气相色谱仪的制作方法

1.本发明涉及一种气相色谱仪。


背景技术：

2.气相色谱仪构成为向分离柱移送由试样气体生成部生成的试样气体，在分离柱中使试样气体中的各成分分离，在检测器中检测所分离出的各成分。为了向分离柱移送由试样气体生成部生成的试样气体，向试样气体生成部供给载气。
3.在气相色谱仪中一边控制分离柱的温度一边进行分析，但是当在不进行分析的待机状态的期间停止分离柱的温度控制时，直到为了下一个试样的分析而使分离柱的温度稳定为规定温度为止需要长时间。因此，一般在待机状态的期间仍持续进行分离柱的温度控制。另一方面，当在分离柱中没有流通流体的状态下以高温对分离柱进行温度控制时，存在促进填充于分离柱内的固定相的劣化从而分离柱的寿命降低这样的问题。因此，一般在不进行试样的分析的待机状态的期间仍持续流通载气。
4.一般将氦气用作载气，但是因氦气价格上升等而寻求减少氦气的消耗量。因此，提出了以下方案：为了能够将2种气体中的任一种气体择一地供给到试样气体生成部，在试样的分析中将氦气用作载气，在待机状态的期间将氮气等除氦气以外的气体用作柱保护气体(参照专利文献1。)。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2013-044647号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.如上所述，无论气相色谱仪的分析系统是分析状态和待机状态中的哪一种状态，都向分离柱持续供给载气。因此，在分析与分析之间的待机状态的期间、夜间的连续分析中等期间，还可能发生在用户不在的状态下供给着载气的气体供给源的气体用尽的情况。如果供给着载气的气体供给源发生气体用尽，则不会向分离柱供给载气，在流体不流过分离柱的状态下产生分离柱被加热至高温的状态，从而分离柱会消耗。因此，还考虑在探测到没有向分离柱供给载气的时间点使分离柱的温度控制停止，但如果这样，则到恢复为能够进行分析的状态为止需要长时间。
10.本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，在供给着载气的气体供给源发生了气体用尽的情况下，也能够迅速地恢复为能够进行分析的状态。
11.用于解决问题的方案
12.本发明所涉及的气相色谱仪构成为具备：试样气体生成部，其用于从所注入的试样生成试样气体；分离柱，其与所述试样气体生成部的出口进行流体连接，用于分离由所述试样气体生成部生成的试样气体中的成分；检测器，其与所述分离柱的出口进行流体连接，
用于检测在所述分离柱中分离出的成分；多个气体供给源，所述多个气体供给源用于供给用于将由所述试样气体生成部生成的试样气体输送到所述分离柱的作为载气的气体；切换部，其与所述多个气体供给源进行流体连接，构成为将所述多个气体供给源中的一个气体供给源切换地与所述试样气体生成部进行流体连接；调节器，其介于所述切换部与所述试样气体生成部之间，构成为一边检测向所述试样气体生成部供给的气体的所述气体供给压力和/或气体供给流量一边对其进行调节；以及气体用尽判定部，其构成为基于由所述调节器检测到的所述气体供给压力或所述气体供给流量，来判定向所述试样气体生成部供给着所述载气的所述气体供给源有无气体用尽，其中，在所述气体用尽判定部判定为向所述试样气体生成部供给着所述载气的所述气体供给源发生了气体用尽之后，执行通过所述切换部来变更与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源的柱保护动作。
13.发明的效果
14.本发明所涉及的气相色谱仪具备气体用尽判定部，该气体用尽判定部构成为基于由所述调节器检测到的所述气体供给压力或所述气体供给流量，来判定向所述试样气体生成部供给着所述载气的所述气体供给源有无气体用尽，在所述气体用尽判定部判定为向所述试样气体生成部供给着所述载气的所述气体供给源发生了气体用尽之后，执行通过所述切换部来变更与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源的柱保护动作，因此，不使系统停止运转就能够保护分离柱，能够迅速地恢复为能够进行分析的状态。
附图说明
15.图1是示出气相色谱仪的一个实施例的概要结构图。
16.图2是示出该实施例的气体供给源的切换时的动作的一例的流程图。
