JP6607090B2 - Thermal conductivity detector - Google Patents
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Description
本発明は、熱伝導度検出器(TCD:Thermal Conductivity Detector)に関するものである。 The present invention relates to a thermal conductivity detector (TCD).
例えばガスクロマトグラフィーに用いられる検出器として熱伝導度検出器が知られている。熱伝導度検出器は発熱体(フィラメント)と発熱体周囲を流れる流体(ガス)との熱の受け渡しを利用する。ガスは、フィラメントが収容された空間に導入された後、その空間から排出される。 For example, a thermal conductivity detector is known as a detector used in gas chromatography. The thermal conductivity detector uses heat transfer between a heating element (filament) and a fluid (gas) flowing around the heating element. After the gas is introduced into the space in which the filament is accommodated, the gas is discharged from the space.
熱伝導度検出器は、ホイートストンブリッジの一辺に測定用フィラメントを設けた構成を有する。このシステムでは、出力信号がセルブロックの温度に影響されやすいため、出力信号がドリフトしやすい。 The thermal conductivity detector has a configuration in which a measurement filament is provided on one side of the Wheatstone bridge. In this system, since the output signal is easily affected by the temperature of the cell block, the output signal is likely to drift.
セルブロックの温度の影響やガスの圧力変動による影響を抑える目的で、図6に示すように、ホイートストンブリッジの辺に測定用フィラメントR3と参照用フィラメントR4を設けた構造が提案されている(非特許文献1を参照。)。また図7に示すように、ホイートストンブリッジのすべての辺をフィラメントR1〜R4とした構造も提案されている(非特許文献1を参照。)。 In order to suppress the influence of the temperature of the cell block and the influence of the gas pressure fluctuation, a structure in which a measuring filament R 3 and a reference filament R 4 are provided on the side of the Wheatstone bridge as shown in FIG. 6 has been proposed. (See Non-Patent Document 1.) Moreover, as shown in FIG. 7, a structure in which all sides of the Wheatstone bridge are filaments R 1 to R 4 has been proposed (see Non-Patent Document 1).
しかし、測定用フィラメントと参照用フィラメントの特性を揃えることが難しいため、圧力変動による影響やセルブロックの温度の影響を完全には排除できない。
そこでガススイッチング方式の熱伝導度検出器が提案された(例えば特許文献1,2を参照。)。この熱伝導度検出器は、キャリアガスの流入箇所を変えることによって生じる圧力差により、測定用フィラメントに、被測定ガスが導入されるのか、キャリアガスのみが導入されるのかを制御して信号を取得する
However, since it is difficult to make the characteristics of the measurement filament and the reference filament uniform, the influence of pressure fluctuations and the influence of the temperature of the cell block cannot be completely eliminated.
Therefore, a gas switching type thermal conductivity detector has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This thermal conductivity detector controls whether the measurement gas is introduced into the measurement filament or only the carrier gas is introduced into the measurement filament by the pressure difference caused by changing the inflow location of the carrier gas. get
図8は、ガススイッチング方式の熱伝導度検出器を含むガスクロマトグラフ全体の構成図である。
ストレージタンク102にキャリアガスが貯蔵されている。流量調節器104はカラム106とストレージタンク102との間に接続されている。カラム106の一端には試料導入部108が接続されている。カラム106は試料各成分を経時的に分離する機能を有する。
FIG. 8 is a configuration diagram of the entire gas chromatograph including a gas switching type thermal conductivity detector.
