JPH04259856A - ガスクロマトグラフ - Google Patents

ガスクロマトグラフ

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JPH04259856A
JPH04259856A JP3042220A JP4222091A JPH04259856A JP H04259856 A JPH04259856 A JP H04259856A JP 3042220 A JP3042220 A JP 3042220A JP 4222091 A JP4222091 A JP 4222091A JP H04259856 A JPH04259856 A JP H04259856A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラム内に固定相とし
て充填した充填剤と測定ガスとの吸着性の差を利用して
ガス分析を行なうガスクロマトグラフのアナライザ装置
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うこの種のプロセ
ス用ガスクロマトグラフは、プロセスラインから分取し
たサンプルガスをサンプルコンディショナ装置によって
分析に必要な最適条件に整え、このサンプルガスをアナ
ライザ装置に供給して各ガス成分を分離、検出し、その
測定結果に基づいてプロセス工程を監視したり、各種制
御を行うようにしている。図9はこのようなガスクロマ
トグラフの従来例を示すもので、1A、1Bはプロセス
ライン、2はサンプルコンディショナ装置、3はアナラ
イザ装置で、これらによってガスクロマトグラフを構成
している。サンプルコンディショナ装置2としては、サ
ンプルガスSG中の重成分を完全に気化しその凝縮を防
止するベーパライザ(図示せず)、サンプルガスSG中
のダストを除去するフィルタ(図示せず)、サンプルガ
スSGおよび標準ガスHGの流量を測定するロータメー
タ(図示せず)、標準ガスHGとサンプルガスSGの流
量を調整するニードル弁(図示せず)、流路を切り替え
る切換スイッチ(図示せず)等で構成され、これらをハ
ウジング4内に組み込み配管で接続している。一方、ア
ナライザ装置3は直列接続された第1、第2のカラム5
、6、サンプルバルブ7、バックフラッシュバルブ8、
検出器9、減圧弁(図示せず)、電気機器部10、恒温
槽11、加熱器12等を備えている。恒温槽11は、前
記第1、第2のカラム5、6、サンプルバルブ7、バッ
クフラッシュバルブ8、検出器9等を収納し、加熱器1
2によって加熱された空気の循環によって内部がサンプ
ルガスSGの分離分析に最適な温度に保持される。第1
のカラム5は、内径1mm〜4mm、長さ0.5〜3m
程度で内部に固定相を充填したパックドカラムからなり
、炭素(C)の少ない低沸点成分を高速で効率よく分離
することができ、第2のカラム6は内径0.1mm〜4
mm、長さ0.5〜3m程度で内壁に液相を塗布したキ
ャピラリカラムからなり、Cの少ない低沸点成分に対し
ては分離が困難であるが、Cの多い高沸点成分に対して
は高速で効率よく分離することができる特徴を有してい
る。分析に際しては、サンプルガスSG中のCの多い重
質成分(高沸点成分)は分析周期の短縮、カラム劣化の
保護のためバックフラッシュバルブ8によって排出して
測定せず、Cの少ない低沸点成分のみを第1のカラム5
によって高速で分離し、第2のカラム6はCの多い範囲
を測定する時、その範囲内でCの少ないガス成分(軽い
成分)を分離する。そして、第1、第2のカラム5、6
によって分離された各ガス成分は検出器9によって電気
信号に変換され、この電気信号は各ガス成分の濃度に比
例している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成からなる従来のガスクロマトグラフにあっては
、サンプルガスSG、キャリアガスCGの吹き出し口の
数や、構成部品の配置構成等によって恒温槽11内部の
温度分布を完全には均一にすることができず、また温度
の変動も生じるという問題があった。このため、カラム
5、6等の構成部品を最適温度条件に保持することがで
