JP2961680B2

JP2961680B2 - ガスクロマトグラフ

Info

Publication number: JP2961680B2
Application number: JP10321594A
Authority: JP
Inventors: 雅俊彦坂
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH07287002A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラム内に固定相とし
て充填した充填剤とサンプルガスとの吸着性の差を利用
して各成分ガスに分離し、ガス分析を行なうガスクロマ
トグラフに関し、特に低濃度成分や低感度成分の測定を
可能にしたガスクロマトグラフに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石油化学プロセスや鉄鋼プロセスなどに
おいて、プロセスガスの各成分の濃度分析を行い、その
分析結果に基づいて各プロセス工程を監視したり、各種
制御を行ったりするための検出装置としてガスクロマト
グラフが従来から一般に用いられている。この種の工業
用ガスクロマトグラフは、測定すべきプロセスラインか
らサンプルガスを分取してキャリアガスによりカラムに
送り込み、このカラム内で各成分ガスを固定相に対する
各成分の吸着性（親和性）や分配係数の差異に基づく移
動速度の差を利用して分離した後検出器により検出し、
その電気信号をコントローラで波形処理し、これに基づ
いてプロセスの制御を行ったり、クロマトグラム波形を
プリントアウトしたりする構成となっている。

【０００３】図２はこの種の工業用ガスクロマトグラフ
の基本構成を示す図で、１は所定温度（６０°Ｃ〜１２
０°Ｃ程度）に加熱保持された恒温槽であり、その内部
にサンプルバルブ２、計量管３、カラム４、検出器５、
サンプルガスシャットオフバルブ１１等が配設されてい
る。カラム４にはサンプルガスＳＧに応じて異なるが、
活性炭、活性アルミナ、モレキュラーシーブ等の粒度を
揃えた粉末が固定相として充填されている。検出器５と
しては、熱伝導率検出器、水素炎イオン化検出器等が使
用され、その検出信号がコントローラ６に送られて波形
処理される。非測定時において、サンプルバルブ２の流
路を実線の状態に保持することにより、第１キャリアガ
ス導入口７より供給されたＨｅ等の不活性ガスからなる
キャリアガスＣＧをカラム４を経て検出器５に導く一
方、サンプルガス導入口８よりサンプルバルブ２に供給
されたサンプルガスＳＧを計量管３−ベント口９を経て
サンプルガス排出路１２に廃棄している。測定に際して
サンプルバルブ２の流路を実線の状態から破線の状態に
切り換えると、計量管３によって分取されたサンプルガ
スＳＧは第２キャリアガス導入口１０から導入されるキ
ャリアガスＣＧによってカラム４に送り込まれ、上記し
た固定相との吸着性等の相違により各成分ガス毎に分離
される。そして、この成分ガスは検出器５によって検出
され、電気信号に変換される。この電気信号は成分ガス
濃度に比例しており、これをコントローラ６によって波
形処理してプロセス工程を監視したり、クロマトグラム
波形を記録する。

【０００４】各成分ガスの濃度は、サンプルガスＳＧと
同じ成分ガスからなる標準ガス（校正用サンプルガス）
ＨＧを用いて出力値を校正し、ＣＰＵによって算出す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、計量管３を
組み込んだ内部計量管方式のサンプルバルブ２を用いた
従来のガスクロマトグラフにおいては、計量管サイズを
変更することができない構造となっている。また、サン
プルコンディショナにはフローメータが組み込まれてい
るので、広い範囲でサンプルガスの容量を変えることが
できない。このため、測定成分の分離が限定され、高濃
度成分から低濃度成分まで広範囲な成分分析ができない
という問題があった。すなわち、サンプルガスＳＧは計
量管３によって分取され、カラム４で各ガス成分に順次
分離される。したがって、サンプル量は常に一定である
ため、高濃度成分（％オーダー）から１ｐｐｍ程度の濃
度の低濃度成分まで広い範囲で分析することが困難であ
る。例えば、小さい計量管を使用した場合（２〜２０ミ
クロンリットル）、高濃度成分は測定可能であるが、低
濃度成分は出力が小さく、測定精度が悪いか測定不可と
なる。一方、大きい計量管を使用した場合（２０〜２０
００ミクロンリットル）は、高濃度成分の出力が飽和し
たり他成分との分離が悪くなるため高濃度成分の分析が
不可となり、代わりに低濃度成分は測定可能となる。加
えて、検出器に対する感度がキャリアガスと比較して差
が少ない低感度成分も測定することが困難である。この
ような問題を解決する方法として、低濃度成分や低感度
成分の測定に際しては、計量管を交換してサンプル量を
増大させ、出力信号を大きくすればよいわけであるが、
その場合は一旦装置を停止させる必要があり、実際的で
はない。

