JP3463413B2 - ガスクロマトグラフ装置 - Google Patents

ガスクロマトグラフ装置

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JP3463413B2 JP12571595A JP12571595A JP3463413B2 JP 3463413 B2 JP3463413 B2 JP 3463413B2 JP 12571595 A JP12571595 A JP 12571595A JP 12571595 A JP12571595 A JP 12571595A JP 3463413 B2 JP3463413 B2 JP 3463413B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はガスクロマトグラフ装置
に関する。 【0002】 【従来の技術】ガスクロマトグラフ装置の試料導入系に
おいては、従来から背圧制御方式といわれる方式が用い
られている。背圧制御方式とは、スプリット流路等のカ
ラム以外の流路を通してキャリアガスの一部を排出する
ことにより試料気化室内のガス圧を調節しながら分析を
行なう方式である。 【0003】図6は、スプリット型のガスクロマトグラ
フ装置の試料導入系を中心とする要部の構成図である。
カラム14の入口に設けられた試料気化室11には、キ
ャリアガスを導入するためのキャリアガス流路、試料気
化室11内のシリコンゴムキャップが発生する成分を排
出するためのパージ流路、及び、試料気化室11に注入
された試料の一部をキャリアガスとともに排出するため
のスプリット流路が接続されている。 【0004】キャリアガス流路にはHeガス等のキャリ
アガスの流量を制御するためのマスフローコントローラ
10が、また、パージ流路には圧力センサ12が設けら
れている。この圧力センサ12と試料気化室11との間
にはガス抵抗が殆ど無いため、圧力センサ12によって
検出される圧力は試料気化室11内部の圧力と同一と看
做せる。圧力センサ12による検出信号は制御部15へ
入力され、制御部15はガス圧が一定になるようにスプ
リット流路に設けられている制御バルブ13を制御す
る。制御部15は、スプリット流路とカラム14とに流
れるガスの比(スプリット比)を一定とするように、マ
スフローコントローラ10を制御して試料気化室11に
流入するキャリアガスの流量も調節する。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】以上のような構成にお
いて、液体試料が試料気化室11の上部から注入された
直後には試料が気化して体積が急激に膨張するため、瞬
間的に試料気化室11内部の圧力が上昇する。このと
き、その圧力を降下させるため、制御部15は、スプリ
ット流路を通して排出されるガスを急激に増加させるよ
うに制御バルブ13を制御する。このため、スプリット
比から算出される量以上の試料が、キャリアガスととも
にスプリット流路を通して排出されることになる。この
結果、カラム14に送り込まれる試料の量が少なくなっ
てしまい、分析の感度が低下するという問題点があっ
た。 【0006】本発明はこのような問題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、適正な
量の試料を確実にカラムへ送り込むことによって、高い
分析感度を確保することができるガスクロマトグラフ装
置を提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、分析時に、カラム以外の流路を通
してキャリアガスの一部を排出することによりカラム入
口のガス圧を調節するガスクロマトグラフ装置におい
て、 a)前記ガス圧を検出する検出手段と、 b)前記流路を通して排出されるガスの流量を調節する流
量調節手段と、 c)前記検出手段によってガス圧の急激な変化が検出され
たときに前記流路を通して排出されるガスの流量の急激
な増加を抑えるべく、前記検出手段による検出信号が所
定時間だけ遅延された信号に基づいて前記流量調節手段
を制御する制御手段と、を備えることを特徴としてい
る。 【0008】 【作用】本発明における制御手段は、基本的に、検出手
段により検出されるガス圧が一定になるように流量調節
手段を制御する。しかしながら、検出手段による検出信
号が所定時間だけ遅延された信号に基づいて流量調節手
段を制御するため、カラム入口のガス圧が急激に上昇し
たときでも、上昇したガス圧を即時に所望のガス圧に戻
すように排出されるガスの流量が増すのではなく、試料
注入後の所定時間の間は、該流量はそれ以前と同一か、
