JPH03500684A - ガスクロマトグラフイーにおける試料計量供給のための装置および方法 - 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】 ガスクロマトグラフィーにおける試料 計量供給のための装置および方法 この発明はガスクロマトグラフィーにおける試料計量供給のための装置および方 法に関するものである。

〔従来の技術〕

ガスクロマトグラフィー分析の能力は分離カラムへの試料計量供給に大きく関係 する。そのつどの分離カラムに対して最適な流速で流れるキャリヤーガス流内で できるかぎり鋭く境界づけられた試料ガスの“クロット”が要求される。実際上 、試料ガス源のなかの圧力はキャリヤーガスに対する必要な作動圧力よりも低い 圧力レベルにあるので、試料の計量供給の隙に、分析結果を悪化させる圧力脈動 が生ずる。従って、計量供給装置への試料流入導管内の圧力を必要な高さにもた らすため、ポンプが設けられなければならない。

毛細管−分離カラムを使用する際には、非常に小さい試料量を計量供給し得るよ うに、流れ分割器を設ける必要がある。このような装置は米国特許第４．４４２ ．２１７号明細書に記載されているが、その場合、機能的に条件付けられて、試 料流入導管内の圧力がキャリヤーガスの圧力に等しく、またはそれよりも高くな ければな従・って本発明の課題は、試料計量供給が試料ガス源内の圧力に無関係 に行われ得る試料計量供給装置を提供することである。

〔発明の説明〕

この課題は、請求項１の特徴部分に記載の装置によって解決される。

計量管を有するそれ自体は公知の計量供給弁（たとえば米国特許第３．０７７、 ７６６号明細書参照）の使用により、試料は簡単な仕方で試料ガス源内の圧力に 完全に無関係に計量供給装置の流れ分割器に供給され得る。

別の有利な利点は、分離カラム内の試料計量供給の継続時間が計量供給弁の計量 管からの試料計量供給の継続時間よりも短く選定され得ることにある。

それによって計量管を有する公知の計量供給弁の際にこれまで吸着またはデソー ブションにより生ずる誤差がほぼ回避される。

計量供給すべき計量管は問題なく設定され、こうして分離カラムの容量に適合さ れ得る。このことは特に毛細管−分離カラムを使用する際に非常に有意義である 。

本発明を説明するため第１図に本発明による装置の概略を示す。

第２図は本発明の改良された異なる実施例である。

〔発明の実施例〕 設定可能な一定の圧力のキャリヤーガス′ａ１が導管２を介してこ絡り換弁３の 入ロムこ接続されている。

切換弁３の出口ａ′から第１の導管分岐路４が流れ分割器５へ通じており、また そこから別の導管分岐路４を経て分離カラム２６へ通じている。

流れ分割器５は、チャンバ７により囲まれ、中央に好ましくはリングスリット状 の開口８を設けられている管路６から成っている。

切換弁３の他方の出口ａ′は、チャンバ７の流出側に置かれた端区間に開口する 導管分岐路９に接続されている。設定可能な流れ抵抗、たとえばニードル弁２０ を設けられている流出導管１０が同じくチャンバ７の流出側に置かれた部分から 出発している。

チャンバ７の上側、すなわち流出側に置かれた端区間には同じく、設定可能な流 れ抵抗２５を設けられている試料流入導管１１が開口している。

導管４．１０および１１の流れ抵抗は、Ｑｌ　Ｏ＞Ｑｌ　１＞Ｑ４　（１） に選定されている。ここで、Ｑｌｌは試料流入導管１１中の体積流量、ＱＩＯは 流出導管１０を通る流量、またＱ４は分離カラム２６を通る流量である。

公知の構成の計量供給弁１２は６つの接続口ａｌないしａ６を有する。

第１の切換位置Ａ（実線で示されている接続）では試料流は試料ガス源１３から 導管１４を経て接続口ａ１へ、またそこから接続口ａ３とａ６との間に位置する （ここでは計量ループの形態の）計量管１６を経て、出口ａ２と接続されている 流出導管１５へ導かれる。

