JPH0996631A - ガスクロマトグラフ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば、分離が早く終了し得る成分と分離に
時間がかかる成分とが混在する測定対象の場合、測定に
時間がかかってしまうなど、対象に適した分析ができな
いという問題があった。この発明では、この問題を解消
するために、より迅速に成分を分離して分析ができるな
ど、対象に適した分析ができるようにすることを目的と
する。 【解決手段】 より高い温度に槽内が制御されている第
１恒温槽１内のカラム４で荒い分離を行い、通常では分
離に時間がかかる成分を早く分離する。そして、他の通
常では分離が早く終了する成分群は、より低温とした第
２恒温槽６内のカラム８で完全に分離する。そして、分
離に時間がかかる成分はこのカラム８を通過させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスクロマトグ
ラフに関し、特に、より迅速に正確な測定が可能なガス
クロマトグラフに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスクロマトグラフは、種々の有機化合
物から構成される液体や気体を分析するときに有用な装
置である。ガスクロマトグラフでは、分析する液体中に
溶解している複数の物質を分離し、加えてその量を各々
検出できるので、定性分析と定量分析が同時にできる。
ガスクロマトグラフは、分析対象の溶液を加熱して気体
にしてこれをキャリアガスにより構造の異なる化合物を
分離するカラム（固定層）を通す。気体となった分析対
象の溶液中に溶解していた複数の化合物は、キャリアガ
スに運ばれてカラムを通過することにより分離され、カ
ラムの出口に配置される検出器によって、その各々の分
量が計測される。

【０００３】この計測結果は、図３に示すようなクロマ
トグラムとなって表され、このクロマトグラムの山ので
てくる位置により化合物の同定が可能となり、山の高さ
により化合物の量が判る。ガスクロマトグラフは以上の
ように構成されているので、ガス状態の分析対象物を運
ぶキャリアガスの流量，流速，圧力などの状態が分析を
する度に変化していると、この分析によって得られた結
果は再現性の低いものとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスクロマ
トグラフにおいては、複数の成分を分離する場合、その
中で他の成分より分離に時間がかかるものがあった場
合、その時間によって分析終了までの時間が決定してし
まうことになる。例えば、４つの成分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄか
らなり、成分Ａ，Ｂ，Ｃは分離が３０秒以内で終了する
のに対して、成分Ｄは分離のために１０分かかる場合を
考える。成分Ａ，Ｂ，Ｃだけからなるガスを分析する場
合は、１分以内に分析が終了するのに対し、成分Ｄを含
んでいると、１回の分析に１０分以上かかってしまうこ
とになる。

【０００５】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、例えば、分離が早く終了
し得る成分と分離に時間がかかる成分とが混在する測定
対象であっても、より迅速にそれら成分を分離して分析
ができるようにするなど、より対象に適した分析ができ
るようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のガスクロマト
グラフは、第１恒温槽内に配置して複数の成分から構成
された測定対象のガスを所定量標本抽出する計量管と、
その第１恒温槽内に配置して計量管により抽出されキャ
リアガスによって運ばれてきた被測定対象のガスを各成
分に分離する第１カラムと、第２恒温槽内に配置して第
１カラムを通過した被測定対象のガスを各成分に分離す
る第２カラムと、第３の恒温槽内に配置して第２カラム
に連通して第２カラムを通過したガスの濃度を検出する
濃度検出手段とから構成されたことを特徴とする。この
ため、第１，第２カラムおよび濃度検出手段は、それぞ
れ所望とする異なる温度雰囲気内で動作する。また、第
１カラムを通過した被測定対象のガスを、第２カラムを
通さずに濃度検出手段に給送するガス通過路を、第２恒
温槽内に備えたことを特徴とする。このため、第１カラ
ムだけで分離するガスと第２カラムも用いるガスとを区
別できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下この発明の１実施の形態を図
を参照して説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１におけ
るガスクロマトグラフの構成を示す構成図である。同図
において、１は第１恒温槽、２はサンプルガスの流路を
切り替える切換弁、３は計量管、４は第１カラム、５は
第１恒温槽１内の温度を制御する温度制御部、６は第２
恒温槽、７は切換弁、８は第２カラム、９は第２カラム
と同一の流路抵抗とするためのニードル弁、１０は第２
恒温槽２内の温度を制御する温度制御部、１１は第３恒
温槽、１２はＴＣＤセンサ（濃度検出手段）、１３は第
３恒温槽１１内の温度を制御する温度制御部である。

