JP2005265537A - ガスクロマトグラフ - Google Patents

Abstract

【課題】
点火不良を防ぐとともにフィラメントの寿命を長くする。
【解決手段】
装置が起動され、装置構成と分析条件が入力部１２から入力される。制御部１０はその入力情報により各部を制御し分析を行なう。このとき、入力された条件はメモリ１４に記憶される。その分析が終了して装置が停止される。次回の分析時に、装置が再起動され、必要に応じて装置構成が変更される。装置構成と分析条件が入力部１２から入力される。制御部１０はメモリ１４から前回分析時の条件を参照し、パックドカラムが使用されていたかを判定し、点火時のイグナイタの電力を決定し、検出器のイグナイタの電力を設定する。そして、制御部１０は入力情報に基づいて各部を制御し分析を行なう。
【選択図】 図４

Description

本発明はガスクロマトグラフに関し、より詳しくは、カラム流出気体と相互作用をするバーナと、その相互作用の結果生じる物理化学変化を検出する検知部を備えた検出器、例えばＦＩＤ（水素炎イオン化検出器）やＦＰＤ（フレーム光度検出器）を備えたガスクロマトグラフに関する。

従来、ＦＩＤやＦＰＤの水素炎の点火には白金フィラメントを備えたイグナイタを用いている。ＦＩＤやＦＰＤでは、水素ガスと適宜の助燃ガスを流しておいて、その近傍にイグナイタのフィラメントを置き、点火時には電源装置からフィラメントに一定の電力をパルス状に供給してフィラメントを加熱し、発生する熱によりバーナに点火している。

イグナイタのフィラメントは、点火時以外は通電せずにカラム流出気体と常に接触しているか、あるいは流出気体の流れの近傍に位置するために、カラムブリーディング時に発生する油脂類や試料成分により徐々に汚染される。そのため、次回の点火時に点火不良の原因となる。点火フィラメントからかような汚染物質を取り除くには、フィラメントに高電圧を供給して、フィラメントを赤熱すること（いわゆる焼き出し）が有効である。そのため、バーナの点火不良を防ぐために、点火操作時には、毎回フィラメントに高電圧を供給して点火と焼き出しを同時に行なうことも考えられるが、かような使用はフィラメントの寿命を短かくする。

そこで、本発明者は焼き出しが効果的に行なえ、かつフィラメントの使用寿命も減じることがないようにするために、フィラメントに電力を供給する電源装置の出力電圧を、通常点火時に必要な電圧と、それより高い電圧とに切り替えることができるようにしたガスクロマトグラフ検出器を提案している（特許文献１参照。）。
特開平１１―１０１７７９号公報

本発明者の提案した検出器を使用すれば、点火不良時にのみフィラメントに電源装置の出力電圧を上げて点火不良を防ぐことができるようになるため、フィラメントの寿命を長くすることができる。そのためには点火不良が生じたか否かを検出す必要がある。例えば、検出器の出力信号値に基づいて点火不良の発生を検出するのも１つの方法である。
本発明は実際の点火不良を検出するのではなく、点火不良が発生する可能性の高い条件の場合にはフィラメントに供給する電力を自動的に高めるようにすることにより、点火不良を防ぐとともにフィラメントの寿命を長くすることを目的とするものである。

ガスクロマトグラフィのカラムには大別してキャピラリーカラムとパックドカラムの２種類があり、使用するカラムによってフィラメントの汚染度合いが異なり、フィラメントメンテナンスの周期も異なることがわかってきた。特にパックドカラム使用時にフィラメントが汚れやすい。

そこで、本発明は、フィラメントの汚染の可能性の高い場合にのみフィラメントに大きい電力を供給するようにすることにより上記目的を達成しようとするものであり、ガスクロマトグラフにカラムの装着履歴を残し、その履歴を点火時に参照し、汚染されやすいパックドカラムを使用した後の点火時にはイグナイタ電力を増大させて点火し、点火不良を回避するものである。

すなわち、本発明のガスクロマトグラフは、キャリアガスの流路に沿って試料注入部、分離用カラム、検出器及び設定された分析条件に従って分析動作を制御する制御部を備え、カラムは種類の異なるものに交換可能になっており、検出器はカラム流出気体と相互作用をするバーナ、当該相互作用の結果生じる物理化学変化を検出する検知部、バーナ点火フィラメント及びバーナ点火フィラメントに電力を供給する電源装置を備え、かつバーナ点火フィラメントに供給する電力を通常点火時に必要な電力とそれより大きい電力とに切替え可能になっているものであり、制御部は前回の測定時に装着されていたカラムの種類によってバーナ点火フィラメントに供給する電力を決定するものであることを特徴とする。

