(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】成分分析システムおよび成分検出装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/76 20060101AFI20231212BHJP
G01N 30/88 20060101ALI20231212BHJP
G01N 31/00 20060101ALI20231212BHJP
【ＦＩ】
G01N21/76
G01N30/88 G
G01N31/00 P
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022206085
(22)【出願日】2022-12-22
(62)【分割の表示】P 2020559681の分割
【原出願日】2019-01-29
(65)【公開番号】P2023052048
(43)【公開日】2023-04-11
【審査請求日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】PCT/JP2018/045623
(32)【優先日】2018-12-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】100108523
【弁理士】
【氏名又は名称】中川 雅博
(74)【代理人】
【識別番号】100125704
【弁理士】
【氏名又は名称】坂根 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100187931
【弁理士】
【氏名又は名称】澤村 英幸
(72)【発明者】
【氏名】李 思旭
(72)【発明者】
【氏名】小櫻 優
【審査官】伊藤 裕美
(56)【参考文献】
【文献】特許第７２０７４２２（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開２０１５－０５９８７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１３９９２０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／０８３７９４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１６８５９９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】AGILENT TECHNOLOGIES,INC.，Agilent 8355 化学発光硫黄検出器 / Agilent 8255 化学発光窒素検出器 ユーザーマニュアル [オンライン]，第３版，2015年12月，第35-60頁，[検索日 2019.02.25] インターネット: <URL：https://www.agilent.com/cs/library/usermanuals/public/Cop
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２１／７５－Ｇ０１Ｎ ２１／８４
Ｇ０１Ｎ ３０／００－Ｇ０１Ｎ ３０／９６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
分離カラムを有するガスクロマトグラフと、成分検出装置とを備え、
前記分離カラムは、複数の外面を有するカラムケーシング内に収容され、
前記成分検出装置は、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを含み、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続され、
前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記カラムケーシングの前記複数の外面のうちの一の外面に、ともに対向配置され、
前記酸化還元炉は一方向に延びる長手形状を有し、
前記酸化還元炉と前記反応セルとは前記酸化還元炉の長手方向に交差する方向に並び、
前記酸化還元炉の長手方向に平行な方向において、前記反応セルは酸化還元炉の両端部の範囲内に位置する、成分分析システム。
【請求項2】
分離カラムを有するガスクロマトグラフと、
成分検出装置とを備え、
前記分離カラムは、複数の外面を有するカラムケーシング内に収容され、
前記成分検出装置は、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを含み、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続され、
前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記カラムケーシングの前記複数の外面のうちの一の外面に、ともに対向配置され、
前記酸化還元炉は、前記反応セルよりも上方に位置する、成分分析システム。
【請求項3】
前記化学反応は、前記分離カラムにより分離された試料成分に硫黄が含まれる場合に、前記酸化還元炉により還元された硫黄成分をオゾンで励起する化学反応である、請求項１または２記載の成分分析システム。
【請求項4】
前記酸化還元炉は、前記第１の流路が上流端から前記下流端にかけて第１の方向に延びるように形成され、前記反応セルは、前記酸化還元炉に対して前記第１の方向に交差する第２の方向に並ぶように配置され、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、前記第２の流路を介して接続される、請求項１～３のいずれか一項に記載の成分分析システム。
【請求項5】
前記反応セルは、前記導入部が前記第１の方向に向くように配置される、請求項４記載の成分分析システム。
【請求項6】
前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記第１の流路の前記下流端と前記反応セルの前記導入部とが前記第１の方向に直交する共通の面内に位置するように配置される、請求項５記載の成分分析システム。
【請求項7】
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、前記第２の流路を介して接続され、前記第２の流路は、前記第１の流路の前記下流端および前記反応セルの前記導入部に着脱可能に設けられた、請求項１～３のいずれか一項に記載の成分分析システム。
【請求項8】
前記酸化還元炉は、前記第１の流路が上流端から前記下流端にかけて一方向に延びるように形成され、前記反応セルは、前記酸化還元炉に対して前記一方向に並ぶようにかつ前記導入部が前記第１の流路の前記下流端に対向するように配置される、請求項２または３記載の成分分析システム。
【請求項9】
前記第１の流路の前記下流端と前記反応セルの前記導入部とは、前記第２の流路を介して接続され、前記第２の流路の長さは、１００ｃｍ以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の成分分析システム。
【請求項10】
分離カラムを有するガスクロマトグラフとともに用いられる成分検出装置であって、前記分離カラムは、複数の外面を有するカラムケーシング内に収容され、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを備え、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続され、
前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記カラムケーシングの前記複数の外面のうちの一の外面に、ともに対向配置され、
前記酸化還元炉は一方向に延びる長手形状を有し、
前記酸化還元炉と前記反応セルとは前記酸化還元炉の長手方向に交差する方向に並び、
前記酸化還元炉の長手方向に平行な方向において、前記反応セルは酸化還元炉の両端部の範囲内に位置する、成分検出装置。
【請求項11】
分離カラムを有するガスクロマトグラフとともに用いられる成分検出装置であって、
前記分離カラムは、複数の外面を有するカラムケーシング内に収容され、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを備え、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続され、
前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記カラムケーシングの前記複数の外面のうちの一の外面に、ともに対向配置され、
