ガスクロマトグラフ装置
【課題】装置の小型化が可能で、耐久性に優れ、しかも低コストのガスクロマトグラフ装置を提供する。
【解決手段】キャリヤガス入口１０ａから排出口１０ｂまでの主流路１０に、減圧弁ＣＶ１、圧力計Ｐ１、三方弁ＳＶ１、計量管Ｍ、三方弁ＳＶ２、三方弁ＳＶ３、三方弁ＳＶ４、三方弁ＳＶ５、分離カラムＣ、三方弁ＳＶ６、三方弁ＳＶ７、検出器Ｄが順次設けられており、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンのときに主流路１０をキャリヤガスが通過できるようになっている。三方弁ＳＶ１の上流側と三方弁ＳＶ３とを繋ぐ第１バイパス１１と、三方弁ＳＶ４と三方弁ＳＶ６とを繋ぐ第２バイパス１２と、三方弁ＳＶ５と三方弁ＳＶ７の切換手段とを繋ぐ第３バイパス１３が設けられている。三方弁ＳＶ２には試料ガス供給路１４が、三方弁ＳＶ１には試料ガス流出路１７が繋がれている。
【解決手段】キャリヤガス入口１０ａから排出口１０ｂまでの主流路１０に、減圧弁ＣＶ１、圧力計Ｐ１、三方弁ＳＶ１、計量管Ｍ、三方弁ＳＶ２、三方弁ＳＶ３、三方弁ＳＶ４、三方弁ＳＶ５、分離カラムＣ、三方弁ＳＶ６、三方弁ＳＶ７、検出器Ｄが順次設けられており、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンのときに主流路１０をキャリヤガスが通過できるようになっている。三方弁ＳＶ１の上流側と三方弁ＳＶ３とを繋ぐ第１バイパス１１と、三方弁ＳＶ４と三方弁ＳＶ６とを繋ぐ第２バイパス１２と、三方弁ＳＶ５と三方弁ＳＶ７の切換手段とを繋ぐ第３バイパス１３が設けられている。三方弁ＳＶ２には試料ガス供給路１４が、三方弁ＳＶ１には試料ガス流出路１７が繋がれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスクロマトグラフ装置、特に大気中のメタンと、メタン以外の炭化水素（非メタン炭化水素）を測定するのに適したガスクロマトグラフ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、計量したサンプルガスを所定の間隔でカラムに導入し、継続的に自動分析を行うガスクロマトグラフ装置が知られている。例えば、大気中のメタンと、メタン以外の炭化水素（非メタン炭化水素）を測定するための炭化水素計として、ガスクロマトグラフ装置が用いられている（特許文献１）。
特許文献１に記載されているように、このようなガスクロマトグラフ装置では、サンプルガスやキャリヤガス等の流路変更を行うために１０方弁等の多方弁が使用されている。
【０００３】
多方弁には、ロータリー式とスライド式があるが、例えば、複数のポートが一定の間隔で形成されたボディー部と、隣り合うポートを接続する接続流路が形成されたローター部の位置関係をずらすことによって、連結するポートを選択できるようになっている。ボディー部とローター部の位置関係をずらすための駆動源としては、圧縮空気やモーター等が用いられている。
【０００４】
図３に、圧縮空気を駆動源とする１０方弁を用いた、従来のガスクロマトグラフ装置の概略構成図を示す。
図３において、１は１０方弁で、１０個のポート（図中、時計回り方向に付した１０個の符号ａ〜ｊで示す）を備えている。この１０方弁１は、オンのとき、図中で仮想線にて示すようにポート間が連通し、オフのとき、実線にて示すようにポート間が連通するように構成されている。
【０００５】
１０方弁１は、１０のポート（ポートａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ）が円周上に等間隔で形成されたボディー部と（図示せず）と、ポートａとポートｂ、ポートｂとポートｃのように隣り合うポートを接続する接続流路が、円周上に等間隔で５つ形成されたローター部（図示せず）と、エアアクチュエーター１ａを備えている。エアアクチュエーター１ａは、４方弁１ｂを経由して導入される圧縮空気により進退するようになっている。そして、この進退が、ボディー部とローター部の位置関係を時計回りに３６°、又は反時計回りに３６°ずらす回転に変換されることによって、オンとオフとが切り換えられるようになっている。
【０００６】
ポートａには、キャリヤガスＣＧを導入する導入ライン２が接続されている。また、ポートｂとポートｆとを接続する流路３には第１カラムＣＬ１が、ポートｃとポートｄとを接続する流路４には第２カラムＣＬ２が、各々設けられている。ポートｅには検出ライン５が接続されており、この検出ライン５には、検出器Ｄが設けられている。
ポートｉには試料ガスＳを導入するサンプリングライン６が、ポートｈには試料ガスＳを排出する排出ライン７が、各々接続されている。ポートｇとポートｊとを接続する流路８には計量管Ｍが設けられている。
【０００７】
図３のガスクロマトグラフ装置の測定手順は、以下のとおりである。まず、１０方弁１をオフとする。これにより、サンプリングライン６、流路８、排出ライン７の順で流路が連通する。その結果、試料ガスＳは、ポートｉからポートｇの向きに流路８を通過し、計量管Ｍに試料ガスＳが満たされる。
また、ポートａから導入されたキャリヤガスＣＧはポートｂからポートｆの向き（実線の矢印方向）に流路３を通過する。これにより、第１カラムＣＬ１がバックフラッシュされ、前回の測定で吸着された成分が除去される。
【０００８】
次に、１０方弁１をオンとする。これにより、ポートａから導入されたキャリヤガスＣＧは、ポートｊを経由して流路８を通過し、計量管Ｍ内の試料ガスＳをポートｇへと押し流す。そして、ポートｆからポートｂの向き（仮想線の矢印方向）に流路３を通過する。これにより、第１カラムＣＬ１により試料ガスＳ中の成分が分離される。次いで、キャリヤガスＣＧは、ポートｃからポートｄの向きに流路４を通過する。これにより、第２カラムＣＬ２により試料ガスＳ中の成分がさらに分離される。
分離された試料ガスＳ中の成分は、キャリヤガスＣＧと共にポートｅから検出ライン５へと送られて検出器Ｄにより順次検出される。これにより、試料ガスＳの成分毎の測定が行われる。
なお、１０方弁１をオンとしている間、サンプリングライン６から導入された試料ガスＳは、そのままポートｉ、ｈを経由して排出ライン７から排出される。
以後、１０方弁１のオフとオンとを繰り返すことにより、一定間隔をおいて、継続的に測定を行うことができる。
【特許文献１】特開平１０−２６０１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３のガスクロマトグラフ装置のように、圧縮空気を駆動源とする多方弁を用いる場合、圧縮空気の供給が必要である。しかも、１０のポートが形成されたボディー部と接続流路が形成されたローター部の間は、例えばローター部自体を耐熱性、耐食性、気密性等に優れたシール材で構成することによってシールされており、このシールの摩擦抵抗を受けながら駆動しなければならないので、０．３ＭＰａ程度の高い圧力の圧縮空気が必要である。