Carrier gas is stored in the storage tank 102. The
カラム106から送り出されたガスは、連結部110を介してパイプ112又は114のいずれか一方向へ送られる。即ち、パイプ112に流入したガスは、コイル状パイプ116を介して排気口118へ送られ、そこで大気中に棄てられる。
The gas sent out from the
一方、パイプ114に流入したガスは、コイル状パイプ120を介して検出器122へ送られる。カラム106から排出されたガスを切り替えてどちらのパイプ(112又は114)へ流入させるかは、次に説明する方法によって行われる。
On the other hand, the gas flowing into the
ストレージタンク102に貯蔵されたキャリアガスはパイプ124を介して圧力調節器126及び128へ送られる。圧力調節器126から送り出されたガスはバルブ130を介してパイプ112へ送られる。ここでバルブ130とパイプ112との連結部132は、コイル状パイプ116と連結部110との中間に位置されている。
The carrier gas stored in the storage tank 102 is sent to the
また、圧力調節器128から送り出されたガスはバルブ134を介してパイプ114へ送られる。ここで、バルブ134とパイプ114との連結部136は、コイル状パイプ120と連結部110との中間に位置されている。
In addition, the gas sent out from the
図8に示されるようにバルブ130が開いており且つバルブ134が閉じている時、連結部132におけるキャリアガスの圧力は圧力調節器126によって所定の圧力値に設定されている。ここで所定の圧力値とは、カラム106から排出されたガス(キャリアガスと被測定ガスの混合ガス)をコイル状パイプ120を介して検出器122へ送り込むのに十分な圧力をいう。
As shown in FIG. 8, when the
一方、バルブ130が閉じており且つバルブ134が開いているとき、連結部136におけるキャリアガスの圧力は圧力調節器128によって所定の値に設定されている。ここで所定の圧力とは、カラム106から排出されたガスをコイル状パイプ116を介して排気口26へ送り出すのに十分な圧力をいう。したがって、この場合(バルブ130:閉、バルブ134:開)、検出器122にはキャリアガスのみが導入される。
On the other hand, when the
以上述べた切り替え手段により、検出器122へキャリアガスのみを導入するか又はカラム106からの被測定ガスを導入するかの選択を行うことができる。なお、バルブ130,134の開閉制御はバルブ駆動回路138によって行われる。
With the switching means described above, it is possible to select whether to introduce only the carrier gas into the
検出器122にはカラム106からの排出ガス及びキャリアガス単体が交互に導入される。したがって、検出器122のブリッジ出力信号140は交流信号となって表われる。即ちカラム106から排出されたガスによるブリッジ出力信号140とキャリアガス単体によるブリッジ出力信号140とのレベル差は試料の各成分に起因して生じる。したがって被測定ガスが含まれていない場合、これら二つの出力信号レベルは等しくなる。
The exhaust gas from the
なお、ブリッジ出力信号140の出力電圧は徐々にレベル変動を生じるが、これは上述した二つの信号に共通して影響を与える。そこでキャリアガス単体によるブリッジ出力信号レベルを差し引くことにより、検出器122の経時ドリフトを消去できる。
Note that although the output voltage of the
このシステムでは、測定用フィラメントと参照用フィラメントを用いた構造の課題であったフィラメントの特性を合わせる必要が無く、セルブロックの温度の影響等の外乱を除去できる。 In this system, it is not necessary to match the characteristics of the filament, which is a problem of the structure using the measurement filament and the reference filament, and disturbances such as the influence of the temperature of the cell block can be removed.
このように熱伝導度検出器に関して、最小検出量を下げ、ダイナミックレンジを広げる試みがなされてきた。しかしながら、クロマトグラフィーにおいて、分析対象によって分析条件は多様である。そのため、被測定ガス流量条件も多様な条件下で使用される。 Thus, with respect to the thermal conductivity detector, attempts have been made to reduce the minimum detection amount and expand the dynamic range. However, in chromatography, analysis conditions vary depending on the analysis target. Therefore, the gas flow condition to be measured is also used under various conditions.
例えば被測定ガス流量が少ない場合に性能が発揮できるように最適化した構造では、フィラメントが配置される流路の体積が小さく、被測定ガス流量が多い場合にフィラメント周りにおいて流速が速くなる。そのため流量変動の影響が信号ノイズとして影響しやすく、強制対流の影響で感度やダイナミックレンジが低下するという問題があった。 For example, in a structure optimized so that the performance can be exhibited when the flow rate of the gas to be measured is small, the volume of the flow path in which the filament is arranged is small, and when the flow rate of the gas to be measured is large, the flow velocity increases around the filament. Therefore, there is a problem that the influence of flow rate fluctuation is likely to be affected as signal noise, and the sensitivity and dynamic range are lowered due to the influence of forced convection.
