試料ガス捕集装置及びガスクロマトグラフ装置
【課題】試料ガスを均一に吸着し且つその脱離した試料ガスの再吸着を防止して高濃度の試料ガスを短時間で送出する。
【解決手段】試料ガスを導入する導入口１１ａと該導入した試料ガスを排気する排気口１５ａを有する中空状部材１１と、中空状部材１１に収容されて前記試料ガスを捕集する捕集剤１２と、中空状部材１１を加熱して捕集剤１２に捕集した試料ガスを脱離させる加熱手段１３と、を有し、中空状部材１１に導入した試料ガスを低温状態のときに捕集剤１２に捕集し且つ捕集剤１２に捕集した試料ガスを高温状態のときに脱離する試料ガス捕集装置１において、捕集剤１２が、導入口１１ａから導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口１５ａまでの距離が略均一となる形状に形成され、中空状部材１１が、捕集剤１２を収容する形状に形成されていることを特徴とする。
【解決手段】試料ガスを導入する導入口１１ａと該導入した試料ガスを排気する排気口１５ａを有する中空状部材１１と、中空状部材１１に収容されて前記試料ガスを捕集する捕集剤１２と、中空状部材１１を加熱して捕集剤１２に捕集した試料ガスを脱離させる加熱手段１３と、を有し、中空状部材１１に導入した試料ガスを低温状態のときに捕集剤１２に捕集し且つ捕集剤１２に捕集した試料ガスを高温状態のときに脱離する試料ガス捕集装置１において、捕集剤１２が、導入口１１ａから導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口１５ａまでの距離が略均一となる形状に形成され、中空状部材１１が、捕集剤１２を収容する形状に形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導入された試料ガスを低温状態のときに捕集し且つ前記捕集した試料ガスを高温状態のときに脱離する捕集剤を有する試料ガス捕集装置及びガスクロマトグラフ装置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で提案されているＧＣ装置１００は、図９に示されるように、試料ガス成分を搬送するキャリアガスを発生するガスボンベなどのキャリアガス源１０８、キャリアガスによって搬送された試料ガスの成分を検出（分析）する分析装置１１０、試料ガスを導入する試料導入口１０１、試料導入口１０１から導入された試料ガスを吸引して排出口１１５から排出する吸引ポンプ１０４、試料ガスから検出対象成分を捕集して濃縮する捕集管１０２、および、捕集管１０２を試料導入口１０１と吸引ポンプ１０４との間またはキャリアガス源１０８と分析装置１１０との間に選択的に接続するバルブ１０５、などから構成されている。
【０００４】
このＧＣ装置１００において、検出対象成分を捕集（濃縮）するときは、捕集管１０２が試料導入口１０１と吸引ポンプ１０４との間に直列に接続されるようバルブ１０５を切り替え、吸引ポンプ１０４が試料ガスを吸引することにより、試料導入口１０１に導入された試料ガスが捕集管１０２内を流動されて検出対象成分が捕集される。そして、検出対象成分を検出するときは、捕集管１０２がキャリアガス源１０８と分析装置１１０との間に直列に接続されるようバルブ１０５を切り替えて、キャリアガス源１０８がキャリアガスを発生して捕集管１０２内を流動させることにより、検出対象成分をキャリアガスによって捕集管１０２から分析装置１１０まで搬送して、分析装置１１０内に導入していた。
【０００５】
また、特許文献２に示す捕集管は、急速な加熱昇温ができない接続部分に封止材を装入してデッドボリュームを少なくするとともに、充填剤を均一な加熱昇温が可能な接続部分以外の部分に装入することで、再吸着を防止して分析性能の向上と安定化を可能としてきた。
【特許文献１】特開２００６−３３７１５８号公報
【特許文献２】特開平９−１１３４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来の捕集管は、冷却手段によって試料ガスを捕集管内の捕集剤に吸着するのに十分な温度まで冷却され、その後、捕集剤に吸着した試料ガスを気化温度以上に加熱手段によって加熱することで、試料ガスの脱離を促してキャリアガスと共に分析装置に送り出しているが、加熱離脱の際に脱離ガス濃度に時間分布が生じてしまい、分析装置による分析ピークがブロード（幅広）になり、急激な分析ピークを得ることが難しいという問題があった。
【０００７】
また、吸着剤がキャリアガスの流れ方向における所定の範囲にわたって設けられているため、試料ガスを均一に吸着させることが困難であり、且つ、流れ方向の上流側で脱離した試料ガスがキャリアガスで下流側に流れて再吸着する可能性があるという問題があった。
【０００８】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、試料ガスを均一に吸着し且つその脱離した試料ガスの再吸着を防止して高濃度の試料ガスを短時間で送出する試料ガス捕集装置及びガスクロマトグラフ装置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記載の試料ガス捕集装置は、試料ガスを導入する導入口と該導入した試料ガスを排気する排気口を有する中空状部材と、前記中空状部材に収容されて前記試料ガスを捕集する捕集剤と、前記中空状部材を加熱して前記捕集剤に捕集した試料ガスを脱離させる高温状態にする加熱手段と、を有し、前記中空状部材に導入した試料ガスを低温状態のときに前記捕集剤に捕集し且つ前記捕集剤に捕集した試料ガスを高温状態のときに脱離する試料ガス捕集装置において、前記捕集剤が、前記導入口から導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから前記排気口までの距離が略均一となる形状に形成され、前記中空状部材が、前記捕集剤を収容する形状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の試料ガス捕集装置において、前記捕集剤が、中空半球状に形成されてい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に記載の試料ガス捕集装置において、前記捕集剤と前記排気口の間に介在するように前記中空状部材に収容され且つ前記捕集剤から脱離した試料ガスの再吸着を防止する非吸着剤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は、請求項１〜３の何れか１項に記載の試料ガス捕集装置１と、前記試料ガス捕集装置１で脱離した試料ガスの成分を分析する分析手段５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に記載した本発明の試料ガス捕集装置によれば、中空状部材の導入口から導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口までの距離が略均一となるように捕集剤を形成して中空状部材に収容するようにしたことから、導入した試料ガスを均一に捕集でき且つその脱離した試料ガスを一気に排気口から排出することができるため、高濃度の試料ガスを短時間で送出することができる。また、捕集剤と排気口との間には捕集剤が存在しないため、脱離した試料ガスの再吸着を防止することができる。従って、本発明の試料ガス捕集装置を用いることで、シャープで分解度の高いピークを得ることができる。
