JP5184170B2 - ガスクロマトグラフ装置およびガス成分検出方法 - Google Patents

Description

本発明は試料ガス中に含まれる物質（成分）を検出するガスクロマトグラフ装置に関する。

ガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）は、例えば、家屋内雰囲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。

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。

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。
特開２００６−３３７１５８

しかしながら、上述のＧＣ装置１００においては、検出対象成分を捕集するときは吸引ポンプ１０４によって試料ガスを流動させ、検出対象成分を検出するときはキャリアガス源１０８によってキャリアガスを流動させており、即ち、試料ガスおよびキャリアガスを流動させる装置等がそれぞれ別個に必要となるため、装置の大型化および製造コストの上昇という問題があった。

したがって、本発明の目的は、試料ガスおよびキャリアガスを流動させる手段を共通化できるガスクロマトグラフ装置およびそのガス成分検出方法を提供することにある。

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に記載のガスクロマトグラフ装置は、図１の基本構成図に示すように、試料ガスの通過に応じて試料ガス成分を捕集し且つキャリアガスの通過に応じて前記捕集した試料ガス成分を脱離させる捕集手段１１、および、前記捕集手段１１から前記キャリアガスによって搬送された前記試料ガス成分を検出する検出手段１２、が直列に接続されてなる成分検出経路１０を有するガスクロマトグラフ装置１において、前記成分検出経路１０における前記検出手段１２側の端部に接続され、前記試料ガスが導入される試料導入部と、前記成分検出経路１０における前記捕集手段１１側の端部に接続され、前記キャリアガスを提供するキャリアガス提供手段と、前記試料導入部から前記成分検出経路１０内への前記試料ガスの導入に応じて、前記試料ガスを前記検出手段１２から前記捕集手段１１に向かう方向に流動させ、且つ、前記キャリアガス提供手段から前記成分検出経路１０内への前記キャリアガスの導入に応じて、前記キャリアガスを前記捕集手段１１から前記検出手段１２に向かう方向に流動させる単一のガス流動手段２０、を有することを特徴とするものである。

請求項２に記載のガスクロマトグラフ装置は、図１の基本構成図に示すように、請求項１に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記成分検出経路１０が、前記キャリアガスが前記捕集手段１１を迂回して前記検出手段１２に流動されるように前記捕集手段１１に対して並列に配設されたバイパス経路３１と、前記キャリアガスが流動される経路として前記捕集手段１１および前記バイパス経路３１を選択的に切り替えるバイパス選択手段３２と、を有し、前記バイパス選択手段３２が、前記検出手段１２の清浄に応じて、前記キャリアガスが流動される経路を前記バイパス経路３１に切り替える手段であることを特徴とするものである。

請求項３に記載のガスクロマトグラフ装置は、図１の基本構成図に示すように、請求項１または２に記載のガスクロマトグラフ装置において、前記成分検出経路１０内を流動された前記試料ガスを排出する排出口４１を有し、前記成分検出経路１０が、前記試料ガスの導入に応じて、前記検出手段１２が接続された側とは反対側に位置する前記捕集手段１１の端部と前記排出口４１とを接続し、且つ、前記キャリアガスの導入に応じて、前記端部と前記キャリアガス提供手段２２とを接続する排出口選択手段４２と、を有することを特徴とするものである。

請求項４に記載のガス成分検出方法は、請求項１に記載のガスクロマトグラフ装置を用いるガス成分検出方法であって、前記試料ガスの導入に応じて、前記試料ガスを前記検出手段から前記捕集手段に向かう方向に流動させることにより、前記捕集手段による試料ガス成分の捕集を行う捕集工程と、前記キャリアガスの導入に応じて、前記キャリアガスを前記捕集手段から前記検出手段に向かう方向に流動させることにより、前記脱離された試料ガス成分を前記捕集手段から前記検出手段に搬送して、試料ガス成分の検出を行う検出工程と、を有することを特徴とする方法である。