キャリヤーガス流入導管２に接続されている分岐導管１７はキャリヤーガスを接 続口ａ５を経てチャンバ７への試料流入導管１１の接続口ａ４へ導く。

切換弁３が導管分岐路４への切換位置Ｉに切換えられていれば、キャリヤーガス は流れ分割器５を通って分離カラム２６へ、また導管１７、計量供給弁１２およ び試料流入導管１１を経てチャンバ７へ流れ、またそこから開口８から流れるキ ャリヤーガ３部分と一緒に導管１０を経て流れ出る。

第２の切換位置Ｂ（破線の接続）への計量供給弁１２の切換の後に、計量管１６ の内容は接続口ａ５を経て供給されるキャリヤーガス流により流入導管１１を経 てチャンバ７へ導かれる。Ｑｌｌ＜ＱＩＯであるので、差ＱＩＯ−Ｑｌｌは全ギ ヤリヤーガス圧力を与えられる管路６から開口８を通ってチャンバ７へ流れ、ま た試料゛と共に流出導管１０を経て外部５出る。その際に、試料が導管４′を経 て分離カラム２６に到達しないことを保証するため、試料の拡散速度は開口８が らのキャリヤーガスの流出速度よりも小さいように注意すべきである。

切換弁３が切換位置■へ、従ってまた導管分岐路９へ切換えら流れる試料体積の 一部分が開口８を通って、分離カラム２６へ通ずる導管区間４′へ入り、他方に おいて試料の過剰な部分（毛細管カラムでは計量管１６の内容の約９０％）はキ ャリヤーガスと共に流出導管１０を経て導き出される。

計量供給弁１２が第２の切換位置Ｂにある時間スパンΔｔ１は、切換弁３が切換 位置Ｈにある時間スパンΔｔ２よりも長く選定される。切換弁３および計量供給 弁１２の切換は、時間スパンΔｔ２が時間スパンΔｔ１内に位置するように行わ れる。この作動の仕方により、計量供給弁１２および計量管１６内の吸着および 拡散過程により起こり得るガス試料の混合および随伴により惹起される分析の際 の障害が回避され、また鋭い計量供給限界を有するカット計量供給により分析結 果のなかに最適なピーク形態が得られるという有利な利点が得られる。

実際には、式（１）に従って計量供給装置の機能に対して重要であるガス流量Ｑ ４、ＱＩＯｌＱＬＩの測定および設定は比較的難しくかつ煩わしいことが判明し ている。

従って、請求項３および４にあげられている本発明の他の実施態様は、流れ分割 器および計量供給弁を有する計量供給装置を、体積流量の測定および設定なしに 作動し得るようにするという課題を解決する。１つの実施例は第２図に概要を示 されており、これについて以下に説明する。第１図中の相応の部分に一致する部 分には同一の参照符号が付されている。

一定かつ設定可能な圧力のキャリヤーガス源１から到来するキャリヤーガス流は 導管２を経て三路切換弁３の入口に供給される。

切換弁３の一方の出口ａ″には、流れ分割器５を経て分離カラム２６に通ずる導 管４が接続されている。

流れ分割器５は、前記のように、チャンバ７により囲まれ、中央に好ましくはリ ングスリット状の開口８を設けられている管路６から成っている。チャンバ７の 上側、すなわち流出側に置かれた端区間には試料流入導管１１が開口している。

針弁２０を設けられている流出導管１０がチャンバ７の下側の流出側に置かれた 端から出発している。

公知の構成の計量供給弁１２は６つの接続口ａ１ないしａ６を設けられている。

試料ガス源１３は導管１４を経て接続口ａ１と接続されており、接続口ａ２は流 出導管１５と接続されている。計量ループの形態の計量管１６はその両端で接続 口ａ３およびａ６と接続されている。接続口ａ４に接続されている試料流入導管 １１はチャンバ７に通じている。接続口ａ５は導管１７を介して切換弁３の出口 ａ′と接続されている。装置の作動の仕方は下記のとおりである。

