JPH0448259A - ガスクロマトグラフ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、サンプルガスの成分を移動相と固定相との
間で物質特有の濃度平衡を次々と行わせて混合物を分離
し成分分析を行うガス分析計としてのガスクロマトグラ
フ装置に関するものである。

〔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
ガスの成分分析を行い、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装置が従来から一
般に用いられている。

第３図は従来より採用されているガスクロマトグラフ装
置の基本構成を示す概略的なブロック図であり、減圧弁
工を経て与えられるキャリアガス（ヘリウムガス、窒素
ガスなど）と計量管２中のサンプルガスとをバルブ３を
通して混合流体とし、この混合流体をカラム４内に送り
込み、このカラム４内で各ガス成分を分離しながらディ
テクタ５へ給送し、このディテクタ５にて各ガス成分の
熱伝導率を測定し、この測定した熱伝導率に基づき各ガ
ス成分の濃度を検出する。

このようなガスクロマトグラフ装置において、キャリア
ガスとサンプルガスとの混合流体の流通路中に配置され
るディテクタ５としては、一般に、フィラメント（熱り
や発熱型サーミスタが使用されている。また、計量管２
．バルブ３．カラム４およびディテクタ５は、恒温槽６
内に配置されている。そして、この恒温槽６の温度をコ
ントロールすべく、恒温槽６内の所定位置にサーミスタ
７が配置され、このサーミスタフの配置された付近の温
度を所定値に保つことによって、上記混合流体の流通路
中のキャリアガスの温度を規定値に合致させるものとし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来のガスクロマトグラフ装
置によると、ディテクタ５とサーミスタ７とを個別に必
要とし、そのどちらも省略することができないためセン
サ数が多くなり、コストアップにつながっていた。

また、サーミスタ７とディテクタ５の配置される流通路
とは距離的にかなり離れており、このため温度勾配を発
し、サーミスタフの配置された付近の温度を所定値に保
っても、流通路中のキャリアガスの温度を正確に規定値
に合致させることは困難であった。

また、キャリアガスの温度が変化した場合、恒温槽６内
の温度が追従して変化しないため、流通路中のキャリア
ガスの温度が規定値と合致しなくなり、ディテクタ５に
よる濃度測定に乱れが生ずるものであった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような課題を解決するために提案されたも
ので、 その第１発明（請求項１に係る発明）では、発熱抵抗Ｒ
Ｍとこの発熱抵抗ＲＭの上流側および下流側に配置され
た上流側抵抗ＲＤおよび下流側抵抗Ｒゎと温度補正用抵
抗Ｒつとを同一基板上に備えたセンサをキャリアガスと
サンプルガスとの混合流体の流通路中に配置し、温度補
正用抵抗Ｒ。

の抵抗値に基づき発熱抵抗ＲＭへの供給電流を補正しな
がらこの発熱抵抗ＲＭを規定温度にて発熱させるものと
し、上流側抵抗Ｒ１と下流側抵抗ＲＤとの抵抗値差に基
づきサンプルガスの各ガス成分の濃度を測定する一方、
温度補正用抵抗Ｒｔの抵抗値に基づき、上記流通路内の
キャリアガスの温度を規定値に合致させるべく、この流
通路の配置されている恒温槽内の温度を制御するように
している。

また、その第２発明（請求項２に係る発明）では、上記
第１発明において、ガス成分の濃度を測定し得ない期間
中に、上流側抵抗ＲＬｌと下流側抵抗Ｒゎとの抵抗値差
に基づき、キャリアガスの流量を測定するようにしてい
る。

〔作用〕

したがって、本願の第１発明によると、混合流体に直接
触れるセンサの温度補正用抵抗ＲＭを兼用して、恒温槽
内の温度が制御される。

また、本願の第２発明によると、上記第１発明の作用に
加えて、サンプルガスの各ガス成分の濃度測定とキャリ
アガスの流量測定とが、時分割で行われる。

〔実施例〕

以下、本発明に係るガスクロマトグラフ装置を詳細に説
明する。

第１図はこのガスクロマトグラフ装置の一実施例の要部
を示す概略構成図である。同図において、８は第３図に
示したカラム４を経て送られてくるキャリアガスとサン
プルガスとの混合流体の流通路、９はこの流通路８中に
配置されたマイクロＴＣＤ（サーモコンダクティブデバ
イス）、１０はマルチプレクサ、１）はこのマルチプレ
クサ１０に対して制御信号を送るＣＰＵ、１２および１
３はこのＣＰＴＪＩＩに付設されたＲＯＭおよびＲＡＭ
、１４および１５はマルチプレクサ１０に接続された濃
度測定回路および流量測定回路、１６は流通路８の配置
されている恒温槽６内の温度を制御する温調回路である
。

