(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を含むガスを燃焼させて水素炎を発生させる水素炎発生部と、
水素を含むガスを燃焼ガスとして前記水素炎発生部に供給するとともに、その供給が手動により切り替えられる燃焼ガス供給部と、
前記水素炎発生部に試料を含む試料ガスを供給する試料ガス供給部と、
前記水素炎発生部において発生した水素炎フレームから特定の波長成分の光を取り出して検出する検出部と、
少なくとも前記水素炎発生部を内部に収容する保温ブロックと、
前記保温ブロック内部の温度を所定温度に調節するヒータと、
前記ヒータの動作制御を行なう温度制御部と、
当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、前記検出部の検出信号に基づいて前記水素炎発生部で水素炎が発生しているか否かを検知する水素炎検知部と、
当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、前記水素炎検知部が前記水素炎発生部において水素炎が発生していることを検知したときに所定の警告を発する警告部と、を備えた炎光光度計検出器。
【請求項２】
水素を含むガスを燃焼させて水素炎を発生させる水素炎発生部と、
水素を含むガスを燃焼ガスとして前記水素炎発生部に供給するとともに、その供給が手動により切り替えられる燃焼ガス供給部と、
前記水素炎発生部に試料を含む試料ガスを供給する試料ガス供給部と、
前記水素炎発生部において発生した水素炎フレームから特定の波長成分の光を取り出して検出する検出部と、
少なくとも前記水素炎発生部を内部に収容する保温ブロックと、
前記保温ブロック内部の温度を所定温度に調節するヒータと、
前記ヒータの動作制御を行なう温度制御部と、
当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、前記検出部の検出信号に基づいて前記水素炎発生部で水素炎が発生しているか否かを検知する水素炎検知部と、を備え、
前記温度制御部は、当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、前記水素炎検知部が前記水素炎発生部において水素炎が発生していることを検知したときに、前記水素炎発生部の水素炎が消滅するまで前記ヒータの動作を停止させない、炎光光度計検出器。
【請求項３】
前記温度制御部は、当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、前記水素炎検知部が前記水素炎発生部において水素炎が発生していることを検知したときに、前記水素炎発生部の水素炎が消滅するまで、前記筐体内の温度を結露が発生しない温度として予め設定された温度で維持するように前記ヒータの動作を制御する請求項２に記載の炎光光度計検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガスクロマトグラフの検出器として用いられるに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスクロマトグラフの検出器の一つとして炎光光度計検出器（Flame Photometric Detector：以下、ＦＰＤという。）が挙げられる。ＦＰＤは、水素ガス等のガスを噴出するノズルの先端に水素炎フレームを形成し、その水素炎フレーム中に試料が導入されたときの水素炎フレームから発せられる特有の波長の光を測定することにより、試料中に含有される特定成分を検出するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
例えば、水素炎に硫黄化合物が導入されたときは水素炎フレームから３９４μｍの波長の光が発生し、水素炎にリン化合物が導入されたときは５２６μｍの波長の光が発生する。したがって、水素炎が発する光から干渉フィルタを用いてこれらの波長の光を選択的に取り出して検出することで、試料中に含まれる硫黄化合物やリン化合物の検出を行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８８２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＦＰＤにおいて、水素ガスを噴出するノズルの先端部が配置されている空間は、水素炎を発生させる水素炎発生部を構成するが、この水素炎発生部は保温ブロックによって覆われている。保温ブロックは、内部にヒータ及び温度センサが設けられて略密閉され、分析中は保温ブロック内の温度が所定温度に維持されるようになっている。
【０００６】
ガスクロマトグラフに導入されたＦＰＤの動作は、一般に、カラムオーブン等の他のモジュールとともに共通の制御装置によって制御され、ガスクロマトグラフ全体が制御装置により一括管理されるようになっている。したがって、保温ブロック内のヒータの動作も制御装置により管理され、例えば、分析が終了した後、ユーザがガスクロマトグラフの停止を制御装置に入力したときには、保温ブロック内のヒータ動作も自動的に停止されることとなる。
【０００７】
