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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024057291
(43)【公開日】2024-04-24
(54)【発明の名称】流量切替機構及び質量分析装置
(51)【国際特許分類】
G01N 27/62 20210101AFI20240417BHJP
H01J 49/24 20060101ALI20240417BHJP
【ＦＩ】
G01N27/62 F
G01N27/62 B
H01J49/24
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022163929
(22)【出願日】2022-10-12
(71)【出願人】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001069
【氏名又は名称】弁理士法人京都国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】司馬 駿希
(72)【発明者】
【氏名】松下 知義
【テーマコード（参考）】
2G041
【Ｆターム（参考）】
2G041CA01
2G041DA14
(57)【要約】
【課題】低コストに実現可能且つ制御が容易な流量切替機構を提供する。
【解決手段】内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、狭隘部よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリー２３０と、通路内でキャピラリーを支持すると共に、キャピラリーの外周面と通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部２００、第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部３００、及び出口端１５３と、第１流路絞り部の通路の他端に接続された第１入口端１５１と、第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端１５２とを有し、出口端が第１入口端に接続された状態と第２入口端に接続された状態とを切り替え可能な三方弁１５０を有する流量切替機構。
【選択図】図２
【解決手段】内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、狭隘部よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリー２３０と、通路内でキャピラリーを支持すると共に、キャピラリーの外周面と通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部２００、第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部３００、及び出口端１５３と、第１流路絞り部の通路の他端に接続された第１入口端１５１と、第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端１５２とを有し、出口端が第１入口端に接続された状態と第２入口端に接続された状態とを切り替え可能な三方弁１５０を有する流量切替機構。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御する、質量分析装置。
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御する、質量分析装置。
【請求項2】
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御する、質量分析装置。
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御する、質量分析装置。
【請求項3】
前記密閉支持部材が、前記キャピラリーが挿通される貫通孔を備えたゴム弾性を有する素材から成り、前記通路に圧入されるものである請求項１又は２に記載の質量分析装置。
【請求項4】
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものである、流量切替機構。
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものである、流量切替機構。
【請求項5】
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものである、流量切替機構。
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものである、流量切替機構。
【請求項6】
前記密閉支持部材が、前記キャピラリーが挿通される貫通孔を備えたゴム弾性を有する素材から成り、前記通路に圧入されるものである請求項４又は５に記載の流量切替機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、配管中を流れる気体の流量を切り替えるための流量切替機構、及びそれを備えた質量分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
