となるように弁体を開閉させるような構成であってもよい。

２つのスイッチングガス分配流路１６ａ、１６ｂは、それらの途中において抵抗流路１９を介して互いに接続されている。抵抗流路１９は、所定の流量抵抗を有しており、当該抵抗流路１９を通過するスイッチングガスの圧力をΔＰだけ降下させることができるようになっている。抵抗流路１９は、スイッチングガス分配流路１６ａ、１６ｂなどの他の流路よりも相対的に流量抵抗が高い抵抗管により構成することができる。

図２（ａ）に示すように、スイッチングガス導入流路１５と一方のスイッチングガス分配流路１６ａとを三方弁１７で連通させた場合には、スイッチングガスが一方のスイッチングガス分配流路１６ａに導かれる。一方のスイッチングガス分配流路１６ａに導かれたスイッチングガスの一部は、抵抗流路１９を介して他方のスイッチングガス分配流路１６ｂにも流入する。このとき、抵抗流路１９を通過するスイッチングガスの圧力がΔＰだけ降下することにより、スイッチングガス入口Ｉａにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ）と、スイッチングガス入口Ｉｂにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ）との間に、差圧（ΔＰ）が発生することとなる。

これに対して、図２（ｂ）に示すように、スイッチングガス導入流路１５と他方のスイッチングガス分配流路１６ｂとを三方弁１７で連通させた場合には、スイッチングガスが他方のスイッチングガス分配流路１６ｂに導かれる。他方のスイッチングガス分配流路１６ｂに導かれたスイッチングガスの一部は、抵抗流路１９を介して一方のスイッチングガス分配流路１６ａにも流入する。このとき、抵抗流路１９を通過するスイッチングガスの圧力がΔＰだけ降下することにより、スイッチングガス入口Ｉｂにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ）と、スイッチングガス入口Ｉａにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ）との間に、差圧（ΔＰ）が発生することとなる。

このように、三方弁１７の開閉状態を切り替えることにより、スイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂに対してスイッチングガス供給流路１３ａ、１３ｂを介して連通する２つの分岐流路１２ａ、１２ｂ間に、差圧を発生させることができる。これにより、圧力が低い方の分岐流路１２ａ、１２ｂに、カラム３を通過した試料ガスが導かれることとなる。本実施形態では、三方弁１７が制御部４０に接続されており、同じく制御部４０に接続された操作部６０の操作によって、三方弁１７の開閉状態を切り替えることができるようになっている。

三方弁１７の開閉状態は、検出器３０による検出結果に基づいて切り替えられる。すなわち、検出器３０により試料ガスに含まれる成分を検出し、その検出結果に基づいて三方弁１７の開閉状態を切り替えることにより、カラム３において溶出された試料ガス中の溶出成分を２つの分岐流路１２ａ、１２ｂのいずれかに導くことができる。

本実施形態では、検出器３０による検出結果が表示部５０に表示され、その検出結果を操作者が確認しながら操作部６０を操作することにより、三方弁１７の開閉状態を切り替えることができるようになっている。ただし、このような構成に限らず、検出器３０による検出結果に基づいて、三方弁１７の開閉状態が自動的に切り替えられるような構成であってもよい。この場合、表示部５０及び操作部６０の少なくとも一方を省略することも可能である。

スイッチングガス導入流路１５には、三方弁１７と圧力制御弁１８との間において、スイッチングガス分配流路１５１が接続されている。このスイッチングガス分配流路１５１は、抵抗流路１５２を介して加圧ガス入口Ｉｐに接続されている。これにより、スイッチングガス導入流路１５内のスイッチングガスの一部がスイッチングガス分配流路１５１に流入し、加圧ガス入口Ｉｐ及び加圧用流路２３を介して、接続流路２０の途中（分岐部１１の上流側）に加圧ガスとして供給されるようになっている。

具体的には、カラム３において溶出された試料ガス中の溶出成分が接続流路２０を通過しているときに、接続流路２０に加圧ガスとしてスイッチングガスが供給されるようになっている。圧力制御弁１８の働きにより、図２（ａ）及び（ｂ）のいずれの状態においても、接続流路２０に供給されるスイッチングガスの圧力は一定となる。このとき、スイッチングガス導入部１４、スイッチングガス導入流路１５、圧力制御弁１８、スイッチングガス分配流路１５１、抵抗流路１５２、加圧ガス入口Ｉｐ及び加圧用流路２３などは、接続流路２０内の圧力が一定になるように加圧制御を行う加圧制御機構として機能することとなる。

