(57)【要約】【課題】  ガスクロマトグラフアセンブリにより分析されるガス混合物中の試料ガスの濃度を調整する方法およびこれに用いるクロマトグラフアセンブリを提供する。【解決手段】  ａ）試料ガス入口（２０）を通じて所定量の試料ガスを導入し、ｂ）第２のガス入口（４０）を通じて所定量の第２のガスを導入し、ｃ）試料ガスおよび第２のガスを混合してガス混合物とし、ガス混合物を、ガスクロマトグラフバイパス（２８）を介して案内し、ｄ）ガスクロマトグラフバイパス（２８）およびガスクロマトグラフセンサ（２４）を備えるガス案内ループ（５２）においてガス混合物を循環させ、ｅ）ガス混合物中の試料ガスの濃度が所望の所定レベルに達するまで、ステップａ）を行わずにステップｂ）、ｃ）およびｄ）を繰り返して、ガス混合物中の試料ガスの濃度を徐々に低下させ、ｆ）これにより得られたガス混合物を、ガスクロマトグラフカラム（２６）およびガスクロマトグラフセンサ（２４）を用いたガスクロマトグラフィにより分析する、方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスクロマトグラフアセンブリ（１０）により分析されるガス混合物中の試料ガスの濃度を調整する方法であって、
前記ガスクロマトグラフアセンブリ（１０）は、
分析される試料ガスを導入する試料ガス入口（２０）と、
第２のガス入口（４０）と、
ガスクロマトグラフセンサ（２４）と、ガスクロマトグラフカラム（２６）と、前記カラム（２６）に平行なガスクロマトグラフバイパス（２８）と、
を備える方法において、
ａ）前記試料ガス入口（２０）を通じて所定量の試料ガスを導入し、
ｂ）前記第２のガス入口（４０）を通じて所定量の第２のガスを導入し、
ｃ）前記試料ガスおよび前記第２のガスを混合してガス混合物とし、前記ガス混合物を、前記ガスクロマトグラフバイパス（２８）を経由して案内し、
ｄ）前記ガスクロマトグラフバイパス（２８）および前記ガスクロマトグラフセンサ（２４）を備えるガス案内ループ（５２）において前記ガス混合物を循環させ、
ｅ）前記ガス混合物中の前記試料ガスの濃度が所望の所定レベルに達するまで、ステップａ）を行わずにステップｂ）、ｃ）およびｄ）を繰り返して、前記ガス混合物中の前記試料ガスの濃度を徐々に低下させ、
ｆ）これにより得られた前記ガス混合物を、前記ガスクロマトグラフカラム（２６）および前記ガスクロマトグラフセンサ（２４）を用いたガスクロマトグラフィにより分析する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、ステップｄ）の間またはその前に、前記試料ガス濃度を測定し、前記試料ガス濃度が前記所定レベルに達しているかどうかを判断する、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、ステップｄ）の間またはその前の前記試料ガス濃度の前記測定は、赤外線センサアセンブリなどの第２のセンサアセンブリ（１２）を用いて行う、方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、ステップａ）の間、前記試料ガス入口（２０）からの前記試料ガスを、前記第２のセンサアセンブリ（１２）を通じて前記ガスクロマトグラフセンサ（２４）へと案内する、方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の方法において、前記ループ（５２）は、前記第２のセンサアセンブリ（１２）をさらに備える、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記試料ガス濃度の測定を行うことなく、ステップｄ）に従った前記繰り返しを所定回数行う、方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法において、前記ループ（５２）は、前記試料ガス入口（２０）および前記第２のガス入口（４０）の一方を前記ループ（５２）に交互に接続するように適合されたガス変調弁（４２）を備える、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、ステップａ）の間、前記ガス変調弁（４２）は、前記第２の入口（４０）を前記ループ（５２）から分離しつつ、前記試料ガス入口（２０）を前記ループ（５２）に接続する、方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の方法において