複合するガス状化学物質を選択的に濃縮し検出する装置及び方法
【課題】簡単な構成でアルデヒド類を高精度で分析でき、装置の小型化に貢献する。
【解決手段】アルデヒド類と揮発性有機化合物とが混合した混合試料ガスが流れる流路を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置であって、前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、を有する。
【解決手段】アルデヒド類と揮発性有機化合物とが混合した混合試料ガスが流れる流路を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置であって、前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類と揮発性有機化合物とが混合した混合試料ガスが流れる流路を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置及びその分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）は、例えば、大気等の試料ガスに含まれる揮発性有機化合物等の検出対象成分の検出に用いられる装置であり、該試料ガスに含まれる微量な成分の検出を可能とするため、分離カラムおよび検出センサなどの検出装置のほかに、検出対象成分を捕集して濃縮するための捕集装置を備えた構成のものが一般的に用いられている。
【０００３】
特許文献１に示す濃縮分析装置は、冷却した第１濃縮管に試料ガスを流通させて不純物成分を一次濃縮し、該濃縮した一次濃縮ガスを第２濃縮管に流通させて不純物成分を二次濃縮し、該濃縮した二次濃縮ガスをプレカラムに流通させて二次濃縮ガス中の不純物成分を予備分離し、該予備分離した予備分離ガスをメインカラムに流通させて不純物成分を単成分に分離し、該単成分に分離した不純物成分を分析器に導入して分析している。
【特許文献１】特開２００４−３５４３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シックハウスの原因物質として疑われる種々の物質の中で、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、ホルムアルデヒドは、住宅、公共工事等の品確保法、自動車車室内濃度の自主規制の動き等により、簡便迅速な測定方法が求められている。そして、対象ガスの濃度が非常に低いことから、吸着剤への捕集・濃縮が行われることが一般的である。一方、芳香族とアルデヒド類は、物性の違いから、利用する吸着剤や分析方法が異なる場合があり、同時に若しくは同じ装置で迅速に計測することが困難であることが知られている。
【０００５】
ＶＯＣとホルムアルデヒドが混合した混合試料ガス中のホルムアルデヒド濃度を測定する場合の試料採取法としては、ＤＮＰＨ誘導体固相吸着が知られており、ＤＮＰＨ（ジニトロフェニルヒドラジン）が入った捕集管にホルムアルデヒドを吸着させることが知られており、ＤＮＰＨ誘導体化された化合物は液体クロマトグラフ装置等で分離分析される。そのため、装置構成が複雑であることから、ラボラトリー等でしか分析することができない。
【０００６】
また、混合試料ガスの簡易的な分析装置としては、図８に示すように、ＤＮＰＨが充填された第１捕集管１１０と、ブランクの第２捕集管１２０とを並列に試料ガスが流れる流路１００に組み込み、その下流側の流路１００にセンサ１３０を組み込んでいる。そして、センサ１３０は、第１捕集管１１０を通過したホルムアルデヒド以外の捕集されなかったガスを測定した出力Ａと、第２捕集管１２０を通過した試料ガスとを測定した出力Ｂを出力し、出力Ｂから出力Ａを減算することで（出力Ｂ−出力Ａ）、ホルムアルデヒドを分析していた。しかしながら、第１捕集管１１０に充填されたＤＮＰＨはホルムアルデヒド以外も捕集してしまうため、上述した方法ではラボラトリー以外の場所で正確にホルムアルデヒドを分析することができなかった。
【０００７】
さらに、上述した特許文献１に示す濃縮分析装置は、構成は単純なために装置の小型化を図るという点では望ましいが、不純物であるアルシンを濃縮するアルミナ系吸着剤等が上流側の濃縮管に充填され、その下流側の濃縮管にポーラスポリマービーズ等が充填されているため、ホルムアルデヒドを分析することができないという問題がある。なお、このような問題はアルデヒド類の全般に生じる問題である。
【０００８】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、簡単な構成でアルデヒド類を高精度で分析でき且つ装置の小型化に貢献することができるガスクロマトグラフ装置及びその分析方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載のガスクロマトグラフ装置は、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置であって、前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記第１捕集手段と前記第２捕集手段の間から分岐する分岐流路と、前記第１捕集手段からの気体の進入を防止し且つ前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を前記分岐流路に流通させる切り替え手段と、を有し、前記アルデヒド類分析手段が、前記分岐流路に組み込まれて前記アルデヒド類を分析する手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記第１捕集手段に捕集した揮発性有機化合物の脱離を促すように前記第１捕集手段を加熱する第１加熱手段と、前記第１捕集手段から脱離した揮発性有機化合物を分析する揮発性有機化合物分析手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項４記載のガスクロマトグラフ装置の分析方法は、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路と、前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、を有するガスクロマトグラフ装置の分析方法において、前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように、前記第２捕集手段を前記第２加熱手段で加熱する脱離工程と、前記加熱によって第２捕集手段から脱離したアルデヒド類をアルデヒド類分析手段で分析する分析工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように請求項１，４に記載した本発明によれば、混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくともアルデヒド類を捕集しない第１捕集剤と、アルデヒド類を捕集する第２捕集剤とを選定し、且つ、第１捕集剤を充填した第１捕集手段と第２捕集剤を充填した第２捕集手段を混合試料ガスの流れ方向に対して順に直列接続するようにしたことから、第２捕集手段でアルデヒド類のみを捕集することが可能となり、それを第２加熱手段で加熱して脱離させてアルデヒド類を分析できるため、簡単な構成でアルデヒド類のみを高精度に分析することができる。また、第１捕集手段と第２捕集手段とを直列接続するだけなので、装置の小型化に貢献することができるため、ラボラトリー以外の測定現場等で正確にアルデヒド類を分析することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、第１捕集手段と前記第２捕集手段の間から分岐する分岐流路に第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を流通させて分析するようにしたことから、第１捕集手段から各種気体が流れ込むことを防止できるため、アルデヒド類の測定精度をより一層向上させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、第１捕集手段で捕集した揮発性有機化合物の脱離を加熱により促し、その脱離した揮発性有機化合物を分析するようにしたことから、アルデヒド類とは別に揮発性有機化合物を分析することができるため、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを選択的に且つ簡便に分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置及びその分析方法の一実施形態について、図１の図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、アルデヒド類のうちのホルムアルデヒドに着目して説明する。
