JP4063601B2 - 試料供給装置付き気化器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液状の試料を気化する試料供給装置付き気化器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の試料供給方法として、図4に示すように、キャリアガス導入口21を一端に有し、導出口22を他端に有する水平流路23と、この水平流路23のほぼ中央から上に向かうように連設され、先端に試料導入口24を有する鉛直流路25とを備えたT字管26を用いるものがある。
【0003】
そして、上記従来の試料供給方法では、前記水平流路23内を、キャリアガス導入口21からのキャリアガスGが導出口22に向かって流れる状態とし、前記鉛直流路25から水平流路23内に液状の試料Sを落下させ、この試料SをキャリアガスGによって吹き飛ばすことにより、試料Sを導出口22から外部に導出するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の構成からなる従来の試料供給方法では、特に、前記試料Sの供給流量が小さく、かつキャリアガスGの流量も小さいときに、前記導出口22の下流側に送られる試料Sの量の時間的な変化が大きくなるという問題があった。これは、前記試料Sの流量が小さいときには、表面張力の関係などにより、試料Sの液滴がある程度成長する(大きくなる)まで前記水平流路23に落下せず、つまりは試料Sが水平流路23内に間欠的に送られることになるためであると考えられる。
【0005】
この発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、液状の試料を一定流量で供給することにより、試料の気化量を非常に安定的に定量化することができる試料供給装置付き気化器を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の試料供給装置付き気化器は、液状の試料を流すスパイラル状に配列された配管と、この配管に取り囲まれるように配置され、かつ、当該配管を加熱するヒータと、前記配管に前記試料を導出する試料供給装置とを備え、この試料供給装置は、前記試料を下流側の前記配管内に導出する導出口と、前記導出口の周囲に、下流側に向かう気体の流れを形成するための気流形成手段とを有し、前記導出口は、内管と外管とからなる二重管部分の内管の先端に形成され、前記気流形成手段は、前記外管と、前記内管および外管の間にその上流側から気体を供給する気体供給源とからなる(請求項1)。
【0007】
【0008】
【0009】
上記の構成により、液状の試料を一定流量で供給することにより、試料の気化量を非常に安定的に定量化することができる試料供給装置付き気化器を提供することができる。すなわち、前記導出口の周囲に形成された気体の流れがベンチュリー効果を引き起こし、導出口の上流側にある試料Sが下流側へと引っ張りだされることになるのであり、前記試料Sがその表面張力などによって導出口の上流側に滞ることを確実に防止できる。また、前記気体は、前記導出口から導出される試料に対してその全周から混合するように流れることから、導出口から導出された試料を極めて短時間で細かく砕き微粒子化することができるのである。
【0010】
【0011】
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を、図を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第一実施例に係る試料供給装置D付き気化器1の構成を概略的に示す説明図、図2は、前記試料供給装置Dの構成を概略的に示す縦断面図である。
試料供給装置Dは、液状の試料Sを気化する気化器1に定量の前記試料Sを供給するために用いられる定量化ノズルであり、前記試料Sを下流側に向けて導出する導出口2と、この導出口2の周囲に、下流側に向かう気体の流れを形成するための気流形成手段3とを備えている。
【0013】
そして、前記試料供給装置Dは、直線的にのびた第一管部4と、この第一管部4のほぼ中央から第一管部4の軸方向とは垂直な方向にのびた第二管部5とを有するT字管6を用いて構成されている。
【0014】
前記試料Sは、例えば、H2O である。そして、試料Sは、例えば、0.2〜1.3L/minの流量で試料供給装置Dに供給される。
