(57)【要約】【課題】高価なキャリアガスの漏出を効果的に防止し、かつキャリアガスの漏洩に起因して生じる二次的災害の発生を惹起することがないようにする。【解決手段】試料導入部および分析カラムに導入するキャリアガス流量を制御部８からの信号により制御する流量制御弁６とは別に、キャリアガス流路１１の試料導入部１の上流側に、機械的にキャリアガス流量を制限することができる弁機構を備えた流量制限弁を配置し、キャリアガスの漏洩等による一定流量以上の過大なキャリアガス流量に対して流量制限弁９により機械的にその流量を、あらかじめ設定された流量に制限する。これによりヘリウムガス等のキャリアガスの漏出を効果的に防止し、かつ、水素ガス等のキャリアガスの漏出に起因して生じる二次的な事故の発生を未然に防止する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスボンベに充填したキャリアガスを試料導入部および分析カラムに導入するに際し、ガスボンベと試料導入部の間のキャリアガス流路に設けた流量制御弁により、その流量を制御するようにしたガスクロマトグラフにおいて、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対し機械的にその流量を制限することができる弁機構を備えた流量制限弁を、前記流量制御弁とは別に、キャリアガス流路の前記試料導入部の上流側に配置したことを特徴とするガスクロマトグラフ。
【請求項２】
前記流量制限弁は、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対してキャリアガス流量を一定流量以下のあらかじめ設定された流量に制限することができる弁機構を備えたものであ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。
【請求項３】
前記流量制限弁は、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対してキャリアガス流路を閉塞しキャリアガスの流れを遮断することができる弁機構を備えたものであ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。
【請求項４】
前記流量制限弁は、キャリアガス流路の前記流量制御弁とガスボンベとの間に配置されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のガスクロマトグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリアガスの漏洩に対する二重安全構造を備えたガスクロマトグラフに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスクロマトグラフのキャリアガスは、分析カラムに不活性で粘性の低いことが条件とされるが、そのような不活性ガスとしてヘリウムガス、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガスなどが使用される。
【０００３】
このなかで窒素ガスは安価で安全なキャリアガスであるが、最適線速度が遅いため分析時間がかかり、最適線速度域が狭いという欠点がある。水素ガスは安価で最適線速度が速く、また最適線速度域が広いため、理想的なキャリアガスであるが、安全面を考慮して、一般的には使用を避けることが多い。そのため、なるべく安全で広い最適線速度域をもつヘリウムガスがよく使用されることになるが、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）などでは水素ガスがキャリアガスとして使用される。
【０００４】
しかしながら、ヘリウムガスは、近年、その価格が高騰しており高価であるので、キャリアガスとしてヘリウムガスを用いる場合には、漏洩等による浪費は避けられなければならない。また、水素ガスをキャリアガスとして使用する場合、漏出して空気中でその濃度が４％を超えると爆発を起こす危険性があるので、漏洩対策を含めてその取扱いには十分な注意が必要である。
【０００５】
一方、従来のガスクロマトグラフでは、キャリアガス流量は分離や保持時間の再現性に重要なファクターであり、その流量を最適な流量に制御するため、キャリアガス流路には流量センサーからの信号により制御される流量制御弁が配置されている（例えば特許文献１参照）。
したがって、分析カラム（キャピラリーカラム）の破損や分析カラムと試料導入部または分析カラムと検出器との間の接続部の不具合、欠陥などにより、キャリアガスが漏洩し、一定流量以上の過大な流量が流れたときには、本来の目的とは相違するが、流量センサーでこれを検知し、制御部からの信号に基づき流量制御弁によりキャリアガス流路を閉じ、またはその流量を制御（制限）し、キャリアガスの漏洩に対処していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、流量センサーおよび流量制御弁、あるいはこれらを制御する制御部は、通常、電磁気的に駆動・制御されるため、その電気系統（回路）に故障や停電事故などがあったときには、従来のガスクロマトグラフでは、流量センサーや流量制御弁を動作させることが不可能となり、キャリアガスの漏洩を防止することができず、キャリアガスの漏出による浪費や爆発等の二次的な事故の発生に対して十分な対応がとれなかった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、流量センサーや流量制御弁、制御部の電気系統の故障や不具合により動作しなかった場合であっても、キャリアガスの漏洩を効果的に防止して高価なキャリアガス（ヘリウムガス）の浪費をなくするとともに、危険なキャリアガス（水素ガス）の漏出による二次的な事故の発生を引き起こすことのない二重安全構造を備えたガスクロマトグラフを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の本発明のガスクロマトグラフでは、ガスボンベに充填したキャリアガスを試料導入部および分析カラムに導入するに際し、ガスボンベと試料導入部の間のキャリアガス流路に設けた流量制御弁により、その流量を制御するようにしたガスクロマトグラフであって、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対し機械的にその流量を制限することができる弁機構を備えた流量制限弁を、前記流量制御弁とは別に、キャリアガス流路の前記試料導入部の上流側に配置したものである。