特許 7259678 ガス供給方法およびガスサンプラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-10

(45)【発行日】2023-04-18

(54)【発明の名称】ガス供給方法およびガスサンプラ

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/16 20060101AFI20230411BHJP

   G01N 30/26 20060101ALI20230411BHJP

   G01N 30/20 20060101ALI20230411BHJP

【ＦＩ】

G01N30/16 K

G01N30/26 M

G01N30/20 J

G01N30/20 G

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019173302

(22)【出願日】2019-09-24

(65)【公開番号】P2021050977

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-01-20

(73)【特許権者】

【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】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】芝本 繁明

(72)【発明者】

【氏名】盧 文剣

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 彩夏

【審査官】高田 亜希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１４６９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００７５２４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１０－２７４６４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３０／００ －３０／９６

Ｂ０１Ｊ ２０／２８１－２０／２９２

Ｇ０１Ｎ １／００ － １／４４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス分析装置のカラムにガスサンプラを用いて試料ガスを供給するガス供給方法であって、
前記ガスサンプラは、前記試料ガスが充填されたサンプルタンクに導入流路を介して接続可能な接続部と、前記サンプルタンクから前記接続部に導入される前記試料ガスを保持するサンプル保持部と、前記接続部と前記サンプル保持部との接続状態を切り替える切替バルブと、バッファ流路を介して前記サンプル保持部に接続される吸引ポンプとを備え、
前記導入流路および前記バッファ流路は、それぞれ容積の異なるものに交換可能に構成され、
前記バッファ流路の容積は、前記接続部に接続される前記導入流路の容積よりも大きく、
前記ガス供給方法は、
前記切替バルブを閉状態にしつつ前記吸引ポンプを作動して前記バッファ流路の内部を負圧にする負圧処理を実行するステップと、
前記負圧処理の実行後に、前記吸引ポンプを停止しつつ前記切替バルブを開状態にすることによって、前記サンプルタンクから前記接続部を介して前記サンプル保持部に前記試料ガスを導入する導入処理を実行するステップとを含む、ガス供給方法。

【請求項2】

前記バッファ流路は、容積の異なる複数のバッファタンクのうちのいずれかに選択的に接続可能に構成され、
前記ガス供給方法は、
前記バッファ流路の容積が前記導入流路の容積よりも所定量大きくなるように、前記接続部に接続される前記導入流路の容積に応じて、前記バッファ流路に接続されるバッファタンクを前記複数のバッファタンクの中から選択する選択処理を、前記負圧処理の実行前に実行するステップをさらに含む、請求項１に記載のガス供給方法。

【請求項3】

前記ガス供給方法は、前記導入処理の実行後に、前記サンプル保持部内の前記試料ガスを前記カラムに供給する供給処理を実行するステップをさらに含む、請求項２に記載のガス供給方法。

【請求項4】

ガス分析装置のカラムに試料ガスを供給するためのガスサンプラであって、
前記試料ガスが充填されたサンプルタンクに導入流路を介して接続可能な接続部と、
前記サンプルタンクから前記接続部に導入される前記試料ガスを保持するサンプル保持部と、
前記接続部と前記サンプル保持部との接続状態を切り替える切替バルブと、
バッファ流路を介して前記サンプル保持部に接続される吸引ポンプとを備え、
前記導入流路および前記バッファ流路は、それぞれ容積の異なるものに交換可能に構成され、
前記バッファ流路の容積は、前記接続部に接続される前記導入流路の容積よりも大きい、ガスサンプラ。

【請求項5】

前記バッファ流路は、容積の異なる複数のバッファタンクのうちのいずれかに選択的に接続可能に構成される、請求項４に記載のガスサンプラ。

【請求項6】

前記ガスサンプラは、前記吸引ポンプおよび前記切替バルブを制御するための制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記切替バルブを閉状態にしつつ前記吸引ポンプを作動して前記バッファ流路の内部を負圧にする負圧処理を実行し、
前記負圧処理の実行後に、前記吸引ポンプを停止しつつ前記切替バルブを開状態にすることによって、前記サンプルタンクから前記接続部を介して前記サンプル保持部に前記試料ガスを導入する導入処理を実行する、請求項５に記載のガスサンプラ。

【請求項7】

前記制御装置は、
前記バッファ流路の容積が前記導入流路の容積よりも所定量大きくなるように、前記接続部に接続される前記導入流路の容積に応じて、前記バッファ流路に接続されるバッファタンクを前記複数のバッファタンクの中から選択する選択処理を、前記負圧処理の実行前に実行する、請求項６に記載のガスサンプラ。

【請求項8】

前記制御装置は、前記導入処理の実行後に、前記サンプル保持部内の前記試料ガスを前記カラムに供給する供給処理を実行する、請求項６または７に記載のガスサンプラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガス分析装置のカラムにガスサンプラを用いて試料ガスを供給する方法、およびガス分析装置のカラムに試料ガスを供給するためのガスサンプラに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、ガスクロマトグラフなどのガス分析装置には、分析対象である試料ガス（サンプルガス）中の各種成分を分離するカラムが設けられる。ガス分析装置のカラムには、ガスサンプラを用いて試料ガスが供給される。通常、ガスサンプラには、一定容積のサンプルループ、およびサンプルループの接続先を切り替えるための切替バルブなどが設けられる。切替バルブの制御によってサンプルループの接続先が適宜切り替えられることによって、ガスサンプラは、試料ガス源から供給される試料ガスをサンプルループに一旦充填し、その後にサンプルループ内に充填された一定量の試料ガスをガス分析装置のカラムに供給する。