【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、捕集剤を中空半球状に形成するようにしたことから、試料ガスと捕集剤との接触面積をより広くすることができ、捕集剤の全ての領域から排気口までの距離を等距離とすることができるため、濃縮率が向上でき且つ再吸着による濃縮率の低下を防止することができる。
【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、非吸着剤を捕集剤と排気口の間に介在するように中空状部材に収容するようにしたことから、捕集剤から脱離した試料ガスの再吸着を防止して一気に排気口から排出することができるため、高濃度の試料ガスをより一層短時間で送出することができる。
【００１６】
以上説明したように請求項４に記載した本発明のガスクロマトグラフ装置によれば、加熱脱離時における脱離ガス濃度の時間分布の短縮化できる試料ガス捕集装置を有していることから、試料ガス捕集装置は分析手段に短時間で試料ガスを送出することができ、分析手段は急激な検出ピークを得ることができるため、ガスの成分を効率的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】
【００１７】
以下、本発明に係る試料ガス捕集装置および該試料ガス捕集装置を有するガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置の一実施形態について、図１〜８の図面を参照して説明する。
【００１８】
図１において、試料ガス捕集装置１は、中空状部材１１と、捕集剤１２と、冷却加熱手段１３と、非吸着剤１４と、封止ケース１５と、封止メッシュ１６と、を有し、一体に形成している。なお、本実施形態では、中空状部材１１と封止ケース１５を別体とした場合について説明するが、それらを一体のケースとすることもできる。
【００１９】
中空状部材１１は、中空半球状に熱伝導性部材によって形成さている。中空状部材１１は、半球状の頂点付近に形成された導入口１１ａを有し、該導入口１１ａから内部に試料ガス、キャリアガス等を導入する構造となっている。なお、本実施例では、１つの導入口１１ａを設ける場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、球表面に複数の導入部を設けて複数箇所から試料ガス、キャリアガス等を内部に導入するなど種々異なる実施形態とすることができる。
【００２０】
捕集剤１２は、試料ガスを吸着する部材、例えば、ＴＥＮＡＸ系、活性炭系、ゼオライト系等のガス分子を吸着捕集する膜状材料によって、上述した中空状部材１１よりも若干小さな中空半球状に形成されている。そして、捕集剤１２は、後述する封止ケース１５の排気口１５ａを中心とした所定半径の半球状に形成されている。このような半休形状とすることで、導入口１１ａから導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口１５ａまでの距離を略均一としている。この捕集剤１２は、低温状態時に中空状部材１１内を流れる試料ガスを吸着して捕集する。そして、捕集した試料ガス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。
【００２１】
冷却加熱手段１３は、請求項中の加熱手段に相当し、中空状部材１１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外部からの制御によって冷却、加熱が切り換えられる。冷却加熱手段１３は、中空状部材１１を冷却又は加熱することで、上述した捕集剤１２の冷却又は加熱を促す。
【００２２】
非吸着剤１４は、捕集剤１２から脱離した試料ガスの吸着性が低い、例えばαアルミナ、不活性処理を施した金属やガラス等の材料が用いられる。そして、捕集剤１２と封止ケース１５との間に生じる空間に充填される。なお、この非吸着剤１４は、不要である場合、試料ガス捕集装置１の構成から削除することもできる。
【００２３】
封止ケース１５は、上記中空状部材１１と同一の材料で、中空状部材１１の開口を塞ぐ略円盤状に形成されている。封止ケース１５は、排気口１５ａと、嵌合凸部１５ｂと、係止部１５ｃと、取付部１５ｄと、を有している。
【００２４】
排気口１５ａは、封止ケース１５本体の中心付近から外部に向かって突出し、上記中空状部材１１内に導入した試料ガス（脱離ガス）を排気する配管状に形成されている。嵌合凸部１５ｂは、封止ケース１５の円周部に沿ってリング凸状に形成され、上記中空状部材１１の開口に勘合して内部を密閉する。係止部１５ｃは、第１、２メッシュ１６ａ，ｂに係合して固定するように、上記中空状部材１１内に向かって突出するリング凸状に形成されている。取付部１５ｄは、排気口１５ａの周囲に上記中空状部材１１内に向かって突出するリング凸状に形成されている。
【００２５】
封止メッシュ１６は、第１メッシュ１６ａと第２メッシュ１６ｂと第３メッシュ１６ｃとを有し、それらの各々は試料ガス等の通過（浸透）が可能な各種メッシュ部材によって中空半球状に形成されている。第１メッシュ１６ａは、上記中空状部材１１との間に所定の隙間Ｓを形成するように、上記中空状部材１１よりも若干小さな中空半球状に形成されている。そして、上記中空状部材１１の内面から突出する複数の凸部１１ｂによって、隙間Ｓを形成するように位置付けられる。
【００２６】
第２メッシュ１６ｂは、第１メッシュ１６ａとの間に捕集剤１２を収容することが可能なように、第１メッシュ１６ａよりも若干小さな中空半球状に形成されている。即ち、第１メッシュ１６ａと第２メッシュ１６ｂは、封止ケース１５の係止部１５ｃと係止されて固定されると、第１メッシュ１６ａの内面と第２メッシュ１６ｂの外面とによって捕集剤１２を挟持する構成となっている。
【００２７】
第３メッシュ１６ｃは、第２メッシュ１６ｂとの間に非吸着剤１４を収容することが可能なように、第２メッシュ１６ｂよりもかなり小さな中空半球状に形成されている。即ち、第３メッシュ１６ｃは、封止ケース１５の取付部１５ｄに取り付けられると、第２メッシュ１６ｂの内面と第３メッシュ１６ｃの外面とによって非吸着剤１４を挟持する構成となっている。
【００２８】
このように構成した試料ガス捕集装置１は、以下のように組み立てられる。まず、中空状部材１１内に第１メッシュ１６ａを配置し、そこに捕集剤１２を配置して第２メッシュ１６ｂで挟み込む。そして、非吸着剤１４を充填した後に、第３メッシュ１６ｃが取り付けられた封止ケース１５を、中空状部材１１の開口から近づけて嵌合して組み立てられる。
【００２９】
このように組み立てられた試料ガス捕集装置１は、冷却加熱手段１３によって上記中空状部材１１内が冷却された状態で、導入口１１ａから試料ガスが導入されると、上記中空状部材１１と第１メッシュ１６ａとの間の隙間Ｓを流れて捕集剤１２にその試料ガスが捕集される。そして、捕集剤１２は薄膜状に形成されていることから、半球状に形成された半球面の全てに均一に捕集される。
【００３０】