、ステップｂ）の間、前記ガス変調弁（４２）は、前記試料ガス入口（２０）を前記ループ（５２）から分離しつつ、前記第２のガス入口（４０）を前記ループ（５２）に接続する、方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の方法において、ステップｃ）の間、前記試料ガス入口（２０）および前記第２の入口（４０）はいずれも前記ループ（５２）から分離されている、方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法により分析されるガス混合物中の試料ガスの濃度を調整するガスクロマトグラフアセンブリ（１０）であって、
分析される試料ガスを導入する試料ガス入口（２０）と、
第２のガス入口（４０）と、
ガスクロマトグラフセンサ（２４）と、ガスクロマトグラフカラム（２６）と、前記カラム（２６）をバイパスするために前記カラム（２６）に並行するように設けられたガスクロマトグラフバイパス（２８）と、
前記ガスクロマトグラフバイパス（２８）および前記ガスクロマトグラフセンサ（２４）を備えるガス案内ループ（５２）と、
を備えるガスクロマトグラフアセンブリ（１０）。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガスクロマトグラフアセンブリ（１０）において、ステップｄ）の間またはその前に前記試料ガス濃度を測定する、赤外線センサアセンブリなどの第２のセンサアセンブリ（１２）をさらに備えるガスクロマトグラフアセンブリ（１０）。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のガスクロマトグラフアセンブリ（１０）において、前記ループ（５２）は、前記試料ガス入口（２０）および前記第２のガス入口（４０）の一方を前記ループ（５２）に交互に接続するように適合されたガス変調弁（４２）を備える、ガスクロマトグラフアセンブリ（１０）。
【請求項１４】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法または請求項１１から１３のいずれか一項に記載のガスクロマトグラフアセンブリ（１０）において、前記ループ（５２）は、前記ガスクロマトグラフカラム（２６）と前記ガスクロマトグラフバイパス（２８）との間を切り換えて、ガスを、前記ガスクロマトグラフカラム（２６）または前記ガスクロマトグラフバイパス（２８）を通じて前記ガスクロマトグラフセンサ（２４）に案内するように適合されたガスクロマトグラフ弁（３０）を備える方法またはガスクロマトグラフアセンブリ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスクロマトグラフアセンブリにより分析されるガス混合物中の試料ガスの濃度を調整する方法および分析される試料ガスの濃度を調整するガスクロマトグラフアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスクロマトグラフィは、ガス混合物からガス成分を分離し、分離されたこれらのガス成分を検出するために用いられる。これは、少量のガス混合物をチューブ状のカラムに注入することにより実現される。通常、このカラムは、内面に表面活性コーティングがなされた細い毛細管または表面活性粉末で充填された僅かに大きい管である。いずれの場合においても、このカラムは「固定相」と称される。分析対象の少量のガス混合物をカラムを通過させて案内するために、水素、ヘリウム、または空気などのキャリアガスが用いられる。キャリアガスは、通常、「移動相」と称される。これにより、分析対象のガス混合物が移動相に追従して固定相を通過することにより、ガス混合物がこの固定相からゆっくりと押し出される。ガス混合物中のより軽量の成分はより早く移動するので、注入されたガスパルス中の異なるガス成分は異なるときにカラムから出る。これにより、異なるガス成分を１種類ずつ検出することができる。ガス成分の到達時間または移動時間は、これらのガス成分を同定するために用いられる。ガスクロマトグラフセンサは、各ガス成分の到達時間または移動時間を測定するために用いられる。ガスクロマトグラフィは、法科学、医薬および環境保護分野において用いられる。
【０００３】