質量分析装置のような真空チャンバを備えた装置において、該真空チャンバを真空引きするために、動作可能圧力の異なる複数の真空ポンプが用いられる場合がある（例えば、特許文献１等を参照）。
【0003】
このような複数の真空ポンプを備えた質量分析装置について、図７を参照しつつ説明する。この質量分析装置は、試料からイオンを生成するイオン化部１０と、生成されたイオンを質量分離して検出する分析部２０と、該分析部２０の内部空間を排気する排気部３０とを備えている。分析部２０は、イオン化部１０に近い側から順に、第１真空室２１、第２真空室２２、及び第３真空室２３を備えており、この順に段階的に真空度が高められた多段差動排気系の構成を有している。排気部３０は、ターボ分子ポンプである第１ポンプ３１と、ロータリーポンプである第２ポンプ３２とを備えている。第２ポンプ３２の吸気口３３は第１配管３４を介して第１真空室２１に接続され、同ポンプの排気口３５は大気開放されている。また、第１ポンプ３１に設けられた２つの吸気口３６、３７のうちの一方の吸気口３６は第２真空室２２に直接接続され、他方の吸気口３７は第３真空室２３に直接接続されている。また、第１ポンプ３１の排気口３８は第２配管３９を介して第１配管３４の中途に接続されている。
【0004】
このような構成において、第２ポンプ３２は、第１真空室２１を目的の真空度まで真空引きして該真空度を維持する役割と、第２真空室２２及び第３真空室２３を第１ポンプ３１の動作可能圧力まで真空引きする粗引きポンプとしての役割を担うと共に、第１ポンプ３１から送出される空気を排出することによって第１ポンプ３１の背圧を維持する補助ポンプとしての役割も担っている。なお、第１ポンプ３１によって水素等の分子量の小さいガス（軽ガス）を十分に排気するには、第１ポンプ３１と第２ポンプ３２の間に分子量の大きいガスを導入する必要がある。そのため、排気部３０には、第２配管３９中に少量の空気を送り込むための空気供給部４０が設けられている。ただし、質量分析を行ってない待機時（すなわち、第１ポンプ３１及び第２ポンプ３２は作動しているが分析部２０にイオンが導入されていない状態）には、質量分析の実行中である分析時よりも第２配管３９中の圧力が低くなるため、第２ポンプ３２が発する騒音が大きくなったり、第２ポンプ３２から第１配管３４中にオイルが逆流したりするおそれがある。これを防ぐには、待機時に空気供給部４０から第２配管３９に導入される空気の流量を、分析時における流量よりも大きくする必要がある。そのため、空気供給部４０には内径の異なる２種類の流路絞り部４４、４７が設けられており、待機時と分析時とで使用する流路絞り部４４、４７を切り替えることによって第２配管３９に導入される空気の流量を変更できるようになっている。
【0005】
具体的には、空気供給部４０には、第１バルブ４３、第１流路絞り部４４、及び第１エアフィルター４５を備えた第１流路４１と、第２バルブ４６、第２流路絞り部４７、及び第２エアフィルター４８を備えた第２流路４２とが並行に設けられている。第１バルブ４３を開状態とし、第２バルブ４６を閉状態とすると、第１流路４１を通過した空気が第２配管３９に流入する状態（第１状態）となり、逆に、第１バルブ４３を閉状態とし、第２バルブ４６を開状態とすると、第２流路４２を通過した空気が第２配管３９に流入する状態（第２状態）となる。第１流路絞り部４４と第２流路絞り部４７には、それぞれ石英管等から成るキャピラリー（図示略）が含まれており、各流路絞り部４４、４７に流入した空気が、当該キャピラリーを通過することによって、該空気の流量が制限される。第２流路絞り部４７に含まれているキャピラリーは第１流路絞り部４４に含まれているキャピラリーよりも内径が小さいため、待機時には上述の第１状態となり、分析時には上述の第２状態となるように、第１バルブ４３及び第２バルブ４６の開閉を制御することによって、空気供給部４０から第２流路４２へと導入される空気の流量を、待機時には相対的に大きく、分析時には相対的に小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2020-091988号公報（[0020],図1）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記構成では、流量の切り替えを実現するために多数の部品が必要となるため製造コストが高くなり、なお且つ制御も煩雑になるという問題がある。
【0008】
本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、低コストに実現可能且つ制御が容易な流量切替機構及びそれを備えた質量分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために成された本発明に係る流量切替機構は、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものである。
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものである。
【0010】
本発明に係る流量切替機構は、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものであってもよい。
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものであってもよい。
【0011】
上記課題を解決するために成された本発明に係る質量分析装置は、
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御するものである。
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御するものである。
【0012】
本発明に係る質量分析装置は、
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御するものであってもよい。
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御するものであってもよい。
【発明の効果】
【0013】
上記本発明に係る流量切替機構又は質量分析装置によれば、流量の切り替えが低コストに実現できると共に、該流量の切り替えに関する制御も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態に係る質量分析装置の概略構成を示す模式図。
【図2】同実施形態における空気供給部の具体的構成の一例を示す図。
【図3】同実施形態における第２流路絞り部の構成を示す断面図。
【図4】同実施形態における第１流路絞り部の構成を示す断面図。
【図5】同実施例に係る質量分析装置の動作を示すフローチャート。
【図6】本発明の別の実施形態に係る質量分析装置の概略構成を示す模式図。
【図7】従来の質量分析装置の概略構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る質量分析装置の概略構成を示す模式図である。この質量分析装置は、誘導結合プラズマにより試料からイオンを生成するイオン化部１１０と、生成されたイオンを質量分離して検出する分析部１２０と、分析部１２０の内部空間を排気する排気部１３０と、前記各部の動作を制御する制御部１８１と、を備えている。
【0016】
イオン化部１１０は、略大気圧であるイオン化室１１１と、イオン化室１１１内に配置されたプラズマトーチ１１２とを備えている。プラズマトーチ１１２は、ネブライザガスにより霧化した液体試料を流通させる試料管と、該試料管の外周に形成されたプラズマガス管と、該プラズマガス管の外周に形成された冷却ガス管と、該冷却ガス管の先端に巻き付けられた高周波誘導コイルとを備えている（いずれも図示略）。プラズマトーチ１１２の前記試料管の入口端には、液体試料をプラズマトーチ１１２に導入するオートサンプラ１１３が設けられている。前記プラズマガス管にアルゴンガス等のプラズマ生成用ガスを流しつつ、前記高周波誘導コイルに高周波電流を流すとプラズマトーチ１１２の先端にプラズマが生成される。この状態で前記試料管から試料を導入すると、高温のプラズマ中で該試料中の化合物がイオン化され、生成されたイオンが分析部１２０に導かれる。
【0017】
分析部１２０は、イオン化室１１１に近い側から順に、第１真空室１２１、第２真空室１２２、及び第３真空室１２３を備えており、この順に段階的に真空度が高められた多段差動排気系の構成を有している。なお、ここでは、分析部１２０が３つの真空室で構成されているものとしたが、真空室を区画する数は適宜に変更することができる。第１真空室１２１は、イオン化室１１１から供給されるイオンを後段へと送ると共に溶媒ガス等を排出するためのインターフェイスとして機能する。第１真空室１２１の入口側の壁面には略円錐状のサンプリングコーンが設けられており、該サンプリングコーンの頂部に形成された微小なイオン通過口を通して第１真空室１２１内にイオンが導入される。第２真空室１２２には、イオンの飛行軌道を収束させるためのイオンレンズ１２４と、ヘリウムガス等の不活性ガスと衝突させることにより多原子イオン等の干渉イオンを除去するためのコリジョンセル１２５とが配置されている。第３真空室１２３には、イオンを質量（厳密にはm/z）に基づいて分離する四重極マスフィルタ１２６と、質量分離された試料を検出する検出器１２７とが配置されている。第１真空室１２１と第２真空室１２２との間、及び第２真空室１２２と第３真空室１２３との間は、微小なイオン通過口を通して連通している。なお、ここでは、四重極マスフィルタ１２６によってイオンの質量分離を行うものとしたが、四重極マスフィルタ以外の機構による質量分離を行う構成としてもよい。
【0018】
排気部１３０は、ターボ分子ポンプ１３１（本発明における第１ポンプに相当）と、ロータリーポンプ１３２（本発明における第２ポンプに相当）とを備えている。ターボ分子ポンプ１３１は２つの吸気口１３６、１３７と１つの排気口１３８を備え、ロータリーポンプ１３２は１つの吸気口１３３と１つの排気口１３５を備えている。ロータリーポンプ１３２の吸気口１３３は、第１配管１３４を介して第１真空室１２１に接続され、同ポンプの排気口１３５は大気開放されている。ターボ分子ポンプ１３１の２つの吸気口１３６、１３７のうちの一方の吸気口１３６は第２真空室１２２に直接接続され、他方の吸気口１３７は第３真空室１２３に直接接続されている。また、ターボ分子ポンプ１３１の排気口１３８は第２配管１３９を介して第１配管１３４の中途に接続されている（第１配管１３４の前記中途よりも下流側の領域及び第２配管１３９が、本発明における接続配管に相当する）。本実施形態において、ロータリーポンプ１３２は、第１真空室１２１を目的の真空度まで真空引きして該真空度を維持する役割を担うと共に、第２真空室１２２及び第３真空室１２３をターボ分子ポンプ１３１によって真空排気可能な所定の圧力まで真空引きする粗引きポンプとしての役割と、ターボ分子ポンプ１３１から送出される空気を排出することによってターボ分子ポンプ１３１の背圧を維持する補助ポンプとしての役割も担っている。一方、ターボ分子ポンプ１３１は、ロータリーポンプ１３２によって前記所定の圧力まで真空引きされた第２真空室１２２及び第３真空室１２３を、目的とする真空度まで真空引きして該真空度を維持する役割を担っている。
【0019】
上述した通り、ターボ分子ポンプ１３１によって水素等の軽ガスを十分に排気するには、ターボ分子ポンプ１３１とロータリーポンプ１３２の間に分子量の大きいガスを導入する必要がある。そのため、排気部１３０には、第２配管１３９中に少量の空気を送り込むための空気供給部１４０が設けられている。更に、上述した通り、質量分析装置の待機時には第２配管１３９に導入する空気の流量を相対的に大きく、分析実行時には前記流量を相対的に小さくする必要があることから、空気供給部１４０は、第２配管１３９に流入する空気の流量を待機時と分析実行時とで切り替えることのできる構成となっている。以下、この空気供給部１４０について詳しく説明する。
【0020】
本実施形態における空気供給部１４０の具体的構成の一例を図２に示す。空気供給部１４０は、いずれも内部を気体が流通可能に構成されている第１流路絞り部２００、第２流路絞り部３００、三方弁１５０、分岐管１６０、及びエアフィルター１７０を備えている（ただし、図２ではエアフィルター１７０の図示を省略している）。なお、このうち第１流路絞り部２００、第２流路絞り部３００、及び三方弁１５０が本発明における流量切替機構に相当する。三方弁１５０は、２つの入口端（以下、第１入口端１５１及び第２入口端１５２とよぶ）と１つの出口端１５３を備えた電磁弁又は電動弁であって、第１入口端１５１と出口端１５３とが接続された第１状態と、第２入口端１５２と出口端１５３とが接続された第２状態とを択一的に切り替えることができる構成となっている。分岐管１６０は、３つの開口端（以下、第１開口端１６１、第２開口端１６２、及び第３開口端１６３とよぶ）を備えている。第１流路絞り部２００は１つの入口端２０１と１つの出口端２０２を有しており、同じく第２流路絞り部３００も１つの入口端３０１と１つの出口端３０２を有している。三方弁１５０の出口端１５３は第３配管１４１（本発明における空気供給配管に相当）を介して第２配管１３９の中途に接続されている。分岐管１６０の第３開口端１６３は第４配管１４２を介して大気開放されており、第４配管１４２の中途にはエアフィルター１７０が配設されている。第１流路絞り部２００の入口端２０１は第５配管１４３を介して分岐管１６０の第１開口端１６１に接続され、第１流路絞り部２００の出口端２０２は三方弁１５０の第１入口端１５１に直接接続されている。第２流路絞り部３００の入口端３０１は第６配管１４４を介して分岐管１６０の第２開口端１６２に接続され、第２流路絞り部３００の出口端３０２は三方弁１５０の第２入口端１５２に直接接続されている。なお、第１流路絞り部２００と第５配管１４３は第１の継手１４５を介して互いに連結されており、第２流路絞り部３００と第６配管１４４は第２の継手１４６を介して互いに連結されている。
【0021】
第１流路絞り部２００及び第２流路絞り部３００は、いずれも空気が流れる流路の断面積を絞ることによって、第２配管１３９に流入する空気の流量を制限する部分である。ここでは、まず、構成がより簡単である第２流路絞り部３００について、図３を参照しつつ説明する。なお、同図の右側に位置する端部が第２流路絞り部３００の入口端３０１であり、同図の左側に位置する端部が第２流路絞り部３００の出口端３０２である。第２流路絞り部３００は、図３に示すような断面形状を備えた筐体３１０を有している。筐体３１０は、典型的には金属で構成されているが、これに限らず、硬質のプラスチック、又はセラミックス等から成るものとしてもよい。筐体３１０は、略円柱状の本体部３１１と、本体部３１１の入口端３０１とは逆側の端面から突出し本体部３１１よりも外径の小さい略円柱状の突出部３１２とを備えている。突出部３１２は、三方弁１５０の第２入口端１５２に螺入される部分であって、その外周面にはねじ山３１３が形成されている。
【0022】
