JPH08271493A

JPH08271493A - キャリアガス圧力調整系の診断方法

Info

Publication number: JPH08271493A
Application number: JP7618095A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ota; 肇太田
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-18
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JP3227509B2

Abstract

(57)【要約】【目的】異常発生時に不具合箇所の特定ができるよう
にすることを目的とする。【構成】ＶＬ動作カウンタ２４，ＶＨ動作カウンタ２
５による各電磁弁の駆動回数と、圧力センサ２の検出し
た検出信号ＰＶとにより、各電磁弁の交換時期の判断や
配管のつまりやリークの検出をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガスクロマトグラフ
に用いるキャリアガス圧力調整系の故障を検出するキャ
リアガス圧力調整系の診断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスクロマトグラフは、種々の有機化合
物から構成される液体や気体を分析するときに有用な装
置である。ガスクロマトグラフでは、分析する液体中に
溶解している複数の物質を分離し、加えてその量を各々
検出できるので、定性分析と定量分析が同時にできる。
ガスクロマトグラフは、分析対象の溶液を加熱して気体
にしてこれをキャリアガスにより構造の異なる化合物を
分離するカラム（固定層）を通す。

【０００３】気体となった分析対象の溶液中に溶解して
いた複数の化合物は、キャリアガスに運ばれてカラムを
通過することにより分離され、カラムの出口に配置され
る検出器によって、その各々の分量が計測される。この
計測結果は、図３に示すようなクロマトグラムとなって
表され、このクロマトグラムの山のでてくる位置により
化合物の同定が可能となり、山の高さにより化合物の量
が判る。

【０００４】ガスクロマトグラフは以上のように構成さ
れているので、ガス状態の分析対象物を運ぶキャリアガ
スの流量，流速，圧力などの状態が分析をする度に変化
していると、この分析によって得られた結果は再現性の
低いものとなる。このキャリアガスの状態を一定に保つ
キャリアガス圧力調整系は、減圧弁とそれを調整する減
圧弁調整部分とから構成されている。図２はそのガスク
ロマトグラフに使用される従来のキャリアガス圧力調整
系の構成を示す構成図である。

【０００５】図２において、１は減圧弁、１１は減圧弁
１の内室、１２は内室１１の内部を上下に移動するダイ
ヤフラムであり、このダイヤフラム１２は内室１１を背
圧室１１Ｂとその下の部屋１１Ｃとに仕切っている。ま
た、１３は内室１１の圧力室１１Ａの入口に連設するキ
ャリアガスＣＧの供給経路、１４は内室１１の部屋１１
Ｃの出口に連設するキャリアガスＣＧの排出経路、１５
は圧力室１１Ａと部屋１１Ｃの連通孔を開閉するポペッ
ト弁、１６はポペット弁１５を押上げる第１の圧縮コイ
ルばね、１７はダイヤフラム１２を圧力室１１Ａ側のポ
ペット弁１５に対して所定圧で押圧するように第１の圧
縮コイルばね１６のばね圧ｋよりも大きいばね圧Ｋ（但
しＫ＞ｋ）を有する第２の圧縮コイルばねであり、以上
の部品により減圧弁１は構成されている。

【０００６】また、１８ａは一端が排出経路１４に連通
し他端が弁を介して分岐点２０に連通する背圧流路、１
８ｂは一端が分岐点２０ａに連通し他端が弁を介して大
気に開放される排出流路、１９は背圧室１１Ｂのガスの
出入口、２０は一端が出入口１９に連通し他端が分岐点
２０ａに連通している分岐路、２１は分岐路２０に配置
されている焼結金属などからなる固定絞り、２２は背圧
流路１８ａに設置される供給用電磁弁、２３は排出流路
１８ｂの大気に開放される側に設置される排出用電磁弁
である。