請求項５に記載のガス成分検出方法は、請求項２に記載のガスクロマトグラフ装置を用いるガス成分検出方法であって、前記試料ガスの導入に応じて、前記試料ガスを前記検出手段から前記捕集手段に向かう方向に流動させることにより、前記捕集手段による試料ガス成分の捕集を行う捕集工程と、前記検出手段の清浄に応じて、前記キャリアガスが流動される経路を前記バイパス経路に切り替えることにより、前記キャリアガスを前記捕集手段を迂回させて前記検出手段に導入して清浄する清浄工程と、前記キャリアガスの導入に応じて、前記キャリアガスを前記捕集手段から前記検出手段に向かう方向に流動させることにより、前記脱離された試料ガス成分を前記捕集手段から前記検出手段に搬送して、試料ガス成分の検出を行う検出工程と、を有することを特徴とする方法である。

請求項１に記載した本発明のガスクロマトグラフ装置によれば、成分検出経路における検出手段側の端部に接続された試料導入部から成分検出経路内への試料ガスの導入に応じて、試料ガスを検出手段から捕集手段に向かう方向に流動させ、且つ、成分検出経路における捕集手段側の端部に接続されたキャリアガス提供手段から成分検出経路内へのキャリアガスの導入に応じて、キャリアガスを捕集手段から検出手段に向かう方向に流動させる単一のガス流動手段を有していることから、ガス流動手段により、試料ガス成分を捕集するときは、捕集手段を通過するように試料ガスを流動させることができ、また、試料ガス成分を検出するときは、試料ガス成分が検出手段に搬送されるようにキャリアガスを流動させることができるので、試料ガスおよびキャリアガスを流動させるための複数の流動手段を要することなく、それぞれのガスを共通のガス流動手段によって選択的に流動させることができる。よって、ガスクロマトグラフ装置の小型化が可能となり、また、製造コストを下げることができる。

請求項２に記載した本発明のガスクロマトグラフ装置によれば、成分検出経路が、捕集手段に対して並列に配設されたバイパス経路と、キャリアガスが流動される経路として捕集手段およびバイパス経路を選択的に切り替えるバイパス選択手段と、を有しており、バイパス選択手段が、検出手段の清浄に応じてバイパス経路に切り替えることから、検出手段による試料ガス成分の検出前に、キャリアガスを、バイパス経路を経由して検出手段に導入させることできるので、検出手段内に残存している試料ガスをキャリアガスによって排出して、検出手段を清浄することが可能となる。そのため、検出手段内に残存する試料ガス成分による検出誤差の発生を回避することができ、精度の高い検出を行うことができる。

請求項３に記載した本発明のガスクロマトグラフ装置によれば、試料ガスの導入に応じて、試料ガスがガスクロマトグラフ装置外に排出されるように捕集手段と排出口とを接続し、そして、キャリアガスの導入に応じて、キャリアガスが成分検出経路に導入されるように捕集手段とキャリアガス提供手段とを接続する排出口選択手段を有していることから、試料ガス導入時に、排出口から試料ガスを排出することで、試料ガスがキャリアガス提供手段に流れ込むことを防ぎ、試料ガスによるキャリアガスの汚染を防止することができる。そのため、汚染のないキャリアガスを得ることができるので、精度の高い検出を行うことができる。

請求項４に記載した本発明のガス成分検出方法によれば、試料ガスの導入に応じて試料ガス成分の捕集を行う捕集工程と、キャリアガスの導入に応じて試料ガス成分の検出を行う検出工程と、を有していることから、捕集工程においては捕集手段を通過するように試料ガスを流動させ、また、検出工程においては試料ガス成分が検出手段に搬送されるようにキャリアガスを流動させることにより、試料ガスおよびキャリアガスのための複数の流動手段を要することなく、それぞれのガスを共通のガス流動手段によって選択的に流動させることができる。よって、ガスクロマトグラフ装置の小型化が可能となり、また、製造コストを下げることができる。

請求項５に記載した本発明のガス成分検出方法によれば、検出手段の清浄に応じてキャリアガスを捕集手段を迂回させて検出手段に導入して清浄する清浄工程を有していることから、検出工程の前に、キャリアガスを、捕集手段を迂回させて検出手段に導入させることにより、検出手段内に残存している試料ガスをキャリアガスによって排出して、検出手段を清浄することが可能となる。そのため、検出手段内に残存する試料ガス成分による検出誤差の発生を回避することができ、精度の高い検出を行うことができる。