【００１７】
図１において、ガスクロマトグラフ装置１０は、アルデヒド類と揮発性有機化合物とが混合した混合試料ガスが流れる流路２を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置１０であって、前記流路２に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段３と、前記第１捕集手段３の下流側となるように前記流路２に組み込まれ且つ前記第１捕集手段３を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段４と、前記第２捕集手段４に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段５と、前記第２捕集手段４から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段６ａと、を有している。
【００１８】
また、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路２と、前記流路２に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段３と、前記第１捕集手段３の下流側となるように前記流路２に組み込まれ且つ前記第１捕集手段３を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段４と、前記第２捕集手段４を加熱する第２加熱手段５と、前記第２捕集手段４から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段６ａと、を有するガスクロマトグラフ装置１０の分析方法において、前記第２捕集手段４に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように、前記第２捕集手段４を前記第２加熱手段５で加熱する脱離工程と、前記加熱によって第２捕集手段４から脱離したアルデヒド類をアルデヒド類分析手段６ａで分析する分析工程と、を有している。
【００１９】
上述した第２捕集剤を検討する過程で、一般に広く使用されている２種類の捕集剤のＴｅｎａｘ ＴＡとモレキュラシーブ１３Ｘのアルデヒド類であるホルムアルデヒドの吸着能力を実験した結果、表１に示す結果を得ることができた。この実験は、捕集管にホルムアルデヒドを含む試料ガスを通過させ、捕集されずにキャリーオーバーしたホルムアルデヒドを後段に接続したＤＮＰＨ（ジニトロフェニルヒドラジン）カートリッジに吸着させ、この吸着量をＤＮＰＨ−ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）法により定量したものである。そして、これによって得られたＤＮＰＨカートリッジの回収率（出口濃度／入口濃度）を算出した結果を表１に示している。なお、モレキュラシーブ１３Ｘの回収率が０となっているが、これはＨＰＬＣにより不検出であったことを示している。
【００２０】
【表１】
【００２１】
上述した回収率は、数値が低いほど捕集剤のホルムアルデヒドの捕集能力が高いことを意味している。即ち、表１に示すように、モレキュラシーブ１３Ｘはホルムアルデヒドの捕集能力が極めて高く、逆に、Ｔｅｎａｘ ＴＡはホルムアルデヒドをほとんど吸着しないことが分かった。また、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等は従来よりＴｅｎａｘ ＴＡを用いて捕集されることが一般的であり、上記２種類の捕集剤を連結することで、一方ではホルムアルデヒド、他方ではトルエン、キシレン、エチルベンゼン等を同時に且つ選択的に捕集することが可能であることを究明できた。
【００２２】
よって、第２捕集手段４の第２捕集剤にモレキュラシーブ１３Ｘ等を用いることで、ホルムアルデヒドを第２捕集手段４に捕集することができる。そして、その上流に位置する第１捕集手段３の第１捕集剤に、揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣともいう）を捕集するＴｅｎａｘ ＴＡ等を充填することで、第１捕集手段３を通過した混合試料ガスはＶＯＣが取り除かれた第１試料ガスとなるため、第２捕集手段４は導入した第１試料ガスからホルムアルデヒドを捕集することができる。
【００２３】
また、ホルムアルデヒドを捕集した第２捕集手段４は、第２加熱手段５によって加熱されて当該ホルムアルデヒドの脱離が促される。そして、第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドは、各種ガスセンサが適宜用いられるアルデヒド類分析手段６ａによって分析される。
【００２４】
このようなガスクロマトグラフ装置１０によれば、混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくともアルデヒド類を捕集しない第１捕集剤と、アルデヒド類を捕集する第２捕集剤とを選定し、且つ、第１捕集剤を充填した第１捕集手段３と第２捕集剤を充填した第２捕集手段４を混合試料ガスの流れ方向に対して順に直列接続するようにしたことから、第２捕集手段４でアルデヒド類のみを捕集することが可能となり、それを第２加熱手段５で加熱して脱離させてアルデヒド類を分析できるため、簡単な構成でアルデヒド類のみを高精度に分析することができる。また、第１捕集手段３と第２捕集手段４とを直列接続するだけなので、装置の小型化に貢献することができるため、ラボラトリー以外の測定現場等で正確にアルデヒド類を分析することができる。また、アルデヒド類を捕集する第２捕集剤としては、モレキュラシーブ１３Ｘの他には、Ｃｈｒｏｍｏｓｏｒｂ１０５、Ｐｏｒａｐａｋ Ｔ等が挙げられる。
【００２５】
次に、図１に示すように、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置１０は、上述した構成に加え、第１加熱手段７と、揮発性有機化合物分析手段６ｂと、を有して構成している。
【００２６】
第１加熱手段７は、第１捕集手段３に捕集したＶＯＣの脱離を促すように、電気的に接続された制御手段（図示せず）等の制御によって第１捕集手段３を加熱する。そして、第１捕集手段３から脱離したＶＯＣは、各種ガスセンサが適宜用いられる揮発性有機化合物分析手段６ｂによって分析される。
【００２７】
このようなＧＣ装置１０によれば、第１捕集手段３で捕集した揮発性有機化合物の脱離を第１加熱手段７による加熱により促し、その脱離した揮発性有機化合物を分析するようにしたことから、アルデヒド類とは別に揮発性有機化合物を分析することができるため、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを選択的に且つ簡便に分析することができる。
【実施例】
【００２８】
次に、上述したＧＣ装置１０の実施例を、図２乃至図７の図面を参照して以下に説明する。なお、混合試料ガスは、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含むものであれば、他の種類のガスを含んでいても差し支えない。
【００２９】
図２において、ＧＣ装置１０は、流路２と、第１捕集手段３と、第２捕集手段４と、第２温度調整手段５と、分析手段６と、第１温度調整手段７と、気体流通手段８と、を有している。そして、流路２には、第１捕集手段３と第２捕集手段４と気体流通手段８とが混合試料ガスの流れ方向Ｒ１に向かって順次直列に組み込まれている。
【００３０】
さらに、ＧＣ装置１０は、三方弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、第１分岐流路２ａと、第２分岐流路２ｂと、を有している。
【００３１】
三方弁Ｖ１は、第１捕集手段３と第２捕集手段４との間の流路２に組み込まれ、後述する制御手段６２の制御によって切り替えられる。三方弁Ｖ１は、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには第１捕集手段３、ポートcには第２捕集手段４、ポートbには第１分岐流路２ａがそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ１は、混合試料ガスの導入に応じて、第１捕集手段３と第２捕集手段４とを接続し（ａ−ｃ接続）、第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドの流通に応じて、第１捕集手段３からの各種気体の進入を防止し且つ第２捕集手段４と第１分岐流路２ａとを接続する（ｂ−ｃ接続）。
【００３２】