【０００７】そして、２は減圧弁１から排出されるキャ
リアガスＣＧの圧力（２次側圧力Ｐ_O ）を検出してそれ
に比例する信号を出力する圧力センサ、３は圧力センサ
２の出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器、４１ａは排出用電磁弁２３を制御する駆動
信号を出力する第１のコンパレータ、４１ｂは供給用電
磁弁２２を制御する駆動信号を出力する第２のコンパレ
ータ、４２はパルス駆動により第１と第２のコンパレー
タ４１ａ，４１ｂからの駆動信号をパルス信号にするゲ
ート部である。

【０００８】第１のコンパレータ４１ａでは、＋側に圧
力センサ２からの検出信号ＰＶが入力し、−側に設定値
であるＳＰが入力する。また、第２のコンパレータ４１
ｂでは、＋側に設定値ＳＰの９９％の値の信号が入力
し、−側に圧力センサ２からの検出信号ＰＶが入力す
る。また、４３はデジタルに変換された検出信号ＰＶを
入力するとともに、設定値ＳＰを出力し、ゲート部４２
をパルス駆動するパルス信号を出力するＣＰＵである。
ＣＰＵ４３では、デジタル変換された圧力センサ２から
の検出値ＰＶを常時監視していて、設定値ＳＰにその値
が近い場合は小さい幅のパルスのパルス信号をゲート部
４２に送り、検出値ＰＶが設定値ＳＰから離れている場
合は大きい幅のパルスのパルス信号をゲート部４２に出
力する。

【０００９】ここで、減圧弁１で出力する２次側の圧力
Ｐ_O の設定値は、大気圧より高く、減圧弁１に入力され
る１次側の圧力Ｐ_S より低く、また、２次側の圧力Ｐ_O
がまだ設定値に達していないものとする。このときは圧
力センサ２の検出する２次側の圧力Ｐ_O は、まだ設定値
に達していないので、圧力センサ２の検出する検出値Ｐ
Ｖは第１のコンパレータ４１ａの−側に入力する設定値
ＳＰより低く、第１のコンパレータ４１ａは排出用電磁
弁２３の駆動信号を出力しない。一方、第２のコンパレ
ータ４１ｂでは、＋側に入力する設定値ＳＰの９９％の
信号より−側に入力する検出値ＰＶが低いので、供給用
電磁弁２２の駆動信号を出力する。

【００１０】すなわち、減圧弁１の２次側の圧力Ｐ_O
が、設定してある圧力の９９％より低い段階では、排出
用電磁弁２３は閉じていて、供給用電磁弁２２は開いて
おり、背圧室１１Ｂと部屋１１Ｃの圧力は等しくなって
いる。この状態では、ダイヤフラム１２はこれを押し下
げる第２の圧縮コイルばね１７の方がポペット弁１５を
介して押上げる第１の圧縮コイルばね１６のばね圧より
大きいので、ダイヤフラム１２は押し下げられた状態と
なっており、同時にポペット弁１５も押し下げられ、圧
力室１１Ａと部屋１１Ｃの連通孔は開放した状態となっ
ている。

【００１１】従って、供給されるキャリアガスＣＧは圧
力室１１Ａから部屋１１Ｃを介して減圧弁１の２次側に
供給され、また、排出経路１４から供給用電磁弁２２を
介して背圧室１１Ｂにも供給される。このまま、キャリ
アガスＣＧの供給量が増加し続けて、これに伴い減圧弁
１の２次側の圧力Ｐ_O も上昇して圧力センサ２の検出す
る検出値ＰＶが設定値ＳＰの９９％を越えると、この検
出値ＰＶが−側に入力する第２のコンパレータ４１ｂで
は、供給用電磁弁２２の駆動信号の出力を停止する。

