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专利名称：流量控制机构以及具有该流量控制机构的气相色谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及介于气体供给源与将气体导至既定部位的气体管道之间并控制气体流量的流量控制机构以及具有该流量控制机构的气相色谱仪。
背景技术：
气相色谱仪包括分析柱、用来将试料导至分析柱的试料导入流路、用来将试料注入试料导入流路的试料注入部、用来将载气供给到试料注入部的载气供给部以及检测部(例如参照专利文献I)。试料从试料导入部注入，通过由载气供给部供给的载气被运送到分析柱，由分析柱进行分离，其成分由设于分析柱后级的检测器所检测。这样的气相色谱仪中，为了调整来自高压储气瓶的载气供给量，利用了流量控制器(流量控制装置)，所述流量控制器是在内部设有流路的流路基板上搭载流量控制阀、压力传感器、流量传感器等设备的流量控制机构。用图5来说明以往的气相色谱仪的流路构成。在设于流量控制部160上的配管连接部116上，连接有载气流路110、净化气体流路112及分离气体流路114的一端。载气流路110、净化气体流路112及分离气体流路114的另一端连接到试料导入部102上。载气流路110是用于将载气导入试料导入部102的配管，净化气体流路112是用于排出净化试料导入部102的内部用的净化气体的配管，分离气体流路114是用于排出未导入分析柱106的试料和载气的配管。另外，就利用载气的一部分作为净化气体。流量控制部160具有流路118、120以及122，这些流路118、120以及122的一端连接到配管连接部116。流路118、120以及122的另一端分别连接到配管连接部126、140以及154上。配管连接部126上连接通到用于供给载气的高压储气瓶的配管，配管连接部140上连接用于向外部排出净化气体的配管，配管连接部154上连接用于向外部排出分离气体的配管。流路118上，从配管连接部126侧依次设置压力传感器134、流量传感器135以及流量控制阀128。流路120上，从配管连接部140侧依次设置压力传感器148、流量控制阀142以及压力传感器150。流路122上设置流量控制阀156。如图6所示，流量控制部160能够利用内部形成有流路的流路基板161来构成。图6的例中，流路基板161的内部具有流路118、120以及122，在表面上设有通到各流路的孔，在孔的位置上有连接部件，通过连接部件分别安装配管连接部、压力传感器、流量传感器、以及流量控制阀等。为保持各要素的流路连接部分的气密性，用氟橡胶等制成的O型圈加以密封。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2000-19165号公报

发明内容
发明所要解决的课题如上所述，以往的气相色谱仪的气体流量控制机构因流路连接配管连接部、压力传感器、流量传感器、流量控制阀、及连接部件等多个构成要素，所以流路的连接部多。虽然构成部件与流路之间的连接部用氟橡胶等制成的O型圈来保持气密性，但存在内部气体从这些连接部泄漏或外部空气和不纯物混入流路内部的可能性。即使是微量的外部空气或不纯物混入气相色谱仪的流路内的话，就有可能对气相色谱仪的分析结果带来影响。流路连接的构成部件越多，这种危险性就越高。因此，本发明的目的在于降低在控制气体的流量的流量控制机构中的气体向外部的泄漏或从外部混入不纯物的可能性。解决课题的手段本发明的流量控制机构，由一个一体化而成的部件所构成，所述部件将下述各部分做成一体:用于连接供给气体的气体供给源的第一连接部；用于连接气体流路的第二连接部，所述气体流路用于将来自所述气体供给源的气体导至既定部位；连接所述第一连接部与所述第二连接部之间的内部流路；以及流量控制阀，所述流量控制阀通过调整所述内部流路的流路宽度来控制流过所述第一连接部与所述第二连接部之间的气体的流量。以往，为构成控制从气体供给源至气体流路的气体供给量的流量控制机构，必须进行气体供给源-连接部件-流路-连接部件-流量控制阀-连接部件-流路-气体流路这样的连接。因此，使用O型圈等的密封部件的流路连接部分很多。与之相对，本发明的流量控制机构由一个一体化而成的部件所构成，所述部件将下述各部分做成一体:用于连接气体供给源的第一连接部，用于连接气体流路的第二连接部，连接第一连接部与第二连接部之间的内部流路，以及控制流过第一连接部与第二连接部之间的气体流量的流量控制阀。