ここで問題となるのが、ノズル先端の水素炎が点火した状態で保温ブロック内のヒータ動作が停止された場合である。水素炎が点火した状態で保温ブロック内の温度が低下すると、水素炎由来の水蒸気が結露して検出器内に次第に水が溜まり、検出器内部を汚染して検出器の性能が低下する虞がある。
【０００８】
ノズルの先端に水素ガス等の燃焼ガスを供給する配管に電磁弁が設けられる場合がある。その場合には、電磁弁の動作が制御装置によって制御され、水素炎の点火や消火が自動的に行なわれ、ユーザが制御装置にガスクロマトグラフの停止を入力したときに電磁弁によってノズル先端への燃焼ガスの供給が自動的に停止され、水素炎が消滅する。したがって、このような場合は上記結露の問題は生じない。
【０００９】
しかし、上記の燃焼ガスの供給を制御するための電磁弁はオプションであることが多く、コスト等の観点から電磁弁が設けられない場合も多い。電磁弁が設けられていない場合は、ノズル先端への燃焼ガスの供給の切替えをユーザが手動によって行なう必要がある。その場合、ユーザはガスクロマトグラフの停止を制御装置に入力する際に燃焼ガスを止めることを忘れてしまい、水素炎が点火したままでＦＰＤのヒータが停止されてしまうという事態が生じることがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、ノズルへの燃焼ガスの供給が手動で切り替えられるタイプのＦＰＤにおいて、ヒータがオフにされた後も水素炎が点火したままになることを抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る炎光光度計検出器（ＦＰＤ）は、水素炎発生部、燃焼ガス供給部、試料ガス供給部、検出部、保温ブロック、ヒータ、温度制御部及び水素炎検知部を備えている。水素炎発生部は、水素を含むガスを燃焼させて水素炎を発生させる。燃焼ガス供給部は、水素を含むガスを燃焼ガスとして前記水素炎発生部に供給する。燃焼ガス供給部による燃焼ガスの供給は手動により切り替えられるものである。試料ガス供給部は、水素炎発生部に試料を含む試料ガスを供給する。検出部は、水素炎発生部において発生した水素炎フレームから特定の波長成分の光を取り出して検出する。保温ブロックは、少なくとも水素炎発生部を内部に収容する。ヒータは、保温ブロック内部の温度を所定温度に調節する。水素炎検知部は、当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、前記検出部の検出信号に基づいて前記水素炎発生部で水素炎が発生しているか否かを検知する。
【００１２】
本発明に係る炎光光度計検出器は、当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、前記水素炎検知部が前記水素炎発生部において水素炎が発生していることを検知したときに所定の警告を発する警告部をさらに備えていてもよい。そうすれば、ユーザは分析終了後の水素炎の消し忘れを早期に知ることができ、検出器内における結露の発生を防止できる。
【００１３】
また、前記温度制御部は、当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、前記水素炎検知部が前記水素炎発生部において水素炎が発生していることを検知したときに、前記水素炎発生部の水素炎が消滅するまで前記ヒータの動作を停止させないようになっていてもよい。そうすれば、分析が終了した後、水素炎が点火したままであってもヒータの動作が停止しないため、検出器内における結露の発生を防止できる。
【００１４】
なお、分析が終了し水素炎を消し忘れている状態では、保温ブロック内の温度を分析時と同じ温度に維持しておく必要はない。このような場合、保温ブロック内の温度を結露が発生しないような温度にさえ維持できればよいのである。そこで、前記温度制御部は、当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、前記水素炎検知部が前記水素炎発生部において水素炎が発生していることを検知したときに、前記水素炎発生部の水素炎が消滅するまで、前記筐体内の温度を結露が発生しない温度として予め設定された温度で維持するように前記ヒータの動作を制御することが好ましい。そうすれば、検出器内における結露の発生を防止しつつ余計な電力の消費を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る炎光光度計検出器は、燃焼ガスによる燃焼ガスの供給は手動により切り替えられるタイプのものであるが、当該炎光光度計検出器を停止させる旨の信号を受けた後、検出部の検出信号に基づいて水素炎発生部で水素炎が発生しているか否かを検知する水素炎検知部を備えているので、ユーザが水素炎を消し忘れて検出器を停止させようとした場合に、水素炎の消し忘れがあることを自動的に検知することができ、結露発生の抑制に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＦＰＤの一実施例を概略的に示す断面構成図である。
【図２】同実施例のＦＰＤを適用したガスクロマトグラフの構成を示すブロック図である。
【図３】同実施例の分析終了後の動作を示すフローチャートである。
【図４】同実施例の検出信号波形の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照してＦＰＤの一実施例について説明する。