スイッチングガス導入流路１５からスイッチングガス分配流路１５１に流入したスイッチングガスの圧力は、抵抗流路１５２を通過する過程で降下する。この抵抗流路１５２におけるスイッチングガスの圧力の降下量は、抵抗流路１９における降下量（ΔＰ）よりも少なくなるように設定されている。

すなわち、２つの抵抗流路１９、１５２の流量抵抗は、接続流路２０に加圧ガスとしてスイッチングガスが供給されているときの接続流路２０内の圧力が、２つの分岐流路１２ａ、１２ｂにおける一方の分岐流路内の圧力よりも高く、他方の分岐流路内の圧力よりも低くなるように設定されている。これにより、スイッチングガスを用いて加圧制御を行った場合でも、溶出成分が接続流路２０を良好に通過し、かつ、分岐部１１から分岐する２つの分岐流路１２ａ、１２ｂのいずれか一方に溶出成分が良好に導かれるような圧力関係とすることができる。

本実施形態では、カラム３において溶出された試料ガス中の溶出成分が接続流路２０を通過しているときに、当該接続流路２０内の圧力が一定となるように加圧制御が行われる。そのため、分岐部１１から分岐する一方の分岐流路１２ａに試料ガスが導かれるときと、他方の分岐流路１２ｂに試料ガスが導かれるときとで、カラム３の出口３ａにおける圧力を一定に保つことができる。これにより、スイッチング部１０による切替動作にかかわらず、溶出成分を接続流路２０内において同じ速度で移動させることができるため、分析の再現性を良好に得ることができる。

また、スイッチング部１０による切替動作にかかわらず、溶出成分を接続流路２０内において同じ速度で移動させることができるため、分岐部１１から分岐する２つの分岐流路１２ａ、１２ｂのいずれか一方に溶出成分を導くタイミングがずれるのを防止することができる。したがって、スイッチング部１０による切替動作に伴い、溶出成分を分岐流路１２ａ、１２ｂに良好に導くことができる。

さらに、本実施形態では、検出用流路２１を介して接続流路２０に接続された検出器３０による検出結果に基づいて、スイッチング部１０による切替動作を行うことにより、分岐部１１から分岐する２つの分岐流路１２ａ、１２ｂ間に差圧を発生させることができる。このとき、スイッチング部１０による切替動作にかかわらず、溶出成分を接続流路２０内及び検出用流路２１内において同じ速度で移動させることができる。これにより、リテンションタイムを一定に保つことができ、分析の再現性を良好に得ることができる。

特に、本実施形態のように、接続流路２０に対する検出用流路２１及び加圧用流路２３の分岐位置２２を同じ位置にすることにより、接続流路２０内及び検出用流路２１内の圧力を安定して一定に保つことができる。したがって、リテンションタイムを安定して一定に保つことができ、分析の再現性をより良好に得ることができる。

また、本実施形態では、分岐部１１から分岐する２つの分岐流路１２ａ、１２ｂ間に差圧を発生させるためのスイッチングガスを加圧ガスとして用いて、溶出成分が接続流路２０を通過しているときに、当該接続流路２０内の圧力が一定となるように加圧制御を行うことができる。したがって、加圧制御のための加圧ガス導入部を別途設ける必要がないため、構造を簡略化することができるとともに、装置の製造コストを低減することができる。

図３は、別の実施形態に係るガス流路切替装置１が備えられたガスクロマトグラフの構成例を示す図である。本実施形態では、スイッチングガスとは異なる加圧ガスを用いて接続流路２０に対する加圧制御が行われる。この点以外は上記実施形態と同様であるため、上記実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態では、加圧ガス導入部７０から加圧ガス導入流路７１を介して、加圧ガス入口Ｉｐに加圧ガスが供給されるようになっている。加圧ガス入口Ｉｐに供給された加圧ガスは、加圧用流路２３を介して分岐位置２２から接続流路２０に流入するようになっている。

加圧ガス導入流路７１の途中には、圧力制御弁７２が設けられている。この圧力制御弁７２は、弁体を開閉させることにより、ポンプ（図示せず）を介して送り出される加圧ガスの圧力が一定となるように制御する。この圧力制御弁７２は、例えば圧力センサにより検出されるスイッチングガスの圧力の検出結果に基づいて、弁体を開閉させるような構成であってもよいし、圧力センサなどを用いずに、スイッチングガスの圧力が一定となるように弁体を開閉させるような構成であってもよい。

