JP2001050943A - 熱伝導度検出器 - Google Patents
熱伝導度検出器Info
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- JP2001050943A JP2001050943A JP11223368A JP22336899A JP2001050943A JP 2001050943 A JP2001050943 A JP 2001050943A JP 11223368 A JP11223368 A JP 11223368A JP 22336899 A JP22336899 A JP 22336899A JP 2001050943 A JP2001050943 A JP 2001050943A
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】周囲温度やヒータのオンオフによる温度の脈動
の影響を受け難く、安定化の早い熱伝導度検出器を提供
する。 【解決手段】ヒータ４により加熱されるヒータブロック
３と、温度センサー５からの信号をフィードバックして
前記ヒータ４に供給する電力を調節する温度調節器と、
ヒータブロック３からの伝熱により加熱されるように配
置された熱伝導度検出部（ＴＣＤセル１）とを有するガ
スクロマトグラフ用の熱伝導度検出器において、前記ヒ
ータブロック３とＴＣＤセル１との間に介在する金属ブ
ロック（センサーブロック８）を設け、このセンサーブ
ロック８に前記温度センサー５を取り付けた。
の影響を受け難く、安定化の早い熱伝導度検出器を提供
する。 【解決手段】ヒータ４により加熱されるヒータブロック
３と、温度センサー５からの信号をフィードバックして
前記ヒータ４に供給する電力を調節する温度調節器と、
ヒータブロック３からの伝熱により加熱されるように配
置された熱伝導度検出部（ＴＣＤセル１）とを有するガ
スクロマトグラフ用の熱伝導度検出器において、前記ヒ
ータブロック３とＴＣＤセル１との間に介在する金属ブ
ロック（センサーブロック８）を設け、このセンサーブ
ロック８に前記温度センサー５を取り付けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスクロマトグラ
フにおける熱伝導度検出器に関する。
フにおける熱伝導度検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱伝導度検出器（以下ＴＣＤと略記す
る）は、ガスクロマトグラフにおいて最も古くから用い
られてきた検出器であって、カラムから流出するガスの
流れの中に設けたフィラメントを一定の電圧（または一
定の電流）で加熱しておくと、ガスの組成が変わったと
き、その熱伝導度の変化を受けてフィラメントの温度が
変化するので、これによるフィラメントの電気抵抗の変
化をブリッジ回路により電圧の変化に変えて取り出すよ
うに構成したものである。
る）は、ガスクロマトグラフにおいて最も古くから用い
られてきた検出器であって、カラムから流出するガスの
流れの中に設けたフィラメントを一定の電圧（または一
定の電流）で加熱しておくと、ガスの組成が変わったと
き、その熱伝導度の変化を受けてフィラメントの温度が
変化するので、これによるフィラメントの電気抵抗の変
化をブリッジ回路により電圧の変化に変えて取り出すよ
うに構成したものである。
【０００３】このようにＴＣＤは温度を仲介としてガス
の組成または濃度の変化を検出するものであるから、ガ
スの組成や濃度以外の要因による温度変化は極力排除す
るように設計される。即ち、前記フィラメントを含む熱
伝導度検出部をヒータで加熱しながら温調するととも
に、断熱されたケースに収めて周囲温度の影響を除き、
また前記のようにフィラメントは定電圧（定電流）電源
から給電するようにして電源電圧変動の影響を除き、さ
らに、同一セル中に並行する２本の流路を設け各流路に
設けたフィラメントの差動出力を取り出すように構成し
てセルを流れるガスの温度変化の影響を相殺する、など
従来から細部の構成に至るまでさまざまな工夫がなされ
てきた。
の組成または濃度の変化を検出するものであるから、ガ
スの組成や濃度以外の要因による温度変化は極力排除す
るように設計される。即ち、前記フィラメントを含む熱
伝導度検出部をヒータで加熱しながら温調するととも
に、断熱されたケースに収めて周囲温度の影響を除き、
また前記のようにフィラメントは定電圧（定電流）電源
から給電するようにして電源電圧変動の影響を除き、さ
らに、同一セル中に並行する２本の流路を設け各流路に
設けたフィラメントの差動出力を取り出すように構成し
てセルを流れるガスの温度変化の影響を相殺する、など
従来から細部の構成に至るまでさまざまな工夫がなされ
てきた。
【０００４】図３（Ａ）は従来のＴＣＤの一例を示す概
略図であり、同図（Ｂ）はその断面図である。図におい
て、１は、ステンレス等で作られた金属ブロックに２本
のガス流路（図示しない）を穿設し、各流路にフィラメ
ント２が設けられた熱伝導度検出部（以下ＴＣＤセルと