捕集剤１２による試料ガスの捕集（吸着）の終了に応じて、捕集剤１２に吸着した試料ガスを気化温度以上に、冷却加熱手段１３によって上記中空状部材１１内が加熱されると、試料ガスの捕集剤１２からの脱離が促される。そして、脱離した試料ガスは導入部１１ａから導入されたキャリアガスと共に、非吸着部１４を通過して排気口１５ａから外部に送出される。
【００３１】
本発明の試料ガス捕集装置１と従来の試料ガスの流れ方向に長い筒状の捕集管（図９参照）の各脱離特性の比較結果を図２に示す。なお、実験条件は、予め定められた冷却時間で冷却して試料ガスを捕集した後に、予め定められた加熱時間で加熱して試料ガスを脱離させ、それを各部材の下流側に設けられたガスセンサで濃度を測定することが条件となっている。
【００３２】
図２（ａ）に示す本発明の脱離特性は、脱離時間が短い間に、高濃度の試料ガスが検出されたことを示している。これに対し、図２（ｂ）に示す従来の脱離特性は、脱離時間が長い間に、低濃度の試料ガスを検出されたことを示している。このように本発明の構造とすることで、高濃度の試料ガスを短時間で送出できることが確認できた。
【００３３】
以上説明した本発明の試料ガス捕集装置１によれば、中空状部材１１の導入口１１ａから導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口１５ａまでの距離が略均一となるように捕集剤１２を形成して中空状部材１１に収容するようにしたことから、導入した試料ガスを均一に捕集でき且つその脱離した試料ガスを一気に排気口１５ａから排出することができるため、高濃度の試料ガスを短時間で送出することができる。また、捕集剤１２と排気口１５ａとの間には捕集剤１２が存在しないため、脱離した試料ガスの再吸着を防止することができる。従って、本発明の試料ガス捕集装置１を用いることで、シャープで分解度の高いピークを得ることができる。
【００３４】
また、捕集剤１２を中空半球状に形成するようにしたことから、試料ガスと捕集剤１２との接触面積をより広くすることができ、捕集剤１２の全ての領域から排気口までの距離を等距離とすることができるため、濃縮率が向上でき且つ再吸着による濃縮率の低下を防止することができる。
【００３５】
さらに、非吸着剤１４を捕集剤１２と排気口１５ａの間に介在するように中空状部材１１に収容するようにしたことから、捕集剤１２から脱離した試料ガスの再吸着を防止して一気に排気口１５ａから排出することができるため、高濃度の試料ガスをより一層短時間で送出することができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、捕集剤１２を半球状に形成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、導入口１１ａから導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口１５ａまでの距離が略均一となる形状であれば、例えば、試料ガスの流れ方向に対して捕集剤１２の断面が略扇状、円弧状など中空箱状というように種々異なる実施形態とすることができる。
【００３７】
また、上述した実施形態では、中空状部材１１と捕集剤１２とを同一の中空半球状に形成した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、中空状部材１１の形状を捕集剤１２の形状にあわせる必要はない。
【００３８】
次に、上述した試料ガス捕集装置１を組み込んだガスクロマトグラフ装置３について、図３〜図７の図面を参照して説明する。
【００３９】
図３〜図７において、ガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）３は、上述した試料ガス捕集装置１と、活性炭フィルタ４と、分析手段５と、バッファ６と、ポンプ７と、を有し、それらを成分検出経路Ｒに順次組み込んでいる。
【００４０】
成分検出経路Ｒは、試料ガス捕集装置１と活性炭フィルタ４とを接続する流路Ｒ１と、試料ガス捕集装置１と分析手段５とを接続する流路Ｒ２と、分析手段５とバッファ６とを接続する流路Ｒ３と、活性炭フィルタ４と分析手段５とを接続するバイパス経路Ｒ４と、を有している。
【００４１】
活性炭フィルタ４は、大気口から大気を吸入して、フィルタ内の活性炭により大気に含まれる不純物を取り除いてキャリアガスを生成するものである。
【００４２】
分析手段５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。カラムは、ヒータによって加熱されることで、流路Ｒ２から導入された試料ガスをその種類（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。
【００４３】
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図示しない制御部に出力する。
【００４４】
前記制御部は、三方弁Ｖ１，Ｖ２、分析手段５、流動部７等に電気的に接続され、各々の制御を行う。前記制御部は、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試料ガスを前記カラムで分離した各分離ガスの濃度を算出することで、サンプルガスを分析する。
【００４５】
バッファ６は、ポンプ７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、バッファ６を配設することで流動量が安定するため検出精度を高めることができる。また、ポンプ７の流動の乱れによる誤差が許容範囲内であれば、バッファ６を省略してもよい。そして、ポンプ７は、ポンプ吸入口７ａから吸入したガスをポンプ排出口７ｂから排出して成分検出経路Ｒ内における試料ガス等を流動させるものである。
【００４６】
三方弁Ｖ１は、流路Ｒ１に設けられている。そして、三方弁Ｖ１は、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには活性炭フィルタ４、ポートｂには吸排気口８、ポートｃには試料ガス捕集装置１がそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ１は、試料ガスの導入に応じて、試料ガス捕集装置１と吸排気口８とを接続し（ｂ−ｃ接続）、キャリアガスの導入に応じて、活性炭フィルタ４と試料ガス捕集装置１とを接続する（ａ−ｃ接続）。
【００４７】
三方弁Ｖ２は、流路Ｒ２に設けられている。三方弁Ｖ２は、試料ガス捕集装置１と分析手段５との間に位置するバイパス経路Ｒ４の端部に設けられている。また、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには分析手段５側に位置する試料ガス捕集装置１の端部、ポートｂにはバイパス経路Ｒ４、ポートｃには分析手段５、がそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ２は、キャリアガスを流動させる経路として、試料ガス捕集装置１またはバイパス経路Ｒ４のどちらか一方を選択して切り替えるものである。即ち、試料ガス捕集装置１と分析手段５（ａ−ｃ接続）、または、バイパス経路Ｒ４と分析手段５（ｂ−ｃ接続）、を選択的に接続するものである。
