特許 6500441 パージ・冷却機構部

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6500441

(24)【登録日】2019年3月29日

(45)【発行日】2019年4月17日

(54)【発明の名称】パージ・冷却機構部

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/54 20060101AFI20190408BHJP

   G01N 30/04 20060101ALI20190408BHJP

【ＦＩ】

   G01N30/54 C

   G01N30/04 C

【請求項の数】7

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-290(P2015-290)

(22)【出願日】2015年1月5日

(65)【公開番号】特開2016-125912(P2016-125912A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2017年10月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】米山 謙二郎

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 栄司

【審査官】 大瀧 真理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２５６２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７８１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−０３８９６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−１８６２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００５７３６１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３０／００ − ３０／９６

Ｇ０１Ｎ ２５／００

Ｆ２５Ｂ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導入された計装空気を、パージ用計装空気あるいは冷却用計装空気として一つの出力端から出力するパージ・冷却機構部であって、
供給された空気を冷風と温風とに分離するボルテックスチューブと、
パージ用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブを介さずに前記一つの出力端に導き、冷却用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブに導くとともに、前記ボルテックスチューブが出力する冷風を前記一つの出力端に導く流路制御機構と、
を備えたことを特徴とするパージ・冷却機構部。

【請求項2】

前記パージ用計装空気として出力する場合に流量調整を行なうための機構をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のパージ・冷却機構部。

【請求項3】

前記ボルテックスチューブの冷風出力端と前記一つの出力端との間に、逆流阻止機構が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のパージ・冷却機構部。

【請求項4】

前記逆流阻止機構は、逆止弁あるいは２方向弁であることを特徴とする請求項３に記載のパージ・冷却機構部。

【請求項5】

導入された計装空気を、常温パージ用計装空気、暖温パージ用計装空気、冷却用計装空気のいずれかとして一つの出力端から出力するパージ・冷却機構部であって、
供給された空気を冷風と温風とに分離するボルテックスチューブと、
常温パージ用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブを介さずに前記一つの出力端に導き、
暖温パージ用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブに導くとともに、前記ボルテックスチューブが出力する温風を前記一つの出力端に導き、
冷却用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブに導くとともに、前記ボルテックスチューブが出力する冷風を前記一つの出力端に導く流路制御機構と、
を備えたことを特徴とするパージ・冷却機構部。

【請求項6】

前記流路制御機構は、３個の３方向弁で構成されることを特徴とする請求項５に記載のパージ・冷却機構部。

【請求項7】

常温パージ用計装空気および暖温パージ用計装空気として出力する場合に流量調整を行なうための機構をさらに備えていることを特徴とする請求項５または６に記載のパージ・冷却機構部。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プロセスガスクロマトグラフに係り、特に、カラムオーブンにパージ用あるいは冷却用の計装空気を供給するパージ・冷却機構部に関する。

【背景技術】

【0002】

プロセスガスクロマトグラフにおいて、内圧防爆型のカラムオーブンでは、内圧を高めるとともに、計装空気等をカラムオーブン内に導入することで危険ガスをパージする。また、常温以下の定値制御や分析後の強制冷却等を行なうために、冷風をカラムオーブン内に導入する機能を備えているものもある。

【0003】

このようなパージ・冷却動作を行なうため、図９に示すようなパージ・冷却機構部３２０を備えたプロセスガスクロマトグラフ３００が実用化されている。本図に示すように、パージ・冷却機構部３２０は、計装空気を導入し、カラムオーブン３１０にパージ用計装空気あるいは冷却用計装空気を供給する機構部である。計装空気は、コンプレッサ等によって所定の圧力に調整されているものとする。

【0004】

カラム３１１が取り付けられたカラムオーブン３１０は、ヒータ３１２を備えており、恒温分析、昇温分析を行なえるようになっている。また、パージ・冷却機構部３２０から供給された計装空気は、パージ・冷却の用に供した後、排気ベント３１３から排気される。

