JP2538067Y2 - 濃縮分析装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ガス中の微量成分を濃
縮して分析する濃縮分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体工場では多量の高純度ガ
スを消費する。高純度ガスは、一般に高圧容器に充填さ
れてガス製造工場から供給されるが、高純度ガスは所定
の純度を保証するガスであるから、ガス製造工場では、
不純物量が所定濃度以下であることを確認してから供給
する。この場合、通常、ガスクロマトグラフによりガス
分析を行うが、より微量を検出するには濃縮分析法を用
いる。

【０００３】図２は、従来の一般的な濃縮分析装置を示
すもので、複数の流路を同時に切換可能な六方コック１
と四方コック２とを備え、両コック１，２を切換えるこ
とにより、高純度ガス（試料ガス）中の不純物（被分析
成分）を濃縮した後、脱着させて検出器で分析するもの
である。六方コック１の各ポートには、ニードル弁３ａ
を有する試料ガス導入管３を介して分析対象となる高純
度ガスを充填した容器（試料ガス源）Ｓと、二次側保圧
弁４ａを有するキャリヤーガス導入管４を介して窒素ガ
ス等のキャリヤーガスを充填した容器（キャリヤーガス
源）Ｃと、積算流量計Ｍを有する試料ガス排気管５と、
メインカラム６ａを有する分析ガス導出管６を介して連
通される検出器Ａとが図のように接続されている。ま
た、四方コック２には、冷却手段７ａと加熱手段７ｂと
を有する短管の内部に被分析成分の吸着に適した吸着剤
を充填してなる濃縮管７の両端の管８ａ，８ｂと、前記
六方コック１との連絡管１ａ，１ｂとが図のように接続
されている。

【０００４】したがって、この濃縮分析装置によれば、
試料ガス源Ｓからの試料ガスの経路としては、両コック
１，２を図の実線側に切換えることにより、ニードル弁
３ａを有する試料ガス導入管３→六方コック１→積算流
量計Ｍを有する試料ガス排気管５の経路が形成され、四
方コック２を図の実線側に切換えた状態にして六方コッ
ク１を図の点線側に切換えることにより、試料ガス導入
管３→六方コック１→連絡管１ａ→四方コック２→管８
ａ→濃縮管７→管８ｂ→四方コック２→連絡管１ｂ→六
方コック１→試料ガス排気管５の経路が形成される。ま
た、キャリヤーガス源Ｃからのキャリヤーガスの経路と
しては、両コック１，２を図の実線側に切換えることに
より、二次側保圧弁４ａを有するキャリヤーガス導入管
４→六方コック１→連絡管１ａ→四方コック２→管８ａ
→濃縮管７→管８ｂ→四方コック２→連絡管１ｂ→六方
コック１→メインカラム６ａを有する分析ガス導出管６
→検出器Ａの経路が形成され、六方コック１を図の実線
側に切換えた状態にして四方コック２を図の点線側に切
換えることにより、キャリヤーガス導入管４→六方コッ
ク１→連絡管１ａ→四方コック２→連絡管１ｂ→六方コ
ック１→分析ガス導出管６→検出器Ａの経路が形成さ
れ、六方コック１を図の点線側に切換えることにより、
キャリヤーガス導入管４→六方コック１→分析ガス導出
管６→検出器Ａの経路が形成される。

【０００５】そして、この濃縮分析装置の操作手順を説
明すると、まず両コック１，２を図の実線側に切換え、
試料ガス源Ｓからの試料ガスを、試料ガス導入管３→六
方コック１→試料ガス排気管５の経路を介して排気し、
一方、キャリヤーガス源Ｃからのキャリヤーガスを、キ
ャリヤーガス導入管４→六方コック１→連絡管１ａ→ 四
方コック２→管８ａ→濃縮管７→管８ｂ→四方コック２
→連絡管１ｂ→六方コック１→分析ガス導出管６の経路
を介して検出器Ａに導入して、この経路をパージするパ
ージ工程を行なう。次いで、六方コック１を破線側に切
換え、試料ガス源Ｓからの所定量の試料ガスを、試料ガ
ス導入管３→六方コック１→連絡管１ａ→四方コック２
→管８ａの経路を介して、冷却手段７ａにより所定の温
度に冷却された濃縮管７に導入し、被分析成分を濃縮管
７内の吸着剤に低温吸着させた後、管８ｂ→四方コック
２→連絡管１ｂ→六方コック１→試料ガス排気管５の経
路を介して排気するともに、積算流量計Ｍで試料ガス量
を測定する濃縮工程を行う。

