JP3367473B2 - ガスクロマトグラフ装置 - Google Patents

ガスクロマトグラフ装置

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JP3367473B2 JP18547899A JP18547899A JP3367473B2 JP 3367473 B2 JP3367473 B2 JP 3367473B2 JP 18547899 A JP18547899 A JP 18547899A JP 18547899 A JP18547899 A JP 18547899A JP 3367473 B2 JP3367473 B2 JP 3367473B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ガスクロマトグラ
フ装置に関する。 【0002】 【従来の技術】ガスクロマトグラフ装置は、カラム入口
に試料気化室を備え、試料気化室内で気化させた試料を
キャリアガスに乗せてカラム内へ送り込み、カラムを通
過する際に時間的に分離される各試料成分を、カラム出
口に設けた検出器により検出する構成を有している。通
常ガスクロマトグラフ装置では、試料気化室を含む試料
注入部、カラムを内装したカラムオーブン、及び検出器
に、それぞれ独立に温度調節可能なヒータを備えてお
り、それぞれ所定の設定温度となるように制御されるよ
うになっている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ガスクロマトグラフ装
置の消費電力は上記各ヒータの消費電力に他の回路部分
などの消費電力を加えたものであるが、実際にはヒータ
で消費される電力が圧倒的に支配的である。従来のガス
クロマトグラフ装置では、装置が完全に停止して各部が
周囲温度と同程度まで冷えた状態(停止状態)から、電
源が投入されて、分析の開始が可能となる待機状態(RE
ADY状態)に至るまでの起動時、つまり初期設定温度ま
で各部を昇温する期間において、各ヒータはその最大加
熱能力でもって動作するように制御される。このため、
このような起動時に最も大きな電力を消費することとな
る。 【0004】例えば、従来市販されているガスクロマト
グラフ装置では、この起動時に、100V電源で18A
(アンペア)程度の電源電流が流れる。そのため、一般
的な100V、15Aのコンセントから電源をとること
ができず、電流容量の大きな、専用の電源線を用意する
必要があり、これが据付上の制約の一つとなっていた。 【0005】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、分析に
支障をきたすことなく、一般的な電源コンセントが利用
可能であるように最大消費電力を抑制することができる
ガスクロマトグラフ装置を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明のガスクロマトグラフ装置は、カラム
入口に設けられた試料気化室を含む試料注入部と、カラ
ムを内装したカラムオーブンと、カラム出口に設けられ
た検出器とを有し、少なくとも該試料注入部、カラムオ
ーブン及び検出器にそれぞれヒータを備えたガスクロマ
トグラフ装置において、装置全体の最大消費電力が所定
の電力範囲に収まるように、前記各ヒータに供給する加
熱電力を所定の昇温優先順位を基に分配すべく制御を行
う電力分配制御手段を備えたことを特徴としている。 【0007】 【発明の実施の形態】多くのガスクロマトグラフ分析で
は、試料注入部と検出器は恒温制御され、カラムオーブ
ンは昇温制御又は恒温制御される。一般に、所定の初期
設定温度に到達するまでは大きな加熱電力を必要とする
が、初期設定温度に到達したあとに温度を維持する際に
は、あまり大きな加熱電力を要しない。即ち、上述した
ように、最も電力を消費するのは、各部が何れも昇温さ
れる起動時である。 【0008】そこで起動時において、例えば、上記電力
分配制御手段は、他の回路などに必要な電力を確保した
上で、試料注入部と検出器に付設されたヒータへの加熱
電力を優先し、所定の制限電力のうちの残りの電力をカ
ラムオーブンに付設されたヒータへ回す。そして、試料
注入部及び検出器が所定の初期設定温度に到達し、その
両ヒータへの加熱電力を減少させたあとにその分の電力
をカラムオーブンの加熱に回す。ここで、試料注入部と
検出器との昇温を優先しているのは、導入されたキャリ
アガス中の不純物やカラム内に付着していた不純物など
がそれぞれの流路内壁に付着して汚染されるのを防止す
るためである。勿論、必要に応じて、カラムオーブンを
加熱するヒータに対して優先的に電力を分配し、カラム