略記する）であって、一方の流路にはガスクロマトグラ
フのカラムから流出する試料成分を含むキャリアガスが
流れ、他方の流路にはキャリアガスのみが流れるように
流路が構成されるが、ここでは流路については特に図示
しない。このＴＣＤセル１は、円筒形のヒータ４が埋設
された金属製のヒータブロック３に密着して取り付けら
れている。ヒータ４は、金属円筒内に耐熱性の電気絶縁
材を介して電熱線を封入したもので、その表面に近接し
て温度センサー（感熱抵抗体）５が設けてあり、その信
号を受けた温度調節器（図示しない）により、ヒータ４
に供給される電力が調節されて、温度コントロールが行
われる。
略図であり、同図（Ｂ）はその断面図である。図におい
て、１は、ステンレス等で作られた金属ブロックに２本
のガス流路（図示しない）を穿設し、各流路にフィラメ
ント２が設けられた熱伝導度検出部（以下ＴＣＤセルと
略記する）であって、一方の流路にはガスクロマトグラ
フのカラムから流出する試料成分を含むキャリアガスが
流れ、他方の流路にはキャリアガスのみが流れるように
流路が構成されるが、ここでは流路については特に図示
しない。このＴＣＤセル１は、円筒形のヒータ４が埋設
された金属製のヒータブロック３に密着して取り付けら
れている。ヒータ４は、金属円筒内に耐熱性の電気絶縁
材を介して電熱線を封入したもので、その表面に近接し
て温度センサー（感熱抵抗体）５が設けてあり、その信
号を受けた温度調節器（図示しない）により、ヒータ４
に供給される電力が調節されて、温度コントロールが行
われる。
【０００５】こうしてヒータ４の表面付近が所定温度に
調整されると、その温度は熱伝導の良好な金属で作られ
たヒータブロック３全体に及び、ヒータブロック３はほ
ぼ均一温度になる。さらにヒータブロック３からの伝熱
によりＴＣＤセル１も所定温度になる。こうして温度調
整されたＴＣＤセル１とヒータブロック３（その中に埋
設されたヒータ４や温度センサー５を含めて）はケース
６に収められ、断熱材７で外気から熱的に遮断されて周
囲温度変化や風の影響から保護されている。
調整されると、その温度は熱伝導の良好な金属で作られ
たヒータブロック３全体に及び、ヒータブロック３はほ
ぼ均一温度になる。さらにヒータブロック３からの伝熱
によりＴＣＤセル１も所定温度になる。こうして温度調
整されたＴＣＤセル１とヒータブロック３（その中に埋
設されたヒータ４や温度センサー５を含めて）はケース
６に収められ、断熱材７で外気から熱的に遮断されて周
囲温度変化や風の影響から保護されている。
【０００６】以上のように、従来はヒータ４の表面に極
く近接して温度センサー５を取り付けるのが通例であ
り、ヒータ４が通電により発熱してその表面温度が所定
温度になると直ちに温度センサー５がこれを感知して温
度調節器により通電を切る。通電が切れるとヒータ表面
の熱は周囲のヒータブロック３に拡散して温度が下がる
ので、再びヒータは通電される。このようにして、ヒー
タ４の電力は小刻みにオン、オフされるので、温度の脈
動は小さく、ヒータブロック３の大きな熱容量の効果と
相俟って、検出器の出力に温度の脈動がノイズとして現
れることが防止できる。なお、ヒータブロック３の温度
分布を均一化するために、ヒータ４として複数本のヒー
タを分散して設けた例もある。
く近接して温度センサー５を取り付けるのが通例であ
り、ヒータ４が通電により発熱してその表面温度が所定
温度になると直ちに温度センサー５がこれを感知して温
度調節器により通電を切る。通電が切れるとヒータ表面
の熱は周囲のヒータブロック３に拡散して温度が下がる
ので、再びヒータは通電される。このようにして、ヒー
タ４の電力は小刻みにオン、オフされるので、温度の脈
動は小さく、ヒータブロック３の大きな熱容量の効果と
相俟って、検出器の出力に温度の脈動がノイズとして現
れることが防止できる。なお、ヒータブロック３の温度
分布を均一化するために、ヒータ４として複数本のヒー
タを分散して設けた例もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したＴＣＤの温度
制御方式は多年の経験に基づいて完成された優れた方式
であるが、近年、ＴＣＤの検出感度や応答速度が向上す
るにつれて、温度制御についても更なる性能向上が求め
られるようになった。即ち、前述の従来のシステムで
は、温度センサー５が比較的外気温の影響を受けにくい
位置にあるため、温度制御は外気温の影響を抑制するよ
うには働きにくい。一方、ＴＣＤセル１は断熱材７で外
気から熱的に隔離されているとはいえ、断熱材で外気と
の熱の交流が完全に遮断できるわけではないので、検出
器の高感度化に伴い周囲温度の影響は無視できなくなっ
てきた。また、ガスクロマトグラフ装置を冷えた状態か
らスタートさせる場合に、検出器の温度が所定温度まで
上昇して分析可能な状態で安定するまでの待ち時間が長
いことも従来の問題点であった。その原因の一つは、前
述のようにヒータ４の表面に温度センサー５が近接して
設けられているために、、ヒータ４は常に短い周期で断
