JP2009236592A - 濃縮装置およびガスクロマトグラフ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能であり、濃縮効率の低下を回避でき、流動性試料を小容量に濃縮できる濃縮装置及びガスクロマトグラフ装置を提供する。
【解決手段】媒体物質と前記媒体物質より比重の大きい濃縮対象物質とを含む流動性試料を濃縮する濃縮装置５において、前記流動性試料が流れる流路１０と、前記流路１０を流れる流動性試料から前記濃縮対象物質が分離されるように、前記流路１０を所定の回転軸１６を中心として回転させる回転手段１５と、を有し、前記流路１０が、前記回転手段１５による回転によって前記濃縮対象物質を前記流路１０を流れる流動性試料から分離するとともに前記分離した濃縮対象物質を集積するための分離集積部１１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流動性試料を濃縮する濃縮装置、および、その濃縮装置を備えるガスクロマトグラフ装置に関する。

濃縮装置は、複数の物質を含むガス状又は液状の流動性試料から、特定の物質を取り出してその濃度を高める装置であり、例えば、屋内雰囲気等のガス状の流動性試料に含まれる揮発性有機化合物等の検出対象物質を検出するガスクロマトグラフ装置等において用いられ、検出対象物質（即ち、濃縮対象物質）を濃縮してその濃度を高めることにより、その検出を容易にし、検出精度を向上させるものである。

特許文献１で提案されているガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）１００を例にとってみると、ＧＣ装置１００は、図１３に示されるように、試料ガス（即ち、流動性試料）に含まれる試料ガス成分を搬送するキャリアガスを発生するガスボンベなどのキャリアガス源１０８、キャリアガスによって搬送された試料ガス成分を検出（分析）する分析装置１１０、試料ガスを導入する試料導入口１０１、試料導入口１０１から導入された試料ガスを吸引して排出口１１５から排出する吸引ポンプ１０４、捕集剤１０３を内部に備えることにより試料ガスに含まれる試料ガス成分（即ち、濃縮対象物質）を捕集して濃縮する捕集管１０２、捕集管１０２を冷却及び加熱する加熱冷却装置１１１、および、捕集管１０２を試料導入口１０１と吸引ポンプ１０４との間またはキャリアガス源１０８と分析装置１１０との間に選択的に接続するバルブ１０５、などから構成され、捕集管１０２及び加熱冷却装置１１１からなる濃縮装置を有している。

一般的に、捕集剤による濃縮対象物質の捕集および脱離は、主に温度と圧力が影響し、圧力が一定であれば、温度が低いほど捕集が促進されて捕集効率が高まり、温度が高いほど脱離が促進されて脱離効率が高まることが知られている。そして、特許文献１のＧＣ装置１００は、捕集剤を用いた濃縮装置を有しており、加熱冷却装置１１１によって捕集管１０２を冷却及び加熱し、濃縮対象物質を捕集及び脱離することで濃縮対象物質の濃縮を行っていた。
特開２００６−３３７１５８号公報

しかしながら、ＧＣ装置１００の濃縮装置においては、捕集管１０２を冷却及び加熱して濃縮対象物質の濃縮を行うことから、捕集管１０２を加熱冷却するための加熱冷却装置１１１が必須となり、さらに実際の構成においては、捕集管１０２と加熱冷却装置１１１とを覆う断熱材なども必要であるため、濃縮装置の規模が大きくなり、濃縮装置およびＧＣ装置１００を小型化することが困難という問題があった。また、捕集剤１０３による濃縮対象物質の捕集及び脱離によって濃縮を行うことから、繰り返し濃縮を行うことにより、濃縮対象物質が脱離しきれず徐々に捕集剤１０３に残留し、濃縮対象物質の捕集量が減少して、濃縮効率が低下してしまうという問題があった。また、捕集剤１０３から脱離した濃縮対象物質（即ち、濃縮した流動性試料）は捕集管１０２の全体に亘って滞留していることからその容量が多く、捕集管１０２から分析装置１１０に濃縮した流動性試料を導入する際に、捕集管１０２の容量分押し流す必要があるため、分析装置１１０への導入に時間を要し、それに伴い、ガスクロマトグラフの検出ピークが鈍ってしまって、高精度の検出ができないという問題があった。

