JPH0227257A - ガスクロマトグラフ装置及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、−船釣にはガスクロマトグラフ検出器中への
抽出されたサンプル成分の導入に、そしてさらに特定化
すればカサロメーターにおける純粋キャリアガスとサン
プル成分の間ノスイッチングに関する装置と技術に関す
る。

〔従来の技術〕

一般的には、ガスクロマトグラフにおいては分析される
べきサンプルはキャリアガスの流れの中でクロマトグラ
フカラムに導入される。

カラムの中で分離処理が実行され、そしてカラムの終端
において個々の成分が時間的に、より多くまたは少なく
分離されて現われる。

カラムで分離された個々の成分は、流出物の、いくつか
の物理的まだは化学的特性を連続的にモニターすること
によって、検出される。

理想的には、サンプル中の各成分は異なる時間にカラム
から出るものであって、どのような時点においても、検
出器中のガス流は、総てがキャリアガスであるか、また
はキャリアガスとサンプルの成分の１つとの混合気であ
るかのどちらかである。検出器は、これを通って流れる
ガスの所定の特性の強度における変化に関連した信号を
発生するように機能する。各サンプル成分が検出器を通
過すると、出力信号は、検出器がキャリアガスによって
満たされていた時にそれが有していた値から、サンプル
成分の濃度に依存した変化量を持つようになる。

広く用いられている検出器はサーマルコンダクテイビテ
イ検出器（ホットワイヤ検出器またはカサロメーターと
しても知られている）であり、これは純粋キャリアガス
およびサンプル成分とキャリアガスの混合気の熱伝導度
の差を測定するものである。他の検出器の型式には、炎
イオナイゼーション検出器、電子捕獲検出器、熱電子検
出器および炎測光検出器などが含まれる。

標準的なサーマルコンダクテイビテイ検出器は、キャビ
ティ内に支持されたフィラメントと、フィラメントの両
端におけるポートとを有するキャビティを持つブロック
を含んでいる。

ポートの１方はクロマトグラフカラムの出口に接続され
ている。フィラメントを電流が通過してこれを加熱し、
そして全体的にブロックを維持するための装置が設えら
れており、こうしてキャビティの壁は固定された温度と
されるが、この温度はフィラメントの温度よりは低いも
のである。

検出器の出力信号は、フィラメントに加えられた電圧の
変化または所定の温度または抵抗にフィラメントを保持
するのに必要とされてフィラメント内を通る電流の変化
に、相当している。フィラメントの温度は、ここからキ
ャビティの壁に流れる熱の割合いに依存している。

はとんど総ての熱はフィラメントと、キャビティの壁と
の間のガスを通した伝導によって伝わる。

全体的には、その不活性さ、およびその熱伝導塵カ水素
を除く総てのガスのそれよりも太きいという事実によっ
て、ヘリウムがキャリアガスとして用いられている。

動作においては、検出器を通るガスの流れは、純粋キャ
リアガス（基準測定用）と、カラムからの流れとの間で
切替えられる。

このような切替えは、１９８４年８月４日に公布された
、そしてこの明細書で基準としている、「水素、重水素
熱電溝検出器」のためにコロフにおいて開示された米国
特許第４．４６４，９２５号のロータリーバルブ構造の
ような機械的スイッチング装置によって達成される。

この構造は、望ましい切替を実施するためにモターとロ
ータリーパルプとを用いている。

〔発明の目的〕

新しい、そして改善されたガスクロマトグラフ装置を提
供することが本発明の目的である。

そのような装置の検出器を、キャリアガスおよびカラム
からの気流によって交互に満たすための、新しい、そし
て改善された装置および方法を提供することが本発明の
別の目的である。

可動部品を使用することなく、キャリアガスと気流との
間の迅速な切替えのだめの、そのような装置を提供する
ことが本発明のさらに別の目的である。

別の目的は、経済的で、信頼性のちる、そして効率的な
、そのような装置を提供することである。

他の目的は、以降の説明において１部は明らかとなシ、
また１部はさらに指摘されるであろう。

〔発明の構成〕

それで、前述の、そして関連する目的および長所は、ク
ロマトグラフカラムとカラム出口に接続された検出器チ
ャンバーを持つ検出器を有するガスクロマトグラフにお
いて得ることかできる。