続して電力が供給されるので、急速に加熱したいときで
もヒータ４にフルに電力が供給されないことにあると考
えられる。本発明は、このような事情に鑑みてなされた
ものであり、周囲温度の影響を受け難く、安定化の早い
熱伝導度検出器を提供することを目的とする。
制御方式は多年の経験に基づいて完成された優れた方式
であるが、近年、ＴＣＤの検出感度や応答速度が向上す
るにつれて、温度制御についても更なる性能向上が求め
られるようになった。即ち、前述の従来のシステムで
は、温度センサー５が比較的外気温の影響を受けにくい
位置にあるため、温度制御は外気温の影響を抑制するよ
うには働きにくい。一方、ＴＣＤセル１は断熱材７で外
気から熱的に隔離されているとはいえ、断熱材で外気と
の熱の交流が完全に遮断できるわけではないので、検出
器の高感度化に伴い周囲温度の影響は無視できなくなっ
てきた。また、ガスクロマトグラフ装置を冷えた状態か
らスタートさせる場合に、検出器の温度が所定温度まで
上昇して分析可能な状態で安定するまでの待ち時間が長
いことも従来の問題点であった。その原因の一つは、前
述のようにヒータ４の表面に温度センサー５が近接して
設けられているために、、ヒータ４は常に短い周期で断
続して電力が供給されるので、急速に加熱したいときで
もヒータ４にフルに電力が供給されないことにあると考
えられる。本発明は、このような事情に鑑みてなされた
ものであり、周囲温度の影響を受け難く、安定化の早い
熱伝導度検出器を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、電気ヒータにより加熱されるヒータブロ
ックと、温度センサーからの信号をフィードバックして
前記ヒータに供給する電力を調節する温度調節器と、前
記ヒータブロックからの伝熱により加熱されるように配
置された熱伝導度検出部とを有するガスクロマトグラフ
用の熱伝導度検出器において、前記ヒータブロックと前
記熱伝導度検出部との間に介在する金属ブロックを設
け、この金属ブロックに前記温度センサーを取り付けた
ものである。
決するために、電気ヒータにより加熱されるヒータブロ
ックと、温度センサーからの信号をフィードバックして
前記ヒータに供給する電力を調節する温度調節器と、前
記ヒータブロックからの伝熱により加熱されるように配
置された熱伝導度検出部とを有するガスクロマトグラフ
用の熱伝導度検出器において、前記ヒータブロックと前
記熱伝導度検出部との間に介在する金属ブロックを設
け、この金属ブロックに前記温度センサーを取り付けた
ものである。
【０００９】このように構成された熱伝導度検出器を用
いることにより、周囲温度の変化やヒータのオンオフに
よる温度の脈動の影響を受け難くなり、また装置の運転
開始時に分析可能な状態に達するまでの待ち時間を短縮
することが可能となる。
いることにより、周囲温度の変化やヒータのオンオフに
よる温度の脈動の影響を受け難くなり、また装置の運転
開始時に分析可能な状態に達するまでの待ち時間を短縮
することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１（Ａ）は本発明の一実施形態
を平面的に示したもので、同図（Ｂ）はその断面図であ
る。図１では、図２と同一の構成要素には同じ符号を付
してあるので、重複説明は省く。ここではヒータ４は温
度分布を考慮して２本設けてあるが、本発明の構成上は
１本の場合と本質的に相違はない。本発明における最も
特徴的な点は、図１（Ｂ）に見られるように、ヒータブ
ロック３とＴＣＤセル１との間に介在する小さい金属ブ
ロック（センサーブロック９）に温度調節のための温度
センサー５が埋設されていることである。
を平面的に示したもので、同図（Ｂ）はその断面図であ
る。図１では、図２と同一の構成要素には同じ符号を付
してあるので、重複説明は省く。ここではヒータ４は温
度分布を考慮して２本設けてあるが、本発明の構成上は
１本の場合と本質的に相違はない。本発明における最も
特徴的な点は、図１（Ｂ）に見られるように、ヒータブ
ロック３とＴＣＤセル１との間に介在する小さい金属ブ
ロック（センサーブロック９）に温度調節のための温度
センサー５が埋設されていることである。
【００１１】センサーブロック８は、その両面が平滑に
加工され、ＴＣＤセル１及びヒータブロック３と密着し
てこれらとの間の良好な伝熱が確保されるように構成さ
れている。また、センサーブロック８はサイズが小さ
く、その熱容量もＴＣＤセル１のそれと同等またはより
小さい。その上、ＴＣＤセル１に密着して熱的にはＴＣ
Ｄセル１と一体化しているので、ＴＣＤセル１が外気温
の影響を受けるときはセンサーブロック８も同様の影響
を受け、これに取り付けられている温度センサー５が直
ちにこの影響を感知する。それは恰もＴＣＤセル１自体
に温度センサー５が取り付けられているかのように働
き、外気温の影響を補正してＴＣＤセル１が所定の温度
を保つように温度制御が行われる。
加工され、ＴＣＤセル１及びヒータブロック３と密着し
てこれらとの間の良好な伝熱が確保されるように構成さ
