JP2007071635A

JP2007071635A - ガスクロマトグラフ装置

Info

Publication number: JP2007071635A
Application number: JP2005257743A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 宏伊藤; Atsushi Murase; 篤村瀬; Atsushi Yamamoto; 敦山本; Yoshinori Inoue; 嘉則井上; Kazuichi Hayakawa; 和一早川
Original assignee: Kanazawa University NUC; Toyota Central R&D Labs Inc; Chubu University
Current assignee: Kanazawa University NUC; Toyota Central R&D Labs Inc; Chubu University
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】蒸気発生材料の微粒子状態の蒸気をガス体に含有させて所望に加湿されたガス体を得るにあたり、前記蒸気発生材料の蒸気の加湿量や加湿割合を任意かつ安定に制御することができ、かつこれを簡便な構成により実現できるガスクロマトグラフ装置を提供する。
【解決手段】ガスクロマトグラフ装置１０では、蒸気発生器１２及び蒸気発生器１４を備えており、この蒸気発生器１２において、流通するガス体が微粒子状態の液体で加湿され（Ｇ1）、またこれと同様に、蒸気発生器１４においてもガス体が加湿され（Ｇ2）、さらに、これらが合流したガス体（Ｇ3）が、ガス体供給源２４Ａから主流路４８へ送給されたガス体（Ｇ0）に混合されて所定に加湿されたガス体（Ｇ4）が生成されて排出（提供）される。
【選択図】図１

Description

本発明は、加湿されたガス体をキャリアーガスとしたガスクロマトグラフ装置に関する。

水に代表される液体を空気などのガス体に溶解（加湿）し、この加湿ガス体をキャリアーガスとしたガスクロマトグラフ装置（所謂、スチームクロマトグラフ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のガスクロマトグラフ装置（スチームクロマトグラフ）は、一般のガスクロマトグラフとは全く異なる新たな分離機能を生み出す手法として好適である。

ところで、前記加湿ガス体を得るためには、当該液体を超音波などの方法で微細な粒子にする、加熱などの手段により蒸気とする、霧吹き（ネブライザー）を用いる、等によって大気に放出して加湿空気を得ていた。

しかしながら、このような従来の加湿手法では、以下の問題を生じていた。
（１）均一な蒸気を得られない
超音波、加熱気化、霧吹きなどのように水粒子を多量に放出し加湿する手法では、大きな水粒子（蒸気）が放出されるため、粒子分離などの手段を講じなければならず、発生した蒸気の絶対量は把握できるが、発生量自体を制御することが極めて困難である。このため、例えば、過飽和などの現象を生じたり、ヒーターの制御、液滴の大きさの影響を大きく受け、均一な蒸気を長時間連続して得ることは不可能であり、均一蒸気の安定的な供給性が悪い。
（２）精細な湿度制御及び少量加湿雰囲気ガスの提供が困難
超音波、加熱気化、霧吹きなどの加湿機構は、大量の気化雰囲気を得ることを目的としたものであるため、加湿蒸気の発生量が多く、短時間内では精細な湿度制御ができない。また、これらの理由により、数ｍL/minから数L/min程度の少量の加湿雰囲気ガスを提供（生成）でき難い。
（３）使用条件に制限がある
一般的に、昇華するような固形物は想定されていない。また、圧力を変更すると沸点自体も変わるため、一定圧力での使用に限定される。さらに、ガラスを使用した加湿装置では、０．１ＭＰａを越えるような高圧下または減圧では装置の破損が危惧される。また、超音波方式では、振動子の寿命により長時間の連続加湿はできない。

さらに、以上の手法は、一般的に水と空気を想定したものである。

このように、従来の加湿手法を適用したガスクロマトグラフ装置（スチームクロマトグラフ）は、加湿ガス体の発生量の変動が大きく、精細に湿度を制御したり経過時間毎に蒸気の種類を変更したりあるいは複数の成分を加湿したりすることができず、このため、要求された最適な（任意の）加湿状態にするための手段が切望されていた。
特開昭６１−４７５５９号公報

本発明は上記事実を考慮し、蒸気発生材料の微粒子状態の蒸気をガス体に含有させて所望に加湿されたガス体を得るにあたり、前記蒸気発生材料の蒸気の加湿量や加湿割合を任意かつ安定に制御することができ、かつこれを簡便な構成により実現できるガスクロマトグラフ装置を提供することが目的である。

