(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
「ポンプによって送液されている揮発性有機化合物を含む試料水を加熱して気化させる気化器と、その出口側で前記試料水が気化した蒸気流に一定流量の不活性ガスを混合させるガス供給部と、これらの混合気流を冷却し水分を凝縮させる凝縮器と、凝縮水と前記揮発性有機化合物を含むガス成分を分離するセパレータとを備え、前記ガス成分を導入することを特徴としたガスクロマトグラフ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に水中の揮発性有機化合物の分析に用いて好適なガスクロマトグラフに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地下水、河川水、或いは工場排水中のジクロロメタン等の有機塩素系溶剤に対する分析需要が高まっている。従来、これらの水中の微量揮発性有機化合物の濃度を測定するには、分析法としてはガスクロマトグラフィが一般的に用いられるが、これに試料を導入する方法としてヘッドスペース法が知られている。ヘッドスペース法は、試料水をセプタム蓋付きの試料ビンに上部に若干の空間を残した状態で封入し、これを所定の温度で所定時間保温した後、上部空間（ヘッドスペース）の気体をシリンジで採取して分析する方法である。分析の目的成分と水との蒸気圧の差を利用して、目的成分を液相（水中）から気相（ヘッドスペース）に取り出すことによって、ガスクロマトグラフィに適した気相でのサンプリングを可能にするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ヘッドスペース法は、上記のように、比較的簡単な手法で水中の揮発成分をサンプリングすることができるが、分析目的成分の気相中濃度と液相中濃度が平衡するのに長時間を要する。また、水中にも目的成分がある程度残ることによって気液平衡が成立するのであるから、水中の目的成分を全量取り出すことはできない。さらに、保温温度や保温時間を厳密に管理しないと十分な定量性を確保することができない、といういくつかの問題があった。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水中の微量揮発性有機化合物をより短時間で、しかもほぼ全量を気相中に取り出して導入することができるガスクロマトグラフを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、ポンプによって送液されている揮発性有機化合物を含む試料水を加熱して気化させる気化器と、その出口側で前記試料水が気化した蒸気流に一定流量の不活性ガスを混合させるガス供給部と、これらの混合気流を冷却し水分を凝縮させる凝縮器と、凝縮水をガスから分離するセパレータとを備え、前記ガス成分を導入することを特徴としたガスクロマトグラフである。
【０００５】
本発明になるガスクロマトグラフは、試料水を全量気化させて水蒸気とし、これに不活性ガスを混合した後、冷却して水分を凝縮除去することにより、微量の分析目的成分を気相として取り出す方法を用いているために、目的成分はほぼ全量が気相中に残るので定量性が高い。また、処理に要する時間も大幅に短縮される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１に示す。図において１は定流量で送液する特性を持つポンプ（例えば、シリンジポンプ等）であって、試料容器２から試料水を気化器１０に向けて１分間に数ｍｌ程の流量で送り出す。
【０００７】
気化器１０は一種の熱交換機であって、その内部の加熱コイル１１は図示しない電熱ヒータにより、またはスチーム等の熱媒体によって加熱されているので、その中を流れる検水は周囲から熱を受けて気化し、水蒸気となって調圧室１２に入る。調圧室１２は気化に伴う圧力の急上昇を緩和し、また、不均一な気化による圧力変動を吸収して圧力を平滑化する役割を担う容器であり、気化器１０の内部にあって加熱コイル１１と同様に加熱されている。加熱コイル１１内で十分に気化されずに残った水滴などもここで分離される。調圧室１２を出た水蒸気の流れに、ガスボンベ３から供給される不活性ガス（ヘリウム、窒素等）が流量調整器４で一定流量に調整されて合流し、続いて、凝縮器２０に入る。
【０００８】