オーブンが所定の初期設定温度に到達したあとに試料注
入部や検出器を加熱するヒータに供給する電力を増加さ
せるようにしてもよい。 【0009】 【発明の効果】このように、本発明に係るガスクロマト
グラフ装置によれば、最大消費電力を所定の制限電力以
内に抑えることができるので、この制限電力を100
V、15Aの一般の電源コンセントで供給可能な最大定
格電力以下に設定しておけば、このようなコンセントか
ら装置の電源をとることができる。従って、ガスクロマ
トグラフ装置の据付場所の制限が緩和される。 【0010】 【実施例】以下、本発明に係るガスクロマトグラフ装置
の一実施例を図面を参照して説明する。図1は本実施例
によるガスクロマトグラフ装置の要部の構成図である。 【0011】このガスクロマトグラフ装置は、カラム2
1の入口に設けられた試料気化室11を含む試料注入部
10と、カラム21を内装したカラムオーブン20と、
カラム21の出口に備えられた検出器30と、を含んで
構成されている。試料気化室11には第1ヒータ12と
第1温度センサ13とが、検出器30には第2ヒータ3
1と第2温度センサ32とが付設されている。また、カ
ラムオーブン20には、送風ファン22、第3ヒータ2
3、第3温度センサ24が備えられている。第1、第
2、第3ヒータ12、31、23には、それぞれ第1、
第2、第3加熱電流供給部41、42、43から加熱電
流が供給されるようになっている。第1〜第3加熱電流
供給部41〜43は、それぞれ交流電流のゼロクロスで
のON−OFF駆動で加熱電力を制御する構成を有し、
ON−OFF駆動信号のデューティ比でもって供給され
る加熱電力が決まる。デューティ比が100%で最大定
格電力、0%で電力供給停止となる。 【0012】マイクロコンピュータ等を含んで構成され
る制御部44は、電力分配制御部45を含んでいる。電
源供給部46は、商用電源コンセント47から100V
交流電流の供給を受け、電源電力を必要とする各部に電
源電流を供給する。また、電源供給部46は、その時点
で流れる電源電流の大きさをリアルタイムに検知し、そ
の情報を電力分配制御部45に送る。 【0013】次に、このガスクロマトグラフ装置の特徴
である、電力の分配制御について図2、図3を参照しつ
つ説明する。図2は、ガスクロマトグラフ装置の各動作
状態における電源電力の分配状況を示す模式図、図3は
各部の温度上昇の一例を示すグラフである。 【0014】まず、装置が完全に停止して各部が周囲温
度と同程度まで冷えた状態(停止状態)から、電源が投
入されると、電力分配制御部45は、第1及び第2ヒー
タ12、31の加熱を優先し、第1及び第2ヒータ1
2、31にそれぞれ最大電力を供給するように第1、第
2加熱電流供給部41、42を制御する。ヒータ以外の
部分(制御回路など)にはそれぞれの動作に必要な電力
が電源供給部46から供給される。これにより、第1及
び第2加熱電流供給部41、42は100%のデューテ
ィ比でON−OFF制御を行い、最大加熱電力をヒータ
12、31に供給する。 【0015】一方、電力分配制御部45は電源供給部4
6より、上記状態における消費電流の情報を受け取り、
所定の最大制限電力(例えば100V、15A)に対す
る残りの電力を計算する。そして、該電力に応じて第3
加熱電流供給部43におけるON−OFF制御のデュー
ティ比を決定する。図2(a)に示すようにその値は例
えば70%となる。 【0016】この場合、第1及び第2ヒータ12、31
には最大加熱電力が供給されるため、試料注入部10と
検出器30の温度上昇は迅速であるが、第3ヒータ23
には最大加熱電力が供給されないため、カラムオーブン
20の昇温は最大加熱電力が供給された場合に比較する
と緩慢になる。試料注入部10や検出器30はカラムオ
ーブン20と比較して熱容量が小さいため、それぞれ速
やかに初期設定温度T1、T2に到達する。初期設定温度
T1、T2に到達したあとはその温度を維持すればよいか
ら、電力分配制御部45はそれぞれが初期設定温度に達
すると、デューティ比を25%に落として加熱電力を減
少させ、その減少分を第3ヒータ23の加熱電力に回す
ように第1〜第3加熱電流供給部41〜43を制御す
る。 【0017】即ち、図3(a)の線L1に示すように、
時刻t1において第1ヒータ12の温度が初期設定温度
T1に到達すると、その第1ヒータ12の加熱電力が減
らされた分が第3ヒータ23の加熱に回されるので、図
3(c)の線L3に示すように、第3ヒータ23の温度
上昇が上向く。更に、図3(b)の線L2に示すよう
に、時刻t2において第2ヒータ31の温度が初期設定
温度T2に到達すると、その第2ヒータ31の加熱電力
