JPH0742130Y2 - ガスクロマトグラフのサンプルコンデイシヨナ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、カラム内に充填した充填剤とサンプルガスと
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
グラフのサンプルコンディショナ装置に係り、特にサン
プルガス中に含まれている高沸点成分を完全に気化し、
凝縮を防止するベーパライザの改良に関するものであ
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うこの種のプロセス用ガスクロマト
グラフは、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
スをアナライザに供給して各ガス成分を分離、検出し、
その濃度を測定すると共に、次回のサンサンプルングの
ための洗浄としてキャリアガスで管路やカラムをバック
フラッシュするという一連の動作をシーケンスにしたが
って自動的に繰り返し行うようにしている。サンプルコ
ンディショナ装置としては、サンプルガス中に含まれて
いる高沸点成分を完全に気化させるベーパライザ、サン
プルガス中のダストを除去するフィルタ、サンプルガス
および標準ガスの流量を測定するロータメータ、標準ガ
スとサンプルガスの流量を調整するニードル弁、サンプ
ルガスと標準ガスの流路を切り換える切換スイッチ等で
構成され、これらをハウジング内に組み込み配管で接続
している。一方、アナライザは加熱器、カラム、サンプ
ルバルブ、検出器、減圧弁、電気機器部等を備えてい
る。

ベーパライザとしては、二重管構造の内管をスチームま
たはホットオイルで、あるいは単管に電熱線かスチーム
管を巻き、加熱によって管内に流入されたサンプルガス
中の高沸点成分を気化させる方法が最も一般的である。
第９図および第10図はそれぞれこのようなベーパライザ
の従来例を示すものである。すなわち、第９図に示すベ
ーパライザ１は、試料管２と、スチィーム管３を二重管
構造とし、スチィーム管３内に導かれる蒸気またはホッ
トオイル４によって試料管２を加熱し、入口部５より試
料管２内に供給されるサンプルガス６を完全に気化し、
この気化したサンプルガス７を出口部８より不図示のア
ナライザに導くように構成したものである。一方、第10
図のベーパライザ１は試料管２の外側に加熱コイルまた
はスチーム銅管９を螺旋状に巻き付け、試料管２を加熱
するように構成したものである。

なお、10は断熱材、11、12はそれぞれ入口部５と出口部
８を形成するチューブであり、サンプルガス中に液状成
分が含まれている場合、入口側チューブ11によって液状
成分が試料管２内に入らないようし、該試料管２内で完
全に気化させるようにしている。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のベーパライザ１にあっ
てはいずれも機能、構造面から形状が大きいこと、した
がって熱効率が悪く、またベーパライザ１を収納する恒
温槽の大型化につながり、他装置との一体化が難しいこ
とから分離型、つまり各々が恒温槽を必要とする二重構
造システムとなる。このことは、単に経済的熱効率の悪
さに留まらず、部品点数の増加要因となり、コスト高を
招くと云う問題を生じる。さらに、重要なことは、液状
成分の気化後における保温の不備、不完全のために起こ
るサンプルガスの再液化であって、液状成分のアナライ
ザへの流入による分析機能が不能になる危険性があるこ
とから、恒温槽はもとよりサンプルコンディショナとア
ナライザとの接続部の十分な保温処置が必要であった。

したがって、本考案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、熱効率
を高め小型にしてベーパライザの気化能力を増大させる
と共に、構造簡易にして部品点数が少なく、コスト低減
とメインテナンスの簡素化を図るようにしたガスクロマ
トグラフのサンプルコンディショナ装置を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 本考案は上記目的を達成するため、金属製のハウジング
ブロックの内部にサンプルガスをアナライザに送出する
サンプルガス流路およびサンプルガスを一定温度に保持
するヒータを設けると共に、該ヒータに隣接して前記サ
ンプルガス流路の一部を横切るベーパライザ本体を前記
ハウジングブロックにねじ込み、このベーパライザ本体
内に形成した前記サンプルガス流路と連通する通路に焼
結フィルタを配設したものである。

［作用］ 本考案において、ハウジングブロックは内部にサンプル
ガス流路とヒータが設けられると共に、ベーパライザが
ねじ込まれ、サンプルガスおよびベーパライザを加熱保
温するヒータを構成し、また流路間の配管を不要にす
る。ベーパライザはハウジングブロックのねじ孔にねじ
込まれて一体化され、該ブロックと大きな接触面積を有
する。ベーパライザに組み込まれた焼結フィルタは、サ
ンプルが図流入口部における流量調整機能と、ダスト除
去機能を兼ねる。