圧縮空気は、工場など計装エアの供給が可能なところであれば容易に得ることができる。しかし、大気環境を測定するような現場では、一般に計装エアの供給を受けることはできないので、ガスクロマトグラフ装置内にコンプレッサー、さらに、コンプレッサーに空気を供給するためのエアフィルターや除湿器等を配置しておかなければならない。そのため、ガスクロマトグラフ装置全体が大型化せざるを得なかった。
【００１０】
一方、モーターを駆動源とする多方弁を用いる場合、コンプレッサー等を使用する必要はないので、装置の大型化は問題とならない。
しかし、モーター駆動の場合、所定の駆動量で駆動を止めることが困難なため、ボディー部とローター部の位置関係を、一定の角度（図３の１０方弁の場合３６°）だけずらすようにするためにストッパーを設けなければならない。そして、シールの摩擦抵抗を受けながら駆動しなければならないので、モーターのトルクも有る程度の大きさが必要である。そのため、ストッパーは強いトルクを受けて消耗しやすく、大気環境測定のように継続的に使用する用途には適さない。
【００１１】
また、駆動源が圧縮空気であってもモーターであっても、多方弁、特にポートの数が多い多方弁は、構造が複雑なため高価であり、かつ、メンテナンスが煩雑なものであった。
なお、検出器として水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）を用いるガスクロマトグラフ装置の場合、ＦＩＤに燃料水素と助燃空気を供給しなければならない。図３のガスクロマトグラフ装置のように、圧縮空気を駆動源とする多方弁を用いる場合、助燃空気もコンプレッサーから供給を受けることが通常であった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、装置の小型化が可能で、耐久性に優れ、しかも低コストのガスクロマトグラフ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］サンプリング部に試料ガスを導入するサンプリング状態と、サンプリング部に導入した試料ガスを分離カラムに供給する分析状態とを切り換えて試料ガス中の成分を分離するガスクロマトグラフ装置であって、分析状態のときにキャリヤガスが通過する主流路を備え、該主流路には、第１の切換手段、サンプリング部、第２の切換手段、第３の切換手段、第４の切換手段、第５の切換手段、分離カラム、第６の切換手段、第７の切換手段が順次設けられ、第１の切換手段の上流側と第３の切換手段とを繋ぐ第１バイパスと、第４の切換手段と第６の切換手段とを繋ぐ第２バイパスと、第５の切換手段と第７の切換手段とを繋ぐ第３バイパスとを備えると共に、第１の切換手段及び第２の切換手段の一方に試料ガス供給路が、他方に試料ガス流出路が繋がれており、前記第１及び第２の切換手段は、サンプリング状態のときに、試料ガスが試料ガス供給路からサンプリング部を介して試料ガス流出路に流れるように切り換えられるものであり、前記第３〜第７の切換手段は、サンプリング状態のときに、キャリヤガスが前記第１〜第３のバイパスを通過するように切り換えられるものであり、前記第１〜第７の切換手段は、いずれも電磁弁で構成されていることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【００１４】
［２］前記試料ガスが大気であり、前記第７の切換手段の下流側に水素炎イオン化検出器が設けられており、前記水素炎イオン化検出器に水素を供給する燃料水素供給路と、前記水素炎イオン化検出器に大気を供給する助燃ガス供給路と、該助燃ガス供給路の上流側に第８の切換手段を介して接続する助燃ガス導入路と、前記助燃ガス供給路に設けられたポンプを備え、前記試料ガス流出路の下流側が前記第８の切換手段を介して前記助燃ガス供給路の上流側に接続されており、前記第８の切換手段は、サンプリング状態のときに前記試料ガス流出路と前記助燃ガス供給路とを連通させ、分析状態のときに前記助燃ガス導入路と前記助燃ガス供給路とを連通させるように切り換えられるものである［１］に記載のガスクロマトグラフ装置。
【発明の効果】
【００１５】
［１］の発明では、切換手段を総て電磁弁で構成しているので、ポートの数が多い高価な多方弁を使用する必要がない。また、多方弁の動力源としてコンプレッサーを用意する必要もないので、装置を小型化できる。また、多方弁の動力源としてモーターを使用した場合のような耐久性の問題も生じない。
さらに、［２］の発明では、試料ガスが大気であればこれを助燃ガスとしても使用できることに着目し、サンプリング部を通過した後の試料大気を助燃ガスとする構成としたので、サンプリングと助燃ガスの供給を１台のポンプで行うことが可能である。
したがって、本発明のガスクロマトグラフ装置は、小型で、耐久性に優れ、しかも低コストの装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係るガスクロマトグラフ装置を、図１を参照しつつ説明する。図１のガスクロマトグラフ装置は、計量管Ｍ（サンプリング部）に試料ガスである大気を導入するサンプリング状態と、計量管Ｍに導入した大気を分離カラムＣに供給する分析状態とを切り換えて、大気中のメタンと、メタン以外の炭化水素（非メタン炭化水素）とを分離して測定するガスクロマトグラフ装置である。
なお、図１に示した各三方弁はいずれも電磁弁であり、図中白の三角で示したポートはオフのときのみに開となる常開ポート、図中黒の三角で示したポートはオンのときのみに開となる常閉ポート、図中白と黒の三角で示したポートは、オンオフにかかわらず開となる共通ポートである。また、図１に示した各二方弁はいずれも電磁弁であり、オンのときのみに２つのポートが連通する開閉弁である。
【００１７】
本実施形態のガスクロマトグラフ装置は、キャリヤガス入口１０ａから排出口１０ｂまでの主流路１０を備えている。この主流路１０には、キャリヤガス入口１０ａ側から、減圧弁ＣＶ１、圧力計Ｐ１、三方弁ＳＶ１（第１の切換手段）、計量管Ｍ（サンプリング部）、三方弁ＳＶ２（第２の切換手段）、三方弁ＳＶ３（第３の切換手段）、三方弁ＳＶ４（第４の切換手段）、三方弁ＳＶ５（第５の切換手段）、分離カラムＣ、三方弁ＳＶ６（第６の切換手段）、三方弁ＳＶ７（第７の切換手段）、検出器Ｄが順次設けられている。
三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７は、いずれも共通ポートと常閉ポートを用いて主流路１０に設けられており、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンのときに主流路１０をキャリヤガスが通過できるようになっている。本実施形態では、図示しない制御装置により、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンとなる分析状態と、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオフとなるサンプリング状態とを、交互に切り換えられるようになっている。
【００１８】