きず、成分濃度が本来のサンプル濃度と一致せず、正確
な測定が困難になる。例えば、液化し易いサンプルガス
SGの場合、サンプルバルブ7、バックフラッシュバル
ブ8は高い温度に保持することが望ましく、また第2の
カラム6は分離能を向上させるため温度の変動がないこ
とが望ましい。また、上記の従来装置は、サンプルコン
ディショナ装置2とアナライザ装置3間のサンプル導入
部を配管13によって接続すると共に、この部分での温
度低下を防止するため配管13を二重管構造とし、スチ
ーム等で加熱、保温しているが、その構造が複雑で部品
点数が増加し、サンプルコンディショナ装置2とアナラ
イザ装置3の距離が近ければ、配管作業が困難となり、
逆に離れ過ぎていると、加熱保温に要する熱量を多く必
要とするという問題があった。さらに、電気部品を有す
る増幅器や温度制御装置からなる電気機器部10は恒温
槽11の上部に配置されているので、恒温槽11や加熱
器12による熱的影響が大きく、装置の信頼性が低下す
る。恒温槽11内部においてサンプルバルブ7、カラム
5、6、検出器9等が配管、継手等によって接続されて
配設されているため、これらのメインテナンス作業が容
易でないなど、多くの問題があった。
【0004】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、温度変動を防止しサンプルガスの加熱保温を確実
に行うことができ、また装置の小型化およびメインテナ
ンスの容易化を図ると共に、加熱器や恒温槽による増幅
器や温度制御装置の電気部品への熱的影響を減少させ得
るようにしたガスクロマトグラフのアナライザ装置を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、楕円球状体からなるアナライザケースの下端
開口部にキャリアガス導入口、サンプルガスまたは標準
ガス導入口およびサンプルガス送出口を有するマニホー
ルドを嵌合配置し、このマニホールド上に恒温槽を配設
してその内部にヒータと検出器を備えたサンプルバルブ
を配設し、またこのバルブの外周上部には第1および第
2のカラムを、第2のカラムを内側にして巻回配置し、
前記アナライザケースの内底部の恒温槽周囲には電気部
品を載置したアナライザボード、トランスおよび減圧弁
を配設し、かつプリント基板、コネクタ等を内蔵する円
筒状ケースを前記アナライザケースの外周に突設したも
のである。
【0006】
【作用】本発明において、恒温槽による熱は楕円球状体
からなるアナライザケースによって放熱される。したが
って、ケースの外周に突設された円筒状ケース内の電気
部品に対する熱影響は少ない。また、アナライザボード
、トランス等もアナライザケースの内部下方に配置され
ているため、恒温槽による熱的影響が少ない。マニホー
ルド上に配置されたサンプルバルブは内蔵するヒータと
恒温槽によって加熱保温されるため、最も高温に保持さ
れ、また第2のカラムは第1のカラムの内側に位置し、
温度変動が少ない。
【0007】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は本発明に係るガスクロマトグラ
フのアナライザ装置を示す断面図、図2はガスクロマト
グラフをスタンションに取り付けた状態を示す外観斜視
図、図3はサンプルコンディショナ装置の内部構造を示
す斜視図、図4はハウジングブロックの外観斜視図、図
5は図4のV−V線断面図、図6は図4のVI−VI線
断面図、図7はマニホールドの底面図、図8は図1のV
III−VIII線断面図である。
【0008】図1および図2において、全体を符号20
で示すガスクロマトグラフは、サンプルコンディショナ
装置2と、サンプルコンディショナ装置2上に設置され
たアナライザ装置3と、アナライザ装置3の前面に接続
固定された電気機器部21とで構成され、スタンション
22に複数個のボルト23によりブラケット24を介し
て固定されている。
【0009】前記サンプルコンディショナ装置2の構成
等を図3〜図6に基づいて詳述すると、このコンディシ
ョナ装置2は、上面中央部が開放する箱型のハウジング