れている。また、センサーブロック８はサイズが小さ
く、その熱容量もＴＣＤセル１のそれと同等またはより
小さい。その上、ＴＣＤセル１に密着して熱的にはＴＣ
Ｄセル１と一体化しているので、ＴＣＤセル１が外気温
の影響を受けるときはセンサーブロック８も同様の影響
を受け、これに取り付けられている温度センサー５が直
ちにこの影響を感知する。それは恰もＴＣＤセル１自体
に温度センサー５が取り付けられているかのように働
き、外気温の影響を補正してＴＣＤセル１が所定の温度
を保つように温度制御が行われる。
【００１２】一方、ヒータ４のオンオフに基づくヒータ
ブロック３の温度の脈動は、ブロックの熱容量の大きい
ことによってかなりの程度まで吸収されることは従来と
同様であるが、さらにヒータブロック３からセンサーブ
ロック８へ、センサーブロック８からＴＣＤセル１へと
伝熱する間に脈動分が減衰する。その上、ヒータブロッ
ク３からＴＣＤセル１に至る伝熱経路の途中に設けられ
ている温度センサー５がこの脈動分を検知してこれを抑
えるように温度を制御するので、これよりも経路の先方
にあるＴＣＤセル１にまで脈動が伝わることが抑制され
る。
ブロック３の温度の脈動は、ブロックの熱容量の大きい
ことによってかなりの程度まで吸収されることは従来と
同様であるが、さらにヒータブロック３からセンサーブ
ロック８へ、センサーブロック８からＴＣＤセル１へと
伝熱する間に脈動分が減衰する。その上、ヒータブロッ
ク３からＴＣＤセル１に至る伝熱経路の途中に設けられ
ている温度センサー５がこの脈動分を検知してこれを抑
えるように温度を制御するので、これよりも経路の先方
にあるＴＣＤセル１にまで脈動が伝わることが抑制され
る。
【００１３】装置が冷えた状態からスタートする場合
も、ヒータ４と温度センサー５との間が近接していない
ので、ヒータ４が熱くなってもその熱が温度センサー５
に到達するまでの間はヒータ４はオンオフせず、フル電
力が供給されるので、ヒートアップが早くなり、分析可
能になるまでの時間が短縮される。
も、ヒータ４と温度センサー５との間が近接していない
ので、ヒータ４が熱くなってもその熱が温度センサー５
に到達するまでの間はヒータ４はオンオフせず、フル電
力が供給されるので、ヒートアップが早くなり、分析可
能になるまでの時間が短縮される。
【００１４】以上述べたように、本発明はヒータブロッ
ク３とＴＣＤセル１との間に小さいセンサーブロック８
を介在させ、これに温度調節のための温度センサー５を
取り付けるように構成したことを特徴とするものであ
り、この範囲内でいくつかの変形が考えられる。例を挙
げると、図１に示す直管状の２本のヒータ４はＵ字型に
弯曲する１本のヒータで置き換えることができる。ま
た、直管状ヒータの数をさらに増したり面状ヒータを用
いることにより温度分布を改善するような変形も可能で
ある。ＴＣＤセル１に関しても、差動的に働く２つの流
路を持つ上述のデュアルセルばかりでなく、１つだけの
流路を持つシングルセルに対しても本発明は適用でき
る。また、図２は本発明の一変形例を示すものである
が、同図に示すような箱状（断面がコの字形）のヒータ
ブロック３１を、図１に示す平板状のヒータブロックの
代わりに用いることも考えられる。これによりＴＣＤセ
ル１が外気の影響を受けることがより少なくなり、温度
の安定度が向上する。
ク３とＴＣＤセル１との間に小さいセンサーブロック８
を介在させ、これに温度調節のための温度センサー５を
取り付けるように構成したことを特徴とするものであ
り、この範囲内でいくつかの変形が考えられる。例を挙
げると、図１に示す直管状の２本のヒータ４はＵ字型に
弯曲する１本のヒータで置き換えることができる。ま
た、直管状ヒータの数をさらに増したり面状ヒータを用
いることにより温度分布を改善するような変形も可能で
ある。ＴＣＤセル１に関しても、差動的に働く２つの流
路を持つ上述のデュアルセルばかりでなく、１つだけの
流路を持つシングルセルに対しても本発明は適用でき
る。また、図２は本発明の一変形例を示すものである
が、同図に示すような箱状（断面がコの字形）のヒータ
ブロック３１を、図１に示す平板状のヒータブロックの
代わりに用いることも考えられる。これによりＴＣＤセ
ル１が外気の影響を受けることがより少なくなり、温度
の安定度が向上する。
【００１５】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、周囲温度の変化やヒータのオンオフによる温度の脈
動の影響を受け難くなり、また装置の運転開始時に分析
可能な状態に達するまでの待ち時間を短縮することが可
能となる。
で、周囲温度の変化やヒータのオンオフによる温度の脈
動の影響を受け難くなり、また装置の運転開始時に分析
可能な状態に達するまでの待ち時間を短縮することが可
能となる。
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図３】従来の熱伝導度検出器の一例を示す図である。
１…ＴＣＤセル ２…フィラメント ３…ヒータブロック ４…ヒータ ５…温度センサー ６…ケース ７…断熱材 ８…センサーブロック