筐体３１０の内部には、空気が流通するための通路３２０が該筐体３１０を貫通するように形成されており、該通路３２０は、本体部３１１の入口端３０１側の端面と、突出部３１２の出口端３０２側の端面とでそれぞれ開口している。通路３２０は、筐体３１０の入口端３０１側の末端に位置する大径部３２１及び出口端３０２側の末端に位置する小径部３２７（本発明における狭隘部に相当）と、大径部３２１と小径部３２７の間に位置する縮小部３２９を備えている。縮小部３２９は、第１テーパー部３２２、第１中間部３２３、第２テーパー部３２４、第２中間部３２５、及び第３テーパー部３２６を備えている。第１テーパー部３２２、第１中間部３２３、第２テーパー部３２４、第２中間部３２５、及び第３テーパー部３２６は、大径部３２１側から小径部３２７側に向かってこの順に設けられており、第１中間部３２３は大径部３２１の内径よりも小さい内径を有し、第２中間部３２５は第１中間部３２３の内径よりも小さく、小径部３２７の内径よりも大きい内径を有している。第１テーパー部３２２は大径部３２１側から第１中間部３２３側に向かって徐々に径が小さくなるテーパー状の内周形状を有し、第２テーパー部３２４は第１中間部３２３側から第２中間部３２５側に向かって徐々に径が小さくなるテーパー状の内周形状を有している。また、第３テーパー部３２６は、第２中間部３２５側から小径部３２７側に向かって徐々に径が小さくなるテーパー状の内周形状を有している。ただし、本発明における縮小部３２９は大径部３２１側から小径部３２７側に向かって段階的又は連続的に断面積が縮小するよう構成されていればよく、必ずしも上記構成に限定されるものではない。大径部３２１の入口端３０１側の領域は、第２の継手１４６の端部が螺入される部分であって、当該領域の内周面にはねじ山３２８が形成されている。なお、本実施形態において、大径部３２１及び小径部３２７はいずれも円形の断面形状を有し、その内径は、大径部３２１が5mm～10mm、小径部３２７が0.3mm～1mmであるが、これに限定されるものではない。なお、三方弁１５０の第２入口端１５２と接続するための機械的強度を確保するため、突出部３１２の壁面は、ある程度大きな厚みを持たせる必要がある。
【0023】
続いて、第１流路絞り部２００の構成について図４を参照しつつ説明する。なお、同図において、図３で示したものと対応する構成要素については下二桁が共通する符号を付している。図４に示すように、第１流路絞り部２００は、筐体２１０と、筐体２１０の通路２２０内に該通路２２０と同軸に配置されるキャピラリー２３０と、キャピラリー２３０を保持して通路３２０内に固定する密閉支持部材２４０と、を備えている。筐体２１０の形状、寸法、及び素材は、第２流路絞り部３００の筐体３１０と同じであるため、ここでは説明を省略する。キャピラリー２３０は、筐体２１０の小径部２２７の内径よりも小さな内径を有する細管である。なお、キャピラリー２３０の内径は、例えば、0.05mm～0.5mm程度とすることが望ましい。キャピラリー２３０の外径は特に限定されるものではなく、小径部２２７の内径より小さくても大きくてもよい。また、キャピラリーの長さは、通路２２０の全長よりも短ければよく、例えば通路の1/3～2/3程度の長さとすることが望ましい。図４では、キャピラリー２３０の先端（出口端２０２側に位置する端部）が第２中間部２２５に位置しているが、これに限らず、キャピラリー２３０の先端を、例えば第３テーパー部２２６又は小径部２２７に位置させてもよい。キャピラリー２３０は、典型的には石英で構成されているが、これに限らず、例えば、ガラス、硬質の樹脂、セラミックス、又は金属等から成るものとすることもできる。密閉支持部材２４０は、ゴム弾性を有する素材、例えば、天然ゴム、又はシリコンゴム若しくはウレタンゴム等の合成ゴムから成る円柱状の部材であって、その軸方向中央にはキャピラリー２３０を挿通するためのキャピラリー挿通孔（図示略）が形成されている。密閉支持部材２４０の外径は筐体２１０の第１中間部２２３の内径よりも僅かに大きくなっており、前記キャピラリー挿通孔にキャピラリー２３０を挿通した状態で、密閉支持部材２４０を入口端２０１側の開口から通路２２０内に進入させて第１中間部２２３に圧入することによって、キャピラリー２３０が通路２２０中に保持される。更に、このときキャピラリー２３０の外周と通路２２０の内周との間が密閉支持部材２４０によって気密に封止される。なお、第１流路絞り部２００の突出部２１２は三方弁１５０の第１入口端１５１に螺入され、第１流路絞り部２００の大径部２２１の入口端２０１側の領域には第１の継手１４５の端部が螺入される。
【0024】
筐体２１０、３１０の小径部２２７、３２７の断面積は、空気供給部１４０に含まれるその他の領域（すなわち、第３配管１４１、第４配管１４２、第５配管１４３、第６配管１４４、三方弁１５０、エアフィルター１７０、分岐管１６０、第１の継手１４５、及び第２の継手１４６）における空気の流路の断面積よりも十分に小さくなっている。また、小径部２２７、３２７は円形の断面形状を有し、その直径はキャピラリー２３０の内径よりも大きくなっている。したがって、空気供給部１４０から第２配管１３９に流入する空気の流量は、第１流路絞り部２００におけるキャピラリー２３０の内径、又は第２流路絞り部３００における小径部３２７の内径に依存しており、且つ三方弁１５０が第１状態にあるときよりも、第２状態にあるときのほうが、前記流量が大きくなるようになっている。
【0025】
制御部１８１の実体は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータであり、該コンピュータが備えるＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって、本実施形態に係る質量分析装置による試料の分析が実行される。前記コンピュータには、オペレータからの指示を入力するためのキーボード又はマウス等を備えた入力部１８２が接続されている。なお、図１では簡略化のため、制御部１８１と三方弁１５０又はオートサンプラ１１３を繋ぐ制御線のみを示しているが、ターボ分子ポンプ１３１及びロータリーポンプ１３２の動作、並びにイオン化部１１０及び分析部１２０の動作も制御部１８１によって制御される。
