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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024141413
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】ガス分析システム
(51)【国際特許分類】
G01N 30/16 20060101AFI20241003BHJP
G01N 30/46 20060101ALI20241003BHJP
G01N 30/26 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
G01N30/16 K
G01N30/46 A
G01N30/26 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023053039
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】芝本 繁明
(72)【発明者】
【氏名】盧 文剣
(57)【要約】
【課題】複数のカラムで分離されたガス成分を当該カラムの数よりも少ない検出装置で容易に検出できるようにする。
【解決手段】ガス分析システム（１）は、第１カラム（４１）と、第２カラム（４２）と、第１カラムの出口と第２カラムの出口とに接続される合流部（３０）と、合流部から導入されるガス成分を検出する検出装置（５０）と、第１カラムと合流部との間に配置された切替バルブ（Ｖ１０）と、制御装置（１００）とを備える。制御装置（１００）は、切替バルブ（Ｖ１０）の開閉状態を切り替えることによって、第２カラム（４２）で分離されたガス成分の検出装置（５０）への導入が完了するタイミングよりも、第１カラム（４１）で分離されたガス成分の検出装置（５０）への導入が開始されるタイミングを遅らせる遅延処理を実行する。
【選択図】図１０
【解決手段】ガス分析システム（１）は、第１カラム（４１）と、第２カラム（４２）と、第１カラムの出口と第２カラムの出口とに接続される合流部（３０）と、合流部から導入されるガス成分を検出する検出装置（５０）と、第１カラムと合流部との間に配置された切替バルブ（Ｖ１０）と、制御装置（１００）とを備える。制御装置（１００）は、切替バルブ（Ｖ１０）の開閉状態を切り替えることによって、第２カラム（４２）で分離されたガス成分の検出装置（５０）への導入が完了するタイミングよりも、第１カラム（４１）で分離されたガス成分の検出装置（５０）への導入が開始されるタイミングを遅らせる遅延処理を実行する。
【選択図】図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料ガスに含まれるガス成分を分離する第１カラムと、
試料ガスに含まれるガス成分を分離する第２カラムと、
前記第１カラムおよび前記第２カラムから導入されるガス成分を検出する検出装置と、
前記第１カラムから前記検出装置へのガス導入を切り替えるバルブと、
前記バルブの開閉状態を切り替えることによって、前記第２カラムで分離されたガス成分の前記検出装置への導入が完了するタイミングよりも、前記第１カラムで分離されたガス成分の前記検出装置への導入が開始されるタイミングを遅らせる遅延処理を実行する制御装置とを備える、ガス分析システム。
試料ガスに含まれるガス成分を分離する第２カラムと、
前記第１カラムおよび前記第２カラムから導入されるガス成分を検出する検出装置と、
前記第１カラムから前記検出装置へのガス導入を切り替えるバルブと、
前記バルブの開閉状態を切り替えることによって、前記第２カラムで分離されたガス成分の前記検出装置への導入が完了するタイミングよりも、前記第１カラムで分離されたガス成分の前記検出装置への導入が開始されるタイミングを遅らせる遅延処理を実行する制御装置とを備える、ガス分析システム。
【請求項2】
前記制御装置は、前記遅延処理において、前記第２カラムで分離されたガス成分が前記検出装置に導入されている間、前記バルブを閉じて前記第１カラムで分離されるガス成分を前記第１カラム内に封じ込める、請求項１に記載のガス分析システム。
【請求項3】
前記制御装置は、前記遅延処理の実行後に、前記バルブを開いて前記第１カラムで分離されたガス成分を前記検出装置に導入させる、請求項２に記載のガス分析システム。
【請求項4】
前記バルブは、
内部へガスを導入するための流入口、および、前記流入口から導入されたガスを外部へ流出させるための流出口が形成された基台部と、
前記基台部に対向して配置され、弾性変形することによって前記流入口から前記流出口へのガスの流通と遮断とを切り替えるダイヤフラム部とを備える、請求項１～３のいずれかに記載のガス分析システム。
内部へガスを導入するための流入口、および、前記流入口から導入されたガスを外部へ流出させるための流出口が形成された基台部と、
前記基台部に対向して配置され、弾性変形することによって前記流入口から前記流出口へのガスの流通と遮断とを切り替えるダイヤフラム部とを備える、請求項１～３のいずれかに記載のガス分析システム。
【請求項5】
前記第１カラムは、キャピラリカラムである、請求項４に記載のガス分析システム。
【請求項6】
前記第１カラムは、一次分離用のカラムであり、
前記第２カラムは、前記第１カラムで一次分離されたガス成分をさらに分離する二次分離用のカラムであり、
前記第１カラムおよび前記第２カラムの間に配置され、前記第１カラムおよび前記第２カラムを前記検出装置に対してこの順に直列に接続する直列状態と、前記第１カラムおよび前記第２カラムを前記検出装置に対して並列に接続する並列状態とに切替可能に構成された切替モジュールをさらに備え、
前記制御装置は、前記切替モジュールが並列状態である場合に前記遅延処理を実行する、請求項１～３のいずれかに記載のガス分析システム。
前記第２カラムは、前記第１カラムで一次分離されたガス成分をさらに分離する二次分離用のカラムであり、
前記第１カラムおよび前記第２カラムの間に配置され、前記第１カラムおよび前記第２カラムを前記検出装置に対してこの順に直列に接続する直列状態と、前記第１カラムおよび前記第２カラムを前記検出装置に対して並列に接続する並列状態とに切替可能に構成された切替モジュールをさらに備え、
前記制御装置は、前記切替モジュールが並列状態である場合に前記遅延処理を実行する、請求項１～３のいずれかに記載のガス分析システム。
【請求項7】
前記第１カラムの出口と前記第２カラムの出口とに接続される合流部をさらに備え、
前記検出装置は、前記合流部から導入されるガス成分を検出する、請求項１に記載のガス分析システム。
前記検出装置は、前記合流部から導入されるガス成分を検出する、請求項１に記載のガス分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ガスクロマトグラフィーを用いたガス分析システム（ガスクロマトグラフシステム）に関する。
【背景技術】
【0002】
ガスクロマトグラフィーは、分離カラムを用いてガス中の成分を分離することによってガス中の成分を検出する分析手法である。ガスクロマトグラフィーの分析対象となる成分は多岐にわたることから、従来、膨大な種類のカラムが開発されてきた。
【0003】