ガスクロマトグラフィは、ガス漏洩検出の分野においても用いられており、特に、地表で測定された特定のガス成分が、天然ガスを案内する地下のパイプラインにおけるリークに由来するものであるかどうかを評価するために用いられる。天然ガスおよび生物学的分解過程によるガス(「沼気ガス」）の主成分はメタンである。沼気ガスは、微生物が生物学的廃棄物を分解する際に生じる。埋設された地下のパイプラインにおけるリークを補修するための補修作業を開始する前に、地表で検出されたガスが沼気ガスの放出に由来するものでないことを確認する必要がある。
【０００４】
これは、ガスクロマトグラフィにより実現することができる。このとき、天然ガスは常に所定量のエタンを含み、一方で、沼気ガスは決してエタンを含まないということを考慮する必要がある。したがって、ガスクロマトグラフィによりエタンが検出された場合、このことは、地表で検出されたガスは沼気ガスに由来するものではなく、メタンなどの天然ガスを案内する地下のパイプラインにおけるガスリークに由来するものであることを示唆する。
【０００５】
ガスクロマトグラフにより分析されたガス試料中の試料ガスの濃度は極めて重要である。この濃度は、十分な測定シグナルを得るために十分に高いものである必要があり、一方で、ガスクロマトグラフカラム内の固定相に対する試料のロードのしすぎを回避するために、前記この濃度は一定値を越えてはならない。試料をロードしすぎると測定シグナルに歪んだピークを生じさせ、ガスの種類を誤って解釈させ得ることになるか、幾つかのガス成分のピークを覆ってしまうまたは隠してしまうことにさえなり得る。この点は、温度制御がされない簡易なカラムの場合に特に重大となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ガスクロマトグラフアセンブリにより分析されるガス混合物中の試料ガスの濃度を調整する方法を提供することである。また、分析されるガス混合物中の試料ガスの濃度を調整するガスクロマトグラフアセンブリを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主題は、それぞれ独立請求項１および１１により定められる。
【０００８】
本発明のガスクロマトグラフアセンブリは、分析される試料ガスを導入する試料ガス入口と、第２のガス入口と、ガスクロマトグラフセンサと、ガスクロマトグラフカラムと、前記カラムに平行なガスクロマトグラフバイパスとを備える。
【０００９】
本発明によれば、
ａ）前記試料ガス入口を通じて前記ガスクロマトグラフアセンブリに所定量の試料ガスを導入し、
ｂ）前記第２のガス入口を通じて所定量の第２のガスを導入し、
ｃ）前記試料ガスおよび前記第２のガスを混合して、前記ガスクロマトグラフバイパスを介して案内されるガス混合物とし、
ｄ）前記ガスクロマトグラフバイパスおよび前記ガスクロマトグラフセンサを備えるガス案内ループにおいて前記ガス混合物を循環させ、
ｅ）前記ガス混合物中の前記試料ガスの濃度が所望の所定レベルに達するまで、ステップａ）は行わずにステップｂ）、ｃ）およびｄ）を繰り返して、前記ガス混合物中の前記試料ガスの濃度を徐々に低下させ、
ｆ）これにより得られた前記ガス混合物を、前記ガスクロマトグラフカラムおよび前記ガスクロマトグラフセンサを用いたガスクロマトグラフィにより分析する。
【００１０】
換言すれば、ガス混合物は、前記試料ガス入口を通じて進入する前記試料ガスと、前記第２のガス入口を通じて進入する前記第２のガスとから生成される。前記ガス混合物は、当該ガス混合物が前記カラムにより妨害されることなく前記ガスクロマトグラフアセンブリ内で実際に流れることができるように、前記ガスクロマトグラフバイパスを介して案内される。前記ガスクロマトグラフバイパスにより、２種類のガス成分の混合が促進される。
【００１１】
本発明により、試料ガスをさらに導入することなく、前記第２のガスを導入し、新たに導入された第２のガスを、前記ガスクロマトグラフアセンブリ内に既に存在するガス混合物と混合することを繰り返すことにより、前記ガス混合物中の試料ガスの濃度を徐々に低下させることができる。試料ガス濃度の低下は、前記ガス混合物中の試料ガスの濃度が所望の所定レベルに達するまで行われる。この所定レベルでは、前記カラムの固定相に試料をロードしすぎることなく、前記ガスクロマトグラフセンサから十分な測定シグナルが生成される。
【００１２】
好ましくは、ステップｄ）の間またはその前に、前記試料ガス濃度が測定される。つまり、試料ガスまたは第２のガスの導入が繰り返される前に、前記試料ガス濃度が既に前記所定レベルに達しているかどうかを判断するために、前記試料ガス濃度が測定される。この測定は、赤外線センサアセンブリなどの第２のセンサアセンブリを用いて行うことができる。ステップａ）の間に導入された試料ガスは、前記第２のセンサアセンブリを通じて前記ガスクロマトグラフセンサへと案内することができる。
