JP2000074891A - ガスクロマトグラフ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スプリット流路のフィルタ等に試料蒸気が凝縮
して抵抗が変化することによってスプリット比が変化
し、分析の再現性を低下させたり、目詰まりを起こして
スプリット流路を閉塞させることのないガスクロマトグ
ラフを提供する。 【解決手段】スプリット流路を通過する試料中の液体成
分を捕集するトラップ８と、そのトラップを加熱するヒ
ータ１１等の加熱手段と、そのトラップから系外に通じ
る排出流路９と、その排出流路を開閉するバルブ１０等
の開閉手段を設けたもので、随時にトラップ８を加熱す
ると共に排出流路９を開くことによって、加熱によって
気化した、または粘度を低下させられた液体分を排出
し、トラップ８を洗浄できるようにした

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスクロマトグラフ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、キャピラリーカラムを用いるガ
スクロマトグラフで、従来最も広く用いられているスプ
リット／スプリットレス試料導入システムの概略を示し
たものである。

【０００３】同図において、２は試料導入部であって、
その上部はガスクロマトグラフ装置の表面に突出して、
セプタム２２によって封じられた試料注入口２１が形成
されている。ここからマイクロシリンジ等により試料を
注入する。また、試料導入部２の下部は気化室２３と呼
ばれ、注入された試料（液体）を気化するに十分な温度
に加熱され、且つ、精密に温度がコントロールされてい
る。

【０００４】気化室２３の内部にはガラス製管状のライ
ナー２４が、上下に僅かな空隙を残してシールリング２
５に保持されている。シールリング２５は、ライナー２
４を保持するとともに、気化室２３の内部空間を上下に
区画しており、上下の空間はライナー２４の管内を通し
てのみ連通している。キャリアガスとなるガスは、図示
しないボンベ等のガス供給源から流量制御部１を経て、
試料導入部２のシールリング２５よりも上、即ち上部空
間に導入され、ライナー２４の上方開口からライナー２
４の中を下向きに流れる。気化室２３の底部にはカラム
３（キャピラリー）が、その先端をライナー２４の内部
まで挿入された状態で接続されているので、供給された
ガスの一部はカラム３に流入して、キャリアガスとして
カラム３から検出器４へと流れる。

【０００５】残る大部分のガスはさらにライナー２４の
下縁部を回って、ライナー２４と気化室２３の内壁との
間隙を上昇し、下部空間の上部の側壁に設けた出口（ス
プリットアウトポート２６）から流出する。スプリット
アウトポート２６には、配管によってフィルタ５、オン
オフ電磁弁６、ニードル弁７が順次接続され、終端は大
気に開放されたスプリット流路が構成されている。

【０００６】このように構成されたスプリット／スプリ
ットレス試料導入システムは、スプリットモードとスプ
リットレスモードの２通りの使い方がある。スプリット
モードでは、電磁弁６が常時開いており、試料導入部２
に供給されたガスの流れは気化室２３で、カラム３へ入
る流れ（キャリアガス）とスプリット流路から排出され
る流れ（スプリットガス）に分かれる。カラムに流れる
流量は、実際の分析では全流量の１／２０〜１／１００
程度であって、残り大部分はスプリットガスとしてスプ
リット流路から排出される。その比はスプリット比と呼
ばれ、カラム３の抵抗とスプリット流路の抵抗（ニード
ル弁７で調節できる）によって決まる。

【０００７】試料は、図示しないマイクロシリンジの針
でセプタム２２を刺通して、ライナー２４の内部に注入
する。ここで気化された試料はキャリアガスに運ばれ
て、スプリット比に応じて一部のみがカラム３に入り分
析に供される。これは、通常のマイクロシリンジで正確
に計量注入できる試料量の下限は、キャピラリーカラム
の適正な試料負荷量をはるかに越える０．５μｌ前後で
あることから、気化後の試料を分割して適正量の試料を
カラムに導入し、良好な分離を得るためである。このモ
ードは、分析される試料の絶対量が少ないため検出器４
の出力が小さくなるので、微量成分の検出には不向きで
ある。また、定量分析には、スプリット比の安定性が重
要である。