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明のガスクロマトグラフでは、前記流量制限弁は、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対してキャリアガス流量を一定流量以下のあらかじめ設定された流量に制限することができる弁機構を備えたものである。
【００１１】
さらに、請求項３記載の本発明のガスクロマトグラフでは、前記流量制限弁は、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対してキャリアガス流路を閉塞しキャリアガスの流れを遮断することができる弁機構を備えたものである。
【００１２】
さらにまた、請求項４記載の本発明のガスクロマトグラフでは、前記流量制限弁を、キャリアガス流路の前記流量制御弁とガスボンベとの間に配置したものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分析カラム（キャピラリーカラム）の破損や分析カラムと試料導入部または分析カラムと検出器との間の接続部の不具合、欠陥などにより、キャリアガスが漏洩し、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対して、たとえ流量センサーおよび流量制御弁、あるいはこれらを制御する制御部に故障や不具合があっても、機械的に流量を制限することができる弁機構を備えた流量制限弁を、既設の流量制御弁とは別に、キャリアガス流路の試料導入部の上流側に配置しているので、ヘリウムガス等のキャリアガスの漏洩を効果的に防止し、かつ、水素ガス等のキャリアガスの漏出に起因して生じる二次的な事故の発生を未然に防止することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、流量制限弁は、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対してキャリアガス流量を一定流量以下のあらかじめ設定された流量に制限することができる弁機構を備えているので、水素ガス等のキャリアガスの漏出に起因して生じる二次的な事故の発生を未然に防止するとともに、所定のキャリアガス流量を維持し、検出器を通して外界の空気が分析カラムへ逆流し、分析カラム内面の固定相と反応（酸化）して分析カラムが劣化することを回避することができる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、流量制限弁は、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対してキャリアガス流路を閉塞しキャリアガスの流れを遮断することができる弁機構を備えているので、高価なキャリアガス（ヘリウムガス）の漏洩による浪費をなくすることができる。
【００１６】
さらにまた、本発明によれば、流量制限弁を、キャリアガス流路の流量制御弁とガスボンベとの間に配置しているので、流量センサーおよび流量制御弁、あるいはこれらを制御する制御部の電気系統の故障のみならず、流量センサーや流量制御弁の損傷等にともなうキャリアガスの漏洩に対しても十分に対応することができる。
【００１７】
このように、本発明では、従来の電気系統により制御される安全機構と、機械的構造のみで制御される安全機構の二重安全構造を具備しているので、キャリアガスとして高価なヘリウムガスの漏洩を効果的に防止し、かつ、水素ガスの漏出に起因して生じる二次的な事故の発生を未然に回避することができ、ガスクロマトグラフ使用者にとっては安心かつ安全に分析作業に従事することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のガスクロマトグラフの一実施例の構成図である。
【図２】本発明のガスクロマトグラフに適用されるヒューズ弁の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図を使って、本発明のガスクロマトグラフの実施形態の一例を説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態であるガスクロマトグラフの構成図である。図において、キャリアガス流路１１に試料気化室（図示せず）を含む試料導入部１、分析カラム２および検出器４が順に配置されている。分析カラム２は、通常、溶融石英製キャピラリーカラムが用いられ、断熱材で囲われたオーブン３内に収容され、そのカラム温度が制御される。検出器４は、例えば水素炎イオン化検出器である。
キャリアガスを供給するガスボンベ５には、例えば水素ガスが充填されている。キャリアガス流路１１の試料導入部１の上流には電磁気的に駆動・制御される流量制御弁６および流量センサー７が配置され、流量制御弁６は流量センサー７で測定された値に基づき、ＣＰＵからなる制御部８よりの制御信号によって最適な流量のキャリアガスを試料導入部１および分析カラム２に供給するよう制御される。
【００２１】
上記ガスクロマトグラフの構成で、試料を分析する場合には、通常、液体試料をシリンジ等で試料導入部１の試料気化室（図示せず）に注入し、高温の気化室で気化した後、キャリアガスとともにオーブン３内に収容された分析カラム２に導入する。試料は分析カラム２にてクロマトグラフィーの原理によって試料中の各成分が分離され、分析カラム２の後段に接続された検出器４に導かれ、クロマトグラムとして検出される。