三方弁Ｖ２は、三方弁Ｖ１と検出手段６１との間の第１分岐流路２ａに組み込まれ、制御手段６２の制御によって切り替えられる。三方弁Ｖ２は、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには第２分岐流路２ｂ、ポートｂには第１分岐流路２ａを介して第１三方弁Ｖ１、ポートｃには第１分岐流路２ａを介して検出手段６１がそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ２は、第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドの流通に応じて、第２捕集手段４と三方弁Ｖ１を介して検出手段６１とを接続し（ｂ−ｃ接続）、第１捕集手段３から脱離したＶＯＣの流通に応じて、第１捕集手段３と検出手段６１とを接続する（ａ−ｃ接続）。
【００３３】
三方弁Ｖ３は、第１捕集手段３と三方弁Ｖ２との間の流路２に組み込まれ、制御手段６２の制御によって切り替えられる。三方弁Ｖ３は、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには流路２の導入口１０ａ、ポートｂには第２分岐流路２ｂを介して三方弁Ｖ２、ポートｃには流路２を介して第１捕集手段３がそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ３は、第１捕集手段３から脱離したＶＯＣの流通に応じて、第１捕集手段３と三方弁Ｖ２を介して検出手段６１とを接続し（ｂ−ｃ接続）、導入口１０ａからの混合試料ガス等の流通に応じて、導入口１０ａと第１捕集手段３とを接続する（ａ−ｃ接続）。
【００３４】
このように三方弁Ｖ１は、第１捕集手段３からの気体の進入を防止し且つ第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドを切り替えにより第１分岐流路２ａに流通させることから、請求項中の切り替え手段に相当している。また、第１分岐流路２ａは、第１捕集手段３と第２捕集手段４の間の流路２から分岐していることから、請求項中の分岐流路に相当している。第２分岐流路２ｂは、導入口１０ａと第１捕集手段３との間の流路２から分岐して第１分岐流路２ａとをバイパスする流路となっている。なお、三方弁Ｖ１（ｂ−ｃ接続）のときに三方弁Ｖ３（ａ−ｃ接続）としてホルムアルデヒドを検出手段６１に流し、また、三方弁Ｖ１（ａ−ｃ接続）のときに三方弁Ｖ３（ｂ−ｃ接続）としてＶＯＣを検出手段６１に流すことで、三方弁Ｖ２を構成からなくすこともできる。
【００３５】
第１捕集手段３は、中空状部材３ａと、該中空状部材３ａに充填された第１捕集材３ｂと、を有して構成している。
【００３６】
中空状部材３ａは、中空円柱状等に硬質ガラス製、ステンレス製等の熱伝導性部材によって形成さている。中空状部材３ａは、任意の端部から内部に混合試料ガス、キャリアガス等を導入し、脱離した第１試料ガス等を排出する構造となっている。
【００３７】
第１捕集剤３ｂは、上述したようにＶＯＣを捕集し且つホルムアルデヒドを捕集しないＴｅｎａｘ ＴＡ等が用いられる。この第１捕集剤３ｂは、低温状態時に中空状部材３ａ内を流れる混合試料ガス中の少なくともＶＯＣを吸着して捕集する。そして、捕集したＶＯＣを気化温度以上とする高温状態に加熱されることで脱離する。
【００３８】
第２捕集手段４は、中空状部材４ａと、該中空状部材４ａに充填された第２捕集材４ｂと、を有して構成している。
【００３９】
中空状部材４ａは、中空円柱状等に硬質ガラス製、ステンレス製等の熱伝導性部材によって形成さている。中空状部材４ａは、任意の端部から内部に第１試料ガス、キャリアガス等を導入し、脱離したホルムアルデヒド等を排出する構造となっている。
【００４０】
第２捕集材４ｂは、上述したようにホルムアルデヒドを捕集するモレキュラシーブ１３Ｘ等が用いられる。この第２捕集剤４ｂは、低温状態時に中空状部材４ａ内を流れる第１試料ガス中のホルムアルデヒドのみを吸着して捕集する。そして、捕集したホルムアルデヒドを気化温度以上とする高温状態に加熱されることで脱離する。
【００４１】
第２温度調整手段５は、上述した図１に示す請求項中の第２加熱手段に相当し、第２捕集手段４の中空状部材４ａの外周面に沿って設けられ、公知であるクーラー等の冷却装置及びヒータ等の加熱装置が用いられる。そして、冷却装置及び加熱装置は制御手段６２の制御によって冷却、加熱が切り換えられる。第２温度調整手段５は、上記中空状部材４ａを冷却又は加熱することで、上述した第２捕集剤４ｂの冷却又は加熱を促す。よって、第２温度調整手段５は、前記第２捕集手段４に捕集したホルムアルデヒドの脱離を促すように第２捕集手段４を加熱することができる。
【００４２】
分析手段６は、検出手段６１と、制御手段６２とを有して構成している。そして、本実施例では、上述した図１中のアルデヒド類分析手段６ａ及び揮発性有機化合物分析手段６ｂとして分析手段６を機能させる場合について説明する。
【００４３】
検出手段６１は、図示しないが、カラムとガスセンサとを有している。カラムは、公知であるガスクロマトグラフの分離カラム等が用いられる。前記カラムは、ヒータによって加熱されることで、第１分岐流路２ａから導入された気体をその種類（測定対象成分）により時間軸上（所定の測定期間）で分離して送出する。なお、第２捕集手段からホルムアルデヒドのみを流通させる場合等は、上記カラムを構成から削除することもできる。
【００４４】
前記ガスセンサは、接触燃焼式ガスセンサ、吸着燃焼式ガスセンサ等が用いられ、例えば感応素子部と感応素子部の抵抗差に基づいて、ガス濃度を示すセンサ信号を制御手段６２に出力する。
【００４５】
制御手段６２は、公知であるマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）等のコンピュータが用いられる。制御手段６２は、第２温度調整手段５と検出手段６１と第１温度調整手段７と気体流通手段８と三方弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と電気的に接続され、内蔵メモリ等に記憶している各種プログラムを実行することで各々の制御を行う。制御手段６２は、前記ガスセンサからのセンサ出力を所定のサンプリング間隔で取得し、それらのセンサ出力に基づいて混合試料ガス中のホルムアルデヒドやＶＯＣの濃度等を分析する。
【００４６】
第１温度調整手段７は、上述した図１に示す請求項中の第１加熱手段に相当し、第１捕集手段３の中空状部材３ａの外周面に沿って設けられ、公知であるクーラー等の冷却装置及びヒータ等の加熱装置が用いられる。そして、冷却装置及び加熱装置は制御手段６２の制御によって冷却、加熱が切り換えられる。第１温度調整手段７は、上記中空状部材３ａを冷却又は加熱することで、上述した第１捕集剤３ｂの冷却又は加熱を促す。よって、第１温度調整手段７は、前記第１捕集手段３に捕集したＶＯＣの脱離を促すように第１捕集手段３を加熱することができる。
【００４７】
なお、上述した第１温度調整手段７及び第２温度調整手段５は、上述した低温を常温以上とする場合は、上記冷却装置を構成から排除することもできるが、上記冷却装置を用いることで、第１捕集材３ｂと第２捕集材４ｂを迅速に冷却することができるため、より短時間で分析を行うことができる。
【００４８】
気体流通手段８は、図示しないが、バッファとポンプとを有して構成している。前記バッファは、前記ポンプによる流動の乱れを抑制し、流動量を一定に保つための既存のものであり、前記バッファを配設することで流動量が安定するため、前記検出手段６１による検出精度を高めることができる。また、前記ポンプの流動の乱れによる誤差が許容範囲内であれば、前記バッファを省略してもよい。そして、前記ポンプは、制御手段６２の制御によってポンプ吸入口から吸入したガスをポンプ排出口から排出することで、流路２の流れ方向とは逆方向への流れを流路２内、第２捕集手段４内等に生じさせる。
【００４９】
次に、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置１０の制御手段６２の制御によって行う本発明に係る動作（作用）の一例を、図３及び図４の概図面を参照して説明する。なお、図４では、構成を簡単化するために制御手段６２の記載を省略している。
【００５０】
ＧＣ装置１０は、電源投入により起動されると、ステップＳ１において、三方弁Ｖ１，Ｖ３を共にポートａ−ｃ間に接続し、第１温度調整手段７及び第２温度調整手段５によって第１捕集手段７及び第２捕集手段を冷却することで、第１捕集手段３及び第２捕集手段４を低温状態にする（図４参照）。
【００５１】