たとえば、従来のガス分析システムのなかには、ガス成分を検出する検出装置と複数の分離カラムとの接続パターンを、マルチポート切替バルブを用いて切り替えるように構成されたガス分析システムが存在する（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【非特許文献1】アジレント・テクノロジー株式会社 アプリケーション「リファイナリガス（ＲＧＡ）のＧＣ分析」５９８９－７４３９ＪＡＪＰ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ガス分析システムでは、低コスト化、小型化および設計の自由度を考慮して、複数のカラムで分離されたガス成分を共通の検出装置で検出することが望ましい。複数のカラムで分離されたガス成分を共通の検出装置で検出するためには、複数のカラムで分離されたガス成分を互いに異なるタイミングで検出装置に導入させるための調整が必要である。この調整を容易に行うニーズがある。
【0006】
本開示は上記の問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、複数のカラムで分離されたガス成分を当該カラムの数よりも少ない検出装置で検出できるガス分析システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示に係るガス分析システムは、試料ガスに含まれるガス成分を分離する第１カラムと、試料ガスに含まれるガス成分を分離する第２カラムと、第１カラムおよび第２カラムから導入されるガス成分を検出する検出装置と、第１カラムから検出装置へのガス導入を切り替えるバルブと、バルブの開閉状態を切り替えることによって、第２カラムで分離されたガス成分の検出装置への導入が完了するタイミングよりも、第１カラムで分離されたガス成分の検出装置への導入が開始されるタイミングを遅らせる遅延処理を実行する制御装置とを備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、複数のカラムで分離されたガス成分を当該カラムの数よりも少ない検出装置で容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】ガス分析システムの全体構成の一例を模式的に示す図である。
【図2】マイクロバルブが開状態であるときのマイクロバルブの断面図である。
【図3】マイクロバルブが閉状態であるときのマイクロバルブの断面図である。
【図4】第１動作パターン中の切替バルブの状態と各ガスの流れを示す図である。
【図5】第２動作パターン中の切替バルブの状態と各ガスの流れを示す図である。
【図6】第３動作パターン中の切替バルブの状態と各ガスの流れを示す図である。
【図7】第４動作パターン中の切替バルブの状態と各ガスの流れを示す図である。
【図8】第５動作パターン中の切替バルブの状態と各ガスの流れを示す図である。
【図9】第６動作パターン中の切替バルブの状態と各ガスの流れを示す図である。
【図10】第７動作パターン中の切替バルブの状態と各ガスの流れを示す図である。
【図11】遅延処理中の成分Ｓ３の状態を模式的に示す図である。
【図12】第８動作パターン中の切替バルブの状態と各ガスの流れを示す図である。
【図13】遅延処理の解除後の成分Ｓ３の状態を模式的に示す図である。
【図14】ガス分析システムによる分析結果の一例を示す図である。
【図15】パックドカラム内にサンプル成分を封止した場合の拡散イメージの一例を示す図である。
【図16】キャピラリカラム内にサンプル成分を封止した場合の拡散イメージの一例を示す図である。
【図17】ガス分析システムの流路構成の第１変形例を模式的に示す図である。
【図18】ガス分析システムの流路構成の第２変形例を模式的に示す図である。
【図19】ガス分析システムの流路構成の第３変形例を模式的に示す図である。
【図20】ガス分析システムの流路構成の第４変形例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さないものとする。
【0011】
［システムの全体構成］
図１は、本実施の形態によるガス分析システム１の全体構成の一例を模式的に示す図である。
図１は、本実施の形態によるガス分析システム１の全体構成の一例を模式的に示す図である。
【0012】
ガス分析システム１は、キャリアガス供給装置１１～１３と、サンプルタンク２０と、ポンプ２１と、ベント２３と、サンプラモジュールＭ１と、切替モジュールＭ２と、カラム４１～４４と、検出装置５０と、入力装置６０と、表示装置７０と、駆動装置８０と、制御装置１００とを備える。
【0013】
キャリアガス供給装置１１～１３の各々は、キャリアガスと呼ばれる移動相を予め定められた圧力に調整して出力する。キャリアガスとしては、たとえばヘリウムガスが用いられる。キャリアガスの圧力は、図示しない電子式の自動圧力コントローラ（ＡＰＣ：Automatic Pressure Controller）によって調整される。
【0014】
サンプルタンク２０は、分析対象である試料ガスを貯留する装置である。サンプルタンク２０は、サンプラモジュールＭ１のコネクタＣ１に接続される。ユーザは、サンプラモジュールＭ１のコネクタＣ１に接続されるサンプルタンク２０を交換することによって、ガス分析システム１で分析される試料ガスを変更することができる。
【0015】
ポンプ２１は、サンプラモジュールＭ１の流路のエアを吸引してサンプラモジュールＭ１の流路内を負圧にするための吸引ポンプである。なお、ここでいう負圧とは、大気圧を基準として、大気圧よりも低い圧力を意味する。
【0016】
ベント２３は、サンプラモジュールＭ１の流路を外部に連通して、サンプラモジュールＭ１の流路内のガスを外部に排出する。
【0017】
サンプラモジュールＭ１および切替モジュールＭ２は、サンプルタンク２０、カラム４１～４４および検出装置５０に流体接続される流路上に設けられる。なお、ここでいう流体接続とは、流体によって、他の部品を介することなく直接的に、または、他の部品を介して間接的に、接続されることを意味する。
【0018】
サンプラモジュールＭ１および切替モジュールＭ２の各々は、流路パターンが形成された流路板（流路部材）に複数の切替バルブを実装することによって形成されている。
【0019】
各モジュールＭ１，Ｍ２には、外部機器を接続するための複数のコネクタ（インターフェース）が設けられる。各モジュールＭ１，Ｍ２に形成された流路は、これらのコネクタを介して外部機器に接続される。具体的には、サンプラモジュールＭ１には、コネクタＣ１～Ｃ６が設けられる。コネクタＣ１～Ｃ３には、サンプルタンク２０、ポンプ２１、ベント２３がそれぞれ接続される。コネクタＣ４には、キャリアガス供給装置１１およびカラム４３が接続される。コネクタＣ５には、キャリアガス供給装置１２が接続される。コネクタＣ６には、カラム４１が接続される。切替モジュールＭ２には、コネクタＣ７～Ｃ１０が設けられる。コネクタＣ７～Ｃ１０には、それぞれカラム４１～４４が接続される。
【0020】
サンプラモジュールＭ１は、試料ガスを一定量ずつカラム４１に供給するための装置である。サンプラモジュールＭ１は、コネクタＣ１～Ｃ６と、一定容積のサンプルループＰＬと、切替バルブＶ１～Ｖ６と、これらを接続する複数の流路とを備える。サンプラモジュールＭ１のコネクタＣ１～Ｃ６には、上述のように、それぞれ、サンプルタンク２０、ポンプ２１、ベント２３、キャリアガス供給装置１１、キャリアガス供給装置１２、およびカラム４１が接続される。
【0021】