主流路１０には、第１バイパス１１と、第２バイパス１２と、第３バイパス１３とが接続されている。第１バイパスは、圧力計Ｐ１の下流側であり三方弁ＳＶ１の上流側である位置と、三方弁ＳＶ３とを繋いで主流路１０に接続されている。第２バイパスは、三方弁ＳＶ４と三方弁ＳＶ６とを繋いで主流路１０に接続されている。第３バイパスは、三方弁ＳＶ５と三方弁ＳＶ７とを繋いで主流路１０に接続されている。これら各バイパスは、いずれも各三方弁の常開ポートに繋がれている。
【００１９】
また、三方弁ＳＶ２の常開ポートには試料ガス供給路１４が繋がれている。試料ガス供給路１４の上流側には、三方弁ＳＶ８を介して試料ガス導入路１５とスパンガス導入路１６とが繋がれている。試料ガス導入路１５の上流端は試料大気入口１５ａとされている。試料大気入口１５ａ近傍にはフィルター１５ｂが設けられており、粉塵等が取り除かれた状態で試料ガス供給路１４に大気を供給できるようになっている。スパンガス導入路１６の上流端はスパンガス入口１６ａとされている。本実施形態のガスクロマトグラフ装置は、大気中のメタンと、メタン以外の炭化水素（非メタン炭化水素）とを測定するので、スパンガスとしては、メタンと非メタン（プロパン、オルト-キシレン等）を含むガスが通常使用される。
図示しない制御装置により、三方弁ＳＶ８は、通常はオフとされて試料ガス導入路１５と試料ガス供給路１４とを連通させ、校正時にはオンとされてスパンガス導入路１６と試料ガス供給路１４とを連通させるようになっている。
【００２０】
また、三方弁ＳＶ１の常開ポートには試料ガス流出路１７が繋がれている。試料ガス流出路には、流量センサ１８及び二方弁ＳＶ１１が設けられている。二方弁ＳＶ１１は、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンとなるタイミング（分析状態）と同期して閉となり、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオフとなるタイミング（サンプリング状態）と同期して開となるように、図示しない制御装置によって制御されている。
【００２１】
本実施形態では、検出器ＤはＦＩＤである。そのため、検出器Ｄに水素を供給する燃料水素供給路２０と、大気を供給する助燃ガス供給路３０とを備えている。
燃料水素供給路２０には、水素ガス入口２０ａ側から、二方弁ＳＶ１２、減圧弁ＣＶ２、圧力計Ｐ２、バッファー２１、絞り２２が設けられている。ここで、二方弁ＳＶ１２は、電源断となったときに水素ガスの供給を遮断するための弁であり、電源が供給されガスクロマトグラフ装置が稼働中の間は開とされている。また、バッファー２１は、電源断とされたとき、検出器Ｄへの水素の供給が急に停止しないようにするためのものである。また、絞り２２は減圧弁ＣＶ２で絞られた水素ガスの流れをさらに絞り、所定の流量の水素ガスを検出器Ｄに供給できるようにするものである。
【００２２】
助燃ガス供給路３０の上流側には、二方弁ＳＶ１３を介して助燃ガス導入路３１が接続されている。助燃ガス導入路３１の上流端は助燃ガス入口３１ａとされている。助燃ガス入口３１ａ近傍にはフィルター３１ｂが設けられており、粉塵等が取り除かれた状態で助燃ガス供給路３０に大気を供給できるようになっている。また、助燃ガス供給路３０には、二方弁ＳＶ１３側から、ポンプ３２、ドライヤ３３、燃焼炉３４、減圧弁ＣＶ３、圧力計Ｐ３が順次設けられている。ここで、ドライヤ３３は大気中の水分を除くものであり、燃焼炉３４は大気中の可燃成分を燃焼させるものである。ドライヤ３３と燃焼炉３４により、精製された大気が検出器Ｄに供給できるようになっている。
【００２３】
二方弁ＳＶ１３は、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンとなるタイミング（分析状態）と同期して開となり、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオフとなるタイミング（サンプリング状態）と同期して閉となるように、図示しない制御装置によって制御されている。つまり、二方弁ＳＶ１３は二方弁ＳＶ１１が開のとき閉となり、二方弁ＳＶ１１が閉のときに開となる。
したがって、二方弁ＳＶ１１及び二方弁ＳＶ１３は、協働してサンプリング状態のときに試料ガス流出路と助燃ガス供給路とを連通させ、分析状態のときに助燃ガス導入路と助燃ガス供給路とを連通させるように切り換える機能を有するもので、二方弁ＳＶ１１と二方弁ＳＶ１３の２つの弁により第８の切換手段が構成されている。
【００２４】
なお、本実施形態では、各流路は、例えば、アルミブロック中に形成されたいわゆるマニホールドであり、このアルミブロックの表面等に各三方弁や二方弁等を配置するようにできる。その場合、各流路の長さを短くして、デッドボリュームを最小限に抑えることができる。また、各流路を配管で形成しなくても良いので、装置全体の小型化、低コスト化が可能である。
【００２５】
本実施形態のガスクロマトグラフ装置は、以下の（１）サンプリング状態と（２）分析状態とを繰り返すことにより、大気中のメタンおよび非メタン一定間隔をおいて継続的に測定することができる。
【００２６】
（１）サンプリング状態
サンプリング状態では、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７をオフとすると共に、二方弁ＳＶ１１を開、二方弁ＳＶ１２を開、二方弁ＳＶ１３を閉とする。また、三方弁ＳＶ８はオフとしておく、
この状態では、大気がポンプ３２の吸引力により試料大気入口１５ａから導入され、試料ガス導入路１５、試料ガス供給路１４、計量管Ｍ、試料ガス流出路１７、助燃ガス供給路３０の順に流れる。これにより、計量管Ｍ内の気体は新たに測定する大気に置換される。また、計量管Ｍを通過した大気が検出器Ｄに助燃ガスとして供給される。一方水素ガスが燃料水素供給路２０を流れて検出器Ｄに供給される。
【００２７】
また、キャリヤガスは各バイパスを経由して検出器Ｄに至る。具体的には、圧力計Ｐ１を通過した後第１バイパス１１を流れ、サンプリング中の計量管Ｍを迂回して主流路１０に戻る。
次に、第２バイパス１２を流れ、三方弁ＳＶ６から三方弁ＳＶ５の方向に分離カラムＣを流れ、次いで第３バイパス１３を経由して主流路１０に戻り検出器Ｄへと流れる。その結果、分離カラムＣがバックフラッシュされ、前回の測定で吸着された成分が除去されて分析状態への移行が可能となる。
【００２８】
（２）分析状態
分析状態では、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７をオンとすると共に、二方弁ＳＶ１１を閉、二方弁ＳＶ１２を開、二方弁ＳＶ１３を開とする。また、三方弁ＳＶ８はオフとしておく、
これにより、大気がポンプ３２の吸引力により助燃ガス入口３１ａから導入され、助燃ガス導入路３１、助燃ガス供給路３０の順に流れ、検出器Ｄに助燃ガスとして供給される。一方水素ガスが燃料水素供給路２０を流れて検出器Ｄに供給される。すなわち、検出器Ｄへの助燃ガスと水素ガスの供給は、サンプリング状態か分析状態かにかかわらず継続される。
試料ガス導入路１５、試料ガス供給路１４、計量管Ｍ、試料ガス流出路１７内の大気は、二方弁ＳＶ１１を閉じることにより大気圧となり、大気圧下での計量が可能となる。