マイクロＴＣＤ９は、発熱抵抗ＲＲと、この発熱抵抗Ｒ
Ｒの上流側および下流側に配置された同一抵抗値の上流
側抵抗Ｒｕおよび下流側抵抗Ｒ。

と、発熱抵抗ＲＭに対する温度補正用抵抗Ｒ１とを同一
基板上に備えている。発熱抵抗ＲＫ、上流側抵抗ＲＵ、
下流側抵抗ＲＤ、温度補正用抵抗ＲＩＩはマルチプレク
サ１０に接続されている。マルチプレクサ１０は、温度
補正用抵抗Ｒ＋ｔの抵抗値に基づき、発熱抵抗ＲＭへの
供給電流を補正しながら、発熱抵抗ＲＭを規定温度（例
えば、２００℃）にて発熱させる発熱制御回路（図示せ
ず）を備えている。また、マルチプレクサ１０は、ＣＰ
Ｕ１）からの制御信号によって規定される後述する１分
析周期中の所定分割領域において、上流側抵抗ＲＵおよ
び下流側抵抗ＲＤの抵抗値をクロマト信号として濃度測
定回路１４へ送り、上記所定分割領域以外の領域では上
記抵抗値を流量測定回路１５へ流量信号として送るもの
として構成されている。温調回路１６は、マイクロＴＣ
Ｄ９の温度補正用抵抗ＲＭの抵抗値に基づき流通路８内
の温度を測定し、流通路８内のキャリアガスの温度を規
定値に合致させるべく、上記所定分割領域以外の領域に
おいて恒温槽６内の温度制御を行うものとして構成され
ている。

次に、このように構成されたガスクロマトグラフ装置の
動作について説明する。

第１図において、図示矢印方向からキャリアガスとサン
プルガスとの混合流体が流通路８内へ送られてくると、
規定温度にて発熱している発熱抵抗ＲＭにより加熱され
た混合流体が下流側抵抗Ｒ１へ流れ、上流側抵抗ＲＭと
下流側抵抗ＲＩｌとの抵抗値に差が生じる。

ここで、混合流体中でのサンプルガスの各ガス成分の状
態について説明すると、カラム４に送られたサンプルガ
スは、充填側とガス成分の相互作用により各ガス成分の
通過速度に差を作り、ガス成分が分離されながら順次流
通路８内へ送られる。

一方、サンプルガスにおける各ガス成分の濃度は、各ガ
ス成分の熱伝導率に基づき求めることができる。すなわ
ち、熱伝導率が高ければ上流側抵抗Ｒｕと下流側抵抗Ｒ
Ｒとの抵抗値の差が大きくなり、熱伝導率が低ければ上
流側抵抗ＲＬＩと下流側抵抗ＲＤとの抵抗値の差は小さ
くなる。したがって、キャリアガスを零基準とすれば、
上流側抵抗ＲＵと下流側抵抗ＲＲとの抵抗値の差、つま
り上流側抵抗ＲＭでの温度と下流側抵抗ＲＤでの温度と
の差として、例えば第２図に示すような濃度信号を得る
ことができる。なお、第２図において、横軸は時間であ
り、Ｔは１分析周期を示す。この例では、サンプルガス
中にガス成分が２つ含まれており、その１分析周期Ｔ中
の領域ａにて第１のガス成分が検出され、領域すにて第
２のガス成分が検出される。そして、この濃度信号の波
高値により、各ガス成分の濃度を知ることができる。

今、流通路８内に送られてくる混合流体のサンプルガス
が第２図に示したような第１および第２のガス成分を含
むものとすると、第１のガス成分が得られる領域ａと第
２のガス成分が得られる領域すとが１分析周期Ｔ中の所
定分割領域として、ＣＰＵＩＩからの制御信号によりマ
ルチプレクサ１０に対して規定される。このＣＰＵＩ　
１がらの制御信号を受けたマルチプレクサ１ｏは、１分
析周期Ｔの領域ａおよび領域すにて、上流側抵抗ＲＵお
よび下流側抵抗Ｒ９の抵抗値をクロマト信号として濃度
測定回路１４へ送る。このクロマト信号に基づき、濃度
測定回路１４は、領域ａおよび領域すにおいて濃度信号
を生成し、これにより第１のガス成分および第２のガス
成分の濃度測定を行う。一方、マルチプレクサ１０は、
ｃＰＵｌｌがらの制御信号によって規定されない領域ａ
および領域す以外の領域において、上流側抵抗Ｒｕおよ
び下流側抵抗ＲＤの抵抗値を流量信号として流量測定回
路１５へ送る。この流量信号に基づき、流量測定回路１
５は、キャリアガスの流量をサンプルガスの流量を含ま
ずに正確に測定し、これによりキャリアガスの流量が一
定となるような制御を行う。なお、従来においては、キ
ャリアガスの流量を測定してその流量を自動的に一定と
する制御方式の存在はなく、例えば石鹸膜流量計を用い
人間が測定してキャリアガスの流量を調整する方式が考
えられるが、このような方式では煩わしいばかりでなく
、正確なキャリアガスの流量調整を行うことができない
という問題がある。

