WO2015083793A1 - ガスクロマトグラフ - Google Patents

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WO2015083793A1
WO2015083793A1 PCT/JP2014/082126 JP2014082126W WO2015083793A1 WO 2015083793 A1 WO2015083793 A1 WO 2015083793A1 JP 2014082126 W JP2014082126 W JP 2014082126W WO 2015083793 A1 WO2015083793 A1 WO 2015083793A1
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gas
sample gas
column
sample
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PCT/JP2014/082126
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智啓 佐々木
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株式会社堀場エステック
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
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    • G01N2030/8429—Preparation of the fraction to be distributed adding modificating material
    • G01N2030/8435—Preparation of the fraction to be distributed adding modificating material for chemical reaction

Definitions

  • the present invention relates to a gas chromatograph for analyzing a component such as a hydrocarbon compound contained in a sample gas.
  • a sample gas line having a column through which a sample gas is passed to separate various measurement target components contained in the sample gas, and a sample gas that has passed through the column
  • an analysis unit that analyzes a measurement target component included in the measurement target component.
  • This gas chromatograph is configured to open the atmosphere downstream of the sample gas line and to control the upstream of the column in the sample gas line to a constant pressure, thereby ensuring the speed at which the sample gas passes through the column.
  • a sample gas that has passed through the column is mixed with an oxidizing gas or a reducing gas, passed through a catalyst, and the component to be measured contained in the sample gas is oxidized and reduced to convert it into a known composition such as methane.
  • a so-called post-column reaction gas chromatograph configured to analyze a measurement target component contained in a sample gas based on the methane concentration is known.
  • the catalyst becomes a resistance
  • the sample gas hardly flows through the sample gas line
  • the rate at which the sample gas passes through the column is high. It will be late. If the speed at which the sample gas passes through the column is slow, it will be difficult to separate the sample gas for each component to be measured in the column, which will reduce the resolution of the analysis unit and include detected methane and the like in the sample gas. It is difficult to accurately analyze which component is derived.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and in this type of gas chromatograph, it is intended to realize a simple structure that improves the analysis accuracy by securing the flow rate of the sample gas. It is.
  • the gas chromatograph includes a column that separates various measurement target components contained in the sample by passing the sample gas, and is included in the sample gas line through which the sample gas flows and the sample gas that has passed through the column.
  • An oxidation catalyst that oxidizes the component to be measured and an oxidation gas that oxidizes the sample gas, and the oxidation gas line that mixes the oxidation gas with the sample gas between the column and the oxidation catalyst
  • a gas chromatograph that measures the gas that has passed through the oxidation catalyst and analyzes the component to be measured contained in the sample gas, and measures the pressure in the oxidation gas line Based on the pressure gauge and the measured pressure obtained by the pressure gauge, the upstream pressure that is the pressure upstream of the column in the sample gas line is controlled. It is characterized in that it comprises a force control mechanism.
  • This gas chromatograph is made by paying attention to the fact that the pressure in the oxidizing gas line is substantially equal to the pressure downstream of the column in the sample gas line (downstream pressure). Therefore, according to the configuration of the present invention, the pressure control mechanism regards the pressure (measurement pressure) in the oxidation gas line obtained by the pressure gauge as the downstream pressure of the column, and based on this measured pressure, the upstream pressure of the column. Therefore, the difference between the upstream pressure of the column and the downstream pressure of the column can be ensured to a certain level or more, thereby ensuring the flow rate when the sample gas flows through the column and improving the analysis accuracy. .
  • the pressure gauge is further provided with a heating mechanism for heating a part of the oxidation gas line, and the pressure gauge is provided outside the heating mechanism. preferable.
  • the pressure control mechanism controls the difference between the measured pressure and the upstream pressure to be constant.
  • the speed at which the sample gas passes through the column can be controlled to be constant, the measurement target component contained in the sample gas can be stably separated, and the analysis accuracy can be further improved.
  • an embodiment when a flame ionization detector (FID) is used as an analyzer, an embodiment further includes a reduction catalyst provided between the oxidation catalyst and the analyzer.
  • FID flame ionization detector
  • the schematic block diagram of the gas chromatograph in this embodiment The schematic block diagram of the coupling in the embodiment.
  • Reaction gas chromatograph L1 ... Sample gas line 10 ... Column L2 ... Oxidation gas line L3 ... Reduction gas line 21 ... Oxidation catalyst 31 ... Reduction catalyst 40 ... ⁇ Analyzer 60 ⁇ ⁇ ⁇ Heating mechanism P ⁇ ⁇ ⁇ Pressure gauge 70 ⁇ ⁇ ⁇ Pressure control mechanism 71 ⁇ ⁇ ⁇ Pressure control device 72 ⁇ ⁇ ⁇ Pressure adjustment valve
  • a gas chromatograph (hereinafter referred to as a reaction gas chromatograph) 100 analyzes a measurement target component such as a hydrocarbon compound contained in a sample gas, and oxidizes and reduces the measurement target component.
  • a measurement target component such as a hydrocarbon compound contained in a sample gas
  • each component is converted into, for example, methane having a known composition, and the concentration of this methane is measured to analyze the component to be measured contained in the sample gas.
  • the reaction gas chromatograph 100 includes a sample gas line (hereinafter referred to as a sample gas supply pipe) L1 having a column 10, an oxidation reaction unit 20 having an oxidation catalyst 21, and an oxidation.