【００２９】
また、キャリヤガスは、主流路１０を流れ、計量管Ｍ内の大気を押し流しつつ、三方弁ＳＶ５から三方弁ＳＶ６の方向に分離カラムＣを流れる。これにより、分離カラムＣにより大気中の成分が分離される。分離された大気中の成分は、キャリヤガスと共に検出器Ｄに送られ、順次検出される。これにより、大気中のメタンと非メタンを分離して測定することができる。
【００３０】
なお、三方弁ＳＶ８をオンとして試料大気に換えてスパンガスを導入するようにするほかは、上記（１）、（２）と同様にすれば、スパン構成を行うことができる。
スパン校正は、要求される測定精度等に応じて適宜のタイミングで行えばよい。
【００３１】
本発明では、切換手段を総て電磁弁で構成しているので、キャリヤガスの圧力は、０．２ＭＰａ以下であることが好ましい。キャリヤガスの圧力は、分離カラムＣの充填長が長いほど高圧とする必要があるので、分離カラムＣの充填長は分離に支障のない範囲で短くすることが好ましい。
本実施形態のように、メタン及び非メタンを測定する場合、一般に、上流側の充填剤を珪藻土系の充填剤、下流側の充填剤をエチルビニルベンゼンとジビニルベンゼンの共重合体とすることが行われるが、これらの充填剤のさらに下流側に活性炭を充填することが好ましい。これにより、全体の充填長を短くしても良好な分離が可能となる。
【００３２】
本実施形態では、第１〜第７の切換手段を総て三方弁で構成したが、各々２つの二方弁に変更してもよい。また、第８の切換手段を２つの二方弁で構成したが、これらを纏めて１つの三方弁に変更してもよい。
また、本実施形態では、サンプリング部を計量管としたが、サンプリング部は分離カラムに送る試料ガスをサンプリングできるものであればよく、例えば濃縮管をサンプリング部としてもよい。
また、本実施形態では、三方弁ＳＶ２に試料ガス供給路１４を、三方弁ＳＶ１に試料ガス流出路１７を繋いだが、三方弁ＳＶ１に試料ガス供給路１４を、三方弁ＳＶ２に試料ガス流出路１７を繋いでもよい。
また、本実施形態は大気中のメタン及び非メタンを分離測定するものとしたが、本発明［２］は、大気中の全炭化水素の測定にも使用することができる。
また、本発明［１］の測定対象は大気に限られず、自動サンプリングと分離カラムのバックフラッシュが必要な総てのガスクロマトグラフ装置に用いることができる。例えば、有機溶媒中の炭化水素の測定にも使用することができる。
なお、検出器は、測定対象に応じて適宜選択すればよい。また、分離だけ行って検出は手分析等で行う場合、検出器は不要である。
【実施例】
【００３３】
図１のガスクロマトグラフ装置を用いて測定を行った。なお、測定条件等は以下のとおりである。
［試料］
スパンガスと大気の測定を行った。スパンガスとしては、大気に、メタンガスを０．００７５ｍｇ／ｍＬ、プロパンガスを０．００５５ｍｇ／ｍＬの濃度で加えたものを用いた。
計量管としては、内径２．１８ｍｍ、長さ３００ｍｍ（体積１１１９．２ｍｍ３）のものを用いた。
【００３４】
［カラム］
内径２．１８ｍｍのカラムに、流入側から流出側に向かって、以下の充填剤１〜３を順次充填したものを使用した。充填剤１の充填長は５００ｍｍ（充填量：１８６５．３ｍｍ３）、充填剤２の充填長は５００ｍｍ（充填量：１８６５．３ｍｍ３）、充填剤３の充填長は１００ｍｍ（充填量：３７３．１ｍｍ３）とした。
充填剤１：セライト社製、クロモソルブＷＡＷ（４０／６０）、珪藻土系
充填剤２：ウオーターズ社製、ポラパックＱ（５０／８０）、エチルビニルベンゼンとジビニルベンゼンの共重合体
充填剤３：ジーエルサイエンス社製、活性炭（６０／８０）
【００３５】
［測定条件］
キャリヤガス：窒素
キャリヤガス流量：４５ｍＬ
カラム温度：６０℃
検出器：東亜ディーケーケー社製ＦＩＤ
検出器温度：６０℃
検出器への水素流量：４０ｍＬ／分
検出器への助燃空気流量：３００ｍＬ／分
【００３６】
［測定結果］
図２（ａ）にスパンガスの測定結果を、図２（ｂ）に大気の測定結果を示す。図２（ａ）に示すように、メタンとプロパンのピークが明確に分離して検出された。また、酸素のピークが流出初期に若干見られるが、メタンとプロパンの何れのピークにも妨害とならないものであった。また、図２（ｂ）に示すように、大気を測定した場合も、メタンについては、スパンガスの場合とほぼ同じ流出時間でピークが得られた。また、非メタンについては、スパンガスのプロパンの場合とほぼ同じ流出時間でピークが得られた。
したがって、本発明のガスクロマトグラフ装置によって、大気中のメタンと非メタンの分離測定が可能であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係るガスクロマトグラフ装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る測定結果である。
【図３】従来技術に係るガスクロマトグラフ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…主流路、１１…第１バイパス、１２…第２バイパス、
１３…第３バイパス、１４…試料ガス供給路、１５…試料ガス導入路、
１６…スパンガス導入路、１７…試料ガス流出路、
２０…燃料水素供給路、３０…助燃ガス供給路、３１…助燃ガス導入路、
３２…ポンプ、ＳＶ１〜ＳＶ８…三方弁、ＳＶ１１〜ＳＶ１３…二方弁、
Ｍ…計量管、Ｃ…分離カラム、Ｄ…検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスクロマトグラフ装置、特に大気中のメタンと、メタン以外の炭化水素（非メタン炭化水素）を測定するのに適したガスクロマトグラフ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、計量したサンプルガスを所定の間隔でカラムに導入し、継続的に自動分析を行うガスクロマトグラフ装置が知られている。例えば、大気中のメタンと、メタン以外の炭化水素（非メタン炭化水素）を測定するための炭化水素計として、ガスクロマトグラフ装置が用いられている（特許文献１）。
特許文献１に記載されているように、このようなガスクロマトグラフ装置では、サンプルガスやキャリヤガス等の流路変更を行うために１０方弁等の多方弁が使用されている。
【０００３】
多方弁には、ロータリー式とスライド式があるが、例えば、複数のポートが一定の間隔で形成されたボディー部と、隣り合うポートを接続する接続流路が形成されたローター部の位置関係をずらすことによって、連結するポートを選択できるようになっている。ボディー部とローター部の位置関係をずらすための駆動源としては、圧縮空気やモーター等が用いられている。
【０００４】
図３に、圧縮空気を駆動源とする１０方弁を用いた、従来のガスクロマトグラフ装置の概略構成図を示す。
図３において、１は１０方弁で、１０個のポート（図中、時計回り方向に付した１０個の符号ａ〜ｊで示す）を備えている。この１０方弁１は、オンのとき、図中で仮想線にて示すようにポート間が連通し、オフのとき、実線にて示すようにポート間が連通するように構成されている。