したがって、本発明の目的は、小型化が可能であり、濃縮効率の低下を回避でき、流動性試料を小容量に濃縮できる濃縮装置及びガスクロマトグラフ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１に記載の濃縮装置は、媒体物質と前記媒体物質より比重の大きい濃縮対象物質とを含む流動性試料を濃縮する濃縮装置において、前記流動性試料が流れる流路と、前記流路を流れる流動性試料から前記濃縮対象物質が分離されるように、前記流路を所定の回転軸を中心として回転させる回転手段と、を有し、前記流路が、前記回転手段による回転によって前記濃縮対象物質を前記流路を流れる流動性試料から分離するとともに前記分離した濃縮対象物質を集積するための分離集積部を有することを特徴とするものである。

請求項２に記載の濃縮装置は、請求項１に記載の濃縮装置において、前記分離集積部が、前記回転軸を中心とした渦巻き形状の管路からなることを特徴とするものである。

請求項３に記載の濃縮装置は、請求項１に記載の濃縮装置において、前記分離集積部が、前記回転軸上から回転半径方向に延びる複数のＵ字形状の管路を回転周方向に等間隔に配列してなることを特徴とするものである。

請求項４に記載のガスクロマトグラフ装置は、ガス状の前記流動性試料を濃縮する請求項１〜３のいずれか一項に記載の濃縮装置と、前記濃縮装置によって濃縮された流動性試料が導入される検出手段と、を有することを特徴とするものである。

請求項１に記載した本発明の濃縮装置によれば、濃縮対象物質を分離、集積するための分離集積部を有する流路と、流路を流れる流動性試料から濃縮対象物質を分離するようにその流路を回転させる回転手段と、を有することから、捕集剤を備えた捕集管とそれを加熱冷却するための装置等が不要となるので、簡易な構成で流動性試料の濃縮することができるため、濃縮装置を小型化することが可能となる。また、捕集剤等のような継続使用によって機能が劣化する構成要素を有しないことから、経年による濃縮効率の低下を回避することができる。また、分離された濃縮対象物質が分離集積部に集積されることから、濃縮対象物質、即ち、濃縮した流動性試料を小容量にまとめることができるので、流動性試料の濃度を高めることができ、また、短い時間で濃縮した流動性試料を濃縮装置から排出することができる。

請求項２に記載した本発明の濃縮装置によれば、分離集積部が渦巻き形状の管路からなることから、１本の管路を渦巻き形状に巻くことで容易に製造が可能であるので、濃縮装置のコストを下げることができる。また、その形状から、流路をバランス良く回転させることができ、高精度の回転制御をすることが可能となる。そのため、精度の高い濃縮対象物質の分離、集積が可能となる。

請求項３に記載した本発明の濃縮装置によれば、分離集積部が、流路の回転軸上から回転半径方向に延びる複数のＵ字形状の管路を回転周方向に等間隔に配列して構成されていることから、流路をバランス良く回転させることができ、高精度の回転制御をすることが可能となる。そのため、より精度の高い濃縮対象物質の分離、集積が可能となる。また、濃縮する濃縮対象物質の容量にあわせてＵ字形状の管路の個数を決定すれば良いため、分離集積部の設計が容易にできる。

請求項４に記載した本発明のガスクロマトグラフ装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載した濃縮装置を有することから、小型化が可能であり、経年による濃縮効率の低下を回避することで検出精度を維持することができ、且つ、濃縮装置で濃縮された流動性試料を短い時間で検出装置に導入することで検出精度を向上させることができる。

以下、本発明に係る濃縮装置および濃縮装置を備えたガスクロマトグラフ装置の一実施形態について、図１〜図８の図面を参照して説明する。

濃縮装置５は、図１に示すように、流路１０と、ケース１２と、ロータリージョイント部１３ａ、１３ｂと、モータ１５と、を備えている。

流路１０は、ガラス又は腐食耐性の高い金属等を基材として形成され、試料ガス（請求項の流動性試料に相当）、及び、試料ガスを押し流して流路１０から排出する（即ち、パージガスとして機能する）キャリアガスが流れる１本の管路であり、導入部１０ａ、排出部１０ｂ、および、分離集積部１１、を備えている。