ステップＳ２において、導入口１０ａから導入した混合試料ガスを、第１捕集手段３、第２捕集手段４の順に混合試料ガスが流れ方向Ｒ１に向かって流れるように気体流通手段８によって流路２内を流通させることで、第１捕集手段３がＶＯＣを捕集し、この第１捕集手段３を通過した第１試料ガス（ＶＯＣ抽出済み）からホルムアルデヒドを第２捕集手段４が捕集する。
【００５２】
なお、第２捕集剤４ｂによるホルムアルデヒドの捕集量は、第１試料ガスの流速と期間により決定され、流動量が多いほど捕集量も多くなるため、所定の期間は第２捕集剤４ｂの捕集量等に基づいて、第２捕集剤４ｂが破過しないように設定される。また、第１捕集剤３ｂも同様に、それぞれが破過しないように、流速、期間と各捕集剤の充填量を決定する。
【００５３】
ステップＳ３（脱離工程）において、気体流通手段８を停止し、第２捕集手段４がホルムアルデヒドの脱離を促す高温となるように温度調整手段５によって加熱し、続いて流路２内の気体の流れを流れ方向Ｒ１から逆方向Ｒ２に逆転するように気体流通手段８によって切り替え、三方弁Ｖ１，Ｖ２を共にポートｂ−ｃ間に切り替ることで、三方弁Ｖ１，Ｖ２を通して第１分岐流路２ａの検出手段６１に、第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドを導入する（図５参照）。
【００５４】
ステップＳ４（分析工程）において、検出手段６１は前記カラムによってホルムアルデヒドを抽出し、前記ガスセンサはガス濃度を示すセンサ信号を制御手段６２に出力し、制御手段６２がそのセンサ出力を所定のサンプリング間隔で取得し、それらのセンサ出力に基づいてホルムアルデヒドの濃度等を分析する。
【００５５】
ステップＳ５において、第２捕集手段４からのホルムアルデヒドの脱離終了、分析終了等に応じて、第１捕集手段３がＶＯＣの脱離を促す高温となるように温度調整手段７によって加熱し、気体流通手段８が逆方向Ｒ２に向かって気体を流している状態で、三方弁Ｖ１，Ｖ２を共にポートａ−ｃ間に切り替え、三方弁Ｖ３をポートｂ−ｃ間に切り替えることで、三方弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３及び第２分岐流路２ｂを通して第１分岐流路２ａの検出手段６１に、第１捕集手段３から脱離したＶＯＣを導入する（図６参照）。
【００５６】
ステップＳ６において、検出手段６１は前記カラムによってＶＯＣを分離し、前記ガスセンサはガス濃度を示すセンサ信号を制御手段６２に出力し、制御手段６２がそのセンサ出力を所定のサンプリング間隔で取得し、それらのセンサ出力に基づいてＶＯＣの濃度等を分析する。
【００５７】
ステップＳ７において、第１温度調整手段７及び第２温度調整手段５の加熱状態（ガスが捕集材から脱離し易い状態）を維持し、一定時間にわたって気体流通手段８からガスを流路２内に送り、第１捕集手段３及び第２捕集手段４の内部をクリーニングする（図７参照）。なお、活性炭等のフィルタを気体流通手段８の吸気口に取り付けることで、より確実なクリーニングを行うことができる。そして、クリーニングが終了すると、ステップＳ１に戻って、一連の処理を繰り返す。
【００５８】
以上説明した本発明のＧＣ装置１０によれば、混合試料ガスからＶＯＣを捕集し且つ少なくともホルムアルデヒドを捕集しない第１捕集剤３ｂと、ホルムアルデヒドを捕集する第２捕集剤４ｂとを選定し、その第１捕集剤３ｂを充填した第１捕集手段３と第２捕集剤４ｂを充填した第２捕集手段４を混合試料ガスの流れ方向Ｒ１に対して順に直列接続するようにしたことから、第２捕集手段４でホルムアルデヒドのみを捕集することが可能となり、それを温度調整手段５で加熱して脱離させてホルムアルデヒドを分析手段６によって分析できるため、簡単な構成でホルムアルデヒドのみを高精度に分析することができる。また、第１捕集手段３と第２捕集手段４とを直列接続するだけなので、装置の小型化に貢献することができるため、ラボラトリー以外の測定現場等で正確にホルムアルデヒドを分析することができる。
【００５９】
また、第１捕集手段３と第２捕集手段４との流路２の間から分岐する分岐流路２ａに第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドを流通させて分析手段６によって分析するようにしたことから、第１捕集手段３から各種気体が流れ込むことを防止できるため、ホルムアルデヒドの測定精度をより一層向上させることができる。
【００６０】
さらに、第１捕集手段３で捕集したＶＯＣの脱離を温度調整手段７の加熱により促し、その脱離したＶＯＣを分析するようにしたことから、ホルムアルデヒドとは別にＶＯＣを分析することができるため、ホルムアルデヒドとＶＯＣとを選択的に且つ簡便に分析することができる。
【００６１】
なお、上述した本実施例では、ホルムアルデヒドとＶＯＣの双方を別個に分析する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、ホルムアルデヒドのみを分析することもできる。その場合は、図３に示すフローチャート中のステップＳ５，６を削除することで対応することができる。
【００６２】
また、上述した各実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のガスクロマトグラフ装置の基本構成を示す構成図である。
【図２】本発明のガスクロマトグラフ装置の実施例を示す構成図である。
【図３】図２のガスクロマトグラフ装置が行う動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２のガスクロマトグラフ装置の捕集に係る概略構成を示すブロック図である。
【図５】図２のガスクロマトグラフ装置におけるホルムアルデヒドの脱離、分析に係る概略構成を示すブロック図である。
【図６】図２のガスクロマトグラフ装置におけるＶＯＣの脱離、分析に係る概略構成を示すブロック図である。
【図７】図２のガスクロマトグラフ装置におけるクリーニングに係る概略構成を示すブロック図である。
【図８】従来の混合試料ガスの簡易的な分析装置の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
２ 流路
２ａ 分岐流路（第１分岐流路）
３ 第１捕集手段
４ 第２捕集手段
５ 第２加熱手段（第２温度調整手段）
６ 分析手段
７ 第１加熱手段（第２温度調整手段）
８ 気体流通手段
１０ ガスクロマトグラフ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類と揮発性有機化合物とが混合した混合試料ガスが流れる流路を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置及びその分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）は、例えば、大気等の試料ガスに含まれる揮発性有機化合物等の検出対象成分の検出に用いられる装置であり、該試料ガスに含まれる微量な成分の検出を可能とするため、分離カラムおよび検出センサなどの検出装置のほかに、検出対象成分を捕集して濃縮するための捕集装置を備えた構成のものが一般的に用いられている。
【０００３】
特許文献１に示す濃縮分析装置は、冷却した第１濃縮管に試料ガスを流通させて不純物成分を一次濃縮し、該濃縮した一次濃縮ガスを第２濃縮管に流通させて不純物成分を二次濃縮し、該濃縮した二次濃縮ガスをプレカラムに流通させて二次濃縮ガス中の不純物成分を予備分離し、該予備分離した予備分離ガスをメインカラムに流通させて不純物成分を単成分に分離し、該単成分に分離した不純物成分を分析器に導入して分析している。
【特許文献１】特開２００４−３５４３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シックハウスの原因物質として疑われる種々の物質の中で、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、スチレン、ホルムアルデヒドは、住宅、公共工事等の品確保法、自動車車室内濃度の自主規制の動き等により、簡便迅速な測定方法が求められている。そして、対象ガスの濃度が非常に低いことから、吸着剤への捕集・濃縮が行われることが一般的である。一方、芳香族とアルデヒド類は、物性の違いから、利用する吸着剤や分析方法が異なる場合があり、同時に若しくは同じ装置で迅速に計測することが困難であることが知られている。
【０００５】
ＶＯＣとホルムアルデヒドが混合した混合試料ガス中のホルムアルデヒド濃度を測定する場合の試料採取法としては、ＤＮＰＨ誘導体固相吸着が知られており、ＤＮＰＨ（ジニトロフェニルヒドラジン）が入った捕集管にホルムアルデヒドを吸着させることが知られており、ＤＮＰＨ誘導体化された化合物は液体クロマトグラフ装置等で分離分析される。そのため、装置構成が複雑であることから、ラボラトリー等でしか分析することができない。