が減らされた分も第3ヒータ23の加熱に回されるの
で、第3ヒータ23の温度上昇は一段と急になる。この
ときには、図2(b)に示すように、全体の消費電力は
ほぼ最大制限電力に維持され、第3ヒータ23の電力の
占める割合が非常に大きくなる。なお、試料注入部10
と検出器30の何れが速く初期設定温度に到達するかは
そのときの条件等により異なる。 【0018】カラムオーブン20の温度が初期設定温度
T3に到達すると、あとはこの温度を維持すればよいか
ら、電力分配制御部45は第3ヒータ23への加熱電力
も減らすように第3加熱電流供給部43を制御する。こ
のため、全体の消費電力は図2(c)に示すように大き
く減少する。このとき、試料注入部10、カラムオーブ
ン20、検出器30は共に初期設定温度に維持されるの
で、分析開始が可能な待機状態になる。 【0019】そのあと、昇温分析、つまりカラムオーブ
ン20が所定の昇温プログラムに従って昇温されるよう
に制御される分析においては、その温度上昇に必要な加
熱電力が増加されるから、図2(d)に示すように、第
3ヒータ23へ供給される加熱電力は増加する。しかし
ながら、その場合でも、通常の昇温プログラムでは、全
体の消費電力は最大制限電力よりもかなり小さい範囲に
収まる。勿論、試料注入部10及び検出器30を恒温制
御する場合には、必要とあらば第3ヒータ23に最大加
熱電力(つまりON−OFF制御のデューティ比をほぼ
100%とする)を供給することも可能である。 【0020】従来の装置のように、起動時において各ヒ
ータに最大加熱電力を供給する構成では、図2(e)に
示したような最大消費電力が必要であるが、本実施例に
よる装置では、起動時の初期(モード1)において第3
ヒータ23への加熱電力を制限することにより、所定の
制限電力範囲に最大消費電力を収めることができる。 【0021】また、従来の装置では、カラムオーブン2
0の温度は図3(c)の線L4に示すように上昇するか
ら、本実施例では起動の所要時間がTdだけ長くなる。
しかしながら、例えば、1日の最初の起動時にのみこの
ような状態が発生するのであって、実際の分析には何ら
支障が生じない。 【0022】なお、上記実施例では、電源供給部46で
実際に流れている電源電流の値を検知して、第3ヒータ
23に供給可能な電力を決めていたが、制御回路等に必
要な電力や、第1及び第2ヒータ12、31の消費電力
は、その最大加熱電力とデューティ比より予め想定でき
るから、実際の電源電流の値を検知することなしに同様
の制御を実現することもできる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の一実施例によるガスクロマトグラフ
装置の要部の構成図。 【図2】 本実施例のガスクロマトグラフ装置の各動作
状態における電源電力の分配状況を示す模式図。 【図3】 各部の温度上昇の一例を示すグラフ。 【符号の説明】 10…試料注入部 11…試料気化室 12、23、31…ヒータ 13、24、32…温度センサ 20…カラムオーブン 21…カラム 30…検出器 41、42、43…加熱電流供給部 45…電力分配制御部 46…電源供給部 47…商用電源コンセント
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 30/02 G01N 30/12 G01N 30/54 G01N 30/62

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 カラム入口に設けられた試料気化室を含
    む試料注入部と、カラムを内装したカラムオーブンと、
    カラム出口に設けられた検出器とを有し、少なくとも該
    試料注入部、カラムオーブン及び検出器にそれぞれヒー
    タを備えたガスクロマトグラフ装置において、装置全体
    の最大消費電力が所定の電力範囲に収まるように、前記
    各ヒータに供給する加熱電力を所定の昇温優先順位を基
    に分配すべく制御を行う電力分配制御手段を備えたこと
    を特徴とするガスクロマトグラフ装置。
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JP2012052860A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Shimadzu Corp ガスクロマトグラフ
WO2015011954A1 (ja) * 2013-07-23 2015-01-29 株式会社島津製作所 ガスクロマトグラフ
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