【０００５】
１０方弁１は、１０のポート（ポートａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ）が円周上に等間隔で形成されたボディー部と（図示せず）と、ポートａとポートｂ、ポートｂとポートｃのように隣り合うポートを接続する接続流路が、円周上に等間隔で５つ形成されたローター部（図示せず）と、エアアクチュエーター１ａを備えている。エアアクチュエーター１ａは、４方弁１ｂを経由して導入される圧縮空気により進退するようになっている。そして、この進退が、ボディー部とローター部の位置関係を時計回りに３６°、又は反時計回りに３６°ずらす回転に変換されることによって、オンとオフとが切り換えられるようになっている。
【０００６】
ポートａには、キャリヤガスＣＧを導入する導入ライン２が接続されている。また、ポートｂとポートｆとを接続する流路３には第１カラムＣＬ１が、ポートｃとポートｄとを接続する流路４には第２カラムＣＬ２が、各々設けられている。ポートｅには検出ライン５が接続されており、この検出ライン５には、検出器Ｄが設けられている。
ポートｉには試料ガスＳを導入するサンプリングライン６が、ポートｈには試料ガスＳを排出する排出ライン７が、各々接続されている。ポートｇとポートｊとを接続する流路８には計量管Ｍが設けられている。
【０００７】
図３のガスクロマトグラフ装置の測定手順は、以下のとおりである。まず、１０方弁１をオフとする。これにより、サンプリングライン６、流路８、排出ライン７の順で流路が連通する。その結果、試料ガスＳは、ポートｉからポートｇの向きに流路８を通過し、計量管Ｍに試料ガスＳが満たされる。
また、ポートａから導入されたキャリヤガスＣＧはポートｂからポートｆの向き（実線の矢印方向）に流路３を通過する。これにより、第１カラムＣＬ１がバックフラッシュされ、前回の測定で吸着された成分が除去される。
【０００８】
次に、１０方弁１をオンとする。これにより、ポートａから導入されたキャリヤガスＣＧは、ポートｊを経由して流路８を通過し、計量管Ｍ内の試料ガスＳをポートｇへと押し流す。そして、ポートｆからポートｂの向き（仮想線の矢印方向）に流路３を通過する。これにより、第１カラムＣＬ１により試料ガスＳ中の成分が分離される。次いで、キャリヤガスＣＧは、ポートｃからポートｄの向きに流路４を通過する。これにより、第２カラムＣＬ２により試料ガスＳ中の成分がさらに分離される。
分離された試料ガスＳ中の成分は、キャリヤガスＣＧと共にポートｅから検出ライン５へと送られて検出器Ｄにより順次検出される。これにより、試料ガスＳの成分毎の測定が行われる。
なお、１０方弁１をオンとしている間、サンプリングライン６から導入された試料ガスＳは、そのままポートｉ、ｈを経由して排出ライン７から排出される。
以後、１０方弁１のオフとオンとを繰り返すことにより、一定間隔をおいて、継続的に測定を行うことができる。
【特許文献１】特開平１０−２６０１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３のガスクロマトグラフ装置のように、圧縮空気を駆動源とする多方弁を用いる場合、圧縮空気の供給が必要である。しかも、１０のポートが形成されたボディー部と接続流路が形成されたローター部の間は、例えばローター部自体を耐熱性、耐食性、気密性等に優れたシール材で構成することによってシールされており、このシールの摩擦抵抗を受けながら駆動しなければならないので、０．３ＭＰａ程度の高い圧力の圧縮空気が必要である。
圧縮空気は、工場など計装エアの供給が可能なところであれば容易に得ることができる。しかし、大気環境を測定するような現場では、一般に計装エアの供給を受けることはできないので、ガスクロマトグラフ装置内にコンプレッサー、さらに、コンプレッサーに空気を供給するためのエアフィルターや除湿器等を配置しておかなければならない。そのため、ガスクロマトグラフ装置全体が大型化せざるを得なかった。
【００１０】
一方、モーターを駆動源とする多方弁を用いる場合、コンプレッサー等を使用する必要はないので、装置の大型化は問題とならない。
しかし、モーター駆動の場合、所定の駆動量で駆動を止めることが困難なため、ボディー部とローター部の位置関係を、一定の角度（図３の１０方弁の場合３６°）だけずらすようにするためにストッパーを設けなければならない。そして、シールの摩擦抵抗を受けながら駆動しなければならないので、モーターのトルクも有る程度の大きさが必要である。そのため、ストッパーは強いトルクを受けて消耗しやすく、大気環境測定のように継続的に使用する用途には適さない。
【００１１】
また、駆動源が圧縮空気であってもモーターであっても、多方弁、特にポートの数が多い多方弁は、構造が複雑なため高価であり、かつ、メンテナンスが煩雑なものであった。
なお、検出器として水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）を用いるガスクロマトグラフ装置の場合、ＦＩＤに燃料水素と助燃空気を供給しなければならない。図３のガスクロマトグラフ装置のように、圧縮空気を駆動源とする多方弁を用いる場合、助燃空気もコンプレッサーから供給を受けることが通常であった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、装置の小型化が可能で、耐久性に優れ、しかも低コストのガスクロマトグラフ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］サンプリング部に試料ガスを導入するサンプリング状態と、サンプリング部に導入した試料ガスを分離カラムに供給する分析状態とを切り換えて試料ガス中の成分を分離するガスクロマトグラフ装置であって、分析状態のときにキャリヤガスが通過する主流路を備え、該主流路には、第１の切換手段、サンプリング部、第２の切換手段、第３の切換手段、第４の切換手段、第５の切換手段、分離カラム、第６の切換手段、第７の切換手段が順次設けられ、第１の切換手段の上流側と第３の切換手段とを繋ぐ第１バイパスと、第４の切換手段と第６の切換手段とを繋ぐ第２バイパスと、第５の切換手段と第７の切換手段とを繋ぐ第３バイパスとを備えると共に、第１の切換手段及び第２の切換手段の一方に試料ガス供給路が、他方に試料ガス流出路が繋がれており、前記第１及び第２の切換手段は、サンプリング状態のときに、試料ガスが試料ガス供給路からサンプリング部を介して試料ガス流出路に流れるように切り換えられるものであり、前記第３〜第７の切換手段は、サンプリング状態のときに、キャリヤガスが前記第１〜第３のバイパスを通過するように切り換えられるものであり、前記第１〜第７の切換手段は、いずれも電磁弁で構成されていることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【００１４】
