JP2015190875A

JP2015190875A - ガスサンプラ

Info

Publication number: JP2015190875A
Application number: JP2014068746A
Authority: JP
Inventors: 諒久保田; Ryo Kubota
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP6079681B2

Abstract

【課題】サンプルループ内を置換するには不十分な少量のサンプルガスであっても良好な分析結果を得ることができ、かつランニングコストの上昇を抑えることのできるガスサンプラを提供する。【解決手段】マルチポートバルブ１のケーシングＣにパージガス導入口Ｉｐｇおよび排出口Ｏｐｇを設けて、マルチポートバルブ１の駆動部周辺をパージするとともに、パージガス排出口Ｏｐｇから排出されるパージガスを、サンプルガス源からのサンプルガスを導入するサンプルガス導入管２と、マルチポートバルブ１を介してサンプルループ３内に選択的に導入するパージガス排出管８、三方弁９からなる配管系を設け、マルチポートバルブ１の駆動部周辺のパージガスをサンプルループ３内のパージガスとして利用する構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、各種ガス分析装置に対して分析対象とするサンプルガスを供給するガスサンプラに関する。

ガスクロマトグラフなどのガス分析装置においては、分析対象であるサンプルガスを、ガスサンプラを介して一定量ずつ導入するようにしたものが多い。ガス分析装置に供給するサンプルガスが一定量となるように計量する方法は、通常、一定容量のサンプルループにサンプルガスを一旦導入した後、そのサンプルループ内にキャリアガスを導入することにより、サンプルループ内を満たしているサンプルガスをガス分析装置に送り込む方法が採用されている（例えば特許文献１参照）。

このようなガスサンプラでは、サンプルガス源に通じるサンプルガス導入管と、キャリアガス源に通じるキャリアガス導入管を、選択的にサンプルループに連通するように切り替えて接続したり、あるいはサンプルループとガス分析装置とを適宜に連通させるなど、複数の管路の切り替えが必要となることから、これらの管路の切り替えには六方弁などのマルチポートバルブが多用されている（例えば前記特許文献１および特許文献２参照）。

マルチポートバルブは、その型式としては種々のものが知られているが、いずれの型式のものであっても、各ポート間の連通状態を変更するために、バルブのケーシング内部に弁体などの移動部材を移動させることによりバルブ内部の流路を切り替える駆動部を有しているが、その駆動部に周辺の空気が侵入してサンプルガスと混ざってしまうと、誤った分析結果に至る原因となる。これを防止するために、従来、ケーシング内の駆動部周辺を、分析結果に影響を及ぼさないガスを用いてパージすることが一般に行われている。

図２は、以上の対策を施した従来のガスサンプラの構成を概念的に示す模式図である。この例においてマルチポートバルブ２１は六方弁であって、その各ポート２１ａ〜２１ｆには、サンプルガス源に連通するサンプルガス導入管２２と、サンプルループ２３両側の各端部とキャリアガス源に連通するキャリアガス導入管２４と、ガス分析装置に連通するサンプルガス供給管２５と、外部に連通する排気管２６がそれぞれ接続されている。

以上の管路構成によりガス分析装置に一定量のサンプルガスを供給する動作について簡単に説明する。
まず、マルチポートバルブ２１内の流路を、図中の実線で示す部分が連通された状態とする。これにより、サンプルガスがサンプルガス導入管２２からポート２１ａ，２１ｂを介してサンプルループ２３内に流入し、ポート２１ｅ，２１ｆを介して排気管２６から外部に排出される。そして、サンプルループ２３内がサンプルガスで満たされた後、マルチポートバルブ２１を切り替え、内部の流路を図中の破線で示す部分が連通された状態とする。これにより、キャリアガス導入管２４からのキャリアガスがポート２１ｃ，２１ｂを介してサンプルループ２３内に流入し、その内部を満たしているサンプルガスがポート２１ｅ、２１ｄを介してサンプルガス供給管２５からガス分析装置に送られる。

このように動作するマルチポートバルブ２１の駆動部に空気が侵入することを防止するために、マルチポートバルブ２１のケーシングＣにパージガス導入口Ｉｐｇおよびパージガス導出口Ｏｐｇを形成し、パージガス源からのパージガスはパージガス導入管２７を通じてパージガス導入口ＩｐｇからケーシングＣ内の駆動部に向けて供給され、パージガス導出口Ｏｐｇからパージガス排出管２８を経て外部に排出するように構成されている。これにより、マルチポートバルブ２１の駆動部の周辺が常にガスで覆われた状態となり、周辺の空気の侵入を防いでいる。なお、パージガスとしては、分析に影響を与えないガス、例えばキャリアガスと同じガスや試料の主成分ガスなどが用いられる。