【０００６】
また、混合試料ガスの簡易的な分析装置としては、図８に示すように、ＤＮＰＨが充填された第１捕集管１１０と、ブランクの第２捕集管１２０とを並列に試料ガスが流れる流路１００に組み込み、その下流側の流路１００にセンサ１３０を組み込んでいる。そして、センサ１３０は、第１捕集管１１０を通過したホルムアルデヒド以外の捕集されなかったガスを測定した出力Ａと、第２捕集管１２０を通過した試料ガスとを測定した出力Ｂを出力し、出力Ｂから出力Ａを減算することで（出力Ｂ−出力Ａ）、ホルムアルデヒドを分析していた。しかしながら、第１捕集管１１０に充填されたＤＮＰＨはホルムアルデヒド以外も捕集してしまうため、上述した方法ではラボラトリー以外の場所で正確にホルムアルデヒドを分析することができなかった。
【０００７】
さらに、上述した特許文献１に示す濃縮分析装置は、構成は単純なために装置の小型化を図るという点では望ましいが、不純物であるアルシンを濃縮するアルミナ系吸着剤等が上流側の濃縮管に充填され、その下流側の濃縮管にポーラスポリマービーズ等が充填されているため、ホルムアルデヒドを分析することができないという問題がある。なお、このような問題はアルデヒド類の全般に生じる問題である。
【０００８】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、簡単な構成でアルデヒド類を高精度で分析でき且つ装置の小型化に貢献することができるガスクロマトグラフ装置及びその分析方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載のガスクロマトグラフ装置は、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置であって、前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記第１捕集手段と前記第２捕集手段の間から分岐する分岐流路と、前記第１捕集手段からの気体の進入を防止し且つ前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を前記分岐流路に流通させる切り替え手段と、を有し、前記アルデヒド類分析手段が、前記分岐流路に組み込まれて前記アルデヒド類を分析する手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記第１捕集手段に捕集した揮発性有機化合物の脱離を促すように前記第１捕集手段を加熱する第１加熱手段と、前記第１捕集手段から脱離した揮発性有機化合物を分析する揮発性有機化合物分析手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項４記載のガスクロマトグラフ装置の分析方法は、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路と、前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、を有するガスクロマトグラフ装置の分析方法において、前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように、前記第２捕集手段を前記第２加熱手段で加熱する脱離工程と、前記加熱によって第２捕集手段から脱離したアルデヒド類をアルデヒド類分析手段で分析する分析工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように請求項１，４に記載した本発明によれば、混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくともアルデヒド類を捕集しない第１捕集剤と、アルデヒド類を捕集する第２捕集剤とを選定し、且つ、第１捕集剤を充填した第１捕集手段と第２捕集剤を充填した第２捕集手段を混合試料ガスの流れ方向に対して順に直列接続するようにしたことから、第２捕集手段でアルデヒド類のみを捕集することが可能となり、それを第２加熱手段で加熱して脱離させてアルデヒド類を分析できるため、簡単な構成でアルデヒド類のみを高精度に分析することができる。また、第１捕集手段と第２捕集手段とを直列接続するだけなので、装置の小型化に貢献することができるため、ラボラトリー以外の測定現場等で正確にアルデヒド類を分析することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、第１捕集手段と前記第２捕集手段の間から分岐する分岐流路に第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を流通させて分析するようにしたことから、第１捕集手段から各種気体が流れ込むことを防止できるため、アルデヒド類の測定精度をより一層向上させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、第１捕集手段で捕集した揮発性有機化合物の脱離を加熱により促し、その脱離した揮発性有機化合物を分析するようにしたことから、アルデヒド類とは別に揮発性有機化合物を分析することができるため、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを選択的に且つ簡便に分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置及びその分析方法の一実施形態について、図１の図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、アルデヒド類のうちのホルムアルデヒドに着目して説明する。
【００１７】
図１において、ガスクロマトグラフ装置１０は、アルデヒド類と揮発性有機化合物とが混合した混合試料ガスが流れる流路２を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置１０であって、前記流路２に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段３と、前記第１捕集手段３の下流側となるように前記流路２に組み込まれ且つ前記第１捕集手段３を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段４と、前記第２捕集手段４に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段５と、前記第２捕集手段４から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段６ａと、を有している。
【００１８】
また、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路２と、前記流路２に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段３と、前記第１捕集手段３の下流側となるように前記流路２に組み込まれ且つ前記第１捕集手段３を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段４と、前記第２捕集手段４を加熱する第２加熱手段５と、前記第２捕集手段４から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段６ａと、を有するガスクロマトグラフ装置１０の分析方法において、前記第２捕集手段４に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように、前記第２捕集手段４を前記第２加熱手段５で加熱する脱離工程と、前記加熱によって第２捕集手段４から脱離したアルデヒド類をアルデヒド類分析手段６ａで分析する分析工程と、を有している。
【００１９】
上述した第２捕集剤を検討する過程で、一般に広く使用されている２種類の捕集剤のＴｅｎａｘ ＴＡとモレキュラシーブ１３Ｘのアルデヒド類であるホルムアルデヒドの吸着能力を実験した結果、表１に示す結果を得ることができた。この実験は、捕集管にホルムアルデヒドを含む試料ガスを通過させ、捕集されずにキャリーオーバーしたホルムアルデヒドを後段に接続したＤＮＰＨ（ジニトロフェニルヒドラジン）カートリッジに吸着させ、この吸着量をＤＮＰＨ−ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）法により定量したものである。そして、これによって得られたＤＮＰＨカートリッジの回収率（出口濃度／入口濃度）を算出した結果を表１に示している。なお、モレキュラシーブ１３Ｘの回収率が０となっているが、これはＨＰＬＣにより不検出であったことを示している。
【００２０】
【表１】
【００２１】