以下、本発明に係るガスクロマトグラフ装置の一実施形態について、図２〜図８の図面を参照して説明する。

ガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）１は、図２に示すように、捕集装置１１および検出装置１２が直列に接続されてなる成分検出経路１０と、成分検出経路１０の検出装置１２側に順次直列に接続されたバッファ２６と流動方向切替バルブ２５とポンプ２４と試料導入部２３と、成分検出経路１０の捕集装置１１側に順次直列に接続された活性炭フィルタ２２と大気吸入口２１と、捕集装置１１に対して並列に配設されたバイパス経路３１と、捕集装置１１と検出装置１２との間に位置するバイパス経路３１の端部に配設されたバイパスバルブ３２と、捕集装置１１と活性炭フィルタ２２との間に配設された排出バルブ４２と、排出バルブ４２に接続された排出口４１と、ＧＣ装置１の動作を制御する制御装置５１と、で構成されている。

捕集装置１１は、請求項の捕集手段に相当し、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試料ガス成分を捕集して濃縮するための装置であり、捕集管１１ａと捕集管加熱冷却装置１１ｂとを備えている。

捕集管１１ａは、例えば、内径５ｍｍ程度、長さ２０〜３０ｃｍ程度のガラス管の内部に、耐熱性樹脂またはカーボンブラックなどの検出対象成分に対応した捕集剤を充填したものである。そして、低温にされた捕集管１１ａ内部に試料ガスを通すことによって、試料ガス成分を捕集剤に吸着（捕集）したのち、高温に加熱されることで、捕集した試料ガス成分が捕集剤から脱離されて、高濃度の試料ガスを生成することができる。

捕集管加熱冷却装置１１ｂは、試料ガス成分の捕集に応じて捕集管１１ａを冷却し、試料ガス成分の脱離に応じて捕集管１１ａを加熱するものであり、加熱手段として電熱線などのヒータを備え、冷却手段としてペルチェ素子などを備えた、既存の装置である。また、捕集管加熱冷却装置１１ｂは、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。

検出装置１２は、請求項の検出手段に相当し、捕集装置１１によって生成された高濃度の試料ガスが導入されてその成分検出（分析）を行う装置であり、分離カラム１２ａとカラム加熱冷却装置１２ｂと検出センサ１２ｃとを備えている。

分離カラム１２ａは、試料ガスに含まれる成分の分離を行うためのものであり、内径２〜６mm、長さ数ｍの管に粒状の固定相を充填したパックドカラム、内径約０．５mm以下、長さ数十ｍの細い管の壁面に直接液状の固定相を保持させたキャピラリーカラム、または、エッチング処理によりガラス板に微細なカラム溝が形成されてなるマイクロカラムなどの、既存のカラムが用いられる。

カラム加熱冷却装置１２ｂは、分離カラム１２ａへの試料ガスの導入及び試料ガス成分の分離に応じて分離カラム１２ａの温度を調節するものであり、加熱手段として電熱線などのヒータを備え、冷却手段としてペルチェ素子などを備えた、既存の装置である。また、カラム加熱冷却装置１２ｂは、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。

検出センサ１２ｃは、分離カラム１２ａにおいて分離されたのちにキャリアガスによって搬送されてきた試料ガスの成分を検出するためのものであり、例えば、水素炎イオン化型検出器、熱伝導度型検出器などの既存の検出器が用いられており、検出センサ１２ｃは、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。なお、検出センサ１２ｃの構成および動作については、本発明の本質とは関係しないため詳細は省略する。

ポンプ２４は、ポンプ吸入口２４ａから吸入したガスをポンプ排出口２４ｂから排出して流動させるものであり、成分検出経路１０内を通過するように、試料ガスおよびキャリアガスを流動させ、また、それぞれのガスが適切に流動されるように、状況に応じて、その流動の速さや流動量を細かく制御できる、既存のものである。ポンプ２４の流動方向は一定方向に固定されており、後述する流動方向切替バルブ２５によって、成分検出経路１０に接続される向きが切り替えられ、即ち、成分検出経路１０内を流れるガスの流動方向が切り替えられる。なお、ポンプ２４は、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。