30を備え、このハウジング30内にはステンレス等の
金属からなるハウジングブロック31が配設されている
。
【0010】前記ハウジングブロック31は、上下に対
向する略水平な上部および下部ブロック31A、31B
と、これら両ブロック31A、31Bを連結する略垂直
な連結部31Cとで構成され、上部ブロック31Aの上
面には、キャリアガス送出口32、サンプルガスまたは
標準ガス送出口33、サンプルガス導入口34および複
数個のねじ孔35を有する小ブロック36が止めねじ2
7により固定され、且つカバー25(図1参照)によっ
て覆われている。また、上部ブロック31Aの前面には
2つのニードル弁調整用孔37a、37bが、左側面に
はキャリアガス供給口38が、右側面にはバイパスベン
ト口39およびサンプルベント口40がそれぞれ開口さ
れている。そして、ハウジングブロック31の内部には
前記キャリアガス送出口32とキャリアガス供給口38
を連通するキャリアガス用流路41、前記サンプルガス
または標準ガス送出口33、サンプルガス供給口42又
は標準ガス供給口43を接続するサンプルガスまたは標
準ガス用流路44、前記バイパスベント口39とサンプ
ルガスまたは標準ガス用流路44の途中を接続するバイ
パスベント流路45、サンプルガス導入口34とサンプ
ルベント口40を接続するサンプルベント流路46、標
準ガス供給口43と切換スイッチ47を接続する標準ガ
ス流路48およびスチーム流路49が形成されている。 なお、図4において、28は後述するマニホールド72
を固定するボルト65が下方から挿入されるボルト取付
用孔、29はマニホールド72を位置決めするための位
置決めピンである。
【0011】前記サンプルガスまたは標準ガス用流路4
4とバイパスベント流路45の途中にはそれぞれニード
ル弁50、51が配設されている。ニードル弁50、5
1は前記ニードル弁調整用孔37a、37bにそれぞれ
挿入配置され、外部より調整されるように構成されてい
る。前記キャリアガス供給口38にはキャリアガスCG
が送給され、キャリアガス用流路41を通ってアナライ
ザ装置3に送り込まれる。サンプルガス導入口34には
アナライザ装置3によって分離分析された測定後のサン
プルガスSGが導かれ、サンプルベント流路46を通っ
てサンプルベント口40より廃棄される。
【0012】前記下部ブロック31Bの前面にはフィル
タ52、53をそれぞれ収納する2つのフィルタ取付用
孔54a、54bと、ベーパライザ55を収納するベー
パライザ取付用孔56が設けられ、下面には前記サンプ
ルガス供給口42、標準ガス供給口43、スチーム入口
57およびスチーム出口58が設けられ、内部には前記
フィルタ52、53およびベーパライザ55に加えて切
換スイッチ47が組み込まれている。前記サンプルガス
または標準ガス用流路44の途中には前記ニードル弁5
0、フィルタ52、53、ベーパライザ55、切換スイ
ッチ47および第2のロータメータ60が組み込まれて
いる。前記バイパスベント流路45には、前記ニードル
弁51に加えて第1のロータメータ59が組み込まれて
いる。ベーパライザ55はサンプルガス供給口42とフ
ィルタ52間の流路中に設けられている。標準ガス供給
口43には標準ガスHGが導かれる。
【0013】前記第1、第2のロータメータ59、60
はそれぞれテーパ管とフロートを有し、第1のロータメ
ータ59でサンプルガスSGのバイパス流量を測定し、
第2のロータメータ60でアナライザ入力流量を測定す
るもので、前記上部ブロック31Aと下部ブロック31
B間に上下端を着脱自在に保持されて配設されている。 また、上部ブロック31Aと下部ブロック31B間には
ハウジングブロック31の温度を測定する温度計62(
図4)が両ロータメータ59、60間に位置して配設さ
れている。第1のロータメータ59は、フィルタ52と
ニードル弁51との間に設けられ、第2のロータメータ
60はフィルタ53とニードル弁50との間に介在され
ている。
【0014】前記切換スイッチ47は、下部ブロック3
1Bの右側面に設けられた切替つまみ63を制御部から
の信号によって駆動するモータ等の駆動手段(もしくは