【００１２】一方、減圧弁１の２次側の圧力Ｐ_O を圧力
センサ２が検出した検出値ＰＶの値が設定値ＳＰより大
きくなっている場合は、第１のコンパレータ４１ａでは
＋側に入力する検出値ＰＶの方が−側に入力する設定値
ＳＰより大きいので、排出用電磁弁２３の駆動信号を出
力している。このとき、第２のコンパレータ４１ｂで
は、−側に入力する検出値ＰＶの方が＋側に入力する設
定値ＳＰの９９％より大きいので、供給用電磁弁２２の
駆動信号は出力していない。この状態では、供給用電磁
弁２２が閉じていて排出用電磁弁２３が開いているの
で、減圧弁１では背圧室１１Ｂ内のガスが排出用電磁弁
２３を介して大気に開放され、その背圧室１１Ｂ内の圧
力Ｐ_N は低下する。

【００１３】背圧室１１Ｂの圧力Ｐ_N が低下すると、ダ
イヤフラム１２はその下の部屋１１Ｃの圧力（２次側の
圧力Ｐ_O ）により押上げられ、同時にポペット弁１５も
上に移動して圧力室１１Ａと部屋１１Ｃの連通孔は狭め
られ、これにより圧力室１１Ａからポペット弁１５を介
して２次側に供給されるキャリアガスＣＧの部屋１１Ｃ
への流入量が減少する。そして、背圧室１１Ｂの圧力Ｐ
_N が減少し、その圧力Ｐ_N と第２の圧縮コイルばね１７
のばね圧の合計が、ダイヤフラム１２の下の部屋１１Ｃ
の圧力ＰO と第１の圧縮コイルばね１６のばね圧の合計
より小さくなり、ポペット弁１５が上に移動して最終的
にポペット弁１５が閉じて圧力室１１Ａから部屋１１Ｃ
へのキャリアガスＣＧの流入を停止する。

【００１４】キャリアガスＣＧの減圧弁１の２次側への
供給量が減少するかもしくは停止すると、２次側の圧力
Ｐ_O は低下し、圧力センサ２が検出する検出値ＰＶも低
下する。検出値ＰＶが低下して設定値ＳＰより小さくな
ると、第１のコンパレータ４１ａでは、＋側に入力する
検出値ＰＶが−側に入力する設定値ＳＰより小さくなる
ので、排出用電磁弁２３の駆動信号の出力を停止する。
これにより、排出用電磁弁２３は閉じて、背圧室１１Ｂ
の圧力Ｐ_N の低下は停止する。

【００１５】この後、このキャリアガスＣＧの流路の
“洩れ”などにより、減圧弁１の圧力Ｐ_O が徐々に低下
して圧力センサ２の検出する検出値ＰＶが設定値ＳＰの
９９％より低くなると、第２のコンパレータ４１ｂで
は、−側に入力する検出値ＰＶが＋側に入力する０．９
９ＳＰより小さくなるので、供給用電磁弁２２の駆動信
号を出力し、これにより供給用電磁弁２２が開放する。
排出用電磁弁２３が閉鎖した状態で供給用電磁弁２２が
開放することにより、減圧弁１の２次側のダイヤフラム
１２の下の部屋１１Ｃの圧力Ｐ_O と背圧室１１Ｂの圧力
Ｐ_N とが同じになる。

【００１６】ところで、ダイヤフラム１２には、ポペッ
ト弁１５を介して、圧力Ｐ_N ，圧力Ｐ_O ，第２の圧縮コ
イルばね１７のばね圧、おおび第１の圧縮コイルばね１
６のばね圧がかかっている。上述の状態では、圧力Ｐ_N
と圧力Ｐ_O とが等しい状態であり、また、第２の圧縮コ
イルばね１７のばね圧は第１の圧縮コイルばね１６のば
ね圧より大きいので、ダイヤフラム１２は第２の圧縮コ
イルばね１７により押し下げられ、これによりポペット
弁１５も押し下げられる。