他方、被測定ガス流量が多い場合に性能が発揮できるように最適化した構造では、流路の体積が大きく、試料流量が少ない場合にピークがテーリングする、応答が遅くなる、スイッチングガスで薄められるために感度やダイナミックレンジが低下する、などという問題があった。 On the other hand, the structure optimized so that performance can be exhibited when the flow rate of the gas to be measured is high, the volume of the flow path is large, the peak tails when the sample flow rate is low, the response is slow, and it is diluted with switching gas Therefore, there is a problem that sensitivity and dynamic range are lowered.
本発明の目的は、被測定ガス流量が比較的少ない場合でも多い場合でも、高い感度が得られ、ダイナミックレンジを広く取れる熱伝導度検出器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a thermal conductivity detector that can provide high sensitivity and a wide dynamic range regardless of whether the flow rate of the gas to be measured is relatively small or large.
本発明の実施形態の熱伝導度検出器は、第1流路に被測定ガスを導入し第2流路にリファレンスガスを導入する状態と、上記第1流路にリファレンスガスを導入し上記第2流路に被測定ガスを導入する状態とを切替えるガス流れ切替え機構と、上記第1流路に接続され、第1フィラメントを備えた第1フィラメント部と、上記第2流路に接続され、第2フィラメントを備えた第2フィラメント部と、上記第1フィラメント及び上記第2フィラメントの電圧又は電流の変化に応じた電気信号を検出する検出回路部と、を備え、上記第1フィラメント部と上記第2フィラメント部はガスの熱伝導度の検出特性が互いに異なっているものである。 The thermal conductivity detector according to the embodiment of the present invention includes a state in which a gas to be measured is introduced into the first channel and a reference gas is introduced into the second channel, and the reference gas is introduced into the first channel and the first A gas flow switching mechanism that switches between a state in which the gas to be measured is introduced into the two flow paths, a first filament section that is connected to the first flow path and includes the first filament, and is connected to the second flow path; A second filament unit including a second filament; and a detection circuit unit configured to detect an electrical signal corresponding to a change in voltage or current of the first filament and the second filament. The second filament part has different detection characteristics of the thermal conductivity of the gas.
本発明の実施形態の熱伝導度検出器は、ガスの熱伝導度の検出特性が互いに異なる2つのフィラメント部を備えているので、被測定ガス流量が比較的少ない場合でも多い場合でも、高い感度が得られ、ダイナミックレンジを広く取れる。 Since the thermal conductivity detector according to the embodiment of the present invention includes two filament parts having different detection characteristics of gas thermal conductivity, high sensitivity can be obtained regardless of whether the gas flow rate to be measured is relatively small or large. Can be obtained, and a wide dynamic range can be obtained.
本発明の実施形態の熱伝導度検出器は、例えば、第1フィラメント部は被測定ガス流量が比較的少ない場合に性能が出る(S/N比(信号対雑音比)が大きくなる)ように最適化され、第2フィラメント部は被測定ガス流量が比較的多い場合に性能が出る(S/N比が大きくなる)ように最適化されているようにすることができる。 In the thermal conductivity detector according to the embodiment of the present invention, for example, the first filament portion has a performance (the S / N ratio (signal-to-noise ratio) increases) when the gas flow to be measured is relatively small. The second filament portion can be optimized so that performance is obtained when the flow rate of the gas to be measured is relatively large (the S / N ratio increases).
被測定ガス流量が比較的少ない分析条件で測定する場合は、第1フィラメント部の第1フィラメントが検出した信号を用いる。被測定ガス流量が比較的多い分析条件で測定する場合は、第2フィラメント部の第2フィラメントが検出した信号を用いる。これにより、本発明の実施形態の熱伝導度検出器は、被測定ガス流量が比較的少ない場合でも多い場合でも、高い感度(S/N比が大きい)が得られ、ダイナミックレンジを広く取れる。 When measurement is performed under an analysis condition in which the gas flow rate to be measured is relatively small, a signal detected by the first filament of the first filament portion is used. When measurement is performed under an analysis condition in which the gas flow to be measured is relatively large, a signal detected by the second filament of the second filament portion is used. Thereby, the thermal conductivity detector according to the embodiment of the present invention can provide high sensitivity (high S / N ratio) and wide dynamic range regardless of whether the gas flow to be measured is relatively small or large.
また、本発明の実施形態の熱伝導度検出器は、熱伝導度検出器の構造を大きく変えることなく主にフィラメントを1本追加するだけで、熱伝導度検出器として最小検出量を向上させると同時にダイナミックレンジを広げ、性能が発揮できる流量範囲を広げることができる。 Moreover, the thermal conductivity detector of the embodiment of the present invention improves the minimum detection amount as a thermal conductivity detector by adding only one filament without largely changing the structure of the thermal conductivity detector. At the same time, the dynamic range can be expanded and the flow range where performance can be demonstrated can be expanded.
本発明の実施形態の熱伝導度検出器において、例えば、上記第1フィラメントと上記第2フィラメントとで、長さ、太さ、形状、材質、配置、及び周囲の空間の寸法のうち少なくともいずれかが互いに異なっている例を挙げることができる。これにより、第1フィラメント部と第2フィラメント部でガスの熱伝導度の検出特性を互いに異ならせることができる。なお、第1フィラメントの配置とは、第1フィラメント部内における第1フィラメントの配置を意味する。また、第2フィラメントの配置とは、第2フィラメント部内における第2フィラメントの配置を意味する。 In the thermal conductivity detector according to the embodiment of the present invention, for example, the first filament and the second filament may be at least one of length, thickness, shape, material, arrangement, and surrounding space dimensions. Examples where are different from each other. Thereby, the detection characteristics of the thermal conductivity of the gas can be made different between the first filament part and the second filament part. In addition, arrangement | positioning of a 1st filament means arrangement | positioning of the 1st filament in a 1st filament part. The arrangement of the second filament means the arrangement of the second filament in the second filament portion.
また、本発明の実施形態の熱伝導度検出器において、例えば、上記第1フィラメント部の形状及び上記第2フィラメント部の形状は直通型、半拡散型、拡散型のいずれかであり、かつ、上記第1フィラメントと上記第2フィラメントとで周囲の空間の寸法が互いに異なっているようにしてもよい。これにより、第1フィラメント部と第2フィラメント部でガスの熱伝導度の検出特性を異ならせることができる。 In the thermal conductivity detector of the embodiment of the present invention, for example, the shape of the first filament part and the shape of the second filament part are any of a direct type, a semi-diffusion type, and a diffusion type, and The first filament and the second filament may have different surrounding space dimensions. Thereby, the detection characteristics of the thermal conductivity of the gas can be made different between the first filament part and the second filament part.
なお、直通型のフィラメント部とは、フィラメント部の断面積がフィラメント部につながる流路の断面積とほぼ同じであることを意味する。また、半拡散型のフィラメント部とは、フィラメント部の断面積がフィラメント部につながる流路の断面積よりも大きくなっていることを意味する。また、拡散型のフィラメント部とは、フィラメント部の断面積がフィラメント部につながる流路の断面積よりも大きくなっており、かつフィラメント部の入口に流体を拡散するための柱状や突起状の構造体が配置されていることを意味する。 The direct-type filament part means that the cross-sectional area of the filament part is substantially the same as the cross-sectional area of the flow path connected to the filament part. Moreover, the semi-diffusion-type filament part means that the cross-sectional area of the filament part is larger than the cross-sectional area of the flow path connected to the filament part. In addition, the diffusion type filament part is a columnar or protruding structure for diffusing fluid to the inlet of the filament part, in which the sectional area of the filament part is larger than the sectional area of the flow path connected to the filament part. Means that the body is placed.
また、上記検出回路部は、例えば、上記第1フィラメントの上記電気信号を検出する第1検出回路と、上記第2フィラメントの上記電気信号を検出する第2検出回路とを備えているようにしてもよい。これにより、第1フィラメント部における熱伝導度の変化と、第2フィラメント部における熱伝導度の変化を同時に検出して出力することができる。 Further, the detection circuit section includes, for example, a first detection circuit that detects the electrical signal of the first filament and a second detection circuit that detects the electrical signal of the second filament. Also good. Thereby, the change of the thermal conductivity in the 1st filament part and the change of the thermal conductivity in the 2nd filament part can be detected and outputted simultaneously.