手動操作)によって回すことにより切り替えられるもの
で、標準ガスによる校正時にサンプルガスまたは標準ガ
ス用流路44を標準ガス流路48に接続し、サンプルガ
ス供給口42と切換スイッチ47間の流路64を閉止す
るように構成されている。したがって、標準ガスによる
校正時において、サンプルガス供給口42より導かれる
サンプルガスSGは、ベーパライザ55−第1のロータ
メータ59−ニードル弁51−バイパスベント流路45
を通ってバイパスベント口39より廃棄され、標準ガス
供給口43より供給される標準ガスHGは、切換スイッ
チ47−フィルタ53−第2のロータメータ60−ニー
ドル弁50−を経てアナライザ装置3に導かれる。この
時、前記流路64は切換スイッチ47によって閉止され
ている。
【0015】一方、測定時(サンプルガス供給時)にお
いては標準ガスHGの代わりにサンプルガスSGがベー
パライザ55−フィルタ52−切換スイッチ47−フィ
ルタ53−第2のロータメータ60−ニードル弁50を
経てアナライザ装置3に導かれ、該サンプルガスSGの
分取が終わると、切換スイッチ47が再び標準ガスHG
による校正状態に切り替わり標準ガスHGの供給が再開
されるように構成されている。
【0016】なお、ベーパライザ55、フィルタ52、
53、ロータメータ59、60、切換スイッチ47につ
いては従来周知のものであるため、その詳細な構成等に
ついては説明を省略する。
【0017】前記上、下部ブロック31A、31Bを連
結する連結部31Cの内部には前記スチーム流路49の
残り部分が形成されており、これにスチームSTを供給
することで前記ハウジングブロック31が熱交換器を形
成し、サンプルガスSGを所定温度(120°C〜15
0°C程度)に加熱保温するようにしている。スチーム
STの温度は150°C程度、圧力は10Kgf/cm
2以下である。
【0018】次に前記アナライザ装置3の詳細を図1及
び図7に基づいて詳細に説明する。アナライザ装置3は
、長軸を前後方向に向けて前記サンプルコンディショナ
装置2の小ブロック36上に設置固定される楕円球状体
からなるアルミダイキャスト製のアナライザケース70
を備えており、このアナライザケース70の下面開口部
71には前記ハウジングブロック31の小ブロック36
上に前記ピン29(図4)によって位置決めされて設置
され、小ブロック36の下方側よりボルト65によって
固定されるマニホールド72が配設されている。マニホ
ールド72の上面にはサンプルバルブ73と、これを取
り囲む恒温槽74が配設され、さらにケース内底部の恒
温槽周囲には電気部品を搭載したアナライザボ−ド75
、キャリアガスCGの圧力を所定圧に減圧する減圧弁7
6、トランス77等が配設されている。
【0019】前記サンプルバルブ73は、内部に形成さ
れた流体通路78を切替え、測定時にサンプルガスSG
を検出器80へ導き、非測定時およびバックフラッシュ
時にはキャリアガスCGを検出器80へ導くもので、例
えば周知の空気圧駆動式ダイヤフラム・バルブが使用さ
れることにより、センタープレート81と、センタープ
レート81の表裏面にそれぞれダイヤフラム82、83
を介して上下に対向配設された複数個のプランジャ84
と、上下のプランジャ84を交互に動作させる上、下ピ
ストン85、86等で構成され、サンプルガスSGとキ
ャリアガスCGのガス圧によってダイヤフラム82、8
3を交互に弾性変形させ、上下のプランジャ84をピス
トン85、86によって動作させてダイヤフラム82、
83に交互に押し付けることにより、流体通路78の上
側ルートと下側ルートを交互に切り替えるように構成さ
れている。サンプルバルブ73の周囲にはサンプルガス
SGを各ガス成分に分離する第1、第2のカラム87、
88が、第2のカラム88を内側にして巻装されている
。第1のカラム87は前述したパックドカラム、第2の
カラム88はキャピラリカラムとされる。そして、サン
プルバルブ73の内部には、前記検出器80とヒータ9
0が組み込まれており、このヒータ90によってサンプ
ルバルブ73および第1、第2のカラム87、88が所
定温度に加熱される。なお、サンプルバルブ73自体は