切替バルブＶ１，Ｖ４は、コネクタＣ１からコネクタＣ４までの流路に、この順に配置される。切替バルブＶ３，Ｖ５，Ｖ６は、コネクタＣ２からコネクタＣ５までの流路に、この順に配置される。切替バルブＶ２は、切替バルブＶ５，Ｖ６間の流路とコネクタＣ３とを接続する流路に配置される。
【0022】
サンプルループＰＬは、切替バルブＶ１，Ｖ４間の流路と切替バルブＶ３，Ｖ５間の流路とを接続する流路に配置される。サンプルループＰＬは、サンプルタンク２０から導入される試料ガスを、カラム４１に供給するために一時的に保持する機能を有する。切替バルブＶ１～Ｖ６の制御によってサンプルループＰＬの接続先が適宜切り替えられることによって、サンプラモジュールＭ１は、サンプルタンク２０から供給される試料ガスをサンプルループＰＬに一旦充填し、その後にサンプルループＰＬ内に充填された試料ガスをカラム４１に供給する。
【0023】
切替モジュールＭ２は、コネクタＣ７～Ｃ１０と、切替バルブＶ７～Ｖ１０と、これらを接続する複数の流路とを備える。切替モジュールＭ２のコネクタＣ７～Ｃ１０には、上述のように、カラム４１～４４がそれぞれ接続される。
【0024】
切替バルブＶ９は、コネクタＣ７とコネクタＣ８との間の流路に配置される。切替バルブＶ８は、コネクタＣ９とコネクタＣ１０との間の流路に配置される。
【0025】
切替バルブＶ７は、コネクタＣ９と切替バルブＶ８との間の流路とコネクタＣ８と切替バルブＶ９との間の流路とを接続する流路に配置される。切替バルブＶ１０は、コネクタＣ７と切替バルブＶ９との間の流路とコネクタＣ１０と切替バルブＶ８との間の流路とを接続する流路に配置される。
【0026】
切替バルブＶ１～Ｖ１０は、駆動装置８０によって開状態および閉状態のどちらかに切り替えられる。駆動装置８０は、制御装置１００からの指令に応じて、切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態を切り替える。言い換えれば、切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態は、制御装置１００によって制御される。
【0027】
カラム４３，４４は、試料ガスの各種成分を分離する能力のない、圧力調整用の抵抗管である。
【0028】
カラム４１，４２は、供給された試料ガス中の各種成分を分離する。具体的には、カラム４１，４２は、供給された試料ガスがキャリアガスの流れに乗って各カラム中を通過する間に、当該試料ガス中に含まれる各種成分を時間方向に分離して出力する。本実施の形態においては、カラム４１は、一次分離用のカラムである。カラム４２は、カラム４１によって一次分離された試料ガスの各種成分をさらに分離する二次分離用のカラムである。
【0029】
カラム４２の出口は、合流部３０に接続される。カラム４１の出口は、切替モジュールＭ２および抵抗管（カラム４４）を介して合流部３０に接続される。切替モジュールＭ２は、切替バルブＶ８，Ｖ９が開状態とされ、切替バルブＶ７，Ｖ１０が閉状態とされることで、カラム４１，４２を合流部３０に対してこの順に直列に接続する「直列状態」となる（後述の図４ご参照）。一方、切替モジュールＭ２は、切替バルブＶ７，Ｖ１０が開状態とされ、切替バルブＶ８，Ｖ９が閉状態とされることで、カラム４１，４２を合流部３０に対して並列に接続する「並列状態」となる（後述の図９ご参照）。
【0030】
本実施の形態においては、カラム４１，４２として、パックドカラム（内部に吸収剤が充填されたカラム）ではなく、パックドカラムよりも内径の小さいキャピラリカラムが採用されている。
【0031】
検出装置５０は、合流部３０に接続され、合流部３０から導入された各種のガス成分を検出する。検出装置５０として、たとえば、吸光光度検出器（ＰＤＡ（Photo Diode Array）検出器）、蛍光検出器、示差屈折率検出器、伝導度検出器、あるいは質量分析計などが用いられる。検出装置５０による検出結果を示すデータは、制御装置１００内の記憶部１２０に記憶され、ユーザからの要求により表示装置７０に表示される。
【0032】
入力装置６０は、たとえばキーボードあるいはマウスなどのポインティングデバイスであり、ユーザからの要求あるいは指令を受け付ける。入力装置６０に入力されたユーザからの要求あるいは指令は、制御装置１００に送られる。
【0033】
表示装置７０は、たとえば液晶（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）パネルで構成され、ユーザに情報を表示する。ユーザインターフェースとしてタッチパネルが用いられる場合には、入力装置６０と表示装置７０とが一体的に形成される。
【0034】
制御装置１００は、演算部１１０、記憶部１２０、入出力インターフェースなどを含む。制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３、ポンプ２１、切替バルブＶ１～Ｖ１０（駆動装置８０）などを含めたガス分析システム１全体を統括的に制御する。制御装置１００は、ユーザインターフェースである入力装置６０および表示装置７０と、有線あるいは無線で接続されている。
【0035】
演算部１１０は、演算装置（Central Processing Unit）を有し、記憶部１２０に記憶された情報を用いて切替バルブＶ１～Ｖ１０をそれぞれ制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号を出力インターフェースを介して切替バルブＶ１～Ｖ１０（駆動装置８０）に出力する。
【0036】
［切替バルブＶ１～Ｖ１０の構成］
図２および図３を用いて、本実施の形態による切替バルブＶ１～Ｖ１０の構成の一例について説明する。なお、切替バルブＶ１～Ｖ１０の基本構成は同じであるため、図２および図３においては、切替バルブＶ１～Ｖ１０を区別することなくマイクロバルブ２００として説明する。
図２および図３を用いて、本実施の形態による切替バルブＶ１～Ｖ１０の構成の一例について説明する。なお、切替バルブＶ１～Ｖ１０の基本構成は同じであるため、図２および図３においては、切替バルブＶ１～Ｖ１０を区別することなくマイクロバルブ２００として説明する。
【0037】
【0038】
マイクロバルブ２００は、基台層２２０と、ダイヤフラム層２３０と、カバー層２４０とを含み、これらがこの順で積層された積層構造を有している。基台層２２０、ダイヤフラム層２３０、およびカバー層２４０の各層は、所望の強度および柔軟性を実現するために、たとえばシリコンで形成されており、ＭＥＭＳ（Micro Electric Mechanical Systems）技術により微細加工が施されている。
【0039】
マイクロバルブ２００の厚み（積層方向の寸法）は約１～２ｍｍである。なお、以下では、便宜的に、基台層２２０からカバー層２４０に向かう方向を上方向、カバー層２４０から基台層２２０に向かう方向を下方向として説明する場合がある。
【0040】
基台層２２０は、マイクロバルブ２００の最下層に配置される。基台層２２０には、凹部２２１と、基台層２２０を貫通する開口部２２２～２２４が形成されている。凹部２２１は、基台層２２０を上方向から平面視した場合に略円形状を有しており、基台層２２０の略中心付近に形成されている。凹部２２１は、基台層２２０の上面側から下面側に向かって窪んでいる。基台層２２０の厚みは約１５０μｍである。また、凹部２２１の深さは５～２０μｍであり、好ましくは約１０μｍである。
【0041】