導入部１０ａは、図３に示すように、流路１０の一端に位置し、試料ガスおよびキャリアガスが導入される部位であり、流路１０が回転される回転軸１６上に沿って配置されている。排出部１０ｂは、流路１０の他端に位置し、導入部１０ａから導入された各ガスが排出される部位であり、導入部１０ａと同様に、流路１０が回転される回転軸１６上に沿って配置されている。

分離集積部１１は、図２、図３に示すように、導入部１０ａと排出部１０ｂとの間に連接され、回転軸１６上からその回転半径方向に延びた直線状の部分と、その直線部分の先端から回転軸１６まで徐々に半径が小さくなるように渦巻き形状に巻かれた部分とからなる部位である。また、本実施形態においては、分離集積部１１の最外周部までの半径を０．１ｍ、管径を１ｍｍとしている。

ケース１２は、例えば、合成樹脂等を基材として形成され、分離集積部１１を内包する円板部１２ｃと、導入部１０ａを内包し且つ円板部１２ｃの中心から上方に向かって立設された回転軸部１２ａと、排出部１０ｂを内包し且つ円板部１２ｃの中心から下方に向かって立設された回転軸部１２ｂと、を有する。また、その内部には、図示しない充填材を有している。ケース１２は、流路１０を内包することでその形状を保持し、さらに外部からの衝撃等から流路１０を保護するためのものである。なお、流路１０がその形状を維持するのに十分な強度を有しているのであれば、ケース１２は省略してもよい。

ロータリージョイント部１３ａは、試料ガスおよびキャリアガスを流路１０に導入するための導入口１４ａを備えており、回転軸部１２ａを回転軸１６の回転周方向に回動自在に軸支して、その内部で導入口１４ａと導入部１０ａとを接続する部位である。ロータリージョイント部１３ｂは、流路１０に導入された各ガスを排出するための排出口１４ｂを備えており、回転軸部１２ｂを回転軸１６の回転周方向に回動自在に軸支して、その内部で排出口１４ｂと排出部１０ｂとを接続する部位である。

モータ１５は、請求項の回転手段に相当し、ロータリージョイント部１３ｂの下部に配設され、その図示しないシャフトの軸が回転軸１６上に位置づけられている。また、モータ１５の回転動作に伴い、ケース１２とともに流路１０がその渦巻きの中心に向かう方向に回転するように、図示しないシャフトの先端部が、ケース１２に固着して接続されている。なお、モータ１５とケース１２とを回転比を変更する歯車等を介して接続しても良く、また、モータ１５と流路１０とを直接接続しても良い。

試料ガスは、例えば、新築住宅等の家屋内で採取された家屋内雰囲気などであり、媒体物質として主に窒素及び酸素からなる大気を含み、試料ガス成分（即ち、濃縮対象物質）として、トルエンやスチレンなどの大気に比して分子量の大きい揮発性有機化合物等を含むものである。