、検出器80およびヒータ90を該バルブ内に組み込ん
だ点を除いて従来周知の空気圧駆動式ダイヤフラム・バ
ルブと同様に構成されるものであるため、これ以上の説
明を省略する。
【0020】前記マニホールド72の下面には図7に示
すようにキャリアガス導入口91、サンプルガスまたは
標準ガス導入口92およびサンプルガス送出口93が、
前記小ブロック36(図4)の上面に開口するキャリア
ガス送出口32、サンプルガスまたは標準ガス送出口3
3、サンプルガス導入口34にそれぞれ対応接続するよ
うに形成されており、またこれらのキャリアガス導入口
91、サンプルガスまたは標準ガス導入口92およびサ
ンプルガス送出口93は該マニホールド内に形成された
流路95(図1)を介して前記サンプルバルブ73の流
体通路78に連通されている。なお、アナライザケース
70は上面開口部96に蓋体97が螺合され、後述する
円筒状ケース100と共に防爆ケースを形成している。 図7において、98は前記ボルト65(図1)がねじ込
まれるねじ孔、99はサンプルコンディショナ装置2無
しの時のブラケット組み付け用ねじ孔である。
【0021】図1および図8において、前記電気機器部
21は、前記アナライザケース70の前面に突設された
前記円筒状ケース100を備えている。円筒状ケース1
00はアルミダイキャスト製で、内部には恒温槽温度制
御回路等のガスクロマトグラフ20を駆動制御するため
のプリント基板101、プリント基板101を保持する
基板固定ブラケット102、103、化粧板104、接
地金具105、コネクタ106、107等が収納配置さ
れている。ケース側コネクタ107とアナライザ装置3
はコード108よって電気的に接続されている。また、
円筒状ケース100の内周面上下部分には、軸線方向に
長い回り止め兼ガイド溝110、111が前記各基板固
定ブラケット102、103に対応して形成されている
。前記各基板固定ブラケット102、103の奥端には
前記各回り止め兼ガイド溝110、111に挿入される
突起112、113がそれぞれ突設されている。なお、
121は、蓋体120の開口部122を塞ぐガラス、1
23は銘板である。
【0022】このような構成からなる電気機器部21に
おいて、プリント基板101の円筒状ケース100内へ
の装着に際しては、各突起112、113を各回り止め
兼ガイド溝110、111に挿入してプリント基板10
1を基板固定ブラケット102、103と共に円筒状ケ
ース100内へ挿入する。すると、基板側コネクタ10
6はケース側コネクタ107と対応一致して差し込み接
続され、完全に接続されると、突起112、113が回
り止め兼ガイド溝110、111の奥壁に当接してそれ
以上の挿入が阻止される。次いで、蓋体120を円筒状
ケース100の前面側開口端部に螺合することで、プリ
ント基板101および蓋体120の取付け作業を完了す
る。この蓋体120の螺合操作において、接地金具10
5との間の摩擦力によりプリント基板101および基板
固定ブラケット102、103に回転モーメントが作用
するが、回り止め兼ガイド溝110、111と突起11
2、113によってブラケット102、103の回転を
防止しているため、プリント基板101、ブラケット1
02、103、コネクタ106、107等が捻れたり、
破損することがない。
【0023】かくしてこのような構成からなるガスクロ
マトグラフ20のアナライザ装置3によれば、アナライ
ザケースの下端開口部71を塞ぐマニホールド72にキ
ャリアガス導入口91、サンプルガスまたは標準ガス導
入口92およびサンプルガス送出口93を設け、これら
をサンプルコンディショナ装置2の小ブロック36(図
4)の上面に開口するキャリアガス送出口32、サンプ
ルガスまたは標準ガス送出口33、サンプルガス導入口
34にそれぞれ直接接続しているので、配管を必要とせ
ず、サンプルガスSGの温度低下を防止することができ
、また配管を必要としなければ構造が簡単で継手等の部
品さらには組立作業工数を削減することができる。また
、恒温槽温度制御回路等のプリント基板101、コネク
タ106、107等の電気部品を、アナライザケース7