前記酸化還元炉は、前記反応セルよりも上方に位置する、成分検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、試料成分を検出する成分分析システムおよび成分検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
発光を伴う化学反応を利用して試料中の硫黄（Ｓ）成分を検出する化学発光硫黄検出器（ＳＣＤ：Sulfur Chemiluminesence Detector）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に記載されたＳＣＤにおいては、ガスクロマトグラフの分離カラムにより分離された試料中の硫黄成分を含む気体が、酸化装置（酸化還元炉）により酸化されて還元される。これにより、試料中の硫黄成分から一酸化硫黄（ＳＯ）が生成される。生成された一酸化硫黄は、酸化装置から移送管を通して反応セルに導入される。
【0004】
ここで、酸化装置は、ガスクロマトグラフのケーシングの上面上に取り付けられ、その上面から上方に向かって延びるように設けられている。一方、反応セルはガスクロマトグラフのケーシングの側方に設けられている。移送管は、１４０ｃｍ～２００ｃｍ程度の長さを有し、酸化装置の上端部と反応セルとをつなぐように設けられている。
【0005】
反応セルにおいては、一酸化硫黄とともにオゾン（Ｏ３）が導入され、一酸化硫黄とオゾンとが反応することにより、二酸化硫黄（ＳＯ２）の励起種が生成される。その二酸化硫黄が基底状態に遷移する際に発生する光が光検出器により検出される。検出された光の強度に基づいて、試料中の硫黄含有量が定量される。
【文献】特開２０１５－５９８７６号公報
【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、試料成分を高い精度で検出することを可能にする成分分析システムおよび成分検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第１の態様は、分離カラムを有するガスクロマトグラフと、成分検出装置とを備え、前記分離カラムは、複数の外面を有するカラムケーシング内に収容され、前記成分検出装置は、前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを含み、前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続され、前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記カラムケーシングの前記複数の外面のうちの一の外面に、ともに対向配置され、前記酸化還元炉は一方向に延びる長手形状を有し、前記酸化還元炉と前記反応セルとは前記酸化還元炉の長手方向に交差する方向に並び、前記酸化還元炉の長手方向に平行な方向において、前記反応セルは酸化還元炉の両端部の範囲内に位置する、成分分析システムに関する。
【0008】
本発明の第２の態様は、分離カラムを有するガスクロマトグラフと、成分検出装置とを備え、前記分離カラムは、複数の外面を有するカラムケーシング内に収容され、前記成分検出装置は、前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを含み、前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続され、前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記カラムケーシングの前記複数の外面のうちの一の外面に、ともに対向配置され、前記酸化還元炉は、前記反応セルよりも上方に位置する、成分分析システムに関する。
【0009】
本発明の第３の態様は、分離カラムを有するガスクロマトグラフとともに用いられる成分検出装置であって、前記分離カラムは、複数の外面を有するカラムケーシング内に収容され、前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを備え、前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続され、前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記カラムケーシングの前記複数の外面のうちの一の外面に、ともに対向配置され、前記酸化還元炉は一方向に延びる長手形状を有し、前記酸化還元炉と前記反応セルとは前記酸化還元炉の長手方向に交差する方向に並び、前記酸化還元炉の長手方向に平行な方向において、前記反応セルは酸化還元炉の両端部の範囲内に位置する、成分検出装置に関する。
【0010】
本発明の第４の態様は、分離カラムを有するガスクロマトグラフとともに用いられる成分検出装置であって、前記分離カラムは、複数の外面を有するカラムケーシング内に収容され、前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを備え、前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続され、前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記カラムケーシングの前記複数の外面のうちの一の外面に、ともに対向配置され、前記酸化還元炉は、前記反応セルよりも上方に位置する、成分検出装置に関する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、試料成分を高い精度で検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
ＳＣＤにおいては、試料中の硫黄成分が酸化および還元されることにより一酸化硫黄（ＳＯ）が生成される。ここで生成される一酸化硫黄は、化学的に不安定である。本発明者は、この点に着目し、酸化還元炉から反応セルに到達するまでの一酸化硫黄の変質についてシミュレーションを行った。その結果、生成された一酸化硫黄は、酸化還元炉から反応セルに至る流路（上記の移送管）を通過する時間（以下、移送時間と呼ぶ。）が長いほど、硫化水素（Ｈ２Ｓ）等の他の硫黄化合物へ変質することがわかった。
【0014】
変質により得られる他の硫黄化合物は、反応セルに導入されてオゾン（Ｏ３）と反応しても、一酸化硫黄に比べて励起状態になりにくい。そのため、反応セルにおいて、一酸化硫黄以外の硫黄化合物は光の発生にほとんど寄与しない。これらのシミュレーションおよび検討の結果、本発明者は、酸化還元炉から反応セルに至るガスの移送時間を短くすることにより、より多くの一酸化硫黄を反応セルに導入することが可能となるという知見を得た。本発明者は、この知見から、特許文献１に記載された構成を有するＳＣＤには、硫黄成分の検出精度を向上させる余地があることを見出した。
【0015】
以下、実施の形態に係る成分分析システムおよび成分検出装置について図面を参照しつつ説明する。
【0016】
［１］成分分析システムの基本構成
図１は実施の形態に係る成分分析システムの構成を示す図である。本実施の形態に係る成分分析システム１は、試料中の硫黄成分（硫黄化合物）を分析可能に構成され、ガスクロマトグラフ２および成分検出装置３を備える。
図１は実施の形態に係る成分分析システムの構成を示す図である。本実施の形態に係る成分分析システム１は、試料中の硫黄成分（硫黄化合物）を分析可能に構成され、ガスクロマトグラフ２および成分検出装置３を備える。
【0017】
ガスクロマトグラフ２は、試料導入部１０およびカラムオーブン１１を含む。カラムオーブン１１は、カラムケーシング１１Ｃ内に分離カラム１２および図示しない加熱装置が設けられた構成を有する。分離カラム１２の上流端は試料導入部１０に接続されている。分離カラム１２の下流端は、カラムケーシング１１Ｃの外部に引き出されている。試料導入部１０は、いわゆる気化室であり、分離カラム１２へ供給されるキャリアガスに硫黄成分および溶剤を含む試料を注入する。
【0018】
本実施の形態に係る成分検出装置３は、化学発光硫黄検出器（ＳＣＤ：Sulfur Chemiluminesence Detector）である。成分検出装置３は、酸化還元炉２０、反応セル３０、光検出器４０、制御部５０、フローコントローラ６０、オゾン発生器７０、スクラバ８０およびポンプ９０を含む。また、成分検出装置３は、これらの複数の構成要素を収容する検出装置ケーシング３Ｃを含む。
【0019】
酸化還元炉２０は、流路形成部材２１および図示しない加熱装置を含む。流路形成部材２１は、複数の管状部材により一方向に直線状に延びるように構成され、上流端２１Ｕおよび下流端２１Ｌを有する。流路形成部材２１により形成されるガス流路が、第１の流路に相当する。流路形成部材２１の上流端２１Ｕは、分離カラム１２の下流端に接続されている。酸化還元炉２０においては、上流端２１Ｕに硫黄成分を含む試料が導入されることにより、一酸化硫黄（ＳＯ）が生成される。酸化還元炉２０において発生する化学反応の詳細は後述する。なお、酸化還元炉２０は、図示しない断熱材により覆われた状態で検出装置ケーシング３Ｃ内に配置される。