【００１８】
この実施例のＦＰＤ２は、先端が上方を向くノズル８の先端に水素炎１０を形成し、水素炎１０から発せられる光のうち特定の波長をもつ光を干渉フィルタ２２によって抽出し、光電子増倍管２４により検出するものである。ノズル８には、水素ガスを供給するための水素ガス流路４と試料ガスを供給するための試料ガス流路６が接続されており、水素ガスと試料ガスとがノズル８の先端の手前で混合されてノズル８の先端から噴出されるようになっている。水素ガス供給流路４上に、ユーザが手動により水素ガス供給量を調節するためのバルブ５が設けられている。
【００１９】
ノズル８の先端は保温ブロック１６の内部空間１２内に配置されている。内部空間１２は略密閉されている。内部空間１２内には空気供給流路９を通じて空気が供給される。内部空間１２は、ノズル８の先端から噴出された水素ガスを燃焼させることによって水素炎フレーム１０を形成する水素炎形成部をなしている。ノズル８の周囲は石英筒１４により囲われている。水素ガス供給流路４及び空気供給流路９は、水素炎フレーム１０を形成するために燃焼される燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給部を構成する。
【００２０】
光電子増倍管２４は、ノズル８の先端に形成される水素炎フレーム１０の側方の位置に設けられている。水素炎フレーム１０と光電子増倍管２４との間には、水素炎フレーム１０側から凸レンズ２０と干渉フィルタ２２が設けられている。保温ブロック１６の内壁面のうち水素炎フレーム１０を挟んで光電子増倍管２４とは反対側に位置する部分は球面状であり、そこに金属膜の蒸着等による凹面鏡１８が形成されている。凹面鏡１８は水素炎フレーム１０から発せられた光を反射させて光電子増倍管２４側へ導くものである。
【００２１】
水素炎フレーム１０で発せられた光は凸レンズ２０によって平行光とされる。干渉レンズ２２は特定の波長の光のみを透過させる特性を有するものであり、水素炎フレーム１０で発せられた光のうち特定の波長を有する光のみが選択的に抽出されて光電子増倍管２４により検出される。例えば、試料ガス中に硫黄化合物が含まれている場合には、硫黄化合物が水素炎フレーム１０に導入されて燃焼することで水素炎フレーム１０から３９４μｍの波長の光が発生し、試料ガス中にリン化合物が含まれている場合には、リン化合物が水素炎フレーム１０に導入されて燃焼することで水素炎フレーム１０から５２６μｍの波長の光が発生する。したがって、硫黄化合物を検出する場合には、干渉フィルタ２２として３９４μｍの波長の光のみを透過させる特性を有するものが使用され、リン化合物を検出する場合には、干渉フィルタ２２として５２６μｍの波長の光のみを透過させる特性を有するものが使用される。干渉フィルタ２２及び光電子増倍管２４は、水素炎フレーム１０で発せられた光から特定波長の光を抽出して検出する検出部をなしている。
【００２２】
ここで、図１では省略されているが、保温ブロック１６にはヒータ及び温度センサが設けられており、内部空間１２の温度がＦＰＤ２の稼働中は一定温度（例えば２００℃）に維持されるようになっている。この実施例のＦＰＤ２は独自の制御部を有さず、図２に示されているように、このＦＰＤ２が組み込まれるガスクロマトグラフ全体を管理する制御部３６によってヒータ３２の動作が制御される。
【００２３】
図１とともに図２を用いてＦＰＤ（検出器）２が組み込まれたガスクロマトグラフの一実施例について説明する。
【００２４】
ガスクロマトグラフは、図２に示されているように、検出器２のほか、カラムオーブン２６、試料注入部３０、制御部３６及びコンピュータ４４を備えている。
【００２５】
カラムオーブン２６は内部に分離カラム２８を収容して分離カラム２８の温度を所定温度に維持する。分離カラム２８は一端が試料注入部３０に接続され、他端が検出器２の試料ガス供給流路６（図１参照）に接続されている。
【００２６】
試料注入部３０は、注入された液体試料を気化するための試料気化室（図示は省略）をもち、気化した試料をキャリアガスによって分離カラム２８へ導入するものである。分離カラム２８では試料が成分ごとに分離される。分離カラム２８で分離された試料成分は検出器２において形成された水素炎フレーム１０に導入されて検出される。
【００２７】
制御部３６は検出器２、カラムオーブン２６及び試料注入部３０をまとめて管理するものである。コンピュータ４４は例えば汎用のパーソナルコンピュータによって実現されるものであり、検出器２で得られた検出信号は制御部３６を介してコンピュータ４４に取り込まれる。コンピュータ４４は制御部３６を介して取り込んだ検出信号に基づいた演算処理を行なう機能を有する。ユーザはコンピュータ４４を介してこのガスクロマトグラフ全体を管理することができ、ユーザによるガスクロマトグラフの起動や停止の指示もコンピュータ４４を介して行われる。
【００２８】
ここで、検出器２は、既述のように、水素ガスの供給の切替えがユーザの手動によって行なわれるものである。したがって、試料の分析が終了した後、ユーザがコンピュータ４４を介してガスクロマトグラフの停止を入力しても、検出器２において水素炎が点火したままであるということが起こり得る。検出器２において水素炎が点火した状態でヒータ３２の駆動が停止されると、検出器２の内部空間１２内が冷却されて保温ブロック１６の天井部等に結露が発生する虞がある。