一方、温調回路１６は、マイクロＴＣＤ９の温度補正用
抵抗ＲＭＩの抵抗値に基づき流通路８内の温度を測定し
、流通路８内のキャリアガスの温度を規定値に合致させ
るべく、領域ａおよび領域す以外の領域において恒温槽
６内の温度を制御する。

ここで、温度補正用抵抗ＲＩＩは混合流体に直接触れて
いるため、流通路８内のキャリアガスの温度が正確に規
定値に合致するものとなる。すなわち、流通路８内のキ
ャリアガスの温度と温度補正用抵抗Ｒ９に基づき測定さ
れるキャリアガスの温度とに温度勾配が発しないため、
流通路８内のキャリアガスの温度を正確に規定値に合致
させることができる。また、キャリアガスの温度が変化
した場合、恒温槽６の温度が追従して変化するものとな
り、流通路８内のキャリアガスの温度が速やかに規定値
に合致し、濃度測定回路１４での濃度測定に対する乱れ
が素早く改善される。また、マイクロＴＣＤ９の温度補
正用抵抗Ｒえを恒温槽６の温度制御に兼用しているため
、第３図に示したサーミスタ７を省略することができ、
センサ数を減少させて、コストダウンを促進することが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように本発明によるガス
クロマトグラフ装置によると、その第１発明では、混合
流体に直接触れるセンサの温度補正用抵抗ＲＭを兼用し
て恒温槽内の温度を制御するので、流通路内のキャリア
ガスの温度を規定値に正確に合致させることができるよ
うになる。また、キャリアガスの温度が変化した場合、
恒温槽の温度が追従して変化するものとなり、流通路内
の温度が速やかに規定値に合致し、濃度測定に対する乱
れが速やかに改善されるものとなる。また、恒温槽の温
度を制御するために流通路外に配置されていたサーミス
タを省略することができ、センサ数を減少させて、コス
トダウンを促進することができる。

また、その第２発明では、サンプルガスの各ガス成分の
濃度測定とキャリアガスの流量測定とを時分割で行うも
のとしているため、上記第１発明の効果に加えて、キャ
リアガスの流量をサンプルガスの流量を含まずに正確に
測定し、これによりキャリアガスの流量を自動的に一定
となるように制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスクロマトグラフ装置の一実施
例の要部を示す概略構成図、第２図は濃度信号を示しサ
ンプルガス中にガス成分が２つ含まれている例を示す図
、第３図は従来より採用されているガスクロマトグラフ
装置の基本構成を示す概略的なブロフク図である。 ６・・・恒温槽、８・・・流通路、９・・・マイクロＴ
ＣＤ、１０・・・マルチプレクサ、１）・・・ＣＰＵ、
１４・・・濃度測定回路、１５・・・流量測定回路、１
６・・・温調回路、ＲＭＪ・・上流０！！Ｉ抵抗、ＲＩ
ｌｌ　　・・・下流側抵抗、ＲＭ・・発熱抵抗、ＲＲ・
・・温度補正用抵抗。 特許出願人　山武ハネウェル株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発熱抵抗Ｒ＿Ｍとこの発熱抵抗Ｒ＿Ｍの上流側お
   よび下流側に配置された上流側抵抗Ｒ＿Ｕおよび下流側
   抵抗Ｒ＿Ｄと温度補正用抵抗Ｒ＿Ｒとを同一基板上に備
   えキャリアガスとサンプルガスとの混合流体の流通路中
   に配置されるセンサと、前記温度補正用抵抗Ｒ＿Ｒの抵
   抗値に基づき前記発熱抵抗Ｒ＿Ｍへの供給電流を補正し
   ながらこの発熱抵抗Ｒ＿Ｍを規定温度にて発熱させる発
   熱制御手段と、前記上流側抵抗Ｒ＿Ｕと前記下流側抵抗
   Ｒ＿Ｄとの抵抗値差に基づき前記サンプルガスの各ガス
   成分の濃度を測定する濃度測定手段と、前記温度補正用
   抵抗Ｒ＿Ｒの抵抗値に基づき前記流通路内のキャリアガ
   スの温度を規定値に合致させるべくこの流通路が配置さ
   れている恒温槽内の温度を制御する温度制御手段とを備
   えてなるガスクロマトグラフ装置。
2. （２）請求項１において、ガス成分の濃度を測定し得な
   い期間中に、上流側抵抗Ｒ＿Ｕと下流側抵抗Ｒ＿Ｄとの
   抵抗値差に基づき、キャリアガスの流量を測定する流量
   測定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。