このように、本実施形態では、加圧ガス導入部７０、加圧ガス導入流路７１、圧力制御弁７２、加圧ガス入口Ｉｐ及び加圧用流路２３などが、接続流路２０内の圧力が一定になるように加圧制御を行う加圧制御機構として機能することとなる。この場合、スイッチングガスをスイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂに供給するための構成としては、図２の例において、スイッチングガス分配流路１５１及び抵抗流路１５２を省略した構成とすることができる。

図４は、スイッチング部１０の変形例を示す図である。この変形例では、分岐部１１から分岐する２つの分岐流路１２ａ、１２ｂにスイッチングガスを供給する態様が、上記実施形態の場合とは異なっている。

具体的には、スイッチングガス導入部１４からスイッチングガスが導入されるスイッチングガス導入流路１５が、２つのスイッチングガス分配流路８１、８２に分岐している。一方のスイッチングガス分配流路８１は、分岐部１１に接続されており、他方のスイッチングガス分配流路８２は、三方弁１７に接続されている。スイッチングガス導入流路１５の途中には、圧力制御弁１８が設けられている。三方弁１７及び圧力制御弁１８などの構成は、上記実施形態と同様であるため、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

一方のスイッチングガス分配流路８１には、抵抗流路８１１が含まれており、スイッチングガス導入流路１５からスイッチングガス分配流路８１に流入したスイッチングガスの圧力が、抵抗流路８１１を通過する過程でΔＰ１だけ降下するようになっている。スイッチングガス分配流路８１内において抵抗流路８１１を通過したスイッチングガスは、分岐部１１に供給される。

他方のスイッチングガス分配流路８２には、三方弁１７を介して、２つの切替流路８３、８４が接続されている。三方弁１７は、スイッチングガス分配流路８２と一方の切替流路８３とを連通させた状態、又は、スイッチングガス分配流路８２と他方の切替流路８４とを連通させた状態のいずれかに切り替えることができるようになっている。

これにより、スイッチングガス分配流路８２と一方の切替流路８３とを三方弁１７で連通させれば、スイッチングガスを切替流路８３に導くことができる。また、スイッチングガス分配流路８２と他方の切替流路８４とを三方弁１７で連通させれば、スイッチングガスを切替流路８４に導くことができる。他方の切替流路８４には、抵抗流路８４１が含まれており、スイッチングガス分配流路８２から切替流路８４に流入したスイッチングガスの圧力は、抵抗流路８４１を通過する過程でΔＰ２だけ降下するようになっている。

２つの切替流路８３、８４は、下流側においてスイッチングガス分配流路８５に合流している。スイッチングガス分配流路８５は、分岐流路１２ｂに接続されており、２つの切替流路８３、８４のいずれか一方を通過したスイッチングガスが、スイッチングガス分配流路８５を介して、分岐流路１２ｂに供給されるようになっている。

図４（ａ）に示すように、スイッチングガス分配流路８２と一方の切替流路８３とを三方弁１７で連通させた場合には、スイッチングガスが一方の切替流路８３に導かれる。一方の切替流路８３に導かれたスイッチングガスは、圧力が降下することなく分岐流路１２ｂに供給される。これに対して、スイッチングガス分配流路８１から分岐部１１に供給されるスイッチングガスは、抵抗流路８１１を通過する過程で圧力がΔＰ１だけ降下する。

したがって、分岐流路１２ｂにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ）と、分岐部１１におけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ１）との間には、差圧（ΔＰ１）が発生する。これにより、接続流路２０からの試料ガスは、圧力が低い分岐流路１２ａ側に導かれて、ガス出口Ｏａから流出することとなる。

図４（ｂ）に示すように、スイッチングガス分配流路８２と他方の切替流路８４とを三方弁１７で連通させた場合には、スイッチングガスが他方の切替流路８４に導かれる。他方の切替流路８４に導かれたスイッチングガスは、抵抗流路８４１を通過する過程で圧力がΔＰ２だけ降下した後、分岐流路１２ｂに供給される。これに対して、スイッチングガス分配流路８１から分岐部１１に供給されるスイッチングガスは、抵抗流路８１１を通過する過程で圧力がΔＰ１だけ降下する。

ΔＰ２は、ΔＰ１よりも大きくなるように設定されている。したがって、分岐部１１におけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ１）と、分岐流路１２ｂにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ２）との間には、差圧（ΔＰ２−ΔＰ１）が発生する。これにより、接続流路２０からの試料ガスは、圧力が低い分岐流路１２ｂ側に導かれて、ガス出口Ｏｂから流出することとなる。