【０００６】次に、四方コック２を破線側に切換え、濃
縮管７に閉回路を形成して加熱手段７ｂにより濃縮管７
を加熱し、濃縮管７内に濃縮された被分析成分を脱着す
るとともに、六方コック１を実線側に切換えて、キャリ
ヤーガスをキャリヤーガス導入管４→六方コック１→連
絡管１ａの経路を介して四方コック２に導入し、濃縮管
７前後の配管をパージした後、四方コック２を実線側に
切換え、濃縮管７から脱着した濃縮状態の被分析成分を
キャリヤーガスに同伴させて連絡管１ｂ→六方コック１
→分析ガス導出管６の経路を介してメインカラム６に導
入して単成分に分離した後、検出器Ａに導入し、検出器
Ａでの検出値と前記濃縮工程時の試料ガス量とから被分
析成分の量を定量する定量工程を行う。

【０００７】上記操作により高純度ガスは分析される
が、上記ガス分析では、正確な定量を行うため、通常、
分析値が連続して２回とも同一の値になったときを分析
完了としている。このため、同一の試料ガスに対して普
通３回、場合によっては６回以上連続して分析すること
がある。この場合、前記ガス分析は、１回目が終了した
ら引き続き２回目，３回目を連続的に行ってガス分析に
要する時間を短縮している。この間、試料ガスはガス分
析が終了するまで連続して流しており、定量工程中も試
料ガス導入管３を介して六方コック１に導入される試料
ガスを直接試料ガス排気管５を介して排気し、試料ガス
導入管３から試料ガス排気管５に至る経路に大気が侵入
することを防止する。即ち、試料ガス源Ｓの試料ガス
は、常時、前記ニードル弁３ａを介して供給された後、
積算流量計Ｍを有する試料ガス排気管５を介して排気さ
れている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】ところで、前記従来装
置では、試料ガス量を制御するために、試料ガス導入管
３にニードル弁３ａを設けているが、ニードル弁３ａの
１次側圧力（容器内の高純度ガスの圧力）が試料ガスの
供給に伴い低下するため、ニードル弁３ａで試料ガスの
供給量を一定にすることはできず、濃縮工程時の試料ガ
ス量は、高価な積算流量計Ｍを設けて測定するしか方法
がなかった。また、濃縮工程以外のときも、前記ニード
ル弁３ａを介して供給された試料ガスが積算流量計Ｍを
介して排気されているため、必要以上に試料ガスが多量
に流れ、経済的でなかった。

【０００９】本考案は、前記に鑑み、試料ガスの消費量
を従来より低減するとともに、高価な積算流量計を用い
ずに従来と同等のガス分析を行える濃縮分析装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本考案の濃縮分析装置は、試料ガス導入管を介して
導入される試料ガスを濃縮管に供給した後試料ガス排気
管を介して排気する経路と、前記濃縮管にて濃縮された
試料ガス中の被分析成分をキャリヤーガスに同伴させて
検出器に導入して定量する時に、前記試料ガスを直接試
料ガス排気管を介して排気する経路とを有し、両経路を
切換えて試料ガス中の被分析成分を濃縮分析する濃縮分
析装置において、前記試料ガス導入管に二次側保圧弁を
設けるとともに、前記試料ガス排気管を二分し、一方
に、前記試料ガスを濃縮管に供給して排気する時にのみ
開く開閉弁を、他方に、所望の通気抵抗を有する抵抗体
を設けたことを特徴としている。

【００１１】ここで、上記開閉弁とは、全開または全閉
の状態で使用される弁で通気抵抗の少ない弁を意味す
る。また、抵抗体とは、例えば、内部に適宜な充填剤を
充填した短管、オリフィス等の通気抵抗が一定の固定抵
抗体、または、僅かな開度に設定したニードル弁等の通
気抵抗を可変できる可変抵抗体を意味する。

【００１２】

【作 用】上記構成によれば、試料ガスの供給圧力は、
試料ガス源の圧力によらず、試料ガス導入管に設けた二
次側保圧弁により一定に保持される。また、試料ガスの
排気は、濃縮工程時には開閉弁を介して、また、定量工
程等の濃縮工程以外の時には、抵抗体を介して排気され
る。

【００１３】これによって、濃縮工程時の試料ガスは、
試料ガスの供給圧力が一定なので濃縮管を含む配管系統
の流路抵抗に応じた一定流量となり、濃縮工程時に濃縮
管に流通させた試料ガス量を、濃縮工程の時間により算
出することができる。即ち、濃縮量を時間で管理するこ
とが可能になる。また、濃縮工程以外の時は、試料ガス
は抵抗体を介して排気されるので、試料ガス量をパージ
に必要な最小限の流量とすることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本考案の一実施例を図１に基づいて説
明する。尚、図中前記図２と同一要素のものには同一符
号を付して説明する。