  • An oxidizing gas line (hereinafter referred to as an oxidizing gas supply pipe) L2, a reduction reaction section 30 having a reduction catalyst 31, and a reducing gas line (hereinafter referred to as a reducing gas supply) through which the reducing gas flows.
  • L3 and an analyzer 40 that measures the final gas that has passed through the oxidation reaction unit 20 and the reduction reaction unit 30 and analyzes the measurement target component contained in the sample gas. is there.
  • the sample gas supply pipe L1 is configured such that the introduced sample gas is separated for each component to be measured by passing through the column 10, and in this embodiment, the carrier gas flows together with the sample gas. It is configured.
  • the column 10 is a capillary column 10 in which a stationary phase is applied to the inner wall, and a known one can be appropriately used as this stationary phase.
  • the above-described sample gas supply pipe L ⁇ b> 1 has a three-way joint as a binding member that binds the sample gas supply pipe L ⁇ b> 1 and an oxidizing gas supply pipe L ⁇ b> 2 to be described later downstream from the column 10. 50 is provided.
  • the three-way joint 50 of the present embodiment bundles the sample gas supply pipe L1 and the oxidizing gas supply pipe L2, and makes the pipe axes of these supply pipes L1 and L2 substantially parallel, and has a substantially T-shape. None, having a first opening 51, a second opening 52 facing the first opening 51, and a third opening 53 opening in a direction perpendicular to the first opening 51 and the second opening 52.
  • the three-way joint 50 is arranged so that the sample gas supply pipe L1 passes through the first opening 51 and the second opening 52. Each opening is closed by a bolt 54 screwed together.
  • the oxidation reaction unit 20 includes an oxidation reaction chamber 22 having an oxidation catalyst 21 such as palladium therein and heating means such as a heater (not shown) for heating the oxidation reaction chamber 22.
  • the oxidizing gas supply pipe L2 is configured to flow an oxidizing gas such as air containing oxygen, and is configured to mix the oxidizing gas with the sample gas between the column 10 and the oxidation catalyst 21. .
  • the oxidizing gas supply pipe L2 is bundled with the sample gas supply pipe L1 by the three-way joint 50 as described above. In this embodiment, as shown in FIGS. It is configured to communicate with the oxidation reaction chamber 22 through the third opening 53 and the second opening 52 and to supply the oxidation gas to the oxidation reaction chamber 22.
  • the sample gas supply pipe L1 is narrower than the oxidizing gas supply pipe L2, and in particular, as shown in FIG. 2, the sample supply pipe L1 is disposed inside the oxidizing gas supply pipe L2.
  • the sample gas and the oxidizing gas are respectively supplied to the oxidation reaction chamber 22 and mixed with each other in the oxidation reaction chamber 22 and flow to the oxidation catalyst 21. That is, the oxidizing gas supply pipe L2 and the sample gas supply pipe L1 are spatially connected via the oxidation reaction chamber 22.
  • the oxidizing gas supply pipe L2 is provided with a mass flow controller MFC as a fluid control mechanism for adjusting the flow rate of the oxidizing gas.
  • the mass flow controller MFC of this embodiment is a differential pressure type. belongs to.
  • a heating mechanism 60 for heating the sample gas and the oxidizing gas is provided.
  • the heating mechanism 60 is provided in the column 10 in the sample gas supply pipe L1. A part of the downstream side is heated and a part of the oxidizing gas supply pipe L2 is heated.
  • the heating mechanism 60 includes a part from the column 10 to the oxidation reaction unit 20 in the sample gas supply pipe L1, and a part from the mass flow controller MFC to the oxidation reaction unit 20 in the oxidation gas supply pipe L2. It is comprised so that it may heat. Accordingly, the sample gas and the oxidizing gas are heated by the heating mechanism 60 and supplied to the oxidation reaction chamber 22 and flow to the oxidation catalyst 21.
  • the reduction reaction unit 30 includes a reduction reaction chamber 32 having a reduction catalyst 31 such as nickel therein and heating means such as a heater (not shown) for heating the reduction reaction chamber 32.
  • the reduction reaction unit 30 and the oxidation reaction unit 20 communicate with each other via a connection line (hereinafter referred to as a connection pipe) L4.
  • the reducing gas supply pipe L3 is a pipe through which a reducing gas such as hydrogen flows.
  • the reducing gas supply pipe L3 is connected to the connecting pipe L4 and passes through the oxidation reaction unit 20.
  • the reducing gas is mixed with the prepared gas.
  • the reducing gas supply pipe L3 is provided with a mass flow controller MFC as a fluid control mechanism for adjusting the flow rate of the reducing gas.
  • the mass flow controller MFC of this embodiment is a differential pressure type. belongs to.
  • the sample gas passes through the oxidation reaction unit 20 and the reduction reaction unit 30, whereby the measurement target component contained in the sample gas is converted into, for example, methane having a known composition.
  • the analyzer 40 detects a predetermined compound by, for example, flowing a final gas that has passed through the oxidation reaction unit 20 and the reduction reaction unit 30 into a hydrogen flame that is a combustion flame, and measuring an ionization current ionized by the hydrogen flame.
  • the analyzer 40 of the present embodiment is configured to analyze the component to be measured contained in the sample gas by measuring the concentration of methane contained in the final gas.
  • a pressure gauge P for measuring the pressure in the oxidizing gas supply pipe L2 is provided in the oxidizing gas supply pipe L2, and this pressure Based on the measured pressure obtained by the meter P, a pressure control mechanism 70 is provided for controlling the upstream pressure, which is the pressure upstream of the column 10 in the sample gas supply pipe L1.
  • the pressure gauge P is provided outside the heating mechanism 60 in the oxidizing gas supply pipe L2, that is, in a portion not heated by the heating mechanism 60. More specifically, the mass flow controller is a fluid control mechanism in the oxidizing gas supply pipe L2. It is provided between the MFC and the three-way joint 50 as a binding member (upstream from the three-way joint 50).
  • the pressure control mechanism 70 is provided upstream of the column 10 in the sample gas supply pipe L1, and is obtained by a pressure adjustment valve 72 serving as an upstream pressure adjustment unit for adjusting the upstream pressure, and the pressure gauge P. And a pressure control device 71 for controlling the pressure adjusting valve 72 based on the measured pressure. More specifically, the pressure control mechanism 70 regards the measured pressure as a pressure downstream of the column 10 and controls the pressure regulating valve 72 so that the difference between the pressure downstream of the column 10 and the pressure upstream is constant. .
  • the pressure is measured so that the measured value of the upstream pressure gauge P ′ provided upstream of the column 10 and downstream of the pressure regulating valve 72 in the sample gas supply pipe L1 becomes a target value obtained by adding the above-described difference to the measured pressure.
  • the regulating valve 72 is controlled.
  • the pressure control device 71 physically includes a CPU, a memory, an A / D converter, a D / A converter, and the like. Functionally, as shown in FIG.
  • the upstream pressure calculation unit 712 and the upstream pressure control unit 713 are included. These units are realized by the cooperation of the CPU and its peripheral devices according to the program stored in the memory.
  • the measurement pressure receiving unit 711 receives the intensity signal from the pressure gauge P, and transmits the measurement pressure obtained by the pressure gauge P to the upstream pressure calculation unit 712.
  • the upstream pressure calculation unit 712 regards the measurement pressure received from the measurement pressure reception unit 711 as the downstream pressure from the column 10 in the sample gas supply pipe L1, and the difference between the upstream pressure and the downstream pressure exceeds a predetermined value.
  • the upstream pressure is calculated as described above, and the value is transmitted to the upstream pressure control unit 713.
  • the upstream pressure calculation unit 712 of this embodiment calculates the upstream pressure so that the difference between the upstream pressure and the downstream pressure becomes a constant value during the analysis, and this value is configured to be freely changeable. Yes.
  • the upstream pressure control unit 713 controls the pressure adjustment valve 72 so that the measurement value of the upstream pressure gauge P ′ becomes the value calculated by the upstream pressure calculation unit 712.
  • the reaction gas chromatograph 100 is made by paying attention to the fact that the pressure in the oxidizing gas supply pipe L2 is substantially equal to the pressure downstream of the column 10 in the sample gas supply pipe L1. Therefore, according to the configuration of the present invention, the pressure control mechanism 70 controls the upstream pressure based on the measured pressure obtained by the pressure gauge P. Therefore, the difference between the upstream pressure and the downstream pressure substantially equal to the measured pressure is determined. It can be controlled constantly. As a result, the measurement target component contained in the sample gas can be stably separated by the column 10 and can be analyzed with high accuracy.
  • the pressure gauge P is provided in the portion not heated by the heating mechanism 60 in the oxidizing gas supply pipe L2, it is possible to prevent the pressure gauge P from being damaged by heat. Furthermore, since the oxidizing gas supply pipe L2 is thicker than the sample gas supply pipe L1, it is relatively easy to attach the pressure gauge P. Therefore, according to the reaction gas chromatograph 100 according to the present embodiment, it is possible to improve analysis accuracy with a reasonable configuration.
  • the heating mechanism 60 for heating the sample gas and the oxidizing gas since the heating mechanism 60 for heating the sample gas and the oxidizing gas is provided, the sample gas and the oxidizing gas can be heated and supplied to the oxidation catalyst 21, and the oxidation reaction in the oxidation reaction unit 20 can be performed. Can be promoted.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the pressure control mechanism 70 controls the upstream pressure based on the measurement pressure of the pressure gauge P provided in the oxidizing gas supply pipe L2, but as shown in FIG. You may comprise so that upstream pressure may be controlled based on the value of the pressure gauge P2 of the mass flow controller MFC provided in the gas supply pipe L2.
  • the mass flow controller MFC is of the differential pressure type, and the first pressure gauge P1 provided at the front stage of the oxidizing gas supply pipe L2 and the second pressure gauge P2 provided at the rear stage. It is equipped with.
  • the pressure control mechanism 70 Since the pressure obtained by the second pressure gauge P2 is equal to the measured pressure obtained by the pressure gauge P of the embodiment, as described above, the pressure control mechanism 70 has a value obtained by the second pressure gauge P2. Even if it is configured to control the upstream pressure based on this, the flow rate of the sample gas can be secured and the analysis can be performed with high accuracy. In addition, existing equipment can be used, and the manufacturing cost of the entire apparatus can be reduced.
  • the reaction gas chromatograph 100 of the said embodiment was equipped with the oxidation reaction part and the reduction reaction part, it may comprise only one of an oxidation reaction part or a reduction reaction part.
  • FIG. 5 shows a reaction gas chromatograph 100 that does not include an oxidation reaction unit but includes a reduction reaction unit 30.