第１の切換段階で切換弁３は切換位置Ｉに、また計量供給弁１２は切換位置Ａに ある。キャリヤーガス源１からのキャリヤーガス流は導管４および流れ分割器５ を経て一部は分離カラム２６へ流れ、またこれを洗浄通過する。キャリヤーガス 流の大部分はリングスリット状の開口８を通ってチャンバ７へ流れ、またそこか ら、針弁２１を有する導管２２および流入導管１１を経て導かれたキャリヤーガ ス流と一緒に流出導管１０を経て流れ出る。

試料採取のために、試料ガス源１３から導管１４を経て流れる試料ガス流が接続 口ａ１およびａ６を経て計量管１６へ接続され、またそこから接続口ａ２を経て 導管１５へ流れ出る。

第２の切換段階では時間スパンΔｔ１の間、計量供給弁１２が切換位置Ｂに切換 えられる。計量管１６内に位置する試料はいま、導管２２および１７を経て供給 されるキャリアーガスと一緒にチャンバ７のなかへ押され、またそこから、開口 ８から出るキャリアーガスと一緒に流出導管１０を通って流れ出る。

第３の切換段階では切換弁３が時間スパンΔｔ２の間、切換位置■に、従ってま た導管分岐路１７に切換えられる。チャンバ７内に位置する試料は開口８を通っ て管路６のなかへ押され、またそこから分離カラムのなかへ計量供給される。こ こでもΔｔｌ＞Δｔ２が成立し、その際にΔｔ２はΔｔ１内に位置している。