また、上記検出回路部は、例えば、上記電気信号を検出する検出回路と、上記検出回路を上記第1フィラメントと上記第2フィラメントに切り替えて電気的に接続する切替えスイッチ回路とを備えているようにしてもよい。これにより、第1、第2フィラメントごとに検出回路を設ける場合と比較して、検出回路部の回路構成が簡単になり、製造コストを低減できる。 In addition, the detection circuit unit includes, for example, a detection circuit that detects the electrical signal, and a changeover switch circuit that switches the detection circuit to the first filament and the second filament and electrically connects them. It may be. Thereby, compared with the case where a detection circuit is provided for each of the first and second filaments, the circuit configuration of the detection circuit unit is simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
また、上記ガス流れ切替え機構は、例えば、一端に上記第1流路が接続され、他端に上記第2流路が接続され、中間部分に被測定ガスを導入するための被測定ガス流路が接続された分岐流路と、上記分岐流路の上記一端に接続された上記第1リファレンスガス流路と、上記分岐流路の上記他端に接続された上記第2リファレンスガス流路と、リファレンスガスを導入するためのリファレンスガス流路を上記第1リファレンスガス流路と上記第2リファレンスガス流路に切り替えて接続する切替えバルブと、を備えているようにしてもよい。これにより、切替えバルブの切替えによってリファレンスガスの流入箇所を切り替えて、被測定ガスとリファレンスガスとを第1流路に交互に導入するのと同時に第2流路に第1流路とは反対にリファレンスガスと被測定ガスを交互に導入することができる。 In addition, the gas flow switching mechanism includes, for example, a measured gas flow path in which the first flow path is connected to one end, the second flow path is connected to the other end, and a measured gas is introduced into an intermediate portion. A branch flow path connected to the first flow path, the first reference gas flow path connected to the one end of the branch flow path, the second reference gas flow path connected to the other end of the branch flow path, You may make it provide the switching valve which switches and connects the reference gas flow path for introducing reference gas to the said 1st reference gas flow path and the said 2nd reference gas flow path. Thus, the reference gas inflow location is switched by switching the switching valve, and the gas to be measured and the reference gas are alternately introduced into the first flow path, and at the same time, the second flow path is opposite to the first flow path. The reference gas and the gas to be measured can be introduced alternately.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、熱伝導度検出器の一実施形態を備えたガスクロマトグラフの一例を説明するための概略的な構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining an example of a gas chromatograph provided with an embodiment of a thermal conductivity detector.
このガスクロマトグラフは検出器として熱伝導度検出器1を備えている。熱伝導度検出器1は、ガス流れ切替え機構3と第1フィラメント部5と第2フィラメント部7と検出回路部9を備えている。
The gas chromatograph includes a thermal conductivity detector 1 as a detector. The thermal conductivity detector 1 includes a gas
ガス流れ切替え機構3は、リファレンスガスの流入箇所を切り替えることによって、第1流路11に被測定ガスを導入し第2流路13にリファレンスガスのみを導入する状態と、第1流路11にリファレンスガスのみを導入し第2流路13に被測定ガスを導入する状態とを切替える。例えば、ガス流れ切替え機構3は、分岐流路15と、第1リファレンスガス流路17と、第2リファレンスガス流路19と、切替えバルブ21とを備えている。