次に、濃縮装置５の流路１０における試料ガス成分の分離及び集積の概略動作の一例について説明する。

回転する流路１０内を流れる試料ガスに含まれる物質（分子）に働く遠心力は式１によって求めることができる。

［式１］
ｆ ＝ ｍｒω² ［Ｎ］
ｍ：分子の質量［ｋｇ］
ｒ：回転半径［ｍ］
ω：回転角速度［ｒａｄ／ｓ］

また、例として、窒素及び酸素からなる大気中に、トルエン及びスチレンが微量存在する試料ガスについて、各分子に働く遠心力を表１に示す。

表１より、大気に比べ、トルエン及びスチレンに対して生じる遠心力の方が大きいことがわかる。

そして、濃縮装置５において、上記試料ガスが、導入部１０ａから分離集積部１１を通過して排出部１０ｂに向かって一定の流動速度（１ｍｌ／ｍｉｎ）で流動し、この状態でモータ１５により流路１０をその渦巻きの中心に向かう方向に一定の回転速度（１０００００ｒｐｍ）で回転させると、分離集積部１１を流動する試料ガスに含まれる試料ガス成分に生じる（Ａ）遠心力と、（Ｂ）分離集積部１１内を流動する力と、を合成した（Ｆ）試料ガス成分に働く力が流動方向接線の垂線に対して流動方向反対寄りに向く。このようにすることで、試料ガス成分は分離集積部１１内の集積点１１Ａに向かって移動し、また、試料ガス成分より比重の軽い大気には、遠心力より流動する力の方が強く働いて、流路１０内を排出部１０ｂに向かって移動するので、試料ガス成分のみが分離集積部１１内に集積され、つまり、試料ガスが濃縮される。

なお、上述した試料ガス成分に働く力が、流動方向接線の垂線に対して流動方向反対寄りに向かうのであれば、つまり、試料ガス成分（分子）の位置を原点、流動方向をＸ軸、流動方向接線の垂線をＹ軸、とした座標平面と考えたとき、試料ガス成分に働く力が第２象限又は第３象限（即ち、Ｘ＜０、流動方向反対向き）に位置づくのであれば、分離集積部１１の形状、モータ１５による回転速度、及び、試料ガスの流動速度、を適宜変更してもよい。

次に、ガスクロマトグラフ装置１の構成について、図５を参照して説明する。

ガスクロマトグラフ装置（以下、ＧＣ装置）１は、図５に示すように、上述した濃縮装置５と、検出装置１７と、ポンプ２０と、バッファ２１と、活性炭フィルタ２２と、試料導入部３１と、大気吸入口３２と、ガス排出口３３と、導入ガス切替バルブ４１と、ＧＣ装置１を制御する制御装置５１と、を備えている。

検出装置１７は、請求項の検出手段に相当し、濃縮装置５に直列に接続されており、濃縮装置５によって濃縮された試料ガスが導入されてその成分の検出を行う装置であり、分離カラム１７ａとカラム加熱冷却装置１７ｂと検出センサ１７ｃとを備えている。

分離カラム１７ａは、試料ガスに含まれる成分の分離を行うためのものであり、内径２〜６mm、長さ数ｍの管に粒状の固定相を充填したパックドカラム、内径約０．５mm以下、長さ数十ｍの細い管の壁面に直接液状の固定相を保持させたキャピラリーカラム、または、エッチング処理によりガラス板に微細なカラム溝が形成されてなるマイクロカラムなどの、既存のカラムが用いられる。

カラム加熱冷却装置１７ｂは、分離カラム１７ａへの試料ガスの導入及び試料ガス成分の分離に応じて分離カラム１７ａの温度を調節するものであり、加熱手段として電熱線などのヒータを備え、冷却手段としてペルチェ素子などを備えた、既存の装置である。また、カラム加熱冷却装置１７ｂは、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。

検出センサ１７ｃは、分離カラム１７ａにおいて分離されたのちにキャリアガスによって搬送されてきた試料ガスの成分を検出するためのものであり、例えば、水素炎イオン化型検出器、熱伝導度型検出器などの既存の検出器が用いられており、検出センサ１７ｃは、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。なお、検出センサ１７ｃの構成および動作については、本発明の本質とは関係しないため詳細は省略する。

ポンプ２０は、バッファ２１を介して検出装置１７に直列に接続されており、ポンプ吸入口２０ａから吸入したガスをポンプ排出口２０ｂから排出して流動させるものであり、試料ガスおよびキャリアガスを濃縮装置５から検出装置１７に向かう方向に流動させ、また、それぞれのガスが適切に流動されるように、状況に応じて、その流動の速さや流動量を細かく制御できる、既存のものである。なお、ポンプ２０は、後述する制御装置５１に接続されており、ＧＣ装置１を構成する他の部材と連動して制御される。また、ポンプ２０が接続される位置は、試料ガスおよびキャリアガスを濃縮装置５から検出装置１７に向かう方向に流動させることができれば、その接続位置は任意である。

バッファ２１は、ポンプ２０に直列に接続されており、ポンプ２０による流動の乱れを抑制し、流動量を一定に保つための既存のものであり、バッファ２１を経路上に配設することで流動量が安定するため検出精度を高めることができる。また、ポンプ２０の流動の乱れによる誤差が許容範囲内であれば、バッファ２１を省略してもよい。