【0020】
反応セル３０は、第１の導入部３１、第２の導入部３２および導出部３３を有する。第１の導入部３１は、移送管ＴＬ０を介して流路形成部材２１の下流端２１Ｌに接続されている。移送管ＴＬ０により形成されるガス流路が、第２の流路に相当する。移送管ＴＬ０は、例えばフレキシブル性を有する樹脂配管により形成されている。
【0021】
本実施の形態において、移送管ＴＬ０の長さは、酸化還元炉２０において生成される一酸化硫黄が酸化還元炉２０から反応セル３０に到達するまでの間に許容される程度を超えて変質しないように定められ、例えば１００ｃｍ以下である。移送管ＴＬ０の長さは、７０ｃｍ以下であることが好ましく、５５ｃｍ以下であることがより好ましい。また、移送管ＴＬ０の長さは、流路形成部材２１の長さよりも短くなるように定められてもよい。
【0022】
なお、図１の例では、移送管ＴＬ０が検出装置ケーシング３Ｃの外部に位置するように設けられているが、移送管ＴＬ０は、少なくとも一部が検出装置ケーシング３Ｃの内部に位置するように設けられてもよい。さらに、本実施の形態においては、流路形成部材２１の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とが直接接続されてもよい。この場合、移送管ＴＬ０は不要となる。
【0023】
第２の導入部３２は、移送管ＴＬ１を介してオゾン発生器７０に接続されている。導出部３３には、排気管ＥＬが接続されている。排気管ＥＬには、上流から下流に向かってスクラバ８０およびポンプ９０がこの順で設けられている。ポンプ９０は、ガスクロマトグラフ２の分離カラム１２において分離された試料成分を、排気管ＥＬ、反応セル３０、移送管ＴＬ０および流路形成部材２１を通してキャリアガスとともに吸引する。スクラバ８０は、排気管ＥＬを流れるガスからオゾンを除去する。
【0024】
フローコントローラ６０には、図示しない窒素供給源、酸素供給源および水素供給源から、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）および水素（Ｈ２）が供給される。フローコントローラ６０は、供給された窒素、酸素および水素を酸化還元炉２０の互いに異なる部分に供給する。流路形成部材２１においては、上流から下流に向かって窒素の供給部分、酸素の供給部分および水素の供給部分がこの順に並ぶ。以下の説明では、流路形成部材２１における酸素の供給部分および水素の供給部分をそれぞれ酸化部２２および還元部２３と呼ぶ。
【0025】
フローコントローラ６０は、さらに酸素供給源から供給された酸素をオゾン発生器７０に供給する。この場合、オゾン発生器７０は、供給された酸素からオゾン（Ｏ３）を生成し、生成されたオゾンを移送管ＴＬ１を通して反応セル３０の第２の導入部３２に供給する。
【0026】
反応セル３０に近接するように光検出器４０が設けられている。反応セル３０と光検出器４０との間には、光学フィルタＦが設けられている。光学フィルタＦは、特定の波長領域の光を透過させ、他の波長領域の光を透過させない。本実施の形態において、特定の波長領域は、オゾンと一酸化硫黄とが反応することにより発生する光（二酸化硫黄が基底状態に遷移する際に発生する光）の波長を含むように定められる。
【0027】
光検出器４０は、例えば光電子倍増管（ＰＭＴ：Photomultiplier Tube）であり、反応セル３０で発生しかつ光学フィルタＦを通過する光を検出する。また、光検出器４０は、検出した光の光量に応じた検出信号を制御部５０に与える。
【0028】
制御部５０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ、またはマイクロコンピュータからなり、成分検出装置３の各構成要素を制御する。制御部５０は、さらに、光検出器４０から与えられる検出信号に基づいてクロマトグラムを生成する。これにより、生成されたクロマトグラムを用いてガスクロマトグラフ２に注入された試料中の硫黄成分の濃度等を算出することが可能になる。
【0029】
上記の成分検出装置３においては、ポンプ９０が動作することにより、分離カラム１２により分離された硫黄成分を含むキャリアガス（以下、対象ガスと呼ぶ。）が酸化還元炉２０の流路形成部材２１内に導入される。流路形成部材２１に導入された対象ガスは、上流端２１Ｕの近傍でフローコントローラ６０から供給される窒素と混合されつつ酸化部２２へ流れる。窒素は、対象ガスについての後述する酸化還元反応を促進するため、および成分検出装置３内のガス流路の汚染を低減するために用いられる。なお、酸化還元炉２０には、窒素は供給されなくてもよい。あるいは、酸化還元炉２０には、窒素に代えてアルゴン（Ａｒ）等の他の不活性ガスが供給されてもよい。
【0030】
酸化部２２においては、フローコントローラ６０から供給される酸素により対象ガスの硫黄成分が高温（例えば約１０００℃）で酸化される。それにより、二酸化硫黄（ＳＯ２）が生成される。二酸化硫黄を含む対象ガスは還元部２３へ流れる。還元部２３においては、フローコントローラ６０から供給される水素により二酸化硫黄が高温（例えば約８５０℃）で還元される。それにより、不安定な一酸化硫黄（ＳＯ）が生成される。一酸化硫黄を含む対象ガスは、流路形成部材２１の下流端２１Ｌから移送管ＴＬ０を通して反応セル３０の第１の導入部３１へ流れる。
【0031】
反応セル３０においては、第１の導入部３１から導入される対象ガスと、オゾン発生器７０により第２の導入部３２から導入されるオゾンとが混合される。そこで、一酸化硫黄とオゾンとの反応により、二酸化硫黄（ＳＯ２）の励起種が生成される。生成された二酸化硫黄は、基底状態に遷移する。この際に発生する光が、光学フィルタＦを通して光検出器４０により検出される。光検出器４０から出力される検出信号に基づいて、ガスクロマトグラフ２に導入された試料についてのクロマトグラムが生成される。
【0032】
反応セル３０内の雰囲気にはオゾンが含まれる。そこで、反応セル３０内の雰囲気は、スクラバ８０によりオゾンが除去されて無害化されつつ排気管ＥＬを通して成分検出装置３の外部に排出される。
【0033】
［２］酸化還元炉２０から反応セル３０に至るガス流路の長さ
上記のように、本実施の形態に係る成分検出装置３においては、酸化還元炉２０の上流端２１Ｕと反応セル３０の第１の導入部３１とが、１００ｃｍ以下の長さを有する移送管ＴＬ０を介して接続されるかまたは直接接続される。
上記のように、本実施の形態に係る成分検出装置３においては、酸化還元炉２０の上流端２１Ｕと反応セル３０の第１の導入部３１とが、１００ｃｍ以下の長さを有する移送管ＴＬ０を介して接続されるかまたは直接接続される。
【0034】
この構成によれば、成分検出装置３による試料の硫黄成分の検出時に、酸化還元炉２０において発生される一酸化硫黄が比較的短時間で反応セル３０に導入される。それにより、酸化還元炉２０において生成される一酸化硫黄が、許容される程度を超えて変質することなく反応セル３０に到達する。その結果、試料中の硫黄成分を高い精度で検出することが可能になる。本発明者は、この効果を確認するために、以下の試験および評価を行った。
【0035】
本発明者は、酸化還元炉と反応セルとが５５ｃｍの長さを有する移送管で接続されたＳＣＤを実施例に係るＳＣＤとして用意した。一方、本発明者は、酸化還元炉と反応セルとが１５０ｃｍの長さを有する移送管で接続されたＳＣＤを比較例に係るＳＣＤとして用意した。
【0036】
次に、本発明者は、同一の試料について硫黄成分の検出を、実施例および比較例に係るＳＣＤを用いて１０回ずつ繰り返し行った。各検出結果から以下の評価を行った。
【0037】
まず、本発明者は、実施例および比較例に係るＳＣＤの検出結果から、両者の絶対感度を比較した。図２は実施例および比較例に係るＳＣＤの絶対感度の比較結果を示す図である。図２のグラフにおいては、縦軸が絶対感度を表し、横軸が検出回数を表す。また、図２では、丸印が実施例に対応し、×印が比較例に対応する。絶対感度は、各ＳＣＤによる硫黄成分の検出ごとに、各ＳＣＤにより生成されるクロマトグラムから試料中の硫黄成分に対応するピークを抽出し、そのピークの面積値を算出することにより求めた。図２のグラフによれば、実施例のＳＣＤの絶対感度は、１回目から１０回目までの全ての回において比較例のＳＣＤの絶対感度よりも高い。
【0038】