The gas
分岐流路15は、一端15aに第1流路11が接続され、他端15bに第2流路13が接続され、中間部分15cに被測定ガスを導入するための被測定ガス流路23が接続されている構成をもつ。
The
第1リファレンスガス流路17は分岐流路15の一端15aに接続されている。第2リファレンスガス流路19は分岐流路15の他端15bに接続されている。切替えバルブ21は、例えば三方弁からなり、リファレンスガスを導入するためのリファレンスガス流路29を第1リファレンスガス流路17と第2リファレンスガス流路19に切り替えて接続する。
The first
熱伝導度検出器1において、第1フィラメント部5は第1流路11に接続されている。第1フィラメント部5は第1フィラメント25を備えている。第2フィラメント部7は第2流路13に接続されている。第2フィラメント部7は第2フィラメント27を備えている。第1フィラメント部5と第2フィラメント部7はセルブロック31内に収容されている。セルブロック31はヒーター33によって一定温度に保たれている。
In the thermal conductivity detector 1, the
検出回路部9は、第1フィラメント25及び第2フィラメント27の電圧又は電流の変化に応じた電気信号を検出する。検出回路部9は、第1フィラメント25の電気信号を検出する第1検出回路35と、第2フィラメント27の電気信号を検出する第2検出回路37とを備えている。
The detection circuit unit 9 detects an electrical signal corresponding to a change in voltage or current of the
熱伝導度検出器1において、切替えバルブ21はバルブ駆動回路39による制御によって切り替えられる。バルブ駆動回路39は周波数信号源41から一定の周期の信号を受けて切替えバルブ21の切り替えを行う。
In the thermal conductivity detector 1, the switching
また、第1フィラメント25には第1フィラメント駆動回路45によって電圧が印加される。第2フィラメント27には第2フィラメント駆動回路47によって電圧が印加される。フィラメント駆動回路45,47は、フィラメント25,27に流れる電流が一定になるように、又はフィラメント25,27の抵抗値が一定になるように、フィラメント25,27に印加する電圧を制御する。
A voltage is applied to the
第1フィラメント25に印加される電圧は第1検出回路35によって測定される。第2フィラメント27に印加される電圧は第2検出回路37によって測定される。これらの検出回路35,37は、周波数信号源41の信号を受け取って測定タイミングを同期する。これにより、切替えバルブ21の切替えタイミングと同期して各フィラメント25,27の電圧が検出される。
The voltage applied to the
図1に示されたガスクロマトグラフにおいて、測定試料は、試料導入部51に導入されて加熱され、ガスタンク53から供給され流量調節器55で流量を調節されたキャリアガスと混合されて被測定ガスとなり、分離カラム57を通る。被測定ガスは分離カラム57によって分離された後、被測定ガス流路23に送られる。
In the gas chromatograph shown in FIG. 1, a measurement sample is introduced into a
また、ガスタンク53からキャリアガスが圧力調整器59を介してリファレンスガスとなり、リファレンスガス流路29に送られる。リファレンスガスは圧力調整器59で一定の圧力に調整され、リファレンスガス流路29を介して切替えバルブ21に送られる。
Further, the carrier gas from the
被測定ガス流路23を通って分岐流路15の中間部分15cに到達した被測定ガスは、切替えバルブ21が第1リファレンスガス流路17と導通しているときは、リファレンスガスに押し流されて第2流路13を介して第2フィラメント部7へ導入される。このとき、第1流路11及び第1フィラメント部5へは第1リファレンスガス流路17からリファレンスガスのみが導入される。
The measured gas that has reached the
また、切替えバルブ21が第2リファレンスガス流路19と導通しているときは、分岐流路15の中間部分15cに到達した被測定ガスは、リファレンスガスに押し流されて第1流路11を介して第1フィラメント部5へ導入される。このとき、第2流路13及び第2フィラメント部7へは第2リファレンスガス流路19からリファレンスガスのみが導入される。
Further, when the switching
第1フィラメント部5を通過したガスは排気口61から、第2フィラメント部7を通過したガスは排気口63からそれぞれセルブロック31の外部へ排気される。
The gas that has passed through the
以上述べた圧力差を利用したガス流れ切替え機構3により、第1フィラメント部5へ被測定ガスが導入されるのと同時に第2フィラメント部7にリファレンスガスが導入される状態と、第2フィラメント部7へ被測定ガスが導入されるのと同時に第1フィラメント部5にリファレンスガスが導入される状態と切り替えることができる。
By the gas
例えば100ミリ秒程度の一定の周期で切替えバルブ21を動作させることにより、第1フィラメント部5と第2フィラメント部7で被測定ガスとリファレンスガスの信号をそれぞれ取得することができる。そして、各々の信号の差分を取ることによって被測定ガスのクロマトグラムを得ることができる。検出回路35,37の検出信号は、例えば、ガスクロマトグラフの外部のワークステーションやパーソナルコンピュータなどに出力される。
For example, by operating the switching
熱伝導度検出器1において、第1フィラメント部5と第2フィラメント部7はガスの熱伝導度の検出特性が互いに異なっている。例えば、第1フィラメント25と第2フィラメント27とで、長さ、太さ、形状、材質、配置、及び周囲の空間の寸法のうち少なくともいずれかが互いに異なっている。