【0005】

パージ・冷却機構部３２０は、Ｔ字管３２１、３方向弁３２２、減圧弁３２３、ボルテックスチューブ３２４を備えている。導入された計装空気はＴ字管３２１で分岐し、一方は直接３方向弁３２２に流れ、他方は減圧弁３２３を介して３方向弁３２２に流れる。３方向弁３２２の共通ポートは、供給された圧縮空気を冷風と温風とに分離して出力するボルテックスチューブ３２４に接続されており、冷風がカラムオーブン３１０に供給されるようになっている。

【0006】

分析中のカラムオーブン３１０に、パージ用計装空気を供給する場合には、矢印Ａの経路で計装空気が流れるように３方向弁３２２を設定する。すなわち、パージ・冷却機構部３２０に導入された計装空気は、減圧弁３２３で流量調整され、ボルテックスチューブ３２４に導かれる。パージ用計装空気では流量調整が必要であるため、減圧弁３２３で流量調整するようにしている。

【0007】

分析後の強制冷却等を行なうために、カラムオーブン３１０に冷却用計装空気を供給する場合には、矢印Ｂの経路で計装空気が流れるように３方向弁３２２を設定する。すなわち、パージ・冷却機構部３２０に導入された計装空気は、減圧弁３２３を通らずにボルテックスチューブ３２４に導かれる。冷却用計装空気では流量調整が不要であるため、減圧弁３２３を経由しないようにしている。また、計装空気を減圧せずにボルテックスチューブ３２４に導くことで、ボルテックスチューブ３２４が出力する冷風比率を高めている。

【0008】

矢印Ａ、矢印Ｂのいずれの経路を流れる計装空気ともボルテックスチューブ３２４に導かれた後は、分離された冷風がカラムオーブン３１０に供給される。そして、パージ用計装空気を供給した場合は、カラムオーブン３１０内をパージして、排気ベント３１３から排気され、冷却用計装空気を供給した場合は、カラムオーブン３１０内を急速冷却して、排気ベント３１３から排気され、一方、ボルテックスチューブ３２４で分離された温風は、カラムオーブン３１０に導かれることなく排気される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１２−７８１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

従来のパージ・冷却機構部は、冷却用計装空気、パージ用計装空気にかかわらず、ボルテックスチューブ３２４が分離した冷風をカラムオーブン３１０に供給していた。

【0011】

このため、常温以上の定値制御や昇温制御で分析を行なう際にパージ用計装空気を供給するときは、常温よりも低い温度の計装空気が供給されることから、常温の計装空気をパージ用計装空気として用いる場合よりも、ヒータ３１２が温度調整に要する消費電力が大きくなる。

【0012】

そこで、本発明は、導入された計装空気をパージ用計装空気あるいは冷却用計装空気として出力するパージ・冷却機構部において、パージ用計装空気の供給時における電力消費量を削減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様であるパージ・冷却機構部は、導入された計装空気を、パージ用計装空気あるいは冷却用計装空気として出力端から出力するパージ・冷却機構部であって、供給された空気を冷風と温風とに分離し、冷風が前記出力端に出力されるボルテックスチューブと、パージ用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブを介さずに前記出力端に導き、冷却用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブに導く流路制御機構と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記パージ用計装空気として出力する場合に流量調整を行なうための機構をさらに備えることができる。
また、前記ボルテックスチューブの冷風出力端と前記出力端との間に、逆流阻止機構が設けられていてもよい。
このとき、前記逆流阻止機構は、逆止弁あるいは２方向弁とすることができる。
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様であるパージ・冷却機構部は、導入された計装空気を、常温パージ用計装空気、暖温パージ用計装空気、冷却用計装空気のいずれかとして出力端から出力するパージ・冷却機構部であって、供給された空気を冷風と温風とに分離するボルテックスチューブと、常温パージ用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブを介さずに前記出力端に導き、暖温パージ用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブに導くとともに、前記ボルテックスチューブが出力する温風を前記出力端に導き、冷却用計装空気として出力する場合に、導入された計装空気を前記ボルテックスチューブに導くとともに、前記ボルテックスチューブが出力する冷風を前記出力端に導く流路制御機構と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記流路制御機構は、３個の３方向弁で構成されることができる。
また、常温パージ用計装空気および暖温パージ用計装空気として出力する場合に流量調整を行なうための機構をさらに備えていてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、パージ用計装空気の供給時における電力消費量を削減するとともに、計装空気の使用効率を高めるパージ・冷却機構部が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係るパージ・冷却機構部の第１実施例を示す図である。