【００２９】
上記の事態を防止するために、制御部３６は、温度制御部３８、水素炎検知部４０及び警告部４２を備えている。温度制御部３２は、温度センサ３４の信号に基づいてヒータ３２の出力を調節し、検出器２内の温度を所定温度に制御するものである。
【００３０】
水素炎検知部４０は、コンピュータ４４を介してユーザからガスクロマトグラフの停止の指示が入力された後で、検出器２の光電子増倍管２４からの信号に基づいて検出器２において水素炎が点火した状態であるか否かを検知するものである。図４に示されているように、検出器２の検出信号のベースラインは、水素炎が点火している状態のほうが点火していない状態よりも高くなる。したがって、図４の破線で示されているように、水素炎が点火していないときのベースラインの強度よりも高く、水素炎が点火しているときのベースラインの強度よりも低い値をしきい値とし、検出器２の信号がそのしきい値を超えているか否かによって水素炎が点火しているか否かを判定する。検出器２の信号がしきい値を超えていれば水素炎が点火していることを検知することができる。
【００３１】
警告部４２は、ユーザからガスクロマトグラフの停止の指示が入力された後で、水素炎検知部４０により水素炎が点火していることが検知されたときは、例えばコンピュータ４４に接続された液晶ディスプレイ等の表示部にその旨を表示するなどして、ユーザに警告を発するように構成されている。これにより、ユーザは水素炎が点火したままであることを素早く認識することができ、検出器２内における結露の発生を防止することができる。
【００３２】
ここで、温度制御部３８は、ユーザがコンピュータ４４を介してガスクロマトグラフを停止する旨を入力したときに、検出器２のヒータ３２の駆動をすぐに停止させるようになっていてもよい。しかし、水素炎が点火したままである旨の警告を発してもユーザが即座に気付かない場合も考えられることから、水素炎が点火したままの場合にはヒータ３２の駆動を継続し、検出器２内の温度を一定温度以上に維持するようになっていることが好ましい。
【００３３】
分析終了後のヒータ３２の駆動制御の一例について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
試料の分析が終了した後でガスクロマトグラフ（装置）を停止する旨の指示があったときは、検出器２の信号を予め設定されたしきい値と比較することにより、検出器２において水素炎が点火したままであるか否かの判定を行なう。検出器２の信号がしきい値を超えていないときは、検出器２のヒータ３２の駆動を停止させる。他方、検出器２の信号がしきい値を超えているときは所定の警告を発し、検出器２の保温ブロック１６内の温度が、結露が発生しない温度として予め設定された温度（例えば８０℃）に維持されるようにヒータ３２の駆動を継続する。
【００３５】
ここで、ガスクロマトグラフの停止時に水素炎が点火したままである場合には、検出器２内の温度を分析時の温度（例えば２００℃）に維持してもよい。しかし、検出器２内における結露の発生を防止する目的からすれば、検出器２内をそこまでの高温に維持する必要はないことから、結露が発生しないような最低限度の温度（例えば８０℃）に維持するようになっていることで、分析終了後の無駄な電力の消費を抑制することができる。
【００３６】
上記実施例では、ＰＦＤ（検出器）２として１つの光電子増倍管２４をもつシングルフォトマル型について説明したが、本発明は、例えば特許文献１（特開２００９−２８８２０９号公報）の図３に示されているような、２つの光電子増倍管を有し、同時に２波長の光を検出することができるダブルフォトマル型に対しても適用することができ、上記実施例と同様に検出器内における結露の発生を防止することができる。
【００３７】
また、上記実施例のＦＰＤ（検出器）２は、独自の制御部を有さず、ガスクロマトグラフ全体を管理する制御部３６によって制御されるようになっているが、ＦＰＤ２自身が独自に制御部を有し、その制御部に温度制御部３８、水素炎検知部４０及び警告部４２が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
２      炎光光度計検出器（ＰＦＤ）
４      水素ガス供給流路
５      バルブ
６      試料ガス供給流路
８      ノズル
９      空気供給流路
１０      水素炎フレーム
１２      内部空間（水素炎形成部）
１４      石英筒
１６      保温ブロック
１８      凹面鏡
２０      凸レンズ
２２      干渉フィルタ
２４      光電子増倍管
２６      カラムオーブン
２８      分離カラム
３０      試料注入部
３２      ヒータ
３４      温度センサ
３６      制御部
３８      温度制御部
４０      水素炎検知部
４２      警告部
４４      コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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