凝縮器２０もまた熱交換機であって、その内部は冷却水２３が、図示しないポンプによって強制循環されているので、冷却コイル２１内を通る気体は冷却され、水蒸気は凝縮して水に戻り、セパレータ２２に落ちる。セパレータ２２の底部の排出口２２ｂに設けたドレインバルブ２４はこの時点では閉じているので、凝縮水はセパレータ２２の底に溜まり、残りのガス成分（不活性ガスと試料水中の揮発性有機物質）はセパレータ２２の上部の出口２２ａから流出し、ガスクロマトグラフ３０に入る。即ち、ガスクロマトグラフ３０のサンプル配管２５（僅かに残る水蒸気が凝縮しないように保温されている）を経て、６ポートのガスサンプリングバルブ３２の実線で示す流路を通り、計量管３３を満たして流れ、ベント３６から排出される。
【０００９】
ガスクロマトグラフ３０のキャリアガスは、不活性ガスのガスボンベ３から流量調整器３１で調整され、ガスサンプリングバルブ３２を通ってカラム３４、検出器３５へと流れる。ガスサンプリングバルブ３２が時計方向に角度で６０度回転すると、流路は実線で示す状態から点線で示す状態に切り替わり、キャリアガスの流れは計量管３３を経由するように変わるので、計量管３３内に残された計量管３３の内容積で定まる一定量の前記のガス成分（不活性ガスと試料水中の揮発性有機物質）はキャリアガスによってカラム３４の方へ運ばれることでガスクロマトグラフ３０におけるサンプリングが行われる。
【００１０】
ここでサンプリングされたガス成分の中で、不活性ガスはキャリアガスと同じ物質であるから分析の対象とはならず、試料水に由来する微量の揮発性有機物質のみがカラム３４で各成分に分離され、その量が検出器３５で電気信号に変えられ、図示しない記録装置等で記録され、或いは分析データとして処理される。この種の分析においては、検出器３５としては水素炎イオン化検出器、またはエレクトロンキャプチャ検出器が多く用いられるが、これらの検出器はそれぞれ有機物質、ハロゲン化合物に対して選択的に感度を有する。従って、ガス成分中に僅かに残った水蒸気が検出器に達しても、検出器３５の選択性のためデータとして出力されることはない。定量は、標準物質の既知濃度の水溶液を導入してキャリブレーションをすることにより可能である。
【００１１】
サンプリング後は、ガスクロマトグラフ３０による分析が行われている間に、ドレインバルブ２４を開いてセパレータ２２に溜まった水を排出し、また、試料容器２は次に分析すべき試料水の試料容器に取り替えられる。試料容器２の交換はリキッドハンドラ等の自動装置を利用すれば自動化が可能であり、また、上記の一連の分析操作もプログラム制御装置によって自動的に行うことができる。
【００１２】
上記の例では、ガスクロマトグラフ３０で実際に分析される試料量は、計量管３３の内容積相当量（一般に数ｍｌ）に過ぎないが、計量管の代わりに、吸着剤を充填した公知の捕集管を用いると、より大量の有機物質を取り込んで分析に供することが可能となるので、検出感度をさらに高め、より微量の成分まで定量できるようになる。
【００１３】
以上述べたように、本発明は、試料水を連続的に流しながら加熱気化させた後、不活性ガスを混合し、冷却して水分を除くことにより水よりも沸点の低い分析目的成分を不活性ガス中に取り出してガスクロマトグラフに導入し、分析することを骨子とするものであるから、装置構成の細部については図１に例示するものに限定されることなく、様々な変形が考えられる。そのような変形は、請求項１に示す範囲内で本発明に包含される。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、従来のヘッドスペース法では１５〜６０分を要していた水中の揮発性有機化合物の分析における前処理過程が、２〜３分で済むようになり、前処理を含めたトータルの分析時間を大幅に短縮することができる。それに加えて、試料水を一旦全量気化させるので、試料水中のほぼ全量の分析目的成分を気相中に取り出すことができ、従来法に比べて定量性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１...ポンプ
２...試料容器
３...ガスボンベ
４...流量調整器
１０...気化器
１１...加熱コイル
１２...調圧室
２０...凝縮器
２１...冷却コイル
２２...セパレータ
３０...ガスクロマトグラフ
【図１】
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