【図2】分析中のカラムオーブンに、パージ用計装空気を供給する場合の計装空気の経路を示す図である。

【図3】分析中のカラムオーブンに、冷却用計装空気を供給する場合の計装空気の経路を示す図である。

【図4】本発明に係るパージ・冷却機構部の第１実施例の変形例を示す図である。

【図5】本発明に係るパージ・冷却機構部の第２実施例を示す図である。

【図6】分析中のカラムオーブンに、常温のパージ用計装空気を供給する場合の計装空気の経路を示す図である。

【図7】分析中のカラムオーブンに、温風のパージ用計装空気を供給する場合の計装空気の経路を示す図である。

【図8】分析中のカラムオーブンに、冷却用計装空気を供給する場合の計装空気の経路を示す図である。

【図9】従来のパージ・冷却機構部の構成を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るパージ・冷却機構部の第１実施例を示す図である。本図に示すように、パージ・冷却機構部１２０は、例えば、カラムオーブン３１０を備えたプロセスガスクロマトグラフ１００に用いられる。

【0017】

本図に示すように、パージ・冷却機構部１２０は、入力端から計装空気を導入し、出力端からカラムオーブン３１０にパージ用計装空気あるいは冷却用計装空気を供給する。計装空気は、コンプレッサ等によって所定の圧力に調整されているものとする。

【0018】

カラム３１１が取り付けられたカラムオーブン３１０は、ヒータ３１２を備えており、恒温分析、昇温分析を行なえるようになっている。また、パージ・冷却機構部３２０から供給された計装空気は、パージ・冷却の用に供した後に排気ベント３１３から排気される。

【0019】

パージ・冷却機構部１２０は、３方向弁１２１、減圧弁１２２、ボルテックスチューブ１２３、逆止弁１２４、Ｔ字管１２５を備えている。導入された計装空気は、３方向弁１２１でいずれかのポートに分岐される。一方のポートから出力された計装空気は、減圧弁１２２、Ｔ字管１２５を介してカラムオーブン３１０に供給される。他方のポートから出力された計装空気は、ボルテックスチューブ１２３に導かれる。ボルテックスチューブ１２３で分離された冷風は、逆止弁１２４、Ｔ字管１２５を介してカラムオーブン３１０に供給される。なお、流路を制御する機構であれば３方向弁１２１に限られない。また、流量を調整する機構であれば、減圧弁１２２に限られない。

【0020】

逆止弁１２４は、減圧弁１２２を通過した計装空気が、ボルテックスチューブ１２３側に流れないようにするために設けられている。また、ボルテックスチューブ１２３で分離された温風は、カラムオーブン３１０に導かれることなく排気される。

【0021】

分析中のカラムオーブン３１０に、パージ用計装空気を供給する場合には、図２の破線矢印が示す経路で計装空気が流れるように３方向弁１２１を設定する。すなわち、パージ・冷却機構部１２０に導入された計装空気は、減圧弁１２２で流量調整され、Ｔ字管１２５を介してそのままカラムオーブン３１０に供給される。そして、カラムオーブン３１０内の危険ガスをパージして、排気ベント３１３から排気さる。パージ用計装空気では流量調整が必要であるため、減圧弁１２２で流量調整するようにしている。