開口部２２３，２２４は、凹部２２１の底部２２５に形成されている。後述するように、開口部２２３，２２４は、試料ガスの流入口および流出口をそれぞれ形成する。開口部２２２は、基台層２２０の凹部２２１の周辺の外縁部に、凹部２２１とは離隔して形成されている。開口部２２２は、マイクロバルブ２００の制御用流体（ニューマチック流体）の供給口を形成する。
【0042】
ダイヤフラム層２３０は、基台層２２０の上面側に、基台層２２０に対向して配置される。ダイヤフラム層２３０は、ダイヤフラム層２３０を貫通する開口部２３２と、剛体部２３４と、剛体部２３４の周囲に設けられた可撓部２３３とを有する。可撓部２３３は、剛体部２３４の厚みよりも薄く、可撓性を有している。可撓部２３３が弾性変形することによって、剛体部２３４が上下方向に変位する。
【0043】
開口部２３２は、可撓部２３３および剛体部２３４から離隔して形成されている。開口部２３２は、上方向から平面視した場合に、基台層２２０の開口部２２２と重なる位置に形成されており、開口部２２２とともにニューマチック流体の供給口を形成する。
【0044】
マイクロバルブ２００は、流路部材（流路板）２５０に接続されて使用される。流路部材２５０には、基台層２２０の開口部２２２～２２４にそれぞれ対応する位置に、開口部２５２～２５４が形成されている。流路部材２５０の開口部２５２、基台層２２０の開口部２２２、およびダイヤフラム層２３０の開口部２３２は連通しており、ニューマチック流体の供給口２６２を形成している。ニューマチック流体は、供給口２６２を通って、カバー層２４０の凹部２４１へと供給される。
【0045】
流路部材２５０の開口部２５３は、基台層２２０の開口部２２３と連通しており、試料ガスの流入口２６３を形成する。また、流路部材２５０の開口部２５４は、基台層２２０の開口部２２４と連通しており、試料ガスの流出口２６４を形成する。
【0046】
マイクロバルブ２００は、流路部材２５０の供給口２６２にニューマチック流体が供給されていない初期状態（ノーマル状態）において開状態となり、流路部材２５０の供給口２６２にニューマチック流体が供給されることによって閉状態となる、いわゆるノーマルオープンタイプのバルブである。
【0047】
流路部材２５０の供給口２６２にニューマチック流体が供給されていない場合、図２に示すように、剛体部２３４が基台層２２０における凹部２２１の底部２２５から離れた状態で保持されるため、試料ガスの流入口２６３と流出口２６４とが連通される開状態（オープン状態）となる。
【0048】
流路部材２５０の供給口２６２にニューマチック流体が供給されると、ニューマチック流体に押されて剛体部２３４が下方向に変位することによって、剛体部２３４の下面が基台層２２０における凹部２２１の底部２２５と密着した状態となるため、試料ガスの流入口２６３と流出口２６４とが遮断される閉状態（クローズ状態）となる。なお、剛体部２３４をニューマチック流体で駆動（変位）させることに代えて、剛体部２３４をピエゾ素子などを用いて電気的に駆動（変位）させるようにしてもよい。
【0049】
［システムの動作パターン］
ガス分析システム１は、以下の第１～第８の動作パターンをこの順に切り替えることによって、カラム４１，４２で分離されたガス成分を１つの検出装置５０で検出する。以下では、主に、ガス分析システム１の分析対象成分が、Ｈ２およびＨｅ以外の無機ガス（Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２等）、および一部の低級炭化水素（ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４等）である例について説明する。
ガス分析システム１は、以下の第１～第８の動作パターンをこの順に切り替えることによって、カラム４１，４２で分離されたガス成分を１つの検出装置５０で検出する。以下では、主に、ガス分析システム１の分析対象成分が、Ｈ２およびＨｅ以外の無機ガス（Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２等）、および一部の低級炭化水素（ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４等）である例について説明する。
【0050】
（第１動作パターン） サンプル導入
サンプル導入は、一定量の試料ガスをサンプリングする動作パターンである。
サンプル導入は、一定量の試料ガスをサンプリングする動作パターンである。
【0051】
図４は、第１動作パターン（サンプル導入）中における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。なお、図４において、×印が付された切替バルブが閉状態であり、×印が付されていない切替バルブが開状態である。また、図４において、黒塗り矢印がキャリアガスの流れを示し、斜線矢印が試料ガス（サンプル）の流れを示す。以降の図５～１０，１２においても同様である。
【0052】
図４に示すように、第１動作パターン（サンプル導入）では、制御装置１００は、切替バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ６，Ｖ８，Ｖ９を開き、その他の切替バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ７，Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、ポンプ２１を作動する。これにより、斜線矢印に示すように、サンプルタンク２０からサンプルループＰＬ内に試料ガスが充填される。
【0053】
また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３を作動する。これにより、黒塗り矢印に示すように、キャリアガス供給装置１１からのキャリアガスがカラム４３，４４を経由して合流部３０に供給され、キャリアガス供給装置１３からのキャリアガスがカラム４４を経由して合流部３０に供給され、キャリアガス供給装置１２からのキャリアガスがカラム４１，４２を経由して合流部３０に供給される。
【0054】
その後、ガス分析システム１の動作パターンは、次の第２動作パターン（圧力平衡）に切り替えられる。
【0055】
（第２動作パターン） 圧力平衡
図５は、第２動作パターン（圧力平衡）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図５に示すように、第２動作パターン（圧力平衡）では、制御装置１００は、切替バルブＶ３，Ｖ６，Ｖ８，Ｖ９を開き、その他の切替バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ７，Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３を作動し、ポンプ２１を停止する。
図５は、第２動作パターン（圧力平衡）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図５に示すように、第２動作パターン（圧力平衡）では、制御装置１００は、切替バルブＶ３，Ｖ６，Ｖ８，Ｖ９を開き、その他の切替バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ７，Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３を作動し、ポンプ２１を停止する。
【0056】