【0003】

たとえば、特開２０１５－１９０８７５号公報（特許文献１）には、ガスサンプラの切替バルブとして六方弁を用いる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１９０８７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

試料ガス源からの試料ガスをサンプルループに充填する方法として、ポンプを用いてサンプルループ内を負圧（大気圧よりも低い圧力）にしておき、その負圧を利用して試料ガスをサンプルループ内に吸引する方法が想定される。

【0006】

しかしながら、この方法では、試料ガス源とガスサンプラとの間の導入流路の容積に対してサンプルループの容積が小さいと、サンプルループ内を負圧にしただけでは、試料ガスがサンプルループ内に十分に吸引されず、その結果、サンプルループからカラムに供給される試料ガス量が不足してしまうことが懸念される。特に、マイクロガスクロマトグラム用のガスサンプラにおいては、サンプルループの容積が非常に小さい値（たとえば数百マイクロリットル程度）に設定されるため、サンプルループの容積が導入配管の容積よりも小さくなり易く、上記のような問題が顕著に生じ得る。

【0007】

本開示は、上記の問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、ガスサンプラを用いて適量の試料ガスを精度よくガス分析装置のカラムに供給することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の態様に係るガス供給方法は、ガス分析装置のカラムにガスサンプラを用いて試料ガスを供給するガス供給方法である。ガスサンプラは、試料ガスが充填されたサンプルタンクに接続可能な接続部と、サンプルタンクから接続部に導入される試料ガスを保持するサンプル保持部と、接続部とサンプル保持部との接続状態を切り替える切替バルブと、バッファ流路を介してサンプル保持部に接続される吸引ポンプとを備える。バッファ流路の容積は、サンプルタンクと接続部との間を接続する導入流路の容積よりも所定量大きい。ガス供給方法は、切替バルブを閉状態にしつつ吸引ポンプを作動してバッファ流路の内部を負圧にする負圧処理を実行するステップと、負圧処理の実行後に、吸引ポンプを停止しつつ切替バルブを開状態にすることによって、サンプルタンクから接続部を介してサンプル保持部に導入する導入処理を実行するステップとを含む。

【0009】

本開示の態様に係るガスサンプラは、ガス分析装置のカラムに試料ガスを供給するためのガスサンプラであって、試料ガスが充填されたサンプルタンクに接続可能な接続部と、サンプルタンクから接続部に導入される試料ガスを保持するサンプル保持部と、接続部とサンプル保持部との接続状態を切り替える切替バルブと、バッファ流路を介してサンプル保持部に接続される吸引ポンプとを備える。バッファ流路の容積は、サンプルタンクと接続部との間を接続する導入流路の容積よりも所定量大きい。

【発明の効果】

【0010】

上記のガス供給方法およびガスサンプラにおいては、バッファ流路の容積が導入流路の容積よりも所定量大きい。そのため、サンプル保持部に試料ガスを導入する方法として、吸引ポンプを用いてバッファ流路内を負圧にしておき，その負圧を利用して試料ガスをサンプル保持部内に吸引する方法が採用される場合において、十分な負圧をバッファ流路内に発生させて、その負圧を利用して試料ガスをサンプル保持部内に吸引することができる。そのため、サンプル保持部内に吸引される試料ガス量が不足することを抑制することができる。その結果、ガスサンプラを用いて適量の試料ガスを精度よくガス分析装置のカラムに供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ガスクロマトグラフの構成の一例を模式的に示す図である。

【図2】負圧バッファ処理中におけるガスサンプラの状態を示す図（その１）である。

【図3】サンプル充填処理中におけるガスサンプラの状態を示す図である。

【図4】サンプル供給処理中におけるガスサンプラの状態を示す図である。

【図5】制御装置が行なう処理の手順を示すフローチャート（その１）である。

【図6】制御装置が行なう処理の手順を示すフローチャート（その２）である。

【図7】負圧バッファ処理中におけるガスサンプラの状態を示す図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0013】

［装置構成］
図１は、本実施の形態によるガスサンプラ３０を含むガスクロマトグラフ（ガス分析装置）１の構成の一例を模式的に示す図である。

【0014】

ガスクロマトグラフ１は、電子式の自動圧力コントローラ（Automatic Pressure Controller、以下「ＡＰＣ」ともいう）１０，８０と、サンプルタンク２０と、ガスサンプラ３０と、カラム４０と、検出装置５０と、表示装置７０と、入力装置６０と、制御装置１００とを備える。

【0015】

ＡＰＣ１０は、キャリアガスと呼ばれる移動相を予め定められた圧力に調整して配管Ｐ４に出力する。ＡＰＣ１０から配管Ｐ４に出力されたキャリアガスは、ガスサンプラ３０の内部を通ってカラム４０に供給される。なお、キャリアガスとしては、たとえばヘリウムガスが用いられる。

【0016】

サンプルタンク２０は、分析対象である試料ガス（サンプルガス）を貯留する装置である。サンプルタンク２０は、導入配管２１を介してガスサンプラ３０の接続部Ｃ１に接続される。ユーザは、ガスサンプラ３０の接続部Ｃ１に接続されるサンプルタンク２０および導入配管２１を交換することによって、ガスクロマトグラフ１で分析される試料ガスを変更することができる。

【0017】

ガスサンプラ３０は、試料ガスを一定量ずつカラム４０に供給するための装置である。ガスサンプラ３０は、接続部Ｃ１と、一定容積のサンプルループＰＬと、配管Ｐ１～Ｐ１０と、切替バルブＶ１～Ｖ５と、ポンプ３１と、バッファタンク３２とを備える。サンプルループＰＬは、サンプル保持部の一例である。

【0018】

接続部Ｃ１は、サンプルタンク２０に接続された導入配管２１に接続可能に構成される。配管Ｐ１は、接続部Ｃ１と切替バルブＶ１とを連通する。配管Ｐ２は、切替バルブＶ１と切替バルブＶ３とを連通する。配管Ｐ３は、切替バルブＶ３と配管Ｐ４とを連通する。配管Ｐ５は、ポンプ３１と切替バルブＶ２とを連通する。配管Ｐ６は、切替バルブＶ２と切替バルブＶ４とを連通する。配管Ｐ７は、切替バルブＶ４と配管Ｐ１０とを連通する。配管Ｐ８は、配管Ｐ４と切替バルブＶ５とを連通する。配管Ｐ９は、切替バルブＶ５と配管Ｐ１０とを連通する。配管Ｐ１０は、配管Ｐ９とカラム４０とを連通する。なお、配管Ｐ４は、ガスサンプラ３０の内部において配管Ｐ３と配管Ｐ８とに分岐される。配管Ｐ７と配管Ｐ９とは、ガスサンプラ３０の内部において配管Ｐ１０に合流される。

【0019】

サンプルループＰＬは、配管Ｐ２と配管Ｐ６との間に接続される。サンプルループＰＬは、サンプルタンク２０から導入される試料ガスを、カラム４０に供給するために一時的に保持する機能を有する。

【0020】

配管Ｐ５には、バッファタンク３２が接続される。バッファタンク３２は、容積の異なる複数のバッファタンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…のうちから選択されて配管Ｐ５に接続されたものである。すなわち、配管Ｐ５は、接続されるバッファタンク３２を、容積の異なる複数のバッファタンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…のうちのいずれかに交換可能に構成される。具体的には、配管Ｐ５には、複数のバッファタンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…のいずれかを選択的に接続可能なコネクタＪ１，Ｊ２が設けられる。ユーザは、このコネクタＪ１，Ｊ２に接続されるバッファタンク３２を交換することによって、バッファタンク３２と配管Ｐ５とを含めた、ポンプ３１とサンプルループＰＬとの間の流路の容積を変更することができる。以下では、バッファタンク３２と配管Ｐ５とを含めた流路を「バッファ流路Ｐｂ」とも称する。

【0021】

ポンプ３１は、バッファ流路Ｐｂ内のエアを吸引してバッファ流路Ｐｂ内を負圧にするための吸引ポンプである。なお、ここでいう負圧とは、大気圧を基準として、大気圧よりも低い圧力を意味する。

【0022】

切替バルブＶ１～Ｖ５は、いずれも、駆動用エアによって開閉するニューマチック式のバルブである。そのため、ガスサンプラ３０には、切替バルブＶ１～Ｖ５の駆動エアを制御するための制御バルブＶａ～Ｖｃ、制御配管８１，８２ａ～８２ｃ、排気管８３ａ～８３ｃが備えられる。

【0023】

切替バルブＶ１～Ｖ５は、いずれも、駆動用エアが供給されていない初期状態において開状態となり、駆動用エアが供給されることによって閉状態となる、いわゆるノーマルオープンタイプのバルブである。切替バルブＶ１は、制御配管８２ａを介して制御バルブＶａに連通され、制御バルブＶａからの駆動用エアの有無に応じて開閉される。同様に、切替バルブＶ２，Ｖ５は、制御配管８２ｂを介して制御バルブＶｂに連通され、制御バルブＶｂからの駆動用エアの有無に応じて開閉される。切替バルブＶ３，Ｖ４は、制御配管８２ｃを介して制御バルブＶｃに連通され、制御バルブＶｃからの駆動用エアの有無に応じて開閉される。

【0024】

ＡＰＣ８０は、切替バルブＶ１～Ｖ５を制御するための駆動用エアを予め定められた圧力に調整して制御配管８１に出力する。制御バルブＶａ～Ｖｃは、制御装置１００からの指令信号によって制御される三方電磁弁である。

【0025】

制御バルブＶａが制御配管８１と制御配管８２ａとを連通する状態に制御されると、切替バルブＶ１に駆動用エアが供給されるため、切替バルブＶ１が閉状態となる。これにより、配管Ｐ１と配管Ｐ２とが遮断される。一方、制御バルブＶａが制御配管８２ａと排気管８３ａとを連通する状態に制御されると、切替バルブＶ１に供給されていた駆動用エアが排気管８３ａに排出されるため、切替バルブＶ１が開状態となる。これにより、配管Ｐ１と配管Ｐ２とが連通される。

【0026】

制御バルブＶｂが制御配管８１と制御配管８２ｂとを連通する状態に制御されると、切替バルブＶ２，Ｖ５に駆動用エアが供給されるため、切替バルブＶ２，Ｖ５が閉状態となる。これにより、配管Ｐ５と配管Ｐ６とが遮断されるとともに、配管Ｐ８と配管Ｐ９とが遮断される。一方、制御バルブＶｂが制御配管８２ｂと排気管８３ｂとを連通する状態に制御されると、切替バルブＶ２，Ｖ５に供給されていた駆動用エアが排気管８３ｂに排出されるため、切替バルブＶ２，Ｖ５が開状態となる。これにより、配管Ｐ５と配管Ｐ６とが連通されるとともに、配管Ｐ８と配管Ｐ９とが連通される。