［実施例］ 以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本考案に係るサンプルコンディショナ装置の要
部拡大断面図、第２図は同装置の内部構造を示す斜視
図、第３図はハウジングブロックの外観斜視図、第４図
は第３図のIV-IV線断面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線
断面図、第６図はアナライザの断面図、第７図はガスク
ロマトグラフの正面図である。

第６図および第７図において、全体を符号21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22と、
サンプルコンディショナ装置22上に設置されたアナライ
ザ23と、アナライザ23の前面に接続固定された電気機器
部24とで構成されている。

前記サンプルコンディショナ装置22は、上面中央部が開
放する箱型のハウジング25を備え、このハウジング25内
には第１図、第３図〜第５図に示すステンレス等の金属
からなるハウジングブロック26が配設されている。

前記ハウジングブロック26は、上下に対向する略水平な
上部および下部ブロック26A、26Bと、これら両ブロック
26A、26Bを連結する略垂直な連結部26Cとで構成され、
上部ブロック26Aの上面には、キャリアガス送出口27、
サンプルガスまたは標準ガス送出口28、サンプルガス導
入口29および複数個のねじ孔30を有する円盤31が密接さ
れねじ止め固定されている。また、上部ブロック26Aの
前面には２つのニードル弁調整用孔32a、32b（第３図〜
第５図）が、左側面にはキャリアガス供給口33（第２
図、第５図）が、右側面にはバイパスベント口34および
サンプルベント口35（第２図、第３図）がそれぞれ開口
されている。

一方、前記下部ブロック26Bの前面にはフィルタ46、47
をそれぞれ収納する２つのフィルタ取付用孔45a、45b
（第２図、第４図、第５図）と、ベーパライザ48を収納
するベーパライザ取付用孔49が設けられ、下面にはサン
プルガス供給口50、標準ガス供給口51、スチーム入口52
およびスチーム出口53が設けられている。

前記ハウジングブロック26の内部には第２図、第４図お
よび第５図に示すように前記キャリアガス送出口27とキ
ャリアガス供給口33を連通するキャリアガス用流路36、
前記サンプルガスまたは標準ガス送出口28と切換スイッ
チ55を接続するサンプルガスまたは標準ガス用流路37、
サンプルガス供給口50と切換スイッチ55を接続するサン
プルガス流路37A、標準ガス供給口51と切換スイッチ55
を接続する標準ガス流路37b、サンプルガス流路37Aの途
中とバイパスベント口34とを接続するバイパスベント流
路38、サンプルガス導入口29とサンプルベント口35を連
通するサンプルベント流路39およびスチーム入口52とス
チーム出口53を接続するスチーム流路56が形成されてい
る。

前記２つのニードル弁40、41はサンプルガスまたは標準
ガス用流路37とバイパスベント流路38の途中にそれぞれ
組み込まれて配設されている。これらニードル弁40、41
は前記ニードル弁調整用孔32a、32b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33にはキャリアガスCGが送給さ
れ、キャリアガス用流路36を通ってアナライザ23に送り
込まれる。サンプルガス導入口29にはアナライザ23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39を通ってサンプルベント口55より
廃棄される。

前記フィルタ46、47を収納するフィルタ取付用孔45a、4
5bはキャップ57によってそれぞれ閉鎖されている。バイ
パスベント流路38の途中には第１のロータメータ58およ
びニードル弁41を設けられている。前記サンプルガスま
たは標準ガス用流路37の途中には前記フィルタ47、第２
のロータメータ59および前記ニードル弁40が組み込まれ
ている。前記サンプルガス流路37Aにはベーパライザ48
とフィルタ46が組み込まれており、これら両者間の部分
においてバイパスベント流路38が接続されている。前記
標準ガス供給口51にはキャリアガスCGと同一のガスから
なる標準ガスHGが導かれる。

前記ベーパライザ48は、第１図に示すように中間部外周
面に雄螺子部61が形成され、内部先端側に外周面と先端
面に開口する略Ｔ字状の通路62を有するベーパライザ本
体48Aと、前記通路62内に配設されたステンレス等から
なる焼結フィルタ63とで構成され、前記ハウジングブロ
ック26の下部ブロック26Bの前面に前記サンプルガス流
路37Aを横切って形成された前記ベーパライザ取付用孔4
9にＯリング64を介してねじ込まれている。このため、
ベーパライザ取付用孔49の内周面には前記雄螺子部61が
螺合する雌ねじが形成されている。ベーパライザ本体48
Aをねじ込むと、通路62は前記サンプルガス流路37Aに連
通される。ベーパライザ本体48Aの前端面にはマイナス
（またはプラス）溝65が形成されており、これにドライ
バを差し込んで緩み方向に回転させると、ベーパライザ
48をベーパライザ取付用孔49から簡単に取り出すことが
できる。