流動方向切替バルブ２５は、例えば、四方電磁弁などが用いられ、その４つの接続口に、バッファ２６と試料導入部２３とポンプ吸入口２４ａとポンプ排出口２４ｂとが接続されている。そして、試料ガスを導入するとき、バッファ２６とポンプ排出口２４ｂ、並びに、試料導入部２３とポンプ吸入口２４ａがそれぞれ接続されて、試料導入部２３から導入された試料ガスが、成分検出経路１０内を検出装置１２から捕集装置１１に向かって流動されるように接続を切り替え、キャリアガスを導入するとき、バッファ２６とポンプ吸入口２４ａ、並びに、試料導入部２３とポンプ排出口２４ｂが接続されて、後述の活性炭フィルタ２２から提供されたキャリアガスが、成分検出経路１０内を捕集装置１１から検出装置１２に向かって流動されるように接続を切り替える。また、流動方向切替バルブ２５は、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。なお、ポンプ２４および流動方向切替バルブ２５は、ガス流動部（請求項のガス流動手段に相当）２０を構成している。

バッファ２６は、ポンプ２４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２６を経路上に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２４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２６を省略してもよい。

試料導入部２３は、ＧＣ装置１の構成の端部に配設されており、試料ガス成分を捕集するときに、ＧＣ装置１に対して試料ガスを導入するための導入部であるとともに、試料ガス成分を検出するときに、試料ガス成分を搬送したキャリアガスをＧＣ装置１外に排出する排出部としても機能するものである。

活性炭フィルタ２２は、請求項のキャリアガス提供手段に相当し、試料導入部２３とは反対側に位置するＧＣ装置１の端部に配設されており、ポンプ２４および流動方向切替バルブ２５によって、成分検出経路１０内を捕集装置１１から検出装置１２に向かう方向に吸引することにより、活性炭フィルタ２２に接続された大気吸入口２１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。

バイパス経路３１は、捕集装置１１を迂回してキャリアガスを検出装置１２に導入するための管路であり、その一端が捕集装置１１と検出装置１２との間にバイパスバルブ３２を介して接続され、その他端が捕集装置１１と活性炭フィルタ２２との間に接続されている。

バイパスバルブ３２は、請求項のバイパス選択手段に相当し、例えば、既存の三方電磁弁などが用いられ、捕集装置１１と検出装置１２との間に位置するバイパス経路３１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には検出装置１２側に位置する捕集装置１１の端部、ポートｂにはバイパス経路３１、ポートｃには検出装置１２、がそれぞれ接続されている。バイパスバルブ３２は、キャリアガスを流動させる経路として、捕集装置１１またはバイパス経路３１のどちらか一方を選択して切り替えるものであり、即ち、捕集装置１１と検出装置１２（ａ−ｃ接続）、または、バイパス経路３１と検出装置１２（ｂ−ｃ接続）、を選択的に接続するものである。

また、バイパスバルブ３２によって、検出装置１２による検出前に、バイパス経路３１と検出装置１２とを接続（ｂ−ｃ接続）することで、キャリアガスが捕集装置１１を迂回して流動されるので、キャリアガスによって分離カラム１２ａおよび検出センサ１２ｃが清浄（即ち、検出手段の清浄）されて、正確なベースライン（基準値）を得ることが可能となり、検出精度を向上させることができる。また、バイパスバルブ３２は、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。なお、バイパスバルブ３２は、バイパス経路３１の一方の端部に設けているが、これに限らず、捕集装置１１およびバイパス経路３１のどちらか一方と検出装置１２とを選択的に接続するものであれば、バイパス経路３１の他方の端部または両端部に設けてもよい。

排出バルブ４２は、請求項の排出口選択手段に相当し、例えば、既存の三方電磁弁などが用いられており、また、３つのポートｄ、ｅ、ｆを備え、ポートｄには活性炭フィルタ２２、ポートｅには排出口４１、ポートｆには検出装置１２側とは反対側に位置する捕集装置１１の端部、がそれぞれ接続されている。そして、排出バルブ４２は、試料ガスの導入に応じて、捕集装置１１と排出口４１とを接続し（ｅ−ｆ接続）、キャリアガスの導入に応じて、前記端部と活性炭フィルタ２２とを接続する（ｄ−ｆ接続）。また、排出バルブ４２は、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。