或いは若干量しか増加しない。このため、液体試料が試
料気化室内に注入された直後、瞬間的にガス圧が上昇し
たときには、カラムへ送り込まれる試料の量もガス圧の
上昇に応じて増加する。 【0009】 【発明の効果】この結果、本発明によれば、分析に必要
な量の試料がカラムへ確実に送り込まれるため、感度の
高い分析を行なうことができる。 【0010】 【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しつ
つ説明する。 【0011】[実施例1]図1は本発明の第1の実施例
(以下「実施例1」という)であるガスクロマトグラフ
装置の構成図、図2は実施例1におけるガス圧制御を説
明するための波形図である。 【0012】本実施例では、圧力センサ12による検出
信号は、制御部15に含まれる遅延部152を介して流
量制御部151へ入力される。 【0013】上記構成において、液体試料が試料気化室
11内に注入されたとき(図2中のAの時点)、急激に
気化し体積が膨張するため、圧力センサ12で検出され
る検出値は急激に上昇する(図2中の実線のカーブ)。
この検出信号は、遅延部152において所定遅延量だけ
遅延されるため(図2中の破線のカーブ)、流量制御部
151においてガス圧の上昇が検知されるのは図2中の
Bの時点である。Bの時点に至る直前までは、制御バル
ブ13はそれ以前の状態に保たれる。Aの時点からBの
時点までの間、試料気化室11内では、上昇したガス圧
によってカラム14とスプリット流路(更にはパージ流
路)へ流れ込むガス(キャリアガスと気化した試料との
混合ガス)の流量が増加する。そして、Bの時点に至っ
たときに、流量制御部151は、遅延された検出信号に
対応してガスの排出量を増加させるように制御バルブ1
3を開く。しかしながら、その時点では既に気化した試
料は試料気化室11内に殆ど残っていないため、スプリ
ット流路を通して排出されるガス中に含まれる試料の量
は極く僅かである。 【0014】なお、Bの時点において、実際には試料気
化室11内のガス圧は元の値に戻りつつあるのにも拘ら
ず、流量制御部151はガス圧が上昇しているものと判
断して制御バルブ13を制御するため、試料気化室11
内のガス圧は図2の実線の如く一時的に低下する。しか
し、既に試料の殆どはカラム14へ送られて、この試料
に基づいた分析が行なわれるため、Bの時点以降のガス
圧低下が分析に与える影響は軽微である。 【0015】上記遅延部152における所定遅延量を効
果的に設定するためには、以下のようにすれば良い。す
なわち、試料を注入したときのガス圧の上昇は、試料の
気化体積に依存している。この気化体積は、主として次
のパラメータによって決まっている。 (1)試料注入前のガス圧 (2)試料気化室の温度 (3)試料の注入量 (4)試料の溶媒の種類 これらの中で(1)のガス圧は圧力センサ12により、(2)
の温度は試料気化室11に取り付けられた温度センサ
(図示せず)により検出できる。また、(3)の注入量は
試料を自動的に注入する装置を用いれば管理することが
できる。更に、(4)の溶媒は、作業者が外部から入力キ
ーで指定する構成とすることにより、制御部15に認識
させることができる。従って、制御部15において、こ
れらのパラメータのすべて、或いは一部に基づき最適の
遅延量を算出し、その値を遅延部152に設定するよう
にすれば、より効果的な流量制御が行なえる。 【0016】なお、上記実施例1における遅延部152
は、アナログ回路及びデジタル回路のいずれでも構成で
きる。遅延部152をアナログ回路で構成するときに
は、遅延後の信号をアナログ−デジタル変換して流量制
御部151へ入力する。一方、遅延部152をデジタル
回路で構成するときには、遅延前の信号をアナログ−デ
ジタル変換して遅延部152へ入力する。 【0017】[実施例2]図3は本発明の第2の実施例
(以下「実施例2」という)であるガスクロマトグラフ
装置の構成図、図4は実施例2におけるガス圧制御を説
明するための波形図である。 【0018】本実施例では、圧力センサ12による検出
信号は、制御部15に含まれる積分演算部153を介し
て流量制御部151へ入力される。積分演算部153
は、入力信号を所定の(又は可変の)時定数で積分して
出力する。このため、図4中に実線のカーブで示されて
いるガス圧の急激な変化は、破線のカーブで示されるよ
うに緩和されて流量制御部151へ入力される。すなわ
ち、試料が試料注入室11内に注入されてガス圧が急激
に上昇しても、上昇したガス圧を即時に元のガス圧に戻
すほどには制御バルブ13の制御量は大きくされない。
従って、スプリット流路から排出される試料の量はスプ