【００４８】
次に、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置１の本発明に係る動作（作用）の一例を、図３〜図７の概略動作図及び図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４９】
ガスクロマトグラフ装置１は、電源投入により起動されると、三方弁Ｖ１，Ｖ２を共にポートａ−ｃ間に接続し、試料ガス捕集装置１の冷却加熱手段１３を加熱状態とする。そして、ポンプ７の駆動によりキャリアガスの流動を開始する。これにより、キャリアガスが試料ガス捕集装置１および分析手段５のカラムを通過するように流動され、脱離された不純成分がキャリアガスによってＧＣ装置１外に排出される（以上、図３参照、クリーニング１動作）。そして、不純成分の排出が完了したのち、ステップＳ１２０に進む。
【００５０】
ステップＳ１２０において、試料ガス捕集装置１の冷却加熱手段１３を冷却状態にする。そして、ステップＳ１３０において、三方弁Ｖ１をポートｂ−ｃ間に接続し、三方弁Ｖ２をポートａ−ｃ間に接続し、所定の時間にわたるポンプ７の駆動により試料ガスを試料ガス捕集装置１内に流動させることで、試料ガス捕集装置１の捕集剤１２に試料ガスを捕集（吸着）させる（以上、図４参照、サンプリング動作）。そして、試料ガスの捕集が完了したのち、ステップＳ１４０に進む。
【００５１】
なお、捕集剤１２による試料ガスの捕集量は、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、所定の期間は捕集剤１２の捕集量等に基づいて、捕集剤１２が破化しないように設定される。
【００５２】
ステップＳ１４０において、三方弁Ｖ２をポートｂ−ｃ間に接続し、ポンプ７の駆動により分析手段５等をキャリアガスでパージすることで、不純成分がキャリアガスによってＧＣ装置１外に排出される（以上、図５参照、クリーニング２動作）。そして、不純成分の排出が完了したのち、ステップＳ１５０に進む。
【００５３】
ステップＳ１５０において、三方弁Ｖ１，Ｖ２を共にポートｂ−ｃ間に接続し、試料ガス捕集装置１の冷却加熱手段１３を加熱状態にすると共に、前記カラムを加熱状態とし、ポンプ７の駆動により成分検出経路Ｒにおいてキャリアガスを流動させる。（以上、図６参照、脱離１動作）。そして、脱離が完了したのち、ステップＳ１６０に進む。
【００５４】
ステップＳ１６０において、試料ガス捕集装置１の冷却加熱手段１３及び前記カラムの各状態を維持して、三方弁Ｖ１のポートを（ｂ−ｃ）間から（ａ−ｃ）間に切り替えて接続し、三方弁Ｖ２を一時的にポート（ａ−ｃ）間に接続し、試料ガス捕集装置１内の脱離ガスを分析手段５へ送出させる（打ち込み）。そして、三方弁Ｖ２をポート（ｂ−ｃ）間に接続し、分析手段５による分析が完了するまで、その状態を維持する。
【００５５】
これにより、試料ガス捕集装置１内に脱離されて滞留している高濃度の試料ガスが、吸排気口８から吸入された大気によって分析手段５（即ち、カラム）に排出（導入）される。そして、高濃度の試料ガスが前記カラム内に導入されたのち、前記カラムを試料ガス成分分離に適した高温に加熱する。これにより、前記カラム内に導入された試料ガスに含まれる試料ガス成分が分離され、キャリアガスによって、それぞれの試料ガス成分が時間差をもって分析手段５のガスセンサに搬送されて、各成分の検出が行われる（以上、図７参照、脱離２及び分析動作）。そして、分析が終了すると、ステップＳ１１０に戻って、一連の処理を繰り返す。
【００５６】
以上説明した本発明のガスクロマトグラフ装置３によれば、加熱脱離時における脱離ガス濃度の時間分布の短縮化した試料ガス捕集装置１を有していることから、試料ガス捕集装置１は分離分析手段５に短時間で試料ガスを送出することができ、分離分析手段５は急激な検出ピークを得ることができるため、ガスの成分を効率的に分析することができる。
【００５７】
なお、上述したステップＳ１６０では、三方弁Ｖ１のポートを（ａ−ｃ）間に接続することで、試料ガス捕集装置１と活性炭フィルタ４とを接続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、三方弁Ｖ１のポートを（ｂ−ｃ）間に接続して試料ガス捕集装置１と吸排気口８と接続して、試料ガス捕集装置１内の脱離ガスを分析手段５へ送出させる実施形態とすることもできる。
【００５８】
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】
【００５９】
【図１】本発明の試料ガス捕集装置の概略構成を示す断面模式図である。
【図２】本発明の試料ガス捕集装置と従来の捕集管の脱離特性を示すグラフであり、（ａ）が本発明の試料ガス捕集装置のもの、（ｂ）が従来の捕集管のものをそれぞれ示している。
【図３】本発明のガスクロマトグラフ装置のクリーニング１に係る概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明のガスクロマトグラフ装置のサンプリングに係る概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明のガスクロマトグラフ装置のクリーニング２に係る概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明のガスクロマトグラフ装置の脱離１に係る概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明のガスクロマトグラフ装置の脱離２、分析に係る概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明のガスクロマトグラフ装置の処理概要の一例を示すフローチャートである。
【図９】従来のガスクロマトグラフ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 試料ガス捕集装置
３ ガスクロマトグラフ装置
１１ 中空状部材
１１ａ 導入口
１２ 捕集剤
１３ 加熱手段（冷却加熱手段）
１４ 非吸着剤
１５ａ 排気口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導入された試料ガスを低温状態のときに捕集し且つ前記捕集した試料ガスを高温状態のときに脱離する捕集剤を有する試料ガス捕集装置及びガスクロマトグラフ装置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で提案されているＧＣ装置１００は、図９に示されるように、試料ガス成分を搬送するキャリアガスを発生するガスボンベなどのキャリアガス源１０８、キャリアガスによって搬送された試料ガスの成分を検出（分析）する分析装置１１０、試料ガスを導入する試料導入口１０１、試料導入口１０１から導入された試料ガスを吸引して排出口１１５から排出する吸引ポンプ１０４、試料ガスから検出対象成分を捕集して濃縮する捕集管１０２、および、捕集管１０２を試料導入口１０１と吸引ポンプ１０４との間またはキャリアガス源１０８と分析装置１１０との間に選択的に接続するバルブ１０５、などから構成されている。