因此，能以载气供给部-流量控制部件-气体流路这样的简单构成来实现控制从气体供给源至气体流路的气体的供给量的流量控制机构，能大幅减少使用O型圈等的密封部件的流路连接部分。本发明的第一种气相色谱仪，具有:用于分离试料的分析柱；用于检测由所述分析柱分离后的试料的检测器；用于将试料导入所述分析柱的试料导入流路；用于将试料注入所述试料导入流路的试料注入部；以及将载气供给到所述试料注入部的载气供给部，所述载气用于将由所述试料注入部注入的试料运送至所述分析柱，其中，在所述载气供给部的通到所述试料注入部的流路与载气供给源之间设有本发明的流量控制机构。因为由一个部件构成控制载气流量的流量控制机构，所以用O型圈来密封的流路连接部分大幅减少。本发明的第二种气相色谱仪，其中，本发明的流量控制机构介于检测器气体供给部的通到检测器的流路与检测器气体供给源之间，所述检测器气体供给部用于向检测器供给检测器气体。与上述第一种气相色谱仪的控制载气的供给量的流量控制机构一样，因为由一个部件构成控制检测器气体的供给量的流量控制机构，所以用O型圈来密封的流路连接部分大幅减少。发明效果
本发明的流量控制机构中，因为由一个一体化而成的部件所构成，所述部件将用于连接气体供给源的第一连接部、用于连接气体流路的第二连接部、连接第一连接部与第二连接部之间的内部流路、以及控制流过第一连接部与第二连接部之间的气体流量的流量控制阀做成一体，因此，能以载气供给部-流量控制部件-气体流路这样的简单的流路构成控制从气体供给源至气体流路的气体的供给量的流量控制机构，能大幅减少使用O型圈等的密封部件的流路连接部分。因此，能降低流量控制机构中的气体向外部泄漏或来自外部的气体或不纯物混入的危险性。


图1是示出气相色谱仪的一实施例的流路构成图。图2是示出流量控制部的各流量控制部件结构的一例的图，(A)是主视剖面图，(B)是(A)的W-W位置的剖面图，(C)是(A)的X-X位置、Y-Y位置及Z-Z位置的剖面图。图3是示出试料导入部以及试料气化室的结构的一例的剖面图。图4是示出检测器气体的流量控制部的一实施例的流路构成图。图5是示出以往的气相色谱仪的一例的流路构成图。图6是示出利用以往的气相色谱仪的流路基板的流量控制机构的一例的俯视图。符号说明I流量控制机构2试料注入部4试料气化室5试料导入流路6分析柱7检测流路8检测器10载气流路12净化气体流路14分离气体流路24载气流量控制部件26、27、40、41、54、55 配管连接部28、42、56流量控制阀30、32、44、46、58、60 流路(部件内)34,48,50压力传感器36差压传感器
具体实施例方式本发明的优选的实施例中，部件内进一步具有传感器连接流路，所述传感器连接流路的一端通到内部流路，用于将压力传感器连接到内部流路。以往，在将压力传感器连接到气体流过的流路的情况中，必须通过连接部件将压力传感器连接到气体流过的流路上，因此又增加了使用O型圈等的密封部件的流路连接部分。与此相对，如果设置用于将压力传感器连接到本发明的流量控制机构的部件上的流路，从而能直接连接到内部流路的话，则使用O型圈等的密封部件的流路连接部分的增加可限于最低限度。以下用图1说明气相色谱仪的一实施例。该气相色谱仪由流量控制部1、试料气化室4、试料导入流路5、分析柱6、检测流路7以及检测器8所构成。载气流路10、净化气体流路12以及分离气体流路14的一端连接到试料气化室4。载气流路10、净化气体流路12以及分离气体流路14的另一端分别连接到作为流量控制机构的载气流量控制部件24、净化气体流量控制部件38以及分离气体流量控制部件52。载气流量控制部件24、净化气体流量控制部件38以及分离气体流量控制部件52构成流量控制部I。试料气化室4的上部设有试料注入部2。如图3所示，试料气化室4中，通过载气流路10供给的载气的一部分将从试料注入部2注入的试料送往嵌入部90，载气的剩余部分作为净化气体通过净化气体流路12向外部排出。含有向嵌入部90运送、气化了的试料的气体(以下称之为试料气体)的一部分通过试料导入流路5被导向分析柱6，试料气体的剩余部分作为分离气体通过分离气体流路14向外部排出。含有经分析柱6分离的成分的气体通过检测流路7导到检测器8，加以检测。载气流量控制部件24具有流量控制阀28，流量控制阀28通过调整连接于内部流路30的一端与内部流路32的一端之间的流路宽度，来控制流过内部流路30-32之间的载气的流量。