第８図はベーパライザ48の他の実施例を示す一部破断正
面図であり、通路62の３つの開口端のうち、ベーパライ
ザ本体48Aの先端面に開口する開口部を大径孔67とし、
この大径孔67に焼結フィルタ63を配設したものである。

前記第１、第２のロータメータ58、59はテーパ管とフロ
ートを有し、サンプルガスSGと、標準ガスHGの流量を測
定するもので、前記上部ブロック26Aと下部ブロック26B
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26Aと下部ブロック26B間にはハウジン
グブロック26の温度を測定する温度計70（第３図）が両
ロータメータ58、59間に位置して配設されている。第１
のロータメータ58は、フィルタ46とニードル弁41との間
に設けられ、第２のロータメータ59はフィルタ47とニー
ドル弁40との間に介在されている。

前記切換スイッチ55は、下部ブロック26Bの右側面に設
けられた切替つまみ71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37を前記標
準ガス供給口51に接続し、サンプルガス供給時には前記
サンプルガス供給口50に接続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50よりサンプルガス流路37Aに導かれる
サンプルガスSGは、ベーパライザ48−第１のロータメー
タ58−ニードル弁41−バイパスベント流路38を通ってバ
イパスベント口34より廃棄され、標準ガス供給口51より
供給される標準ガスHGは、切換スイッチ55−フィルタ47
−第２のロータメータ59−ニードル弁40−を経てアナラ
イザ23に導かれる。一方、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
48−フィルタ46−切換スイッチ55−フィルタ47−第２の
ロータメータ59−ニードル弁40を経てアナライザ23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55が標準ガス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。

なお、フィルタ46、47、切換スイッチ55およびロータメ
ータ58、59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。

前記ハウジングブロック26内に形成された前記スチーム
流路56は、スチームSTが供給されることで前記ハウジン
グブロック26全体を加熱し、上記した各種内部流路およ
びベーパライザ48を加熱するヒータを形成し、サンプル
ガスSGを所定温度（120℃〜150℃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℃程度、圧力
は10kgf/cm²以下である。

前記アナライザ23は、第６図に示すように長軸を前後方
向に向けて前記サンプルコンディショナ装置22の円盤31
上に設置固定される略扁平な玉子型のアナライザケース
80を備えており、その下面開口部81には前記ハウジング
ブロック26の円盤31上に設置され、ねじ孔30（第３図）
にねじ込まれる複数個の止めねじ（図示せず）によって
固定されるアナライザマニホールド82が嵌合固定されて
いる。アナライザマニホールド82の上面にはサンプルバ
ルブ83と、これを取り囲む恒温槽84が配設され、さらに
該恒温槽84の外側にはキャリアガスCGの圧力を所定圧に
減圧する減圧弁85、トランス86等が配設されている。

前記サンプルバルブ83は内部に形成された流体通路87を
切替え、測定時にサンプルガスSGを検出器88へ導き、非
測定時にはキャリアガスCGを検出器88へ導くもので、例
えば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90と、センタープレート90
の表裏面にそれぞれダイヤフラム91、92を介して対向配
設された複数個のプランジャ93、94と、これらのプラン
ジャ93、94を交互に動作させる上、下ピストン95、96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91、92を交互に弾性変形させ、プ
ランジャ93、94をピストン95、96によって動作させダイ
ヤフラム91、92に交互に押し付けることにより、流体通
路87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。そして、サンプルバルブ83の周囲に
はサンプルガスSGを各ガス成分に分離するカラム98が配
設され、さらに内部には該カラム98を一定温度に加熱保
温するヒータ104が組み込まれている。

なお、サンプルバルブ83自体は、検出器88およびヒータ
104を内蔵する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。

前記アナライザマニホールド82の下面には第８図に示す
ようにキャリアガス導入口100、サンプルガスまたは標
準ガス導入口101およびサンプルガス送出口102が、前記
円盤31（第３図）の上面に開口するキャリアガス送出口
27、サンプルガスまたは標準ガス送出口28、サンプルガ
ス導入口29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100、サンプルガ
スまたは標準ガス導入口101およびサンプルガス送出口1
02は該マニホールド内に形成された流路103（第６図）
を介して前記サンプルバルブ83の流体通路87に連通され
ている。