17.图3是示出该实施例的气体供给源的切换时的动作的另一例的流程图。
18.图4是示出该实施例的柱保护动作的一例的流程图。
19.图5是示出该实施例的置换促进动作的一例的载气供给压力的时间图。
20.图6是示出该实施例的置换促进动作的另一例的载气供给流量的时间图。
具体实施方式
21.下面，参照附图来说明气相色谱仪的一个实施例。
22.如图1所示，本实施例的气相色谱仪具备试样气体生成部2、自动采样器4、分离柱6、检测器8、柱温箱10、气体供给源12a、12b、切换部14、调节器16、控制装置18、运算处理装置20、输入装置22以及显示装置24。
23.自动采样器4构成为对试样气体生成部2自动注入试样。试样气体生成部2在内部具备试样气化室，该试样气化室使由自动采样器4注入的试样气化来生成试样气体。分离柱6的入口与试样气体生成部2的出口进行流体连接，检测器8与分离柱6的出口进行流体连接。分离柱6用于分离由试样气体生成部2生成的试样气体中的成分，检测器8用于检测在分离柱6中分离出的各成分。作为检测器8，能够使用ms(质谱仪)、tcd(导热率检测器)、fid(氢火焰离子化检测器)等。
24.来自气体供给源12a、12b中的任一方的气体作为载气而被供给到试样气体生成部2的试样气化室。在试样气体生成部2中生成的试样气体通过从气体供给源12a或12b供给的
载气而被输送到分离柱6。切换部14构成为择一地使气体供给源12a、12b中的任一方与试样气体生成部2进行流体连接。切换部14例如能够通过三通电磁阀实现。调节器16介于切换部14与试样气体生成部2之间，通过调节器16调节作为载气而被供给到试样气体生成部2的气体的流量。调节器16具有对从气体供给源12a或12b供给的气体的供给压力和供给流量进行调节的功能。
25.此外，在本实施例中，通过切换部14来选择2个气体供给源12a和12b中的任一方，但是本发明并不限定于此，也可以构成为通过切换部14来选择3个以上的气体供给源中的1个气体供给源。
26.分离柱6收容在柱温箱10内。柱温箱10具备加热器26和温度传感器28，用于将分离柱6的温度调节为所设定的温度。
27.控制装置18通过搭载有cpu(中央运算装置)和存储装置的电子电路(例如专用的系统控制器)来实现，用于进行该气相色谱仪的动作控制。运算处理装置20通过以能够与控制装置18进行通信的方式设置的专用或通用的计算机来实现。在运算处理装置20中，能够对由控制装置18进行动作控制所需的参数进行设定。另外，经由控制装置18向运算处理装置20输入在检测器8中得到的分析数据，在运算处理装置20中搭载有基于该分析数据来进行各种运算处理的功能。运算处理装置20与通过键盘等实现的输入装置22及通过液晶显示器等实现的显示装置24电连接。经由输入装置22向运算处理装置20输入设定分析条件等参数所需要的信息。另外，在运算处理装置20中执行的运算处理的结果被显示在显示装置24中。
28.控制装置18具备控制部30、气体种类确定部32、气体用尽判定部34、气体种类存储部36、条件存储部38以及待机时间存储部40。运算处理装置20具备气体种类设定部42、条件设定部44、待机时间设定部46以及通知部48。控制部30、气体种类确定部32、气体用尽判定部34、气体种类设定部42、条件设定部44、待机时间设定部46以及通知部48是cpu通过执行规定的程序而得到的功能。气体种类存储部36、条件存储部38以及待机时间存储部40是通过存储装置的一部分存储区域实现的功能。
29.从气体供给源12a和12b分别供给的载气的气体种类由用户对切换部14的各端口连接的储气罐的供给气体的种类来决定。因此，除了从气体供给源12a和12b供给种类互不相同的气体的情况以外，还存在供给同种气体的情况。运算处理装置20的气体种类设定部42构成为：通过使用户输入对切换部14的各端口连接的储气罐的供给气体的种类，来设定从气体供给源12a和12b供给的载气的气体种类。由气体种类设定部42设定的与各气体供给源12a和12b的气体种类有关的信息被发送到控制装置18并被存储到气体种类存储部36中。由此，控制装置18识别从气体供给源12a和12b分别供给的载气的气体种类。