流路30的另一端通到作为用来连接载气用的高压储气瓶的第一流路连接部的配管连接部26，流路32的另一端通到作为连接与试料导入部2相通的载气流路10的第二流路连接部的配管连接部27。内部流路30上连接有压力传感器34，内部流路32上连接有差压传感器36。差压传感器36也连接到净化气体流量控制部件38的内部流路46上，计测两条流路32、46之间的差压。净化气体流量控制部件38具有流量控制阀42，流量控制阀42通过调整连接于内部流路44的一端与内部流路46的一端之间的流路宽度，来控制流过内部流路46-44之间的净化气体的流量。流路44的另一端通到用于连接净化气体排出流路的配管连接部40，流路46的另一端通到用于连接与试料导入部2相通的净化气体流路12的配管连接部41。内部流路44上连接有压力传感器48，内部流路46上连接有差压传感器36和压力传感器50。分离气体流量控制部件52具有流量控制阀56，流量控制阀56通过调整连接于内部流路58的一端与内部流路60的一端之间的流路宽度，来控制流过内部流路60-58之间的分离气体的流量。内部流路58的另一端通到用于连接分离气体排出流路的配管连接部54，内部流路60的另一端通到用于连接与试料导入部2相通的分离气体流路14的配管连接部55。图2示出载气流量控制部件24、净化气体流量控制部件38以及分离气体流量控制部件52的剖面结构。图2的(B)是图2的(A)的W-W位置的剖面图，图2的(C)分别示出在载气流量控制部件24的X-X位置、净化气体流量控制部件38的Y-Y位置、以及分离气体流量控制部件52的Z-Z位置的剖面图。首先，说明载气流量控制部件24。载气流量控制部件24的内部设有空洞部61、62以及64。空洞部61通过流路与配管连接部26导通。空洞部61通过流路与空洞部62导通。压力传感器34的配管34a的顶端插入空洞部62，与通到空洞部61的流路相连接。配管34a与通到空洞部61的流路的连接部分用O型圈76加以密封。由此，压力传感器34与空洞部61连接。压力传感器34由设于载气流量控制部件24上的部件加以保持，与载气流量控制部件24 —体化。空洞部64通过流路与配管连接部27导通。另外，空洞部64中插入差压传感器36的配管36a的顶端，配管36a的外周与空洞部64的内周之间的间隙由O型圈78所密封。由此，差压传感器36连接到空洞部64内。空洞部61与空洞部64都通到流量调整部28b。流量调整部28b利用阀驱动部28a的流量孔板来调整连接空洞部61与空洞部64之间的流路的宽度，由此调整从空洞部61流向空洞部64的载气的流量。由此，来自连接到配管连接部26的载气高压储气瓶的载气的
供给量得以调整。其次，说明净化气体流量控制部件38。净化气体流量控制部件38的内部设有空洞部66、68、70以及72。空洞部66与空洞部68通过流路导通，空洞部66与空洞部70也通过流路导通。压力传感器48的配管48a的顶端插入空洞部68内，配管48a连接到空洞部68的里侧壁面的通往空洞部66的流路的一端。配管48a与通往空洞部66的流路之间的连接部分用O型圈82加以密封。由此，压力传感器48与空洞部66连接。压力传感器48由设于净化气体流量控制部件38上的部件加以保持，与净化气体流量控制部件38 —体化。配管连接部41通过流路连接到空洞部70。另外，差压传感器36的配管36b的顶端插入空洞部70内，配管36b的外周与空洞部70的内周之间的间隙由O型圈80所密封。由此，差压传感器36连接到空洞部70内。空洞部72通过流路与配管连接部40导通。另外，压力传感器50的配管50a的顶端插入空洞部72内，配管50a的外周与空洞部72的内周之间的间隙由O型圈84所密封。由此，压力传感器50连接到空洞部72内。压力传感器50被固定于分离气体流量控制部件54上。空洞部66与空洞部72都通到流量调整部42b。流量调整部42b利用阀驱动部42a的流量孔板来调整连接空洞部66与空洞部72之间的流路的宽度，由此调整从空洞部66流向空洞部72的净化气体的流量。由此，来自配管连接部40的净化气体流量得以调整。接着，说明分离气体流量控制部件52。分离气体流量控制部件52的内部设有空洞部74。配管连接部55通过流路55a连接到空洞部74。空洞部74通到流量调整部56b，配管连接部54也通过流路连接到流量调整部56b。流量调整部56b利用阀驱动部56a的流量孔板来调整连接空洞部74与配管连接部54之间的流路的宽度，由此调整从空洞部74流向配管连接部54的分离气体的流量。由此，来自配管连接部54的分离气体流量得以调整。利用以上的各部件24、38以及52的构成，在单一部件内构成载气、净化气体以及分离气体的从入口至出口的全部流路，调整流过该流路的气体流量的阀机构也设于同一部件内，使有必要用O型圈密封的地方仅为压力传感器、差压传感器的连接之处，因此，能够认为用这些部件24、38以及52构成的流量控制部I的结构是气体向外部流出或来自外部的气体或不纯物的混入的可能性低的结构。