リット比から算出されるに近い量に保たれ、分析を行な
うに充分な量の試料がカラム14へ送り込まれるため、
高感度の分析が行なえる。 【0019】なお、実施例1の遅延部152と同様に、
上記実施例2の積分演算部153も、アナログ回路及び
デジタルフィルタ等によるデジタル回路のいずれでも実
現可能であることは明かである。 【0020】[実施例3]図5は本発明の第3の実施例
(以下「実施例3」という)であるガスクロマトグラフ
装置の構成図である。 【0021】本実施例では、圧力センサ12による検出
信号は、制御部15に含まれる補正演算部154を介し
て流量制御部151へ入力される。補正演算部154に
は、予め補正データを記憶したメモリ155が接続され
ている。 【0022】メモリ155には、補正演算部154に入
力される検出信号の変化量を緩和して出力するような、
或いは、検出信号の応答速度を変えるような補正演算を
行なうためのデータが格納されている。例えば、補正演
算部154では、圧力センサ12による検出信号を所定
の間隔でサンプリングし、隣合う2点間の変化量Δxに
1以下の所定定数を乗算した結果を変化量とするような
出力を得るようにする。この所定定数を、上記実施例1
で述べたようなパラメータに基づき、実験的に又は計算
機シミュレーション等によって予め算出しておき、メモ
リ155に記憶させておく。このようにして得た補正演
算部154の出力は、検出信号の急峻な変化が緩和さ
れ、緩慢な変化をする信号となる。従って、上記実施例
2と同様に、試料が試料気化室11内に注入されてガス
圧が急激に上昇しても、上昇したガス圧を即時に元のガ
ス圧に戻すほどには制御バルブ13の制御量は大きくさ
れない。このため、スプリット流路から排出される試料
の量はスプリット比から算出されるに近い量に保たれ、
分析を行なうに充分な量の試料がカラム14へ送り込ま
れるため、高感度の分析が行なえる。 【0023】なお、補正演算部154及びメモリ155
に記憶する補正データを適当に選ぶことにより、上記実
施例1及び2に類似した出力を得ることも可能である
し、所定以上の急峻な検出信号の変化を無視するような
出力を得ることもできる。 【0024】[変形例]更に、上記実施例の変形例とし
ては、圧力センサ12の応答速度や遅延量などを直接作
業者が入力キーの操作によって外部から指定できるよう
にしても良い。 【0025】また、以上の説明はスプリット型ガスクロ
マトグラフ装置について説明したが、パージ流路等を通
してキャリアガスの一部を排出するもので、その流量を
制御することによって試料気化室内のガス圧を一定に保
つように構成される非スプリット型のガスクロマトグラ
フ装置にも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の第1の実施例(実施例1)であるガ
スクロマトグラフ装置の構成図。 【図2】 実施例1におけるガス圧制御を説明するため
の波形図。 【図3】 本発明の第2の実施例(実施例2)であるガ
スクロマトグラフ装置の構成図。 【図4】 実施例2におけるガス圧制御を説明するため
の波形図。 【図5】 本発明の第3の実施例(実施例3)であるガ
スクロマトグラフ装置の構成図。 【図6】 従来の一般的なガスクロマトグラフ装置の構
成図。 【符号の説明】 11…試料気化室 12…圧力センサ 13…制御バルブ 14…カラム 15…制御部 151…流量制御部 152…遅延部 153…積分演算部 154…補正演算部 155…メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 30/10 G01N 30/12 G01N 30/32

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 分析時に、カラム以外の流路を通してキ
    ャリアガスの一部を排出することによりカラム入口のガ
    ス圧を調節するガスクロマトグラフ装置において、 a)前記ガス圧を検出する検出手段と、 b)前記流路を通して排出されるガスの流量を調節する流
    量調節手段と、 c)前記検出手段によってガス圧の急激な変化が検出され
    たときに前記流路を通して排出されるガスの流量の急激
    な増加を抑えるべく、前記検出手段による検出信号が所
    定時間だけ遅延された信号に基づいて前記流量調節手段
    を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
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