本発明の目的は、以下のガスクロマトグラフ装置によって達成された。

請求項１に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、ガス体供給源から所定のガス体が供給され、蒸気発生材料を内部に保持すると共に前記保持した蒸気発生材料を前記供給されたガス体により所定の微粒子状態で放出することで、当該微粒子状態の蒸気を流通する前記ガス体に含有させて加湿されたガス体を生成する蒸気発生器と、前記蒸気発生器の上流側流路及び下流側流路に接続され、当該流路を流れるガス体の流量を測定する流量測定器と、前記蒸気発生器の上流側流路及び下流側流路の少なくとも何れか一方に接続され、前記流量測定器による検出結果に基づいて、前記蒸気発生器から供出される前記加湿されたガス体の供出量を制御する流量制御部と、を備えている。

請求項１記載のガスクロマトグラフ装置では、蒸気発生器を備えており、この蒸気発生器がガス体の加湿を行う。すなわち、蒸気発生器には蒸気発生材料が内部に保持されており、ガス体を流通させることにより、当該通過ガスに蒸気発生材料が微粒子状態で含有されて加湿されて下流側へと供出される。

なお、蒸気発生器の蒸気発生材料保持部の保持材としては、高分子保水材、ろ紙材、脱脂綿、化繊、ガラス繊維、セラミックスなどの溶液を一時的に蓄える材料が用いられる。この材質を変えることにより、加湿特性を大きく変えることができる。例えば、保液性が高くかつ離液性がよい材料ほど効率が良く、弗化ビニリデン樹脂、ナイロン樹脂などが相当する。湿度は、保液量（流通するガス体に対する接触面積）、効率（材料離液性）、接触流速・距離、温度、及び圧力などにより変更（制御）できる。一方、粒子放出防止策としての止液材としては、テフロン（登録商標）製のメンブランフィルタなどの薄膜状のフィルター、セラミックスなどを用いる。

ナイロン毛糸を例に加湿過程を示すと、先ず、液体を含んだナイロン毛糸（保液材）にガス体が通過すると、繊維表面の微細な溶液を奪い通過するガス体が加湿される。その後、内部の溶液が毛細管現象などで再表面に供給される。加湿されたガス体は、止液材で細かな粒子のみ通過し、大きな粒子は止められ再び加湿に供される。このようにして、流通するガス体を微粒子状態の液体で加湿する構成である。

なお、前述の如き蒸気発生器（加湿器）として好適な構成のものを、本出願人が既に提案している（特願２００３−１８６２０７号）。

ここで、請求項１記載のガスクロマトグラフ装置では、蒸気発生器から供出される前記加湿されたガス体の供出量を任意に制御すること（蒸気発生量の詳細な把握）が可能である。

すなわち、蒸気発生器の上流側流路及び下流側流路には流量測定器が接続されており、蒸気発生器の上流側流路では当該流路を流れるガス体（非加湿のキャリヤーガスのみ）の流量が測定され、一方、蒸気発生器の下流側流路では当該流路を流れる加湿されたガス体（蒸気が含有したガス体）の流量が測定される。これにより、両者の流量差を求めれば蒸気発生量が把握でき、この検出結果に基づいて、流量制御部によって制御することで、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体を得ることができる。

このように、請求項１記載のガスクロマトグラフ装置では、ガス体に微粒子状態の蒸気発生材料を含有させて所望に加湿されたガス体を得るにあたり、前記蒸気発生材料の加湿量や加湿割合を任意かつ安定に制御することができ、かつこれを簡便な構成により実現することができる。

なお、流量測定器としては、所謂ＭＦＭ（マスフローメーター）を適用することができ、また、流量制御部としては、所謂ＭＦＣ（マスフローコントローラー）を適用することができ、さらに、両者を組み合わせて構成することも可能である。

請求項２に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項１記載のガスクロマトグラフ装置において、前記ガス体供給源からの前記ガス体が前記蒸気発生器とは独立して送給される主流路を設けると共に、前記蒸気発生器の前記ガス体供出側を前記主流路に接続して構成し、前記ガス体供給源から前記主流路へ送給された前記ガス体に、前記蒸気発生器から供出されるガス体を混合することで加湿されたガス体を生成する、ことを特徴としている。

請求項２記載のガスクロマトグラフ装置では、蒸気発生器がガス体の基本的な（前段階としての）加湿を行う。すなわち、前述の如き蒸気発生器から供出されたガス体（前記前段階の加湿が行われた後のガス体）は、ガス体供給源から主流路へ送給されたガス体（すなわち、蒸気発生器を通過させない非加湿のガス体）に混合され、これにより、所定に加湿されたガス体が生成されて排出（提供）される。