検出器チャンバーを、基線測定のためのキャリアガスお
よび分析のだめの気流で、交互的に、選択的に満たすた
めのスイッチング組立体が検出器に接続され、そして検
出器チェンバーに接続されたガスチェンバーと、ガスチ
ェンバーに接続されたキャリアガス源と、およびガスチ
ェンバーにおいて選択的にガスを加熱し、ガスチェンバ
ーから排気されるキャリアガスを基線測定のために検出
器チェンバー内に満たし、そして検出器チェンバーから
キャリアガスを引き出すためにガスチェンバーにおいて
ガスを冷却し、カラム出口からの気流を引き、こうして
分析測定のために検出器チェンバーを満たすための装置
とを有している。加熱装置は、ガスチェンバー内に取シ
付けられた、そして選択的な加熱のために電気的に制御
されるホットワイヤフィラメントを有している。

〔実施例〕

本発明の特定の形態が図面に描かれるために選択され、
そして以下の説明が本発明のそれら形態を説明するため
に特定の表現で記述されるとしても、特許請求の範囲に
おいて規定される本発明の範囲を、以下の説明は何ら制
限するものではない。

第１図を見ると、全体的にキャリアガスの源１２と、サ
ンプル導入装置１４と、クロマトグラフカラム１６と、
サーマルコンダクテイビテイ検出器１８と、そして番号
２０で全体的に表わされているスイッチング組立とを有
している。

サンプル導入装置１４とカラム１６とは一般的なもので
あシ、また本発明の目的からは詳細に説明される必要は
ない。サーマルコンダクテイビテイ検田器１８もまた、
全体としては一般的な設計であって、カラム１６の出口
２４に、そこからの流出物を受けるように、コネクター
４０によって流体的に接続されている内部検出チェンバ
ー２２を有している。ホットワイヤフィラメント２６は
チェンバー２２の内部に取り付けられており、これを加
熱しそして出力信号としてそこの電圧まだは電流の変化
を測定するための、フィラメントに電流を供給する制御
回路（示されていない）に接続されている。検出チェン
バー２２の容積は比較的小さなもので、普通は２マイク
ロリットル程度である。

スイッチング組立体（アセンブリ）２０は、内部ガスチ
ェンバ−３０を形成するスイッチングセル２８を有して
いる。

このセルチェンバー３０は検出チェンバー２２と流体的
に接続されており、そして比較的大きくて普通は１００
マイクロリツトル程度である。

ホットワイヤまたは加熱素子３２はチェンバー３０の内
部に取シ付けられており、そして検出チェンバー２２中
にガスを排気するよう、セルチェンバー３０内のガスを
選択的に加熱するために電流を制御する電気的制御回路
３３に接続されている。ヘリウムガスの源３４は、セル
チェンバー３０内にヘリウムの制御された微絹な流れを
生じさせるよう、気体抵抗コネクター３６を経由してセ
ルチェンバー３０に接続されている。スイッチングセル
２８、セルチェンバー３０、ホットワイヤー３２、およ
び検出チェンバー２２は、ヘリウムガスを検出チェンバ
ー２２内に排気して、純粋ヘリウムでチェンバ２２を満
たすよう、セルチェンバー３０内のヘリウムを加熱する
ためにホットワイヤー３２が作動するのに、都合の良い
構造と適切な大きさを持つものとなっている。このヘリ
ウムは検出チェンバー２２中のガスを、第１図の矢印で
示されている、クロマトグラフのガスの主流に、コネク
ター４０を通して排気し、置換する。セル２８の壁は一
般的な方法で、所定の温度を維持するよう構成されてお
り、この壁は、検出チェンバー２２からセルチェンバー
３０へのガスの引き上げを行うようにホットワイヤー３
２を不活性することにより、セルチェンバー３０内の加
熱されたガスを急速に冷却することが可能な程度に、十
分に冷たい温度となっている。こうして、ホットワイヤ
ー３２を不活性とすることによって、セル２８の冷却用
壁はセルチェンバー３０内の加熱さ、れたガスを急速に
冷却し、これによって検出チェンバー２２内の純粋ヘリ
ウムのｉをセルチェンバー３０に引き込み、そしてカラ
ム１６からの気流を測定のために検出チェンバー２２内
に引き込むことができる。その結果、制御されたポンプ
作用が、可動部品を必要とすることなく、得られる。