【0022】

分析後の強制冷却等を行なうために、カラムオーブン３１０に冷却用計装空気を供給する場合には、図３の破線矢印が示す経路で計装空気が流れるように３方向弁１２１を設定する。すなわち、パージ・冷却機構部１２０に導入された計装空気は、３方向弁１２１によりボルテックスチューブ１２３に導かれる。冷却用計装空気では流量調整が不要であるため、減圧弁１２２を経由しないようにしている。また、計装空気を減圧せずにボルテックスチューブ１２３に導くことで、ボルテックスチューブ１２３が出力する冷風比率を高めるようにしている。

【0023】

ボルテックスチューブ１２３に導かれた計装空気は、冷風と温風とに分離され、冷風が逆止弁１２４、Ｔ字管１２５を介してカラムオーブン３１０に供給される。そして、カラムオーブン３１０内を急速冷却して、排気ベント３１３から排気される。なお、分離された温風はカラムオーブン３１０外で排気される。

【0024】

このように、本発明の第１実施例のパージ・冷却機構部１２０は、パージ用計装空気を供給する場合に、計装空気がボルテックスチューブ１２３を通らないため、常温のままカラムオーブン３１０に供給される。このため、冷風が供給されていた従来よりも、ヒータ３１２が温度調整に要する電力消費量を削減することができる。

【0025】

また、パージ用計装空気を供給する場合には、従来のようにボルテックスチューブ１２３で分離された冷風のみを供給するのではなく、パージ・冷却機構部１２０に供給された計装空気をすべてカラムオーブン３１０に供給するため、計装空気の使用効率を高めることができる。

【0026】

図４は、本発明に係るパージ・冷却機構部１２０の第１実施例の変形例を示す図である。第１実施例の変形例では、第１実施例における逆止弁１２４に代えて、２方向弁１２６を用いている。他の構成については第１実施例と同様である。

【0027】

第１実施例の変形例では、３方向弁１２１は、第１実施例と同様の制御を行ない、２方向弁１２６に関して、パージ用計装空気を供給する場合に２方向弁１２６を遮断し、分析後の強制冷却等を行なう場合に２方向弁１２６を開く制御を行なう。これにより、第１実施例と同様の動作を行なうことなるため、ヒータ３１２が温度調整に要する電力消費量を削減することができるとともに、計装空気の使用効率を高めることができる。さらに、２方向弁１２６は、一般に逆止弁より配管抵抗が小さいため、分析後の強制冷却等を行なう場合に供給できる冷風量が多くなり、冷却時間を短縮することが可能となる。

【0028】

図５は、本発明に係るパージ・冷却機構部の第２実施例を示す図である。第２実施例では、パージ用計装空気を供給する際に、常温の計装空気の供給に加え、常温よりも温度の高い計装空気を供給できるようになっている。

【0029】

例えば、高い温度での定値制御や昇温制御を行なう場合等に、暖気を供給することで、ヒータ３１２での加熱量を減らすことができる。このため、パージ用計装空気の供給時における電力消費量をさらに削減することができる。一方、ヒータ３１２での加熱がそれほど必要とされない定値制御や昇温制御を行なう場合には、常温の計装空気を供給すればよい。

【0030】

本図に示すように、パージ・冷却機構部１３０は、第１実施例と同様に、カラムオーブン３１０を備えたプロセスガスクロマトグラフ１００等に用いられる。以下、第１実施例と同様の部分については説明を簡略にする。

【0031】

パージ・冷却機構部１３０は、第１の３方向弁１３１、第１の減圧弁１３２、ボルテックスチューブ１３３、第１のＴ字管１３４、第２の３方向弁１３５、第２の減圧弁１３６、第２のＴ字管１３７、第３の３方向弁１３８を備えている。

【0032】

導入された計装空気は、第１の３方向弁１３１でいずれかのポートに分岐される。一方のポートから出力された計装空気は、第１の減圧弁１３２、第１のＴ字管１３４、第２のＴ字管１３７を介してカラムオーブン３１０に供給される。