30.控制装置18的气体种类确定部32构成为：识别切换部14的端口间的连接状态，并基于切换部14的状态以及气体种类存储部36中存储的信息来确定向试样气体生成部2供给着的载气的气体种类。通过该气体种类确定部32的功能，控制装置18能够自动识别载气的气体种类。
31.在本实施例的气相色谱仪中，作为不进行分析的待机状态下的待机条件以及作为用于分析试样的分析条件，能够分别设定载气的气体种类。运算处理装置20的条件设定部44构成为使用户输入载气的气体种类来作为待机条件及分析条件的各个参数之一，从而设
定待机条件及分析条件。由条件设定部44设定的待机条件及分析条件被发送到控制装置18并被保持于条件存储部38。
32.在切换了向试样气体生成部2供给载气的气体供给源的情况下、特别是在由此变更了载气的气体种类的情况下，在从载气的流通路径、具体地说从气体供给源12a或12b经由试样气体生成部2和分离柱6直至检测器8的路径内的气体全部被置换为切换后的气体之前，无法开始接下来的分析，需要一定的待机时间。
33.在本实施例中，用户能够任意地设定从切换气体供给源起到成为能够进行下一个试样的分析的待命(standby)状态为止的待机时间。运算处理装置20的待机时间设定部46构成为通过使用户输入任意的数值来设定待机时间。由待机时间设定部46设定的待机时间被发送到控制装置18并被存储到待机时间存储部40中。此外，也可以在待机时间存储部46中存储有待机时间的默认值，在该情况下，也能够使用该默认值来作为待机时间。
34.控制部30构成为基于条件存储部38中存储的待机条件及分析条件来进行自动采样器4、检测器8、切换部14、调节器16以及加热器26的动作控制。在待机状态下，控制部30按照条件存储部38中存储的待机条件将所设定的气体种类的载气以所设定的供给压力和流量供给到试样气体生成部2，并将分离柱6的温度控制为所设定的温度。另外，在分析状态下，控制部30按照条件存储部38中存储的分析条件将所设定的气体种类的载气以所设定的供给压力和流量供给到试样气体生成部2，并将分离柱6的温度控制为所设定的温度。在向能够开始进行下一个试样的分析的待命状态转变时，控制部30控制载气的气体种类、载气的供给压力、流量以及分离柱6的温度，以使气相色谱仪的状态成为下一个试样的分析的初始状态。
35.此外，根据载气的气体种类不同而粘性不同，因此用于计算调节器16的控制量的关系式按载气的每个气体种类而不同。虽然省略了图示，但在本实施例中，控制装置18保持有载气的每个气体种类的关系式，使用与所选择出的气体供给源12a或12b的气体种类相应的关系式，由此正确地控制调节器16。
36.控制部30在为了向能够进行下一个试样的分析的待命状态转移而进行了气体供给源的切换的情况下，在气体供给源的切换后，应用待机时间存储部40中存储的待机时间。
37.控制部30构成为在待机时间内控制调节器16的动作来执行置换促进动作。置换促进动作是指为了促进载气的流通路径内的气体的置换而使载气的供给压力或流量成为与待命状态不同的状态的动作。
38.作为置换促进动作的一例，列举如图5所示那样使载气的供给压力变动的例子。此外，作为置换促进动作，也可以代替使气体供给压力变动而使载气的供给流量变动，或者除了使气体供给压力变动以外还使载气的供给流量变动。
39.本发明人发现：载气的流通路径内的气体的置换需要长时间的原因在于，气体滞留于在载气的流通路径内存在的死区容积中。而且，本发明人得出以下见解：当如图5那样使载气的供给压力和供给流量中的至少一方变动时，通过在流通路径内发生的紊流来促进滞留在死区容积中的气体的置换，从而提高气体的置换效率。
40.在图5的例子中，在载气的气体种类刚刚被变更后，使载气的供给压力以固定周期(10秒～60秒的周期)在p1(例如500kpa)与p2(例如400kpa)之间变动。确认了以下情况：在以分析的初始条件稳定地供给了载气的情况下，气体的置换需要2个小时左右，但通过执行
这样的置换促进动作来以15分钟左右完成气体的置换。在该置换促进动作中，不需要使载气的流量与待命状态相比增大。因此，通过执行置换促进动作，还能够得到以下效果：不仅能够实现待机时间的缩短，而且还能够与待机时间缩短的量相应地减少载气的消耗量。
41.另外，作为置换促进动作的另一例，能够列举如图6所示那样使待机时间内的载气的供给流量与分析的初始状态相比增大的情况。这样，通过使载气的供给流量与待命状态相比增大，能够促进载气的流通路径内的气体的置换，从而实现待机时间的缩短。