ここで、請求項２記載のガスクロマトグラフ装置では、ガス体供給源から主流路へ送給されるガス体（すなわち、蒸気発生器を通過させない非加湿のガス体）と、蒸気発生器から供出されるガス体（前記前段階の加湿が行われた後のガス体）とを混合することで所定に加湿されたガス体を生成する構成であるため、前記主流路へ送給されるガス体（非加湿のガス体）と、蒸気発生器から供出されるガス体（前段階の加湿後のガス体）の混合割合を任意に変更（制御）すれば、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体を得ることができる。

このように、請求項２記載のガスクロマトグラフ装置では、ガス体に微粒子状態の蒸気発生材料を含有させて所望に加湿されたガス体を得るにあたり、前記蒸気発生材料の加湿量や加湿割合を任意かつ安定に制御することができ、かつこれを簡便な構成により実現することができる。

請求項３に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項２記載のガスクロマトグラフ装置において、前記ガス体供給源からの前記主流路への前記ガス体の送給量、及び前記ガス体供給源からの前記蒸気発生器への前記ガス体の供給量をそれぞれ独立して制御可能とした、ことを特徴としている。

請求項３記載のガスクロマトグラフ装置では、ガス体供給源から主流路へ送給されるガス体（非加湿のガス体）の送給量と、ガス体供給源からの蒸気発生器へ供給されるガス体（非加湿のガス体）の供給量とをそれぞれ独立して制御可能であるため、蒸気発生器から供出されるガス体（前段階の加湿後のガス体）の供出量を制御することができ、結果的に、両者（非加湿のガス体と、前段階の加湿後のガス体）の混合割合を任意に変更することができ、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体を得ることができる。

請求項４に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記蒸気発生器の温度を制御可能とした、ことを特徴としている。

請求項４記載のガスクロマトグラフ装置では、蒸気発生器の温度を制御可能であるため、蒸気発生器から供出されるガス体の供出量を制御することができ、結果的に、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体を得ることができる。

請求項５に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記蒸気発生器を複数備え、かつ、前記各蒸気発生器は並列的に接続されている、ことを特徴としている。

請求項５記載のガスクロマトグラフ装置では、蒸気発生器を複数備えておりしかも各蒸気発生器は並列的に接続されているため、生成するガス体の加湿状態を任意の時間で任意の割合で変化（グラジェント）させることが可能になる。また、各蒸気発生器がそれぞれ独立した構成であるため設置が容易であり、しかも、それぞれが単独で動作可能なため生成する複数の加湿ガス体を時間、流量などの条件に基づいて混合することが容易となる。例えば、乾燥状態から５分後に湿度５０％とし、１０分後に香り成分を追加するなどのガス体生成が可能となる。さらに、前述の如き混合・切り替え等は、瞬時に行うことが可能であるばかりか、グラジェントと呼ばれるように徐々に変化させ所定時間にその目的濃度に達するように生成することも可能になる。

請求項６に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記蒸気発生器の前記主流路への接続流路に、当該蒸気発生器から供出されるガス体の物性を検出するセンサを設けた、ことを特徴としている。

請求項６記載のガスクロマトグラフ装置では、蒸気発生器から供出されるガス体の物性を検出することができるため、前記各請求項に記載した如き加湿ガス体の精細な生成制御を行うことが容易になる。例えば、各種センサからの検出信号に基づいてＣＰＵが情報収集及び解析を行い、バルブ、流量調節器などを適切に処理する構成とすることにより、前記各請求項に記載した如き加湿ガス体の精細な生成制御を行うことができる。

センサとしては、湿度、温度を始めとする各種センサ、あるいはガスクロマトグラフ装置の物性検出部などに使用される水素炎型検出器などの検出器を使用することができる。ガスまたは溶液の組成の変化を検出する水素炎型検出器などの場合、分取流路を設けて加湿ガス体の一部を分取・検出する。この場合、分取した量をＣＰＵにより自動補正することも容易である。センサの検出上限を超えるような濃度の場合においても、上記と同様に分取・希釈によりセンサの動作保証内に希釈測定することもできる。また、予めガス体、液体の物性情報をデータベース化することにより、加湿割合などがより制御し易くなる。

請求項７に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記ガス体供給源から供給される前記ガス体は、空気、炭酸ガス、窒素、水素、ヘリウム、及びアルゴンのうちの一つまたは複数を含む、ことを特徴としている。

請求項８に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記蒸気発生材料は、水、アルコール、及びその他有機化合物のうちの一つまたは複数を含む、ことを特徴としている。

請求項９に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項８に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記蒸気発生材料は、沸点が−１００℃〜２００℃の液体とされる、ことを特徴としている。

さらに、請求項１０に係る発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記蒸気発生材料は、昇華性の固体試料とされる、ことを特徴としている。