キャピラリーカラム等の液相濃度の低いカラム、すなわちカラムブリーディングの少ないカラム、を使用している場合には必要最小限の電力で点火を行い、液相濃度が高く汚染が起こりやすいカラムを使用した後にだけイグナイタの電力を上げて点火し、点火不良を防ぐものである。

制御部がバーナ点火フィラメントに供給する電力を決定する際の判断材料とするカラムの種類には、カラムがパックドカラムの場合には液相の種類及び液相の濃度も含めるようにしてもよい。
バーナ点火フィラメントに供給する電力は２種類から選択するようにしてもよく、又は３種類以上から選択するようにしてもよい。

キャピラリーカラムを主に使用する場合にはあまり問題にならないが、パックドカラムを使用した場合にはカラムの液相蒸気の多さからイグナイタのフィラメントが汚染され、点火不良を起こし易くなる傾向にあった。点火時に確実性を確保するために常時イグナイタの電力を上げて対応するとフィラメントの耐久性が低下してしまう弊害があったが、装着されたカラムの履歴を残し、点火時に前回運転時にどのようなカラムが装着されていたかを参照し、カラムの種類によって汚染程度を推測し、必要な場合にだけイグナイタ電力を上げて点火することで確実性を確保したまま、フィラメントの寿命延長を図ることができる。

制御部がバーナ点火フィラメントに供給する電力を決定する際に、カラムがパックドカラムの場合には液相種類及び液相濃度も含めるようにすれば、フィラメントの汚染度をより正確に推定することができるようになる。

バーナ点火フィラメントに供給する電力を２種類から選択するようにすれば、イグナイタの構成が簡単なものですむ。
バーナ点火フィラメントに供給する電力を３種類以上から選択するようにすれば、フィラメントの汚染度に応じて最適な電力を供給することができ、点火の確実性を確保したまま、フィラメントの寿命をより延長することができる。

図１は一実施例を概略的に表わしたものである。符号２によって概略的に表わされるガスクロマトグラフ本体には、キャリアガスの流路に沿って試料を注入するインジェクタが２種類設けられている。ここではキャピラリー用インジェクタ４ａとパックドカラム用インジェクタ４ｂが設けられており、カラムはそのどちらかに装着されるようになっている。図１の例ではカラムとしてパックドカラム６ａが装着されており、パックドカラム用インジェクタ４ｂにそのカラム６ａの一端が装着されている。カラム６ａの他端にはカラムで分離された試料成分を検出するために検出器８が設けられている。検出器８は水素炎を用いるもののであり、ＦＩＤ又はＦＰＤである。

このガスクロマトグラフの分析動作を制御するためにＣＰＵからなる制御部１０が設けられている。制御部１０には入力部１２から、装着されているカラムの種類、キャリアガスの種類や流量、カラムオーブンの温度などが分析条件として設定される。カラムの種類にはキャピラリーカラムであるかパックドカラムであるかだけでなく、パックドカラムの場合にはその液相の種類や濃度も含めることができる。制御部１０はインジェクタ４ａ又は４ｂによる試料注入動作の制御と、検出器８における水素炎への点火動作の制御などを行なう。

制御部１０にはメモリ１４が接続されており、入力部１２から設定された分析条件が履歴としてメモリ１４に記憶される。制御部１０はメモリ１４に記憶されている前回の分析条件のうちのカラムの種類を読み出し、今回の分析開始にあたり検出器８でのイグナイタのフィラメントへの供給電力をそのカラムの種類に基づいて決定する。カラムの種類による判断は、キャピラリーカラムであるかパックドカラムであるかによって行なってもよく、パックドカラムの場合にはその液相の種類や濃度も含めてフィラメントへの供給電力を決定するようにしてもよい。

図２は同じガスクロマトグラフで、カラムとしてキャピラリーカラム６ｂが装着された状態を表わしている。キャピラリーカラム６ｂの一端はキャピラリー用インジェクタ４ａに接続されている。キャピラリー用インジェクタ４ａは注入された試料の一部のみをキャピラリーカラム６ｂに導入し、残りを排出するスプリッタを備えている。

図３は検出器８の中にある水素炎点火用のイグナイタの一例を示したものである。しかし、本発明で使用するイグナイタはこれに限定されるものではない。
２０は交流電源であり、所定の電圧で一定電流の交流電力を供給することができる。電源装置２０の出力側には点火フィラメント２１と抵抗２２の直列回路が接続されている。抵抗２２に並列に抵抗２３がリレースイッチ２４を介して断続可能に接続されている。リレースイッチ２４の開閉は制御部１０により制御される。