  • the reaction gas chromatograph 100 analyzes a measurement target component such as CO, CO 2 , and formaldehyde contained in a sample gas, and each component has a composition by reducing the measurement target component. It is configured to analyze the component to be measured contained in the sample gas by converting it into known methane or the like and measuring the concentration of this methane.
  • the reaction gas chromatograph 100 includes a pressure gauge P for measuring a pressure in the reducing gas supply pipe L3 in a reducing gas supply line (hereinafter referred to as a reducing gas supply pipe) L3. And a pressure control mechanism 70 for controlling the upstream pressure, which is the pressure upstream of the column 10 in the sample gas supply pipe L1, based on the measured pressure obtained by the pressure gauge P. Further, as shown in FIG. 5, a heating mechanism 60 for heating a part of the reducing gas supply pipe L ⁇ b> 3 is provided, and the pressure gauge P is provided outside the heating mechanism 60. The pressure control mechanism 70 controls so that the difference between the measured pressure measured by the pressure gauge P and the upstream pressure upstream of the column in the sample gas supply pipe L1 is constant, as in the above embodiment. It is configured.
  • reaction gas chromatograph 100 configured as described above, it is possible to improve the analysis accuracy by securing the flow rate of the sample gas with a reasonable configuration.
  • the pressure gauge is provided between the mass flow controller and the three-way joint (upstream from the three-way joint) in the oxidizing gas supply pipe, but may be downstream from the three-way joint. However, the closer the position where the pressure gauge is provided to the oxidation reaction part, the more susceptible to thermal influence. Further, the pressure gauge may be provided in a portion downstream from the first opening of the three-way joint to measure the pressure in the three-way joint.
  • the pressure gauge In order to prevent the pressure gauge from being damaged due to the influence of heat, it is preferable to provide the pressure gauge outside the heating mechanism, but it may be provided inside the heating mechanism.
  • the pressure control mechanism is configured to control the pressure adjustment valve.
  • a flow rate adjustment mechanism for adjusting the flow rate upstream of the column in the sample gas supply pipe is provided, and this flow rate adjustment mechanism is provided. You may comprise so that it may control.
  • the oxidizing gas supply pipe may be configured to branch from the sample gas supply pipe and to mix the sample gas and the oxidizing gas at the branch point.
  • a vaporization device may be provided upstream from the column, and the measurement target may be vaporized by this vaporization device to form a sample gas.