In the thermal conductivity detector 1, the
例えば、第1フィラメント部5は、図2に示すように、直通型の形状と、直線形状の第1フィラメント25を備えている。また、第2フィラメント部7は、図3に示すように、半拡散型の形状と、つづら折り形状の第2フィラメント27を備えている。
For example, the
これにより、第1フィラメント25と第2フィラメント27とで、周囲の空間の寸法及びフィラメント長さが互いに異なっている。なお、第1フィラメント25と第2フィラメント27は、例えば材料がタングステンで同じあり、太さも同じである。ただし、第1フィラメント25と第2フィラメント27とで、材料や太さが互いに異なっていてもよい。
As a result, the
第1フィラメント部5は、第2フィラメント部7と比較して、フィラメントの周囲の空間の寸法が小さく、また、フィラメントの長さが短いので、被測定ガス流量が比較的少ない場合に、高い感度(S/N比が大きい)が得られ、ダイナミックレンジを広く取れる。逆に、第2フィラメント部7は、第1フィラメント部5と比較して、被測定ガス流量が比較的多い場合に、高い感度(S/N比が大きい)が得られ、ダイナミックレンジを広く取れる。
Compared with the
被測定ガス流量が比較的多い分析条件で測定する場合、第1フィラメント部5は圧力擾乱の影響をより受けやすいためノイズが増え、S/N比が悪化し、最小検出量が低下する。また直線性も悪化してダイナミックレンジが低下する。そのため、被測定ガス流量が多い条件に最適化した第2フィラメント部7を使用することで圧力擾乱の影響を抑えて、最小検出量を向上し、直線性を確保してダイナミックレンジを向上することができる。
When the measurement is performed under an analysis condition with a relatively large gas flow rate to be measured, the
また、被測定ガス流量が少ない分析条件で測定する場合、流量が多い条件に最適化した第2フィラメント部7は、セルボリュームが大きいため応答が遅くなる、クロマトグラムのピークがテーリングするなどの不具合がでる。そのため、流量が少ない条件に最適化した第1フィラメント部5を使用することで、感度を上げ、最小検出量を向上し、直線性を確保してダイナミックレンジを向上することができる。
In addition, when measuring under analysis conditions with a low flow rate of gas to be measured, the
このように、熱伝導度検出器1は、被測定ガス流量に応じて第1検出回路35の検出信号と第2検出回路37の検出信号を選択することにより、被測定ガス流量が比較的少ない場合でも多い場合でも、高い感度が得られ、ダイナミックレンジを広く取れる。なお、第1検出回路35と第2検出回路37のいずれの検出信号を選択するかは、操作者が行ってもよいし、被測定ガス流量に応じてソフトウェアによって自動で行われてもよい。
As described above, the thermal conductivity detector 1 selects the detection signal of the
なお、第1フィラメント部5に被測定ガスとリファレンスガスのみが交互に導入されるのと同時に第2フィラメント部7にリファレンスガスのみと被測定ガスが交互に導入されるので、同じ被測定ガスについて、第1検出回路35の検出信号と第2検出回路37の検出信号を出力することもできる。
In addition, since only the measurement gas and the reference gas are alternately introduced into the
図2及び図3を参照して、第1フィラメント部5と第2フィラメント部7についてガスの熱伝導度の検出特性を互いに異ならせるための具体的な構成例について説明したが、第1フィラメント部5及び第2フィラメント部7の構成はこれらに限定されない。
With reference to FIGS. 2 and 3, the specific configuration example for making the thermal conductivity detection characteristics of the
例えば、図4に示すように、第2フィラメント部7は、拡散型の形状と、コイル状の第2フィラメント27を備えているようにしてもよい。第2フィラメント部7のこの構成は、図3に示された構成と比較して、被測定ガス流量がより多い場合でも、高い感度が得られ、ダイナミックレンジを広く取れる。
For example, as shown in FIG. 4, the
また、第1フィラメント25と第2フィラメント27とで、長さ、太さ、形状、材質、配置、及び周囲の空間の寸法のうち少なくともいずれかが互いに異なっていれば、第1フィラメント部5と第2フィラメント部7とでガスの熱伝導度の検出特性を互いに異ならせることができる。
If the
また、上記で説明した実施形態とは逆に、第1フィラメント部5が比較的多い被測定ガス流量に対して最適化され、第2フィラメント部7が比較的少ない被測定ガス流量に対して最適化されている構成であってもよいことは言うまでもない。
Contrary to the embodiment described above, the
次に、図5を参照して熱伝導度検出器の他の実施形態を備えたガスクロマトグラフの一例を説明する。図5において図1と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。 Next, an example of a gas chromatograph provided with another embodiment of the thermal conductivity detector will be described with reference to FIG. In FIG. 5, parts having the same functions as those in FIG.