【０００４】
このＧＣ装置１００において、検出対象成分を捕集（濃縮）するときは、捕集管１０２が試料導入口１０１と吸引ポンプ１０４との間に直列に接続されるようバルブ１０５を切り替え、吸引ポンプ１０４が試料ガスを吸引することにより、試料導入口１０１に導入された試料ガスが捕集管１０２内を流動されて検出対象成分が捕集される。そして、検出対象成分を検出するときは、捕集管１０２がキャリアガス源１０８と分析装置１１０との間に直列に接続されるようバルブ１０５を切り替えて、キャリアガス源１０８がキャリアガスを発生して捕集管１０２内を流動させることにより、検出対象成分をキャリアガスによって捕集管１０２から分析装置１１０まで搬送して、分析装置１１０内に導入していた。
【０００５】
また、特許文献２に示す捕集管は、急速な加熱昇温ができない接続部分に封止材を装入してデッドボリュームを少なくするとともに、充填剤を均一な加熱昇温が可能な接続部分以外の部分に装入することで、再吸着を防止して分析性能の向上と安定化を可能としてきた。
【特許文献１】特開２００６−３３７１５８号公報
【特許文献２】特開平９−１１３４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来の捕集管は、冷却手段によって試料ガスを捕集管内の捕集剤に吸着するのに十分な温度まで冷却され、その後、捕集剤に吸着した試料ガスを気化温度以上に加熱手段によって加熱することで、試料ガスの脱離を促してキャリアガスと共に分析装置に送り出しているが、加熱離脱の際に脱離ガス濃度に時間分布が生じてしまい、分析装置による分析ピークがブロード（幅広）になり、急激な分析ピークを得ることが難しいという問題があった。
【０００７】
また、吸着剤がキャリアガスの流れ方向における所定の範囲にわたって設けられているため、試料ガスを均一に吸着させることが困難であり、且つ、流れ方向の上流側で脱離した試料ガスがキャリアガスで下流側に流れて再吸着する可能性があるという問題があった。
【０００８】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、試料ガスを均一に吸着し且つその脱離した試料ガスの再吸着を防止して高濃度の試料ガスを短時間で送出する試料ガス捕集装置及びガスクロマトグラフ装置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記載の試料ガス捕集装置は、試料ガスを導入する導入口と該導入した試料ガスを排気する排気口を有する中空状部材と、前記中空状部材に収容されて前記試料ガスを捕集する捕集剤と、前記中空状部材を加熱して前記捕集剤に捕集した試料ガスを脱離させる高温状態にする加熱手段と、を有し、前記中空状部材に導入した試料ガスを低温状態のときに前記捕集剤に捕集し且つ前記捕集剤に捕集した試料ガスを高温状態のときに脱離する試料ガス捕集装置において、前記捕集剤が、前記導入口から導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから前記排気口までの距離が略均一となる形状に形成され、前記中空状部材が、前記捕集剤を収容する形状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の試料ガス捕集装置において、前記捕集剤が、中空半球状に形成されてい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に記載の試料ガス捕集装置において、前記捕集剤と前記排気口の間に介在するように前記中空状部材に収容され且つ前記捕集剤から脱離した試料ガスの再吸着を防止する非吸着剤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は、請求項１〜３の何れか１項に記載の試料ガス捕集装置１と、前記試料ガス捕集装置１で脱離した試料ガスの成分を分析する分析手段５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に記載した本発明の試料ガス捕集装置によれば、中空状部材の導入口から導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口までの距離が略均一となるように捕集剤を形成して中空状部材に収容するようにしたことから、導入した試料ガスを均一に捕集でき且つその脱離した試料ガスを一気に排気口から排出することができるため、高濃度の試料ガスを短時間で送出することができる。また、捕集剤と排気口との間には捕集剤が存在しないため、脱離した試料ガスの再吸着を防止することができる。従って、本発明の試料ガス捕集装置を用いることで、シャープで分解度の高いピークを得ることができる。
【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、捕集剤を中空半球状に形成するようにしたことから、試料ガスと捕集剤との接触面積をより広くすることができ、捕集剤の全ての領域から排気口までの距離を等距離とすることができるため、濃縮率が向上でき且つ再吸着による濃縮率の低下を防止することができる。
【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、非吸着剤を捕集剤と排気口の間に介在するように中空状部材に収容するようにしたことから、捕集剤から脱離した試料ガスの再吸着を防止して一気に排気口から排出することができるため、高濃度の試料ガスをより一層短時間で送出することができる。
【００１６】
以上説明したように請求項４に記載した本発明のガスクロマトグラフ装置によれば、加熱脱離時における脱離ガス濃度の時間分布の短縮化できる試料ガス捕集装置を有していることから、試料ガス捕集装置は分析手段に短時間で試料ガスを送出することができ、分析手段は急激な検出ピークを得ることができるため、ガスの成分を効率的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】
【００１７】
以下、本発明に係る試料ガス捕集装置および該試料ガス捕集装置を有するガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置の一実施形態について、図１〜８の図面を参照して説明する。
【００１８】
図１において、試料ガス捕集装置１は、中空状部材１１と、捕集剤１２と、冷却加熱手段１３と、非吸着剤１４と、封止ケース１５と、封止メッシュ１６と、を有し、一体に形成している。なお、本実施形態では、中空状部材１１と封止ケース１５を別体とした場合について説明するが、それらを一体のケースとすることもできる。
【００１９】
中空状部材１１は、中空半球状に熱伝導性部材によって形成さている。中空状部材１１は、半球状の頂点付近に形成された導入口１１ａを有し、該導入口１１ａから内部に試料ガス、キャリアガス等を導入する構造となっている。なお、本実施例では、１つの導入口１１ａを設ける場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、球表面に複数の導入部を設けて複数箇所から試料ガス、キャリアガス等を内部に導入するなど種々異なる実施形態とすることができる。
【００２０】