【０００８】第１恒温槽１において、通常の状態である
実線の経路では、サンプルガスはサンプル入り口より導
入され、計量管３を通過してベントより排出されてい
る。また、キャリアガス入り口より導入されるキャリ
アガスは、カラム４を通り第２恒温槽６へ導入される。
一方、測定状態である点線の経路に切り替わると、計量
管３を通過していたサンプルガスが、キャリアガス入り
口から導入されるキャリアガスにより、カラム４へと
給送される。このとき、サンプル入り口より導入されて
いるサンプルガスは、ベントより排出されている。

【０００９】次に、第２恒温槽６の実線の経路におい
て、第１恒温槽１より導入されたガスは、カラム８を通
って第３恒温槽１１へ導入される。一方、点線の経路に
おいては、第１恒温槽１より導入されたガスは、カラム
８と同一の流路抵抗とされたニードル弁９を通過して、
第３恒温槽１１へ導入される。すなわち、第２恒温槽６
では、カラム８を通過する経路と、カラム８を通過しな
い経路との２つの経路を切り替えることができる。そし
て、第３恒温槽１１では、ＴＣＤセンサ１２により、第
２恒温槽６より導入されたガスの濃度を検出する。

【００１０】また、第１恒温槽１，第２恒温槽６，第３
恒温槽１１内は、それぞれ温度制御部５，１０，１３に
より温度制御がされ、第１恒温槽１は８０℃，第２恒温
槽６は６０℃に温度設定されている。ここで、第１恒温
槽１および第２恒温槽２の温度制御に関しては、以下の
ことを示している。第１恒温槽１は比較的高温に制御さ
れており、その中に配置されている第１カラム４では、
分離能は低くなるが、クロマトグラムにおけるピークの
出現時間、すなわち保持時間は短くなる。一方、第２恒
温槽６は、第１恒温槽１より低い温度に制御されてお
り、その中の第２カラム８では、保持時間は長くなる傾
向にあるが、分離能は高くなる。

【００１１】そして、第３恒温槽１１は９０℃に制御さ
れている。この温度は、第３恒温槽１１に配置されてい
るＴＣＤセンサ１２の検出特性に合わせたものである。
ＴＣＤセンサ１２は高温としておくほど検出能力が向上
するが、センサ自身の耐熱性を考慮すると９０℃程度が
最も良い温度となる。

【００１２】以上のように構成されたガスクロマトグラ
フにおいて、他の成分より分離に時間がかかる成分が含
まれたサンプルガスの測定に関して説明する。ここで
は、サンプルガスは４つの成分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから構成
され、成分Ｄは他の成分に比較して保持時間が長いもの
とする。例えば、成分Ａは窒素ガス、成分Ｂは一酸化炭
素ガス、成分Ｃはメタンガス、成分Ｄは炭酸ガスであ
る。

【００１３】まず、図１において、点線で示す経路とし
て、計量管３内のサンプルガスを第１カラム４に導入す
る。第１カラム４に導入されたサンプルガスは、ここで
各成分に分離される。しかし、制御されている温度が８
０℃となっているため、成分Ａ，Ｂ，Ｃはあまり分離さ
れていない状態で、この第１カラム４を通過していく。
しかし、成分Ａ，Ｂ，Ｃ群と成分Ｄとの分離には十分な
状態で、成分Ｄが通常より早くこの第１カラム４を通過
していく。

【００１４】次に、上述の分離状態となったサンプルガ
スを、実線の流路となっている第２恒温槽６に導入す
る。第２恒温槽６においては、はじめに実線の流路とし
ておくので、サンプルガスは、カラム８に導入されるこ
とになる。ここで、第１恒温槽１においておおよそ分離
されている成分Ａ，Ｂ，Ｃを、この第２カラム８で完全
に分離する。この第２恒温槽６においては、成分Ａ，
Ｂ，Ｃを完全に分離するのに適した温度に制御してある
ので、第２カラム８を通過した成分Ａ，Ｂ，Ｃは完全に
分離される。

【００１５】ところで、第１カラム４において、サンプ
ルガスは成分Ａ，Ｂ，Ｃ群と成分Ｄとに分離されてい
る。そして、成分Ａ，Ｂ，Ｃ群が第２カラム８を通過し
ていっても、成分Ｄはまだ切換弁７に到達していない。
ここで、成分Ａ，Ｂ，Ｃ群が第２カラム８を通過し、切
換弁７を通過して第３恒温槽１１へ向かっている段階
で、切換弁７を切り替えて点線の流路とする。このこと
により、成分Ｄは第２カラム８を通過することなく、ニ
ードル弁９を通過して第３恒温槽１１へと向かうことに
なる。