［２］前記試料ガスが大気であり、前記第７の切換手段の下流側に水素炎イオン化検出器が設けられており、前記水素炎イオン化検出器に水素を供給する燃料水素供給路と、前記水素炎イオン化検出器に大気を供給する助燃ガス供給路と、該助燃ガス供給路の上流側に第８の切換手段を介して接続する助燃ガス導入路と、前記助燃ガス供給路に設けられたポンプを備え、前記試料ガス流出路の下流側が前記第８の切換手段を介して前記助燃ガス供給路の上流側に接続されており、前記第８の切換手段は、サンプリング状態のときに前記試料ガス流出路と前記助燃ガス供給路とを連通させ、分析状態のときに前記助燃ガス導入路と前記助燃ガス供給路とを連通させるように切り換えられるものである［１］に記載のガスクロマトグラフ装置。
【発明の効果】
【００１５】
［１］の発明では、切換手段を総て電磁弁で構成しているので、ポートの数が多い高価な多方弁を使用する必要がない。また、多方弁の動力源としてコンプレッサーを用意する必要もないので、装置を小型化できる。また、多方弁の動力源としてモーターを使用した場合のような耐久性の問題も生じない。
さらに、［２］の発明では、試料ガスが大気であればこれを助燃ガスとしても使用できることに着目し、サンプリング部を通過した後の試料大気を助燃ガスとする構成としたので、サンプリングと助燃ガスの供給を１台のポンプで行うことが可能である。
したがって、本発明のガスクロマトグラフ装置は、小型で、耐久性に優れ、しかも低コストの装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係るガスクロマトグラフ装置を、図１を参照しつつ説明する。図１のガスクロマトグラフ装置は、計量管Ｍ（サンプリング部）に試料ガスである大気を導入するサンプリング状態と、計量管Ｍに導入した大気を分離カラムＣに供給する分析状態とを切り換えて、大気中のメタンと、メタン以外の炭化水素（非メタン炭化水素）とを分離して測定するガスクロマトグラフ装置である。
なお、図１に示した各三方弁はいずれも電磁弁であり、図中白の三角で示したポートはオフのときのみに開となる常開ポート、図中黒の三角で示したポートはオンのときのみに開となる常閉ポート、図中白と黒の三角で示したポートは、オンオフにかかわらず開となる共通ポートである。また、図１に示した各二方弁はいずれも電磁弁であり、オンのときのみに２つのポートが連通する開閉弁である。
【００１７】
本実施形態のガスクロマトグラフ装置は、キャリヤガス入口１０ａから排出口１０ｂまでの主流路１０を備えている。この主流路１０には、キャリヤガス入口１０ａ側から、減圧弁ＣＶ１、圧力計Ｐ１、三方弁ＳＶ１（第１の切換手段）、計量管Ｍ（サンプリング部）、三方弁ＳＶ２（第２の切換手段）、三方弁ＳＶ３（第３の切換手段）、三方弁ＳＶ４（第４の切換手段）、三方弁ＳＶ５（第５の切換手段）、分離カラムＣ、三方弁ＳＶ６（第６の切換手段）、三方弁ＳＶ７（第７の切換手段）、検出器Ｄが順次設けられている。
三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７は、いずれも共通ポートと常閉ポートを用いて主流路１０に設けられており、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンのときに主流路１０をキャリヤガスが通過できるようになっている。本実施形態では、図示しない制御装置により、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンとなる分析状態と、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオフとなるサンプリング状態とを、交互に切り換えられるようになっている。
【００１８】
主流路１０には、第１バイパス１１と、第２バイパス１２と、第３バイパス１３とが接続されている。第１バイパスは、圧力計Ｐ１の下流側であり三方弁ＳＶ１の上流側である位置と、三方弁ＳＶ３とを繋いで主流路１０に接続されている。第２バイパスは、三方弁ＳＶ４と三方弁ＳＶ６とを繋いで主流路１０に接続されている。第３バイパスは、三方弁ＳＶ５と三方弁ＳＶ７とを繋いで主流路１０に接続されている。これら各バイパスは、いずれも各三方弁の常開ポートに繋がれている。
【００１９】
また、三方弁ＳＶ２の常開ポートには試料ガス供給路１４が繋がれている。試料ガス供給路１４の上流側には、三方弁ＳＶ８を介して試料ガス導入路１５とスパンガス導入路１６とが繋がれている。試料ガス導入路１５の上流端は試料大気入口１５ａとされている。試料大気入口１５ａ近傍にはフィルター１５ｂが設けられており、粉塵等が取り除かれた状態で試料ガス供給路１４に大気を供給できるようになっている。スパンガス導入路１６の上流端はスパンガス入口１６ａとされている。本実施形態のガスクロマトグラフ装置は、大気中のメタンと、メタン以外の炭化水素（非メタン炭化水素）とを測定するので、スパンガスとしては、メタンと非メタン（プロパン、オルト-キシレン等）を含むガスが通常使用される。
図示しない制御装置により、三方弁ＳＶ８は、通常はオフとされて試料ガス導入路１５と試料ガス供給路１４とを連通させ、校正時にはオンとされてスパンガス導入路１６と試料ガス供給路１４とを連通させるようになっている。
【００２０】
また、三方弁ＳＶ１の常開ポートには試料ガス流出路１７が繋がれている。試料ガス流出路には、流量センサ１８及び二方弁ＳＶ１１が設けられている。二方弁ＳＶ１１は、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンとなるタイミング（分析状態）と同期して閉となり、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオフとなるタイミング（サンプリング状態）と同期して開となるように、図示しない制御装置によって制御されている。
【００２１】
本実施形態では、検出器ＤはＦＩＤである。そのため、検出器Ｄに水素を供給する燃料水素供給路２０と、大気を供給する助燃ガス供給路３０とを備えている。
燃料水素供給路２０には、水素ガス入口２０ａ側から、二方弁ＳＶ１２、減圧弁ＣＶ２、圧力計Ｐ２、バッファー２１、絞り２２が設けられている。ここで、二方弁ＳＶ１２は、電源断となったときに水素ガスの供給を遮断するための弁であり、電源が供給されガスクロマトグラフ装置が稼働中の間は開とされている。また、バッファー２１は、電源断とされたとき、検出器Ｄへの水素の供給が急に停止しないようにするためのものである。また、絞り２２は減圧弁ＣＶ２で絞られた水素ガスの流れをさらに絞り、所定の流量の水素ガスを検出器Ｄに供給できるようにするものである。
【００２２】
助燃ガス供給路３０の上流側には、二方弁ＳＶ１３を介して助燃ガス導入路３１が接続されている。助燃ガス導入路３１の上流端は助燃ガス入口３１ａとされている。助燃ガス入口３１ａ近傍にはフィルター３１ｂが設けられており、粉塵等が取り除かれた状態で助燃ガス供給路３０に大気を供給できるようになっている。また、助燃ガス供給路３０には、二方弁ＳＶ１３側から、ポンプ３２、ドライヤ３３、燃焼炉３４、減圧弁ＣＶ３、圧力計Ｐ３が順次設けられている。ここで、ドライヤ３３は大気中の水分を除くものであり、燃焼炉３４は大気中の可燃成分を燃焼させるものである。ドライヤ３３と燃焼炉３４により、精製された大気が検出器Ｄに供給できるようになっている。