特開平２−９１５６４号公報特開２０１３−２０５３２４号公報

ところで、サンプルガスをサンプルループに封入することにより一定量の計量を行ってガス分析装置に供給する上記のようなガスサンプラにおいては、サンプルループ内を置換するサンプルガス量が十分でない場合に、サンプルループ内に残留した空気などが分析装置に送られてしまうことによって、分析結果に影響を及ぼすことがあった。

本発明はこのような問題を解決して、サンプルループ内を置換するには不十分な少量のサンプルガスであっても良好な分析結果を得ることができるとともに、比較的簡単な構成の追加のみで、かつ、ランニングコストの上昇も抑えることのできるガスサンプラの提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明のガスサンプラは、ガス分析装置に対して分析すべきサンプルガスを供給する装置であって、マルチポートバルブを備え、そのマルチポートバルブには、少なくとも、サンプルガス源からのサンプルガスを導入するサンプルガス導入管が接続されるポートと、サンプルガスを計量するサンプルループの両端がそれぞれ接続されるポートと、キャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、ガス分析装置に向けてサンプルガスを供給するサンプルガス供給管が接続されるポートが設けられ、上記サンプルガス導入管からサンプルガスをサンプルループに導入した後、キャリアガス導入管からのキャリアガスをサンプルループ内に導入し、当該サンプルループ内のサンプルガスを、上記サンプルガス供給管を介してガス分析装置に供給するように構成されたガスサンプラにおいて、上記マルチポートバルブのケーシングに、当該バルブの内部流路を切り替えて上記各ポート間の連通状態を変更するための駆動部に向けてパージガスを導入するためのパージガス導入口と、そのパージガスを排出するパージガス排出口が設けられるとともに、上記パージガス排出口から排出されたパージガスを、上記サンプルガス導入管を介して上記サンプルループ内に選択的に導入する配管系を備えていることによって特徴づけられる。

ここで、本発明においては、上記サンプルガス導入管を介して上記パージガスを上記サンプルループ内に選択的に導入する配管系の具体的構成として、上記サンプルガス導入管の途中に設けられた三方弁と、その三方弁の１つのポートと上記パージガス排出口とを接続する配管によって構成することができる。

本発明は、マルチポートバルブの駆動部に向けて周辺空気の侵入阻止の目的で導入されるパージガスを、サンプルループ内に残留するガスの排除に利用することで課題を解決しようとするものである。

すなわち、従来はマルチポートバルブのケーシング内にパージガス導入口を介して導入され、バルブの駆動部周辺を経てパージガス排出口から排気されていたパージガスを、本発明では、マルチポートバルブを通じてサンプルループ内にサンプルガス導入管を介して選択的に導入する構成とした。これにより、サンプルガスの導入時以外は常にサンプルループ内にパージガスを流すことが可能となり、分析結果に悪影響を与える空気などの問題となるガスがサンプルループ内に残留せず、また、サンプルガスの量がサンプルループ内を置換するには不十分な場合でも、分析結果には影響が及ばない。

また、サンプルガスの導入前にサンプルループ内を置換するパージガスは、マルチポートバルブの駆動部周辺に供給・排出されるパージガスをそのまま利用するようにしているため、サンプルループ内をパージするための専用のパージガスを必要としない。

本発明によれば、サンプルガス導入前のサンプルループ内をパージガスで置換することができるので、サンプルガスが少量であっても空気などの残留がなく、良好な分析結果を得ることができる。
しかも、サンプルループ内を置換するパージガスは、マルチポートバルブの駆動部周辺をパージしているパージガスをそのまま導入するため、簡単な配管系の追加による改良が可能であり、また、サンプルループ内のパージ目的で使用するパージガスを別途増やす必要がなく、ランニングコストの上昇も抑えることができる。

本発明の実施の形態の要部構成を概念的に示す模式図。従来のガスサンプラの要部構成を概念的に示す模式図。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態における要部構成を概念的に示す模式図であり、マルチポートバルブとして図２と同じ六方弁を用いた例を示している。

マルチポートバルブ１の６つのポート１ａ〜１ｆには、図２と同様に、それぞれ、サンプルガス源に連通するサンプルガス導入管２と、サンプルループ３両側の各端部とキャリアガス源に連通するキャリアガス導入管４と、ガス分析装置にサンプルガスを供給するためのサンプルガス供給管５と、外部に連通する排気管６が接続されている。

また、マルチポートバルブ１のケーシングＣには、内部流路の切り替え時に、移動体を移動させる駆動部に向けてパージガス源からのパージガスを導入するパージガス導入口Ｉｐｇと、そのパージガスを排出するためのパージガス排出口Ｏｐｇが設けられており、これらのパージガス導入口Ｉｐｇおよび排出口Ｏｐｇには、それぞれパージガス導入管７およびパージガス排出管８が接続されている点についても図２の例と同様である。