【００１６】そして、第２カラム８を通過することで完
全に分離された成分Ａ，Ｂ，Ｃと、第２カラム８を通過
せずにきた成分Ｄは、その順にＴＣＤセンサ１２を通過
して、その濃度が検出されていく。以上のことにより、
通常では分離に時間がかかり保持時間の長い成分Ｄを、
より早い時間で分離して測定をすることができるように
なる。そして、成分Ｄを早く測定できるようにしても、
成分Ａ，Ｂ，Ｃを完全に分離しており、他の成分の測定
に支障をきたさない。

【００１７】例えば、従来では、第１恒温槽１における
第１カラム４だけで分離を行おうとしていたことにな
る。これでは、成分Ａ，Ｂ，Ｃを完全に分離しようとす
れば、第１恒温槽１内の温度を６０°程度と下げて制御
しなくてはならない。しかし、この状態では、成分Ｄの
分離に時間がかかり、測定時間が長くなってしまう。

【００１８】これに対して、上記実施の形態１によれ
ば、成分Ａ，Ｂ，Ｃの分離は完全でなくても成分Ｄの分
離を早くできる状態で分離を行い、その後、成分Ａ，
Ｂ，Ｃの分離を完全に行うようにした。そして、成分Ｄ
は、成分Ａ，Ｂ，Ｃの分離を完全に行うカラムを通らな
い。この結果、成分Ａ，Ｂ，Ｃの分離は完全に行われ、
かつ、より迅速に成分Ｄの検出もできることになる。

【００１９】実施の形態２．図２は、この発明の第２の
実施の形態におけるガスクロマトグラフの構成を示す構
成図である。同図において、４ａは耐熱性の高いシリコ
ン系の液相カラム、６ａは分離性能の良い第２カラム８
ａを備えた第２恒温槽、１０ａは第２恒温槽６ａの温度
制御を行う温度制御部である。なお、他は図１と同様で
ある。

【００２０】この実施の形態においては、第１恒温槽１
を１００℃と高温の状態に保持し、第２恒温槽６ａを５
０℃と比較的低温の状態に保持する。このため、第１恒
温槽１内では、サンプルガスの液化を防ぎ、第１カラム
４ａでサンプルガス中の各成分の分離を行う。ここで、
耐熱性を考慮した第１カラム４ａは、分離能力が低いた
め、各成分の分離が完全には行えない。

【００２１】しかし、サンプルガスにおいては、それを
構成する各成分がある程度分離されてくると、液化が起
こり難くなる。このため、ある程度分離されたサンプル
ガスは、低温状態の第２恒温槽６ａに導入されても液化
することはない。そして、耐熱性は低いが分離能力の高
い第２カラム８ａにより、ある程度分離されているサン
プルガスの各成分は、完全に分離される。

【００２２】そして、完全に分離された各成分は、ＴＣ
Ｄセンサ１２により、各々の濃度が検出されていく。第
３恒温槽１１においては、ＴＣＤセンサ１２にとって最
も高感度な状態が得られる温度に制御されており、第２
カラム８ａにより完全に分離された各成分の濃度を、高
精度に検出することができる。

【００２３】以上示したように、この実施の形態２によ
れば、複数のカラムを用意し、それらカラムおよび濃度
検出器（ＴＣＤセンサ）それぞれを、それぞれに適した
温度とできる。この結果、サンプルに適した状態で、完
全な分離ができ、かつ精度良く濃度検出ができるように
なる。

【００２４】実施の形態３．ところで、上記実施の形態
においては、恒温槽内に配置した温度制御部により恒温
槽内の温度制御を行い、このことにより、カラムなどの
温度を一定にするようにしているが、これに限るもので
はない。切換弁内にヒータを埋設し、また、この切換弁
にカラムを直に取り付けるようにすれば、切換弁自身が
発熱源となり、カラムなどの温度制御を行える。

【００２５】図４は、この実施の形態３におけるガスク
ロマトグラフの構成を示す構成図である。同図におい
て、４ｂは切換弁２ａに直に取り付けられているカラ
ム、５ｂは切換弁２ａに埋め込まれているヒータ、８ｂ
は切換弁７ａに直に取り付けられているカラム、１０ｂ
は切換弁７ａに埋め込まれているヒータである。ヒータ
５ｂ，１０ｂは図示していない制御部により、出力の制
御が成されている。なお、他は図１と同様である。