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Abstract

　試料ガスの流速を担保して分析精度を向上させることを、無理のない構成で実現するために、試料ガスを通過させて該試料に含まれる各種測定対象成分を分離するカラム１０を有し、該試料ガスが流れる試料ガス供給管Ｌ１と、カラム１０を通過した試料ガスに含まれる測定対象成分を酸化する酸化触媒２１と、測定対象成分を酸化させる酸化用ガスが流れ、当該酸化用ガスを、カラム１０から酸化触媒２１までの間で試料ガスに混合する酸化用ガス供給管Ｌ２と、酸化触媒２１を通過したガスを測定して、試料ガスに含まれる測定対象成分を分析する分析計４０とを具備するガスクロマトグラフ１００であって、酸化用ガス供給管Ｌ２内の圧力を測定する圧力計Ｐと、圧力計Ｐにより得られる測定圧力に基づいて、試料ガス供給管Ｌ１におけるカラム１０より上流の圧力である上流圧力を制御する圧力制御機構７０とを具備するようにした。

Description

ガスクロマトグラフ
　本発明は、試料ガスに含まれる、例えば炭化水素化合物等の成分を分析するガスクロマトグラフに関するものである。
　この種のガスクロマトグラフとしては、例えば特許文献１に示すように、試料ガスを通過させて該試料ガスに含まれる各種測定対象成分を分離するカラムを有する試料ガスラインと、カラムを通過した試料ガスに含まれる測定対象成分を分析する分析部とを具備するものがある。
　このガスクロマトグラフは、試料ガスラインの下流を大気開放するとともに、試料ガスラインにおけるカラムより上流を一定の圧力に制御することより、試料ガスがカラムを通過する速度を担保するように構成されている。
　一方、カラムを通過した試料ガスに酸化用ガスや還元用ガスを混合して触媒を通過させ、当該試料ガスに含まれる測定対象成分を酸化還元することにより、組成が既知である例えばメタンに変換し、当該メタンの濃度に基づいて試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するように構成された、いわゆるポストカラム反応ガスクロマトグラフが知られている。
　上述のように構成された反応ガスクロマトグラフでは、試料ガスが触媒を通過する際に、当該触媒が抵抗となってしまい、試料ガスラインに試料ガスが流れにくく、試料ガスがカラムを通過する速度が遅くなってしまう。試料ガスがカラムを通過する速度が遅いと、カラムで試料ガスを測定対象成分毎に分離することが難しく、これにより、分析部の分解能が低下して、検出されたメタン等が試料ガスに含まれるどの成分に由来するものであるかを精度良く分析することが困難になる。
特開平９－４３２１９号公報
　本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、この種のガスクロマトグラフにおいて、試料ガスの流速を担保して分析精度を向上させることを、無理のない構成で実現すべく図ったものである。
　すなわち本発明に係るガスクロマトグラフは、試料ガスを通過させて該試料に含まれる各種測定対象成分を分離するカラムを有し、試料ガスが流れる試料ガスラインと、前記カラムを通過した試料ガスに含まれる前記測定対象成分を酸化する酸化触媒と、前記試料ガスを酸化させる酸化用ガスが流れ、当該酸化用ガスを、前記カラムから前記酸化触媒までの間で前記試料ガスに混合する酸化用ガスラインと、前記酸化触媒を通過したガスを測定して、前記試料ガスに含まれる前記測定対象成分を分析する分析計とを具備するガスクロマトグラフであって、前記酸化用ガスライン内の圧力を測定する圧力計と、前記圧力計により得られる測定圧力に基づいて、前記試料ガスラインにおける前記カラムより上流の圧力である上流圧力を制御する圧力制御機構とを具備することを特徴とするものである。
　かかるガスクロマトグラフは、酸化用ガスライン内の圧力が、試料ガスラインにおけるカラムより下流の圧力（下流圧力）とほぼ等しくなることに着目してなされたものである。
　したがって、上記本発明の構成によれば、圧力制御機構が、圧力計により得られる酸化用ガスライン内の圧力（測定圧力）をカラムの下流圧力とみなし、この測定圧力に基づいてカラムの上流圧力を制御するので、カラムの上流圧力とカラムの下流圧力との差を一定以上に担保することができ、これにより試料ガスがカラムを流れる際の流速を担保して分析精度を向上させることができる。
　さらに、カラムの下流圧力を測定すべく、圧力計を試料ガスラインにおけるカラムの下流に設けようとすると、試料ガスラインが加熱されたり非常に細かったりする場合に非常に困難であるが、上記本発明の着目点及び構成によれば、圧力計を酸化用ガスラインに設ければよいので、上述した困難を避けることができ、無理のない構成で分析精度の向上を実現することができる。
　熱により圧力計が故障することをより確実に防ぐためには、前記酸化用ガスラインの一部を加熱する加熱機構をさらに具備し、前記圧力計が前記加熱機構の外部に設けられているものが好ましい。
　前記圧力制御機構が、前記測定圧力と前記上流圧力との差が一定になるように制御するものが好ましい。
　これならば、試料ガスがカラムを通過する速度を一定に制御することができ、試料ガスに含まれる測定対象成分を安定的に分離することができ、分析精度をより向上させることができる。
　分析計として水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）を用いたときの実施態様としては、前記酸化触媒と前記分析計との間に設けられた還元触媒をさらに具備するものが挙げられる。
　このように構成した本発明によれば、試料ガスの流速を担保して分析精度を向上させることを、無理のない構成で実現することができる。
本実施形態におけるガスクロマトグラフの概略構成図。 同実施形態における継手の概略構成図。 同実施形態における圧力制御装置の機能ブロック図。 変形実施形態におけるガスクロマトグラフの概略構成図。 変形実施形態におけるガスクロマトグラフの概略構成図。
１００・・・反応ガスクロマトグラフ
Ｌ１　・・・試料ガスライン
１０　・・・カラム
Ｌ２　・・・酸化用ガスライン
Ｌ３　・・・還元用ガスライン
２１　・・・酸化触媒
３１　・・・還元触媒
４０　・・・分析計
６０　・・・加熱機構
Ｐ　　・・・圧力計
７０　・・・圧力制御機構
７１　・・・圧力制御装置
７２　・・・圧力調整弁
　以下に本発明に係るガスクロマトグラフの一実施形態について図面を参照して説明する。