Claims (1)
- 【請求項１】電気ヒータにより加熱されるヒータブロッ
クと、温度センサーからの信号をフィードバックして前
記ヒータに供給する電力を調節する温度調節器と、前記
ヒータブロックからの伝熱により加熱されるように配置
された熱伝導度検出部とを有するガスクロマトグラフ用
の熱伝導度検出器において、前記ヒータブロックと前記
熱伝導度検出部との間に介在する金属ブロックを設け、
この金属ブロックに前記温度センサーを取り付けたこと
を特徴とする熱伝導度検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11223368A JP2001050943A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 熱伝導度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11223368A JP2001050943A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 熱伝導度検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050943A true JP2001050943A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16797057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11223368A Pending JP2001050943A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 熱伝導度検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001050943A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014161521A1 (de) * | 2013-04-05 | 2014-10-09 | Chemec Gmbh | Vorrichtung für die messung der wärmeleitfähigkeit von gaskomponenten eines gasgemisches |
| CN105891394A (zh) * | 2014-12-09 | 2016-08-24 | 山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司 | 一种热导池检测器 |
-
1999
- 1999-08-06 JP JP11223368A patent/JP2001050943A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014161521A1 (de) * | 2013-04-05 | 2014-10-09 | Chemec Gmbh | Vorrichtung für die messung der wärmeleitfähigkeit von gaskomponenten eines gasgemisches |
| CN105247355A (zh) * | 2013-04-05 | 2016-01-13 | 凯梅克有限责任公司 | 用于测量气体混合物的气体组份的导热能力的装置 |
| US9551679B2 (en) | 2013-04-05 | 2017-01-24 | Chemec Gmbh | Device for measuring the thermal conductivity of gas components of a gas mixture |
| RU2733644C2 (ru) * | 2013-04-05 | 2020-10-05 | Чемек Гмбх | Устройство для измерения теплопроводности газовых компонентов газовой смеси |
| CN105891394A (zh) * | 2014-12-09 | 2016-08-24 | 山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司 | 一种热导池检测器 |
| CN105891394B (zh) * | 2014-12-09 | 2018-05-29 | 山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司 | 一种热导池检测器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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|
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