42.参照图1并且参照图2的流程图对气体供给源的切换时的动作的一例进行说明。
43.当为了向能够开始进行下一个试样的分析的待命状态转移而进行气体供给源的切换时，控制部30开始进行置换促进动作(步骤101)。然后，在从切换气体供给源起经过了待机时间存储部40中存储的待机时间时，结束置换促进动作(步骤102和步骤103)。在置换促进动作结束后，如果其它分析条件被调节为条件存储部38中存储的条件，则成为待命状态。
44.另外，也可以是，在如图3所示那样进行了气体供给源的切换时，控制部30基于存储在气体种类存储部36中的信息来判定是否变更了载气的气体种类(步骤201)，仅在变更了载气的气体种类的情况下执行置换促进动作(步骤202)。在该情况下，也与图2示出的动作同样地持续进行置换促进动作，直到经过预先设定的待机时间为止(步骤203)，在经过了待机时间时结束置换促进动作而成为待命状态(步骤204)。
45.控制部30也可以构成为：在成为待命状态后，自动执行由自动采样器4向试样气体生成部2的试样注入并开始进行分析。另外，也可以在成为待命状态时对用户进行用于示出成为待命状态的通知。运算处理装置20的通知部48实现对用户进行通知的功能。能够通过向显示装置24的显示、规定的灯的点亮、规定的警报音等来对用户进行通知。
46.此外，也可以构成为用户能够在成为待命状态时设定是自动开始分析还是对用户进行通知。
47.返回到图1，控制装置18的气体用尽判定部34构成为判定供给着载气的气体供给源12a或12b是否发生了气体用尽。切换部14或调节器16始终(以微小时间周期)检测从气体供给源12a或12b供给的气体的气体供给压力。当供给着载气的气体供给源12a或12b的剩余量降低时，即使调节器16为了提高气体供给压力而增大阀的开度，气体供给压力也不会达到所设定的压力。在气体供给压力为预先设定的阈值以下的状态持续了规定时间时，气体用尽判定部34判定为当前供给着载气的气体供给源12a或12b发生了气体用尽。基于气体供给压力的设定值来设定用于判定气体用尽的阈值。例如，能够设为阈值＝设定值-α(α为实数)、阈值＝设定值
×
β(β《1)等。
48.此外，气体用尽判定部34也可以构成为基于载气的供给流量来判定气体供给源12a或12b的气体用尽。基于气体供给流量的设定值来设定用于判定气体用尽的阈值。例如，能够设为阈值＝设定值-α(α为实数)、阈值＝设定值
×
β(β《1)等。
49.当由气体用尽判定部34判定为气体供给源12a或12b发生了气体用尽时，通知部48向用户通知发生了气体用尽，并执行柱保护动作。柱保护动作是指在探测到气体供给源发生气体用尽时通过切换部14切换气体供给源来防止向分离柱6的载气供给中断的动作。这样，当供给着载气的气体供给源发生了气体用尽时利用另一个气体供给源供给载气，由此防止以流体不流过分离柱6的状态对分离柱6进行加热。通知部48向用户通知通过柱保护动
作而进行了气体供给源的切换。能够通过向显示装置24的显示来进行通知。
50.此外，在本实施例中，气体用尽判定部34被设置为控制装置18的功能，但也可以使切换部14具备气体用尽判定部34的功能，切换部14在探测到气体用尽后自动进行气体供给源的切换。在该情况下，切换部14向控制装置18发送表示由于探测到气体用尽而切换了气体供给源的情况的信号。
51.参照图1并且参照图4的流程图对柱保护动作的一例进行说明。
52.气体用尽判定部34在固定周期内参照气体供给压力(步骤301)，将气体供给压力与预先设定的阈值进行比较(步骤302)。在气体供给压力超过了阈值的情况下判定为正常(步骤302：“否”)。另一方面，在气体供给压力为阈值以下的情况下(步骤302：“是”)，在该状态持续了规定时间(规定次数)时(步骤303：“是”)，气体用尽判定部34判定为气体供给源12a或12b发生了气体用尽，切换部14基于该判定结果来执行气体供给源的切换(步骤304)。
53.在基于气体用尽判定部34的判定结果进行了气体供给源的切换的情况下，通知部48向用户通知气体供给源已被切换(步骤305)。并且，通知部48也可以因气体供给源已被切换而在显示装置24中显示当前作为载气而被供给着的气体的种类。通过这样的通知功能，用户能够容易地识别气体供给源已被切换。
