JP2005156342A

JP2005156342A - ガスクロマトグラフ

Info

Publication number: JP2005156342A
Application number: JP2003395068A
Authority: JP
Inventors: Masanao Furukawa; 雅直古川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】従来より構造を簡略化し、コストを低減したガスクロマトグラフを提供する。
【解決手段】キャリアガス供給流路１３に上流側から順に制御弁１６、圧力センサ１１、流路抵抗１４、および流路抵抗１４の両端間の差圧を測定する差圧センサ１５を配置し、上記２つのセンサの出力信号ｐ１、Δｐを制御部１０に入力し、ここで所定の演算を行いその結果に基づいて制御弁１６の開度を調節することでキャリアガスの流量制御を行うと共に、ｐ１−Δｐの値をカラム頂圧として出力表示することにより試料導入部１７の内圧を測定するセンサを不要とする。
【選択図】図１

Description

本発明はガスクロマトグラフ、特に、制御弁の開度を調節してキャリアガスの流量を任意の設定値に制御するガスクロマトグラフに関する。

ガスクロマトグラフにおけるキャリアガスの流量制御には、かつては調圧弁や質量流量制御弁が用いられたが、近年は、流量設定値を分析中にプログラムに従って変えられるようにコンピュータ制御により圧力センサー等からの信号に基づいて制御弁の開度を調節する方式が採用されるようになった（例えば、特許文献１参照）。

図２は、そのような従来のガスクロマトグラフの構成例を、特に流量制御に関する部分を抜き出して示したものである。
図２において、キャリアガスは供給源であるボンベ１からキャリアガス供給流路１３を経て試料導入部１７および分離カラム１８へと流れる。キャリアガス供給流路１３には、上流側から順にキャリアガスの供給圧を検出する圧力センサ１１、キャリアガスに適度な圧力降下を生ぜしめる流路抵抗１４、および、この流路抵抗１４の両端間の差圧を検出する差圧センサ１５、キャリアガスの流れを調節する制御弁１６が設けられ、その下流に試料導入部１７と分離カラム１８が接続されている。
試料導入部１７は分析すべき試料を受け入れ、分離カラム１８はこれを成分分離するものであるが、これらの詳細については本発明を説明する上で特に必要がないので説明を省略する。

図２の構成において、キャリアガス供給流路１３を流れるキャリアガスの流量Ｆは次式で計算できることが知られている。
Ｆ＝Ｋ×ｐ１×Δｐ^ｎ …………………（１）
（１）式において、Δｐは流路抵抗１４の両端間の圧力差、ｐ１は流路抵抗１４の上流側の圧力、ｎは０．５〜１程度の定数、Ｋは流路抵抗１４によって定まる比例定数である。
なお、差圧センサ１５の接続時の極性によっては差圧値が負値となる場合もあるが、ここではΔｐは差圧の絶対値を表すものとする。

コンピュータを含む制御部１０は、差圧センサ１５および圧力センサ１１からそれぞれ入力されたΔｐおよびｐ１の値に対して（１）式の演算を行って流量Ｆの値を求め、そのＦ値を設定値に近づけるように制御弁１６の開度を調節することによりキャリアガスの流量をコントロールする。設定値の時間的変化を予めプログラムして制御部１０に記憶させておけば、キャリアガス流量のプログラム制御も可能となる。

特開平１０−３００７３７号公報

従来、図２に示すように試料導入部１７にはその内圧を測定する圧力センサ１９が設けられたが、これは分析に当たりカラム頂圧をモニタするために必要なものであって、この場合、キャリアガスの流量制御には直接関係しない。このような流量制御に関係しない構成要素は省いて構成を簡略化し、極力コストダウンを図ることが要求されるが、一方、カラム頂圧をモニタする機能を省くことはできない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、別個に圧力センサを設けずに試料導入部の内圧をモニタできるようにして、従来より構造を簡略化し、コストを低減したガスクロマトグラフを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、キャリアガスの流量制御に関わる制御弁、圧力センサ、流路抵抗の配列順を変更して、これらをキャリアガス供給流路の上流側から上記記載順に配列し、さらに、圧力センサによって得た圧力値から差圧センサによって得た差圧値の絶対値を差し引いた値を試料導入部の内圧として出力するようにした。
これにより試料導入部に別個に圧力センサを設けずに、試料導入部の内圧をモニタすることが可能となる。

本発明によれば、試料導入部に別個に圧力センサを設ける必要が無くなるので、部品点数が減少して構造が簡略化され、同時にコストも低減できる。

図１に本発明の一実施形態を示す。同図において図２におけると同一符号を付したものは既に説明した通りであるから再度の説明は省く。
本実施形態を図２に示す従来装置と比較すると、制御弁１６がキャリアガス供給流路１３の最上流側に配置され、圧力センサ１９は廃止されている点が従来と異なる。制御弁１６と流路抵抗１４とは直列に接続され同一の流体が流れているのであるから、このように両者の配置を入れ替えても流量制御の機能に違いはないから、流路抵抗１４の上流側の圧力ｐ１と流路抵抗１４の両端間の圧力差Δｐと流路抵抗１４を流れるキャリアガスの流量Ｆの間には従来と同じく、前記（１）式が成立する。
従って、差圧センサ１５および圧力センサ１１からそれぞれ入力されたΔｐおよびｐ１の値に対して制御部１０において（１）式の演算を行って流量Ｆの値を求め、そのＦ値が設定値となるように制御弁１６の開度を調節することにより所定の流量制御を行うことができる。

流路抵抗１４の出口側は試料導入部１７に直結されており、その間に圧力降下が生じる要素はないから、流路抵抗１４の出口側の圧力は試料導入部１７の内圧ｐ２に等しい。従って次式が成立する。
ｐ２＝ｐ１−Δｐ …………………（２）
ここで、ｐ１、Δｐは共に流量制御のために既に制御部１０内に取り込まれている測定値であるから、これに基づいて制御部１０内のコンピュータで（２）式の演算を行い、その演算結果を出力し、デジタルメータ等の適当な表示装置（図示しない）に表示させることで、試料導入部１７の内圧、即ちカラム頂圧をモニタすることができる。

なお、上記説明中の圧力センサ、差圧センサは、その他の圧力検出手段、差圧検出手段で置き換えることができる。また、これに限らず上記は本発明の一例を示したものであるから本発明をこれに限定するものではない。

本発明の一実施形態を示す図である。従来の構成を示す図である。

符号の説明

１ボンベ
１０制御部
１１圧力センサ
１３キャリアガス供給流路
１４流路抵抗
１５差圧センサ
１６制御弁
１７試料導入部
１８分離カラム

Claims

キャリアガス供給流路から試料導入部を経て分離カラムにキャリアガスを流すように流路が構成されているガスクロマトグラフにおいて、前記キャリアガス供給流路に開度調節可能な制御弁と、その下流側に設けられた流路抵抗と、該流路抵抗の両端間の圧力差を検出する差圧検出手段と、該流路抵抗の上流側の圧力を検出する圧力検出手段とを備えると共に、前記差圧検出手段および前記圧力検出手段からの信号に基づいて所定の演算を行い、その演算結果により前記制御弁の開度を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とするガスクロマトグラフ。
前記圧力検出手段によって得た圧力値から前記差圧検出手段によって得た差圧の絶対値を差し引いた値を前記試料導入部の内圧として出力するように前記制御手段が構成されていることを特徴とする請求項１に記載するガスクロマトグラフ。