【０００８】一方、スプリットレスモードにおいては、
電磁弁６を閉じた状態で試料を導入し、注入後、気化し
た試料のほとんど全量がカラムに入るくらいの時間（通
常１分程度）をおいて電磁弁６を開く。こうして気化室
２３内に残った試料蒸気をスプリット流路に一気にパー
ジすることによって、高濃度の主成分のピークが大きく
テーリングすることを防ぎ、その後に溶出する微量成分
の良好な分離と高感度検出を可能にする。この場合は、
スプリット比よりもむしろ電磁弁６を開くタイミングの
正確さが重要であるから、タイマーを使って予め定めた
タイミングで電磁弁６を開くようにして、再現性を確保
するのが普通である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のス
プリット／スプリットレス試料導入システムは、キャピ
ラリーガスクロマトグラフィにおいて、２つのモードを
使い分けることによって広範囲の試料に対して適用でき
る優れたシステムであるが、スプリット流路に試料蒸気
が流れるため、それが凝縮した粘度の高い液体が電磁弁
やニードル弁の中に入り込み、これらの弁の動作不良を
引き起こすことがある。

【００１０】これを防ぐために、活性炭を詰めたフィル
タをその前段に設けているのが現状であるが、このフィ
ルタの中にも液体が入り込み、抵抗が変化することによ
ってスプリット比が変化し、分析の再現性を低下させ
る。甚だしくは、フィルタが目詰まりを起こして流路を
閉塞し、スプリットモードにおける気化室のパージが利
かなくなることもある。フィルタは、交換、または再生
のため比較的容易に取り外せるように設計されている
が、実際にはその作業は頻度が高いこともあって非常に
煩わしい。

【００１１】本発明の目的は、上記の問題を解消するた
めに、スプリット流路に蓄積する液体成分を容易に排出
することができるガスクロマトグラフを得んとするもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のガスクロマトグラフにおいては、ヒータ等
の加熱手段を備え、スプリット流路を通過する試料中の
液体成分を捕集するトラップを設けるとともに、そのト
ラップから系外に通じる排出流路と、その排出流路を開
閉するバルブ等の開閉手段を設け、随時にトラップを加
熱すると共に排出流路を開くことによって、加熱によっ
て気化または粘度を低下させられた液体分を排出し、ト
ラップを洗浄できるようにした。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示すも
ので、図１において図３の従来の例と相違する点は、ス
プリット流路中に設けたトラップ８と、その出口側で分
岐し系外に通じる排出流路９、その排出流路９を開閉す
るバルブ１０、及び、トラップ８を加熱するヒータ１１
が追加されていることで、その他については図３と同じ
であるから、図３と同じ符号を付すことで説明は略す。

【００１４】図１において、スプリットモードで試料を
導入するときは、電磁弁６は開、バルブ１０は閉の状態
にあり、導入された試料は、気化室２３内で気化され、
前述のようにその大部分はスプリットアウトポート２６
からスプリット流路に向かい、トラップ８、フィルタ
５、電磁弁６、ニードル弁７をこの順序に通過して大気
に放出される。トラップ８の構造の最も簡単な例は、室
温に保たれた中空の金属管で、寸法の例を挙げれば内径
３ｍｍ、長さ１００ｍｍほどのものである。

【００１５】このように構成されたスプリット流路を通
過する試料蒸気の大部分は、トラップ８までの配管１
２、及びトラップ８内で室温に冷却されてトラップ８の
内壁面などに凝縮して捕集される。トラップまでの配管
１２中でも凝縮が起こることがあるので、凝縮した液体
をトラップ８まで導くため、トラップ８はスプリットア
ウトポート２６よりも低い位置に設置し、トラップまで
の配管１２も全体に下り勾配になるように配置すること
が好ましい。ただし、トラップまでの配管１２の内径が
小さく、スプリットガスの流速が十分に大きい場合は、
多少の登り勾配でもガスの流れによって液体が押し流さ
れるので、下り勾配に配管することは絶対的に必要な条
件ではない。

【００１６】ここで捕集されなかった試料成分（比較的
沸点の低い成分）は、次段のフィルタ５で活性炭に吸着
されて捕集される。つまり、トラップ８とフィルタ５は
併せて一つのトラップとして機能すると考えることもで
きる。

