JPH06148161A - ガスクロマトグラフ - Google Patents

ガスクロマトグラフ

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JPH06148161A
JPH06148161A JP32471892A JP32471892A JPH06148161A JP H06148161 A JPH06148161 A JP H06148161A JP 32471892 A JP32471892 A JP 32471892A JP 32471892 A JP32471892 A JP 32471892A JP H06148161 A JPH06148161 A JP H06148161A
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JP
Japan
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gas
tcd
value
resistance
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP32471892A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Muto
裕行 武藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測温抵抗体の抵抗値のドリフトを少なくして
長寿命とし、また感度も大きくとる。 【構成】 TCD9の温度が変化すると、インバータI
NVからの出力電圧vが変化する。CPUは、A/Dを
介して与えられる電圧値vと基準電圧値vsとの差をと
り、その差に応じてPWMへのパルス信号PSのデュー
ティ比を調整する。これにより、出力電圧v’が変化
し、供給電流iが変化して、TCD9の温度がその上限
値TUPに保たれる。すなわち、TCD9の抵抗値rが、
常に一定値rcに保たれる。この際、CPUは、出力電
圧v’や供給電流iに応ずる制御供給量に基づき、TC
D9へ給送されるガス成分の濃度に応ずる演算値を出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、カラム内に充填され
た充填剤とガスとの吸着性の差を利用してガス分析を行
う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が
従来から一般に用いられている。
【0003】図3は従来より採用されているバックフラ
ッシュタイプのガスクロマトグラフの基本構成を示す図
で、恒温槽を形成し所定温度に保持されるアナライザ本
体1、このアナライザ本体1内に配置されるサンプルバ
ルブ2,第1カラム(以下、バックフラッシュカラムと
呼ぶ)3−1,第2カラム(以下、メインカラムと呼
ぶ)3−2,検出器4,計量管5,抵抗カラム6、キャ
リアガス(ヘリウムガス,窒素ガスなど)CGを所定圧
に減圧する減圧弁7等を備えている。
【0004】このガスクロマトグラフでは、測定時にサ
ンプルバルブ2の流路を図示破線の状態から実線の状態
に切り替えることにより、計量管5によって分取した測
定すべきサンプルガスSGをキャリアガスCGと混合し
てカラム3−1,3−2に送り込み、このカラム3−
1,3−2内で各ガス成分を分離しながら検出器4へ給
送し、この検出器4により各ガス成分の熱伝導度を測定
し、この測定した熱伝導度に基づき各ガス成分の濃度を
検出する。
【0005】すなわち、サンプルバルブ2の流路を破線
の状態から実線の状態に切り替えると、図5にその接続
状況を示すように、キャリアガスCGが計量管5へ送ら
れ、計量管5中のサンプルガスSGと混合され、この混
合ガスがカラム3−1,3−2へ導かれて、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各ガス成分に分離され、この
分離された各ガス成分が検出器4へ給送される。
【0006】ここで、サンプルガスSGには分析を必要
としない共存成分(重質量成分)が含まれており、この
共存成分が通過するとメインカラム3−2が劣化する虞
れがある。このため、共存成分は、メインカラム3−2
へ導かれる前に廃棄する。すなわち、測定ガス最終成分
がバックフラッシュカラム3−1を通過した直後の所定
のタイミングをバックフラッシュ時間として適当に定
め、このバックフラッシュ時間でサンプルバルブ2の流
路を図4に示す破線の状態から実線の状態に切り替え
る。これにより、その接続状況を図6に示すように、キ
ャリアガスCGによって、不要な共存成分がバックフラ
ッシュカラム3−1内を戻されて廃棄される。このと
き、メインカラム3−2には、バックフラッシュカラム
3−1と同一抵抗値の抵抗カラム7を経て、キャリアガ
スCGが継続して与えられる。これによって、必要とさ
れるガス成分のみがメインカラム3−2を経て、検出器
4へ給送されるものとなる。また、このとき、計量管5
にはサンプルガスSGが送り込まれ、次の測定に備え
る。
【0007】このようなガスクロマトグラフにおいて、
検出器4の検出端である熱伝導度検出素子としては、フ
ィラメント(熱線)や発熱型サーミスタ,TCD(サー
モコンダクティブディテクタ)などの測温抵抗体が使用
される。すなわち、図7に示すように、測定ガスの流通