【０００６】本発明は上記したような従来の問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、サンプ
ル量を計量管のサイズによらずに増減することにより、
計量管を交換することなく高濃度成分から低濃度成分ま
で広範囲にわたる測定並びに低感度成分の測定を可能に
したガスクロマトグラフを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、サンプルバルブ、計量管、カラ
ム、検出器を備えたガスクロマトグラフにおいて、サン
プルガスの流入路に前記サンプルバルブ側から止め弁、
減圧弁およびサンプルガスと標準ガスを交互に導入する
三方弁を配設すると共に、サンプルガスの排出路に止め
弁を配設し、かつこれら４つの弁を制御する演算部を設
けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明において、減圧弁は計量管に導かれるサ
ンプルガスと標準ガスの圧力を任意に設定する。三方弁
はサンプルガスと標準ガスの切り替えを行う。サンプル
ガス流入路側の止め弁は、同流入路を開閉する。サンプ
ルガス排出路側の止め弁は同排出路を開閉する。測定に
際して、これら弁を演算部によって開閉制御すると、計
量管によって計量されるサンプルガス（または標準ガ
ス）のサンプル量を増減することができる。すなわち、
サンプルガスの圧力を減圧弁によりサンプルガス排出路
側止め弁を閉止した状態で任意の圧力に設定する。次
に、サンプルガス流入路側と排出路側の止め弁を開いた
状態でサンプルガスを流す。次に、分析開始約１０秒前
にサンプルガス排出路側の止め弁を閉じて計量管内部の
サンプルガスの圧力を一定にする。この圧力を通常測定
時より高く設定すると、計量管によって計量されるサン
プル量が増大する。したがって、低濃度成分または検出
器に対する感度がキャリアガスと比較して差が少ない低
感度成分を分析する場合は、通常より高い圧力に設定す
ればよい。そして、サンプルガス流入路側の止め弁を閉
じ、キャリアガスにより計量管内部のサンプルガスをカ
ラムに導いて各成分ガスに分離し、検出器によって検出
する。サンプルガスの測定終了後、三方弁を開いて標準
ガスを計量管に導き、サンプルガスと同じ圧力にてカラ
ムおよび検出器に導いて分離、検出し、その出力値でサ
ンプルガス成分の出力値を校正してサンプルガス成分の
濃度を算出する。

【０００９】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。図１は本発明に係るガスクロマトグラフ
の一実施例を示す概略構成図である。なお、図中図２と
同一構成部材のものに対しては同一符号を以て示し、そ
の説明を省略する。本実施例はサンプルガスＳＧの流入
路２０にサンプルバルブ２側からサンプルガスシャット
オフバルブ（止め弁）１１、減圧弁２１およびサンプル
ＳＧガスと標準ガスＨＧを交互に導入する三方弁２２を
配設すると共に、サンプルガスＳＧの排出路１２に止め
弁２３を配設し、かつこれら４つの弁１１，２１，２
２，２３を演算部としてのＣＰＵエレキボード２４に接
続して構成したものである。４つの弁１１，２１，２
２，２３は、電磁弁からなり、ＣＰＵエレキボード２４
からの信号によって駆動制御される。その他の構成は図
２に示した従来構造と同様である。

【００１０】このような構成からなるガスクロマトグラ
フにおいて、通常の濃度で検出器に対する感度がキャリ
アガスＣＧと比較して十分な成分ガスの分離、分析を行
う場合は、２つの止め弁１１，２３を全開状態に設定し
減圧弁２１により通常測定時と同じ圧力になるよう調整
し、サンプルガスＳＧをサンプルバルブ２に導いて行
う。標準ガスＨＧを測定する場合は、三方弁２２を切り
替えて標準ガスＨＧをサンプル流入路２０よりサンプル
バルブ２側に導けばよい。このようなサンプルガスＳＧ
と標準ガスＨＧの測定は、図２において説明した従来装
置と全く同様であるため、その説明を省略する。