また、本発明者は、実施例および比較例に係るＳＣＤの検出結果から、両者の光検出器により出力される検出信号についてＳ／Ｎ（信号／ノイズ）比を比較した。図３は実施例および比較例に係るＳＣＤのＳ／Ｎ比の比較結果を示す図である。図３のグラフにおいては、縦軸がＳ／Ｎ比を表し、横軸が検出回数を表す。また、図３では、丸印が実施例に対応し、×印が比較例に対応する。Ｓ／Ｎ比は、各ＳＣＤによる硫黄成分の検出ごとに、生成されたクロマトグラムについてＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials）に規定されるノイズの算出方法を適用することにより算出した。図３のグラフによれば、実施例のＳＣＤにより得られる検出信号のＳ／Ｎ比は、１回目から１０回目までの全ての回において比較例のＳＣＤにより得られる検出信号のＳ／Ｎ比よりも高い。
【0039】
また、本発明者は、実施例および比較例に係るＳＣＤの各検出結果から、両者において単位時間当たりに検出可能と考えられる硫黄成分の最小量（以下、最小検出量と呼ぶ。）を比較した。図４は実施例および比較例に係るＳＣＤの最小検出量の比較結果を示す図である。図４のグラフにおいては、縦軸が最小検出量を表し、横軸が検出回数を表す。また、図４では、丸印が実施例に対応し、×印が比較例に対応する。最小検出量は、各ＳＣＤによる硫黄成分の検出ごとに、生成されたクロマトグラムに基づいて算出した。図４のグラフによれば、実施例のＳＣＤの最小検出量は、１回目から１０回目までの全ての回において比較例のＳＣＤの最小検出量よりも低い。
【0040】
さらに、本発明者は、実施例および比較例に係るＳＣＤの各検出結果から、両者における硫黄成分の選択性を比較した。図５は実施例および比較例に係るＳＣＤの硫黄成分の選択性の比較結果を示す図である。図５のグラフにおいては、縦軸が選択性を表し、横軸が検出回数を表す。また、図５では、丸印が実施例に対応し、×印が比較例に対応する。選択性は、各ＳＣＤによる硫黄成分の検出ごとに、生成されたクロマトグラムから硫黄成分および試料の溶媒成分にそれぞれ対応するピークを抽出し、硫黄成分のピークの面積値を溶媒成分のピークの面積値で除算することにより求めた。図５のグラフによれば、実施例のＳＣＤにおける硫黄成分の選択性は、１回目から１０回目までの全ての回において比較例のＳＣＤにおける硫黄成分の選択性よりも高い。
【0041】
上記の試験および評価結果から、５５ｃｍの移送管を用いる場合には、１５０ｃｍの移送管を用いる場合に比べて、硫黄成分の検出感度、Ｓ／Ｎ比、最小検出量および選択性に関する特性が向上することが確認された。
【0042】
［３］酸化還元炉２０および反応セル３０の複数の配置例
本実施の形態では、酸化還元炉２０の上流端２１Ｕと反応セル３０の第１の導入部３１との間のガス流路の長さを短くするために、酸化還元炉２０および反応セル３０が一の検出装置ケーシング３Ｃ内に収容されている。
本実施の形態では、酸化還元炉２０の上流端２１Ｕと反応セル３０の第１の導入部３１との間のガス流路の長さを短くするために、酸化還元炉２０および反応セル３０が一の検出装置ケーシング３Ｃ内に収容されている。
【0043】
ここで、本例の検出装置ケーシング３Ｃは、略直方体形状を有し、互いに異なる方向を向く６つの外面を有する。検出装置ケーシング３Ｃの６つの外面のうち１つの外面は、成分分析システム１の使用時に、使用者に対向するように配置される。この外面を検出装置ケーシング３Ｃの前面と呼び、前面に平行でかつ前面に対向する外面を後面と呼ぶ。また、検出装置ケーシング３Ｃ内の中心部から前面を見た状態で、当該中心部の右方に位置する外面を右側面と呼び、当該中心部の左方に位置する外面を左側面と呼ぶ。さらに、検出装置ケーシング３Ｃにおいて、上方を向く外面を上面と呼び、下方を向く外面を下面と呼ぶ。
【0044】
また、以下の説明では、検出装置ケーシング３Ｃ内の中心部を基準として、前面を向く方向、後面を向く方向、右側面を向く方向、左側面を向く方向、上面を向く方向および下面を向く方向を、それぞれ成分検出装置３の前方、後方、右方、左方、上方および下方と呼ぶ。
【0045】
以下、検出装置ケーシング３Ｃ内部における酸化還元炉２０および反応セル３０の複数の配置例について説明する。
【0046】
（ａ）第１の配置例
図６は酸化還元炉２０および反応セル３０の第１の配置例を説明するための模式的斜視図である。図６および後述する図７～図１４においては、検出装置ケーシング３Ｃが一点鎖線で示されるとともに、酸化還元炉２０および反応セル３０が実線で示される。また、成分検出装置３における前方ＤＦ、後方ＤＢ、右方ＤＲ、左方ＤＬ、上方ＤＵおよび下方ＤＤを示す３つの矢印が示される。
図６は酸化還元炉２０および反応セル３０の第１の配置例を説明するための模式的斜視図である。図６および後述する図７～図１４においては、検出装置ケーシング３Ｃが一点鎖線で示されるとともに、酸化還元炉２０および反応セル３０が実線で示される。また、成分検出装置３における前方ＤＦ、後方ＤＢ、右方ＤＲ、左方ＤＬ、上方ＤＵおよび下方ＤＤを示す３つの矢印が示される。
【0047】
第１の配置例においては、酸化還元炉２０および反応セル３０は、検出装置ケーシング３Ｃ内で前後方向に並ぶ。具体的には、酸化還元炉２０は、反応セル３０の前方ＤＦに位置する。また、酸化還元炉２０は、上流端２１Ｕが右方ＤＲを向き、下流端２１Ｌが左方ＤＬを向くように左右方向に延びる。このように、第１の配置例では酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向に対して、酸化還元炉２０の長手方向が交差している。反応セル３０は、第１の導入部３１が左方ＤＬを向く。この配置によれば、下流端２１Ｌの向く方向と第１の導入部３１の向く方向とが一致するので、移送管ＴＬ０の長さをより短くすることができる。
【0048】
また、酸化還元炉２０の上流端２１Ｕが右方ＤＲを向くので、成分検出装置３の右方ＤＲにガスクロマトグラフ２を配置することにより、ガスクロマトグラフ２および成分検出装置３間のガス流路の長さを短くすることができる。
【0049】
また、第１の配置例においては、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とが酸化還元炉２０の長手方向に直交する共通の面（本例では、左側面ｓｄ）内に配置される。それにより、移送管ＴＬ０の長さをさらに短くすることができる。
【0050】
第１の配置例においては、酸化還元炉２０が反応セル３０と同じ高さに位置する。この場合、酸化還元炉２０において発生する熱により加熱された雰囲気が上昇する場合でも、反応セル３０に近接して設けられる光検出器４０（図１）が酸化還元炉２０において発生する熱の影響を受けにくい。したがって、熱による光検出器４０の検出精度の低下が抑制されるとともに短寿命化が抑制される。
【0051】
移送管ＴＬ０は、検出装置ケーシング３Ｃの外部において酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とに着脱可能に設けられることが好ましい。この場合、検出装置ケーシング３Ｃの外部から酸化還元炉２０および反応セル３０のメンテナンスを行うことが可能になる。具体的には、流路形成部材２１内部の洗浄、流路形成部材２１の交換または反応セル３０内の洗浄等を行うことができる。したがって、成分検出装置３のメンテナンス性が向上する。
【0052】
ここで、酸化還元炉２０において、酸化に適した温度（約１０００℃）は還元に適した温度（約８５０℃）よりも高い。この点に関して、第１の配置例においては、酸化還元炉２０の流路形成部材２１が左右方向に延びるので、酸化還元炉２０における酸化部２２および還元部２３が左右方向に並ぶ。この場合、還元部２３が酸化部２２の上方ＤＵに位置しないので、還元部２３の温度環境が酸化部２２の周囲で加熱された雰囲気の影響を受けにくい。すなわち、還元部２３の温度が酸化部２２の温度により過剰に上昇しない。したがって、流路形成部材２１における酸化還元反応が適切に行われる。
【0053】
なお、第１の配置例においては、検出装置ケーシング３Ｃ内における酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が左右方向に直交する鉛直面を基準として反転されてもよい（左右方向の反転）。この場合、酸化還元炉２０の上流端２１Ｕが左方ＤＬを向く。それにより、成分検出装置３の左方ＤＬにガスクロマトグラフ２を配置することにより、ガスクロマトグラフ２および成分検出装置３間のガス流路の長さを短くすることができる。
【0054】
また、第１の配置例においては、検出装置ケーシング３Ｃ内における酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が前後方向に直交する鉛直面を基準として反転されてもよい（前後方向の反転）。すなわち、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