この実施の形態の特徴は、サンプルガス導入管２の管路上に三方弁９が設けられ、この三方弁９の１つのポートに、パージガス排出管８が接続されている点である。この三方弁９の駆動により、従来と同様にサンプルガス源からのサンプルガスを、サンプルガス導入管２を通じてマルチポートバルブ１のポート１ａに導く状態と、パージガス排出口Ｏｐｇから排出されたパージガスを、パージガス排出管８および三方弁９を経て、サンプルガス導入管２を介してマルチポートバルブ１のポート１ａに導く状態とを選択することができる。

三方弁９は、サンプルガスのサンプリング時以外は、パージガス排出口Ｏｐｇからパージガス排出管８を経たパージガスをマルチポートバルブ１のポート１ａに導くようにセットされる。また、この状態においてマルチポートバルブ１は、図１の実線で示す部分が連通された状態にセットされている。これにより、パージガス源からのパージガスは、パージガス導入管７を介してマルチポートバルブ１のケーシングＣ内の駆動部に向かって流入し、パージガス排出管８を介してケーシングＣ外に排出された後、三方弁９を介してサンプルガス導入管２およびポート１ａ，１ｂを通ってサンプルループ３内に流入し、ポート１ｅ，１ｆを経て排気管６から外部に流出する状態となる。したがって、サンプルループ３内は常時パージガスで置換された状態となっている。

この状態から、サンプルガスを一定量計量してガス分析装置に供給する場合には、マルチポートバルブ１の状態はそのままとして、三方弁９を切り替えてサンプルガス源からのサンプルガスをサンプルループ３内に流しつつ排気管６から排出し、その間、ガス分析装置にはキャリアガス源からのキャリアガスが流される。その後、マルチポートバルブ１内の流路を、図１の破線で示す部分が連通された状態とすることにより、キャリアガス源からのキャリアガスがサンプルループ３内に導かれ、その内部を満たしている一定量のサンプルガスをガス分析装置に送り込む。

以上の動作の後、マルチポートバルブ１および三方弁９を切り替えて、パージガスがサンプルループ３内を流れる状態に戻す。

以上の本発明の実施の形態によると、サンプルガスを一定量計量してガス分析装置に送り込む際に、サンプルループ３内が常にパージガスで置換された状態となっているため、サンプルガスの導入時にそのサンプルガスが少量であっても、ガス分析装置には分析に影響を与える空気などのガスが供給されず、常に良好な分析結果が得られる。

また、マルチポートバルブ１の駆動部周辺のパージと、サンプルループ３内のパージが同じパージガスの流れにより行われることで、サンプルループ３内のパージのためのガスは実質的に不要となり、サンプルループ３内をパージするために別途パージガスを供給する場合に比して、パージガスの消費を少なくすることができる。

なお、以上の実施の形態においては、マルチポートバルブ１として六方弁を用いた例を示したが、これに限らず例えば八方弁など、他のマルチポートバルブを用いたガスサンプラであっても、サンプルループを備えた構成のガスサンプラであれば等しく適用し得ることは勿論である。

１マルチポートバルブ
１ａ〜１ｆポート
２サンプルガス導入管
３サンプルループ
４キャリアガス導入管
５サンプルガス供給管
６排気管
７パージガス導入管
８パージガス排出管
９三方弁
Ｃケーシング
Ｉｐｇパージガス導入口
Ｏｐｇパージガス排出口

Claims

ガス分析装置に対して分析すべきサンプルガスを供給する装置であって、マルチポートバルブを備え、そのマルチポートバルブには、少なくとも、サンプルガス源からのサンプルガスを導入するサンプルガス導入管が接続されるポートと、サンプルガスを計量するサンプルループの両端がそれぞれ接続されるポートと、キャリアガスを導入するキャリアガス導入管と、ガス分析装置に向けてサンプルガスを供給するサンプルガス供給管が接続されるポートが設けられ、上記サンプルガス導入管からサンプルガスをサンプルループに導入した後、キャリアガス導入管からのキャリアガスをサンプルループ内に導入し、当該サンプルループ内のサンプルガスを、上記サンプルガス供給管を介してガス分析装置に供給するように構成されたガスサンプラにおいて、
上記マルチポートバルブのケーシングに、当該バルブの内部流路を切り替えて上記各ポート間の連通状態を変更するための駆動部に向けてパージガスを導入するためのパージガス導入口と、そのパージガスを排出するパージガス排出口が設けられるとともに、
上記パージガス排出口から排出されたパージガスを、上記サンプルガス導入管を介して上記サンプルループ内に選択的に導入する配管系を備えていることを特徴とするガスサンプラ。
上記パージガスを、上記サンプルガス導入管を介して上記サンプルループ内に選択的に導入する配管系は、上記サンプルガス導入管の途中に設けられた三方弁と、その三方弁の１つのポートと上記パージガス排出口とを接続する配管によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスサンプラ。