JPH0835957A - ガス分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い精度で連続的にガスの濃度を分析できる
ようにすることを目的とする。 【構成】 サンプルガスＳＧの導入部に連続分析部４ａ
を配置し、常に濃度検出を行っている連続分析部４ｂの
出力を、ガスクロマトグラフの濃度測定結果で補正して
いく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、連続的にガス分析を
行えるガス分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスの分析の手法として、ガスクロマト
グラフがある。ガスクロマトグラフは、分析対象のガス
をキャリアガスに混合し、これらを構造の異なるガスを
分離するカラム（固定層）を通す。分析対象の複数のガ
スは、キャリアガスに運ばれてカラムを通過することに
よりそれぞれに分離され、カラムの出口に配置される検
出部によって、その各々の分量が計測される。このよう
に、ガスクロマトグラフは定性分析と定量分析とが一度
にできる分析装置である。そして、複数種類が混合した
サンプルであっても、それぞれの成分に分離してから濃
度を測定するので、その濃度測定結果は精度の高いもの
である。しかし、このガスクロマトグラフでは、１度採
取した分析対象の分析結果がでるまでは、次の分析がで
きない。すなわち、ガスクロマトグラフは間欠分析であ
る。このため、変化の激しいプロセスにおける制御のた
めの分析装置としては、対応できない。

【０００３】一方、連続的なガス分析が可能な装置とし
て、熱伝導度検出装置がある。熱伝導度検出装置では、
分析対象のガスの熱伝導率を検出することで分析を行う
ものである。図３は、この熱伝導度検出装置の概略構成
を示す構成図であり、３１は分析対象の混合ガスが流れ
る流通路、３２は流通路３１中に配置された熱伝導度検
出素子（ＴＣＤ）である。

【０００４】図３に示すように、流通路３１中にＴＣＤ
３２を配置し、このＴＣＤ３２へＶIN／Ｒａにより決定
される電流ｉを供給すると、ＴＣＤ３２は自己発熱す
る。そして、この自己発熱しているＴＣＤ３２にガスが
接触して流れることにより、ＴＣＤ３２の抵抗値が変化
し、この抵抗値変化をオペアンプＵ１の出力電圧として
得ることにより、ガスの熱伝導率すなわち濃度を測定す
ることができる。

【０００５】また、連続的なガス分析が可能な装置とし
て、赤外線ガス分析装置がある。図４は、赤外線ガス分
析装置の概略構成を示す構成図であり、４１は赤外線を
放出する光源、４２は濃度測定対象のガスが通過する流
通路、４３は流通路４２を介した光源４１からの赤外線
を検出する検出部である。ガスの種類や濃度によって、
その赤外線の吸収波長や吸収量が異なる。流通路４２を
通過しているガスが光源４１より放出される赤外線を吸
収した結果、検出部４３に到達する赤外線の変化を検出
することで、流通路４２を通過しているガスの濃度を検
出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来では、高い精度でガス濃度を分析できるガスクロマ
トグラフでは連続的な分析ができず、連続的な分析がで
きる熱伝導度検出装置や赤外線ガス分析装置などでは、
検出結果の精度が低いという問題があった。すなわち、
従来では、高い精度で連続的な濃度分析を行うことが難
しいという問題があった。

【０００７】ここで、ガスクロマトグラフを複数台用意
して、サンプル採取のタイミングをずらしていくこと
で、擬似的に連続分析を可能とすることもできる。しか
し、これでは、より連続的な状態を得ようとすれば、非
常に多くのガスクロマトグラフを用意しなければならな
い。一方、上述したように、連続分析が可能な熱伝導度
検出装置や赤外線ガス分析装置などがあるが、分析対象
が複数のガスから構成されていると、共存成分の影響を
受けるため、測定した結果の信頼性が低いという問題が
あった。

【０００８】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、高い精度で連続的にガス
の濃度を分析できるようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明のガス分析装置
は、所定の間隔で測定対象のガスの濃度測定結果である
間欠データを出力するガスクロマトグラフと、連続して
ガスの濃度測定結果である連続データを出力する連続分
析部と、ガスクロマトグラフが間欠データを出力したと
きの連続データが間欠データとなるように補正する補正
手段とを有することを特徴とする。

【００１０】

【作用】連続分析部の測定結果が、ガスクロマトグラフ
の正確で間欠的な測定結果で補正される。

【００１１】

【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実施例であるガス分析装置
の構成を示す構成図である。同図において、１は恒温槽
を形成して所定温度に保持されるガス分析装置のアナラ
イザ本体、２はこのアナライザ本体１内に配置され流路
を切り換えるアナライザバルブ、３ａは導入されたガス
の荒い分離を行う第１カラム、３ｂは分析対象のガスの
分離を行う第２カラム、４ａは第２カラム３ｂを排出し
たガスの濃度を検出する検出部、５は第１カラム３ａへ
導入するガスを一定量とする計量管、６は第１カラム３
ａと同様の流路抵抗を有する抵抗カラム、７はキャリア
ガスＣＧを所定圧に減圧する減圧弁である。

【００１２】以上の構成により、ガスクロマトグラフが
構成されており、この実施例のガス分析装置では、これ
に加えて、計量管５に測定対象のサンプルガスＳＧを供
給するラインに、連続分析部４ｂを設けるようにしたも
のである。連続分析部４ｂは、前述したような、熱伝導
度検出により通過するガス濃度の連続分析が可能となっ
ている。そして、ＣＰＵ８はメモリ９に格納されている
プログラムに従い、検出部４ａと連続分析部４ｂからの
信号により、サンプルガスＳＧの連続分析を行ってい
る。なお、キャリアガスＣＧには不活性なヘリウムガス
や窒素ガスなどが用いられる。

【００１３】この実施例では、成分Ａ，Ｂ，Ｃからなる
混合ガスをサンプルガスＳＧとし、このなかで、成分Ａ
のガス濃度を測定するものとする。通常では、アナライ
ザバルブ２は、図１の実線で示すように接続され、第１
および第２カラム３ａ，３ｂには、キャリアガスＣＧが
流れている。そして、サンプルガスＳＧは連続分析部４
ｂを通過し、計量管５を通って排出部ＶＥＮＴより排出
されていく。なお、連続分析部４ｂは、計量管５の手前
のより近いところに配置するようにしても良く、サンプ
ルガスＳＧが排出部ＶＥＮＴよりされるまでの間に配置
してあればよい。

【００１４】このガス分析装置のガスクロマトグラフに
おける分析時には、アナライザバルブ２の流路を図１の
点線で示す流路の状態に切り換える。このことにより、
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３ａ，３ｂに送り
込み、このカラム３ａ，３ｂ内で各ガス成分を分離しな
がら検出部４へ給送する。カラム３ａ，３ｂ内では、流
入してきたキャリアガスＣＧが混合したサンプルガスＳ
Ｇが、これらカラムの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る。そして、この分離した
各ガス成分の濃度が検出部４で検出されていく。

【００１５】ところで、このガスクロマトグラフでは、
測定開始時にアナライザバルブ２の流路を図１の点線の
状態に切り換えた後、計量管５で分取したサンプルガス
ＳＧが第２カラム３ｂに全て流入する前に、図１に示す
実線の状態に戻す。これをバックフラッシュといい、こ
のことにより、第１カラム３ａ内に残っているガスが排
出される。これは、計量管５で分取したサンプルガスＳ
Ｇのなかで、所望の成分のガスだけ第２カラム３ｂに導
入し、他の成分のガスは第２カラム３ｂに導入させない
ようにするものであり、以下に説明する理由のために行
う。

【００１６】上述したガスクロマトグラフでは、迅速な
分析を目的として、分析対象をある程度限定したものと
している。このため、特に第２カラム３ｂは、対象外の
ガス、特に分析対象ガスより分子量が大きいなど重質量
成分のガスが通過すると、固定層の劣化がおきやすいも
のとなっている。前述したように、ガスクロマトグラフ
では、カラムの固定相に対する各成分の吸着性の差を利
用して、複数種類混合したガスを分離するものである。
すなわち、分子量が小さいなど軽質量ガスは固定層にあ
まり吸着しないなどのことにより、比較的早くカラムを
通り抜けてくる。

【００１７】一方、分子量が大きいなど重質量のガス
は、固定層との吸着が強いなどのことにより、カラムを
なかなかでてこない。ここでこの重質量のガスの中に
は、カラムから出にくいだけでなく、カラムの固定層内
にとどまってしまうものもあり、このようなことにより
カラムは劣化してしまう。したがって、分析対象外の重
質量のガスを、前述したように、バックフラッシュする
ことで、第２カラム３ｂへ導かれる前に排気するように
している。

【００１８】すなわち、測定ガスの最終成分が第１カラ
ム３ａを通過した直後の所定のタイミングをバックフラ
ッシュ時点として適当に定め、このバックフラッシュ時
点でアナライザバルブ２の流路を、点線の状態より実線
の状態に切り換える。これにより、キャリアガスＣＧに
よって、不要な非測定ガスが第１カラム３ａ内を戻され
て廃棄される。このとき、第２カラム３ｂには、第１カ
ラム３ａと同一流路抵抗値の抵抗カラム６を経て、キャ
リアガスＣＧが継続して与えられる。

【００１９】これによって、バックフラッシュ以前と同
様の圧力のキャリアガスＣＧにより、必要とされるガス
成分のみが第２カラム３ｂ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。このように
して、この実施例のガス分析装置のガスクロマトグラフ
では、周期的に、キャリアガスＣＧとサンプルガスＳＧ
とが混合され、この混合ガスに含まれる非測定ガスを除
く各ガス成分の濃度が測定される。

【００２０】以上説明したことにより、分析対象のガス
の分析の結果として、このガスクロマトグラフの周期的
な測定では、図２（ａ）に示すように、クロマトグラム
２１が得られ、前述した成分Ａ，Ｂ，Ｃの３成分のピー
クが周期毎に出現している。そして、この３つのピーク
の中で、所望の成分Ａのピーク高さを取り出して、図２
（ｂ）に示すように、ガスクロマトグラフによる濃度測
定結果２２として得る。この濃度測定結果２２は、次の
分析周期の分析で新たな濃度値が得られるまで、前回の
濃度値を保持している。

【００２１】一方、連続分析部４ｂでは、常に濃度検出
を行っており、サンプルガスＳＧの中の成分Ａの濃度を
検出して、図２（ｃ）に示すように、濃度検出結果２３
を出力している。しかし、この濃度検出結果２３は、サ
ンプルガスＳＧ中の他の成分Ｂ，Ｃの影響などにより、
実際の濃度値２３ａとは徐々に離れた値を出力するよう
になっていく。

【００２２】ここで、以下に説明するように、この濃度
検出結果２３を濃度測定結果２２で補正していくこと
が、この発明の特徴である。この補正においては、濃度
検出結果２３の値を、ガスクロマトグラフにより得られ
たクロマトグラム２１より成分Ａのピーク値が得られた
時点で、連続分析部４ｂ（図１）の出力する値がこのピ
ーク値となるように補正する。この結果、連続分析部４
ｂの出力する濃度検出結果２３は、図２（ｄ）に示され
るように、連続分析結果２４として得られる。

【００２３】以上のことは、連続分析部４ｂの出力をガ
スクロマトグラフにより得られる値で補正したことにな
る。成分Ａの実際の濃度は、濃度値２３ａで示すように
変化しているが、ガスクロマトグラフによる濃度測定結
果２２では、分析周期毎に検出されるピーク値の値が等
しいだけで、その間の濃度変化に関しては測定できてい
ない。

【００２４】しかし、連続分析部４ｂの検出では、成分
Ａの濃度変化を検出している。ここで、連続分析部４ｂ
の出力は、前述したように、実際の濃度値２３ａとは徐
々に離れた値を出力するようになっていくが、ガスクロ
マトグラフの分析周期の間だけなら、実際の濃度値２３
ａとあまり大きく異なることはない。従って、連続分析
部４ｂの検出の結果をガスクロマトグラフの間欠的な測
定結果で補正していくようにすれば、成分Ａの濃度変化
をほぼ正確に連続的に測定できるようになる。

【００２５】なお、上記実施例では、連続分析部として
熱伝導度の検出によるものとしたが、これに限るもので
はない。連続的にガス濃度の測定ができるものなら良
く、赤外線ガス分析装置によるものでも良い。また、上
記実施例では、連続分析部をガスクロマトグラフに組み
込むようにしたが、これに限るものではなく、連続分析
をしているガスがガスクロマトグラフで測定されるよう
になっていれば、同様の効果を奏することはいうまでも
ない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、連続分析の結果をガスクロマトグラフによる間欠的
な測定結果で補正するようにしたので、分析対象のガス
濃度の変化を連続的に精度良く測定できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の１実施例であるガス分析装置の構
成を示す構成図である。

【図２】 ガスＡの濃度測定結果を示す説明図である。

【図３】 熱伝導度検出装置の概略構成を示す構成図で
ある。

【図４】 赤外線ガス分析装置の概略構成を示す構成図
である。

【符号の説明】

１…アナライザ本体、２…アナライザバルブ、３ａ…第
１カラム、３ｂ…第２カラム、４ａ…検出部、４ｂ…連
続分析部、５…計量管、６…抵抗カラム、７…減圧弁、
８…ＣＰＵ、９…メモリ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔で測定対象のガスの濃度測定
   結果である間欠データを出力するガスクロマトグラフ
   と、 連続して前記ガスの濃度測定結果である連続データを出
   力する連続分析部と、 前記ガスクロマトグラフが間欠データを出力したときの
   前記連続データが前記間欠データとなるように補正する
   補正手段とを有することを特徴とするガス分析装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガス分析装置において、 前記連続分析部が熱伝導度測定による前記ガスの濃度測
   定を行うことを特徴とするガス分析装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のガス分析装置に
   おいて、 前記連続分析部が前記ガスクロマトグラフの測定対象の
   ガスの採り入れ部に接続していることを特徴とするガス
   分析装置。