【0055】
（ｂ）第２の配置例
図７は酸化還元炉２０および反応セル３０の第２の配置例を説明するための模式的斜視図である。第２の配置例は、酸化還元炉２０が上下方向に延びるように設けられる点が第１の配置例と異なる。具体的には、酸化還元炉２０は、反応セル３０の前方ＤＦの位置で、上流端２１Ｕが下方ＤＤを向き、下流端２１Ｌが上方ＤＵを向くように上下方向に延びる。本例においても、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向に対して、酸化還元炉２０の長手方向は交差している。反応セル３０は、第１の導入部３１が上方ＤＵを向く。この配置によれば、下流端２１Ｌの向く方向と第１の導入部３１の向く方向とが一致するので、移送管ＴＬ０の長さをより短くすることができる。
図７は酸化還元炉２０および反応セル３０の第２の配置例を説明するための模式的斜視図である。第２の配置例は、酸化還元炉２０が上下方向に延びるように設けられる点が第１の配置例と異なる。具体的には、酸化還元炉２０は、反応セル３０の前方ＤＦの位置で、上流端２１Ｕが下方ＤＤを向き、下流端２１Ｌが上方ＤＵを向くように上下方向に延びる。本例においても、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向に対して、酸化還元炉２０の長手方向は交差している。反応セル３０は、第１の導入部３１が上方ＤＵを向く。この配置によれば、下流端２１Ｌの向く方向と第１の導入部３１の向く方向とが一致するので、移送管ＴＬ０の長さをより短くすることができる。
【0056】
また、酸化還元炉２０の上流端２１Ｕが下方ＤＤを向くので、成分検出装置３の下方ＤＤにガスクロマトグラフ２を配置することにより、ガスクロマトグラフ２および成分検出装置３間のガス流路の長さを短くすることができる。
【0057】
本例においても、第１の配置例と同様に、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とが酸化還元炉２０の長手方向に直交する共通の面（本例では、上面ｓｅ）内に配置される。それにより、移送管ＴＬ０の長さをさらに短くすることができる。
【0058】
また、第１の配置例と同様に、移送管ＴＬ０は、検出装置ケーシング３Ｃの外部において酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とに着脱可能に設けられることが好ましい。それにより、成分検出装置３のメンテナンス性が向上する。
【0059】
なお、第２の配置例においては、検出装置ケーシング３Ｃ内における酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が前後方向に直交する鉛直面を基準として反転されてもよい（前後方向の反転）。すなわち、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
【0060】
また、第２の配置例においては、検出装置ケーシング３Ｃ内における酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が水平面を基準として反転されてもよい（上下方向の反転）。この場合、酸化還元炉２０において、酸化部２２が還元部２３よりも上方に位置することになる。それにより、還元部２３の温度環境が酸化部２２の周囲で加熱された雰囲気の影響を受けにくい。したがって、流路形成部材２１における酸化還元反応が適切に行われる。
【0061】
（ｃ）第３の配置例
図８は酸化還元炉２０および反応セル３０の第３の配置例を説明するための模式的斜視図である。図８に示すように、第３の配置例は、酸化還元炉２０および反応セル３０が検出装置ケーシング３Ｃ内で上下方向に並ぶ点が第１の配置例と異なる。本例においても、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向に対して、酸化還元炉２０の長手方向は交差している。具体的には、図８の例では、酸化還元炉２０が反応セル３０の上方に位置する。この場合、酸化還元炉２０において発生する熱が光検出器４０（図１）に及ぼす影響をより低減することができる。この点を除いて、図８に示される第３の配置例によれば、第１の配置例と同様の効果を得ることができる。
図８は酸化還元炉２０および反応セル３０の第３の配置例を説明するための模式的斜視図である。図８に示すように、第３の配置例は、酸化還元炉２０および反応セル３０が検出装置ケーシング３Ｃ内で上下方向に並ぶ点が第１の配置例と異なる。本例においても、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向に対して、酸化還元炉２０の長手方向は交差している。具体的には、図８の例では、酸化還元炉２０が反応セル３０の上方に位置する。この場合、酸化還元炉２０において発生する熱が光検出器４０（図１）に及ぼす影響をより低減することができる。この点を除いて、図８に示される第３の配置例によれば、第１の配置例と同様の効果を得ることができる。
【0062】
なお、第３の配置例においては、検出装置ケーシング３Ｃ内における酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が左右方向に直交する鉛直面を基準として反転されてもよい（左右方向の反転）。
【0063】
また、第３の配置例においては、検出装置ケーシング３Ｃ内における酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が水平面を基準として反転されてもよい（上下方向の反転）。すなわち、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
【0064】
（ｄ）第４の配置例
図９は酸化還元炉２０および反応セル３０の第４の配置例を説明するための模式的斜視図である。第４の配置例は、酸化還元炉２０および反応セル３０が検出装置ケーシング３Ｃ内で左右方向に並ぶ点が第２の配置例と異なる。本例においても、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向に対して、酸化還元炉２０の長手方向は交差している。具体的には、酸化還元炉２０が反応セル３０の右方ＤＲに位置する。本例においても、第２の配置例と同様の効果を得ることができる。
図９は酸化還元炉２０および反応セル３０の第４の配置例を説明するための模式的斜視図である。第４の配置例は、酸化還元炉２０および反応セル３０が検出装置ケーシング３Ｃ内で左右方向に並ぶ点が第２の配置例と異なる。本例においても、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向に対して、酸化還元炉２０の長手方向は交差している。具体的には、酸化還元炉２０が反応セル３０の右方ＤＲに位置する。本例においても、第２の配置例と同様の効果を得ることができる。
【0065】
なお、第４の配置例においては、検出装置ケーシング３Ｃ内における酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が左右方向に直交する鉛直面を基準として反転されてもよい（左右方向の反転）。すなわち、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
【0066】
また、第４の配置例においては、検出装置ケーシング３Ｃ内における酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が水平面を基準として反転されてもよい（上下方向の反転）。
【0067】
（ｅ）第５の配置例
図１０は酸化還元炉２０および反応セル３０の第５の配置例を説明するための模式的斜視図である。第５の配置例は、酸化還元炉２０が左右方向に延びるように設けられる点が第４の配置例と異なる。本例では、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向と酸化還元炉２０の長手方向とが平行であり一致している。さらに、本例では、反応セル３０は、第１の導入部３１が酸化還元炉２０の下流端２１Ｌに対向するように配置される。この構成によれば、移送管ＴＬ０の長さをより短くすることができる。なお、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