捕集剤１２は、試料ガスを吸着する部材、例えば、ＴＥＮＡＸ系、活性炭系、ゼオライト系等のガス分子を吸着捕集する膜状材料によって、上述した中空状部材１１よりも若干小さな中空半球状に形成されている。そして、捕集剤１２は、後述する封止ケース１５の排気口１５ａを中心とした所定半径の半球状に形成されている。このような半休形状とすることで、導入口１１ａから導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口１５ａまでの距離を略均一としている。この捕集剤１２は、低温状態時に中空状部材１１内を流れる試料ガスを吸着して捕集する。そして、捕集した試料ガス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。
【００２１】
冷却加熱手段１３は、請求項中の加熱手段に相当し、中空状部材１１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外部からの制御によって冷却、加熱が切り換えられる。冷却加熱手段１３は、中空状部材１１を冷却又は加熱することで、上述した捕集剤１２の冷却又は加熱を促す。
【００２２】
非吸着剤１４は、捕集剤１２から脱離した試料ガスの吸着性が低い、例えばαアルミナ、不活性処理を施した金属やガラス等の材料が用いられる。そして、捕集剤１２と封止ケース１５との間に生じる空間に充填される。なお、この非吸着剤１４は、不要である場合、試料ガス捕集装置１の構成から削除することもできる。
【００２３】
封止ケース１５は、上記中空状部材１１と同一の材料で、中空状部材１１の開口を塞ぐ略円盤状に形成されている。封止ケース１５は、排気口１５ａと、嵌合凸部１５ｂと、係止部１５ｃと、取付部１５ｄと、を有している。
【００２４】
排気口１５ａは、封止ケース１５本体の中心付近から外部に向かって突出し、上記中空状部材１１内に導入した試料ガス（脱離ガス）を排気する配管状に形成されている。嵌合凸部１５ｂは、封止ケース１５の円周部に沿ってリング凸状に形成され、上記中空状部材１１の開口に勘合して内部を密閉する。係止部１５ｃは、第１、２メッシュ１６ａ，ｂに係合して固定するように、上記中空状部材１１内に向かって突出するリング凸状に形成されている。取付部１５ｄは、排気口１５ａの周囲に上記中空状部材１１内に向かって突出するリング凸状に形成されている。
【００２５】
封止メッシュ１６は、第１メッシュ１６ａと第２メッシュ１６ｂと第３メッシュ１６ｃとを有し、それらの各々は試料ガス等の通過（浸透）が可能な各種メッシュ部材によって中空半球状に形成されている。第１メッシュ１６ａは、上記中空状部材１１との間に所定の隙間Ｓを形成するように、上記中空状部材１１よりも若干小さな中空半球状に形成されている。そして、上記中空状部材１１の内面から突出する複数の凸部１１ｂによって、隙間Ｓを形成するように位置付けられる。
【００２６】
第２メッシュ１６ｂは、第１メッシュ１６ａとの間に捕集剤１２を収容することが可能なように、第１メッシュ１６ａよりも若干小さな中空半球状に形成されている。即ち、第１メッシュ１６ａと第２メッシュ１６ｂは、封止ケース１５の係止部１５ｃと係止されて固定されると、第１メッシュ１６ａの内面と第２メッシュ１６ｂの外面とによって捕集剤１２を挟持する構成となっている。
【００２７】
第３メッシュ１６ｃは、第２メッシュ１６ｂとの間に非吸着剤１４を収容することが可能なように、第２メッシュ１６ｂよりもかなり小さな中空半球状に形成されている。即ち、第３メッシュ１６ｃは、封止ケース１５の取付部１５ｄに取り付けられると、第２メッシュ１６ｂの内面と第３メッシュ１６ｃの外面とによって非吸着剤１４を挟持する構成となっている。
【００２８】
このように構成した試料ガス捕集装置１は、以下のように組み立てられる。まず、中空状部材１１内に第１メッシュ１６ａを配置し、そこに捕集剤１２を配置して第２メッシュ１６ｂで挟み込む。そして、非吸着剤１４を充填した後に、第３メッシュ１６ｃが取り付けられた封止ケース１５を、中空状部材１１の開口から近づけて嵌合して組み立てられる。
【００２９】
このように組み立てられた試料ガス捕集装置１は、冷却加熱手段１３によって上記中空状部材１１内が冷却された状態で、導入口１１ａから試料ガスが導入されると、上記中空状部材１１と第１メッシュ１６ａとの間の隙間Ｓを流れて捕集剤１２にその試料ガスが捕集される。そして、捕集剤１２は薄膜状に形成されていることから、半球状に形成された半球面の全てに均一に捕集される。
【００３０】
捕集剤１２による試料ガスの捕集（吸着）の終了に応じて、捕集剤１２に吸着した試料ガスを気化温度以上に、冷却加熱手段１３によって上記中空状部材１１内が加熱されると、試料ガスの捕集剤１２からの脱離が促される。そして、脱離した試料ガスは導入部１１ａから導入されたキャリアガスと共に、非吸着部１４を通過して排気口１５ａから外部に送出される。
【００３１】
本発明の試料ガス捕集装置１と従来の試料ガスの流れ方向に長い筒状の捕集管（図９参照）の各脱離特性の比較結果を図２に示す。なお、実験条件は、予め定められた冷却時間で冷却して試料ガスを捕集した後に、予め定められた加熱時間で加熱して試料ガスを脱離させ、それを各部材の下流側に設けられたガスセンサで濃度を測定することが条件となっている。
【００３２】
図２（ａ）に示す本発明の脱離特性は、脱離時間が短い間に、高濃度の試料ガスが検出されたことを示している。これに対し、図２（ｂ）に示す従来の脱離特性は、脱離時間が長い間に、低濃度の試料ガスを検出されたことを示している。このように本発明の構造とすることで、高濃度の試料ガスを短時間で送出できることが確認できた。
【００３３】
以上説明した本発明の試料ガス捕集装置１によれば、中空状部材１１の導入口１１ａから導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口１５ａまでの距離が略均一となるように捕集剤１２を形成して中空状部材１１に収容するようにしたことから、導入した試料ガスを均一に捕集でき且つその脱離した試料ガスを一気に排気口１５ａから排出することができるため、高濃度の試料ガスを短時間で送出することができる。また、捕集剤１２と排気口１５ａとの間には捕集剤１２が存在しないため、脱離した試料ガスの再吸着を防止することができる。従って、本発明の試料ガス捕集装置１を用いることで、シャープで分解度の高いピークを得ることができる。
【００３４】
また、捕集剤１２を中空半球状に形成するようにしたことから、試料ガスと捕集剤１２との接触面積をより広くすることができ、捕集剤１２の全ての領域から排気口までの距離を等距離とすることができるため、濃縮率が向上でき且つ再吸着による濃縮率の低下を防止することができる。
【００３５】
さらに、非吸着剤１４を捕集剤１２と排気口１５ａの間に介在するように中空状部材１１に収容するようにしたことから、捕集剤１２から脱離した試料ガスの再吸着を防止して一気に排気口１５ａから排出することができるため、高濃度の試料ガスをより一層短時間で送出することができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、捕集剤１２を半球状に形成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、導入口１１ａから導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから排気口１５ａまでの距離が略均一となる形状であれば、例えば、試料ガスの流れ方向に対して捕集剤１２の断面が略扇状、円弧状など中空箱状というように種々異なる実施形態とすることができる。
【００３７】
また、上述した実施形態では、中空状部材１１と捕集剤１２とを同一の中空半球状に形成した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、中空状部材１１の形状を捕集剤１２の形状にあわせる必要はない。
【００３８】
次に、上述した試料ガス捕集装置１を組み込んだガスクロマトグラフ装置３について、図３〜図７の図面を参照して説明する。
【００３９】
図３〜図７において、ガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）３は、上述した試料ガス捕集装置１と、活性炭フィルタ４と、分析手段５と、バッファ６と、ポンプ７と、を有し、それらを成分検出経路Ｒに順次組み込んでいる。
【００４０】
成分検出経路Ｒは、試料ガス捕集装置１と活性炭フィルタ４とを接続する流路Ｒ１と、試料ガス捕集装置１と分析手段５とを接続する流路Ｒ２と、分析手段５とバッファ６とを接続する流路Ｒ３と、活性炭フィルタ４と分析手段５とを接続するバイパス経路Ｒ４と、を有している。
【００４１】
活性炭フィルタ４は、大気口から大気を吸入して、フィルタ内の活性炭により大気に含まれる不純物を取り除いてキャリアガスを生成するものである。
【００４２】
分析手段５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。カラムは、ヒータによって加熱されることで、流路Ｒ２から導入された試料ガスをその種類（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。
【００４３】
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図示しない制御部に出力する。
【００４４】
前記制御部は、三方弁Ｖ１，Ｖ２、分析手段５、流動部７等に電気的に接続され、各々の制御を行う。前記制御部は、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試料ガスを前記カラムで分離した各分離ガスの濃度を算出することで、サンプルガスを分析する。
【００４５】
バッファ６は、ポンプ７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、バッファ６を配設することで流動量が安定するため検出精度を高めることができる。また、ポンプ７の流動の乱れによる誤差が許容範囲内であれば、バッファ６を省略してもよい。そして、ポンプ７は、ポンプ吸入口７ａから吸入したガスをポンプ排出口７ｂから排出して成分検出経路Ｒ内における試料ガス等を流動させるものである。
【００４６】
三方弁Ｖ１は、流路Ｒ１に設けられている。そして、三方弁Ｖ１は、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには活性炭フィルタ４、ポートｂには吸排気口８、ポートｃには試料ガス捕集装置１がそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ１は、試料ガスの導入に応じて、試料ガス捕集装置１と吸排気口８とを接続し（ｂ−ｃ接続）、キャリアガスの導入に応じて、活性炭フィルタ４と試料ガス捕集装置１とを接続する（ａ−ｃ接続）。
【００４７】
三方弁Ｖ２は、流路Ｒ２に設けられている。三方弁Ｖ２は、試料ガス捕集装置１と分析手段５との間に位置するバイパス経路Ｒ４の端部に設けられている。また、３つのポートａ、ｂ、ｃを備え、ポートａには分析手段５側に位置する試料ガス捕集装置１の端部、ポートｂにはバイパス経路Ｒ４、ポートｃには分析手段５、がそれぞれ接続されている。三方弁Ｖ２は、キャリアガスを流動させる経路として、試料ガス捕集装置１またはバイパス経路Ｒ４のどちらか一方を選択して切り替えるものである。即ち、試料ガス捕集装置１と分析手段５（ａ−ｃ接続）、または、バイパス経路Ｒ４と分析手段５（ｂ−ｃ接続）、を選択的に接続するものである。
【００４８】
次に、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）装置１の本発明に係る動作（作用）の一例を、図３〜図７の概略動作図及び図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４９】
ガスクロマトグラフ装置１は、電源投入により起動されると、三方弁Ｖ１，Ｖ２を共にポートａ−ｃ間に接続し、試料ガス捕集装置１の冷却加熱手段１３を加熱状態とする。そして、ポンプ７の駆動によりキャリアガスの流動を開始する。これにより、キャリアガスが試料ガス捕集装置１および分析手段５のカラムを通過するように流動され、脱離された不純成分がキャリアガスによってＧＣ装置１外に排出される（以上、図３参照、クリーニング１動作）。そして、不純成分の排出が完了したのち、ステップＳ１２０に進む。
【００５０】
ステップＳ１２０において、試料ガス捕集装置１の冷却加熱手段１３を冷却状態にする。そして、ステップＳ１３０において、三方弁Ｖ１をポートｂ−ｃ間に接続し、三方弁Ｖ２をポートａ−ｃ間に接続し、所定の時間にわたるポンプ７の駆動により試料ガスを試料ガス捕集装置１内に流動させることで、試料ガス捕集装置１の捕集剤１２に試料ガスを捕集（吸着）させる（以上、図４参照、サンプリング動作）。そして、試料ガスの捕集が完了したのち、ステップＳ１４０に進む。
【００５１】
なお、捕集剤１２による試料ガスの捕集量は、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、所定の期間は捕集剤１２の捕集量等に基づいて、捕集剤１２が破化しないように設定される。
【００５２】
ステップＳ１４０において、三方弁Ｖ２をポートｂ−ｃ間に接続し、ポンプ７の駆動により分析手段５等をキャリアガスでパージすることで、不純成分がキャリアガスによってＧＣ装置１外に排出される（以上、図５参照、クリーニング２動作）。そして、不純成分の排出が完了したのち、ステップＳ１５０に進む。
【００５３】
ステップＳ１５０において、三方弁Ｖ１，Ｖ２を共にポートｂ−ｃ間に接続し、試料ガス捕集装置１の冷却加熱手段１３を加熱状態にすると共に、前記カラムを加熱状態とし、ポンプ７の駆動により成分検出経路Ｒにおいてキャリアガスを流動させる。（以上、図６参照、脱離１動作）。そして、脱離が完了したのち、ステップＳ１６０に進む。
【００５４】
ステップＳ１６０において、試料ガス捕集装置１の冷却加熱手段１３及び前記カラムの各状態を維持して、三方弁Ｖ１のポートを（ｂ−ｃ）間から（ａ−ｃ）間に切り替えて接続し、三方弁Ｖ２を一時的にポート（ａ−ｃ）間に接続し、試料ガス捕集装置１内の脱離ガスを分析手段５へ送出させる（打ち込み）。そして、三方弁Ｖ２をポート（ｂ−ｃ）間に接続し、分析手段５による分析が完了するまで、その状態を維持する。
【００５５】
これにより、試料ガス捕集装置１内に脱離されて滞留している高濃度の試料ガスが、吸排気口８から吸入された大気によって分析手段５（即ち、カラム）に排出（導入）される。そして、高濃度の試料ガスが前記カラム内に導入されたのち、前記カラムを試料ガス成分分離に適した高温に加熱する。これにより、前記カラム内に導入された試料ガスに含まれる試料ガス成分が分離され、キャリアガスによって、それぞれの試料ガス成分が時間差をもって分析手段５のガスセンサに搬送されて、各成分の検出が行われる（以上、図７参照、脱離２及び分析動作）。そして、分析が終了すると、ステップＳ１１０に戻って、一連の処理を繰り返す。
【００５６】
以上説明した本発明のガスクロマトグラフ装置３によれば、加熱脱離時における脱離ガス濃度の時間分布の短縮化した試料ガス捕集装置１を有していることから、試料ガス捕集装置１は分離分析手段５に短時間で試料ガスを送出することができ、分離分析手段５は急激な検出ピークを得ることができるため、ガスの成分を効率的に分析することができる。
【００５７】
なお、上述したステップＳ１６０では、三方弁Ｖ１のポートを（ａ−ｃ）間に接続することで、試料ガス捕集装置１と活性炭フィルタ４とを接続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、三方弁Ｖ１のポートを（ｂ−ｃ）間に接続して試料ガス捕集装置１と吸排気口８と接続して、試料ガス捕集装置１内の脱離ガスを分析手段５へ送出させる実施形態とすることもできる。
【００５８】
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】
【００５９】
【図１】本発明の試料ガス捕集装置の概略構成を示す断面模式図である。
【図２】本発明の試料ガス捕集装置と従来の捕集管の脱離特性を示すグラフであり、（ａ）が本発明の試料ガス捕集装置のもの、（ｂ）が従来の捕集管のものをそれぞれ示している。
【図３】本発明のガスクロマトグラフ装置のクリーニング１に係る概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明のガスクロマトグラフ装置のサンプリングに係る概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明のガスクロマトグラフ装置のクリーニング２に係る概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明のガスクロマトグラフ装置の脱離１に係る概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明のガスクロマトグラフ装置の脱離２、分析に係る概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明のガスクロマトグラフ装置の処理概要の一例を示すフローチャートである。
【図９】従来のガスクロマトグラフ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 試料ガス捕集装置
３ ガスクロマトグラフ装置
１１ 中空状部材
１１ａ 導入口
１２ 捕集剤
１３ 加熱手段（冷却加熱手段）
１４ 非吸着剤
１５ａ 排気口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ガスを導入する導入口と該導入した試料ガスを排気する排気口を有する中空状部材と、前記中空状部材に収容されて前記試料ガスを捕集する捕集剤と、前記中空状部材を加熱して前記捕集剤に捕集した試料ガスを脱離させる高温状態にする加熱手段と、を有し、前記中空状部材に導入した試料ガスを低温状態のときに前記捕集剤に捕集し且つ前記捕集剤に捕集した試料ガスを高温状態のときに脱離する試料ガス捕集装置において、
前記捕集剤が、前記導入口から導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから前記排気口までの距離が略均一となる形状に形成され、
前記中空状部材が、前記捕集剤を収容する形状に形成されていることを特徴とする試料ガス捕集装置。
【請求項２】
前記捕集剤が、中空半球状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の試料ガス捕集装置。
【請求項３】
前記捕集剤と前記排気口の間に介在するように前記中空状部材に収容され且つ前記捕集剤から脱離した試料ガスの再吸着を防止する非吸着剤を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の試料ガス捕集装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の試料ガス捕集装置と、前記試料ガス捕集装置で脱離した試料ガスの成分を分析する分析手段と、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１】
試料ガスを導入する導入口と該導入した試料ガスを排気する排気口を有する中空状部材と、前記中空状部材に収容されて前記試料ガスを捕集する捕集剤と、前記中空状部材を加熱して前記捕集剤に捕集した試料ガスを脱離させる高温状態にする加熱手段と、を有し、前記中空状部材に導入した試料ガスを低温状態のときに前記捕集剤に捕集し且つ前記捕集剤に捕集した試料ガスを高温状態のときに脱離する試料ガス捕集装置において、
前記捕集剤が、前記導入口から導入した試料ガスを均一に捕集し且つ該捕集した試料ガスを脱離してから前記排気口までの距離が略均一となる形状に形成され、
前記中空状部材が、前記捕集剤を収容する形状に形成されていることを特徴とする試料ガス捕集装置。
【請求項２】
前記捕集剤が、中空半球状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の試料ガス捕集装置。
【請求項３】
前記捕集剤と前記排気口の間に介在するように前記中空状部材に収容され且つ前記捕集剤から脱離した試料ガスの再吸着を防止する非吸着剤を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の試料ガス捕集装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の試料ガス捕集装置と、前記試料ガス捕集装置で脱離した試料ガスの成分を分析する分析手段と、を有することを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２３６５８８（Ｐ２００９−２３６５８８Ａ）
【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２００８−８１０７４（Ｐ２００８−８１０７４）
【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)
【Ｆターム（参考）】
【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)
【Ｆターム（参考）】
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