路8中にTCD9を配置し、このTCD9へ、VIN
r’により決定される定電流iを供給するものとしてい
る。これにより、TCD9が自己発熱し、このTCD9
に測定ガスの各ガス成分が接触して流れることにより、
TCD9の発熱温度すなわち抵抗値rが変化する。この
TCD9の抵抗値rの変化をオペアンプOP2の出力電
圧vの変化として得ることにより、測定ガスに含まれる
各ガス成分の熱伝導度すなわち濃度を測定することがで
きる。
【0008】図8は、出力電圧vの変化を示し、キャリ
アガスCGによって生ずるベース電圧VBに対し、TC
D9の抵抗値変化Δrに応じて、電圧変化Δv(Δv=
i×Δr:数mV〜数V)が生じる。
【0009】
【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によると、TCD9の抵
抗値変化すなわち発熱温度の変化を利用しているため、
TCD9に温度ストレスがかかり、抵抗値rのドリフト
が生じ易く、寿命が短くなる原因となる。また、図9に
示すように、TCD9の発熱温度の上限値TUPに対し、
ガス成分の検出時に際してもこれを越えることがないよ
うにそのベース温度TB(キャリアガスCGのみが流れ
ているときの発熱温度)を定めており、ベース温度TB
を上限値TUPとして感度をアップすることは不可能であ
った。
【0010】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、測温抵抗体
の抵抗値のドリフトを少なくして長寿命とし、また感度
も大きくとることにある。
【0011】
【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、測温抵抗体の温度変化を電圧値の
変化として検出し、この検出した電圧値の変化に基づき
測温抵抗体へのエネルギーの供給量を制御し、測温抵抗
体の発熱温度を一定値に保つようにするものとし、この
際のエネルギーの制御供給量に基づき測温抵抗体へ給送
されるガス成分の濃度を検出するようにしたものであ
る。
【0012】
【作用】したがってこの発明によれば、測温抵抗体の発
熱温度を上限値TUPとして一定に保った状態で、ガス成
分の濃度検出を行うことが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明に係るガスクロマトグラフを詳
細に説明する。
【0014】図1はこのガスクロマトグラフの一実施例
における検出器の概略構成図である。すなわち、本実施
例においては、図3に示したガスクロマトグラフにおい
て、その検出器4に代えて図1に示した検出器4’を使
用している。
【0015】この検出器4’では、その非反転入力が接
地されたオペアンプOP1の反転入力端と出力端との間
にTCD9を接続し、オペアンプOP1の出力をインバ
ータINVにより反転し、アナログ・ディジタル変換器
A/Dを介し、プロセッサCPUへ与えるものとしてい
る。また、プロセッサCPUからそのデューティ比を調
整したパルス信号PSをパルスワイドモジュレーション
PWMへ与え、このパルスワイドモジュレーションPW
Mよりパルス信号PSのデューティ比に応じた電圧v’
を得るものとし、この電圧v’を抵抗r’を介してオペ
アンプOP1の反転入力へ与えるものとしてるる。
【0016】次に、プロセッサCPUでの機能を交えな
がら、この検出器4’の動作について説明する。今、キ
ャリアガスCGのみが、TCD9へ接触して流れている
ものとする。この場合、v’/r’により決定される定
電流iの供給を受けて、TCD9は一定の温度で発熱す
る。本実施例においては、このときの発熱温度を、TC
D9の発熱温度の上限値TUPとして定めている。
【0017】TCD9の発熱温度が上限値TUPである場
合、TCD9の抵抗値はrcとして一定であり、この抵
抗値rcに応じた出力電圧vがインバータINVより得
られる。このインバータINVからの出力電圧vは、ア
ナログ・ディジタル変換器A/Dによりディジタル値に
変換されて、プロセッサCPUへ与えられる。プロセッ
サCPUは、アナログ・ディジタル変換器A/Dを介し
て与えられる電圧値vと、予め抵抗値rcに応じて設定
されている基準電圧値vsとの差をとり、その差に応じ
てパルスワイドモジュレーションPWMへのパルス信号
PSのデューティ比を調整する。この場合、電圧値vと
基準電圧値vsとの差は零となり、このためパルス信号
PSのデューティ比は変わらず、パルスワイドモジュレ
ーションPWMからの出力電圧v’は一定値を保つ。す
なわち、TCD9への供給電流iが一定値に保たれ、T
CD9がキャリアガスCGに接触して一定温度TUPで発
熱し続ける。
【0018】ここで、TCD9に測定ガスのガス成分が
接触して流れると、TCD9の温度が変化する。すなわ
ち、TCD9の抵抗値が変化し、インバータINVから
の出力電圧vが変化する。この出力電圧vは、アナログ
・ディジタル変換器A/Dによりディジタル値に変換さ
れて、プロセッサCPUへ与えられる。プロセッサCP
Uは、アナログ・ディジタル変換器A/Dを介して与え
られる電圧値vと基準電圧値vsとの差をとり、その差
に応じてパルスワイドモジュレーションPWMへのパル
ス信号PSのデューティ比を調整する。これにより、パ
ルスワイドモジュレーションPWMからの出力電圧v’
が変化し、TCD9への供給電流iが変化して、TCD