図５は、さらに別の実施形態に係るガス流路切替装置１が備えられたガスクロマトグラフの構成例を示す図である。本実施形態では、スイッチング部１０が３つ分岐部１１１、１１２、１１３を有しており、これらの分岐部１１１、１１２、１１３から分岐する４つの分岐流路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄのいずれかに試料ガスを導くことができるような構成となっている。また、本実施形態では、検出用流路２１及び検出器３０が省略されている。これらの点以外は上記実施形態と同様であるため、上記実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

分岐部１１１は、３つの分岐部１１１、１１２、１１３の中で最も上流側に位置しており、スイッチング部１０の入口を構成している。接続流路２０は、カラム３の出口３ａと、スイッチング部１０の入口である分岐部１１１とを連通している。分岐部１１１からは、２つの分岐流路１２ａ、１２ｄが分岐している。分岐部１１２は分岐流路１２ａの途中に設けられており、当該分岐部１１２において分岐流路１２ａから分岐流路１２ｂが分岐している。また、分岐部１１３は分岐流路１２ｄの途中に設けられており、当該分岐部１１３において分岐流路１２ｄから分岐流路１２ｃが分岐している。

２つの分岐流路１２ａ、１２ｄは、分岐部１１１において互いに４５°未満の角度をなすように分岐している。また、２つの分岐流路１２ａ、１２ｂは、分岐部１１２において互いに４５°未満の角度をなすように分岐している。また、２つの分岐流路１２ｃ、１２ｄは、分岐部１１３において互いに４５°未満の角度をなすように分岐している。

各分岐流路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄには、スイッチングガス供給流路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを介して、スイッチングガスを供給することができる。スイッチングガスは、各分岐部１１１、１１２、１１３から分岐する４つの分岐流路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ間に差圧を発生させるためのガスであり、発生させた差圧により、４つの分岐流路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄのいずれかに試料ガス中の溶出成分を導くことができるようになっている。

各スイッチングガス供給流路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄには、スイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄからスイッチングガスが流入する。各分岐流路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内を流れる試料ガス及びスイッチングガスは、それぞれ異なるガス出口Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃ、Ｏｄから流出するようになっている。ガス出口Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃ、Ｏｄには、他の装置が接続されている。前記他の装置としては、例えばパヒューマー（調香師）が溶出成分の香りを嗅ぐための装置などを例示することができるが、このような装置に限られるものではない。

接続流路２０には加圧用流路２３が接続されており、この加圧用流路２３には、加圧ガス入口Ｉｐから加圧ガスが流入するようになっている。本実施形態では、加圧ガス入口Ｉｐにスイッチングガスが供給されることにより、スイッチングガスが加圧ガスとして用いられるようになっているが、スイッチングガスとは異なる加圧ガスを用いて接続流路２０に対する加圧制御が行われるような構成であってもよい。

図６は、図５のガス流路切替装置１においてスイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄ及び加圧ガス入口Ｉｐにスイッチングガスを導くための構成例を示す図である。スイッチングガスは、スイッチングガス導入部１４からスイッチングガス導入流路１５に導入され、２つのスイッチングガス分配流路１６１、１６２のいずれかに導かれる。スイッチングガス導入流路１５の途中に設けられた圧力制御弁１８、及び、スイッチングガス導入流路１５の途中から分岐するスイッチングガス分配流路１５１などの構成については、上記実施形態と同様であるため、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

スイッチングガス導入流路１５と２つのスイッチングガス分配流路１６１、１６２は、三方弁１７１を介して接続されている。これにより、スイッチングガス導入流路１５と一方のスイッチングガス分配流路１６１とを三方弁１７１で連通させれば、スイッチングガスをスイッチングガス分配流路１６１に導くことができる。また、スイッチングガス導入流路１５と他方のスイッチングガス分配流路１６２とを三方弁１７１で連通させれば、スイッチングガスをスイッチングガス分配流路１６２に導くことができる。

スイッチングガス分配流路１６１は、三方弁１７２を介して、２つのスイッチングガス分配流路１６ａ、１６ｂに接続されている。スイッチングガス分配流路１６ａは、スイッチングガス入口Ｉａに接続されており、スイッチングガス分配流路１６ｂは、スイッチングガス入口Ｉｂに接続されている。

これにより、スイッチングガス分配流路１６１とスイッチングガス分配流路１６ａとを三方弁１７２で連通させれば、スイッチングガス分配流路１６１内のスイッチングガスをスイッチングガス分配流路１６ａに導くことができる。また、スイッチングガス分配流路１６１とスイッチングガス分配流路１６ｂとを三方弁１７２で連通させれば、スイッチングガス分配流路１６１内のスイッチングガスをスイッチングガス分配流路１６ｂに導くことができる。

また、スイッチングガス分配流路１６２は、三方弁１７３を介して、２つのスイッチングガス分配流路１６ｃ、１６ｄに接続されている。スイッチングガス分配流路１６ｃは、スイッチングガス入口Ｉｃに接続されており、スイッチングガス分配流路１６ｄは、スイッチングガス入口Ｉｄに接続されている。

これにより、スイッチングガス分配流路１６２とスイッチングガス分配流路１６ｃとを三方弁１７３で連通させれば、スイッチングガス分配流路１６２内のスイッチングガスをスイッチングガス分配流路１６ｃに導くことができる。また、スイッチングガス分配流路１６２とスイッチングガス分配流路１６ｄとを三方弁１７３で連通させれば、スイッチングガス分配流路１６２内のスイッチングガスをスイッチングガス分配流路１６ｄに導くことができる。

スイッチングガス分配流路１６１、１６２間、スイッチングガス分配流路１６ａ、１６ｂ間、及び、スイッチングガス分配流路１６ｃ、１６ｄ間は、それらの途中において、それぞれ抵抗流路１９１、１９２、１９３を介して互いに接続されている。各抵抗流路１９１、１９２、１９３は、所定の流量抵抗を有しており、当該抵抗流路１９１、１９２、１９３を通過するスイッチングガスの圧力をΔＰだけ降下させることができるようになっている。抵抗流路１９１、１９２、１９３は、スイッチングガス分配流路１６１、１６２、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄなどの他の流路よりも相対的に流量抵抗が高い抵抗管により構成することができる。

図６に示すように、スイッチングガス導入流路１５と一方のスイッチングガス分配流路１６１とを三方弁１７１で連通させた場合には、スイッチングガスが一方のスイッチングガス分配流路１６１に導かれる。一方のスイッチングガス分配流路１６１に導かれたスイッチングガスの一部は、抵抗流路１９１を介して他方のスイッチングガス分配流路１６２にも流入する。このとき、抵抗流路１９１を通過するスイッチングガスの圧力がΔＰだけ降下することにより、スイッチングガス分配流路１６１内におけるスイッチングガスの圧力（Ｐ）と、スイッチングガス分配流路１６２内におけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ）との間に、差圧（ΔＰ）が発生することとなる。

そして、図６のように、スイッチングガス分配流路１６１とスイッチングガス分配流路１６ａとを三方弁１７２で連通させた場合には、スイッチングガス分配流路１６１内のスイッチングガスがスイッチングガス分配流路１６ａに導かれる。スイッチングガス分配流路１６ａに導かれたスイッチングガスの一部は、抵抗流路１９２を介してスイッチングガス分配流路１６ｂにも流入する。このとき、抵抗流路１９２を通過するスイッチングガスの圧力がΔＰだけ降下することにより、スイッチングガス入口Ｉａにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ）と、スイッチングガス入口Ｉｂにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ）との間に、差圧（ΔＰ）が発生することとなる。

また、図６のように、スイッチングガス分配流路１６２とスイッチングガス分配流路１６ｃとを三方弁１７３で連通させた場合には、スイッチングガス分配流路１６２内のスイッチングガスがスイッチングガス分配流路１６ｃに導かれる。スイッチングガス分配流路１６ｃに導かれたスイッチングガスの一部は、抵抗流路１９３を介してスイッチングガス分配流路１６ｄにも流入する。このとき、抵抗流路１９３を通過するスイッチングガスの圧力がΔＰだけ降下することにより、スイッチングガス入口Ｉｃにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−ΔＰ）と、スイッチングガス入口Ｉｄにおけるスイッチングガスの圧力（Ｐ−２×ΔＰ）との間に、差圧（ΔＰ）が発生することとなる。

このように、三方弁１７１、１７２、１７３を図６のような開閉状態とした場合には、スイッチングガス入口Ｉｄにおけるスイッチングガスの圧力が最も低くなる。この場合、カラム３を通過した試料ガスは、スイッチングガス入口Ｉｄにスイッチングガス供給流路１３ｄを介して連通する分岐流路１２ｄへと導かれ、ガス出口Ｏｄから流出することとなる。