【００１７】ポペット弁１５が押し下げられ開くことに
より、圧力室１１ＡからキャリアガスＣＧが減圧弁１の
２次側（部屋１１Ｃ）に供給されることになり、２次側
の圧力Ｐ_O は減少から上昇に転じる。なお、供給用電磁
弁２２と排出用電磁弁２３とを駆動する駆動信号は、ゲ
ート部４２によりパルス信号として供給用電磁弁２２と
排出用電磁弁２３とに送られている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように構
成されていたので、減圧弁１などキャリアガス圧力調整
系の異常は、圧力センサ２が検出して出力する検出値Ｐ
Ｖにより行っていた。例えば、この検出値ＰＶが設定値
ＳＰより規定値以上に大きくなったとき、単純に何らか
の異常が発生しているとみなすようにしていた。このた
め、その異常が、電磁弁の不具合か、配管のリークかつ
まりか、もしくは電磁弁の駆動回路が故障しているのか
などが判らず、故障部分の特定ができないという問題が
あった。

【００１９】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、異常発生時に不具合箇所
の特定ができるようにすることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明のキャリアガス
圧力調整系の診断方法は、圧力センサの検出した圧力値
と、第１および第２の駆動監視手段が検出した第１およ
び第２の電磁弁の駆動状態とにより、キャリアガス圧力
調整系の異常を検出することを特徴とする。また、第
１，第２の駆動監視手段が検出した第１，第２の電磁弁
の一定数の駆動回数あたりの圧力センサの検出した圧力
値の変化量により、キャリアガス圧力調整系のリーク状
態を検出することを特徴とする。そして、第１，第２の
駆動監視手段が検出した第１，第２の電磁弁の総駆動回
数が所定の値以上となったとき、第１もしくは第２の電
磁弁が劣化したと判断することを特徴とする。

【００２１】

【作用】第１および第２の電磁弁が正常に動作していれ
ば、圧力センサは規定の範囲の値を示すはずであり、ま
た、圧力センサの示す値の範囲により、第１および第２
の電磁弁の正常な動作状態が予測できる。従って、圧力
センサの示す値と、第１および第２の電磁弁の駆動状態
との整合性を判断することにより、キャリアガス圧力調
整系の異常をその不具合箇所の特定とともに検出でき
る。

【００２２】

【実施例】以下この発明の１実施例を図を参照して説明
する。図１は、この発明の１実施例におけるキャリアガ
ス圧力調整系の構成を示す構成図である。同図におい
て、２４は供給用電磁弁２２の駆動回数を検出するＶＬ
動作カウンタ、２５は排出用電磁弁２３の駆動回数を検
出するＶＨ動作カウンタであり、他は図２と同様であ
る。

【００２３】そして、この実施例においては、ＶＬ動作
カウンタ２４，ＶＨ動作カウンタ２５が検出した各電磁
弁の駆動回数と、圧力センサ２の検出した検出信号ＰＶ
とにより、以下の表１に示すように、各電磁弁の交換時
期の判断や配管のつまりやリークの検出をする。

【００２４】

【００２５】なお、ｍｉｎ：圧力センサ２測定下限値、
ｍａｘ：圧力センサ２測定上限値である。また、０．９
９×ＳＰからＳＰまでの範囲を通常不感帯と称し、
「０．９９」は変更可能な設定する数値であり、例え
ば、この不感帯はＳＰから１．０１ＳＰまでの範囲とし
ても良いことはいうまでもない。

【００２６】また、各電磁弁の駆動状態を検出するよう
にしたので、供給用電磁弁２２，排出用電磁弁２３それ
ぞれの一定数の駆動回数あたりの圧力センサ２の検出信
号ＰＶの変化Ａを測定することもできる。この変化Ａに
より減圧弁１のリーク状態を把握し、このキャリアガス
圧力調整系の製造時の良否判定を行うことができる。す
なわち、製品完成時のチェックで、設定値ＳＰに大きな
値を設定することで、検出信号ＰＶが上昇する状態とす
る。そして、この状態で変化Ａが規格値より小さいと
き、供給側のリークが大きいとして不良と判定する。