活性炭フィルタ２２は、ポンプ２０が動作して濃縮装置５から検出装置１７に向かう方向に吸引することにより、大気吸入口３２から吸入された大気が活性炭フィルタ２２内を通過し、活性炭によって大気に含まれる不純物を取り除いてキャリアガスを生成するものである。

試料導入部３１は、ＧＣ装置１に対して試料ガスを導入するための導入部である。

大気吸入口３２は、活性炭フィルタ２２に接続されており、ポンプ２０の動作によって大気を吸入して活性炭フィルタ２２に導入する部位である。ガス排出口３３は、ポンプ排出口２０ｂに接続されており、試料ガスおよびキャリアガスをＧＣ装置１外に排出する部位である。

導入ガス切替バルブ４１は、例えば、既存の三方電磁弁などが用いられており、３つのポートａ、ｂ、ｃを備えていて、ポートａには活性炭フィルタ２２、ポートｂには試料導入部３１、ポートｃには濃縮装置５、がそれぞれ接続されている。導入ガス切替バルブ４１は、ＧＣ装置１に導入されるガスを切り替えるものであり、即ち、活性炭フィルタ２２と濃縮装置５（ａ−ｃ接続）、または、試料導入部３１と濃縮装置５（ｂ−ｃ接続）、を選択的に接続するものである。

制御装置５１は、制御対象部位であるモータ１５（ア）、カラム加熱冷却装置１７ｂ（イ）、検出センサ１７ｃ（ウ）、ポンプ２０（エ）、および、導入ガス切替バルブ４１（オ）、に接続されており、それぞれを連動して制御する図示しないマイクロコンピュータ（ＭＰＵ）を備えている。ＭＰＵは、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＣＰＵのためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種のデータを格納するとともにＣＰＵの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ、および、上述した制御対象部位との間で制御情報を送受信するためのシリアルインタフェースなどを含むＩ／Ｏ部等で構成されている。

制御装置５１のＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、濃縮装置５における試料ガス成分が適切に分離されるようモータ１５によるケース１２の回転を制御する回転制御手段、分離カラム１７ａの温度が適温となるように分離カラム１７ａの加熱・冷却を行うカラム加熱冷却手段、試料ガスに含まれる試料ガス成分を検出する成分検出手段、濃縮装置５内および検出装置１７内を流動される試料ガスおよびキャリアガスの流量および流速を制御する流量制御手段、および、試料ガスの導入に応じて試料導入部３１と濃縮装置５とを接続し且つキャリアガスの導入に応じて活性炭フィルタ２２と濃縮装置５とを接続する導入ガス切替手段、として動作するものである。

次に、ガスクロマトグラフ装置１の制御装置５１（即ち、ＣＰＵ）が実行する本発明に係る処理の一例を、図６に示すフローチャート、および、図７〜図８に示す各ステップに対応する概略動作図を参照して説明する。

制御装置５１のＣＰＵは、ＧＣ装置１の電源投入により起動されると、導入ガス切替バルブ４１によって、活性炭フィルタ２２と濃縮装置５とを接続（ａ−ｃ接続）する、などの所定の初期化動作を実行したあと、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、カラム加熱冷却装置１７ｂによって、分離カラム１７ａを高温に加熱して不純成分を取り出したのち、ポンプ２０による流動を開始する。これにより、キャリアガス（即ち、パージガス）が流路１０および分離カラム１７ａを通過するように流動され、パージガスによって、流路１０内に滞留する不純成分、及び、分離カラム１７ａの不純成分などをＧＣ装置１外に排出して、ＧＣ装置１内部をクリーニングする（以上、図７ クリーニング動作）。不純成分などの排出が完了したのち、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、導入ガス切替バルブ４１によって、試料導入部３１と濃縮装置５とを接続（ｂ−ｃ接続）し、また、カラム加熱冷却装置１７ｂによって、分離カラム１７ａの加熱を継続して行い、モータ１５によって、試料ガスから試料ガス成分を分離及び集積するようにケース１２を回転させ、そして、試料導入部３１から試料ガスを導入する。これにより、濃縮装置５の流路１０に導入された試料ガスから試料ガス成分が分離されて、分離集積部１１に集積され、また、試料ガス成分以外はポンプ２０による流動によって流路１０から排出され、検出装置１７を通過してガス排出口３３からＧＣ装置１外に排出される。（以上、図８ サンプリング動作）。そして、試料ガス成分の濃縮が完了したのち、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、導入ガス切替バルブ４１によって、活性炭フィルタ２２と濃縮装置５とを再度接続（ａ−ｃ接続）し、また、カラム加熱冷却装置１７ｂによって、分離カラム１７ａをガス成分分離に適した温度に冷却するとともに、モータ１５の回転数を落とす。これにより、分離集積部１１に集積された試料ガス成分（即ち、濃縮された試料ガス）が、キャリアガス（即ち、パージガス）によって押し出されて、検出装置１７の分離カラム１７ａに導入される（以上、図７ 打ち込み動作）。このとき、ポンプ２０によって流動されるパージガスの量は、分離集積部１１内の濃縮された試料ガスを検出装置１７に搬送する程度の少量である。そして、高濃度の試料ガスが分離カラム１７ａ内に導入されたのち、ステップＳ１４０に進む。なお、分離カラム１７ａの温度は、検出動作まで維持される。

ステップＳ１４０では、キャリアガスによって、分離カラム１７ａ内に導入された試料ガスに含まれる試料ガス成分が、分離カラム１７ａ内で分離され、それぞれの試料ガス成分が時間差をもって検出センサ１７ｃに搬送されて、各成分の検出が行われる（以上、図７ 検出動作）。そして、全ての試料ガス成分が搬送されたのち、本フローチャートの処理を終了する。

次に、上述したガスクロマトグラフ装置１における、試料ガスの成分検出を行うときの動作の一例について、図７、図８を参照して説明する。

ＧＣ装置１での成分検出は、最初に、分離カラム１７ａを高温に加熱して不純成分を取り出したのち、流路１０および分離カラム１７ａを通過するようにキャリアガスを流動させて、濃縮装置５および検出装置１７のクリーニングを行う（図７ クリーニング動作）。

そして、クリーニングが完了すると、導入ガス切替バルブ４１を切り替えて、試料導入部３１から導入した試料ガスを濃縮装置５内に流動させるとともに、モータ１５によって流路１０を回転させて、濃縮装置５による試料ガスの濃縮を行う（図８ サンプリング動作）。

試料ガスの濃縮が完了したのち、分離カラム１７ａをガス成分分離に適した温度に冷却するとともに、モータ１５の回転を落とし、導入ガス切替バルブ４１を切り替える。そして、キャリアガスを、濃縮装置５内に流動させて、濃縮した試料ガスを検出装置１７（即ち、分離カラム１７ａ）に導入する（図７ 打ち込み動作）。

そして、引き続きキャリアガスを流すことによって、分離カラム１７ａ内に導入された試料ガスに含まれる試料ガス成分を、分離カラム１７ａ内で分離して検出センサ１７ｃまで搬送し、試料ガス成分の検出を行う（図７ 検出動作）。

上記より、本実施形態によれば、試料ガス成分を分離、集積するための分離集積部１１を有する流路１０と、流路を流れる試料ガスから試料ガス成分を分離するようにその流路１０を回転させるモータ１５と、を有することから、捕集剤を備えた捕集管とそれを加熱冷却するための装置等が不要となるので、簡易な構成で試料ガスの濃縮することができるため、濃縮装置を小型化することが可能となる。また、捕集剤等のような継続使用によって機能が劣化する構成要素を有しないことから、経年による濃縮効率の低下を回避することができる。また、分離された試料ガス成分が分離集積部１１に集積されることから、濃縮した試料ガスを小容量にまとめることができるので、試料ガスの濃度を高めることができ、また、濃縮した試料ガスを短い時間で濃縮装置５から排出して、検出装置１７に導入することができるため、ガスクロマトグラフの検出ピークをより鋭くすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。