【００１１】次に、低濃度成分もしくは低感度成分から
なるサンプルガスＳＧを分離、分析する場合は、その出
力信号が小さく、測定が難しいため、以下の手順によっ
て行う。ＣＰＵエレキボード２４からの駆動信号によって減圧
弁２１を駆動してその弁開度を調整し、サンプル流入路
２０よりサンプルバルブ２に供給されるサンプルガスＳ
Ｇの圧力を所要の圧力に設定する。サンプルガス流入路２０側と排出路１２側の止め弁１
１，２３を開き、サンプルガスＳＧをサンプルガス流入
路２０に流す。分析開始直前（約１０秒前）にサンプルガス排出路１
２側の止め弁２３を閉じる。止め弁２３を閉じると、サ
ンプルガス流入路２０、サンプルバルブ２および計量管
３内のサンプルガスＳＧの圧力が高くなるため、計量管
３内部のサンプル量が増大する。計量管３内部のサンプルガスＳＧの圧力が所定圧力に
達すると、サンプルガス流入路２０側の止め弁１１を閉
じ、サンプルバルブ２を実線の状態から破線の状態に切
り替える。サンプルバルブ２を切り替えると、計量管３
によって分取されたサンプルガスＳＧは第２キャリアガ
ス導入口１０から導入されるキャリアガスＣＧによって
カラム４に送り込まれ、各成分ガス毎に分離される。そ
して、この成分ガスは、検出器５によって検出されて電
気信号に変換され、これをコントローラ６によって波形
処理してプロセス工程を監視したり、記録計によって記
録する。サンプルガスＳＧの測定終了後、サンプルバルブ２を
実線の状態に切り替え、止め弁２３を閉じ、三方弁２２
を切り替えて標準ガスＨＧをサンプルガス流入路２０よ
り計量管３に導き、この標準ガスＨＧの圧力を、上記測
定時のサンプルガスＳＧの圧力と同じ圧力にする。計量管３内部の標準ガスＨＧの圧力が所定圧力に達す
ると、サンプルガス流入路２０側の止め弁１１を閉じ、
サンプルバルブ２を実線の状態から再び破線の状態に切
り替える。サンプルバルブ２を切り替えると、計量管３
によって分取された標準ガスＨＧは第２キャリアガス導
入口１０から導入されるキャリアガスＣＧによってカラ
ム４に送り込まれ、検出器５によって検出され、その出
力値で前記サンプルＳＧの出力値を校正することによ
り、サンプルガスＳＧ中の各成分ガスの濃度を算出す
る。

【００１２】かくしてこのような構成からなるガスクロ
マトグラフにおいては、弁１１，２１，２２，２３をＣ
ＰＵエレキボード２４によって開閉制御し、計量管３に
供給されるサンプルガスＳＧの圧力を変えることによ
り、計量管３によって計量、分取されるサンプル量を加
減調整するようにしたので、計量管をサンプルガスに応
じて交換する必要がなく、高濃度から低濃度まで広範囲
の濃度のガス分析さらには検出器に対して低感度の成分
のガス分析が可能である。なお、高濃度の成分を測定す
る場合は、反対に圧力を下げ、サンプル量を少なくすれ
ばよい。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るガスク
ロマトグラフによれば、サンプルガスの流入路に前記サ
ンプルバルブ側から止め弁、減圧弁およびサンプルガス
と標準ガスを交互に導入する三方弁を配設すると共に、
サンプルガスの排出路に止め弁を配設し、これら４つの
弁を演算部によって駆動制御するように構成したので、
計量管のサイズを変更することなく、分取されるサンプ
ル量を圧力によって増減することができる。したがっ
て、サンプルガスの圧力を高くしてサンプル量を増大さ
せると、通常測定では困難な低濃度成分および低感度成
分の測定が可能となり、広範囲な分析を行うことができ
る。また、圧力調整は、計量管の交換と異なり、装置を
停止させる必要がなく、また４つの弁を組み込むだけで
よいので、構造が簡単で、従来装置を容易に改造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスクロマトグラフの一実施例
を示す概略構成図である。

【図２】従来のガスクロマトグラフの概略構成を示す
図である。

【符号の説明】

１…恒温槽、２…サンプルバルブ、３…計量管、４…カ
ラム、５…検出器、６…コントローラ、１１…サンプル
シャットオフバルブ（止め弁）、１２サンプルガス排出
路、２０…サンプルガス供給路、２１…減圧弁、２２…
三方弁。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】サンプルバルブ、計量管、カラム、検出
器を備えたガスクロマトグラフにおいて、サンプルガスの流入路に前記サンプルバルブ側から止め
弁、減圧弁およびサンプルガスと標準ガスを交互に導入
する三方弁を配設すると共に、サンプルガスの排出路に
止め弁を配設し、かつこれら４つの弁を制御する演算部
を設けたことを特徴とするガスクロマトグラフ。