【００１３】
ステップｄ）の間またはその前に前記試料ガス濃度を測定する別の態様として、前記試料ガス濃度を測定することなく、ステップｄ）に従った前記繰り返しが所定回数行われる。
【００１４】
前記ガスクロマトグラフアセンブリは、前記ガスクロマトグラフバイパスおよび前記ガスクロマトグラフセンサを備えるガス案内ループを備え、このループを介して循環を行う間に前記試料ガスおよび前記第２のガスの混合を実現する。前記ループが前記第２のセンサアセンブリをさらに備える場合、前記試料ガス濃度は、前記試料ガス濃度の徐々の上昇または低下を計測し制御できるようにするために、サイクル毎に、さらには連続的に測定することができる。
【００１５】
前記ループは、前記試料ガス入口および前記第２のガス入口の一方を前記ループに交互に接続するように適合されたガス変調弁を備えていてもよい。この例では、前記第２のガス入口は、通常、ガス試料と基準ガスとを比較するために用いられる基準ガス入口とすることができる。特に、前記ガス変調弁は、ステップａ）の間、前記第２のガス入口／基準ガス入口を前記ループから分離しつつ、前記試料ガス入口を前記ループに接続してもよい。同様に、前記ガス変調弁は、ステップｂ）の間、前記試料ガス入口を前記ループから分離しつつ、前記第２のガス入口を前記ループに接続する。
【００１６】
典型的な実施形態において、前記ガス変調弁は、前記試料ガス入口および前記第２のガス入口／基準ガス入口を前記第２のセンサアセンブリ(通常、赤外線センサアセンブリ）に接続する。
【００１７】
前記第２のセンサアセンブリは、当該第２のセンサアセンブリの第１の端における第２のセンサアセンブリ入口と、当該第２のセンサアセンブリの第２の端における第２のセンサアセンブリ出口とを有する。ステップａ）の間、前記第２のセンサアセンブリ入口は前記試料ガス入口に接続され、前記基準ガス入口は前記第２のセンサアセンブリ入口から分離されていてもよい。そして、ガスは前記試料ガス入口から前記第２のセンサアセンブリを通過して引き込まれ、前記ガスクロマトグラフバイパスを経由して前記ガスクロマトグラフセンサへと案内される。同様に、ステップｂ）において、前記第２のセンサアセンブリ入口は前記基準ガス入口に接続され、前記試料ガス入口は前記第２のセンサアセンブリ入口から分離されていてもよい。この場合、ガスは前記基準ガス入口から前記第２のセンサアセンブリを通過して引き込まれる。
【００１８】
前記試料ガスおよび前記第２のガス（基準ガス)のガス混合物は、前記第２のセンサアセンブリと、前記ガスクロマトグラフセンサバイパスと、前記ガスクロマトグラフセンサと、前記ガス変調弁と、ガスクロマトグラフ弁とを備えるガス案内ループを通して循環させてもよい。
【００１９】
前記ガスクロマトグラフ弁は、前記ガスクロマトグラフカラムと前記ガスクロマトグラフバイパスとの間を切り換えて、前記ガスクロマトグラフカラムまたは前記ガスクロマトグラフバイパスを通して前記ガスクロマトグラフセンサへとガスを案内するように適合された切換弁とすることができる。
【００２０】
好ましくは、ステップｃ）の間、前記試料ガス入口および前記第２の入口はいずれも前記ループから分離されている。特に、前記試料ガス入口は依然として前記第２のセンサアセンブリ入口から分離されたままで、前記第２のセンサアセンブリ入口が前記基準ガス入口から分離されてもよい。
【００２１】
総じて、前記第２のガスおよび前記試料ガスを混合するために、前記ガス混合物は前記ループ内でしばらく循環できるようにしておくことが好ましい。特に、前記第２のガスは空気であってもよい。これを実現するために、前記第２の入口は、開放大気に対する入口、つまり、大気に開放された入口であってもよい。
【００２２】
前記ガスクロマトグラフ弁を所定時間開放することにより、所定量の前記ガス混合物を前記ガスクロマトグラフカラムに注入してもよい。前記ガスクロマトグラフ弁が閉止された後、前記試料ガス入口または前記第２のガス入口／基準ガス入口から空気を引き込み、この空気を前記第２のセンサアセンブリおよび前記ガスクロマトグラフセンサへと前記ガスクロマトグラフバイパスを介して案内することにより、前記ガスクロマトグラフセンサをパージしてもよい。その後、前記ガスクロマトグラフ弁を開放してもよく、ガスクロマトグラフィにより前記ガス混合物を分析するために、前記ガスクロマトグラフカラムを経由して前記ガスクロマトグラフセンサへと空気を引き込むまたは押し出すことができる。