【0015】
前記第一管部4は、上流側から順に、単一管部分4aと、二重管部分4bとを有しており、前記二重管部分4bは、試料Sが内部を流れる内管7と、キャリアガスGが内部流れる外管8と構成されている。また、前記単一管部分4aは、前記内管7に試料Sを導入するための試料導入部となっている。
【0016】
前記内管7は、その内部が、第一管部4の上流端に形成された試料導入口9に連通しており、また、下流端が前記導出口2となっている。そして、内管7は、通常の配管よりも十分細く設計されるのであり、その内径が、例えば、約0.1〜2.0mmとなるように形成される。
【0017】
前記外管8は、その内部が、前記第二管部5の上流端に形成されたキャリアガス導入口5aに連通しており、また、キャリアガス導出口となる下流端が前記導出口2とほぼ同じ位置にある。そして、前記外管8と、前記内管7および外管8の間にその上流側から気体(キャリアガスG)を供給する気体供給源(図示せず)とにより、前記気流形成手段3が構成されている。
【0018】
また、前記外管8は、その内径が、前記内管7の外径よりも0.4〜1.0mmだけ大きくなるように形成される。
【0019】
前記キャリアガスGは、例えば、空気や、窒素,アルゴンなどの不活性ガスであり、前記キャリアガス導入口5aから、例えば、0.2〜2.0L/minの流量で供給される。
【0020】
前記気化器1は、気化対象の液体を流し、耐腐食性を有する配管10と、この配管10を加熱するヒータ11とを備えている。そして、前記配管10は、スパイラル状に配列されてなり、かつ前記ヒータ11を取り囲むように配置される。また、前記気化器1は、前記配管10に近接または接触した状態で配置される温度センサ12を有している。
【0021】
そして、前記試料供給装置Dを用いて気化器1に試料Sを導入するときには、前記導出口2を配管10内に挿入した状態とするのである。
【0022】
次に、上記の構成からなる試料供給装置Dの動作について説明する。
前記試料導入口9からの試料Sは、第一管部4の単一管部分4aを経た後、二重管部分4bの内管7内を通り、前記導出口2から下流側へと導出される。
【0023】
一方、前記キャリアガス導入口5aからのキャリアガスGは、前記第二管部5内を経た後、第一管部4の二重管部分4bにおける内管7と外管8との間を通り、前記導出口2の周囲から下流側へと導出されることになる。すなわち、前記導出口2の周囲に、下流側に向かう気体(キャリアガスG)の流れが形成されることとなる。
【0024】
そのため、前記導出口2の周囲に形成されたキャリアガスGの流れがベンチュリー効果を引き起こし、内管7内の試料Sが下流側へと引っ張りだされることになるのであり、前記試料Sがその表面張力などによって内管7内(導出口2の上流側)に滞ることを確実に防止できる。また、前記キャリアガスGは、前記導出口2から導出される試料Sに対してその全周から混合するように流れることから、導出口2から導出された試料Sを極めて短時間で細かく砕き微粒子化することができる。
【0025】
また、前記試料供給装置Dを用いて気化器1に試料Sを供給・導出する場合には、前記導出口2を気化器1の配管10内に挿入しておくことにより、導出口2からの試料Sと導出口2の周囲を流れるキャリアガスGとの混合を気化器1(配管10)内で行うことができるため、細かく砕かれた試料Sを直ちに気化することが可能となり、気化器1における試料Sの気化量を非常に安定的に定量化し、気化量の時間的な変化を極力小さくすることができる。なお、上記の効果は、前記導出口2を、気化器1の配管10の高温部(図示せず)内に挿入配置しておくことにより、一層確実なものとなる。
【0026】
そして、上述した試料Sの供給流量の安定化(定量化)を図れるという効果は、前記試料Sの流量が小さく、試料Sの表面張力の影響を受けやすい場合に、より発揮されることになる。
【0027】
なお、前記内管7と外管8との間に形成される隙間(すなわち、キャリアガスGが流れる隙間)を小さくすることにより、前記キャリアガスGが小流量であっても、上記ベンチュリー効果(導出口2から試料Sを引っ張りだすという効果)を確保することができる。すなわち、前記キャリアガスGが小流量である場合にも、上述した試料Sの供給流量の安定化(定量化)を図れるという効果が、より発揮されることになる。しかし、この場合には、キャリアガスGを大流量で流すことが難しくなるおそれがある。そこで、前記試料供給装置Dの下流側に接続される流路(図示せず)に対して、さらにキャリアガスGを供給するための補助流路(図示せず)を接続するようにしてもよい。
【0028】
また、上記実施例では、内管7に対して、内管7の先端部(すなわち、前記導出口2)とほぼ同じ位置か、あるいはそれよりも下流側の位置に先端部が配置され、かつ前記内管7を覆うようにして前記外管8が設けられているが、このような構成に限るものではなく、例えば、前記外管8の先端部が前記導出口2よりも上流側に配置されるように構成し、試料Sの供給対象(本実施例では気化器1)が上流部に有する配管10内に前記内管7を挿入することにより、前記配管10を外管8として用いるようにしてもよい。
【0029】
図3は、本発明の第二実施例に係る試料供給装置D2 の構成を概略的に示す説明図である。なお、上記第一実施例に示したものと同一構造の部材については、同じ符号を付しその説明を省略する。
前記試料供給装置D2 は、例えば、第一実施例の試料供給装置Dと同じく、液状の試料Sを気化する気化器1に定量の前記試料Sを供給するために用いられる定量化ノズルであり、前記試料Sを下流側に向けて導出する導出口2と、この導出口2の周囲に、下流側に向かう気体の流れを形成するための気流形成手段3とを備えている。
【0030】
そして、前記試料供給装置D2 は、内部を前記試料Sが通り、下流端が前記導出口2となっている試料用配管13と、この試料用配管13に対してその下流端部を覆うように取り付けられ、かつ下流側に開口14aを有するガス溜まり形成体14と、このガス溜まり形成体14の上流側にその下流端が取り付けられ、内部を前記キャリアガスGが通るキャリアガス用配管15と、前記試料用配管13およびキャリアガス用配管15を互いに沿わせた状態(または束ねた状態)で保持する保持部材16と、前記試料用配管13に試料Sを導入するための試料導入部材17と、前記キャリアガス用配管15にキャリアガスGを導入するためのキャリアガス導入部材18とを備えている。
【0031】
前記試料用配管13および前記キャリアガス用配管15は、例えば、通常の配管よりも十分細いキャピラリ(例えば、径が0.1〜0.5mm程度)を用いて構成される。なお、本実施例では、前記キャリアガス用配管15を、前記試料用配管13よりも太く形成してある。
【0032】
また、前記試料用配管13の下流端部と前記ガス溜まり形成体14とは、第一実施例の試料供給装置Dにおける内管7および外管8からなる二重管部分4bに相当する構成を有するものであり、詳しくは、前記試料用配管13が前記内管7に相当し、前記ガス溜まり形成体14が前記外管8に相当する。
【0033】
前記ガス溜まり形成体14と前記キャリアガス用配管15とは、内部が連通した状態となっている。そして、前記ガス溜まり形成体14と、前記キャリアガス用配管15にその上流側から気体(キャリアガスG)を供給する気体供給源(図示せず)とにより、この導出口2の周囲に、下流側に向かう気体の流れを形成する前記気流形成手段3が構成されている。
【0034】
前記保持部材16には、前記試料導入部材17およびキャリアガス導入部材18の下流部が取り付けられるのであるが、前記試料用配管13およびキャリアガス用配管15に比して、試料導入部材17およびキャリアガス導入部材18は幅(すなわち、配置に必要なスペース)が大きいことから、両者17,18の配置を無理なく行うためには、少なくとも試料用配管13およびキャリアガス用配管15のいずれか一方を曲げたほうがよい。そこで、本実施例では、試料用配管13およびキャリアガス用配管15のうち、より太く形成されているキャリアガス用配管15を曲げているのである。
【0035】
前記試料導入部材17およびキャリアガス導入部材18の上流端には、それぞれ前記試料導入口9および前記キャリアガス導入口5aが設けられている。
【0036】
次に、上記の構成からなる試料供給装置D2 の動作について説明する。
前記試料導入口9からの試料Sは、試料導入部材17の内部を経た後、試料用配管13内を通り、前記導出口2から前記開口14aを抜けて下流側へと導出される。
【0037】
一方、前記キャリアガス導入口5aからのキャリアガスGは、前記キャリアガス導入部材18の内部を経た後、キャリアガス用配管15内を通って前記ガス溜まり体14内に至り、前記導出口2の周囲から前記開口14aを抜けて下流側へと導出されることになる。すなわち、前記導出口2の周囲に、下流側に向かう気体(キャリアガスG)の流れが形成されることとなる。
【0038】
そのため、前記導出口2の周囲に形成されたキャリアガスGの流れがベンチュリー効果を引き起こし、試料用配管13内の試料Sが下流側へと引っ張りだされることになるのであり、前記試料Sがその表面張力などによって試料用配管13内(導出口2の上流側)に滞ることを確実に防止できる。また、前記キャリアガスGは、前記導出口2から導出される試料Sに対してその全周から混合するように流れることから、導出口2から導出された試料Sを極めて短時間で細かく砕き微粒子化することができる。
【0039】
また、前記試料供給装置D2 を用いて気化器1に試料Sを供給する場合には、前記導出口2を気化器1の配管10内に挿入しておくことにより、導出口2からの試料Sと導出口2の周囲を流れるキャリアガスGとの混合を気化器1(配管10)内で行うことができるため、細かく砕かれた試料Sを直ちに気化することが可能となり、気化器1における試料Sの気化を非常に安定的に定量化することができる。
【0040】
そして、上述した試料Sの供給流量の安定化(定量化)を図れるという効果は、前記試料Sの流量が小さく、試料Sの表面張力の影響を受けやすい場合に、より発揮されることになる。
【0041】
また、前記試料用配管13とガス溜まり形成体14との間に形成される隙間(すなわち、キャリアガスGが流れる隙間)を小さくすることにより、前記キャリアガスGが小流量であっても、上記ベンチュリー効果(導出口2から試料Sを引っ張りだすという効果)を確保することができる。すなわち、前記キャリアガスGが小流量である場合にも、上述した試料Sの供給流量の安定化(定量化)を図れるという効果が、より発揮されることになる。しかし、この場合には、キャリアガスGを大流量で流すことが難しくなるおそれがある。そこで、前記試料供給装置D2 の下流側に接続される流路(図示せず)に対して、さらにキャリアガスGを供給するための補助流路(図示せず)を接続するようにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】
上記の構成からなる本発明によれば、液状の試料を一定流量で供給することにより、試料の気化量を非常に安定的に定量化することができる試料供給装置付き気化器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一実施例に係る試料供給装置付き気化器の構成を概略的に示す説明図である。
【図2】 前記試料供給装置の構成を概略的に示す縦断面図である。
【図3】 本発明の第二実施例に係る試料供給装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図4】 従来の試料供給方法に用いられていた試料供給装置の構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
2…導出口、D…試料供給装置、G…気体(キャリアガス)、S…試料。
Claims (1)
- 液状の試料を流すスパイラル状に配列された配管と、この配管に取り囲まれるように配置され、かつ、当該配管を加熱するヒータと、前記配管に前記試料を導出する試料供給装置とを備え、この試料供給装置は、前記試料を下流側の前記配管内に導出する導出口と、前記導出口の周囲に、下流側に向かう気体の流れを形成するための気流形成手段とを有し、前記導出口は、内管と外管とからなる二重管部分の内管の先端に形成され、前記気流形成手段は、前記外管と、前記内管および外管の間にその上流側から気体を供給する気体供給源とからなる試料供給装置付き気化器。
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JP2002181597A Expired - Lifetime JP4063601B2 (ja) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 試料供給装置付き気化器 |
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