上述した回収率は、数値が低いほど捕集剤のホルムアルデヒドの捕集能力が高いことを意味している。即ち、表１に示すように、モレキュラシーブ１３Ｘはホルムアルデヒドの捕集能力が極めて高く、逆に、Ｔｅｎａｘ ＴＡはホルムアルデヒドをほとんど吸着しないことが分かった。また、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等は従来よりＴｅｎａｘ ＴＡを用いて捕集されることが一般的であり、上記２種類の捕集剤を連結することで、一方ではホルムアルデヒド、他方ではトルエン、キシレン、エチルベンゼン等を同時に且つ選択的に捕集することが可能であることを究明できた。
【００２２】
よって、第２捕集手段４の第２捕集剤にモレキュラシーブ１３Ｘ等を用いることで、ホルムアルデヒドを第２捕集手段４に捕集することができる。そして、その上流に位置する第１捕集手段３の第１捕集剤に、揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣともいう）を捕集するＴｅｎａｘ ＴＡ等を充填することで、第１捕集手段３を通過した混合試料ガスはＶＯＣが取り除かれた第１試料ガスとなるため、第２捕集手段４は導入した第１試料ガスからホルムアルデヒドを捕集することができる。
【００２３】
また、ホルムアルデヒドを捕集した第２捕集手段４は、第２加熱手段５によって加熱されて当該ホルムアルデヒドの脱離が促される。そして、第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドは、各種ガスセンサが適宜用いられるアルデヒド類分析手段６ａによって分析される。
【００２４】
このようなガスクロマトグラフ装置１０によれば、混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくともアルデヒド類を捕集しない第１捕集剤と、アルデヒド類を捕集する第２捕集剤とを選定し、且つ、第１捕集剤を充填した第１捕集手段３と第２捕集剤を充填した第２捕集手段４を混合試料ガスの流れ方向に対して順に直列接続するようにしたことから、第２捕集手段４でアルデヒド類のみを捕集することが可能となり、それを第２加熱手段５で加熱して脱離させてアルデヒド類を分析できるため、簡単な構成でアルデヒド類のみを高精度に分析することができる。また、第１捕集手段３と第２捕集手段４とを直列接続するだけなので、装置の小型化に貢献することができるため、ラボラトリー以外の測定現場等で正確にアルデヒド類を分析することができる。また、アルデヒド類を捕集する第２捕集剤としては、モレキュラシーブ１３Ｘの他には、Ｃｈｒｏｍｏｓｏｒｂ１０５、Ｐｏｒａｐａｋ Ｔ等が挙げられる。
【００２５】
次に、図１に示すように、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置１０は、上述した構成に加え、第１加熱手段７と、揮発性有機化合物分析手段６ｂと、を有して構成している。
【００２６】
第１加熱手段７は、第１捕集手段３に捕集したＶＯＣの脱離を促すように、電気的に接続された制御手段（図示せず）等の制御によって第１捕集手段３を加熱する。そして、第１捕集手段３から脱離したＶＯＣは、各種ガスセンサが適宜用いられる揮発性有機化合物分析手段６ｂによって分析される。
【００２７】
このようなＧＣ装置１０によれば、第１捕集手段３で捕集した揮発性有機化合物の脱離を第１加熱手段７による加熱により促し、その脱離した揮発性有機化合物を分析するようにしたことから、アルデヒド類とは別に揮発性有機化合物を分析することができるため、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを選択的に且つ簡便に分析することができる。
【実施例】
【００２８】
次に、上述したＧＣ装置１０の実施例を、図２乃至図７の図面を参照して以下に説明する。なお、混合試料ガスは、アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含むものであれば、他の種類のガスを含んでいても差し支えない。
【００２９】
図２において、ＧＣ装置１０は、流路２と、第１捕集手段３と、第２捕集手段４と、第２温度調整手段５と、分析手段６と、第１温度調整手段７と、気体流通手段８と、を有している。そして、流路２には、第１捕集手段３と第２捕集手段４と気体流通手段８とが混合試料ガスの流れ方向Ｒ１に向かって順次直列に組み込まれている。
【００３０】
さらに、ＧＣ装置１０は、三方弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、第１分岐流路２ａと、第２分岐流路２ｂと、を有している。
【００３１】
三方弁Ｖ１は、第１捕集手段３と第２捕集手段４との間の流路２に組み込まれ、後述する制御手段６２の制御によって切り替えられる。三方弁Ｖ１は、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには第１捕集手段３、ポートcには第２捕集手段４、ポートbには第１分岐流路２ａがそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ１は、混合試料ガスの導入に応じて、第１捕集手段３と第２捕集手段４とを接続し（ａ−ｃ接続）、第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドの流通に応じて、第１捕集手段３からの各種気体の進入を防止し且つ第２捕集手段４と第１分岐流路２ａとを接続する（ｂ−ｃ接続）。
【００３２】
三方弁Ｖ２は、三方弁Ｖ１と検出手段６１との間の第１分岐流路２ａに組み込まれ、制御手段６２の制御によって切り替えられる。三方弁Ｖ２は、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには第２分岐流路２ｂ、ポートｂには第１分岐流路２ａを介して第１三方弁Ｖ１、ポートｃには第１分岐流路２ａを介して検出手段６１がそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ２は、第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドの流通に応じて、第２捕集手段４と三方弁Ｖ１を介して検出手段６１とを接続し（ｂ−ｃ接続）、第１捕集手段３から脱離したＶＯＣの流通に応じて、第１捕集手段３と検出手段６１とを接続する（ａ−ｃ接続）。
【００３３】
三方弁Ｖ３は、第１捕集手段３と三方弁Ｖ２との間の流路２に組み込まれ、制御手段６２の制御によって切り替えられる。三方弁Ｖ３は、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには流路２の導入口１０ａ、ポートｂには第２分岐流路２ｂを介して三方弁Ｖ２、ポートｃには流路２を介して第１捕集手段３がそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ３は、第１捕集手段３から脱離したＶＯＣの流通に応じて、第１捕集手段３と三方弁Ｖ２を介して検出手段６１とを接続し（ｂ−ｃ接続）、導入口１０ａからの混合試料ガス等の流通に応じて、導入口１０ａと第１捕集手段３とを接続する（ａ−ｃ接続）。
【００３４】
このように三方弁Ｖ１は、第１捕集手段３からの気体の進入を防止し且つ第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドを切り替えにより第１分岐流路２ａに流通させることから、請求項中の切り替え手段に相当している。また、第１分岐流路２ａは、第１捕集手段３と第２捕集手段４の間の流路２から分岐していることから、請求項中の分岐流路に相当している。第２分岐流路２ｂは、導入口１０ａと第１捕集手段３との間の流路２から分岐して第１分岐流路２ａとをバイパスする流路となっている。なお、三方弁Ｖ１（ｂ−ｃ接続）のときに三方弁Ｖ３（ａ−ｃ接続）としてホルムアルデヒドを検出手段６１に流し、また、三方弁Ｖ１（ａ−ｃ接続）のときに三方弁Ｖ３（ｂ−ｃ接続）としてＶＯＣを検出手段６１に流すことで、三方弁Ｖ２を構成からなくすこともできる。
【００３５】
第１捕集手段３は、中空状部材３ａと、該中空状部材３ａに充填された第１捕集材３ｂと、を有して構成している。
【００３６】
中空状部材３ａは、中空円柱状等に硬質ガラス製、ステンレス製等の熱伝導性部材によって形成さている。中空状部材３ａは、任意の端部から内部に混合試料ガス、キャリアガス等を導入し、脱離した第１試料ガス等を排出する構造となっている。
【００３７】
第１捕集剤３ｂは、上述したようにＶＯＣを捕集し且つホルムアルデヒドを捕集しないＴｅｎａｘ ＴＡ等が用いられる。この第１捕集剤３ｂは、低温状態時に中空状部材３ａ内を流れる混合試料ガス中の少なくともＶＯＣを吸着して捕集する。そして、捕集したＶＯＣを気化温度以上とする高温状態に加熱されることで脱離する。