三方弁１７１、１７２、１７３の開閉状態はそれぞれ切替可能であり、それらの開閉状態の組み合わせに応じて、いずれかのスイッチングガス入口Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄにおけるスイッチングガスの圧力を最も低くすることができる。したがって、三方弁１７１、１７２、１７３の開閉状態を切り替えることにより、いずれかの分岐流路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに択一的に試料ガスを導き、いずれかのガス出口Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃ、Ｏｄから流出させることができる。

本実施形態では、検出用流路２１及び検出器３０が省略された構成について説明したが、このような構成に限らず、上述の実施形態と同様に、検出用流路２１及び検出器３０を備えた構成であってもよい。その場合、検出用流路２１が接続流路２０から分岐する位置において、接続流路２０に加圧用流路２３が接続されていることが好ましい。

以上の実施形態では、スイッチング部１０が２つの分岐流路１２ａ、１２ｂを備えた構成、及び、４つの分岐流路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを備えた構成について説明したが、このような構成に限られるものではない。すなわち、スイッチング部１０が複数の分岐流路を備えた構成であれば、分岐流路の数は限定されるものではない。

また、接続流路２０内の圧力が一定となるように加圧制御を行う加圧制御機構としては、圧力制御弁１８、７２を用いて加圧制御を行うような構成に限らず、他のあらゆる構成を採用することができる。

１ ガス流路切替装置
２ 試料ガス導入部
３ カラム
３ａ 出口
１０ スイッチング部
１１ 分岐部
１２ａ〜１２ｄ 分岐流路
１３ａ〜１３ｄ スイッチングガス供給流路
１４ スイッチングガス導入部
１５ スイッチングガス導入流路
１６ａ〜１６ｄ スイッチングガス分配流路
１７ 三方弁
１８ 圧力制御弁
１９ 抵抗流路
２０ 接続流路
２１ 検出用流路
２２ 分岐位置
２３ 加圧用流路
３０ 検出器
４０ 制御部
５０ 表示部
６０ 操作部
７０ 加圧ガス導入部
７１ 加圧ガス導入流路
７２ 圧力制御弁
８１ スイッチングガス分配流路
８２ スイッチングガス分配流路
８３、８４ 切替流路
８５ スイッチングガス分配流路
１１１〜１１３ 分岐部
１５１ スイッチングガス分配流路
１５２ 抵抗流路
１６１、１６２ スイッチングガス分配流路
１７１〜１７３ 三方弁
１９１〜１９３ 抵抗流路
８１１、８４１ 抵抗流路

Claims (6)

1. カラムにおいて溶出された試料ガス中の成分を複数の分岐流路のいずれかに導くためのガス流路切替装置であって、
   少なくとも１つの分岐部を有し、前記分岐部から分岐する２つの分岐流路間に差圧を発生させることにより、前記カラムにおいて溶出された試料ガス中の成分を前記２つの分岐流路のいずれかに導くスイッチング部と、
   前記カラムの出口及び前記スイッチング部の入口を連通する接続流路と、
   前記カラムにおいて溶出された試料ガス中の成分が前記接続流路を通過しているときに、前記接続流路内の圧力が一定となるように加圧制御を行う加圧制御機構とを備えたことを特徴とするガス流路切替装置。
2. 前記接続流路の途中から分岐する検出用流路と、
   前記検出用流路に導かれた試料ガスに含まれる成分を検出する検出器とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のガス流路切替装置。
3. 前記検出用流路が前記接続流路から分岐する位置において前記接続流路に接続された加圧用流路をさらに備え、
   前記加圧制御機構は、前記加圧用流路を介して前記接続流路に加圧ガスを供給することにより加圧制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のガス流路切替装置。
4. 前記スイッチング部には、前記分岐部から分岐する２つの分岐流路間に差圧を発生させるためのスイッチングガスを導入するスイッチングガス導入部が備えられており、
   前記加圧制御機構は、前記スイッチングガス導入部からのスイッチングガスを加圧ガスとして前記接続流路の途中に供給することにより、加圧制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガス流路切替装置。
5. 前記加圧制御機構により加圧制御が行われているときの前記接続流路内の圧力は、前記２つの分岐流路における一方の分岐流路内の圧力よりも高く、他方の分岐流路内の圧力よりも低いことを特徴とする請求項４に記載のガス流路切替装置。
6. カラムと、
   前記カラムに試料ガスを導入する試料ガス導入部と、
   請求項１〜５のいずれかに記載のガス流路切替装置とを備えたことを特徴とするガスクロマトグラフ。

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