これにより、サンプルループＰＬ内の圧力がほぼ大気圧に安定する平衡状態となる。これにより、サンプルループＰＬに保持される試料ガス量を一定量に安定させることができる。
【0057】
その後、ガス分析システム１の動作パターンは、次の第３動作パターン（サンプルガス注入）に切り替えられる。
【0058】
（第３動作パターン） サンプルガス注入
図６は、第３動作パターン（サンプルガス注入）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図６に示すように、第３動作パターン（サンプルガス注入）では、制御装置１００は、切替バルブＶ４，Ｖ５，Ｖ８，Ｖ９を開き、その他の切替バルブＶ１～Ｖ３，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１，１３を作動し、キャリアガス供給装置１２およびポンプ２１を停止する。
図６は、第３動作パターン（サンプルガス注入）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図６に示すように、第３動作パターン（サンプルガス注入）では、制御装置１００は、切替バルブＶ４，Ｖ５，Ｖ８，Ｖ９を開き、その他の切替バルブＶ１～Ｖ３，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１，１３を作動し、キャリアガス供給装置１２およびポンプ２１を停止する。
【0059】
これにより、キャリアガス供給装置１１からのキャリアガスが切替バルブＶ４を通ってサンプルループＰＬに供給され、サンプルループＰＬに充填されていた試料ガスがキャリアガスによって押し出されて切替バルブＶ５を通ってカラム４１に供給される。
【0060】
その後、ガス分析システム１の動作パターンは、次の第４動作パターン（一次分離）に切り替えられる。
【0061】
（第４動作パターン） 一次分離
図７は、第４動作パターン（一次分離）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図７に示すように、第４動作パターン（一次分離）では、制御装置１００は、切替バルブＶ６，Ｖ８，Ｖ９を開き、その他の切替バルブＶ１～Ｖ５，Ｖ７，Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３を作動し、ポンプ２１を停止する。
図７は、第４動作パターン（一次分離）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図７に示すように、第４動作パターン（一次分離）では、制御装置１００は、切替バルブＶ６，Ｖ８，Ｖ９を開き、その他の切替バルブＶ１～Ｖ５，Ｖ７，Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３を作動し、ポンプ２１を停止する。
【0062】
これにより、カラム４１において、試料ガスの一次分離が行なわれる。図７には、カラム４１に供給された試料ガスが、カラム４１による一次分離によって、早く溶出する成分（成分群）Ｓ１と、成分Ｓ１よりも溶出の遅れる成分（成分群）Ｓ２と、成分Ｓ２よりも溶出の遅れる成分（成分群）Ｓ３とに分離される例が示されている。なお、本実施の形態においては、試料ガス中に含まれる分析対象成分（Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４）のうち、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ、ＣＨ４が成分Ｓ１に含まれ、ＣＯ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６が成分Ｓ２に含まれ、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４が成分Ｓ３に含まれるように構成されている。
【0063】
その後、ガス分析システム１の動作パターンは、次の第５動作パターン（二次分離）に切り替えられる。
【0064】
（第５動作パターン） 二次分離
図８は、第５動作パターン（二次分離）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図８に示すように、第５動作パターン（二次分離）では、第４動作パターン（一次分離）の状態が継続される。すなわち、第５動作パターン（二次分離）では、制御装置１００は、切替バルブＶ６，Ｖ８，Ｖ９を開き、その他の切替バルブＶ１～Ｖ５，Ｖ７，Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３を作動し、ポンプ２１を停止する。
図８は、第５動作パターン（二次分離）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図８に示すように、第５動作パターン（二次分離）では、第４動作パターン（一次分離）の状態が継続される。すなわち、第５動作パターン（二次分離）では、制御装置１００は、切替バルブＶ６，Ｖ８，Ｖ９を開き、その他の切替バルブＶ１～Ｖ５，Ｖ７，Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３を作動し、ポンプ２１を停止する。
【0065】
これにより、カラム４１で一次分離された成分Ｓ１～Ｓ３のうちの早く溶出する成分Ｓ１がカラム４２に供給され、カラム４２において二次分離される。
【0066】
その後、ガス分析システム１の動作パターンは、次の第６動作パターン（Ｓ２検出）に切り替えられる。
【0067】
（第６動作パターン） Ｓ２検出
上述の第１～第５動作パターンにおいては、切替モジュールＭ２が上述の直列状態（カラム４１，４２を合流部３０に対して直列に接続する状態）に制御される。
上述の第１～第５動作パターンにおいては、切替モジュールＭ２が上述の直列状態（カラム４１，４２を合流部３０に対して直列に接続する状態）に制御される。
【0068】
これに対し、第６動作パターン（Ｓ２検出）においては、カラム４２で二次分離された成分Ｓ１よりも先にカラム４１で分離された成分Ｓ２を検出するために、切替モジュールＭ２が上述の並列状態（カラム４１，４２を合流部３０に対して並列に接続する状態）に切り替えられる。
【0069】
図９は、第６動作パターン（Ｓ２検出）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図９に示すように、第６動作パターン（Ｓ２検出）では、制御装置１００は、切替バルブＶ６，Ｖ７，Ｖ１０を開き、その他の切替バルブＶ１～Ｖ５，Ｖ８，Ｖ９を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３を作動し、ポンプ２１を停止する。
【0070】
これにより、切替モジュールＭ２が上述の並列状態となり、カラム４２から成分Ｓ１が溶出する前に、カラム４１から溶出した成分Ｓ２が合流部３０を通って検出装置５０に導入される。これにより、成分Ｓ１よりも先に成分Ｓ２が検出される。
【0071】
その後、ガス分析システム１の動作パターンは、次の第７動作パターン（Ｓ１検出）に切り替えられる。
【0072】
（第７動作パターン） Ｓ１検出
第７動作パターン（Ｓ１検出）では、成分Ｓ１を検出するために、カラム４２から溶出する成分Ｓ１を検出装置５０に導入する。
第７動作パターン（Ｓ１検出）では、成分Ｓ１を検出するために、カラム４２から溶出する成分Ｓ１を検出装置５０に導入する。