通过上述的结构，就不需要搭载有阀、连接部件等的构成要素、用内部流路连接它们的流路基板。由此，就没有对流路基板的各构成要素的连接部分的气密性问题。另外，由于不需要流路基板、在流路基板上连接各构成要素用的连接部件等的零件，所以构成零件数减少，成本降低。另外，向检测器8供给其原理上所必需的气体。检测器8例如是氢炎离子化检测器(FID)时，至少必须向检测器8供给氢和空气作为检测器气体。图4是向检测器8供给检测器气体用的流路构成的一例，在该例中，作为控制向检测器8的检测器气体的供给量的流量控制机构，具有与载气流量控制部件24同样的结构的流量控制部件200、204以及208，分别处于各检测器气体供给源与通往检测器8的流路202、206以及210之间。作为检测器气体，例如可例举出检测器气体I是氢气，检测器气体2是空气，检测器气体3是氮气或氦气。这样，不限于载气流量的控制部，在有必要进行气体的流量控制的场合，能够使用以一个部件构成的流量控制机构(流量控制部件)。由此，能防止气体向外部流出或异物从外部混入，使装置构成简略化。
权利要求
1.一种流量控制机构，其特征在于，由一个一体化而成的部件所构成，所述部件将下述各部分做成一体: 用于连接供给气体的气体供给源的第一连接部； 用于连接气体流路的第二连接部，所述气体流路用于将来自所述气体供给源的气体导至既定部位； 连接所述第一连接部与所述第二连接部之间的内部流路；以及 流量控制阀，所述流量控制阀通过调整所述内部流路的流路宽度来控制流过所述第一连接部与所述第二连接部之间的气体的流量。
2.如权利要求1所述的流量控制机构，其特征在于， 在所述部件内还具有传感器连接流路，所述传感器连接流路的一端与所述内部流路相通，将压力传感器连接到所述内部流路。
3.如权利要求2所述的流量控制机构，其特征在于， 所述部件也一体地保持所述压力传感器。
4.一种气相色谱仪，具有:用于分离试料的分析柱；用于检测由所述分析柱分离后的试料的检测器；用于将试料导入所述分析柱的试料导入流路；用于将试料注入所述试料导入流路的试料注入部；以及将载气供给到所述试料注入部的载气供给部，所述载气用于将由所述试料注入部注入的试料运送至所述分析柱，所述气相色谱仪的特征在于， 在所述载气供给部的通到所述试料注入部的流路与载气供给源之间设有权利要求1至3中任一项所述的流量控制机构。
5.一种气相色谱仪，具有:用于分离试料的分析柱；用于检测由所述分析柱分离后的试料的检测器；用于将试料导入所述分析柱的试料导入流路；用于将试料注入所述试料导入流路的试料注入部；以及将载气供给到所述试料注入部的载气供给部，所述载气用于将由所述试料注入部注入的试料运送至所述分析柱，所述气相色谱仪的特征在于， 具有用于向所述检测器供给检测器气体的检测器气体供给部，在所述检测器气体供给部的通到所述检测器的流路与检测器气体供给源之间设有权利要求1至3中任一项所述的流量控制机构。
全文摘要
本发明涉及一种流量控制机构以及具有该流量控制机构的气相色谱仪，其能够降低流量控制机构中的气体向外部泄漏或来自外部的不纯物的混入的可能性。试料气化室(4)上连接有载气流路(10)、净化气体流路(12)以及分离气体流路(14)的一端。载气流路(10)、净化气体流路(12)以及分离气体流路(14)的另一端分别连接作为流量控制机构的载气流量控制部件(24)、净化气体流量控制部件(38)以及分离气体流量控制部件(52)。载气流量控制部件(24)、净化气体流量控制部件(38)以及分离气体流量控制部件(52)构成流量控制部(1)。
文档编号G01N30/32GK103163255SQ20121035931
公开日2013年6月19日 申请日期2012年9月24日 优先权日2011年12月13日
发明者寺井靖典 申请人:株式会社岛津制作所