【００３８】
第２捕集手段４は、中空状部材４ａと、該中空状部材４ａに充填された第２捕集材４ｂと、を有して構成している。
【００３９】
中空状部材４ａは、中空円柱状等に硬質ガラス製、ステンレス製等の熱伝導性部材によって形成さている。中空状部材４ａは、任意の端部から内部に第１試料ガス、キャリアガス等を導入し、脱離したホルムアルデヒド等を排出する構造となっている。
【００４０】
第２捕集材４ｂは、上述したようにホルムアルデヒドを捕集するモレキュラシーブ１３Ｘ等が用いられる。この第２捕集剤４ｂは、低温状態時に中空状部材４ａ内を流れる第１試料ガス中のホルムアルデヒドのみを吸着して捕集する。そして、捕集したホルムアルデヒドを気化温度以上とする高温状態に加熱されることで脱離する。
【００４１】
第２温度調整手段５は、上述した図１に示す請求項中の第２加熱手段に相当し、第２捕集手段４の中空状部材４ａの外周面に沿って設けられ、公知であるクーラー等の冷却装置及びヒータ等の加熱装置が用いられる。そして、冷却装置及び加熱装置は制御手段６２の制御によって冷却、加熱が切り換えられる。第２温度調整手段５は、上記中空状部材４ａを冷却又は加熱することで、上述した第２捕集剤４ｂの冷却又は加熱を促す。よって、第２温度調整手段５は、前記第２捕集手段４に捕集したホルムアルデヒドの脱離を促すように第２捕集手段４を加熱することができる。
【００４２】
分析手段６は、検出手段６１と、制御手段６２とを有して構成している。そして、本実施例では、上述した図１中のアルデヒド類分析手段６ａ及び揮発性有機化合物分析手段６ｂとして分析手段６を機能させる場合について説明する。
【００４３】
検出手段６１は、図示しないが、カラムとガスセンサとを有している。カラムは、公知であるガスクロマトグラフの分離カラム等が用いられる。前記カラムは、ヒータによって加熱されることで、第１分岐流路２ａから導入された気体をその種類（測定対象成分）により時間軸上（所定の測定期間）で分離して送出する。なお、第２捕集手段からホルムアルデヒドのみを流通させる場合等は、上記カラムを構成から削除することもできる。
【００４４】
前記ガスセンサは、接触燃焼式ガスセンサ、吸着燃焼式ガスセンサ等が用いられ、例えば感応素子部と感応素子部の抵抗差に基づいて、ガス濃度を示すセンサ信号を制御手段６２に出力する。
【００４５】
制御手段６２は、公知であるマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）等のコンピュータが用いられる。制御手段６２は、第２温度調整手段５と検出手段６１と第１温度調整手段７と気体流通手段８と三方弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と電気的に接続され、内蔵メモリ等に記憶している各種プログラムを実行することで各々の制御を行う。制御手段６２は、前記ガスセンサからのセンサ出力を所定のサンプリング間隔で取得し、それらのセンサ出力に基づいて混合試料ガス中のホルムアルデヒドやＶＯＣの濃度等を分析する。
【００４６】
第１温度調整手段７は、上述した図１に示す請求項中の第１加熱手段に相当し、第１捕集手段３の中空状部材３ａの外周面に沿って設けられ、公知であるクーラー等の冷却装置及びヒータ等の加熱装置が用いられる。そして、冷却装置及び加熱装置は制御手段６２の制御によって冷却、加熱が切り換えられる。第１温度調整手段７は、上記中空状部材３ａを冷却又は加熱することで、上述した第１捕集剤３ｂの冷却又は加熱を促す。よって、第１温度調整手段７は、前記第１捕集手段３に捕集したＶＯＣの脱離を促すように第１捕集手段３を加熱することができる。
【００４７】
なお、上述した第１温度調整手段７及び第２温度調整手段５は、上述した低温を常温以上とする場合は、上記冷却装置を構成から排除することもできるが、上記冷却装置を用いることで、第１捕集材３ｂと第２捕集材４ｂを迅速に冷却することができるため、より短時間で分析を行うことができる。
【００４８】
気体流通手段８は、図示しないが、バッファとポンプとを有して構成している。前記バッファは、前記ポンプによる流動の乱れを抑制し、流動量を一定に保つための既存のものであり、前記バッファを配設することで流動量が安定するため、前記検出手段６１による検出精度を高めることができる。また、前記ポンプの流動の乱れによる誤差が許容範囲内であれば、前記バッファを省略してもよい。そして、前記ポンプは、制御手段６２の制御によってポンプ吸入口から吸入したガスをポンプ排出口から排出することで、流路２の流れ方向とは逆方向への流れを流路２内、第２捕集手段４内等に生じさせる。
【００４９】
次に、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置１０の制御手段６２の制御によって行う本発明に係る動作（作用）の一例を、図３及び図４の概図面を参照して説明する。なお、図４では、構成を簡単化するために制御手段６２の記載を省略している。
【００５０】
ＧＣ装置１０は、電源投入により起動されると、ステップＳ１において、三方弁Ｖ１，Ｖ３を共にポートａ−ｃ間に接続し、第１温度調整手段７及び第２温度調整手段５によって第１捕集手段７及び第２捕集手段を冷却することで、第１捕集手段３及び第２捕集手段４を低温状態にする（図４参照）。
【００５１】
ステップＳ２において、導入口１０ａから導入した混合試料ガスを、第１捕集手段３、第２捕集手段４の順に混合試料ガスが流れ方向Ｒ１に向かって流れるように気体流通手段８によって流路２内を流通させることで、第１捕集手段３がＶＯＣを捕集し、この第１捕集手段３を通過した第１試料ガス（ＶＯＣ抽出済み）からホルムアルデヒドを第２捕集手段４が捕集する。
【００５２】
なお、第２捕集剤４ｂによるホルムアルデヒドの捕集量は、第１試料ガスの流速と期間により決定され、流動量が多いほど捕集量も多くなるため、所定の期間は第２捕集剤４ｂの捕集量等に基づいて、第２捕集剤４ｂが破過しないように設定される。また、第１捕集剤３ｂも同様に、それぞれが破過しないように、流速、期間と各捕集剤の充填量を決定する。
【００５３】
ステップＳ３（脱離工程）において、気体流通手段８を停止し、第２捕集手段４がホルムアルデヒドの脱離を促す高温となるように温度調整手段５によって加熱し、続いて流路２内の気体の流れを流れ方向Ｒ１から逆方向Ｒ２に逆転するように気体流通手段８によって切り替え、三方弁Ｖ１，Ｖ２を共にポートｂ−ｃ間に切り替ることで、三方弁Ｖ１，Ｖ２を通して第１分岐流路２ａの検出手段６１に、第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドを導入する（図５参照）。
【００５４】
ステップＳ４（分析工程）において、検出手段６１は前記カラムによってホルムアルデヒドを抽出し、前記ガスセンサはガス濃度を示すセンサ信号を制御手段６２に出力し、制御手段６２がそのセンサ出力を所定のサンプリング間隔で取得し、それらのセンサ出力に基づいてホルムアルデヒドの濃度等を分析する。
【００５５】
ステップＳ５において、第２捕集手段４からのホルムアルデヒドの脱離終了、分析終了等に応じて、第１捕集手段３がＶＯＣの脱離を促す高温となるように温度調整手段７によって加熱し、気体流通手段８が逆方向Ｒ２に向かって気体を流している状態で、三方弁Ｖ１，Ｖ２を共にポートａ−ｃ間に切り替え、三方弁Ｖ３をポートｂ−ｃ間に切り替えることで、三方弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３及び第２分岐流路２ｂを通して第１分岐流路２ａの検出手段６１に、第１捕集手段３から脱離したＶＯＣを導入する（図６参照）。
【００５６】
ステップＳ６において、検出手段６１は前記カラムによってＶＯＣを分離し、前記ガスセンサはガス濃度を示すセンサ信号を制御手段６２に出力し、制御手段６２がそのセンサ出力を所定のサンプリング間隔で取得し、それらのセンサ出力に基づいてＶＯＣの濃度等を分析する。
【００５７】
ステップＳ７において、第１温度調整手段７及び第２温度調整手段５の加熱状態（ガスが捕集材から脱離し易い状態）を維持し、一定時間にわたって気体流通手段８からガスを流路２内に送り、第１捕集手段３及び第２捕集手段４の内部をクリーニングする（図７参照）。なお、活性炭等のフィルタを気体流通手段８の吸気口に取り付けることで、より確実なクリーニングを行うことができる。そして、クリーニングが終了すると、ステップＳ１に戻って、一連の処理を繰り返す。
【００５８】
以上説明した本発明のＧＣ装置１０によれば、混合試料ガスからＶＯＣを捕集し且つ少なくともホルムアルデヒドを捕集しない第１捕集剤３ｂと、ホルムアルデヒドを捕集する第２捕集剤４ｂとを選定し、その第１捕集剤３ｂを充填した第１捕集手段３と第２捕集剤４ｂを充填した第２捕集手段４を混合試料ガスの流れ方向Ｒ１に対して順に直列接続するようにしたことから、第２捕集手段４でホルムアルデヒドのみを捕集することが可能となり、それを温度調整手段５で加熱して脱離させてホルムアルデヒドを分析手段６によって分析できるため、簡単な構成でホルムアルデヒドのみを高精度に分析することができる。また、第１捕集手段３と第２捕集手段４とを直列接続するだけなので、装置の小型化に貢献することができるため、ラボラトリー以外の測定現場等で正確にホルムアルデヒドを分析することができる。
【００５９】
また、第１捕集手段３と第２捕集手段４との流路２の間から分岐する分岐流路２ａに第２捕集手段４から脱離したホルムアルデヒドを流通させて分析手段６によって分析するようにしたことから、第１捕集手段３から各種気体が流れ込むことを防止できるため、ホルムアルデヒドの測定精度をより一層向上させることができる。
【００６０】
さらに、第１捕集手段３で捕集したＶＯＣの脱離を温度調整手段７の加熱により促し、その脱離したＶＯＣを分析するようにしたことから、ホルムアルデヒドとは別にＶＯＣを分析することができるため、ホルムアルデヒドとＶＯＣとを選択的に且つ簡便に分析することができる。
【００６１】
なお、上述した本実施例では、ホルムアルデヒドとＶＯＣの双方を別個に分析する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、ホルムアルデヒドのみを分析することもできる。その場合は、図３に示すフローチャート中のステップＳ５，６を削除することで対応することができる。
【００６２】
また、上述した各実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のガスクロマトグラフ装置の基本構成を示す構成図である。
【図２】本発明のガスクロマトグラフ装置の実施例を示す構成図である。
【図３】図２のガスクロマトグラフ装置が行う動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２のガスクロマトグラフ装置の捕集に係る概略構成を示すブロック図である。
【図５】図２のガスクロマトグラフ装置におけるホルムアルデヒドの脱離、分析に係る概略構成を示すブロック図である。
【図６】図２のガスクロマトグラフ装置におけるＶＯＣの脱離、分析に係る概略構成を示すブロック図である。
【図７】図２のガスクロマトグラフ装置におけるクリーニングに係る概略構成を示すブロック図である。
【図８】従来の混合試料ガスの簡易的な分析装置の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
２ 流路
２ａ 分岐流路（第１分岐流路）
３ 第１捕集手段
４ 第２捕集手段
５ 第２加熱手段（第２温度調整手段）
６ 分析手段
７ 第１加熱手段（第２温度調整手段）
８ 気体流通手段
１０ ガスクロマトグラフ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置であって、
前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、
前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、
前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、
前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、
を有することを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【請求項２】
前記第１捕集手段と前記第２捕集手段の間から分岐する分岐流路と、
前記第１捕集手段からの気体の進入を防止し且つ前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を前記分岐流路に流通させる切り替え手段と、
を有し、
前記アルデヒド類分析手段が、前記分岐流路に組み込まれて前記アルデヒド類を分析する手段であることを特徴とする請求項１に記載のガスクロマトグラフ装置。
【請求項３】
前記第１捕集手段に捕集した揮発性有機化合物の脱離を促すように前記第１捕集手段を加熱する第１加熱手段と、
前記第１捕集手段から脱離した揮発性有機化合物を分析する揮発性有機化合物分析手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスクロマトグラフ装置。
【請求項４】
アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路と、前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、を有するガスクロマトグラフ装置の分析方法において、
前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように、前記第２捕集手段を前記第２加熱手段で加熱する脱離工程と、
前記加熱によって第２捕集手段から脱離したアルデヒド類をアルデヒド類分析手段で分析する分析工程と、
を有することを特徴とするガスクロマトグラフ装置の分析方法。
【請求項１】
アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路を有し、前記流路内の混合試料ガスから前記アルデヒド類を抽出して分析するガスクロマトグラフ装置であって、
前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、
前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、
前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、
前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、
を有することを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【請求項２】
前記第１捕集手段と前記第２捕集手段の間から分岐する分岐流路と、
前記第１捕集手段からの気体の進入を防止し且つ前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を前記分岐流路に流通させる切り替え手段と、
を有し、
前記アルデヒド類分析手段が、前記分岐流路に組み込まれて前記アルデヒド類を分析する手段であることを特徴とする請求項１に記載のガスクロマトグラフ装置。
【請求項３】
前記第１捕集手段に捕集した揮発性有機化合物の脱離を促すように前記第１捕集手段を加熱する第１加熱手段と、
前記第１捕集手段から脱離した揮発性有機化合物を分析する揮発性有機化合物分析手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスクロマトグラフ装置。
【請求項４】
アルデヒド類と揮発性有機化合物とを含む混合試料ガスが流れる流路と、前記流路に組み込まれて前記混合試料ガスから揮発性有機化合物を捕集し且つ少なくとも前記アルデヒド類を捕集しない第１捕集剤を充填した第１捕集手段と、前記第１捕集手段の下流側となるように前記流路に組み込まれ且つ前記第１捕集手段を通過した第１試料ガスから前記アルデヒド類を捕集する第２捕集剤を充填した第２捕集手段と、前記第２捕集手段を加熱する第２加熱手段と、前記第２捕集手段から脱離したアルデヒド類を分析するアルデヒド類分析手段と、を有するガスクロマトグラフ装置の分析方法において、
前記第２捕集手段に捕集したアルデヒド類の脱離を促すように、前記第２捕集手段を前記第２加熱手段で加熱する脱離工程と、
前記加熱によって第２捕集手段から脱離したアルデヒド類をアルデヒド類分析手段で分析する分析工程と、
を有することを特徴とするガスクロマトグラフ装置の分析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２３６５３９（Ｐ２００９−２３６５３９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８００６６（Ｐ２００８−８００６６）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【出願人】（５９０００２３８９）静岡県 (173)
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【出願人】（５９０００２３８９）静岡県 (173)
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