フィラメント２１と直列に接続された抵抗の抵抗値がリレースイッチ２４の開閉により変えられるとフィラメント２１での電圧降下が変わり、フィラメント２１の温度が変わる。フィラメント２１の温度が通常点火時と汚染時に適当な温度になるように抵抗２２，２３の抵抗値を設定し、リレースイッチ２４を開閉することで通常点火時と汚染時の選択をする。制御部１０は、点火時に前回の運転時に装着されていたカラム履歴を参照し、そのカラムの種類により、さらにパックドカラムの場合には液相種類及び液相濃度も含めて判断して適当なイグナイタ電力により点火を行なう。

その判断の結果、フィラメント２１の汚染が少ないと判断された場合は、通常のバーナ点火となる。そのときは、リレースイッチ２４が開かれ、点火フィラメント２１と抵抗２２が直列につながれた状態となる。この状態で、ガスクロマトグラフ検出器に燃焼ガスと助燃ガスを流されると、点火フィラメント２１が通電して赤熱し、バーナが点火する。

点火フィラメントが汚れていると判断された場合には、リレースイッチ２４が閉じられて抵抗２３が抵抗２２と並列に挿入される。これにより、抵抗２２と抵抗２３との全体の抵抗値が小さくなり、点火フィラメント２１にはより高い電圧が負荷される。この状態で点火フィラメント２１が通電されると表面に付着していた汚れが除去されるとともに、バーナが点火する。

図４を参照して同実施例の動作を説明する。ここでは、初回の分析動作から説明する。
（Ａ）は初回の分析動作である。装置が起動され、装置構成と分析条件が入力部１２から入力される。制御部１０はその入力情報により各部を制御し分析を行なう。このとき、入力された条件はメモリ１４に記憶される。その分析が終了して装置が停止される。

（Ｂ）は２回目以降の分析動作である。２回目以降の分析時に、装置が再起動され、必要に応じて装置構成が変更される。装置構成と分析条件が入力部１２から入力される。制御部１０はメモリ１４から前回分析時の条件を参照し、パックドカラムが使用されていたかを判定し、点火時のイグナイタの電力を決定し、検出器のイグナイタの電力を設定する。そして、制御部１０は入力情報に基づいて各部を制御し分析を行なう。

イグナイタとしては、図３に示したように２種類の抵抗値を切り替えるだけでなく、さらに複数の抵抗を組み合わせて切り替え可能にすることで３種類以上の電力を選択できるようにしてもよい。
また、点火フィラメント２１と直列に配した抵抗値を変える回路に限らず、供給電源部の電圧をリレー等を用いて変更させるようにしてもよい。

カラムの種類だけでなく前回実行された分析メソッド（分析条件）の内容を参照し、カラムの最高使用温度にどれだけ近づいて温度を上げていたかによっても汚染度を判断し、イグナイタ電力を変更するようにしてもよい。特にパックドカラムの場合は、カラムの最高使用温度に近い温度で使用するほどカラムブリーディングが多くなり、イグナイタのフィラメントの汚染度が高くなる。

本発明は検出器としてＦＩＤ又はＦＰＤを備えたガスクロマトグラフに利用することができる。

一実施例を、パックドカラムを装着した状態で示す概略構成図である。 同実施例を、キャピラリーカラムを装着した状態で示す概略構成図である。 同実施例における検出器内のイグナイタの一例を示す回路図である。 同実施例の動作を示すフローチャート図である。

符号の説明

２ ガスクロマトグラフ本体
４ａ，４ｂ インジェクタ
６ａ パックドカラム
６ｂ キャピラリーカラム
８ 検出器
１０ 制御部
１２ 入力部
１４ メモリ
２０ 交流電源
２１ 点火フィラメント
２２，２３ 抵抗
２４ リレースイッチ

Claims (4)

1. キャリアガスの流路に沿って試料注入部、分離用カラム、検出器及び設定された分析条件に従って分析動作を制御する制御部を備えたガスクロマトグラフにおいて、
   前記カラムは種類の異なるものに交換可能になっており、
   前記検出器はカラム流出気体と相互作用をするバーナ、当該相互作用の結果生じる物理化学変化を検出する検知部、バーナ点火フィラメント及びバーナ点火フィラメントに電力を供給する電源装置を備え、かつバーナ点火フィラメントに供給する電力を通常点火時に必要な電力とそれより大きい電力とに切替え可能になっているものであり、
   前記制御部は前回の測定時に装着されていたカラムの種類によってバーナ点火フィラメントに供給する電力を決定するものであることを特徴とするガスクロマトグラフ。
2. 前記制御部がバーナ点火フィラメントに供給する電力を決定する際の判断材料とするカラムの種類には、カラムがパックドカラムの場合には液相の種類及び液相の濃度も含める請求項１に記載のガスクロマトグラフ。
3. バーナ点火フィラメントに供給する電力は２種類から選択する請求項１又は２に記載のガスクロマトグラフ。
4. バーナ点火フィラメントに供給する電力は３種類以上から選択する請求項１又は２に記載のガスクロマトグラフ。
   

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