図5に示されたガスクロマトグラフにおいて、熱伝導度検出器71の検出回路部65は、1つの検出回路67と、検出回路67を第1フィラメント25と第2フィラメント27に切り替えて電気的に接続する切替えスイッチ回路69を備えている。切替えスイッチ回路69は、例えば外部からの信号に基づいて、又は被測定ガス流量に応じて自動で、検出回路67を第1フィラメント25及び第2フィラメント27のいずれかに接続する。これにより、被測定ガス流量に応じた適切な検出条件を選択でき、被測定ガス流量が比較的少ない場合でも多い場合でも、高い感度が得られ、ダイナミックレンジを広く取れる。
In the gas chromatograph shown in FIG. 5, the
この実施形態の熱伝導度検出器1は、図1に示された熱伝導度検出器71と比較して、検出回路部の回路構成が簡単になる。これにより、熱伝導度検出器のコストダウンを図ることができる。
Compared with the
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における構成、配置、数値、材料等は一例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the structure, arrangement | positioning, a numerical value, material, etc. in embodiment are examples, This invention is not limited to this, This invention described in the claim Various changes can be made within the range.
1,71 熱伝導度検出器
3 ガス流れ切替え機構
5 第1フィラメント部
7 第2フィラメント部
9,65 検出回路部
11 第1流路
13 第2流路
15 分岐流路
15a 分岐流路の一端
15b 分岐流路の他端
15c 分岐流路の中間部分
17 第1リファレンスガス流路
19 第2リファレンスガス流路
21 切替えバルブ
25 第1フィラメント
27 第2フィラメント
29 リファレンスガス流路
35 第1検出回路
37 第2検出回路
67 検出回路
69 切替えスイッチ回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1流路に接続され、第1フィラメントを備えた第1フィラメント部と、
前記第2流路に接続され、第2フィラメントを備えた第2フィラメント部と、
前記第1フィラメントの電圧又は電流の変化に応じた電気信号を検出する第1検出回路及び前記第2フィラメントの電圧又は電流の変化に応じた電気信号を検出する第2検出回路と、を備え、
前記第1フィラメント部と前記第2フィラメント部はガスの熱伝導度の検出特性が互いに異なっている熱伝導度検出器。 A state in which a gas to be measured is introduced into the first flow path and a reference gas is introduced into the second flow path, and a state in which the reference gas is introduced into the first flow path and the gas to be measured is introduced into the second flow path. a gas flow switching mechanism to switch alternately,
A first filament portion connected to the first flow path and having a first filament;
A second filament part connected to the second flow path and comprising a second filament;
A first detection circuit that detects an electrical signal according to a change in voltage or current of the first filament , and a second detection circuit that detects an electrical signal according to a change in voltage or current of the second filament,
The first filament part and the second filament part are thermal conductivity detectors having different gas thermal conductivity detection characteristics.
一端に前記第1流路が接続され、他端に前記第2流路が接続され、中間部分に被測定ガスを導入するための被測定ガス流路が接続された分岐流路と、
前記分岐流路の前記一端に接続された前記第1リファレンスガス流路と、
前記分岐流路の前記他端に接続された前記第2リファレンスガス流路と、
リファレンスガスを導入するためのリファレンスガス流路を前記第1リファレンスガス流路と前記第2リファレンスガス流路に切り替えて接続する切替えバルブと、を備えている請求項1から4のいずれか一項に記載の熱伝導度検出器。
The gas flow switching mechanism is
A branch flow path in which the first flow path is connected to one end, the second flow path is connected to the other end, and a gas flow path to be measured for introducing the gas to be measured is connected to an intermediate portion;
The first reference gas channel connected to the one end of the branch channel;
The second reference gas channel connected to the other end of the branch channel;
And a switching valve for connecting by switching the reference gas passage for introducing a reference gas into said second reference gas flow path and the first reference gas channel, from claim 1, further comprising a any one of the 4 The thermal conductivity detector described in 1.
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