【００２３】
二方弁ＳＶ１３は、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオンとなるタイミング（分析状態）と同期して開となり、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７の総てがオフとなるタイミング（サンプリング状態）と同期して閉となるように、図示しない制御装置によって制御されている。つまり、二方弁ＳＶ１３は二方弁ＳＶ１１が開のとき閉となり、二方弁ＳＶ１１が閉のときに開となる。
したがって、二方弁ＳＶ１１及び二方弁ＳＶ１３は、協働してサンプリング状態のときに試料ガス流出路と助燃ガス供給路とを連通させ、分析状態のときに助燃ガス導入路と助燃ガス供給路とを連通させるように切り換える機能を有するもので、二方弁ＳＶ１１と二方弁ＳＶ１３の２つの弁により第８の切換手段が構成されている。
【００２４】
なお、本実施形態では、各流路は、例えば、アルミブロック中に形成されたいわゆるマニホールドであり、このアルミブロックの表面等に各三方弁や二方弁等を配置するようにできる。その場合、各流路の長さを短くして、デッドボリュームを最小限に抑えることができる。また、各流路を配管で形成しなくても良いので、装置全体の小型化、低コスト化が可能である。
【００２５】
本実施形態のガスクロマトグラフ装置は、以下の（１）サンプリング状態と（２）分析状態とを繰り返すことにより、大気中のメタンおよび非メタン一定間隔をおいて継続的に測定することができる。
【００２６】
（１）サンプリング状態
サンプリング状態では、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７をオフとすると共に、二方弁ＳＶ１１を開、二方弁ＳＶ１２を開、二方弁ＳＶ１３を閉とする。また、三方弁ＳＶ８はオフとしておく、
この状態では、大気がポンプ３２の吸引力により試料大気入口１５ａから導入され、試料ガス導入路１５、試料ガス供給路１４、計量管Ｍ、試料ガス流出路１７、助燃ガス供給路３０の順に流れる。これにより、計量管Ｍ内の気体は新たに測定する大気に置換される。また、計量管Ｍを通過した大気が検出器Ｄに助燃ガスとして供給される。一方水素ガスが燃料水素供給路２０を流れて検出器Ｄに供給される。
【００２７】
また、キャリヤガスは各バイパスを経由して検出器Ｄに至る。具体的には、圧力計Ｐ１を通過した後第１バイパス１１を流れ、サンプリング中の計量管Ｍを迂回して主流路１０に戻る。
次に、第２バイパス１２を流れ、三方弁ＳＶ６から三方弁ＳＶ５の方向に分離カラムＣを流れ、次いで第３バイパス１３を経由して主流路１０に戻り検出器Ｄへと流れる。その結果、分離カラムＣがバックフラッシュされ、前回の測定で吸着された成分が除去されて分析状態への移行が可能となる。
【００２８】
（２）分析状態
分析状態では、三方弁ＳＶ１〜ＳＶ７をオンとすると共に、二方弁ＳＶ１１を閉、二方弁ＳＶ１２を開、二方弁ＳＶ１３を開とする。また、三方弁ＳＶ８はオフとしておく、
これにより、大気がポンプ３２の吸引力により助燃ガス入口３１ａから導入され、助燃ガス導入路３１、助燃ガス供給路３０の順に流れ、検出器Ｄに助燃ガスとして供給される。一方水素ガスが燃料水素供給路２０を流れて検出器Ｄに供給される。すなわち、検出器Ｄへの助燃ガスと水素ガスの供給は、サンプリング状態か分析状態かにかかわらず継続される。
試料ガス導入路１５、試料ガス供給路１４、計量管Ｍ、試料ガス流出路１７内の大気は、二方弁ＳＶ１１を閉じることにより大気圧となり、大気圧下での計量が可能となる。
【００２９】
また、キャリヤガスは、主流路１０を流れ、計量管Ｍ内の大気を押し流しつつ、三方弁ＳＶ５から三方弁ＳＶ６の方向に分離カラムＣを流れる。これにより、分離カラムＣにより大気中の成分が分離される。分離された大気中の成分は、キャリヤガスと共に検出器Ｄに送られ、順次検出される。これにより、大気中のメタンと非メタンを分離して測定することができる。
【００３０】
なお、三方弁ＳＶ８をオンとして試料大気に換えてスパンガスを導入するようにするほかは、上記（１）、（２）と同様にすれば、スパン構成を行うことができる。
スパン校正は、要求される測定精度等に応じて適宜のタイミングで行えばよい。
【００３１】
本発明では、切換手段を総て電磁弁で構成しているので、キャリヤガスの圧力は、０．２ＭＰａ以下であることが好ましい。キャリヤガスの圧力は、分離カラムＣの充填長が長いほど高圧とする必要があるので、分離カラムＣの充填長は分離に支障のない範囲で短くすることが好ましい。
本実施形態のように、メタン及び非メタンを測定する場合、一般に、上流側の充填剤を珪藻土系の充填剤、下流側の充填剤をエチルビニルベンゼンとジビニルベンゼンの共重合体とすることが行われるが、これらの充填剤のさらに下流側に活性炭を充填することが好ましい。これにより、全体の充填長を短くしても良好な分離が可能となる。
【００３２】
本実施形態では、第１〜第７の切換手段を総て三方弁で構成したが、各々２つの二方弁に変更してもよい。また、第８の切換手段を２つの二方弁で構成したが、これらを纏めて１つの三方弁に変更してもよい。
また、本実施形態では、サンプリング部を計量管としたが、サンプリング部は分離カラムに送る試料ガスをサンプリングできるものであればよく、例えば濃縮管をサンプリング部としてもよい。
また、本実施形態では、三方弁ＳＶ２に試料ガス供給路１４を、三方弁ＳＶ１に試料ガス流出路１７を繋いだが、三方弁ＳＶ１に試料ガス供給路１４を、三方弁ＳＶ２に試料ガス流出路１７を繋いでもよい。
また、本実施形態は大気中のメタン及び非メタンを分離測定するものとしたが、本発明［２］は、大気中の全炭化水素の測定にも使用することができる。
また、本発明［１］の測定対象は大気に限られず、自動サンプリングと分離カラムのバックフラッシュが必要な総てのガスクロマトグラフ装置に用いることができる。例えば、有機溶媒中の炭化水素の測定にも使用することができる。
なお、検出器は、測定対象に応じて適宜選択すればよい。また、分離だけ行って検出は手分析等で行う場合、検出器は不要である。
【実施例】
【００３３】
図１のガスクロマトグラフ装置を用いて測定を行った。なお、測定条件等は以下のとおりである。
［試料］
スパンガスと大気の測定を行った。スパンガスとしては、大気に、メタンガスを０．００７５ｍｇ／ｍＬ、プロパンガスを０．００５５ｍｇ／ｍＬの濃度で加えたものを用いた。
計量管としては、内径２．１８ｍｍ、長さ３００ｍｍ（体積１１１９．２ｍｍ３）のものを用いた。
【００３４】
［カラム］
内径２．１８ｍｍのカラムに、流入側から流出側に向かって、以下の充填剤１〜３を順次充填したものを使用した。充填剤１の充填長は５００ｍｍ（充填量：１８６５．３ｍｍ３）、充填剤２の充填長は５００ｍｍ（充填量：１８６５．３ｍｍ３）、充填剤３の充填長は１００ｍｍ（充填量：３７３．１ｍｍ３）とした。
充填剤１：セライト社製、クロモソルブＷＡＷ（４０／６０）、珪藻土系