以上説明した如く本発明に係るガスクロマトグラフ装置は、ガス体に微粒子状態の蒸気発生材料を含有させて所望に加湿されたガス体を得るにあたり、前記蒸気発生材料の加湿量や加湿割合を任意かつ安定に制御することができ、かつこれを簡便な構成により実現することができるという優れた効果を有している。

図１には、本発明の実施の形態に係るガスクロマトグラフ装置１０の全体構成図が示されている。

このガスクロマトグラフ装置１０は、蒸気発生器１２及び蒸気発生器１４を備えている。蒸気発生器１２と蒸気発生器１４は、基本的に同一の構成とされており、互いに独立して設けられている。

ここで、図２には蒸気発生器１２の構成が概略的な断面図にて示されており、図３には蒸気発生器１２の原理図が示されている。蒸気発生器１２は、供給部１６、保液部１８、止液部２０、及び空間層２２によって構成されている。供給部１６は、ガス体供給源２４Ａから流路２６を介して所定のガス体Ｇ₀（例えば、空気）が供給される。保液部１８は、供給部１６に連通して設けられており、親液性または保水性と透過性を有する材料で構成された保液材１８Ａを有している。この保液部１８は、液体供給源２８Ａから流路３０を介して所定の液体Ｅ（加湿物質、例えば、水）が供給され、しかもこの液体Ｅを保液材１８Ａで保液すると共にこの保液した液体を、供給部１６から流通されたガス体Ｇ₀により微粒子状態で放出することができる。また、止液部２０は、保液部１８に連通して設けられており、疎液性の材料で構成された止液材２０Ａを有している。この止液部２０は、保液部１８から流通されたガス体Ｇ₀により保液部１８から放出された前記液体Ｅを所定の微粒子状態で放出することができる。さらに、空間層２２は、保液部１８と止液部２０の間に設けられており、保液部１８から放出された前記液体Ｅの粒子膜の生成を抑制する。

これらにより、蒸気発生器１２は、流通する（内部を通過する）ガス体Ｇ₀に止液部２０から放出される微粒子状態の液体Ｅを含有させて一定の割合で加湿する（加湿されたガス体Ｇ₁を生成する）ことができる構成である。

またさらに、蒸気発生器１２の本体部分には加熱・冷却部１３が設けられており、必要に応じて加熱・冷却部１３を加熱または冷却することにより、温度制御可能となっている。

なお、他方の蒸気発生器１４も前述した蒸気発生器１２と同様の構成であり、ガス体供給源２４Ｂから供給されて流通する（内部を通過する）ガス体Ｇ₀に微粒子状態の液体Ｅを含有させて一定の割合で加湿する（加湿されたガス体Ｇ₂を生成する）ことができる。

以上の構成の蒸気発生器１２の保液部１８に液体供給源２８Ａから液体Ｅを供給するための流路３０には、バルブ３１が設けられており、また、蒸気発生器１４の保液部３４に液体供給源２８Ｂから液体Ｅを供給するための流路４０には、バルブ４１が設けられている。

さらに、蒸気発生器１２の供給部１６にガス体供給源２４Ａからガス体Ｇ₀を供給するための流路２６には、バルブ４３及びマスフローメーター４４が設けられており、また同様に、蒸気発生器１４の供給部３２にガス体供給源２４Ｂからガス体Ｇ₀を供給するための流路４２には、バルブ４５及びマスフローメーター４６が設けられている。

一方、ガス体供給源２４Ｃには、蒸気発生器１２の供給部１６に所定のガス体Ｇ₀を供給するための流路２６や蒸気発生器１４の供給部３２に所定のガス体Ｇ₀を供給するための流路４２とは独立して、主流路４８が接続されている。主流路４８には、ガス体供給源２４Ｃからの前記ガス体Ｇ₀が、蒸気発生器１２及び蒸気発生器１４とは独立して送給されるようになっている。この主流路４８には、バルブ４９及びマスフローコントローラ５０が設けられている。

さらに、この主流路４８には、前記蒸気発生器１２及び蒸気発生器１４の供出側が接続されている。すなわち、蒸気発生器１２の止液部２０が、供出路５２によって主流路４８に接続されており、また、蒸気発生器１４の止液部３６が、供出路５４によって主流路４８に接続されている。すなわち、各蒸気発生器１２と蒸気発生器１４とは、主流路４８に対し、並列的に接続された構成となっている。