【００１５】本実施例の濃縮分析装置が前記従来装置と
異なるのは、試料ガス導入管３に前記ニードル弁３ａに
代えて二次側保圧弁２１を設けたことと、試料ガス排気
管５を二分し、一方に、試料ガスを濃縮管７に供給して
排気する時にのみ開く開閉弁２２を設け、他方に、所望
の通気抵抗を有する抵抗体２３を設けて、前記積算流量
計Ｍを省略したことである。これにより、試料ガス源Ｓ
からの試料ガスは、キャリヤーガス導入管４に設けた二
次側保圧弁２１によって、試料ガス源Ｓの圧力に無関係
に一定の圧力で供給される。

【００１６】操作方法は、前記従来装置と同様とする
が、試料ガスは、濃縮工程では前記開閉弁２２を介して
排出され、また、濃縮工程時以外のときは開閉弁２２は
閉められるので、抵抗体２３を介して排出される。な
お、濃縮工程時の試料ガスは、開閉弁２２および抵抗体
２３の両方から排出可能であるが、開閉弁２２の方が通
気抵抗が少ないので殆ど全量が開閉弁２２を介して排出
される。

【００１７】これにより、濃縮工程時の試料ガスは、前
記二次側保圧弁２１により供給圧力が一定に保持される
ので、濃縮管７，前記開閉弁２２を含む配管系の流路抵
抗に応じた一定流量となり、濃縮工程時の濃縮管７への
導入量（積算導入量）を時間で管理することが可能にな
る。例えば、図示しないタイマーによって前記コック
１，２および前記開閉弁２１を作動させれば、全自動で
濃縮分析を行うことができる。また、定量工程等の濃縮
工程以外の時、試料ガスは、抵抗体２３を介して排気さ
れるので、濃縮工程以外の時の試料ガス量をパージに必
要な最小限の流量とすることができる。

【００１８】なお、濃縮工程以外の時に前記開閉弁２２
を開けると、試料ガスは濃縮管７を通らないので通気抵
抗が少ない状態で開閉弁２２から排気されるが、このと
き試料ガスの二次側の圧力は、二次側保圧弁２１によっ
て一定に保たれ、しかも二次側保圧弁２１自体の通気抵
抗は前記ニードル弁３ａより小さいので、従来より遥か
に多量の試料ガスが無駄に流れてしまう。

【００１９】

【考案の効果】上記のように、本考案の濃縮分析装置
は、試料ガス導入管を介して導入される試料ガスを濃縮
管に供給した後試料ガス排気管を介して排気する経路
と、前記濃縮管にて濃縮された試料ガス中の被分析成分
をキャリヤーガスに同伴させて検出器に導入して定量す
る時に、前記試料ガスを直接試料ガス排気管を介して排
気する経路とを有し、両経路を切換えて試料ガス中の被
分析成分を濃縮分析する濃縮分析装置において、前記試
料ガス導入管に二次側保圧弁を設けて試料ガスの供給圧
力を一定に保持するとともに、前記試料ガス排気管の一
方に前記試料ガスを濃縮管に供給して排気する時にのみ
開く開閉弁を、他方に所望の通気抵抗を有する抵抗体を
設けたから、濃縮工程時には、試料ガスが二次側保圧弁
により供給圧力を一定に保持されつつ濃縮管を通った
後、試料ガス排気管の開閉弁を介して排気されるので、
濃縮工程時の濃縮管への試料ガス導入量（積算導入量）
を時間で管理することが可能となり、高価な積算流量計
を省略して装置コストの低減を図れるとともに、濃縮工
程時以外の定量工程等の間は、二次側保圧弁により供給
圧力を一定に保持された試料ガスが試料ガス排気管の抵
抗体を介して排出されるので、抵抗体により試料ガスの
流量をパージに必要な最小限の流量にでき、試料ガスの
無駄を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の濃縮分析装置の一実施例を示す系統
図である。

【図２】 従来の濃縮分析装置の一例を示す系統図であ
る。

【符号の説明】 １…六方コック、２…四方コック、３…試料ガス導入
管、４…キャリヤーガス導入管、５…試料ガス排気管、
６…分析ガス導出管、６ａ…メインカラム、７…濃縮
管、２１…二次側保圧弁、２２…開閉弁、２３…抵抗
体、Ａ…検出器、Ｃ…キャリヤーガス源、Ｓ…試料ガス
源

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料ガス導入管を介して導入される試料
   ガスを濃縮管に供給した後試料ガス排気管を介して排気
   する経路と、前記濃縮管にて濃縮された試料ガス中の被
   分析成分をキャリヤーガスに同伴させて検出器に導入し
   て定量する時に、前記試料ガスを直接試料ガス排気管を
   介して排気する経路とを有し、両経路を切換えて試料ガ
   ス中の被分析成分を濃縮分析する濃縮分析装置におい
   て、前記試料ガス導入管に二次側保圧弁を設けるととも
   に、前記試料ガス排気管を二分し、一方に、前記試料ガ
   スを濃縮管に供給して排気する時にのみ開く開閉弁を、
   他方に、所望の通気抵抗を有する抵抗体を設けたことを
   特徴とする濃縮分析装置。