【0073】
この際、仮に切替モジュールＭ２を並列状態のまま維持すると、カラム４２から検出装置５０に成分Ｓ１が導入さるのと同時に、カラム４１から検出装置５０に成分Ｓ３も導入されてしまい、成分Ｓ１のピークと成分Ｓ３のピークとが重複する不具合が生じる可能性がある。
【0074】
このようなピーク重複を回避するために、第７動作パターン（Ｓ１検出）では、カラム４２から検出装置５０への成分Ｓ１の導入が完了するタイミングよりも、カラム４１から検出装置５０への成分Ｓ３の導入が開始されるタイミングを遅らせる「遅延処理」が実行される。遅延処理は、予め定められた遅延時間に基づいて実行してもよい。具体的には、制御装置１００は、遅延処理において、カラム４１の出口側の設けられる切替バルブＶ１０を遅延時間だけ閉じることで、成分Ｓ３を一時的にカラム４１内に封じ込める。本実施の形態において、カラム４１は本開示の「第１カラム」の一例に相当し、カラム４２は本開示の「第２カラム」の一例に相当する。
【0075】
なお、遅延処理は、カラム４２から検出装置５０への成分Ｓ１の導入が完了するタイミングを検出することにより実行してもよい。当該検出は、例えばクロマトグラムを解析することにより行ってもよい。
【0076】
図１０は、第７動作パターン（Ｓ１検出）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図１０に示すように、第７動作パターン（Ｓ１検出）では、制御装置１００は、切替バルブＶ７を開き、その他の切替バルブＶ１～Ｖ６，Ｖ８～Ｖ１０を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１，１３を作動し、キャリアガス供給装置１２およびポンプ２１を停止する。
【0077】
これにより、カラム４２から溶出した成分Ｓ１が合流部３０を通って検出装置５０に導入されて検出される。さらに、成分Ｓ１の検出装置５０への導入が完了するまでは、成分Ｓ３がカラム４１内に封じ込められる。
【0078】
図１１は、遅延処理中の成分Ｓ３の状態を模式的に示す図である。図１１に示すように、遅延処理中においては、カラム４１の出口側に設けられる切替バルブＶ１０が閉じられることによって、移動相（キャリアガス）および成分Ｓ３（Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４）が静止した状態でカラム４１内に一時的に封じ込められる。これにより、カラム４１から成分Ｓ３が溶出するタイミングを遅らせることができる。
【0079】
なお、本実施の形態においては遅延処理中にカラム４１の出口側の切替バルブＶ１０だけでなく入口側の切替バルブＶ６も閉じられるが、遅延処理中に入口側の切替バルブＶ６は開かれていてもよい。また、本実施の形態においては遅延処理中にキャリアガス供給装置１２が停止されるが、遅延処理中にキャリアガス供給装置１２は作動されていてもよい。遅延処理中において、キャリアガス供給装置１２が作動され、かつ入口側の切替バルブＶ６が開かれていても、出口側の切替バルブＶ１０が閉じられているため、移動相および成分Ｓ３をカラム４１内に一時的に封じ込めておくことができる。
【0080】
その後、ガス分析システム１の動作パターンは、次の第８動作パターン（Ｓ３検出）に切り替えられる。
【0081】
（第８動作パターン） Ｓ３検出
第８動作パターン（Ｓ３検出）では、成分Ｓ３を検出するために、上述の遅延処理を解除して成分Ｓ３を検出装置５０に導入する。
第８動作パターン（Ｓ３検出）では、成分Ｓ３を検出するために、上述の遅延処理を解除して成分Ｓ３を検出装置５０に導入する。
【0082】
図１２は、第８動作パターン（Ｓ３検出）における切替バルブＶ１～Ｖ１０の状態と各ガスの流れを示す図である。図１２に示すように、第８動作パターン（Ｓ３検出）では、制御装置１００は、切替バルブＶ６，Ｖ７，Ｖ１０を開き、その他の切替バルブＶ１～Ｖ５，Ｖ８，Ｖ９を閉じる。また、制御装置１００は、キャリアガス供給装置１１～１３を作動し、ポンプ２１を停止する。
【0083】
これにより、上述の遅延処理が解除され、カラム４１で分離された成分Ｓ３が合流部３０を通って検出装置５０に導入されて検出される。
【0084】
図１３は、遅延処理の解除後の成分Ｓ３の状態を模式的に示す図である。図１３に示すように、遅延処理の解除後においては、カラム４１の入口側の切替バルブＶ６および出口側の切替バルブＶ１０が開かれ、キャリアガス供給装置１２からのキャリアガスがカラム４１に供給される。これにより、カラム４１で分離された成分Ｓ３（Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４）がキャリアガスによって押し出されて検出装置５０に導入される。
【0085】
図１４は、本実施の形態によるガス分析システム１による分析結果の一例を示す図である。図１４には、試料ガス中に、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４が含まれる場合の分析結果が示されている。
【0086】
図１４の上段には、本開示に対する比較例の分析結果として、上述の遅延処理（成分Ｓ３を一時的にカラム４１内に封じ込めておく処理）を行なわなかった場合の分析結果が示される。図１４の下段には、本開示による分析結果として、上述の遅延処理を行なった場合の分析結果が示される。
【0087】
本実施の形態によるガス分析システム１においては、上述のように、カラム４１から溶出した成分Ｓ２，Ｓ３と、カラム４２から溶出した成分Ｓ１とが、成分Ｓ２，Ｓ１，Ｓ３の順に検出装置５０に導入される。なお、成分Ｓ１にはＮ２、ＣＨ４、ＣＯが含まれ、成分Ｓ２にはＣＯ２、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６が含まれ、成分Ｓ３にはＣ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４が含まれる。
【0088】
この際、上述の遅延処理を行なわない比較例においては、図１４の上段に示すように、カラム４２で分離された成分Ｓ１（Ｎ２、ＣＨ４、ＣＯ）のうちの最後に溶出するＣＯのピークと、カラム４１で分離された成分Ｓ３（Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４）のうちの最初に溶出するＣ３Ｈ６のピークとが重複してしまっている。
【0089】
これに対し、本開示においては、上述の遅延処理によって成分Ｓ３の溶出タイミングを遅らせることで、図１４の下段に示すように、上述のピーク重複が回避されている。
【0090】
遅延処理を行なわない比較例（従来相当）の場合、上述のようなピーク重複を回避するためには、熟練した作業者による長時間の煩雑な調整作業を要していた。たとえば、パックドカラムの場合は内部の充填材の量を微調整することで、キャピラリカラムの場合はカットあるいは交換によってカラムの長さを微調整することで、それぞれ溶出時間を所望の時間に調整することができる。しかしながら、どちらのタイプのカラムにおいても、温度および圧力の調整を要し、さらに溶出時間をその都度確認しながら調整作業を繰り返す必要があるため、非常に煩雑である。特に、パックドカラムの場合には、配管構造は非常に複雑であり、熟練した作業者であっても、配管の分解・組立に非常に長い時間を要する。そのため、調整作業に多大な時間とコストが必要であった。
【0091】
これに対し、本開示においては、ハードウェアの変更を必要とせず、カラム４１と合流部３０との間の切替バルブＶ１０を閉じるという簡易な処理によって、成分Ｓ３の溶出タイミングを遅らせることができる。これにより、熟練作業者が煩雑な調整作業を行なわなくても、上述のピーク重複を容易に回避することができる。
【0092】
さらに、本実施の形態においては、切替バルブＶ１０が、上述の図２、図３に示したような構造を有するマイクロバルブ２００によって構成される。これにより、切替バルブＶ１０内部のデッドボリュームを非常に小さくすることができる。そのため、切替バルブＶ１０を閉じた際に、カラム４１内の成分Ｓ３がカラム長さ方向に拡散する幅を小さくすることができる。
【0093】
具体的には、仮に、切替バルブＶ１０をデッドボリュームが大きいマルチポート切替バルブで構成したとすると、切替バルブＶ１０内のデッドボリュームが大きいために、切替バルブＶ１０を閉じてカラム４１内のキャリアガスを静止させたとしても、カラム４１内の成分Ｓ３がカラム４１内でカラム長さ方向へ拡散し易くなり、その結果、拡散によるピークバンド幅の増大を招くことが懸念される。しかしながら、本実施の形態においては、切替バルブＶ１０をデッドボリュームの非常に小さいマイクロバルブとすることで、切替バルブＶ１０を閉じた際にカラム４１内の成分Ｓ３がカラム長さ方向に拡散する幅を小さくすることができる。これにより、拡散によるピークバンド幅の増大を抑制することができる。
【0094】
さらに、本実施の形態においては、カラム４１が、パックドカラムよりも内径の小さいキャピラリカラムによって構成される。そのため、カラム４１をパックドカラムとする場合に比べて、拡散によるピークバンド幅の増大をより適切に抑制することができる。
【0095】
具体的には、パックドカラムは、内径が比較的太く、カラム内のガス成分が占めるバンド幅に対してカラム内径が大きくなるため、拡散がピークバンド幅の増大に与える影響が大きくなってしまう。
【0096】
図１５は、パックドカラム内にサンプル成分を封止した場合の拡散イメージの一例を示す図である。図１５に示す例では、カラム内でサンプル成分が占めるバンド幅である約１ｍに対して、カラム内径が３ｍｍと大きい。さらに、パックドカラムでは、サンプル成分が内部の充填材の隙間で形成される多数の経路を通って分散する。そのため、サンプル成分の拡散幅が大きくなる傾向にある。
【0097】
これに対し、キャピラリカラムは、内径が比較的細く、カラム内のサンプル成分が占めるバンド幅に対してカラム内径が非常に小さいため、拡散がピークバンド幅の増大に与える影響が非常に小さい。
【0098】
図１６は、キャピラリカラム内にサンプル成分を封止した場合の拡散イメージの一例を示す図である。図１６に示す例では、カラム内でサンプル成分が占めるバンド幅である約１．５ｍに対して、カラム内径が０．５３ｍｍと非常に小さい。そのため、拡散によるピーク幅増大量がサンプル成分が占めるバンド幅全体に比べて非常に小さく無視できるレベルとなるため、拡散によってピーク形状を悪化させることなく分離性能を維持できる。
【0099】
したがって、カラム４１をパックドカラムではなくキャピラリカラムとすることで、拡散によるピークバンド幅の増大をより適切に抑制することができる。この点は図１４に示す波形にも示されている。具体的には、図１４に示される、遅延処理を行なわない比較例のＣ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４の波形と、遅延処理を行なう本開示のＣ３Ｈ８、Ｃ３Ｈ４の波形とを比較すると、両者のピーク面積および形状は変化しておらず、ほぼ同じである。これは、遅延処理でカラム４１内に成分Ｓ３を封じ込めた際にカラム４１内で成分Ｓ３拡散することによるピーク幅の増大、あるいは流路の切り換えによるサンプルロスが生じていないことを示すものである。
【0100】
以上のように、本実施の形態によるガス分析システム１によれば、カラム４１で分離されたガス成分とカラム４２で分離されたガス成分とが、合流部３０を通って共通の検出装置５０に導入される。そのため、カラム４１で分離されたガス成分とカラム４２で分離されたガス成分とがそれぞれ別々の検出装置に導入される場合に比べて、検出装置の数を少なくすることができる。
【0101】
さらに、本実施の形態によるガス分析システム１においては、カラム４１と合流部３０との間に切替バルブＶ１０が配置され、この切替バルブＶ１０の開閉状態を切り替えるという簡易な処理である上述の「遅延処理」を制御装置１００が行なうことによって、カラム４２で分離されたガス成分の検出装置５０への導入が完了するタイミングよりも、カラム４１で分離されたガス成分の検出装置５０への導入が開始されるタイミングを遅らせることができる。これにより、熟練作業者が煩雑な調整作業を行なわなくても、カラム４２で分離されたガス成分の検出タイミングと、カラム４１で分離されたガス成分の検出タイミングとの重複を容易に回避することができる。
【0102】
＜システム構成の変形例＞
上述の実施の形態によるガス分析システム１は、試料ガスを一定量ずつカラム４１に供給するためのサンプラモジュールＭ１、および、カラム４１，４２と合流部３０との接続状態を切り替える切替モジュールＭ２などの複雑な流路構成を備える。
上述の実施の形態によるガス分析システム１は、試料ガスを一定量ずつカラム４１に供給するためのサンプラモジュールＭ１、および、カラム４１，４２と合流部３０との接続状態を切り替える切替モジュールＭ２などの複雑な流路構成を備える。
【0103】
しかしながら、本開示のガス分析システムの流路構成は、少なくとも、各々がガス成分を分離する第１カラムおよび第２カラムと、第１カラムの出口と第２カラムの出口とに接続される合流部と、第１カラムと合流部との間に配置された切替バルブとを備えていればよく、必ずしも上述のサンプラモジュールＭ１あるいは切替モジュールＭ２のような複雑な機構を備えていなくてもよい。
【0104】
図１７は、ガス分析システムの流路構成の第１の変形例を模式的に示す図である。図１７に示す流路構成においては、カラム４１，４２の入口が分流部３５を介して１つの試料注入口ＩＰに接続され、カラム４１，４２の出口が合流部３０を介して検出装置５０に接続される。さらに、カラム４１の入口側および出口側にそれぞれ切替バルブＶ２１，Ｖ２３が配置され、カラム４２の入口側および出口側にそれぞれ切替バルブＶ２２，Ｖ２４が配置されている。
【0105】
【0106】
図１９は、ガス分析システムの流路構成の第３の変形例を模式的に示す図である。図１９に示す流路構成においては、カラム４１，４２の入口が２つの試料注入口ＩＰ１，ＩＰ２にそれぞれ別々に接続され、カラム４１，４２の出口が合流部３０を介して検出装置５０に接続される。さらに、カラム４１の入口側および出口側にそれぞれ切替バルブＶ２１，Ｖ２３が配置され、カラム４２の入口側および出口側にそれぞれ切替バルブＶ２２，Ｖ２４が配置されている。なお、２つの試料注入口ＩＰ１，ＩＰ２には、同じ試料ガスが注入されていもよいし、全く異なる試料ガスが注入されてもよい。言い換えれば、カラム４２によって分離される試料ガスは、カラム４１によって分離される試料ガスと同じ試料ガスであってもよいし、カラム４１によって分離される試料ガスとは全く異なる試料ガスであってもよい。
【0107】
【0108】
本開示のガス分析システムの流路構成は、図１７～図２０のいずれかに示す流路構成であってもよい。すなわち、図１７～図２０のいずれかに示す流路構成において、カラム４１の出口側に配置された切替バルブＶ２３に対して上述の遅延処理を行なうことで、熟練作業者が煩雑な調整作業を行なわなくても、カラム４２で分離されたガス成分の検出タイミングと、カラム４１で分離されたガス成分の検出タイミングとの重複を容易に回避することができる。
【0109】
［態様］
上述した実施の形態およびその変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上述した実施の形態およびその変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0110】
（第１項） 一態様に係るガス分析システムは、試料ガスに含まれるガス成分を分離する第１カラムと、試料ガスに含まれるガス成分を分離する第２カラムと、第１カラムおよび第２カラムから導入されるガス成分を検出する検出装置と、第１カラムから検出装置へのガス導入を切り替えるバルブと、バルブの開閉状態を切り替えることによって、第２カラムで分離されたガス成分の検出装置への導入が完了するタイミングよりも、第１カラムで分離されたガス成分の検出装置への導入が開始されるタイミングを遅らせる遅延処理を実行する制御装置とを備える。
【0111】
第１項に記載のガス分析システムによれば、第１カラムで分離されたガス成分と第２カラムで分離されたガス成分とが、共通の検出装置に導入される。そのため、第１カラムで分離されたガス成分と第２カラムで分離されたガス成分とがそれぞれ別々の検出装置に導入される場合に比べて、検出装置の数を少なくすることができる。
【0112】
このような構成において、第１カラムから検出装置へのガス導入を切り替えるバルブが配置され、このバルブの開閉状態を切り替えるという簡易な処理によって、第２カラムで分離されたガス成分の検出装置への導入が完了するタイミングよりも、第１カラムで分離されたガス成分の検出装置への導入が開始されるタイミングを遅らせることができる。これにより、熟練作業者が煩雑な調整作業を行なわなくても、第２カラムで分離されたガス成分の検出タイミングと、第１カラムで分離されたガス成分の検出タイミングとの重複を容易に回避することができる。
【0113】
その結果、複数のカラムで分離されたガス成分を当該カラムの数よりも少ない検出装置で容易に検出できるガス分析システムを提供することができる。
【0114】
（第２項） 第１項に記載のガス分析システムにおいて、制御装置は、遅延処理において、第２カラムで分離されたガス成分が検出装置に導入されている間、バルブを閉じて第１カラムで分離されるガス成分を第１カラム内に封じ込めるようにしてもよい。
【0115】
第２項に記載のガス分析システムによれば、第１カラムから検出装置へのガス導入を切り替えるバルブを閉じて第１カラム内のガス成分を第１カラム内に一時的に封じ込めておくという簡易な処理によって、第１カラム内のガス成分が第１カラムから溶出するタイミングを遅らせることができる。
【0116】
（第３項） 第２項に記載のガス分析システムにおいて、制御装置は、遅延処理の実行後に、バルブを開いて第１カラムで分離されたガス成分を検出装置に導入させる。
【0117】
第３項に記載のガス分析システムによれば、遅延処理の実行後にバルブを開くという簡易な処理で、第１カラム内に一時的に封じ込められていたガス成分を検出装置に導入して検出することができる。
【0118】
（第４項） 第１～３項のいずれかに記載のガス分析システムにおいて、バルブは、内部へガスを導入するための流入口、および、流入口から導入されたガスを外部へ流出させるための流出口が形成された基台部と、基台部に対向して配置され、弾性変形することによって流入口から流出口へのガスの流通と遮断とを切り替えるダイヤフラム部とを備える。
【0119】
第４項に記載のガス分析システムによれば、バルブ内部のデッドボリュームを非常に小さくすることができる。そのため、バルブを閉じた際に、第１カラム内のガス成分がカラム長さ方向に拡散する幅を極力小さくすることができる。これにより、拡散によるピークバンド幅の増大を抑制することができる。
【0120】
（第５項） 第４項に記載のガス分析システムにおいて、第１カラムは、キャピラリカラムであってもよい。
【0121】
第５項に記載のガス分析システムによれば、第１カラムをキャピラリカラムとすることで、第１カラムをパックドカラムとする場合に比べて、拡散によるピークバンド幅の増大をより適切に抑制することができる。
【0122】
具体的には、パックドカラムは、内径が比較的太く、カラム内のガス成分が占めるバンド幅に対してカラム内径が大きいため、拡散がピークバンド幅の増大に与える影響が大きい。これに対し、キャピラリカラムは、内径が比較的細く、カラム内のガス成分が占めるバンド幅に対してカラム内径が非常に小さいため、拡散がピークバンド幅の増大に与える影響が非常に小さい。したがって、第１カラムをパックドカラムではなくキャピラリカラムとすることで、拡散によるピークバンド幅の増大をより適切に抑制することができる。
【0123】
（第６項） 第１～３項のいずれかに記載のガス分析システムにおいて、第１カラムは、一次分離用のカラムであり、第２カラムは、第１カラムで一次分離されたガス成分をさらに分離する二次分離用のカラムであってもよい。第１カラムおよび第２カラムの間に配置され、第１カラムおよび第２カラムを検出装置に対してこの順に直列に接続する直列状態と、第１カラムおよび第２カラムを検出装置に対して並列に接続する並列状態とに切替可能に構成された切替モジュールをさらに備えてもよい。制御装置は、切替モジュールが並列状態である場合に遅延処理を実行してもよい。
【0124】
第６項に記載のガス分析システムによれば、第１カラムで一次分離されたガス成分と第２カラムで二次分離されたガス成分とが共通の検出装置に導入される構成において、第１カラムから検出装置へのガス導入を切り替えるバルブの開閉状態を切り替えるという簡易な処理によって、第２カラムで二次分離されたガス成分の検出タイミングと、第１カラムで一次分離されたガス成分の検出タイミングとの重複を容易に回避することができる。
【0125】
（第７項） 第１に記載のガス分析システムにおいて、第１カラムの出口と第２カラムの出口とに接続される合流部をさらに備えるようにし、検出装置は、合流部から導入されるガス成分を検出するようにしてもよい。
【0126】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0127】
１ ガス分析システム、１１～１３ キャリアガス供給装置、２０ サンプルタンク、２１ ポンプ、２３ ベント、３０ 合流部、３５ 分流部、４１～４４ カラム、５０ 検出装置、６０ 入力装置、７０ 表示装置、８０ 駆動装置、１００ 制御装置、１１０ 演算部、１２０ 記憶部、２００ マイクロバルブ、２２０ 基台層、２２１，２４１ 凹部、２２２，２２３，２２４，２３２，２５２，２５３，２５４ 開口部、２２５ 底部、２３０ ダイヤフラム層、２３３ 可撓部、２３４ 剛体部、２４０ カバー層、２５０ 路部材、２６２ 供給口、２６３ 流入口、２６４ 流出口、Ｃ１～Ｃ１０ コネクタ、ＩＰ，ＩＰ１，ＩＰ２ 試料注入口、Ｍ１ サンプラモジュール、ＰＬ サンプルループ、Ｖ１～Ｖ１０，Ｖ２１～Ｖ２４ 切替バルブ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】