【0027】

制御バルブＶｃが制御配管８１と制御配管８２ｃとを連通する状態に制御されると、切替バルブＶ３，Ｖ４に駆動用エアが供給されるため、切替バルブＶ３，Ｖ４が閉状態となる。これにより、配管Ｐ２と配管Ｐ３とが遮断されるとともに、配管Ｐ６と配管Ｐ７とが遮断される。一方、制御バルブＶｃが制御配管８２ｃと排気管８３ｃとを連通する状態に制御されると、切替バルブＶ３，Ｖ４に供給されていた駆動用エアが排気管８３ｃに排出され、切替バルブＶ３，Ｖ４が開状態となる。これにより、配管Ｐ２と配管Ｐ３とが連通されるとともに、配管Ｐ６と配管Ｐ７とが連通される。

【0028】

切替バルブＶ１～Ｖ５の制御によってサンプルループＰＬの接続先が適宜切り替えられることによって、ガスサンプラ３０は、サンプルタンク２０から供給される試料ガスをサンプルループＰＬに一旦充填し、その後にサンプルループＰＬ内に充填された試料ガスをカラム４０に供給する。ガスサンプラ３０によるカラム４０への試料ガスの供給方法については後に詳述する。

【0029】

カラム４０は、ガスサンプラ３０から供給された試料ガス中の各種成分を分離する。具体的には、カラム４０に供給された試料ガスは、ＡＰＣ１０から出力されるキャリアガスの流れに乗ってカラム４０中を通過する間に、当該試料ガス中に含まれる各種成分が時間方向に分離される。カラム４０において分離された成分は、カラム４０から検出装置５０へと導入される。

【0030】

検出装置５０は、カラム４０から導入された各成分を検出する。検出装置５０として、たとえば、吸光光度検出器（ＰＤＡ（Photo Diode Array）検出器）、蛍光検出器、示差屈折率検出器、伝導度検出器、あるいは質量分析計などが用いられる。検出装置５０による検出結果を示すデータは、制御装置１００内のメモリに記憶され、ユーザからの要求により表示装置７０に表示される。

【0031】

入力装置６０は、たとえばキーボードあるいはマウスなどのポインティングデバイスであり、ユーザからの指令を受け付ける。表示装置７０は、たとえば液晶（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）パネルで構成され、ユーザに情報を表示する。ユーザインターフェースとしてタッチパネルが用いられる場合には、入力装置６０と表示装置７０とが一体的に形成される。

【0032】

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、インターフェースなどを含む。制御装置１００は、ポンプ３１、ＡＰＣ１０，８０、切替バルブＶ１～Ｖ５（制御バルブＶａ～Ｖｃ）などを含めたガスクロマトグラフ１全体を統括的に制御する。制御装置１００は、ユーザインターフェースである入力装置６０および表示装置７０と、有線あるいは無線で接続されている。

【0033】

制御装置１００は、ガスサンプラ３０からカラム４０へ試料ガスを供給する際には、サンプルタンク２０から供給される試料ガスをサンプルループＰＬに一旦充填し、その後にサンプルループＰＬ内に充填された試料ガスをカラム４０に供給するように、ポンプ３１および切替バルブＶ１～Ｖ５を制御する。

【0034】

本実施の形態においては、サンプルループＰＬに試料ガスを充填する方法として、ポンプ３１を用いてバッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬ内を負圧にしておき，その負圧を利用して試料ガスをサンプルループＰＬ内に吸引する方法が採用される。

【0035】

この方法では、サンプルタンク２０とガスサンプラ３０の接続部Ｃ１との間の導入配管２１の容積に対してバッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬの合計容積が小さいと、バッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬ内を負圧にしただけでは、試料ガスがサンプルループＰＬ内に十分に吸引されず、その結果、サンプルループＰＬからカラム４０に供給される試料ガス量が不足してしまうことが懸念される。

【0036】

特に、ガスサンプラ３０がマイクロガスクロマトグラム用である場合には、サンプルループＰＬの容積が非常に小さい値（たとえば数百マイクロリットル程度）に設定されるため、バッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬの合計容積が導入配管２１の容積よも小さくなり易く、上記のような問題が顕著に生じ得る。さらに、サンプルタンク２０および導入配管２１は交換可能であるため、導入配管２１の容積は変動し得る。そのため、導入配管２１の容積に応じて、バッファ流路Ｐｂの容積を調整することが望ましい。

【0037】

そこで、本実施の形態においては、ポンプ３１とサンプルループＰＬとの間の配管Ｐ５が、容積の異なる複数のバッファタンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…のうちのいずれかが選択的に接続可能に構成される。ユーザは、サンプルループＰＬに試料ガスを充填する前に、配管Ｐ５に接続されるバッファタンク３２を導入配管２１の容積に応じて交換することによって、予め、バッファ流路Ｐｂの容積を導入配管２１の容積よりも所定量（たとえばサンプルループＰＬの容積）だけ大きくしておくことができる。これにより、サンプルループＰＬ内に吸引される試料ガス量が不足することが抑制される。

【0038】

なお、本実施の形態における「接続部Ｃ１」、「サンプルループＰＬ」、「切替バルブＶ１」、「ポンプ３１」、「バッファ流路Ｐｂ」、および「導入配管２１」は、本開示における「接続部」、「サンプル保持部」、「切替バルブ」、「吸引ポンプ」、「バッファ流路」、および「導入流路」にそれぞれ対応し得る。

【0039】

［試料ガスの供給動作］
本実施の形態においては、複数のバッファタンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…のなかから選択されたバッファタンク３２が配管Ｐ５に接続されることによって、バッファ流路Ｐｂの容積が導入配管２１の容積よりも所定量大きくなっている。この状態で、制御装置１００は、以下の説明する負圧バッファ処理、サンプル充填処理、サンプル供給処理をこの順に実行することによって、試料ガスをサンプルループＰＬに一旦充填し、サンプルループＰＬ内に充填された試料ガスをカラム４０に供給する。

【0040】

まず、負圧バッファ処理について説明する。負圧バッファ処理は、ポンプ３１を用いてバッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬ内を負圧にしておく処理である。

【0041】

図２は、負圧バッファ処理中におけるガスサンプラ３０の状態を示す図である。負圧バッファ処理中においては、制御装置１００は、切替バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ４を閉状態にし、切替バルブＶ２を開状態にする。これにより、サンプルループＰＬとポンプ３１とが連通され、サンプルループＰＬとサンプルタンク２０、ＡＰＣ１０およびカラム４０とが遮断される。この状態で、制御装置１００は、ポンプ３１を作動する。これにより、白抜き矢印に示すように、バッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬ内のエアがポンプ３１によって吸引され、バッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬ内が負圧となる。

【0042】

なお、カラム４０にはキャリアガスを常に充填させておくことが望ましいため、負圧バッファ処理中においては、切替バルブＶ５は開状態とされる。これにより、黒塗り矢印に示すように、ＡＰＣ１０からのキャリアガスが配管Ｐ４，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０を順に通ってカラム４０に供給される。

【0043】

次に、サンプル充填処理について説明する。サンプル充填処理は、負圧バッファ処理によって発生させたバッファ流路Ｐｂ内の負圧を利用して、試料ガスをサンプルループＰＬに充填するための処理である。

【0044】

図３は、サンプル充填処理中におけるガスサンプラ３０の状態を示す図である。サンプル充填処理中においては、制御装置１００は、ポンプ３１を停止しつつ、切替バルブＶ３，Ｖ４を閉状態にし、切替バルブＶ１，Ｖ２を開状態にする。すなわち、上述の図２に示す負圧バッファ処理中の状態に対して、作動していたポンプ３１を停止し、かつ切替バルブＶ１を閉状態から開状態に切り替える。これにより、サンプルタンク２０がサンプルループＰＬおよびバッファ流路Ｐｂに連通されるため、斜線矢印に示すように、バッファ流路Ｐｂの負圧によって、サンプルタンク２０からサンプルループＰＬ内に試料ガスが充填される。

【0045】

この際、本実施の形態においては、バッファ流路Ｐｂの容積が、導入配管２１の容積よりも所定量大きくなるように、バッファタンク３２が選択されている。そのため、サンプルループＰＬ内に吸引される試料ガス量が不足することを抑制することができる。

【0046】

さらに、本実施の形態によるサンプル充填処理中においては、ポンプ３１が停止される。そのため、ポンプ３１を作動した状態で試料ガスを吸引する場合に比べて、無駄に試料ガスが消費されることが抑制できる。すなわち、仮にポンプ３１を作動し続けると試料ガスがポンプ３１にも吸引されて試料ガスが無駄に消費されることになるが、本実施の形態によるサンプル充填処理中においてはポンプ３１が停止されて試料ガスがポンプ３１に吸引されることはないため、試料ガスが無駄に消費されることが抑制される。

【0047】

また、ポンプ３１を停止することで試料ガスがポンプ３１に吸引されなくなるため、サンプル充填処理によってサンプルループＰＬに充填される試料ガス量を、サンプルループＰＬの容積とバッファ流路Ｐｂの容積との合計で決定することができる。さらに、ポンプ３１を停止することでポンプ３１の脈動が生じないため、サンプルループＰＬ内に圧力勾配が生じることも抑制されるため、より適切な分析が可能となる。

【0048】

なお、サンプル充填処理中においても、負圧バッファ処理と同様に、切替バルブＶ５は開状態とされ、黒塗り矢印に示すようにＡＰＣ１０からのキャリアガスがカラム４０に供給される。

【0049】

次に、サンプル供給処理について説明する。サンプル供給処理は、サンプル充填処理によってサンプルループＰＬ内に充填された試料ガスを、キャリアガスを利用してカラム４０に供給するための処理である。

【0050】

図４は、サンプル供給処理中におけるガスサンプラ３０の状態を示す図である。サンプル供給処理中においては、制御装置１００は、ポンプ３１を停止しつつ、切替バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５を閉状態にし、切替バルブＶ３，Ｖ４を開状態にする。これにより、ＡＰＣ１０からのキャリアガスが配管Ｐ４，Ｐ３，Ｐ２を通ってサンプルループＰＬに供給され、サンプルループＰＬに充填された試料ガスがキャリアガスによって押し出されて配管Ｐ６、Ｐ７，Ｐ１０を通ってカラム４０に供給される。

【0051】

図５は、制御装置１００がガスサンプラ３０からカラム４０へ試料ガスを供給する際に行なう処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、ユーザが入力装置６０に対して試料ガスの供給を要求する操作を行なった場合に開始される。なお、このフローチャートが開示されれる時点においては、導入配管２１が接続部Ｃ１に接続され、かつ、バッファ流路Ｐｂの容積が導入配管２１の容積よりも所定量大きい状態である。

【0052】

制御装置１００は、まず、上述の負圧バッファ処理を行なう（ステップＳ１０）。具体的には、上述の図２に示したように、制御装置１００は、切替バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ４を閉状態にし、切替バルブＶ２を開状態にしつつ、ポンプ３１を作動する。これにより、バッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬ内が負圧となる。

【0053】

負圧バッファ処理の実行後に、制御装置１００は、上述のサンプル充填処理を実行する（ステップＳ１２）。具体的には、上述の図３に示したように、ポンプ３１を停止しつつ、切替バルブＶ３，Ｖ４を閉状態にし、切替バルブＶ１，Ｖ２を開状態にする。これにより、バッファ流路Ｐｂの負圧によって、サンプルタンク２０からサンプルループＰＬ内に試料ガスが充填される。

【0054】

サンプル充填処理の実行後に、制御装置１００は、上述のサンプル供給処理を行なう（ステップＳ１４）。具体的には、上述の図４に示したように、制御装置１００は、ポンプ３１を停止しつつ、切替バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５を閉状態にし、切替バルブＶ３，Ｖ４を開状態にする。これにより、サンプルループＰＬに充填された試料ガスがカラム４０に供給される。

【0055】

なお、本実施の形態における「負圧バッファ処理」、「サンプル充填処理」、「サンプル供給処理」、および「制御装置１００」は、本開示における「負圧処理」、「導入処理」、「供給処理」、および「制御装置」にそれぞれ対応し得る。

【0056】

以上のように、本実施の形態によるガスサンプラ３０においては、ポンプ３１とサンプルループＰＬとの間の配管Ｐ５が、容積の異なる複数のバッファタンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…のうちのいずれかが選択的に接続可能に構成される。これにより、ユーザは、負圧バッファ処理を開始する前に、配管Ｐ５に接続されるバッファタンク３２を導入配管２１の容積に応じて交換することによって、配管Ｐ５およびバッファタンク３２を含めたバッファ流路Ｐｂの容積を導入配管２１の容積よりも所定量だけ大きくしておくことができる。そのため、負圧バッファ処理において、導入配管２１の容積に応じた十分な負圧を、バッファ流路Ｐｂに発生させることができる。そのため、その後のサンプル充填処理において、サンプルループＰＬ内に吸引される試料ガス量が不足することを抑制することができる。

【0057】

また、本実施の形態によるガスサンプラ３０においては、サンプル充填処理において、ポンプ３１を停止した状態で、負圧バッファ処理で発生させておいたバッファ流路Ｐｂの負圧（より正確にはバッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬの負圧）を利用してサンプルループＰＬに試料ガスを充填する。そのため、サンプルループＰＬに充填される試料ガス量は、バッファ流路Ｐｂの容積とサンプルループＰＬの容積との合計で決まることになる。したがって、導入配管２１の容積に見合った容量のバッファタンク３２を配管Ｐ５に接続することによって、無駄に試料ガスが消費されることが抑制でき、一回の分析に必要なサンプル量を最小限にすることができる。

【0058】

［変形例］
（変形例１）
上述の実施の形態においては、バッファ流路Ｐｂの容積が導入配管２１の容積よりも所定量大きい状態で、負圧バッファ処理を開始する例（図５参照）を説明した。

【0059】

しかしながら、試料ガスを変更するために接続部Ｃ１に接続される導入配管２１が変更された場合には、改めて、変更後の導入配管２１の容積に見合った容量のバッファタンク３２を選定し、選定されたバッファタンク３２を配管Ｐ５に接続することが望ましい。

【0060】

そのため、負圧バッファ処理を開始する前に、導入配管２１の容積に見合った容量のバッファタンク３２を選定するための処理（以下「バッファタンク選定処理」ともいう）を実行するように変形してもよい。

【0061】

図６は、本変形例１による制御装置１００がガスサンプラ３０からカラム４０へ試料ガスを供給する際に行なう処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、導入配管２１が接続部Ｃ１に接続された状態で、ユーザが入力装置６０に対して試料ガスの供給を要求する操作を行なった場合に、開始される。

【0062】

図６に示すフローチャートは、上述の図５に示すフローチャートに対し、ステップＳ１０の前に、ステップＳ２０を追加したものである。その他のステップ（上述の図５に示したステップと同じ番号を付しているステップ）については、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。

【0063】

ステップＳ２０にて、制御装置１００は、上述のバッファタンク選定処理を実行する（ステップＳ２０）。たとえば、制御装置１００は、バッファタンク選定処理として以下の処理を行なう。まず、制御装置１００は、バッファタンク選定処理の要否をユーザに問合せる問合せメッセージを表示装置７０に表示させる。

【0064】

問合せメッセージに応答して、ユーザがバッファタンク選定処理が必要である旨の操作を入力装置６０に入力した場合には、制御装置１００は、接続部Ｃ１に接続される導入配管２１の容量を入力するようにユーザに要求するメッセージを表示装置７０に表示させる。このメッセージに応答して、ユーザが導入配管２１の容量を示す情報を入力装置６０に入力すると、制御装置１００は、メモリに予め登録された複数のバッファタンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…のうちから、ユーザによって入力された導入配管２１の容量に見合った容量のバッファタンク３２を選定し、選定されたバッファタンク３２を示す情報を表示装置７０に表示させて、ユーザにバッファタンク３２を交換するよう要求する。この要求に応答して、ユーザがバッファタンク３２を交換し、その交換が完了したことを示す操作を入力装置６０に入力すると、制御装置１００は、処理をステップＳ１０以降に進める。

【0065】

一方、問合せメッセージに応答して、ユーザが入力装置６０に対してバッファタンク選定処理が不要である旨の操作を行なった場合には、制御装置１００は、バッファタンク３２の選定等を行なうことなく、処理をステップＳ１０以降に進める。

【0066】

以上のように、本変形例１による制御装置１００は、負圧バッファ処理を開始する前に、上述のバッファタンク選定処理を実行する。このバッファタンク選定処理において、ユーザは、配管Ｐ５に接続されるバッファタンク３２を、導入配管２１の容積に見合った容量のバッファタンク３２に交換することができる。そのため、たとえばユーザが試料ガスを変更するために接続部Ｃ１に接続される導入配管２１を変更した場合であっても、適量の試料ガスをサンプルループＰＬに充填することができる。

【0067】

（変形例２）
上述の実施の形態においては、負圧バッファ処理中において切替バルブＶ２を開状態にしてバッファ流路ＰｂおよびサンプルループＰＬ内を負圧とする例（図２参照）を説明した。

【0068】

しかしながら、バッファ流路Ｐｂの容積が、導入配管２１からサンプルループＰＬまでの合計容積よりも十分に大きい場合には、負圧バッファ処理中において切替バルブＶ２を閉状態にしてバッファ流路Ｐｂ内のみを負圧とするように変形してもよい。

【0069】

図７は、本変形例２による負圧バッファ処理中におけるガスサンプラ３０の状態を示す図である。本変形例２では、負圧バッファ処理中において、制御装置１００は、切替バルブＶ１～Ｖ４を閉状態にし、切替バルブＶ５のみを開状態にする。これにより、サンプルループＰＬは、サンプルタンク２０、ＡＰＣ１０、カラム４０、およびポンプ３１のいずれとも遮断される。この状態で、制御装置１００は、ポンプ３１を作動する。これにより、白抜き矢印に示すように、バッファ流路Ｐｂ内のエアがポンプ３１によって吸引され、バッファ流路Ｐｂ内が負圧となる。

【0070】

このように、負圧バッファ処理中においてバッファ流路Ｐｂ内のみを負圧とするようにしてもよい。このようにしても、バッファ流路Ｐｂの容積が、導入配管２１からサンプルループＰＬまでの合計容積よりも十分に大きい場合には、サンプル充填処理において、バッファ流路Ｐｂ内の負圧を利用して、サンプルループＰＬ内に十分な量の試料ガスを吸引することができる。

【0071】

（変形例３）
上述の実施の形態においては切替バルブＶ１～Ｖ５がニューマチック式のバルブである例について説明したが、切替バルブＶ１～Ｖ５は必ずしもニューマチック式のバルブに限定されず、たとえば電磁式のバルブであってもよい。

【0072】

［態様］
上述した実施の形態およびその変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0073】

（第１項） 一態様に係るガス供給方法は、ガス分析装置のカラムにガスサンプラを用いて試料ガスを供給するガス供給方法である。ガスサンプラは、試料ガスが充填されたサンプルタンクに接続可能な接続部と、サンプルタンクから接続部に導入される試料ガスを保持するサンプル保持部と、接続部とサンプル保持部との接続状態を切り替える切替バルブと、バッファ流路を介してサンプル保持部に接続される吸引ポンプとを備える。バッファ流路の容積は、サンプルタンクと接続部との間を接続する導入流路の容積よりも大きい。ガス供給方法は、切替バルブを閉状態にしつつ吸引ポンプを作動してバッファ流路の内部を負圧にする負圧処理を実行するステップと、負圧処理の実行後に、吸引ポンプを停止しつつ切替バルブを開状態にすることによって、サンプルタンクから接続部を介してサンプル保持部に試料ガスを導入する導入処理を実行するステップとを含む。

【0074】

第１項に記載のガス供給方法によれば、バッファ流路の容積が導入流路の容積よりも大きいため、負圧処理において十分な負圧をバッファ流路内に発生させておくことができる。そのため、負圧処理後の導入処理において、サンプル保持部内に吸引される試料ガス量が不足することを抑制することができる。また、導入処理においては、吸引ポンプを停止するので、試料ガスが過剰に吸引されることも抑制される。そのため、導入処理において、適量の試料ガスをサンプル保持部に導入することができる。その結果、ガスサンプラを用いて適量の試料ガスを精度よくガス分析装置のカラムに供給することができる。

【0075】

（第２項） 第１項に記載のガス供給方法において、バッファ流路は、容積の異なる複数のバッファタンクのうちのいずれかに選択的に接続可能に構成されてもよい。ガス供給方法は、バッファ流路の容積が導入流路の容積よりも所定量大きくなるように、接続部に接続される導入流路の容積に応じて、バッファ流路に接続されるバッファタンクを複数のバッファタンクの中から選択する選択処理を、負圧処理の実行前に実行するステップをさらに含んでもよい。