このガスの源３４は、この後に説明されるような〜前も
って決められた回数の測定動作の後に、検出チェンバー
２２の容積を置換するのに十分な程度、セルチェンバー
３０を通して微細なガス流を生じさせる働きをする。こ
の小さなヘリウムガス流は、検出器１８の測定を害する
汚染物からセルチェンバー３０を守り続けるように働く
。

比較的大きなバッファチェンバー３８はチェンバー２２
．３０を外気圧変動から絶縁するためにカラム１６の出
口２４に接続される。

動作時には、ホットワイヤー３２はチェンバー３０から
排気された純粋ヘリウムでチェンバー２２を満たすだめ
、セルチェンバー３０内のヘリウムを加熱するよう活性
化される。純粋ヘリウムの熱伝導度は基線を設けるため
約１０ミリ秒で測定される。制御装置３３はチェンバ３
０内のガスを急速に冷却し、チェンバー３０内にチェン
バー２２からのガスの量を引き込ませ、こうしてサンプ
ルを検出チェンバー２２に引き込むように、ホットワイ
ヤー３２を不活性化する。サンプルの熱伝導度が約９０
ミリ秒で測定され、そしてこのサイクルが繰り返される
。

その結果、基線およびサンプルの測定動作は毎秒約１０
回繰り返されることになる。各スイッチング動作の後の
、例えば１ミリ秒の、バッファインターバルは総ての測
定が十分に静止した条件で実行されることを確実とする
ために用いられる。気体の、そして熱的な時定数は約１
ミリ秒の程度と計算される。こうして、スイッチングセ
ル２０は、検出器１８に関してそのような動作を得るこ
とができるような寸法と構造にされ、まだ特定の装置使
用に適用されるよう望み通りに変更することもできる。

セルチェンバー３０内のガスを加熱したり冷却したシす
るための別の許容できる装置に置換することもできる。

得られる測定値の正確さに不利となるような影響を与え
るサンプル汚染物から、セルチェンバー３０内のガスを
守るために、連続的な測定動作の後に検出チェンバー２
２の容積を置換するのに十分なガス流をセルチェンバー
３０に供給するのに、源３４からのヘリウムの流れが調
整される。

〔発明の効果〕

理解できるように、ガスクロマトグラフ装置の検出器を
、交互に、そして周期的に、基線測定のだめのキャリア
ガスとサンプル測定のためのカラム気流とで満たすため
の、新しい、そして改善された装置と方法とが提供され
た。キャリアガスと気流との迅速なスイッチングまたは
ポ／ぎングは可動部品を使用しない、電気的に制御され
る装置によって得られる。