【００２６】ここで、切換弁２ａ，７ａは金属製であ
り、また、カラム４ｂ，８ｂは金属製のパイプに吸着剤
が充填された構造となっている。このため、切換弁２
ａ，７ａが加温されると、ほぼ同様にカラム４ｂ，８ｂ
も加温されることになる。すなわち、この実施の形態３
においては、切換弁２ａ，７ａに埋め込まれたヒータ５
ｂ，１０ｂにより、恒温槽１，６内が温度制御されると
ともに、切換弁２ａ，７ａに直に取り付けられているカ
ラム４ｂ，８ｂが、より高精度に温度制御がなされてい
る。

【００２７】この実施の形態３においては、実施の形態
１と同様であり、第１恒温槽１において、通常の状態で
ある実線の経路では、サンプルガスはサンプル入り口よ
り導入され、計量管３を通過してベントより排出され
ている。また、キャリアガス入り口より導入されるキ
ャリアガスは、カラム４ｂを通り第２恒温槽６へ導入さ
れる。一方、測定状態である点線の経路に切り替わる
と、計量管３を通過していたサンプルガスが、キャリア
ガス入り口から導入されるキャリアガスにより、カラ
ム４ｂへと給送される。このとき、サンプル入り口より
導入されているサンプルガスは、ベントより排出され
ている。

【００２８】第２恒温槽６の実線の経路において、第１
恒温槽１より導入されたガスは、カラム８ｂを通って第
３恒温槽１１へ導入される。一方、点線の経路において
は、第１恒温槽１より導入されたガスは、カラム８ｂと
同一の流路抵抗とされたニードル弁９を通過して、第３
恒温槽１１へ導入される。すなわち、第２恒温槽６で
は、カラム８ｂを通過する経路と、カラム８ｂを通過し
ない経路との２つの経路を切り替えることができる。そ
して、第３恒温槽１１では、ＴＣＤセンサ１２により、
第２恒温槽６より導入されたガスの濃度を検出する。

【００２９】そして、上述したように、この実施の形態
３においては、例えば、ヒータ５ｂ，１０ｂにより切換
弁２ａ，７ａが加温され、この結果、この結果、恒温槽
１，６内の各部分が温度制御されている。そして、カラ
ム４ｂ，８ｂは、ヒータ５ｂ，１０ｂにより加温されて
いる切換弁２ａ，７ａに連接した状態で温度制御されて
いる。このようにすることで、図１に比較して、恒温槽
内をより小さくすることが可能となり、また、より直接
的に温度制御できるので、より高い精度で温度制御がで
きる。また、実施の形態１と同様に、各カラムをそれぞ
れ適した温度で動作させることが可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、第１恒温槽内に第１カラムを配置し、第２恒温槽内
に第２カラムを配置し、第３恒温槽内に濃度検出手段を
配置するようにした。このため、第１カラム，第２カラ
ム，および，濃度検出手段をそれぞれ適した温度雰囲気
で動作させることができる。この結果、例えば、測定対
象のガスをより迅速に各成分に分離して測定できるな
ど、対象により適した状態で分析ができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施の形態におけるガスク
ロマトグラフの構成を示す構成図である。

【図２】 この発明の第２の実施の形態におけるガスク
ロマトグラフの構成を示す構成図である。

【図３】 ガスクロマトグラフによる測定の結果得られ
るクロマトグラムである。

【図４】 この発明の第３の実施の形態におけるガスク
ロマトグラフの構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１…第１恒温槽、２…切換弁、３…計量管、４…第１カ
ラム、５，１０，１３…温度制御部、６…第２恒温槽、
７…切換弁、８…第２カラム、９…ニードル弁、１１…
第３恒温槽、１２…ＴＣＤセンサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 槽内が所望の温度に制御されている第１
   恒温槽内に配置され、複数の成分から構成された測定対
   象のガスを所定量標本抽出する計量管と、 前記第１恒温槽内に配置され、前記計量管により抽出さ
   れキャリアガスによって運ばれてきた被測定対象のガス
   を各成分に分離する第１カラムと、 槽内が所望の温度に制御されている第２恒温槽内に配置
   され、前記第１カラムを通過した被測定対象のガスを各
   成分に分離する第２カラムと、 槽内が所望の温度に制御されている第３恒温槽内に配置
   され、前記第２カラムに連通して前記第２カラムを通過
   したガスの濃度を検出する濃度検出手段とから構成され
   たことを特徴とするガスクロマトグラフ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガスクロマトグラフにお
   いて、 前記第１カラムを通過した被測定対象のガスを、前記第
   ２カラムを通さずに前記濃度検出手段に給送するガス通
   過路を、前記第２恒温槽内に備えたことを特徴とするガ
   スクロマトグラフ。