なお、アナライザ23自体は本考案と直接関係ないため、
これ以上の詳細な説明を省略する。前記電気機器部24
は、円筒状のケース110（第６図）を備え、内部には恒
温槽温度制御回路等ガスクロマトグラフを駆動制御する
ための回路基板、表示装置等の各種電気部品が収納配置
されている。

かくしてこのような構成からなるガスクロマトグラフの
サンプルコンディショナ装置22にあっては、ハウジング
ブロック26内にサンプルガスSG、標準ガスHG、キャリア
ガスCGおよびスチームSTの流路37、36、56を設けると共
にベーパライザ48およびスチームヒータを組み込み、該
ブロック自体およびベーパライザ48をスチームSTによっ
て加熱保温することで熱交換器を形成しているので、配
管を一切必要とせず流路を短縮化でき、また、直接流路
およびベーパライザ48を加熱するため、熱効率がよく、
サンプルガスSGの温度低下を防止することができる。ま
た、配管を必要としなければ、サンプルコンディショナ
装置22自体の小型化を可能にすると共に保温に要する熱
量が少なくて済み、経済的である。さらに、ベーパライ
ザ48をハウジングブロック26のベーパライザ取付用孔49
にねじ結合によって取り付けているため、両者の接触面
積が大で、スチームSTの熱をベーパライザ48により一層
効果的に伝達でき、また簡単に取付、取り外しができる
ため、メインテナンスも容易である。さらにまた、ベー
パライザ48内に焼結フィルタ63を備えているので、サン
プルガス流入口部における流量調整機能と、サンプルガ
スSG中のダスト、ミストを除去する機能を兼ね備えてい
る。

加えて、アナライザマニホルド82を円盤31に密接固定し
ているので、サンプルコンディショナ装置22とアナライ
ザ23との接続部における流路の保温処置が不要で、一層
装置を簡素化することができる。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案に係るガスクロマトグラフの
サンプルコンディショナ装置は、ハウジングブロック内
にサンプルガス流路を設けると共に、ベーパライザおよ
びヒータを組み込んだので、配管を必要とせず、小型に
して熱効率が高く、サンプルガス中の液状成分を確実に
気化することができ、ガス分析の信頼性を向上させるこ
とができる。また、小型化による他装置との一体化を可
能にするばかりか、構造が単純でメインテナンスを容易
にする上、部品点数を削減でき、コスト低減を図ること
ができる。また、ベーパライザは、焼結フィルタを組み
込んでいるので、サンプルガスの流量調整機能と、ダス
ト除去機能を兼ね備えるなど、その実用的効果は非常に
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るサンプルコンディショナ装置の要
部拡大断面図、第２図は同装置の内部構造を示す斜視
図、第３図はハウジングブロックの外観斜視図、第４図
は第３図のIV-IV線断面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線
断面図、第６図はアナライザの断面図、第７図はガスク
ロマトグラフの正面図、第８図はベーパライザの他の実
施例を示す一部破断正面図、第９図および第10図はそれ
ぞれベーパライザの従来例を示す断面図である。 22……サンプルコンディショナ装置、23……アナライ
ザ、26……ハウジングブロック、27……キャリアガス送
出口、28……サンプルガスまたは標準ガス送出口、29…
…サンプルガス導入口、36……キャリアガス用流路、37
……サンプルガスまたは標準ガス用流路、37A……サン
プルガス流路、37B……標準ガス流路、38……バイパス
ベント流路、40、41……ニードル弁、46、47……フィル
タ、48……ベーパライザ、48A……ベーパライザ本体、5
0……サンプルガス供給口、51……標準ガス供給口、55
……切換スイッチ、56……スチーム流路、58、59……ロ
ータメータ、61……雄螺子部、62……通路、63……焼結
フィルタ、80……アナライザケース、82……アナライザ
マニホールド、83……サンプルバルブ、88……検出器、
98……カラム、SG……サンプルガス、HG……標準ガス、
CG……キャリアガス、ST……スチーム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製のハウジングブロックの内部にサン
   プルガスをアナライザに送出するサンプルガス流路およ
   びサンプルガスを一定温度に保持するヒータを設けると
   共に、該ヒータに隣接して前記サンプルガス流路の一部
   を横切るベーパライザ本体を前記ハウジングブロックに
   ねじ込み、このベーパライザ本体内に形成した前記サン
   プルガス流路と連通する通路に焼結フィルタを配設した
   ことを特徴とするガスクロマトグラフのサンプルコンデ
   ィショナ装置。