図１０は酸化還元炉２０および反応セル３０の第５の配置例を説明するための模式的斜視図である。第５の配置例は、酸化還元炉２０が左右方向に延びるように設けられる点が第４の配置例と異なる。本例では、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向と酸化還元炉２０の長手方向とが平行であり一致している。さらに、本例では、反応セル３０は、第１の導入部３１が酸化還元炉２０の下流端２１Ｌに対向するように配置される。この構成によれば、移送管ＴＬ０の長さをより短くすることができる。なお、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
【0068】
（ｆ）第６の配置例
図１１は酸化還元炉２０および反応セル３０の第６の配置例を説明するための模式的斜視図である。第６の配置例は、酸化還元炉２０が上下方向に延びるように設けられる点が第３の配置例と異なる。本例では、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向と酸化還元炉２０の長手方向とが平行であり一致している。さらに、本例では、反応セル３０は、酸化還元炉２０に対して上下方向に並ぶようにかつ第１の導入部３１が酸化還元炉２０の下流端２１Ｌに対向するように配置される。この構成によれば、移送管ＴＬ０の長さをより短くすることができる。なお、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
図１１は酸化還元炉２０および反応セル３０の第６の配置例を説明するための模式的斜視図である。第６の配置例は、酸化還元炉２０が上下方向に延びるように設けられる点が第３の配置例と異なる。本例では、酸化還元炉２０および反応セル３０が並ぶ方向と酸化還元炉２０の長手方向とが平行であり一致している。さらに、本例では、反応セル３０は、酸化還元炉２０に対して上下方向に並ぶようにかつ第１の導入部３１が酸化還元炉２０の下流端２１Ｌに対向するように配置される。この構成によれば、移送管ＴＬ０の長さをより短くすることができる。なお、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
【0069】
（ｇ）第７の配置例
図１２は酸化還元炉２０および反応セル３０の第７の配置例を説明するための模式的斜視図である。第７の配置例は、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とが直接接続される点が第５の配置例と異なる。この構成によれば、酸化還元炉２０において生成される一酸化硫黄が変質することなく反応セル３０に導入される。なお、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
図１２は酸化還元炉２０および反応セル３０の第７の配置例を説明するための模式的斜視図である。第７の配置例は、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とが直接接続される点が第５の配置例と異なる。この構成によれば、酸化還元炉２０において生成される一酸化硫黄が変質することなく反応セル３０に導入される。なお、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
【0070】
（ｈ）第８の配置例
図１３は酸化還元炉２０および反応セル３０の第８の配置例を説明するための模式的斜視図である。第８の配置例は、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とが直接接続される点が第６の配置例と異なる。この構成によれば、酸化還元炉２０において生成される一酸化硫黄が変質することなく反応セル３０に導入される。なお、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
図１３は酸化還元炉２０および反応セル３０の第８の配置例を説明するための模式的斜視図である。第８の配置例は、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とが直接接続される点が第６の配置例と異なる。この構成によれば、酸化還元炉２０において生成される一酸化硫黄が変質することなく反応セル３０に導入される。なお、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。
【0071】
（ｉ）その他
上記の第１～４の配置例において、反応セル３０の第１の導入部３１は、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌが向く方向とは異なる方向に向くように設けられてもよい。この場合、第１の導入部３１は、酸化還元炉２０を向くように設けられることが好ましい。図１４は第３の配置例において第１の導入部３１が酸化還元炉２０を向くように設けられた状態を示す模式的斜視図である。
上記の第１～４の配置例において、反応セル３０の第１の導入部３１は、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌが向く方向とは異なる方向に向くように設けられてもよい。この場合、第１の導入部３１は、酸化還元炉２０を向くように設けられることが好ましい。図１４は第３の配置例において第１の導入部３１が酸化還元炉２０を向くように設けられた状態を示す模式的斜視図である。
【0072】
図１４の例では、反応セル３０が酸化還元炉２０の下方に配置されている。また、反応セル３０には、酸化還元炉２０を向くように第１の導入部３１が設けられている。これにより、第１の導入部３１が酸化還元炉２０を向かないように設けられる場合に比べて、移送管ＴＬ０の長さを短くすることができる。
【0073】
なお、本例においても、酸化還元炉２０および反応セル３０の位置が入れ替えられてもよい。また、本例においても、移送管ＴＬ０は、検出装置ケーシング３Ｃの外部において酸化還元炉２０の下流端２１Ｌに着脱可能に設けられることが好ましい。それにより、酸化還元炉２０のメンテナンスが可能になる。
【0074】
上記の第１～第８の配置例では、酸化還元炉２０は、検出装置ケーシング３Ｃ内で上下方向または左右方向に延びるように設けられているが、酸化還元炉２０は検出装置ケーシング３Ｃ内で前後方向に延びるように設けられてもよい。この場合、左右方向および上下方向における検出装置ケーシング３Ｃのサイズを低減することができる。
【0075】
［４］効果
（ａ）本実施の形態に係る成分検出装置３においては、酸化還元炉２０および反応セル３０が一の検出装置ケーシング３Ｃに収容されるので、酸化還元炉２０と反応セル３０との間の距離を短くすることができる。それにより、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とを、互いに接続することまたは比較的短い長さを有する移送管ＴＬ０を介して接続することが可能である。この場合、酸化還元炉２０において還元された一酸化硫黄の大部分が反応セル３０に到達するまでの間に変質しないように、一酸化硫黄の移送時間を低減することができる。したがって、反応セル３０において、硫黄成分の検出に要する化学反応を安定して発生させることが可能になる。その結果、分離カラム１２により分離された硫黄成分を高い精度で検出することが可能になる。
（ａ）本実施の形態に係る成分検出装置３においては、酸化還元炉２０および反応セル３０が一の検出装置ケーシング３Ｃに収容されるので、酸化還元炉２０と反応セル３０との間の距離を短くすることができる。それにより、酸化還元炉２０の下流端２１Ｌと反応セル３０の第１の導入部３１とを、互いに接続することまたは比較的短い長さを有する移送管ＴＬ０を介して接続することが可能である。この場合、酸化還元炉２０において還元された一酸化硫黄の大部分が反応セル３０に到達するまでの間に変質しないように、一酸化硫黄の移送時間を低減することができる。したがって、反応セル３０において、硫黄成分の検出に要する化学反応を安定して発生させることが可能になる。その結果、分離カラム１２により分離された硫黄成分を高い精度で検出することが可能になる。
【0076】
（ｂ）酸化還元炉２０においては、分離カラム１２から多量の溶剤（有機物）が導入される際に、溶剤に起因してＯＨラジカルおよびＣＨラジカル等の化合物も生成される場合がある。ＯＨラジカルおよびＣＨラジカルは、反応セル３０においてオゾンと反応することにより、光を発生する。これらの光の波長は、一酸化硫黄がオゾンと反応することにより発生する光の波長に近い。そのため、ＯＨラジカルおよびＣＨラジカルの反応により発生する光は、光学フィルタＦを通して光検出器４０により検出されることになる。したがって、反応セル３０に到達する一酸化硫黄に比べてＯＨラジカルおよびＣＨラジカルが多いと、ＳＣＤのＳ／Ｎ比が低下する。
【0077】