【００２３】
総じて、本発明により、繰り返しサイクルで（つまり徐々に）制御された方法により前記試料ガスを希釈することが可能である。前記試料ガス濃度の測定後、まずシステム全体をパージし、その後、前記ガス変調弁を用いて前記試料ガス入口から複数の短パルスを引き込むことで、ガス混合物流または前記第２の入口から引き込まれる空気流に、試料ガスを注入してもよい。その後、試料ガスおよび第２のガスの流れは混合を行うために前記ループ内を循環可能とされた後、得られたガス混合物を少量、前記ガスクロマトグラフカラムへと注入する。
【００２４】
以下において、図面に言及しつつ、本発明の例示的な実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の概略的なレイアウトを示す図である。
【図２】第２実施形態の概略的なレイアウトを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
いずれの図にも、分析対象の試料ガスを導入する試料ガス入口２０と、大気に開放された基準ガス入口である第２のガス入口４０とを備えるガスクロマトグラフアセンブリ１０が示されている。ガスクロマトグラフアセンブリ１０は、さらに、ガスクロマトグラフセンサ２４と、ガスクロマトグラフカラム２６と、カラム２６に並行しているガスクロマトグラフバイパス２８とを備える。
【００２７】
ガスクロマトグラフ弁３０が設けられており、このガスクロマトグラフ弁は、ガスクロマトグラフカラム２６とガスクロマトグラフバイパス２８との間を切り換えて、ガスを、ガスクロマトグラフカラム２６またはガスクロマトグラフバイパス２８を通じてガスクロマトグラフセンサ２４に案内するように適合されている。
【００２８】
前記試料ガス濃度を測定するために、赤外線センサアセンブリからなる第２のセンサアセンブリ１２が設けられている。第２のセンサアセンブリ１２は、当該第２のセンサアセンブリ１２の第１の端に第２のセンサアセンブリ入口１６を有し、第２の端に第２のセンサアセンブリ出口１８を有する。
【００２９】
試料ガス入口２０および第２のガス入口４０は平行にガス変調弁４２に接続されており、ガス変調弁４２は、試料ガス入口２０および第２のガス入口４０の一方を第２のセンサアセンブリ１２に交互に接続するように適合されている。試料ガス入口２０は、チェック弁５０を介してガス変調弁４２に接続されている。
【００３０】
ガスクロマトグラフセンサ２４は、排気ライン３２を介して排気出口２２に接続されている。排気ライン３２は、試料ガス入口２０およびガス変調弁４２を接続してループ５２を形成するガス流路に接続されている。特に、ループ５２は、ガス変調弁４２と、第２のガスセンサアセンブリ１２と、ガスクロマトグラフ弁３０と、第２のセンサアセンブリ１２およびガスクロマトグラフセンサ２４を接続するガス流路の追加のガスポンプ５４と、バイパス２８と、ガスクロマトグラフセンサ２４と、排気ライン３２とを備える。あるいは、排気ライン３２およびループ５２は、それぞれセンサ２４の別々の出口に接続されていてもよい。
【００３１】
ループ５２は、第２のガスセンサアセンブリ１２により試料ガス濃度を測定する前に、前記試料ガスおよび前記第２のガスのガス混合物を複数回循環させるように適合されている。試料ガス濃度が十分に低下すると、ガスクロマトグラフ弁３０は、ガス混合物の短ガスパルスをカラム２６に注入するために、所定時間、ガスクロマトグラフバイパス２８からガスクロマトグラフカラム２６へと流路を切り換える。
【００３２】
両実施形態において、ガスクロマトグラフ弁３０はカラム２６とバイパス２８との間で切り換えを行う。図１の実施形態では、ガスクロマトグラフ弁３０、カラム２６およびバイパス２８は、第２のセンサ出口１８をガスクロマトグラフセンサ２４に接続するガス流路に設けられている。このガス流路は、追加のガスポンプ５４をさらに備える。図２に係る実施形態では、ガスクロマトグラフ弁３０、カラム２６およびバイパス２８は、ガス変調弁４２と第２のセンサアセンブリ入口１６とを接続するガス流路に設けられている。
【図１】
2021531471.tif 000003
【図２】
2021531471.tif 000004
【国際調査報告】
2021531471.tif 000005
2021531471.tif 000006
2021531471.tif 000007