【0076】

第２項に記載のガス供給方法によれば、負圧処理の実行前に、選択処理が実行される。この選定処理において、ユーザは、バッファ流路に接続されるバッファタンクを、導入流路の容積に見合った容量のバッファタンクに交換することができる。そのため、たとえばユーザが試料ガスを変更するために接続部に接続される導入流路を変更した場合であっても、適量の試料ガスをサンプル保持部に導入することができる。

【0077】

（第３項） 第２項に記載のガス供給方法において、ガス供給方法は、導入処理の実行後に、サンプル保持部内の試料ガスをカラムに供給する供給処理を実行するステップをさらに含んてもよい。

【0078】

第３項に記載のガス供給方法によれば、導入処理においてサンプル保持部に導入された適量の試料ガスを、供給処理においてガス分析装置のカラムに供給することができる。

【0079】

（第４項） 一態様に係るガスサンプラは、ガス分析装置のカラムに試料ガスを供給するためのガスサンプラであって、試料ガスが充填されたサンプルタンクに接続可能な接続部と、サンプルタンクから接続部に導入される試料ガスを保持するサンプル保持部と、接続部とサンプル保持部との接続状態を切り替える切替バルブと、バッファ流路を介してサンプル保持部に接続される吸引ポンプとを備える。バッファ流路の容積は、サンプルタンクと接続部との間を接続する導入流路の容積よりも大きい。

【0080】

第４項に記載のガスサンプラによれば、バッファ流路の容積が導入流路の容積よりも大きい。そのため、サンプル保持部に試料ガスを充填する方法として、吸引ポンプを用いてバッファ流路内を負圧にしておき，その負圧を利用して試料ガスをサンプル保持部内に吸引する方法が用いられる場合において、十分な負圧をバッファ流路内に発生させるて、その負圧を利用して試料ガスをサンプル保持部内に吸引することができる。そのため、サンプル保持部内に吸引される試料ガス量が不足することを抑制することができる。その結果、ガスサンプラを用いて適量の試料ガスを精度よくガス分析装置のカラムに供給することができる。

【0081】

（第５項） 第４項に記載のガスサンプラにおいて、バッファ流路は、容積の異なる複数のバッファタンクのうちのいずれかに選択的に接続可能に構成されてもよい。

【0082】

第５項に記載のガスサンプラによれば、ユーザは、バッファ流路に接続されるバッファタンクを、導入流路の容積に見合った容量のバッファタンクに交換することができる。そのため、たとえばユーザが試料ガスを変更するために接続部に接続される導入流路を変更した場合であっても、適量の試料ガスをサンプル保持部に導入することができる。

【0083】

（第６項） 第５項に記載のガスサンプラにおいて、ガスサンプラは、吸引ポンプおよび切替バルブを制御するための制御装置をさらに備えてもよい。制御装置は、切替バルブを閉状態にしつつ吸引ポンプを作動してバッファ流路の内部を負圧にする負圧処理を実行し、負圧処理の実行後に、吸引ポンプを停止しつつ切替バルブを開状態にすることによってサンプルタンクから接続部に導入される試料ガスをバッファ流路の負圧を利用してサンプル保持部に充填する充填処理を実行するようにしてもよい。

【0084】

第６項に記載のガスサンプラによれば、バッファ流路の容積が導入流路の容積よりも所定量大きいため、負圧処理において十分な負圧をバッファ流路内に発生させておくことができる。そのため、負圧処理後の充填処理において、サンプル保持部内に吸引される試料ガス量が不足することを抑制することができる。また、充填処理においては、吸引ポンプを停止するので、試料ガスが過剰に吸引されることも抑制される。

【0085】

（第７項） 第６項に記載のガスサンプラにおいて、制御装置は、バッファ流路の容積が導入流路の容積よりも所定量大きくなるように、接続部に接続される導入流路の容積に応じて、バッファ流路に接続されるバッファタンクを複数のバッファタンクの中から選択する選択処理を、負圧処理の実行前に実行するようにしてもよい。

【0086】

第７項に記載のガスサンプラによれば、負圧処理の実行前に、選択処理が実行される。この選定処理において、ユーザは、バッファ流路Ｐｂに接続されるバッファタンクを、導入流路の容積に見合った容量のバッファタンクに交換することができる。そのため、たとえばユーザが試料ガスを変更するために接続部に接続される導入流路を変更した場合であっても、適量の試料ガスをサンプル保持部に導入することができる。

【0087】

（第８項） 第６項または第７項に記載のガスサンプラにおいて、制御装置は、導入処理の実行後に、サンプル保持部内の試料ガスをカラムに供給する供給処理を実行するようにしてもよい。

【0088】

第８項に記載のガスサンプラによれば、充填処理においてサンプル保持部に導入された適量の試料ガスを、供給処理においてガス分析装置のカラムに供給することができる。

【0089】

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0090】

１ ガスクロマトグラフ、２０ サンプルタンク、２１ 導入配管、３０ ガスサンプラ、３１ ポンプ、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ バッファタンク、４０ カラム、５０ 検出装置、６０ 入力装置、７０ 表示装置、８１，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ 制御配管、８３ａ，８３ｂ，８３ｃ 排気管、１００ 制御装置、Ｃ１ 接続部、Ｊ１，Ｊ２ コネクタ、Ｐ１～Ｐ１０ 配管、ＰＬ サンプルループ、Ｐｂ バッファ流路、Ｖ１～Ｖ５ 切替バルブ、Ｖａ～Ｖｃ 制御バルブ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】