排出口４１は、排出バルブ４２に接続されており、試料ガスの導入に応じて捕集装置１１と接続され、成分検出経路１０内を通過した試料ガスをＧＣ装置１外に排出し、また、捕集管１１ａ加熱時、捕集管１１ａ内に滞留するガスの体積変化による圧力を逃がすものである。

制御装置５１は、制御対象部位である捕集管加熱冷却装置１１ｂ（ア）、カラム加熱冷却装置１２ｂ（イ）、検出センサ１２ｃ（ウ）、ポンプ２４（エ）、流動方向切替バルブ２５（オ）、バイパスバルブ３２（カ）、および、排出バルブ４２（キ）に接続されており、それぞれを連動して制御する図示しないマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）を備えている。ＭＰＵは、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＣＰＵのためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種のデータを格納するとともにＣＰＵの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ、および、上述した制御対象部位との間で制御情報を送受信するためのシリアルインタフェースなどを含むＩ／Ｏ部等で構成されている。

制御装置５１のＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、捕集管１１ａの温度が適温となるように捕集管１１ａの加熱・冷却を行う捕集管加熱冷却手段、分離カラム１２ａの温度が適温となるように分離カラム１２ａの加熱・冷却を行うカラム加熱冷却手段、試料ガスに含まれる試料ガス成分を検出する成分検出手段、成分検出経路１０内を流動される試料ガスおよびキャリアガスの流量および流速を制御する流量制御手段、試料ガスの導入に応じて、試料ガスが検出装置１２から捕集装置１１に向かって流動されるようにポンプ２４による流動方向を切り替え、キャリアガスの導入に応じて、キャリアガスが捕集装置１１から検出装置１２に向かって流動されるようにポンプ２４による流動方向を切り替える流動方向切替手段、キャリアガスが流動される経路として捕集装置１１およびバイパス経路３１のどちらか一方を選択して切り替えるバイパス選択手段、および、試料ガスの導入に応じて、捕集装置１１と排出口４１とを接続し、キャリアガスの導入に応じて、捕集装置１１側と活性炭フィルタ２２とを接続する排出口選択手段、として動作するものである。

次に、ガスクロマトグラフ装置１の制御装置５１（即ち、ＣＰＵ）が実行する本発明に係る処理の一例を、図３に示すフローチャート、および、図４〜図８に示す各ステップに対応する概略動作図を参照して説明する。