充填剤２：ウオーターズ社製、ポラパックＱ（５０／８０）、エチルビニルベンゼンとジビニルベンゼンの共重合体
充填剤３：ジーエルサイエンス社製、活性炭（６０／８０）
【００３５】
［測定条件］
キャリヤガス：窒素
キャリヤガス流量：４５ｍＬ
カラム温度：６０℃
検出器：東亜ディーケーケー社製ＦＩＤ
検出器温度：６０℃
検出器への水素流量：４０ｍＬ／分
検出器への助燃空気流量：３００ｍＬ／分
【００３６】
［測定結果］
図２（ａ）にスパンガスの測定結果を、図２（ｂ）に大気の測定結果を示す。図２（ａ）に示すように、メタンとプロパンのピークが明確に分離して検出された。また、酸素のピークが流出初期に若干見られるが、メタンとプロパンの何れのピークにも妨害とならないものであった。また、図２（ｂ）に示すように、大気を測定した場合も、メタンについては、スパンガスの場合とほぼ同じ流出時間でピークが得られた。また、非メタンについては、スパンガスのプロパンの場合とほぼ同じ流出時間でピークが得られた。
したがって、本発明のガスクロマトグラフ装置によって、大気中のメタンと非メタンの分離測定が可能であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係るガスクロマトグラフ装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る測定結果である。
【図３】従来技術に係るガスクロマトグラフ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…主流路、１１…第１バイパス、１２…第２バイパス、
１３…第３バイパス、１４…試料ガス供給路、１５…試料ガス導入路、
１６…スパンガス導入路、１７…試料ガス流出路、
２０…燃料水素供給路、３０…助燃ガス供給路、３１…助燃ガス導入路、
３２…ポンプ、ＳＶ１〜ＳＶ８…三方弁、ＳＶ１１〜ＳＶ１３…二方弁、
Ｍ…計量管、Ｃ…分離カラム、Ｄ…検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリング部に試料ガスを導入するサンプリング状態と、サンプリング部に導入した試料ガスを分離カラムに供給する分析状態とを切り換えて試料ガス中の成分を分離するガスクロマトグラフ装置であって、
分析状態のときにキャリヤガスが通過する主流路を備え、
該主流路には、第１の切換手段、サンプリング部、第２の切換手段、第３の切換手段、第４の切換手段、第５の切換手段、分離カラム、第６の切換手段、第７の切換手段が順次設けられ、
第１の切換手段の上流側と第３の切換手段とを繋ぐ第１バイパスと、第４の切換手段と第６の切換手段とを繋ぐ第２バイパスと、第５の切換手段と第７の切換手段とを繋ぐ第３バイパスとを備えると共に、
第１の切換手段及び第２の切換手段の一方に試料ガス供給路が、他方に試料ガス流出路が繋がれており、
前記第１及び第２の切換手段は、サンプリング状態のときに、試料ガスが試料ガス供給路からサンプリング部を介して試料ガス流出路に流れるように切り換えられるものであり、
前記第３〜第７の切換手段は、サンプリング状態のときに、キャリヤガスが前記第１〜第３のバイパスを通過するように切り換えられるものであり、
前記第１〜第７の切換手段は、いずれも電磁弁で構成されていることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【請求項２】
前記試料ガスが大気であり、
前記第７の切換手段の下流側に水素炎イオン化検出器が設けられており、
前記水素炎イオン化検出器に水素を供給する燃料水素供給路と、前記水素炎イオン化検出器に大気を供給する助燃ガス供給路と、該助燃ガス供給路の上流側に第８の切換手段を介して接続する助燃ガス導入路と、前記助燃ガス供給路に設けられたポンプを備え、
前記試料ガス流出路の下流側が前記第８の切換手段を介して前記助燃ガス供給路の上流側に接続されており、
前記第８の切換手段は、サンプリング状態のときに前記試料ガス流出路と前記助燃ガス供給路とを連通させ、分析状態のときに前記助燃ガス導入路と前記助燃ガス供給路とを連通させるように切り換えられるものである請求項１に記載のガスクロマトグラフ装置。
【請求項１】
サンプリング部に試料ガスを導入するサンプリング状態と、サンプリング部に導入した試料ガスを分離カラムに供給する分析状態とを切り換えて試料ガス中の成分を分離するガスクロマトグラフ装置であって、
分析状態のときにキャリヤガスが通過する主流路を備え、
該主流路には、第１の切換手段、サンプリング部、第２の切換手段、第３の切換手段、第４の切換手段、第５の切換手段、分離カラム、第６の切換手段、第７の切換手段が順次設けられ、
第１の切換手段の上流側と第３の切換手段とを繋ぐ第１バイパスと、第４の切換手段と第６の切換手段とを繋ぐ第２バイパスと、第５の切換手段と第７の切換手段とを繋ぐ第３バイパスとを備えると共に、
第１の切換手段及び第２の切換手段の一方に試料ガス供給路が、他方に試料ガス流出路が繋がれており、
前記第１及び第２の切換手段は、サンプリング状態のときに、試料ガスが試料ガス供給路からサンプリング部を介して試料ガス流出路に流れるように切り換えられるものであり、
前記第３〜第７の切換手段は、サンプリング状態のときに、キャリヤガスが前記第１〜第３のバイパスを通過するように切り換えられるものであり、
前記第１〜第７の切換手段は、いずれも電磁弁で構成されていることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【請求項２】
前記試料ガスが大気であり、
前記第７の切換手段の下流側に水素炎イオン化検出器が設けられており、
前記水素炎イオン化検出器に水素を供給する燃料水素供給路と、前記水素炎イオン化検出器に大気を供給する助燃ガス供給路と、該助燃ガス供給路の上流側に第８の切換手段を介して接続する助燃ガス導入路と、前記助燃ガス供給路に設けられたポンプを備え、
前記試料ガス流出路の下流側が前記第８の切換手段を介して前記助燃ガス供給路の上流側に接続されており、
前記第８の切換手段は、サンプリング状態のときに前記試料ガス流出路と前記助燃ガス供給路とを連通させ、分析状態のときに前記助燃ガス導入路と前記助燃ガス供給路とを連通させるように切り換えられるものである請求項１に記載のガスクロマトグラフ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１３２６８６（Ｐ２００７−１３２６８６Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２３２６１（Ｐ２００５−３２３２６１）
【出願日】平成１７年１１月８日（２００５．１１．８）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月８日（２００５．１１．８）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【Ｆターム（参考）】
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