【0033】

第１の３方向弁１３１で他方のポートから出力された計装空気は、ボルテックスチューブ１３３に導かれる。ボルテックスチューブ１３３で分離された冷風は、第２の３方向弁１３５に導かれる。そして、第２の３方向弁１３５により、第１のＴ字管１３４、第２のＴ字管１３７を介してカラムオーブン３１０に供給される経路か、排気かに分岐される。

【0034】

ボルテックスチューブ１３３で分離された温風は、第２の減圧弁１３６を介して第３の３方向弁１３８に導かれる。そして、第３の３方向弁１３８により、第２のＴ字管１３７を介してカラムオーブン３１０に供給される経路か、排気かに分岐される。

【0035】

分析中のカラムオーブン３１０に、常温のパージ用計装空気を供給する場合には、図６の破線矢印が示す経路で計装空気が流れるように第１の３方向弁１３１、第２の３方向弁１３５、第３の３方向弁１３８を設定する。すなわち、パージ・冷却機構部１３０に導入された計装空気は、第１の減圧弁１３２で流量調整され、第１のＴ字管１３４、第２のＴ字管１３７を介してそのままカラムオーブン３１０に供給される。そして、カラムオーブン３１０内の危険ガスをパージして、排気ベント３１３から排気さる。

【0036】

分析中のカラムオーブン３１０に、暖温のパージ用計装空気を供給する場合には、図７の破線矢印が示す経路で計装空気が流れるように第１の３方向弁１３１、第２の３方向弁１３５、第３の３方向弁１３８を設定する。すなわち、パージ・冷却機構部１３０に導入された計装空気は、第１の３方向弁１３１によりボルテックスチューブ１３３に導かれる。

【0037】

ボルテックスチューブ１３３に導かれた計装空気は、冷風と温風とに分離され、温風は第２の減圧弁１３６で流量調整され、第３の３方向弁１３８により、第２のＴ字管１３７を介してカラムオーブン３１０に供給される。そして、カラムオーブン３１０内の危険ガスをパージして、排気ベント３１３から排気さる。一方、ボルテックスチューブ１３３で分離された冷風は第２の３方向弁１３５により、カラムオーブン３１０に導かれることなく排気される。

【0038】

分析後の強制冷却等を行なうために、カラムオーブン３１０に冷却用計装空気を供給する場合には、図８の破線矢印が示す経路で計装空気が流れるように第１の３方向弁１３１、第２の３方向弁１３５、第３の３方向弁１３８を設定する。すなわち、パージ・冷却機構部１３０に導入された計装空気は、第１の３方向弁１３１によりボルテックスチューブ１３３に導かれる。

【0039】

ボルテックスチューブ１３３に導かれた計装空気は、冷風と温風とに分離され、冷風は、第２の３方向弁１３５により、第１のＴ字管１３４、第２のＴ字管１３７を介してカラムオーブン３１０に供給される。そして、カラムオーブン３１０内を急速冷却して、排気ベント３１３から排気される。一方、ボルテックスチューブ１３３で分離された温風は第２の減圧弁１３６を通過し、第３の３方向弁１３８により、カラムオーブン３１０に導かれることなく排気される。

【符号の説明】

【0040】

１００…プロセスガスクロマトグラフ、１２０…パージ・冷却機構部、１２１…３方向弁、１２２…減圧弁、１２３…ボルテックスチューブ、１２４…逆止弁、１２５…Ｔ字管、１２６…２方向弁、１３０…パージ・冷却機構部、１３１…第１の３方向弁、１３２…第１の減圧弁、１３３…ボルテックスチューブ、１３４…第１のＴ字管、１３５…第２の３方向弁、１３６…第２の減圧弁、１３７…字管、１３８…第３の３方向弁、３１０…カラムオーブン、３１１…カラム、３１２…ヒータ、３１３…排気ベント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】