制御装置５１のＣＰＵは、ＧＣ装置１の電源投入により起動されると、流動方向切替バルブ２５によって、ポンプ２４による流動方向を捕集装置１１から検出装置１２に向かう方向（以下、検出方向）に切り替え、バイパスバルブ３２によって、検出装置１２と捕集装置１１とを接続（ａ−ｃ接続）し、排出バルブ４２によって、活性炭フィルタ２２と捕集装置１１とを接続（ｄ−ｆ接続）する、などの所定の初期化動作を実行したあと、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、捕集管加熱冷却装置１１ｂおよびカラム加熱冷却装置１２ｂによって、捕集管１１ａおよび分離カラム１２ａを高温に加熱して不純成分を取り出したのち、ポンプ２４による流動を開始する。これにより、キャリアガスが捕集管１１ａおよび分離カラム１２ａを通過するように流動され、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４ クリーニング１動作）。不純成分の排出が完了したのち、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、流動方向切替バルブ２５によって、ポンプ２４による流動方向を検出装置１２から捕集装置１１に向かう方向（以下、捕集方向）に切り替え、排出バルブ４２によって、捕集装置１１と排出口４１とを接続（ｅ−ｆ接続）し、また、カラム加熱冷却装置１２ｂによって、分離カラム１２ａの加熱を継続して行うとともに、捕集管加熱冷却装置１１ｂによって、捕集管１１ａを冷却し、そして、試料導入部２３から試料ガスを導入する。これにより、試料ガスが、検出装置１２を通過して捕集装置１１に導入され、捕集装置１１により試料ガス成分の捕集が行われたのち、捕集装置１１を通過した試料ガスが排出口４１から排出される（以上、図５ サンプリング動作）。サンプリング動作において、分離カラム１２ａの加熱を継続して行うことにより、分離カラム１２ａ内に試料ガス成分が留まることを防ぎ、捕集管１１ａを冷却することにより、捕集管１１ａに試料ガス成分が吸着（捕集）されやすくしている。そして、試料ガス成分の捕集が完了したのち、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、流動方向切替バルブ２５によって、ポンプ２４による流動方向を検出方向に切り替えてキャリアガスを流動させ、バイパスバルブ３２によって、検出装置１２とバイパス経路３１とを接続（ｂ−ｃ接続）し、また、カラム加熱冷却装置１２ｂによって、分離カラム１２ａの加熱を継続して行うとともに、捕集管加熱冷却装置１１ｂによって捕集管１１ａを高温に加熱する。これにより、検出装置１２内に残留している試料ガスがキャリアガスによって押し出され、ＧＣ装置１外に排出されるのと並行して、捕集装置１１において試料ガス成分の脱離が行われる（以上、図６ クリーニング２動作）。また、捕集管１１ａの加熱によって生じる捕集管１１ａ内のガスの膨張による圧力を排出口４１から逃がし、捕集管１１ａ内の圧力上昇による脱離効率の低下を防いでいる。そして、検出装置１２内に残留していた試料ガスの排出が完了したのち、カラム加熱冷却装置１２ｂにより分離カラム１２ａを冷却する。そして、分離カラム１２ａがガス成分分離に適した温度まで冷却され、且つ、捕集装置１１での試料ガス成分の脱離が十分に行われたのち、ステップＳ１４０に進む。なお、この分離カラム１２ａの温度は、検出動作まで維持される。

ステップＳ１４０では、バイパスバルブ３２によって、検出装置１２と捕集装置１１とを接続（ａ−ｃ接続）し、排出バルブ４２によって、活性炭フィルタ２２と捕集装置１１とを接続（ｄ−ｆ接続）する。これにより、捕集装置１１内に脱離されて滞留している高濃度の試料ガスが、キャリアガスによって押し出され（即ち、パージされ）、検出装置１２（即ち、分離カラム１２ａ）に導入される（以上、図７ 打ち込み動作）。このときのキャリアガスの量、つまり、ポンプ２４によって流動される量は、試料ガスを捕集装置１１から検出装置１２まで搬送する程度の少量である。そして、高濃度の試料ガスが分離カラム１２ａ内に導入されたのち、ステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０では、バイパスバルブ３２によって、検出装置１２とバイパス経路３１とを接続（ｂ−ｃ接続）し、キャリアガスによって、分離カラム１２ａ内に導入された試料ガスに含まれる試料ガス成分が、分離カラム１２ａ内で分離され、それぞれの試料ガス成分が時間差をもって検出センサ１２ｃに搬送されて、各成分の検出が行われる（以上、図８ 検出動作）。そして、全ての検出対象成分が搬送されたのち、本フローチャートの処理を終了する。なお、上述したサンプリング動作は請求項の捕集工程に相当し、クリーニング２動作は請求項の清浄工程に相当し、検出動作は請求項の検出工程に相当する。

次に、上述したガスクロマトグラフ装置１における、試料ガスの成分検出を行うときの動作の一例について、図４〜図８を参照して説明する。

ガスクロマトグラフ装置１での成分検出は、最初に、捕集管１１ａおよび分離カラム１２ａを高温に加熱して、不純成分を取り出したのち、キャリアガスを流動させて、成分検出経路１０のクリーニングを行う（図４ クリーニング１動作）。そして、クリーニングが完了すると、捕集管１１ａを冷却し、試料導入部２３から導入した試料ガスを、検出装置１２および捕集装置１１を通過するように流動させて、捕集装置１１による試料ガス成分の捕集（濃縮）を行う（図５ サンプリング動作）。

試料ガス成分の捕集が完了したのち、捕集管１１ａを加熱して、捕集された試料ガス成分を脱離させ、それと同時に、キャリアガスを、バイパス経路３１を経由して検出装置１２を通過するように流動させて検出装置１２のクリーニングを行う（図６ クリーニング２動作）。そして、検出装置１２のクリーニングが完了すると、分離カラム１２ａを冷却し、少量の大気によって、脱離された試料ガス成分を検出装置１２（即ち、分離カラム１２ａ）に導入する（図７ 打ち込み動作）。