種々の切換段階の間に死空間の洗浄通過を保証し、また流入側で導管４内での試 料ガスの拡散を帽子するため、キャリヤーガス導管２を導管４と接続しまたニー ドル弁２４を有するバイパス導管２３が設けられていてよい、導管４と１７との 間に接続されている差圧測定装置２８により、圧力降下の方向変化により行われ る種々の切換段階でのキャリヤーガスの切換が監視され得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガスクロマトグラフィー分析用の試料計量供給装置において、一定かつ設定 可能な圧力のキャリヤーガス源（１）と、入口で導管（２）を介してキャリヤー ガス源（１）に接続されている二路切換弁（３）と、 切換弁（３）の出口（ａ′）に接続されている導管分岐路（４）と、 導管分岐路（４）に接続されており、開口（８）を有する管路（６）と、管路を 囲んでおり開口（８）の流入および流出側へ延びているチャンバ（７）とから成 る流れ分割器（５）と、流れ分割器（５）から分離カラム（２６）へ通ずる導管 区間（４′）と 切換弁（３）の他方の出口（ａ′′）に接続されており、チャンバ（７）の流出 側に置かれた部分に開口する導管分岐路（９）と、 チャンバ（７）の流出側に置かれた部分から出発する、設定可能な流れ抵抗（２ ０）を有する流出導管（１０）と、チャンバ（７）の流人側に置かれた上側の端 区間に開口する、設定可能な流れ抵抗（２５）を有する試料流入導管（１１）と を含んでおり、 その際に導管（２、４、１０および１１）の流れ抵抗は、流入導管（１１）中の 体積流量（Ｑ１１）が流出導管（１０）を通る流量（Ｑ１０）よりも小さく、し かし分離カラム（２６）中の流量（Ｑ４）よりも大きいように選定されており、 ６つの接続口（ａ１ないしａ６）を有するそれ自体は公知の計量供給弁（１２） と、 試料ガス源（１３）から計量供給弁（１２）の接続口（ａ１）へ通ずる導管（１ ５）と、 その端で接続口（ａ３ないしａ６）に接続されている計量管（１６）と、 キャリヤーガス源（１）から接続口（ａ５）へ通ずる導管（１７）と、 接続口（ａ４）に接続されている試料流入導管（１１）とを含んでいることを特 徴とするガスクロマトグラフィー分析用の試料計量供給装置。 ２．第１の切換段階で切換弁（３）が導管（４）への切換位置（１）に、また計 量供給弁（１２）が切換位置（Ａ）に切換えられ、その際に試料流が接続口（ａ １）と接続口（ａ２およびａ６）との間に配置されている計量管（１６）とを経 て接続口（ａ２）へ、またそこから導管（１５）を経て流れ、またキャリヤーガ ス源（１）から分岐されたキャリヤーガス流が接続口（ａ５）を経て接続口（ａ ４）へ、またそこから流入導管（１１）へ流れ、 また第２の切換段階で計量供給弁（１２）が切換位置（Ｂ）に切換えられ、それ によって試料流が導管（１４）および接続口（ａ１およびａ２）を経て流出導管 （１５）へ流れ、他方において計量管（１６）の内容が、接続口（ａ５）を経て 供給されるキャリヤーガス流により、また接続口（ａ４）に接続されている試料 流入導管（１１）を経てチャンバ（７）に導かれ、その際にこの切換段階が第１ の時間スパン（Δｔ１）の間は維持され、 また第３の切換段階で第２の時間スパン（Δｔ２）の間、切換弁（３）が切換位 置（ＩＩ）で導管分岐路（９）に切換えられ、その際に第２の時間スパン（Δｔ ２）が第１の時間スパン（Δｔ２）よりも小さく、また第２の時間スパン（Δｔ ２）の開始および終了が第１の時間スパン（Δｔ１）内に位置していることを特 徴とする請求項１による装置を作動させるための方法。 ３．ガスクロマトグラフィー分析用の試料計量供給装置において、一定かつ設定 可能な圧力のキャリヤーガス源（１）と、入口で導管（２）を介してキャリヤー ガス源（１）に接続されている二路切換弁（３）と、 切換弁（３）の出口（ａ′′）に接続されている導管（４）と、導管（４）に接 続されており、中央に配置された開口（８）を有する管路（６）と、管路（６） を囲んでおり閉口（８）の流入および流出側へ延びているチャンバ（７）とから 成る流れ分割器（５）と、 チャンバ（７）の流入側に置かれた上側の端区間に開口する試料流入導管（１１ ）と、 チャンバ（７）の流出側に置かれた下側の端区間から出発する流出導管（１０） と、 流れ分割器（５）から分離カラム（２６）へ通ずる導管区間（４′）と ６つの接続口（ａ１ないしａ６）を有する計量供給弁（１２）と、 それに接続されている計量管（１６）と、導管（１４）を介して計量供給弁（１ ２）の接続口（ａ１）に接続されている試料ガス源（１３）と、計量供給弁（１ ２）の接続口（ａ２）に接続されている流出導管（１５）と、 切換弁（３）の他方の出口（ａ′）に接続されており、また計量供給弁（１２） の接続口（ａ５）に通ずる導管（１７）と、ニードル弁（２１）を設けられてい る、切換弁（３）の入口と出口（ａ′）との間のバイパス導管（２２）とを含ん でいることを特徴とするガスクロマトグラフィー分析用の試料計量供給装置。 ４．ニードル弁（２１）を設けられている、切換弁（３）の入口と出口（ａ′′ ）との間の別のバイパス導管（２４）を含んでいることを特徴とする請求項３記 載の装置。 ５．第１の切換段階で切換弁（３）が切換位置（Ｉ）に切換えられ、それによっ て予め定められた圧力のキャリヤーガスが導管（４）、流れ分割器（５）および 導管（４′）を経て分離カラム（２６）へ流れ、また試料ガスが切換位置（Ａ） に位置する計量供給弁（１２）と計量管（１６）とを経て流れ、また第２の切換 段階で計量供給弁（１２）が第１の時間スパン（Δｔ１）の間、切換位置（Ｂ） に切換えられ、また導管（２、２２および１７）を経て供給されたキャリヤーガ スが計量管（１６）の内容を流れ分割器（５）のチャンバ（７）のなかへ押し、 また第３の切換段階で切換弁（３）が第２の時間スパン（Δｔ１）の間、切換位 置（ＩＩ）に切換えられ、またその際に流れ分割器（５）のチャンバ（７）内と 管路（６）内との圧力関係の変化により、チャンバ（７）内に位置する試料の一 部分が開口（８）を通じて導管（４′）へ、またそこから分離カラム（２６）へ 導かれ、 その際に第２の切換段階の時間スパン（Δｔ１）が第３の切換段階の時間スパン （Δｔ２）よりも小さく、また第２の時間スパン（Δｔ２）の開始および終了が 第１の時間スパン（Δｔ１）内に位置していることを特徴とする請求項３による 装置を作動させるための方法。