【0026】
続いて、本実施形態に係る質量分析装置における特徴的な動作について図５のフローチャートを参照しつつ説明する。
【0027】
なお、分析開始前の待機状態では、第１真空室１２１、第２真空室１２２、及び第３真空室１２３は、ロータリーポンプ１３２及びターボ分子ポンプ１３１によって、それぞれ目的の真空度まで真空排気された状態となっている。更に、このとき、空気供給部１４０の三方弁１５０は、上述の第２状態となっており、空気供給部１４０の第４配管１４２に流入してエアフィルター１７０を通過した空気は、第２流路絞り部３００を通過した上で、三方弁１５０及び第３配管１４１を介して第２配管１３９に流入するようになっている。
【0028】
上記の状態において、オペレータによって又は予め設定された自動分析プログラムによって分析開始の指示がなされると（ステップ１）、制御部１８１の制御の下に、オートサンプラ１１３によってプラズマトーチ１１２の試料管に液状の試料が導入され（ステップ２）、更に、制御部１８１の制御の下に、空気供給部１４０の三方弁１５０が上述の第１状態に切り替えられる（ステップ３）。これにより、空気供給部１４０の第４配管１４２に流入してエアフィルター１７０を通過した空気は、第１流路絞り部２００を通過した上で、三方弁１５０及び第３配管１４１を介して第２配管１３９に流入するようになる。なお、ステップ２とステップ３は逆の順で行ってもよく、同時に行ってもよい。
【0029】
ステップ２において試料管に導入された試料は、プラズマトーチ１１２においてイオン化され、当該イオンが分析部１２０に導入されて分析される。その後、該試料の分析が完了したと制御部１８１が判断すると（すなわちステップ４でYesになると）、制御部１８１の制御の下に、三方弁１５０が再び第２状態に切り替える（ステップ５）。なお、試料の分析が完了したか否かは、例えば、検出器１２７からの検出信号の大きさ等に基づいて判断したり、あるいはオートサンプラ１１３による試料の導入から予め定められた時間が経過したか否かに基づいて判断したりすることができる。
【0030】
その後、制御部１８１は予め設定された１つ以上の試料の全てについてイオン化部１１０への導入及び分析部１２０での分析が完了したか否かを判断する（ステップ６）。そして、まだ分析していない試料がある場合は、ステップ２に戻って上記ステップ３～６を繰り返し実行し、全ての試料の分析が完了したと判断した時点（すなわちステップ６でYesになった時点）で一連の処理を終了する。
【0031】
このように、本実施形態に係る質量分析装置では、分析実行時には三方弁１５０を第１状態に、待機時には第２状態に切り替えることによって、空気供給部１４０から第２配管１３９に供給される空気の流量を、分析実行時において相対的に小さく、待機時において相対的に大きくすることができる。また、第１流路絞り部２００と第２流路絞り部３００に同一構成の筐体２１０、３１０を使用し、キャピラリー２３０の有無によって流量の制限効果を異ならせる構成としたことにより、部品を共通化して製造コストを低減することができる。
【0032】
また、本実施形態に係る質量分析装置では、上記のように、第１流路絞り部２００において、筐体２１０の内部にキャピラリー２３０を保持し、その筐体２１０の端部を前後の流路を構成する部材（三方弁１５０及び継手１４５）と接続する構成としたことにより、空気供給部１４０から第２流路１３９に供給される空気の流量を分析実行時に要求される大きさに絞る機能と、第１流路絞り部２００を前後の流路に接続する機能とがそれぞれ異なる部品（すなわちキャピラリー２３０と筐体２１０）によって実現される。そのため、本実施形態に係る質量分析装置では、キャピラリー２３０を三方弁１５０又は継手１４５等の部材と直接接続する必要がなく、なお且つ、前記部材と直接接続可能に構成された筐体２１０に、キャピラリー２３０に要求されるようなごく小さな内径の深穴を加工する必要がない。これにより、第１流路絞り部２００の製造が容易となり、製造コストの一層の低減を図ることができる。
【0033】
更に、本実施形態に係る質量分析装置では、一つの三方弁１５０を切り替えることで、第１流路絞り部２００と第２流路絞り部３００のいずれか一方を択一的に流量の制限に使用することができるため、流量の切り替えに関する制御を簡略化することができる。また、２つの流路絞り部２００、３００に対して一つのエアフィルター１７０を設ける構成としたことにより、部品点数を減らすことができると共に、消耗品であるエアフィルター１７０の交換頻度の管理等を容易にすることができる。
【0034】