【００２２】
ガスクロマトグラフでは、頻繁でないにしても、分析カラム２（キャピラリーカラム）の破損や分析カラム２と試料導入部１または分析カラム２と検出器４との間の接続部の不具合、欠陥などによりキャリアガスが漏洩することがある。例えば、液体試料を分析カラム２に直接導入するオンカラム試料導入の場合、分析カラム２の最上部にシリンジニードルが差し込まれるが、比較的薄い肉厚で強度のない分析カラム２（キャピラリーカラム）は破損しやすい。図１では漏洩箇所を破損箇所１０として模式的に表示しているが、このような場合、漏出したキャリアガスはオーブン３内に流出し、キャリアガス流路１１には過大な流量が流れることになる。
【００２３】
図１に示したガスクロマトグラフでは、従来のガスクロマトグラフの一般的構成に加えて、ガスボンベ５と流量制御弁６との間に流量制限弁９が設けられている。流量制限弁９は、キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対して機械的に動作し、キャリアガス流路１１を流れるキャリアガス流量を制限する弁機構を備えたものである。
このような流量制限弁９の弁機構としては、機能的に次の態様のものが含まれる。
（１）キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対してキャリアガス流量を一定流量以下のあらかじめ設定された流量に制限する。すなわち、所定のキャリアガス流量の流通を許容する。
（２）キャリアガスの一定流量以上の過大な流量に対してキャリアガス流路１１を閉塞し、キャリアガスの流れを遮断する。
【００２４】
流量制限弁９の弁機構としていずれの機能を用いるかは、キャリアガスの種類や漏洩防止の主たる目的によって適宜選択される。
キャリアガス流路１１を閉塞しキャリアガスの流れを完全に遮断した場合には、高価なヘリウムガスの流出を防いで無駄使いをなくすることができ、また、キャリアガスに危険な水素ガスを使用しているときには漏出に起因する爆発等の二次的災害を未然に防止することができるので好適である。
一方、キャリアガスの流れを完全に遮断した場合には、検出器４を通して外界の空気が分析カラム２へ逆流し、分析カラム２内面の固定相と反応（酸化）して分析カラム２を劣化させるおそれがある。
【００２５】
そこで、流量制限弁９の弁機能として、通常、キャリアガスの流れを完全に遮断するのではなく、キャリアガス流量を一定流量以下のあらかじめ設定した流量に制限し、少ない流量であってもキャリアガスの流れを維持するようにしたものを選択し、キャリアガスとして高価なヘリウムガスを使用する場合の漏洩による浪費を多少犠牲にしながら、漏出による爆発限界（空気中での濃度４％）の条件も十分考慮に入れて水素ガスの使用にも対応できるようにし、かつ外界から分析カラム２への空気の流入を防いで分析カラム２の劣化を回避するようにしている。
【００２６】
流量制限弁９を図２の概念図に示す。図２（Ａ）は通常状態を示し、図２（Ｂ）は動作時を示している。
通常時（Ａ）は、シリンダ１２内に配置されたボール１３は、その重量およびボール１３とストッパ１４との間に配置されたバネ１５の弾性力によりシリンダ１２内に止まっているが、キャリアガスの漏洩等により一定流量以上の過大な流量が流れたとき、すなわち動作時（Ｂ）には、ボール１３がその重量およびバネ１５の弾性力に抗して出口側へ上昇し、バランスしたところで停止して、キャリアガス流量を一定流量以下のあらかじめ設定された流量しか流れないようにその流量を制限する。すなわち、キャリアガス流路１１を閉塞しキャリアガスの流れを完全に遮断するのではなく、あらかじめ設定された一定流量のキャリアガスの流れを許容する。どの程度のキャリアガス流量を許容するかはバネ１５の弾性力を調整することにより適宜設定することができる。
もちろん、バネの弾性力のかわりにボールの自重でバランスさせるなどの構造でもよい。
【００２７】
例えば、流量制限弁９が制限（許容）するキャリアガス流量としては、（株）島津製作所製「キャピラリガスクロマトグラフＧＣ−２０１０Ｐｌｕｓ」では約７５０ｍｌ／ｍｉｎ以上のキャリアガス流量が、分析カラム２を含むキャリアガス流路１１に流れないように設定される。キャリアガスとして水素ガスを使用する場合、約７５０ｍｌ／ｍｉｎ以下のキャリアガス流量であれば、たとえ分析カラム２の破損箇所１０から漏出しオーブン３内に水素ガスが充満したときであっても、水素ガスの爆発限界の４％を超えることはない。オーブン３を囲っている断熱材には透過性があり、また、開閉扉は機密構造であるが若干の隙間もあるため、約７５０ｍｌ／ｍｉｎを超える過大な流量が流入しない限り水素ガスの爆発限界の４％に達しないことが確認されている。もちろん、分析カラム２の劣化も生じない。
【００２８】
図１のガスクロマトグラフの実施形態では、ガスボンベ５と流量制御弁６との間に流量制限弁９を設けている。この場合には、流量制御弁６の損傷事故等によるキャリアガスの漏洩にも対応することができるので好適であるが、本発明としては、少なくとも試料導入部１の上流側に流量制限弁９を設置すればその目的を達成することができる。
また、機械的構造のみで動作する流量制限弁９としては、制限できる流量を任意に設定できる流量可変の構造のものを含めて種々の構成の流量制限弁または流量制御弁が市販されており、本発明にとっては特定の構造のものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２９】
１  試料導入部
２  分析カラム
３  オーブン
４  検出器
５  ガスボンベ
６  流量制御弁
７  流量センサー
８  制御部
９  流量制限弁
１０  破損箇所
１１  キャリアガス流路
【図１】
2013200217.tif 000003
【図２】
2013200217.tif 000004