また、本発明者は、酸化還元炉２０により生成された一酸化硫黄およびＯＨラジカルの単位時間当たりの変質の程度についてシミュレーションを行った。その結果、一酸化硫黄の変質の程度は、ＯＨラジカルの変質の程度に比べて大きいことが確認された。すなわち、一酸化硫黄は、酸化還元炉において溶剤に起因して生成されるＯＨラジカルに比べて反応セルへの移送中に変質しやすいことが確認された。このことは、酸化還元炉２０から反応セル３０までの移送時間が長くなるほど、硫黄成分の選択性が低下することを意味する。
【0078】
これらの点に関して、本実施の形態に係る成分検出装置３によれば、酸化還元炉２０から反応セル３０までの移送時間が十分に短くなる。したがって、移送時における一酸化硫黄の変質が抑制されるので、ＳＣＤにおける硫黄検出のＳ／Ｎ比の低下および硫黄成分の選択性の低下が抑制される。その結果、高い精度で試料中の硫黄成分を検出することが可能となっている。
【0079】
［５］他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態では、酸化還元炉２０から反応セル３０に至るガス流路を短くするために、酸化還元炉２０と反応セル３０とが一の検出装置ケーシング３Ｃ内に収容されるが、実施の形態はこれに限定されない。酸化還元炉２０から反応セル３０に至るガス流路の長さが１００ｃｍ以下となるのであれば、酸化還元炉２０と反応セル３０とは、互いに異なるケーシングに収容されてもよい。この場合においても、酸化還元炉２０から反応セル３０に至るガス流路の長さが１００ｃｍ以下であることにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（ａ）上記実施の形態では、酸化還元炉２０から反応セル３０に至るガス流路を短くするために、酸化還元炉２０と反応セル３０とが一の検出装置ケーシング３Ｃ内に収容されるが、実施の形態はこれに限定されない。酸化還元炉２０から反応セル３０に至るガス流路の長さが１００ｃｍ以下となるのであれば、酸化還元炉２０と反応セル３０とは、互いに異なるケーシングに収容されてもよい。この場合においても、酸化還元炉２０から反応セル３０に至るガス流路の長さが１００ｃｍ以下であることにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0080】
（ｂ）上記実施の形態では、成分検出装置３がＳＣＤである例について説明したが、本実施の形態に係る成分検出装置３は試料中の窒素成分を検出する化学発光窒素検出器（ＮＣＤ：Nitrogen Chemiluminesence Detector）に適用することもできる。
【0081】
この場合、酸化還元炉２０においては、試料中の窒素成分が酸化および還元されることにより一酸化窒素が生成される。生成された一酸化窒素が、上記の移送管ＴＬ０を通してまたは直接反応セル３０に導入される。それにより、酸化還元炉２０から反応セル３０への移送時における一酸化窒素の変質が抑制される。その結果、試料中の窒素成分を高い精度で検出することが可能になる。
【0082】
なお、成分検出装置３がＮＣＤに適用される場合、図１の光学フィルタＦが透過させる特定の波長領域は、オゾンと一酸化窒素とが反応することにより発生する光（二酸化窒素が基底状態に遷移する際に発生する光）の波長を含むように定められる。
【0083】
（ｃ）上記実施の形態では、一の検出装置ケーシング３Ｃ内に、酸化還元炉２０、反応セル３０、光検出器４０、制御部５０、フローコントローラ６０、オゾン発生器７０、スクラバ８０およびポンプ９０が収容されるが、実施の形態はこれに限定されない。制御部５０、フローコントローラ６０、オゾン発生器７０、スクラバ８０およびポンプ９０のうち少なくとも一部が、検出装置ケーシング３Ｃの外部に設けられてもよい。
【0084】
［６］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明する。上記実施の形態においては、流路形成部材２１により形成されるガス流路が第１の流路の例であり、反応セル３０の第１の導入部３１が反応セルの導入部の例であり、検出装置ケーシング３Ｃが保持部材の例であり、流路形成部材２１の下流端２１Ｌが第１の流路の下流端の例であり、移送管ＴＬ０により形成されるガス流路が第２の流路の例である。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明する。上記実施の形態においては、流路形成部材２１により形成されるガス流路が第１の流路の例であり、反応セル３０の第１の導入部３１が反応セルの導入部の例であり、検出装置ケーシング３Ｃが保持部材の例であり、流路形成部材２１の下流端２１Ｌが第１の流路の下流端の例であり、移送管ＴＬ０により形成されるガス流路が第２の流路の例である。
【0085】
また、左方ＤＬまたは右方ＤＲが第１の方向および一方向の例であり、前方ＤＦまたは後方ＤＢが第２の方向の例であり、右側面ｓｃ、左側面ｓｄまたは上面ｓｅが共通の面の例である。
【0086】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【0087】
［７］態様
上述した複数の例示的な実施の形態は、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。
上述した複数の例示的な実施の形態は、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。
【0088】
（第１項）一態様に係る成分分析システムは、
分離カラムを有するガスクロマトグラフと、
成分検出装置とを備え、
前記成分検出装置は、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器と、
前記酸化還元炉および前記反応セルを保持する保持部材とを含み、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続されていてよい。
分離カラムを有するガスクロマトグラフと、
成分検出装置とを備え、
前記成分検出装置は、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器と、
前記酸化還元炉および前記反応セルを保持する保持部材とを含み、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続されていてよい。
【0089】
その成分分析システムにおいては、分離カラムにより分離された試料成分が成分検出装置により検出される。成分検出装置においては、酸化還元炉および反応セルが保持部材により一体として保持されるので、酸化還元炉と反応セルとの間の距離を短くすることができる。それにより、第１の流路の下流端と反応セルの導入部とを、直接接続することまたは比較的短い長さを有する第２の流路を介して接続することが可能である。この場合、酸化還元炉において還元された試料成分が反応セルに到達するまでの間に変質しないように、酸化還元炉から反応セルに到達するまでに要する時間を低減することができる。したがって、反応セルにおいて、試料成分の検出に要する化学反応を安定して発生させることが可能になる。その結果、分離カラムにより分離された試料成分を高い精度で検出することが可能になる。
【0090】
（第２項）第１項に記載の成分分析システムにおいて、
前記化学反応は、前記分離カラムにより分離された試料成分に硫黄が含まれる場合に、前記酸化還元炉により還元された硫黄成分をオゾンで励起する化学反応であってもよい。
前記化学反応は、前記分離カラムにより分離された試料成分に硫黄が含まれる場合に、前記酸化還元炉により還元された硫黄成分をオゾンで励起する化学反応であってもよい。
【0091】
試料に硫黄成分が含まれる場合には、酸化還元炉において生成される一酸化硫黄が反応セルでオゾンと反応することにより光が発生される。一酸化硫黄は、酸化還元炉において溶剤に起因して生成される他の化合物に比べて反応セルへの移送中に変質しやすい。しかしながら、上記の構成によれば反応セルへの移送中の一酸化硫黄の変質が抑制されるので、高い精度で試料中の硫黄成分を検出することが可能になる。
【0092】
（第３項）第１または第２項に記載の成分分析システムにおいて、
前記酸化還元炉は、前記第１の流路が上流端から前記下流端にかけて第１の方向に延びるように形成され、
前記反応セルは、前記酸化還元炉に対して前記第１の方向に交差する第２の方向に並ぶように配置され、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、前記第２の流路を介して接続されてもよい。
前記酸化還元炉は、前記第１の流路が上流端から前記下流端にかけて第１の方向に延びるように形成され、
前記反応セルは、前記酸化還元炉に対して前記第１の方向に交差する第２の方向に並ぶように配置され、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、前記第２の流路を介して接続されてもよい。
【0093】
上記の構成によれば、第１の方向における成分検出装置の大型化を抑制することができる。
【0094】
（第４項）第３項に記載の成分分析システムにおいて、
前記反応セルは、前記導入部が前記第１の方向に向くように配置されてもよい。
前記反応セルは、前記導入部が前記第１の方向に向くように配置されてもよい。
【0095】
上記の構成によれば、第１の流路の下流端と反応セルの導入部とを接続する第２の流路を短くすることができる。
【0096】
（第５項）第４項に記載の成分分析システムにおいて、
前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記第１の流路の前記下流端と前記反応セルの前記導入部とが前記第１の方向に直交する共通の面内に位置するように配置されてもよい。
前記酸化還元炉および前記反応セルは、前記第１の流路の前記下流端と前記反応セルの前記導入部とが前記第１の方向に直交する共通の面内に位置するように配置されてもよい。
【0097】
この場合、第２の流路をより短くすることができる。
【0098】
（第６項）第１または第２項に記載の成分分析システムにおいて、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、前記第２の流路を介して接続され、
前記第２の流路は、前記保持部材の外部において前記第１の流路の前記下流端および前記反応セルの前記導入部に着脱可能に設けられてもよい。
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、前記第２の流路を介して接続され、
前記第２の流路は、前記保持部材の外部において前記第１の流路の前記下流端および前記反応セルの前記導入部に着脱可能に設けられてもよい。
【0099】
この場合、保持部材の外部において第２の流路を第１の流路の下流端および反応セルの導入部から取り外すことにより、保持部材の外部から酸化還元炉および反応セルのメンテナンスを行うことができる。
【0100】
（第７項）第１または第２項に記載の成分分析システムにおいて、
前記酸化還元炉は、前記第１の流路が上流端から下流端にかけて一方向に延びるように形成され、
前記反応セルは、前記酸化還元炉に対して前記一方向に並ぶようにかつ前記導入部が前記第１の流路の前記下流端に対向するように配置されてもよい。
前記酸化還元炉は、前記第１の流路が上流端から下流端にかけて一方向に延びるように形成され、
前記反応セルは、前記酸化還元炉に対して前記一方向に並ぶようにかつ前記導入部が前記第１の流路の前記下流端に対向するように配置されてもよい。
【0101】
この場合、酸化還元炉から反応セルまでの試料成分の流路をより短くすることができる。
【0102】
（第８項）第１または第２項に記載の成分分析システムにおいて、
前記第１の流路の前記下流端と前記反応セルの前記導入部とは、前記第２の流路を介して接続され、
前記第２の流路の長さは、１００ｃｍ以下であってもよい。
前記第１の流路の前記下流端と前記反応セルの前記導入部とは、前記第２の流路を介して接続され、
前記第２の流路の長さは、１００ｃｍ以下であってもよい。
【0103】
これにより、酸化還元炉において還元された試料成分が、反応セルに到達するまでの間に、許容される程度を超えて変質しない。それにより、分離カラムにより分離された試料成分を高い精度で検出することが可能になる。
【0104】
（第９項）他の態様に係る成分検出装置は、
分離カラムを有するガスクロマトグラフとともに用いられる成分検出装置であって、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器と、
前記酸化還元炉および前記反応セルを保持する保持部材とを備え、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続されていてよい。
分離カラムを有するガスクロマトグラフとともに用いられる成分検出装置であって、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器と、
前記酸化還元炉および前記反応セルを保持する保持部材とを備え、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、直接接続されるかまたは第２の流路を介して接続されていてよい。
【0105】
その成分検出装置においては、酸化還元炉および反応セルが保持部材により一体として保持されるので、酸化還元炉と反応セルとの間の距離を短くすることができる。それにより、第１の流路の下流端と反応セルの導入部とを、直接接続することまたは比較的短い長さを有する第２の流路を介して接続することが可能である。この場合、酸化還元炉において還元された試料成分が反応セルに到達するまでの間に変質しないように、酸化還元炉から反応セルに到達するまでに要する時間を低減することができる。したがって、反応セルにおいて、試料成分の検出に要する化学反応を安定して発生させることが可能になる。その結果、分離カラムにより分離された試料成分を高い精度で検出することが可能になる。
【0106】
（第１０項）さらに他の態様に係る成分分析システムは、
分離カラムを有するガスクロマトグラフと、
成分検出装置とを備え、
前記成分検出装置は、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを含み、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、互いに接続されるかまたは１００ｃｍ以下の長さを有する第２の流路を介して接続されていてよい。
分離カラムを有するガスクロマトグラフと、
成分検出装置とを備え、
前記成分検出装置は、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを含み、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、互いに接続されるかまたは１００ｃｍ以下の長さを有する第２の流路を介して接続されていてよい。
【0107】
その成分分析システムにおいては、分離カラムにより分離された試料成分が成分検出装置により検出される。成分検出装置においては、第１の流路の下流端と反応セルの導入部とが、互いに接続されるかまたは１００ｃｍ以下の長さを有する第２の流路を介して接続される。この場合、酸化還元炉において還元された試料成分が、反応セルに到達するまでの間に、許容される程度を超えて変質しないように、酸化還元炉から反応セルに到達するまでに要する時間を低減することができる。したがって、反応セルにおいて、試料成分の検出に要する化学反応を安定して発生させることが可能になる。その結果、分離カラムにより分離された試料成分を高い精度で検出することが可能になる。
【0108】
（第１１項）さらに他の態様に係る成分検出装置は、
分離カラムを有するガスクロマトグラフとともに用いられる成分検出装置であって、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを備え、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、互いに接続されるかまたは１００ｃｍ以下の長さを有する第２の流路を介して接続されていてよい。
分離カラムを有するガスクロマトグラフとともに用いられる成分検出装置であって、
前記分離カラムにより分離された試料成分を含むガスが流れる第１の流路を有し、前記第１の流路を流れるガス中の試料成分を酸化および還元させる酸化還元炉と、
前記還元された試料成分を含むガスの導入部を有し、前記導入部から導入される試料成分について発光を伴う化学反応を発生させる反応セルと、
前記反応セルにおいて発生される光を検出する光検出器とを備え、
前記第１の流路の下流端と前記反応セルの前記導入部とは、互いに接続されるかまたは１００ｃｍ以下の長さを有する第２の流路を介して接続されていてよい。
【0109】
その成分検出装置においては、第１の流路の下流端と反応セルの導入部とが、互いに接続されるかまたは１００ｃｍ以下の長さを有する第２の流路を介して接続される。この場合、酸化還元炉において還元された試料成分が、反応セルに到達するまでの間に、許容される程度を超えて変質しないように、酸化還元炉から反応セルに到達するまでに要する時間を低減することができる。したがって、反応セルにおいて、試料成分の検出に要する化学反応を安定して発生させることが可能になる。その結果、分離カラムにより分離された試料成分を高い精度で検出することが可能になる。
【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】