[发明专利]气体泄漏检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体泄漏检测器，该气体泄漏检测器适用于检测例如气相色谱仪（以下，简称为GC）的载气的泄漏，在该气体泄漏检测器中，小型化的吸气泵和气体检测传感器构成一体，实现小型轻量化和操作的简便化，同时，导入抽吸气体的单元内容量紧凑化，使气体检测传感器准确并且迅速地感应，提高了气体泄漏检测灵敏度，而且降低了吸气泵的脉动，获得稳定的检测动作，还能够降低制作成本。

背景技术

一般情况下，GC在氦气等载气的管路上连接试样导入部和分离色谱柱，由试样导入部注入的试样通过载气被送入到分离色谱柱中，在分离色谱柱中分离试样成分，所分离的试样成分由检测器检测。

此时，在从载气供给管路到检测器的流路中，如果载气存在泄漏，则对分析精度带来不良的影响，如果从泄漏部位向所述流路中混入空气，则会加快分离色谱柱的劣化，所以载气的泄漏检查需要随时进行，该泄漏检查使用气体泄漏检测器。

作为现有的所述气体泄漏检测器，配置有作为采样气体的检测气体和参考气体的吸入部、与各吸入部连通的配管、抽吸所述气体的泵、以及检测所述气体的气体热传导式气体传感器，所述气体传感器是将白金线圈构成在电桥电路中，在测定泄漏气体时，抽吸空气等参考气体和检测气体，使所述传感器感应这些气体，将所述气体的热传导率的差所引起的传感器的温度变化作为传感器的电阻值的变化，利用电桥电路进行电流检测（例如，参照专利文献1以及2）。

但是，所述气体泄漏检测器由于使用白金线圈作为传感器元件，所以收纳该线圈的单元内容量大，导致单元块大型化和重量化，同时，由于所述泵体型大并且抽吸量大，所以检测灵敏度的提高有限，而且，由于脉动大、噪声大，所以检测动作不稳定，此外，由于泵和收纳传感器的单元分开配置，所以还存在装置大型化和重量化等问题。

作为这种问题的一种解决方法，有如下方案：该方案提供了由微加热器构成的芯片传感器，并将其用作气体传感器。芯片传感器能够使传感器小型化，在其上能够使用硅微机械加工技术，能够加热几10μm见方的微小区域（例如，参照专利文献3）。

作为所述问题的另一种解决方法，可以使泵小型化、降低抽吸量以及使动作稳定。由此，有如下的气体泄漏检测器：利用直流电动机使膜振动，通过其泵作用，抽吸采样气体和参考气体。

但是，所述泵依然体型大并且抽吸量大，所以检测灵敏度的提高有限。另外脉动变大、噪声变大，检测动作不稳定。而且由于所述泵和单元分开配置，所以需要它们的配置空间，导致装置大型化和重量化，进而在检测的开始和结束部分会引起迟后和拖尾，存在花费很长的检测时间和重复的等待时间等问题。

作为解决这种泵的问题的方法，提出了微小的压电微型气泵或压电膜泵。其中，膜的一侧配置有压电元件，该压电元件上连接有振荡电路等驱动装置，驱动该驱动装置，将恒定频率的脉冲电压施加给压电元件，使膜谐振驱动。在膜与间隔板之间设置有能够进行泵作用的气泵室，在该气泵室中连通两个流路，从所述流路供给/排出各流体（例如，参照专利文献4以及5）。

但是，虽然通过所述微加热器或压电微型气泵能够实现传感器和泵的小型化和轻量化、抽吸气体量的降低、单元内容量的降低，但是如果不把这些部件相互连接起来，很难获得预期的效果。

例如，即使使所述传感器小型化、使泵的抽吸量降低，但是当导入气体的单元内容量相对过大时，所述气体在单元内扩散而使浓度下降，也无法获得所需的检测灵敏度，并且存在检测的响应时间变长等问题。

另一方面，作为设置在色谱柱的下游测的、通过热传导率来检测在色谱柱中分离出的采样气体的成分的检测器，在微小厚度的薄片体上设置有左右一对的异形孔，在该薄片体的两侧配置有板状的检测器体，通过螺丝固定把它们连接起来。与所述异形孔连通的气体流入孔和气体流出孔配置在其中一个检测器体的两侧，其中间位置设有检测器安装孔，该安装孔中收纳有微小芯片传感器。一个气体流入孔被导入从分离色谱柱送出的采样气体，另一个气体流入孔被导入载气作为参考气体，将这些气体导入到各芯片传感器，测定各气体成分的热传导率并且进行比较，在检测出各气体成分和浓度之后，将各气体从气体流出孔排出（例如，参照专利文献6参照）。

但是，所述检测器需要薄片体，该薄片体上分开地形成有作为各气体的通路的一对异形孔，各孔中设置有气体流出孔，并且其中间部设置有大孔径的检测器安装孔，所以存在如下的问题：很难获得微小并且均匀的孔，薄片体或检测器体的结构复杂并且大型化，而且孔的容量或者其死体积变大，导入气体成分会扩散，导致芯片传感器的检测精度降低，无法获得预期的检测灵敏度和检测精度。