【００１７】１回の分析でトラップ８に捕集される液体
の量は、注入された試料量を越えることはないから、多
くとも１μｌ程度に過ぎないが、数百回も分析を繰り返
すとトラップ８は捕集した液体で満たされ、液体がフィ
ルタ５の方まで流れ出してくる。そうなる前に（分析内
容にもよるが、たとえば１００回程度分析したら）、電
磁弁６を閉じ、同時にヒータ１１に通電してトラップ８
を加熱し、内部に溜まった液体を揮発させると共に、バ
ルブ１０を開いてスプリットガスを排出流路９の方に流
してトラップ８をクリーニングする。

【００１８】トラップ８の加熱温度は試料にもよるが、
２００〜３００℃程度であり、正確に温調する必要はな
いから、加熱手段も簡単なものでよい。例えば、電気的
に絶縁された電熱線をトラップ８に巻き付けておくだけ
でもよい。

【００１９】この場合、フィルタ５はクリーニングされ
ないが、フィルタ５に吸着される成分量は、トラップ８
が存在することによって従来に比べて大幅に減少するか
ら、取り外して再生する作業の負担も著しく軽減され
る。

【００２０】トラップの構造は、中空管に限らず、ミス
ト化した液体成分の捕集効果を高めるために、金属管に
グラスビーズやグラスウールを充填してもよい。さら
に、目詰まりを防ぐために、管の前半（上流側）は中空
に、後半（下流側）にこれらの充填物を詰めるような構
造も考えられる。

【００２１】また、捕集された液体が容易に次段のフィ
ルタの方に流れ出すことのないように、図２Ａに示すよ
うにトラップを縦位置に設置し、管の中間部からスプリ
ットガスを導入し、管の下端に排出流路９を設け、管の
下部を液溜めとして利用する構造も考えられる。この場
合、同図Ｂのように管の上部に活性炭を詰めれば、フィ
ルタ５を省くことができる。言い換えれば、トラップ８
とフィルタ５を一体化できるので、全体の構成を簡易化
することができる。また、図２ＡまたはＢのような構造
の場合、トラップのクリーニングの際に、必ずしも液を
揮発させる必要がなく、少し加熱して液体の粘度を低下
させるだけでも、バルブ１０から排出させることが可能
となるので、ヒータ電力が少なくて済むだけでなく、耐
熱構造なども簡易化できる。

【００２２】図１のバルブ１０は手動で開閉するバルブ
を想定して示しているが、これに電磁弁を用いて、ヒー
タ１１の電源のオン／オフと連動させることもできる。
また、これはバルブに限らず、一般に流路の開閉手段で
あればよく、最も簡略なプラグ（栓）でも所期の目的は
達成される。

【００２３】以上はスプリットモードの場合について説
明したものであるが、スプリットレスモードにおいても
本発明は有効に機能する。即ち、スプリットレスモード
で注入した試料の大部分はカラム３側に流れるが、一部
は電磁弁６を閉じた後にスプリット流路に流れてそのう
ちの液体成分がトラップ８に捕集されるので、量的な違
いはあっても、本質的にスプリットモードの場合と同様
に作用する。

【００２４】また、本発明の適用は、上述したスプリッ
ト／スプリットレス試料導入システムに限定されるもの
ではなく、スプリット専用の導入システム、さらには、
注入した試料の一部を分流して排出する機能を伴うガス
クロマトグラフ用試料導入システムの全てに適用するこ
とができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上に説明したように構成され
ているので、スプリット流路への液体の流入による同流
路に設けたフィルタの目詰まりやフィルタの抵抗の変化
を防いで良好な再現性を保つと共に、フィルタの交換、
または再生の頻度を低下させ、ガスクロマトグラフにお
けるメンテナンス作業の大幅な省力化を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す図

【図２】本発明の一変形実施例を示す図

【図３】従来の試料導入システムの概略を示す図

【符号の説明】

１…流量制御部 ２…試料導入部 ３…カラム ４…検出器 ５…フィルタ ６…電磁弁 ７…ニードル弁 ８…トラップ ９…排出流路 １０…バルブ １１…ヒータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導入した試料の蒸気の一部を分流して排出
   するスプリット流路を有する試料導入部を備えたガスク
   ロマトグラフにおいて、随時加熱することのできる加熱
   手段を備えた液体成分捕集用のトラップを前記スプリッ
   ト流路に介設するとともに、前記トラップから系外へ流
   体を排出するための排出流路と、前記流路を開閉する開
   閉手段とを設けたことを特徴とするガスクロマトグラ
   フ。