【００２７】次いで、今度は設定値ＳＰに小さな値を設
定して、検出信号が下降する状態とする。そして、この
状態で変化Ａが上限規定値より大きいとき、排出側のリ
ークが大きいとして不良と判定する。また、この状態で
変化Ａが下限規定値より小さいとき、排出側につまりが
ある状態の不良と判定する。また、この実施例によれ
ば、供給用電磁弁２２，排出用電磁弁２３それぞれの駆
動回数を検出するようにしているので、検出した駆動回
数の総数により各電磁弁の交換時期を通知するようにす
ることも可能である。これら電磁弁は、通常では約１０
００万回の動作で寿命となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、圧力センサの出力値の監視だけでなく、電磁弁の駆
動状態も監視するようにした。この結果、ガスクロマト
グラフにおけるキャリアガス圧力調整系の、不具合箇所
の特定が可能になるという効果がある。また、キャリア
ガス圧力調整系の製造時の良否判定が行えるという効果
がある。そして、電磁弁の交換時期を通知することがで
きるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例におけるキャリアガス圧
力調整系の構成を示す構成図である。

【図２】従来のキャリアガス圧力調整系の構成を示す
構成図である。

【図３】ガスクロマトグラフにおけるクロマトグラム
の一例を示す特性図である。

【符号の説明】１…減圧弁、２…圧力センサ、３…Ａ／Ｄ変換器、１１
…内室、１１Ａ…圧力室、１１Ｂ…背圧室、１１Ｃ…部
屋、１２…ダイヤフラム、１３…供給経路、１４…排出
経路、１５…ポペット弁、１６…第１の圧縮コイルば
ね、１７…第２の圧縮コイルばね、１８ａ…背圧流路、
１８ｂ…排出流路、１９…出入口、２０…分岐路、２０
ａ…分岐点、２１…固定絞り、２２…供給用電磁弁、２
３…排出用電磁弁、２４…ＶＬ動作カウンタ、２５…Ｖ
Ｈ動作カウンタ、４１ａ…第１のコンパレータ、４１ｂ
…第２のコンパレータ、４２…ゲート部、４３…ＣＰ
Ｕ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスクロマトグラフのキャリアガス圧力
調整系において、減圧弁の２次側圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサの検出値と設定されている基準となる２
つの設定値とを比較し、その比較結果に基づいて第１，
第２の駆動信号を出力する制御手段と、前記第１の駆動信号により駆動され、前記基準となる２
つの設定値の間に前記検出値が入ったときはその動作が
停止される、前記減圧弁の２次側圧力を増加させるため
の第１の電磁弁と、前記第２の駆動信号により駆動され、前記基準となる２
つの設定値の間に前記検出値が入ったときはその動作が
停止される、前記減圧弁の２次側圧力を減少させるため
の第２の電磁弁と、前記第１および第２の電磁弁の駆動状態をそれぞれ監視
する第１，第２の駆動監視手段とを備え、前記圧力センサの検出した圧力値と、前記第１，第２の
駆動監視手段が検出した前記第１および第２の電磁弁の
駆動状態とにより、前記キャリアガス圧力調整系の異常
を検出することを特徴とするキャリアガス圧力調整系の
診断方法。
【請求項２】請求項１記載のキャリアガス圧力調整系
の診断方法において、前記第１，第２の駆動監視手段が検出した前記第１，第
２の電磁弁の一定数の駆動回数あたりの前記圧力センサ
の検出した圧力値の変化量により、前記キャリアガス圧
力調整系のリーク状態を検出することを特徴とするキャ
リアガス圧力調整系の診断方法。
【請求項３】請求項１記載のキャリアガス圧力調整系
の診断方法において、前記第１，第２の駆動監視手段が検出した前記第１，第
２の電磁弁の総駆動回数が所定の値以上となったとき、
前記第１もしくは第２の電磁弁が劣化したと判断するこ
とを特徴とするキャリアガス圧力調整系の診断方法。