これにより、ガス体供給源２４Ｃから主流路４８へ送給されたガス体Ｇ₀に、蒸気発生器１２から供出されるガス体Ｇ₁のみを混合して加湿されたガス体Ｇ₄を生成することができる構成であり、またしかも、蒸気発生器１２から供出されるガス体Ｇ₁に、蒸気発生器１４から供出されるガス体Ｇ₂を混合して新たに加湿されたガス体Ｇ₃とした状態で、ガス体Ｇ₀に混合してガス体Ｇ₄を生成することもできる構成である。

また、蒸気発生器１２の供出路５２には、マスフローコントローラ５６が設けられている。同様に、蒸気発生器１４の供出路５４には、マスフローコントローラ６０が設けられている。

さらに、前記主流路４８には、供出路５２及び供出路５４の接続箇所よりも下流側に、マスフローメーター７０が設けられている。

前述したバルブ３１及びバルブ４１はＣＰＵ７６に接続されており、蒸気発生器１２あるいは蒸気発生器１４への液体Ｅの供給を制御することができる。また同様に、バルブ４９及びマスフローコントローラ５０もＣＰＵ７６に接続されており、主流路４８を流れるガス体の流量を独立して制御することができる。

またさらに、バルブ４３、マスフローメーター４４及びマスフローコントローラ５６もＣＰＵ７６に接続されており、蒸気発生器１２から供出されるガス体Ｇ₁の流量を制御することができる。すなわち、蒸気発生器１２の上流側流路（流路２６）では当該流路２６を流れるガス体（非加湿のキャリヤーガスのみ）の流量がマスフローメーター４４によって測定され、一方、蒸気発生器１２の下流側流路（供出路５２）では当該供出路５２を流れる加湿されたガス体Ｇ₁（蒸気が含有したガス体）の流量がマスフローコントローラ５６によって測定される。これにより、両者の流量差を求めれば蒸気発生量が把握でき、この検出結果に基づいて、マスフローコントローラ５６によって制御することで、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体Ｇ₁を得ることができる。

これと同様に、バルブ４５、マスフローメーター４６及びマスフローコントローラ６０もＣＰＵ７６に接続されており、蒸気発生器１４から供出されるガス体Ｇ₂の流量を制御することができる。すなわち、蒸気発生器１４の上流側流路（流路４２）では当該流路４２を流れるガス体（非加湿のキャリヤーガスのみ）の流量がマスフローメーター４６によって測定され、一方、蒸気発生器１４の下流側流路（供出路５４）では当該供出路５４を流れる加湿されたガス体Ｇ₂（蒸気が含有したガス体）の流量がマスフローコントローラ６０によって測定される。これにより、両者の流量差を求めれば蒸気発生量が把握でき、この検出結果に基づいて、マスフローコントローラ６０によって制御することで、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体Ｇ₂を得ることができる。

さらに、マスフローメーター７０もＣＰＵ７６に接続されており、上記構成と併せて、生成されて下流に供出される加湿されたガス体Ｇ₄の流量を制御することができる構成である。

ＣＰＵ７６には、予めデータベースにガス体Ｇ₀乃至Ｇ₄、及び液体Ｅの沸点、粘度などの物性、各マスフローメーター、各マスフローコントローラなどでの換算係数、加湿運転制御方法などが記載されており、各マスフローメーター及び各マスフローコントローラからの検出信号及びユーザーが入力した使用流量や制御方法などに基づいて、最適な制御条件を決定し上記で示した各バルブ、各マスフローメーター、及び各マスフローコントローラを制御する。また、データ不足などでＣＰＵ７６が処理できない場合には、ユーザーが必要な情報、制御方法を入力することも可能となっている。

以上の構成により生成される加湿されたガス体Ｇ₄の下流側（供出側）には、検出器８０（ガスクロマトグラフ）が接続されており、加湿されたガス体Ｇ₄を分析することができる。

なお、上記構成のガスクロマトグラフ装置１０においては、液体供給源２８Ａ、２８Ｂから供給される前記液体Ｅとしては、水が一般的であるが、その他に例えばアルコールあるいは両者を含む構成とすることができる。また、蒸気発生器１２と蒸気発生器１４へ供給される液体Ｅを互いに異ならせて（Ａ、Ｂ二つの液体を使用する）構成とすることもできる。さらに、ガス体供給源２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから供給される前記ガス体Ｇ₀としては、空気が一般的であるが、その他に例えば炭酸ガス、窒素、水素、ヘリウム、及びアルゴンのうちの一つまたは複数を含む構成とすることができる。

この場合、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）には、例えば加湿されたガス体量が、数ｍＬ／min程度以上の極微少量から数十Ｌ／minのような流量となるように想定し、かつ、加湿液体の種類、加湿量を精度良く管理する場合の例が示されている。

次ぎに、本実施の形態の作用を説明する。

上記構成のガスクロマトグラフ装置１０では、蒸気発生器１２及び蒸気発生器１４を備えており、これらの蒸気発生器１２及び蒸気発生器１４が、ガス体Ｇ₀の加湿を行う。

すなわち、先ず、蒸気発生器１２は、液体Ｅを保液する保液部１８、空間層２２、及び、液体Ｅを微粒子状態で放出する止液部２０で構成されており、ガス体Ｇ₀を流通させることにより、当該通過ガスに液体Ｅが微粒子状態で含有されて加湿されて下流側（供出路５２）へと供出される。

ナイロン毛糸を例に加湿過程を示すと、先ず、液体Ｅを含んだナイロン毛糸（保液材１８Ａ）にガス体Ｇ₀が通過すると、繊維表面の微細な液体を奪い通過するガス体Ｇ₀が加湿される。その後、内部の液体Ｅが毛細管現象などで再表面に供給される。加湿されたガス体Ｇ₀は、止液材２０Ａで細かな粒子のみ通過し、大きな粒子は止められ再び加湿に供される。このようにして、流通するガス体Ｇ₀が微粒子状態の液体Ｅで加湿されてガス体Ｇ₁が生成される。

またこれと同様に、蒸気発生器１４においてもガス体Ｇ₀が加湿され、供出路５４を介してガス体Ｇ₂が供出される。

さらに、前述の如き蒸気発生器１２から供出路５２を介して供出されたガス体Ｇ₁及び蒸気発生器１４から供出路５４を介して供出されたガス体Ｇ₂が混合されてガス体Ｇ₃となり、更にこのガス体Ｇ₃は、ガス体供給源２４Ｃから主流路４８へ送給されたガス体Ｇ₀（すなわち、蒸気発生器１２、１４を通過させない非加湿のガス体）に混合され、これにより、所定に加湿されたガス体Ｇ₄が生成されて排出（提供）される。

ここで、このガスクロマトグラフ装置１０では、蒸気発生器１２から供出されるガス体Ｇ₁（前記加湿が行われた後のガス体）と、ガス体供給源２４Ｃから主流路４８へ送給されるガス体Ｇ₀（すなわち、蒸気発生器１２を通過させない非加湿のガス体）とを混合することで所定に加湿されたガス体Ｇ₄を生成する構成であり、またあるいは、蒸気発生器１２から供出されるガス体Ｇ₁に、蒸気発生器１４から供出されるガス体Ｇ₂とを更に混合することで所定に加湿されたガス体Ｇ₃を生成し、しかもこのガス体Ｇ₃にガス体Ｇ₀とを混合して、所定に加湿されたガス体Ｇ₄を生成する構成であり、しかも、ガス体供給源２４Ｃから主流路４８へ送給されるガス体Ｇ₀の送給量と、ガス体供給源２４Ａからの蒸気発生器１２へ供給されるガス体Ｇ₀の供給量と、ガス体供給源２４Ｂからの蒸気発生器１４へ供給されるガス体Ｇ₀の供給量とをそれぞれ独立して制御可能であるため、前記主流路４８へ送給されるガス体Ｇ₀（非加湿のガス体）と、蒸気発生器１２から供出されるガス体Ｇ₁（前記加湿後のガス体）の混合割合、あるいは、蒸気発生器１４から供出されるガス体Ｇ₂の更なる混合割合を任意に変更（制御）することで、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体Ｇ₄を得ることができる。

すなわち、例えば、ガス体Ｇ₀として空気を用いた場合について説明する。

４０℃の時の飽和水蒸気量は、５０．２６ｇ／ｋｇである。このとき、空気１モルは、２２．４Ｌ×（２７３＋４０）／２７３から２５．７Ｌとなる。したがって、水の分子量を１８とすると、水蒸気により増加する体積量は、２５．７×（５０．２６／１８）から７１．８Ｌとなる。概算で、空気１Ｌは１ｇとすると、４０℃では、約７．２％流量が加算されることになる。

ここで、前述の如く、蒸気発生器１２の上流側流路（流路２６）では当該流路２６を流れるガス体（非加湿のキャリヤーガスのみ）の流量がマスフローメーター４４によって測定でき、一方、蒸気発生器１２の下流側流路（供出路５２）では当該供出路５２を流れる加湿されたガス体Ｇ₁（蒸気が含有したガス体）の流量がマスフローコントローラ５６によって測定できるため、両者の流量差を求めれば蒸気発生量が把握でき、この検出結果に基づいて、マスフローコントローラ５６によって制御することで、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体Ｇ₁を得ることができる。

これと同様に、蒸気発生器１４の上流側流路（流路４２）では当該流路４２を流れるガス体（非加湿のキャリヤーガスのみ）の流量がマスフローメーター４６によって測定でき、一方、蒸気発生器１４の下流側流路（供出路５４）では当該供出路５４を流れる加湿されたガス体Ｇ₂（蒸気が含有したガス体）の流量がマスフローコントローラ６０によって測定できるため、両者の流量差を求めれば蒸気発生量が把握でき、この検出結果に基づいて、マスフローコントローラ６０によって制御することで、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体Ｇ₂を得ることができる。

なおこの場合、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す如く、マスフローメーター４４とマスフローコントローラ５６とを互いに入れ替えて設置する構成とすることも可能であり、また、マスフローメーター４６とマスフローコントローラ６０とを互いに入れ替えて設置する構成とすることも可能である。例えば、キャリアーガス流量と温度または圧力などと蒸気発生器１２、１４より発生する蒸気量の関係が予め解っている場合、上流側に入れ替えて設置したマスフローコントローラ５６、６０のみを制御することにより、蒸気発生器１２、１４よりも下流側の流量が推定可能となる。このような構成では、一定蒸気量で推移する場合に特に有効であり、装置構成が簡素化でき効果的である。

また、必要に応じて、マスフローメーター４４やマスフローメーター４６自体を「マスフローコントローラ」に換えた構成としてもよい。さらに、他のキャリアーガスライン（供給流路等）の圧力影響などを受けるおそれがある場合には、蒸気発生器１２、１４よりも下流側（主流路４８と供出路５２及び供出路５４の接続箇所との間）に「バルブ」を追加的に設けたり、所謂「逃がし弁」を設ける構成とすることも可能である。

またしかも、このガスクロマトグラフ装置１０では、蒸気発生器１２及び蒸気発生器１４を備えておりしかも各蒸気発生器１２と蒸気発生器１４は並列的に接続されているため、生成するガス体Ｇ₄の加湿状態を任意の時間で任意の割合で変化（グラジェント）させることが可能になる。また、各蒸気発生器１２と蒸気発生器１４とはそれぞれが独立した構成であるため設置が容易であり、しかも、それぞれが単独で動作可能なため生成する前記複数の加湿ガス体を時間、流量などの条件に基づいて混合することが容易となる。例えば、乾燥状態から５分後に湿度５０％とし、１０分後に香り成分を追加するなどのガス体生成が可能となる。さらに、前述の如き混合・切り替え等は、瞬時に行うことが可能であるばかりか、グラジェントと呼ばれるように徐々に変化させ所定時間にその目的濃度に達するように生成することも可能になる。

また、例えば蒸気発生器１２や蒸気発生器１４の供出側流路（供出路５２、供出路５４）に抵抗を付加した構造とすれば、本来の圧力（ガス体供給源２４から供給されるガス体圧）以上での加湿が可能となり、これにより、前述の加湿量制御因子に加え圧力での加湿量制御が可能となる。

また同様に、蒸気発生器１２や蒸気発生器１４の温度を制御可能であるため、蒸気発生器１２あるいは蒸気発生器１４から供出されるガス体Ｇ₁、Ｇ₂の供出量を制御することができ、結果的に、主流路４８へ送給されたガス体Ｇ₀（非加湿のガス体）との混合割合を任意に変更することができ、所望のタイミングで所望に加湿されたガス体Ｇ₄を得ることができる。

さらに、蒸気発生器１２や蒸気発生器１４から供出されるガス体Ｇ₁、Ｇ₂（前段階の加湿後のガス体）の加湿の度合いは、蒸気発生器１２や蒸気発生器１４内部の保液材１８Ａ量、器機の形状や内径・長さ（流通するガス体Ｇ₀に対する接触面積・距離）等によって適宜に設定・変更することもできる。

また、ガス体Ｇ₀の加湿の度合い（加湿されたガス体Ｇ₄の生成）はほぼ一定に推移するため、加湿割合の推定が可能であり、例えば予め解析した加湿挙動及び粘性、沸点などの物性値をデータベース化し、当該データを参照して加湿制御すれば、加湿ガス体Ｇ₄の生成をより安定かつ精細に制御できる。

ここで、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）には、本実施の形態に係るガスクロマトグラフ装置１０の前述の如き作用・効果を、水蒸気によって立証した例が線図にて示されている。

すなわち、ガスクロパック５４（ポリスチレン・ジビニルベンゼン共重合、ポーラスポリマービーズ５０／８０メッシュ）を１／８インチ、内径２．１７ｍｍ、１ｍのステンレスチューブに充填したカラムを用いてｎ−吉草酸とｎ−吉草酸メチルをガスクロマトグラフ分析し、水素炎型の検出器で検出した例である。また、蒸気発生器１２、１４は、４０℃に制御し、蒸気発生液として水を用い、蒸気発生液保持材（保液部１８の保液材１８Ａ）としてアクリル毛糸を用いた。

図６（Ａ）に示す如く、蒸気を加えない状態では、ｎ−吉草酸とｎ−吉草酸メチルは、分離できずに１本のピークとなるが、図６（Ｂ）に示す如く、蒸気を加えることによって、ｎ−吉草酸とｎ−吉草酸メチルとが分離されることが解る。このように、本ガスクロマトグラフ装置１０を適用することで、分離挙動を変更できることが立証できた。

以上説明した如く、本実施の形態に係るガスクロマトグラフ装置１０では、ガス体Ｇ₀に微粒子状態の液体Ｅを含有させて所望に加湿されたガス体Ｇ₄を得るにあたり、前記液体Ｅの加湿量や加湿割合を任意かつ安定に制御することができ、かつこれを簡便な構成により実現することができる。

本発明の実施の形態に係るガスクロマトグラフ装置の全体構成図である。本発明の実施の形態に係るガスクロマトグラフ装置の蒸気発生器の構成を示す概略的な断面図である。本発明の実施の形態に係るガスクロマトグラフ装置の蒸気発生器の原理を説明するための概略的な断面図である。本発明の実施の形態に係るガスクロマトグラフ装置の蒸気発生器における湿度と経過時間の関係を示す線図である。本発明の実施の形態に係るガスクロマトグラフ装置の蒸気発生器に接続されたマスフローメーターとマスフローコントローラの設置状態を示す図２に対応した概略的な断面図である。本発明の実施の形態に係るガスクロマトグラフ装置における作用・効果を水蒸気によって立証した例を示す線図である。

符号の説明

１０ガスクロマトグラフ装置
１２蒸気発生器
１４蒸気発生器
２４Ａ〜２４Ｃガス体供給源
４４マスフローメーター（流量測定器）
４６マスフローメーター（流量測定器）
５６マスフローコントローラ（流量制御部）
６０マスフローコントローラ（流量制御部）
Ｅ液体（蒸気発生材料）
Ｇ₁〜Ｇ₄ガス体

Claims

ガス体供給源から所定のガス体が供給され、蒸気発生材料を内部に保持すると共に前記保持した蒸気発生材料を前記供給されたガス体により所定の微粒子状態で放出することで、当該微粒子状態の蒸気を流通する前記ガス体に含有させて加湿されたガス体を生成する蒸気発生器と、
前記蒸気発生器の上流側流路及び下流側流路に接続され、当該流路を流れるガス体の流量を測定する流量測定器と、
前記蒸気発生器の上流側流路及び下流側流路の少なくとも何れか一方に接続され、前記流量測定器による検出結果に基づいて、前記蒸気発生器から供出される前記加湿されたガス体の供出量を制御する流量制御部と、
を備えたガスクロマトグラフ装置。
前記ガス体供給源からの前記ガス体が前記蒸気発生器とは独立して送給される主流路を設けると共に、前記蒸気発生器の前記ガス体供出側を前記主流路に接続して構成し、
前記ガス体供給源から前記主流路へ送給された前記ガス体に、前記蒸気発生器から供出されるガス体を混合することで加湿されたガス体を生成する、
ことを特徴とする請求項１記載のガスクロマトグラフ装置。
前記ガス体供給源からの前記主流路への前記ガス体の送給量、及び前記ガス体供給源からの前記蒸気発生器への前記ガス体の供給量をそれぞれ独立して制御可能とした、
ことを特徴とする請求項２記載のガスクロマトグラフ装置。
前記蒸気発生器の温度を制御可能とした、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置。
前記蒸気発生器を複数備え、かつ、前記各蒸気発生器は並列的に接続されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置。
前記蒸気発生器の前記主流路への接続流路に、当該蒸気発生器から供出されるガス体の物性を検出するセンサを設けた、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置。
前記ガス体供給源から供給される前記ガス体は、空気、炭酸ガス、窒素、水素、ヘリウム、及びアルゴンのうちの一つまたは複数を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置。
前記蒸気発生材料は、水、アルコール、及びその他有機化合物のうちの一つまたは複数を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置。
前記蒸気発生材料は、沸点が−１００℃〜２００℃の液体とされる、ことを特徴とする請求項８に記載のガスクロマトグラフ装置。
前記蒸気発生材料は、昇華性の固体試料とされる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のガスクロマトグラフ装置。