以上、本発明を実施するための形態について具体例を挙げて説明を行ったが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容される。例えば、本発明に係る質量分析装置は、上記のような誘導結合プラズマによる試料のイオン化を行うものに限らず、いかなる種類の質量分析装置であってもよい。また、本発明に係る流量切替機構は、質量分析装置に限らず、真空チャンバと、該真空チャンバを真空引きする第１ポンプと、該第１ポンプから送出される気体を排気する第二ポンプと、を備えた装置であれば、いかなる装置に適用してもよい。なお、本発明における第１ポンプ及び第２ポンプは、上記のようなターボ分子ポンプ及びロータリーポンプに限らず、いかなる種類のポンプであってもよい。
【0035】
また、本発明における密閉支持部材は、上記実施形態における密閉支持部材２４０のように、キャピラリー２３０を通路２２０内に支持する機能と、キャピラリー２３０の外周と通路２２０の内周との間をシールする機能とを兼ね備えたものに限らず、例えば、キャピラリー２３０が挿通される穴を備えた金属又は樹脂等から成るブロック、又はフェルール等であって、通路２２０中に配置される支持部材と、該支持部材の外周面と通路２２０の内周面との間をシールするＯリング等のシール部材を組み合わせたものであってもよい。この場合、前記支持部材は、前記シール部材によって通路中に固定されるものとしてもよく、あるいは、筐体２１０の外周から径方向に挿通されるネジ等によって通路２２０中に固定されるものとしてもよい。
【0036】
また、上記実施形態では、分岐管１６０を空気供給部１４０における空気の流れの上流側に、三方弁１５０を下流側に配置するものとしたが、三方弁１５０を上流側に、分岐管１６０を下流側に配置した構成としてもよい。このような質量分析装置の一構成例を図６に示す。なお、同図において、図１で示したものと同一又は対応する構成要素については下二桁が共通する符号を付して適宜説明を省略する。また、本構成例における第１流路絞り部５００及び第２流路絞り部６００は、それぞれ上記実施形態における第１流路絞り部２００及び第２流路絞り部３００と同一構成であるため詳しい説明を省略する。図６に示す構成において、三方弁４５０は、１つの入口端と２つの出口端（以下、第１出口端及び第２出口端とよぶ）を備えた電磁弁又は電動弁であって、入口端には第４配管４４２が接続され、第１出口端には第５配管４４３を介して第１流路絞り部５００の入口端が接続され、第２出口端には第６配管４４４を介して第２流路絞り部６００の入口端が接続されている。また、分岐管４６０は、３つの開口端を備えており、そのうちの一つの開口端（本発明における第１入口ポートに相当）には第１流路絞り部５００の出口端が接続され、別の一つの開口端（本発明における第２入口ポートに相当）には第２流路絞り部６００の出口端が接続され、残りの一つの開口端（本発明における出口ポートに相当）には第３配管４４１（本発明における空気供給配管に相当）が接続されている。三方弁４５０は、入口端と第１出口端とが接続された第１状態と、入口端と第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替えることができる構成となっており、分析実行時には三方弁４５０を第１状態に、待機時には第２状態に切り替えることによって、空気供給部４４０から第２配管４３９に供給される空気の流量を、分析実行時において相対的に小さく、待機時において相対的に大きくすることができる。
【0037】
［態様］
上述した例示的な実施形態が以下の態様の具体例であることは、当業者には明らかである。
上述した例示的な実施形態が以下の態様の具体例であることは、当業者には明らかである。
【0038】
（第１項）本発明の一態様に係る質量分析装置は、
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御するものである。
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御するものである。
【0039】
（第２項）本発明の別の態様に係る質量分析装置は、
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御するものである。
真空チャンバと、
吸気口と排気口を有し、前記吸気口が前記真空チャンバに接続された第１ポンプと、
吸気口と排気口を有し、前記排気口が大気開放された第２ポンプと、
前記第１ポンプの前記排気口と前記第２ポンプの前記吸気口とを繋ぐ接続配管と、
一端が前記接続配管の中途に接続され、該接続配管に空気を供給する空気供給配管と、
前記空気供給配管から前記接続配管に導入される空気の流量を切り替える流量切替機構と、
制御部と、
を有し、
前記流量切替機構が、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
前記空気供給配管の他端に接続された出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものであり、
前記制御部が、質量分析の実行時には、前記三方弁が前記第１状態となり、前記第１ポンプ及び前記第２ポンプが稼働中であってなお且つ質量分析が行われていない待機時には、前記三方弁が前記第２状態となるよう、前記三方弁を制御するものである。
【0040】