0の前面に突設した円筒状ケース100内に収納配置し
、恒温槽74から遠く離しているので、恒温槽74によ
る熱的影響が少なく、装置の信頼性を向上させる。さら
にまた、サンプルバルブ73を恒温槽74の内部に配設
し、サンプルバルブ73内に検出器80とヒータ90を
組込み、外周に第1、第2のカラム87、88を配設し
ているので、バルブ73およびカラム87、88を良好
に加熱保温することができる。また、アナライザケース
70は楕円球状体に形成されて表面積が大きく、恒温槽
74による熱を効果的に放熱する。また、アナライザボ
ード75、減圧弁76、トランス77等はアナライザケ
ース70の内底部に配設されているため、恒温槽74に
よる熱的影響を少なくすることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るガスク
ロマトグラフのアナライザ装置によれば、アナライザケ
ースを楕円球状体に形成しているので、その表面積が大
きく、放熱効果大で、内部の温度変動を軽減防止するこ
とができ、サンプルガスの加熱保温を良好に行うことが
できる。また、恒温槽による増幅器や温度制御装置のプ
リント基板、コネクタ、アナライザボード、トランス、
減圧弁等への熱的影響も少なくすることができる。さら
にまた、サンプルバルブ内に検出器およびヒータを組み
込んでユニット化しているので、これらの取付作業が簡
単である上、バルブおよび検出器を効果的に加熱保温す
ることができる。また第2のカラムをサンプルバルブの
外周に巻装し、その外側に第1のカラムを巻装している
ので、第2のカラムの加熱保温も良好で、分離能を向上
させることができる。加えて、アナライザケースと円筒
状ケースとで耐圧防爆ケースを形成し、これらの内部に
アナライザ構成部品を収納配置しているので、アナライ
ザ装置自体を小型化することができるなど、その効果は
大である。
【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アナライザ
装置を示す断面図である。
【図2】ガスクロマトグラフをスタンションに取り付け
た状態を示す外観斜視図である。
【図3】サンプルコンディショナ装置の内部構造を示す
斜視図である。
【図4】ハウジングブロックの外観斜視図である。
【図5】図4のV−V線断面図である。
【図6】図4のVI−VI線断面図である。
【図7】マニホールドの底面図である。
【図8】図1のVIII−VIII線断面図である。
【図9】ガスクロマトグラフの従来例を示す正面図であ
る。
【符号の説明】
2  サンプルコンディショナ装置 3  アナライザ装置 20  ガスクロマトグラフ 70  アナライザケース 72  マニホールド 73  サンプルバルブ 74  恒温槽 75  アナライザボ−ド 76  減圧弁 77  トランス 80  検出器 87  第1のカラム 88  第2のカラム 90  ヒータ 91  キャリアガス導入口 92  サンプルガスまたは標準ガス導入口93  サ
ンプルガス送出口 100  円筒状ケース 101  プリント基板 106  107  コネクタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  楕円球状体からなるアナライザケース
    の下端開口部にキャリアガス導入口、サンプルガスまた
    は標準ガス導入口およびサンプルガス送出口を有するマ
    ニホールドを嵌合配置し、このマニホールド上に恒温槽
    を配設してその内部にヒータと検出器を備えたサンプル
    バルブを配設し、またこのバルブの外周上部には第1お
    よび第2のカラムを、第2のカラムを内側にして巻回配
    置し、前記アナライザケースの内底部の恒温槽周囲には
    電気部品を載置したアナライザボード、トランスおよび
    減圧弁を配設し、かつプリント基板、コネクタ等を内蔵
    する円筒状ケースを前記アナライザケースの外周に突設
    したことを特徴とするガスクロマトグラフのアナライザ
    装置。
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