　本実施形態に係るガスクロマトグラフ（以下、反応ガスクロマトグラフと言う。）１００は、試料ガスに含まれる、例えば炭化水素化合物等の測定対象成分を分析するものであり、測定対象成分を酸化及び還元させることにより、各成分を組成が既知である例えばメタン等に変換し、このメタンの濃度を測定することで、試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するように構成されたものである。
　具体的にこの反応ガスクロマトグラフ１００は、図１に示すように、カラム１０を有する試料ガスライン（以下、試料ガス供給管と言う。）Ｌ１と、酸化触媒２１を有する酸化反応部２０と、酸化用ガスが流れる酸化用ガスライン（以下、酸化用ガス供給管と言う。）Ｌ２と、還元触媒３１を有する還元反応部３０と、還元用ガスが流れる還元用ガスライン（以下、還元用ガス供給管と言う。）Ｌ３と、酸化反応部２０及び還元反応部３０を通過したガスである最終ガスを測定して、試料ガスに含まれる測定対象成分を分析する分析計４０とを具備するものである。
　試料ガス供給管Ｌ１は、導入された試料ガスが、カラム１０を通過することにより、測定対象成分毎に分離されるように構成されており、本実施形態では、試料ガスとともにキャリアガスが流れるように構成されている。
　カラム１０は、その内壁に固定相を塗布したキャピラリーカラム１０であり、この固定相としては、適宜公知のものを使用することができる。
　上述した試料ガス供給管Ｌ１には、図１及び図２に示すように、カラム１０より下流に、該試料ガス供給管Ｌ１と後述する酸化用ガス供給管Ｌ２とを結束する結束部材たる三方継手５０が設けられている。本実施形態の三方継手５０は、試料ガス供給管Ｌ１と酸化用ガス供給管Ｌ２とを束ねて、これら供給管Ｌ１、Ｌ２の管軸を略平行にするものであって、略Ｔ字形状をなし、第１開口５１と、第１開口５１に対向する第２開口５２と、第１開口５１及び第２開口５２に垂直な方向に開口する第３開口５３とを有している。この三方継手５０は、本実施形態では試料ガス供給管Ｌ１が第１開口５１及び第２開口５２を通るように配置されている。
　なお、各開口は、ボルト５４が螺合して閉塞されている。
　酸化反応部２０は、その内部に例えばパラジウム等の酸化触媒２１を有した酸化反応室２２と、酸化反応室２２を加熱する図示しないヒータ等の加熱手段とを備えるものである。
　酸化用ガス供給管Ｌ２は、酸素を含む例えば空気等の酸化用ガスが流れるものであり、当該酸化用ガスをカラム１０から酸化触媒２１までの間で試料ガスに混合するように構成されている。
　具体的にこの酸化用ガス供給管Ｌ２は、上述したように三方継手５０によって試料ガス供給管Ｌ１と束ねられており、本実施形態では、図１及び図２に示すように、三方継手５０の第３開口５３及び第２開口５２を通り酸化反応室２２に連通し、酸化用ガスを酸化反応室２２に供給するように構成されている。
　本実施形態では、試料ガス供給管Ｌ１は酸化用ガス供給管Ｌ２よりも細く、特に図２に示すように、酸化用ガス供給管Ｌ２の内部に試料供給管Ｌ１が配設されている。この構成により、試料ガス及び酸化用ガスは、それぞれ酸化反応室２２に供給されるとともに、当該酸化反応室２２で互いに混ざり合って酸化触媒２１へ流れる。つまり、酸化用ガス供給管Ｌ２と試料ガス供給管Ｌ１は酸化反応室２２を介して空間的に接続されている。
　なお、この酸化用ガス供給管Ｌ２には、図１に示すように、酸化用ガスの流量を調整する流体制御機構たるマスフローコントローラＭＦＣが設けられており、本実施形態のマスフローコントローラＭＦＣは差圧式のものである。
　ここで、本実施形態では、図１に示すように、試料ガス及び酸化用ガスを加熱する加熱機構６０が設けられており、具体的にこの加熱機構６０は、試料ガス供給管Ｌ１におけるカラム１０より下流の一部を加熱するとともに、酸化用ガス供給管Ｌ２の一部を加熱するものである。
　より詳細には、この加熱機構６０は、試料ガス供給管Ｌ１におけるカラム１０から酸化反応部２０までの一部と、酸化用ガス供給管Ｌ２におけるマスフローコントローラＭＦＣから酸化反応部２０までの一部とを加熱するように構成されている。
　これにより、試料ガス及び酸化用ガスは加熱機構６０により加熱されて酸化反応室２２に供給され、酸化触媒２１に流れることになる。
　還元反応部３０は、その内部に例えばニッケル等の還元触媒３１を有する還元反応室３２と、還元反応室３２を加熱する図示しないヒータ等の加熱手段とを備えるものである。
　なお、還元反応部３０と酸化反応部２０とは連結ライン（以下、連結管と言う。）Ｌ４を介して連通している。
　還元用ガス供給管Ｌ３は、例えば水素等の還元用ガスが流れるものであり、本実施形態では、図１に示すように、上述した連結管Ｌ４に接続されており、酸化反応部２０を通過したガスに還元用ガスを混合するように構成されている。
　なお、この還元用ガス供給管Ｌ３には、図１に示すように、還元用ガスの流量を調整する流体制御機構たるマスフローコントローラＭＦＣが設けられており、本実施形態のマスフローコントローラＭＦＣは差圧式のものである。
　上述した構成により、試料ガスは、酸化反応部２０及び還元反応部３０を通過することにより、当該試料ガスに含まれる測定対象成分が、組成の既知である例えばメタンに変換される。
　分析計４０は、例えば、燃焼炎である水素炎中に酸化反応部２０及び還元反応部３０を通過した最終ガスを流し、水素炎でイオン化されたイオン化電流を測定することにより所定の化合物を検出する水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）等を有するものである。本実施形態の分析計４０は、最終ガスに含まれるメタンの濃度を測定することにより、試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するように構成されている。
　そして、本実施形態の反応ガスクロマトグラフ１００は、図１に示すように、酸化用ガス供給管Ｌ２に当該酸化用ガス供給管Ｌ２内の圧力を測定する圧力計Ｐが設けられており、この圧力計Ｐにより得られる測定圧力に基づいて、試料ガス供給管Ｌ１におけるカラム１０より上流の圧力である上流圧力を制御する圧力制御機構７０を具備する。
　圧力計Ｐは、酸化用ガス供給管Ｌ２における加熱機構６０の外部、すなわち加熱機構６０により加熱されない部分に設けられており、より詳細には、酸化用ガス供給管Ｌ２における流体制御機構たるマスフローコントローラＭＦＣと結束部材たる三方継手５０との間（三方継手５０より上流）に設けられている。