また、分離集積部１１が渦巻き形状であることから、１本の管路を渦巻き形状に巻くことで容易に製造が可能であるので、濃縮装置５およびＧＣ装置１のコストを下げることができる。また、その形状から、流路１０をバランス良く回転させることができ、高精度の回転制御をすることが可能となる。そのため、精度の高い試料ガス成分の分離、集積が可能となる。

なお、本実施形態においては、分離集積部１１を渦巻き形状としたが、これに限定するものではなく、例えば、図９、図１０に示すように、回転軸１６上から回転半径方向に延びる１組のＵ字形状の管路を対称に配列した分離集積部１１ａ、１１ｂとしてもよい。さらには、図１１、図１２に示すように、回転軸１６上から回転半径方向に延びる複数のＵ字形状の管路を回転周方向に等間隔に配列した分離集積部１１ｃ〜１１ｊとしてもよい。このようにすることで、流路１０をバランス良く回転させることができ、高精度の回転制御をすることが可能となる。そのため、より精度の高い試料ガス成分の分離、集積が可能となる。また、Ｕ字形状の管路の個数は、集積する試料ガス成分の容量に応じて適宜調整することができる。また、上記以外にも、分離集積部１１が、試料ガスから試料ガス成分が分離され且つ分離された試料ガス成分が集積されるように、試料ガスが回転軸１６に近づきながら流れる管状に形成されていれば、どのような形状でもよい。

また、本実施形態においては、ガス状の流動性試料についての記載であったが、これに限らず、液状の流動性試料についても適用することができる。

また、本実施形態では、検出動作時に分離カラム１７ａの温度を一定の温度に保ちつつ試料ガス成分の分離を行う方法（定温法）を用いているが、これに限らず、例えば、検出動作時に分離カラム１７ａの温度を昇温させつつ試料ガス成分の分離を行う方法（昇温法）など、検出対象となる試料ガスに応じてその方法を変更しても良い。

なお、上述した各実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の濃縮装置の一実施形態を示す構成図である。 図１に示す濃縮装置で用いられる流路の形状を示す上面図である。 図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図１に示す濃縮装置における試料ガス成分に生じる力を示す模式図である。 本発明のガスクロマトグラフ装置の一実施形態を示す構成図である。 図５中のガスクロマトグラフ装置のＣＰＵが実行する本発明に係る処理の一例を示すフローチャートである。 図５中のガスクロマトグラフ装置のクリーニング動作、打ち込み動作、および、検出動作の状態を示す図である。 図５中のガスクロマトグラフ装置のサンプリング動作の状態を示す図である。 本発明の濃縮装置にて用いられる流路の他の実施形態を示す上面図である。 図９のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。 本発明の濃縮装置にて用いられる流路の他の実施形態を示す上面図である。 図１１のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。 従来のガスクロマトグラフ装置の構成図である。

符号の説明

１ ガスクロマトグラフ装置
５ 濃縮装置
１０ 流路
１１ 分離集積部
１５ モータ（回転手段）
１６ 回転軸

Claims (4)

1. 媒体物質と前記媒体物質より比重の大きい濃縮対象物質とを含む流動性試料を濃縮する濃縮装置において、
   前記流動性試料が流れる流路と、
   前記流路を流れる流動性試料から前記濃縮対象物質が分離されるように、前記流路を所定の回転軸を中心として回転させる回転手段と、を有し、
   前記流路が、前記回転手段による回転によって前記濃縮対象物質を前記流路を流れる流動性試料から分離するとともに前記分離した濃縮対象物質を集積するための分離集積部を有する
   ことを特徴とする濃縮装置。
2. 前記分離集積部が、前記回転軸を中心とした渦巻き形状の管路からなることを特徴とする請求項１に記載の濃縮装置。
3. 前記分離集積部が、前記回転軸上から回転半径方向に延びる複数のＵ字形状の管路を回転周方向に等間隔に配列してなることを特徴とする請求項１に記載の濃縮装置。
4. ガス状の前記流動性試料を濃縮する請求項１〜３のいずれか一項に記載の濃縮装置と、前記濃縮装置によって濃縮された流動性試料が導入される検出手段と、を有することを特徴とするガスクロマトグラフ装置。

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