54.以上说明的实施例只不过示出了本发明所涉及的气相色谱仪的实施方式的一例，本发明所涉及的气相色谱仪的实施方式如以下那样。
55.在本发明所涉及的气相色谱仪的实施方式中，构成为具备：
56.试样气体生成部，其用于从所注入的试样生成试样气体；
57.分离柱，其与所述试样气体生成部的出口进行流体连接，用于分离由所述试样气体生成部生成的试样气体中的成分；
58.检测器，其与所述分离柱的出口进行流体连接，用于检测在所述分离柱中分离出的成分；
59.多个气体供给源，所述多个气体供给源用于供给用于将由所述试样气体生成部生成的试样气体输送到所述分离柱的作为载气的气体；
60.切换部，其与所述多个气体供给源进行流体连接，构成为将所述多个气体供给源中的一个气体供给源切换地与所述试样气体生成部进行流体连接；
61.调节器，其介于所述切换部与所述试样气体生成部之间，构成为调节从所述气体供给源供给的气体的气体供给压力以及向所述试样气体生成部供给的气体的气体供给流量；以及
62.气体用尽判定部，其构成为基于所述气体供给压力或所述气体供给流量，来判定向所述试样气体生成部供给着所述载气的所述气体供给源有无气体用尽，
63.其中，在所述气体用尽判定部判定为向所述试样气体生成部供给着所述载气的所述气体供给源发生了气体用尽之后，执行通过所述切换部来变更与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源的柱保护动作。
64.在上述实施方式的第一方式中，所述气体用尽判定部构成为：在所述气体供给压力或所述气体供给流量为预先设定的阈值以下的状态持续了规定时间时，判定为发生了气体用尽。
65.在上述第一方式中，所述阈值也可以是基于所述气体供给压力或所述气体供给流
量的设定值而设定的。
66.在上述实施方式的第二方式中，所述切换部检测所述气体供给压力，所述气体用尽判定部被设置为所述切换部的功能，构成为在判定为所述气体供给源发生了气体用尽时，所述切换部自动变更与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源。根据这样的方式，所述切换部自身能够自动地执行所述柱保护动作。
67.在上述实施方式的第三方式中，还具备通知部，该通知部构成为：在由所述气体用尽判定部判定为所述气体供给源发生了气体用尽时，向用户通知发生气体用尽。通过这样的方式，用户能够容易地识别气体供给源发生气体用尽。
68.在上述第三方式中，所述通知部也可以构成为：在执行了所述柱保护动作时，向用户通知通过所述柱保护动作而变更了与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源。如果这样，则用户能够容易地识别气体供给源已被变更。
69.另外，在上述第三方式中，也可以还具备：气体种类存储部，其存储从与所述切换部连接的所述多个气体供给源分别供给的气体的种类；以及气体种类确定部，其构成为识别所述切换部的状态，基于所述切换部的状态以及存储在所述气体种类存储部中的信息来确定向所述试样气体生成部供给着的所述载气的气体种类，所述通知部构成为向用户通知执行了所述柱保护动作之后的所述载气的气体种类。如果这样，则用户能够容易地识别由于气体用尽而变更了气体供给源之后的载气的气体种类，能够防止使用错误的载气执行分析。
70.在上述情况下，也可以还具备：条件设定部，其构成为基于由用户输入的信息，将载气的气体种类设定为分析条件；条件存储部，其保持由所述条件设定部设定的分析条件；以及控制部，其构成为基于存储在所述条件存储部中的分析条件来控制所述切换部和所述调节器的动作。通过具备这样的结构，用户能够将用于分析的载气的气体种类设定为分析条件，易于一边变更载气的气体种类一边进行分析。
71.附图标记说明
72.2：试样气体生成部；4：自动采样器；6：分离柱；8：检测器；10：柱温箱；12a；12b：气体供给源；14：切换部；16：调节器；18：控制装置；20：运算处理装置；22：输入装置；24：显示装置；26：加热器；28：温度传感器；30：控制部；32：气体种类确定部；34：气体用尽判定部；36：气体种类存储部；38：条件存储部；40：待机时间存储部；42：气体种类设定部；44：条件设定部；46：待机时间设定部；48：通知部。