　圧力制御機構７０は、図１に示すように、試料ガス供給管Ｌ１におけるカラム１０より上流に設けられ、上流圧力を調整する上流圧力調整部たる圧力調整弁７２と、前記圧力計Ｐにより得られる測定圧力に基づいて、前記圧力調整弁７２を制御する圧力制御装置７１とを有している。
　より詳細には、この圧力制御機構７０は、測定圧力をカラム１０より下流の圧力とみなし、カラム１０の下流の圧力と上流の圧力との差が一定になるように圧力調整弁７２を制御する。即ち、試料ガス供給管Ｌ１におけるカラム１０より上流で前記圧力調整弁７２より下流に設けられた上流圧力計Ｐ’の測定値が、測定圧力に上述した差分を加算した目標値となるように圧力調整弁７２を制御している。
　圧力制御装置７１は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ等を備えたものであり、機能的には、図３に示すように、測定圧力受信部７１１と、上流圧力算出部７１２と、上流圧力制御部７１３とを有するものである。
　これら各部は、前記メモリに記憶されたプログラムにしたがってＣＰＵやその周辺機器が協働することによって実現される。
　測定圧力受信部７１１は、圧力計Ｐからの強度信号を受信して、圧力計Ｐにより得られた測定圧力を上流圧力算出部７１２に送信する。
　上流圧力算出部７１２は、測定圧力受信部７１１から受信した測定圧力を試料ガス供給管Ｌ１におけるカラム１０より下流の圧力を下流圧力とみなし、上流圧力と下流圧力との差が所定の値以上になるように上流圧力を算出して、その値を上流圧力制御部７１３に送信する。
　本実施形態の上流圧力算出部７１２は、上流圧力と下流圧力との差が分析中は一定の値になるように上流圧力を算出しており、この値は自由に変更できるように構成されている。
　上流圧力制御部７１３は、上流圧力計Ｐ’の測定値が上流圧力算出部７１２により算出された値になるように、圧力調整弁７２を制御する。
　かかる反応ガスクロマトグラフ１００は、酸化用ガス供給管Ｌ２内の圧力が、試料ガス供給管Ｌ１におけるカラム１０より下流の圧力とほぼ等しくなることに着目してなされたものである。
　したがって、上記本発明の構成によれば、圧力制御機構７０が、圧力計Ｐにより得られる測定圧力に基づいて、上流圧力を制御するので、上流圧力と測定圧力にほぼ等しい下流圧力との差を一定に制御することができる。これにより、試料ガスに含まれる測定対象成分をカラム１０で安定的に分離することができ、精度良く分析することが可能になる。
　また、圧力計Ｐを酸化用ガス供給管Ｌ２において加熱機構６０により加熱されない部分に設けているので、当該圧力計Ｐが熱により故障することを防ぐことができる。さらに、酸化用ガス供給管Ｌ２は試料ガス供給管Ｌ１よりも太いので、圧力計Ｐの取り付けも比較的容易である。したがって、本実施形態に係る反応ガスクロマトグラフ１００によれば、無理のない構成で分析精度の向上を実現することができる。
　加えて、試料ガス及び酸化用ガスを加熱する加熱機構６０が設けられているので、試料ガス及び酸化用ガスを加熱して酸化触媒２１に供給することができ、酸化反応部２０での酸化反応を促進させることができる。
　なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
　例えば、前記実施形態では、圧力制御機構７０は、酸化用ガス供給管Ｌ２に設けられた圧力計Ｐの測定圧力に基づいて上流圧力を制御していたが、図４に示すように、酸化用ガス供給管Ｌ２に設けられたマスフローコントローラＭＦＣの圧力計Ｐ２の値に基づいて上流圧力を制御するように構成しても良い。
　ここで、前記実施形態で述べたようにマスフローコントローラＭＦＣは差圧式のものであり、酸化用ガス供給管Ｌ２の前段に設けられた第１圧力計Ｐ１と後段に設けられた第２圧力計Ｐ２とを具備している。この第２圧力計Ｐ２により得られる圧力と、前記実施形態の圧力計Ｐにより得られる測定圧力とは等しいので、上述したように、圧力制御機構７０が、第２圧力計Ｐ２により得られる値に基づいて上流圧力を制御するように構成しても、試料ガスの流速を担保して、精度良く分析することができる。
　また、既存の機器を用いることができ、装置全体の製造コストを削減することが可能になる。
　また、前記実施形態の反応ガスクロマトグラフ１００は、酸化反応部と還元反応部とを具備するものであったが、酸化反応部又は還元反応部のいずれか一方のみを具備するものであっても良い。
　図５には、酸化反応部を具備せず、還元反応部３０を具備する反応ガスクロマトグラフ１００を示している。具体的にこの反応ガスクロマトグラフ１００は、試料ガスに含まれる、例えばＣＯ、ＣＯ２、ホルムアルデヒド等の測定対象成分を分析するものであって、測定対象成分を還元させることにより、各成分を組成が既知である例えばメタン等に変換し、このメタンの濃度を測定することで、試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するように構成されたものである。
　そして、この反応ガスクロマトグラフ１００は、図５に示すように、還元用ガス供給ライン（以下、還元ガス供給管と言う。）Ｌ３に当該還元用ガス供給管Ｌ３内の圧力を測定する圧力計Ｐが設けられており、この圧力計Ｐにより得られる測定圧力に基づいて、試料ガス供給管Ｌ１におけるカラム１０より上流の圧力である上流圧力を制御する圧力制御機構７０を具備するものである。
　さらに、図５に示すように、還元用ガス供給管Ｌ３の一部を加熱する加熱機構６０を具備しており、圧力計Ｐは、該加熱機構６０の外部に設けられている。
　なお、圧力制御機構７０は、前記実施形態と同様に、圧力計Ｐにより測定される測定圧力と試料ガス供給管Ｌ１におけるカラムより上流の上流圧力との差が一定になるように制御するように構成されている。
　上述のように構成された反応ガスクロマトグラフ１００によれば、試料ガスの流速を担保して分析精度を向上させることを、無理のない構成で実現することができる。
　また、前記実施形態では、圧力計が、酸化用ガス供給管において、マスフローコントローラと三方継手との間（三方継手より上流）に設けられていたが、三方継手より下流であっても良い。ただし、圧力計の設けられている位置が酸化反応部に近いほど、熱影響を受けやすくなる。
　さらに、この圧力計を三方継手の第１開口より下流部分に設けて該三方継手内の圧力を測定するように構成しても良い。
　圧力計が熱影響を受けて故障することを防ぐべく、該圧力計は加熱機構の外部に設ける方が好ましいが、加熱機構の内部に設けられていても構わない。