白菜技術者は、前に述べた構造の種々の変形や改作が本
発明の精神や範囲から離れることなく可能であることを
容易に理解するであろうが、本発明の精神は特許請求の
範囲によって規定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスクロマトグラフ装置の概略図であ
る。 １２・・・キャリアガス源、１４・・・導入装置、１６
・・・カラム、１８・・・検出器、２０・・・スイッチ
ング組立、２２・・・検出チェンバー　２４・・・出口
、２６・・・フィラメント、２８・・・スイッチングセ
ル、３０・・・ガスチェンバー　３２・・・ホットワイ
ヤー３４・・・ガス源、３８・・・バッファチェンバー
４０・・・コネクター し”仁゛−二二・Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ガスクロマトグラフ装置において、 入口と出口とを持つガスクロマトグラフカラムと、サン
   プル成分を分析するための検出器装置であつて、カラム
   出口に接続されている検出チェンバーを持つ、検出器装
   置とそして、 前記検出チェンバーを、基線測定のためにキャリアガス
   によつて、およびサンプル測定のために前記カラム出口
   からの気流、ないし流出流体によつて、選択的に交互的
   に満たすための装置とを有し、前記検出チェンバーを選
   択的に交互的に満たすための前記装置、は 前記検出チェンバーに接続されたガスチェンバーと、前
   記ガスチェンバーにキャリアガスを供給するための装置
   と、そして前記ガスチェンバー内のガスを選択的に加熱
   して前記ガスチェンバーからのキャリアガスで前記検出
   チェンバーを満たさせ、その後前記ガスチェンバー内の
   ガスを冷却して前記検出チェンバー内のガスを前記ガス
   チェンバー内に引き込み、こうしてサンプル測定のため
   に前記カラム出口からの気流ないし流出流体を引いて前
   記検出チェンバーを満たさせるため装置とを有している
   ことを特徴とするガスクロマトグラフ装置。 ２、前記検出チェンバーを満たすための前記装置は、前
   記ガスチェンバーを形成する壁を有するセルボデイと、
   そして前記検出チェンバーを満たすために前記ガスチェ
   ンバーからのキャリアガスを送り出すため前記ガスチェ
   ンバー内のガスを選択的に加熱するよう前記セルボデイ
   内に取り付けられたホットワイヤー加熱装置とを持つよ
   うな、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、前記ホットワイヤー加熱装置は、前記ガスチェンバ
   ーに設けられ、そして前記セルボディの前記壁は、前記
   検出チェンバー内のガスを前記ガスチエンバー内に引き
   込み、こうして前記カラム出口からの気流が前記検出チ
   ェンバーに流れ込むよう、前記ホットワイヤー加熱装置
   を不活性とした時に前記ガスチェンバー内の加熱された
   ガスを冷却するのに十分な、前もつて決められた温度を
   維持することができるよう、前記ガスチェンバーに対し
   て相対的に構成配置、選定されているような、特許請求
   の範囲第２項記載の装置。 ４、前記検出チェンバーをキャリアガスおよびカラム気
   流によつて周期的に、交互的に満たすために、前記ホッ
   トワイヤー加熱装置を制御するための装置を有するよう
   な、特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、基線測定のために前記検出チェンバーを前記ガスチ
   エンバーからのキャリアガスで満たすよう前記ガスチェ
   ンバー内のガスを周期的、交互的に加熱し、そしてサン
   プル測定のために前記検出チェンバーにカラム気流を引
   くため、前記検出チェンバーからのガスを前記ガスチェ
   ンバーに引き込むよう、前記ガスチェンバー内のガスを
   周期的、交互的に冷却するための制御装置を有するよう
   な、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６、前記検出チェンバーと前記ガスチエンバーを大気圧
   変動から絶縁するために、前記カラム出口に接続される
   バッファチェンバー装置を有するような、特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ７、キャリアガスを供給するための前記装置が、キャリ
   アガスの源と、そして前記ガスチエンバーへのキャリア
   ガスの流速を制御するよう前記源と前記ガスチェンバー
   を接続するコネクタ装置とを有しているような、特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 ８、気流ないし流出流体と流体的に連通する検出チェン
   バー内に気流とキャリアガスとを交互的に送り込む方法
   において、前記検出チェンバーと流体伝達するガスチェ
   ンバーにキャリアガスを供給し、 前記検出チェンバーをキャリアガスで満たすため前記検
   出チェンバー内にキャリアガスが流れ込むよう、前記ガ
   スチェンバー内のキャリアガスを十分に加熱し、 そして、その後に気流を前記検出チェンバーに引き込む
   ため、前記検出チェンバーから前記ガスチェンバー内に
   ガスを引くよう、前記チェンバー内のキャリアガスを十
   分に冷却するステツプを有することを特徴とする方法。 ９、前記ガスチェンバー内のキャリアガスを加熱し、そ
   してその後このキャリアガスを冷却するステップを交互
   的、周期的に繰り返し、前記検出チェンバーがキャリア
   ガスで満たされている時は常に第１検出測定を実行し、
   そして前記検出チェンバーが気流ないし流 出流体で満たされている時は常に第２検出測定を実行す
   ることを含むような、特許請求の範囲第８項記載の方法
   。 １０、キャリアガスを加熱するステップが、キャリアガ
   スを電気的に加熱することを含むような、特許請求の範
   囲第８項記載の方法。 １１、キャリアガスを冷却するステップが、キャリアガ
   スを伝導的に冷却することを含むような、特許請求の範
   囲第１０項記載の方法。 １２、キャリアガスを冷却するステツプが、キャリアガ
   スを伝導的に冷却することを含むような、特許請求の範
   囲第８項記載の方法。