そして、分離カラム１２ａを予め定められた昇温速度で加熱して、試料ガス成分を分離するとともに、バイパス経路３１を経由してキャリアガスを流すことによって、分離した試料ガス成分を検出センサ１２ｃまで搬送し、試料ガス成分の検出を行う（図８ 検出動作）。

上記より、本実施形態によれば、成分検出経路１０内への試料ガスの導入に応じて、試料ガスを検出装置１２から捕集装置１１に向かう方向に流動させ、且つ、成分検出経路１０内へのキャリアガスの導入に応じて、キャリアガスを捕集装置１１から検出装置１２に向かう方向に流動させるポンプ２４および流動方向切替バルブ２５を有していることから、これらにより、試料ガス成分を捕集するときは捕集装置１１を通過するように試料ガスを流動させることができ、また、試料ガス成分を検出するときは試料ガス成分が検出装置１２に搬送されるようにキャリアガスを流動させることができるので、試料ガスおよびキャリアガスのそれぞれを流動させるポンプ、バルブ、および、ガスシリンダなどを要することなく、それぞれのガスを共通の１組のポンプ２４および流動方向切替バルブ２５によって選択的に流動させることができる。よって、ガスクロマトグラフ装置１の小型化が可能となり、また、製造コストを下げることができる。

また、成分検出経路１０が、捕集装置１１に対して並列に配設されたバイパス経路３１と、キャリアガスが流動される経路として捕集装置１１およびバイパス経路３１を選択的に切り替えるバイパスバルブ３２と、を有しており、バイパスバルブ３２が、検出装置１２の清浄に応じてバイパス経路３１に切り替えることから、検出装置１２による試料ガス成分の検出前に、キャリアガスを、バイパス経路３１を経由して検出装置１２に導入させることができるので、分離カラム１２ａや検出センサ１２ｃに残存している試料ガスをキャリアガスによって排出して、検出装置１２を清浄することが可能となる。そのため、検出装置１２内に残存する試料ガス成分による検出誤差の発生を回避することができ、精度の高い検出を行うことができる。

また、試料ガスの導入に応じて、試料ガスがガスクロマトグラフ装置１外に排出されるように捕集装置１１と排出口４１とを接続し、そして、キャリアガスの導入に応じて、キャリアガスが成分検出経路１０に導入されるように捕集装置１１と活性炭フィルタ２２とを接続する排出バルブ４２を有していることから、試料ガス導入時に、排出口４１から試料ガスを排出することで、試料ガスが活性炭フィルタ２２に流れ込むことを防ぎ、試料ガスによるキャリアガスの汚染を防止することができる。そのため、汚染のないキャリアガスを得ることができるので、精度の高い検出を行うことができる。

なお、本実施形態では、検出装置１２への打ち込み動作におけるパージガスとしてキャリアガスを用いているが、例えば、打ち込み動作時に排出口４１と捕集装置１１とを接続（排出バルブ４２ ｅ−ｆ接続）し、排出口４１から大気を吸入してパージガスとするなど、捕集装置１１から検出装置１２への試料ガス導入が可能であれば、打ち込み動作はどのように行っても良い。

また、本実施形態では、検出動作時に分離カラム１２ａの温度を一定の温度に保ちつつ試料ガス成分の分離を行う方法（定温法）を用いているが、これに限らず、例えば、検出動作時に分離カラム１２ａの温度を昇温させつつ試料ガス成分の分離を行う方法（昇温法）など、検出対象となる試料ガスに応じてその方法を変更しても良い。

なお、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。

本発明のガスクロマトグラフ装置の基本構成図である。 本発明のガスクロマトグラフ装置の一実施形態を示す構成図である。 図２中のガスクロマトグラフ装置のＣＰＵが実行する本発明に係る処理の一例を示すフローチャートである。 図２中のガスクロマトグラフ装置のクリーニング１動作の状態を示す図である。 図２中のガスクロマトグラフ装置のサンプリング動作の状態を示す図である。 図２中のガスクロマトグラフ装置のクリーニング２動作の状態を示す図である。 図２中のガスクロマトグラフ装置の打ち込み動作の状態を示す図である。 図２中のガスクロマトグラフ装置の検出動作の状態を示す図である。 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