　さらに、前記実施形態では、圧力制御機構は、圧力調整弁を制御するように構成されていたが、試料ガス供給管におけるカラムより上流の流量を調整する流量調整機構を設け、この流量調整機構を制御するように構成しても良い。
　酸化用ガス供給管は、試料ガス供給管から分岐して、分岐箇所において、試料ガスと酸化用ガスとを混合するように構成しても良い。
　測定対象が液体の場合は、カラムより上流に気化装置を設け、この気化装置によって当該測定対象を気化させて試料ガスにするように構成しても良い。
　その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
　本発明によれば、試料ガスの流速を担保して分析精度を向上させることを、無理のない構成で実現することができる。

Claims (5)

  1. 　試料ガスを通過させて該試料に含まれる各種測定対象成分を分離するカラムを有し、該試料ガスが流れる試料ガスラインと、
    　前記カラムを通過した試料ガスに含まれる前記測定対象成分を酸化する酸化触媒と、
    　前記測定対象成分を酸化させる酸化用ガスが流れ、当該酸化用ガスを、前記カラムから前記酸化触媒までの間で前記試料ガスに混合する酸化用ガスラインと、
    　前記酸化触媒を通過したガスを測定して、前記試料ガスに含まれる前記測定対象成分を分析する分析計とを具備するガスクロマトグラフであって、
    　前記酸化用ガスライン内の圧力を測定する圧力計と、
    　前記圧力計により得られる測定圧力に基づいて、前記試料ガスラインにおける前記カラムより上流の圧力である上流圧力を制御する圧力制御機構とを具備することを特徴とするガスクロマトグラフ。
  2. 　前記酸化用ガスラインの一部を加熱する加熱機構をさらに具備し、
    　前記圧力計が前記加熱機構の外部に設けられてい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。
  3. 　前記圧力制御機構が、前記測定圧力と前記上流圧力との差が一定になるように制御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。
  4. 　前記酸化触媒と前記分析計との間に設けられた還元触媒をさらに具備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。
  5. 　試料ガスを通過させて該試料に含まれる各種測定対象成分を分離するカラムを有し、該試料ガスが流れる試料ガスラインと、
    　前記カラムを通過した試料ガスに含まれる前記測定対象成分を還元する還元触媒と、
    　前記測定対象成分を還元させる還元用ガスが流れ、当該還元用ガスを、前記カラムから前記還元触媒までの間で前記試料ガスに混合する還元用ガスラインと、
    　前記還元触媒を通過したガスを測定して、前記試料ガスに含まれる前記測定対象成分を分析する分析計とを具備するガスクロマトグラフであって、
    　前記還元用ガスライン内の圧力を測定する圧力計と、
    　前記圧力計により得られる測定圧力に基づいて、前記試料ガスラインにおける前記カラムより上流の圧力である上流圧力を制御する圧力制御機構とを具備することを特徴とするガスクロマトグラフ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016102718A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 フロンティア・ラボ株式会社 気相成分分析装置
CN109187833A (zh) * 2018-08-31 2019-01-11 江苏省送变电有限公司 一种压力可控恒温式检测六氟化硫气体的自动进样装置及其使用方法
JP7566922B2 (ja) 2019-10-28 2024-10-15 オークランド ユニバーシティ 流体モジュレータ、流体変調システムおよび方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1026616A (ja) * 1996-02-29 1998-01-27 Hewlett Packard Co <Hp> クロマトグラフ分析システム
JPH10300737A (ja) * 1997-04-25 1998-11-13 Shimadzu Corp ガスクロマトグラフ分析装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1026616A (ja) * 1996-02-29 1998-01-27 Hewlett Packard Co <Hp> クロマトグラフ分析システム
JPH10300737A (ja) * 1997-04-25 1998-11-13 Shimadzu Corp ガスクロマトグラフ分析装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TAKURO WATANABE ET AL.: "Simplification of determination method for standard materials using post-column reaction GC/FID", TALANTA, vol. 72, 24 March 2007 (2007-03-24), pages 1655 - 1658, XP022141698, DOI: doi:10.1016/j.talanta.2007.03.032 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016102718A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 フロンティア・ラボ株式会社 気相成分分析装置
CN109187833A (zh) * 2018-08-31 2019-01-11 江苏省送变电有限公司 一种压力可控恒温式检测六氟化硫气体的自动进样装置及其使用方法
CN109187833B (zh) * 2018-08-31 2023-12-15 江苏省送变电有限公司 一种压力可控恒温式检测六氟化硫气体的自动进样装置及其使用方法
JP7566922B2 (ja) 2019-10-28 2024-10-15 オークランド ユニバーシティ 流体モジュレータ、流体変調システムおよび方法

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