9の温度変化を抑制する。
【0019】すなわち、プロセッサCPUは、TCD9
の温度変化に対しTUPを維持するように、つまりTCD
9の抵抗値変化に対し抵抗値rcを維持するように、パ
ルス信号PSのデューティ比を調整する。この動作は、
プロセッサCPUを高速プロセッサとすることにより、
高速度で繰り返される。これにより、TCD9の温度
は、測定ガスのガス成分が接触して流れている場合であ
っても、図2に示すようにTUPに維持される。
【0020】この際、プロセッサCPUは、TCD9へ
のエネルギーの制御供給量に基づき、すなわちパルスワ
イドモジュレーションPWMからの出力電圧v’やTC
D9への供給電流iに応ずる制御供給量に基づき、TC
D9へ給送されるガス成分の濃度に応ずる演算値(W=
v×i:i=v’/r’)を出力する。
【0021】したがって、本実施例によれば、TCD9
に温度ストレスがかからず、抵抗値のドリフトが少な
く、長寿命となる。また、TCD9のベース温度TBを
UPとして、感度を大きくとることができるようにな
る。
【0022】なお、上述した実施例においては、TCD
9の温度をその上限値TUPに維持するものとしたが、安
全をみるならば、TUPよりも若干低めに設定すればよ
い。
【0023】また、上述した実施例においては、プロセ
ッサCPUを用いて処理するものとしたが、プロセッサ
CPUと同等の処理を行うものとして、アナログ回路を
構築してもよい。
【0024】また、上述した実施例においては、熱伝導
度検出素子としてサーモコンダクティブディテクタを使
用したが、フィラメント(熱線)や発熱型サーミスタな
どの測温抵抗体を使用してもよいことは言うまでもな
い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、測温抵抗体の発熱温度を上限値TUPとし
て一定に保った状態でガス成分の濃度検出を行うことが
可能となり、測温抵抗体の抵抗値のドリフトを少なくし
て長寿命とすることができ、また感度も大きくとること
ができるようになる。
【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に
おける検出器の概略構成図。
【図2】この検出器においてTCDの温度が常にその上
限値TUPに維持される状況を示す図。
【図3】従来より採用されているバックフラッシュタイ
プのガスクロマトグラフの基本構成を示す図。
【図4】このガスクロマトグラフにおいてサンプルバル
ブの流路をバックフラッシュ時間で切り替えた状況を示
す図。
【図5】図3に示したサンプルバルブの流路切替状況に
対応するガスクロマトグラフの接続状況を示す図。
【図6】図4に示したサンプルバルブの流路切替状況に
対応するガスクロマトグラフの接続状況を示す図。
【図7】従来のガスクロマトグラフにおける検出器の概
略構成図。
【図8】この検出器からの出力電圧vの変化を示す図。
【図9】この検出器においてTCDのベース温度TBの
設定状況を示す図。
【符号の説明】
1 アナライザ本体 2 サンプルバルブ 3−1 第1カラム(バックフラッシュカラム) 3−2 第2カラム(メインカラム) 4’ 検出器 9 TCD A/D アナログ・ディジタル変換器 CPU プロセッサ PWM パルスワイドモジュレーション OP1 オペアンプ INV インバータ CG キャリアガス SG サンプルガス

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャリアガスをサンプルガスと混合し、
    この混合ガスをカラムに導いて各ガス成分に分離し、こ
    の分離した各ガス成分を自己発熱している測温抵抗体へ
    給送し、この測温抵抗体を熱伝導度検出素子として各ガ
    ス成分の濃度を検出するガスクロマトグラフにおいて、 前記測温抵抗体の温度変化を電圧値の変化として検出
    し、この検出した電圧値の変化に基づき前記測温抵抗体
    へのエネルギーの供給量を制御し、前記測温抵抗体の発
    熱温度を一定値に保つ制御手段と、 この制御手段による前記エネルギーの制御供給量に基づ
    き前記測温抵抗体へ給送されるガス成分の濃度を検出す
    る濃度検出手段とを備えたことを特徴とするガスクロマ
    トグラフ。
JP32471892A 1992-11-11 1992-11-11 ガスクロマトグラフ Pending JPH06148161A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006194706A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Shimadzu Corp 分析装置における温度制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006194706A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Shimadzu Corp 分析装置における温度制御装置
JP4670354B2 (ja) * 2005-01-13 2011-04-13 株式会社島津製作所 分析装置における温度制御装置

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