１ ガスクロマトグラフ装置
１０ 成分検出経路
１１ 捕集手段（捕集装置）
１２ 検出手段（検出装置）
２０ ガス流動手段（ガス流動部）
２２ キャリアガス提供手段（活性炭フィルタ）
３１ バイパス経路
３２ パイパス選択手段（バイパスバルブ）
４１ 排出口
４２ 排出口選択手段（排出バルブ）

Claims (5)

1. 試料ガスの通過に応じて試料ガス成分を捕集し且つキャリアガスの通過に応じて前記捕集した試料ガス成分を脱離させる捕集手段、および、前記捕集手段から前記キャリアガスによって搬送された前記試料ガス成分を検出する検出手段、が直列に接続されてなる成分検出経路を有するガスクロマトグラフ装置において、
   前記成分検出経路における前記検出手段側の端部に接続され、前記試料ガスが導入される試料導入部と、
   前記成分検出経路における前記捕集手段側の端部に接続され、前記キャリアガスを提供するキャリアガス提供手段と、
   前記試料導入部から前記成分検出経路内への前記試料ガスの導入に応じて、前記試料ガスを前記検出手段から前記捕集手段に向かう方向に流動させ、且つ、前記キャリアガス提供手段から前記成分検出経路内への前記キャリアガスの導入に応じて、前記キャリアガスを前記捕集手段から前記検出手段に向かう方向に流動させる単一のガス流動手段と、
   を有することを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
2. 前記成分検出経路が、前記キャリアガスが前記捕集手段を迂回して前記検出手段に流動されるように前記捕集手段に対して並列に配設されたバイパス経路と、前記キャリアガスが流動される経路として前記捕集手段および前記バイパス経路を選択的に切り替えるバイパス選択手段と、を有し、
   前記バイパス選択手段が、前記検出手段の清浄に応じて、前記キャリアガスが流動される経路を前記バイパス経路に切り替え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。
3. 前記成分検出経路内を流動された前記試料ガスを排出する排出口を有し、
   前記成分検出経路が、前記試料ガスの導入に応じて、前記検出手段が接続された側とは反対側に位置する前記捕集手段の端部と前記排出口とを接続し、且つ、前記キャリアガスの導入に応じて、前記端部と前記キャリアガス提供手段とを接続する排出口選択手段と、
   を有することを特徴とする請求項１または２に記載のガスクロマトグラフ装置。
4. 請求項１に記載のガスクロマトグラフ装置を用いるガス成分検出方法であって、
   前記試料ガスの導入に応じて、前記試料ガスを前記検出手段から前記捕集手段に向かう方向に流動させることにより、前記捕集手段による試料ガス成分の捕集を行う捕集工程と、
   前記キャリアガスの導入に応じて、前記キャリアガスを前記捕集手段から前記検出手段に向かう方向に流動させることにより、前記脱離された試料ガス成分を前記捕集手段から前記検出手段に搬送して、試料ガス成分の検出を行う検出工程と、
   を有することを特徴とするガス成分検出方法。
5. 請求項２に記載のガスクロマトグラフ装置を用いるガス成分検出方法であって、
   前記試料ガスの導入に応じて、前記試料ガスを前記検出手段から前記捕集手段に向かう方向に流動させることにより、前記捕集手段による試料ガス成分の捕集を行う捕集工程と、
   前記検出手段の清浄に応じて、前記キャリアガスが流動される経路を前記バイパス経路に切り替えることにより、前記キャリアガスを前記捕集手段を迂回させて前記検出手段に導入して清浄する清浄工程と、
   前記キャリアガスの導入に応じて、前記キャリアガスを前記捕集手段から前記検出手段に向かう方向に流動させることにより、前記脱離された試料ガス成分を前記捕集手段から前記検出手段に搬送して、試料ガス成分の検出を行う検出工程と、
   を有することを特徴とするガス成分検出方法。

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