第１項又は第２項に係る質量分析装置によれば、空気供給配管を経て接続配管に供給される空気の流量を、質量分析の実行時において相対的に小さく、待機時において相対的に大きくすることができる。また、第１流路絞り部と第２流路絞り部に同一構成の筐体を使用し、キャピラリーの有無によって流量の制限効果を異ならせる構成としたことにより、部品を共通化して製造コストを低減することができる。更に、一つの三方弁の切り替えによって、第１流路絞り部と第２流路絞り部のいずれか一方を択一的に流量の制限に使用することができるため、流量の切り替えに関する制御を簡略化することができる。
【0041】
（第３項）第３項に係る質量分析装置は、第１項又は第２項に係る質量分析装置において、
前記密閉支持部材が、前記キャピラリーが挿通される貫通孔を備えたゴム弾性を有する素材から成り、前記通路に圧入されるものである。
前記密閉支持部材が、前記キャピラリーが挿通される貫通孔を備えたゴム弾性を有する素材から成り、前記通路に圧入されるものである。
【0042】
第３項に係る質量分析装置によれば、密閉支持部材の構造を簡素化して製造コストを一層低減することができる。
【0043】
（第４項）本発明の一態様に係る流量切替機構は、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものである。
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
出口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口端と、前記第２流路絞り部の通路の他端に接続された第２入口端とを有し、前記出口端と前記第１入口端とが接続された第１状態と、前記出口端と前記第２入口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
を有するものである。
【0044】
（第５項）本発明の別の態様に係る流量切替機構は、
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものである。
内部を貫通する通路を有し、該通路がその一端から離間した位置に、該一端における前記通路の断面積よりも断面積の小さい狭隘部を有する第１筐体と、前記狭隘部の断面積よりも断面積の小さい内部通路を有するキャピラリーと、前記通路内で前記キャピラリーを支持すると共に、前記キャピラリーの外周面と前記通路の内周面との間をシールする密閉支持部材と、を備えた第１流路絞り部と、
前記第１筐体と同一形状の第２筐体を有し、キャピラリー及び密閉支持部材を有しない第２流路絞り部と、
入口端と、前記第１流路絞り部の前記通路の前記一端に接続された第１出口端と、前記第２流路絞り部の通路の一端に接続された第２出口端とを有し、前記入口端と前記第１出口端とが接続された第１状態と、前記入口端と前記第２出口端とが接続された第２状態とを択一的に切り替え可能に構成された三方弁と、
出口ポートと、前記第１流路絞り部の前記通路の他端に接続された第１入口ポートと、前記第２流路絞り部の前記通路の他端に接続された第２入口ポートとを有する分岐管と、
を有するものである。
【0045】
第４項又は第５項に係る流量切替機構によれば、一つの三方弁の切り替えによって、第１流路絞り部と第２流路絞り部のいずれか一方を択一的に流量の制限に使用することができるため、流量の切り替えに関する制御を簡略化することができる。また、第１流路絞り部と第２流路絞り部に同一構成の筐体を使用し、キャピラリーの有無によって流量の制限効果を異ならせる構成としたことにより、部品を共通化して製造コストを低減することができる。
【0046】
（第６項）第６項に係る流量切替機構は、第４項又は第５項に係る流量切替機構において、
前記密閉支持部材が、前記キャピラリーが挿通される貫通孔を備えたゴム弾性を有する素材から成り、前記通路に圧入されるものである。
前記密閉支持部材が、前記キャピラリーが挿通される貫通孔を備えたゴム弾性を有する素材から成り、前記通路に圧入されるものである。
【0047】
第６項に係る流量切替機構によれば、密閉支持部材の構造を簡素化して製造コストを一層低減することができる。
【符号の説明】
【0048】
１１０…イオン化部
１２０…分析部
１２１…第１真空室
１２２…第２真空室
１２３…第３真空室
１３０…排気部
１３１…ターボ分子ポンプ
１３２…ロータリーポンプ
１３４…第１配管
１３９…第２配管
１４０…空気供給部
１４１…第３配管
１５０…三方弁
１６０…分岐管
１７０…エアフィルター
２００…第１流路絞り部
２１０…筐体
２２０…通路
２２７…小径部
２３０…キャピラリー
２４０…密閉支持部材
３００…第２流路絞り部
３１０…筐体
３２０…通路
３２７…小径部
１８１…制御部
１８２…入力部
１２０…分析部
１２１…第１真空室
１２２…第２真空室
１２３…第３真空室
１３０…排気部
１３１…ターボ分子ポンプ
１３２…ロータリーポンプ
１３４…第１配管
１３９…第２配管
１４０…空気供給部
１４１…第３配管
１５０…三方弁
１６０…分岐管
１７０…エアフィルター
２００…第１流路絞り部
２１０…筐体
２２０…通路
２２７…小径部
２３０…キャピラリー
２４０…密閉支持部材
３００…第２流路絞り部
３１０…筐体
３２０…通路
３２７…小径部
１８１…制御部
１８２…入力部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】