JP7634483B2 - Analytical device and analytical system - Google Patents
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Description
本発明は、試料ガスに含まれる測定対象ガスを分析する分析装置及び分析システムに関する。 The present invention relates to an analytical device and an analytical system for analyzing a measurement target gas contained in a sample gas.
従来、試料ガスに測定光を照射し、試料ガスに含まれる測定対象ガスにより吸収された測定光の強度に基づいて測定対象ガスを分析する分析装置が知られている。この分析装置では、試料ガスは所定のセルに充填され、当該セルを通過した測定光の強度に基づいて分析が行われる。この分析装置では、セル内部以外の周囲環境(特に、セル内部以外の測定光の伝搬経路)を、測定対象ガス及び測定光に影響を及ぼすガスを含まないガス(以下、「パージガス」という。)で満たすのが一般的である。
また、試料ガスを通過した測定光の強度と、測定対象ガスを含まないガス(リファレンスガスと呼ばれる)を通過した測定光の強度と、の比較に基づいて測定対象ガスを分析する分析装置も知られている。
Conventionally, there is known an analyzer that irradiates a sample gas with a measurement light and analyzes the sample gas based on the intensity of the measurement light absorbed by the sample gas contained in the sample gas. In this analyzer, the sample gas is filled into a predetermined cell, and analysis is performed based on the intensity of the measurement light that passes through the cell. In this analyzer, the surrounding environment other than the inside of the cell (particularly, the propagation path of the measurement light other than the inside of the cell) is generally filled with a gas (hereinafter referred to as a "purge gas") that does not contain the sample gas and gas that affects the measurement light.
Analytical devices are also known that analyze a target gas based on a comparison between the intensity of measurement light that has passed through a sample gas and the intensity of measurement light that has passed through a gas that does not contain the target gas (called a reference gas).
上記の分析装置において、測定対象ガスを含まないパージガスは、例えば、ボンベから供給される。一方で、リファレンスガスは、例えば、測定対象ガスを除去可能な物質に空気などを通過させることで生成される。後者の具体例として、大気に含まれる二酸化炭素を測定対象ガスとする測定装置において、ゼオライト等の二酸化炭素吸着剤と、シリカゲルなどの極性物質を吸着する物質と、に試料ガス(大気)を通過させてリファレンスガスを生成する方法がある(例えば、特許文献1を参照)。In the above analytical device, a purge gas that does not contain the gas to be measured is supplied, for example, from a cylinder. On the other hand, a reference gas is generated, for example, by passing air or the like through a substance that can remove the gas to be measured. As a specific example of the latter, in a measurement device that uses carbon dioxide contained in the atmosphere as the gas to be measured, there is a method of generating a reference gas by passing a sample gas (air) through a carbon dioxide adsorbent such as zeolite and a substance that adsorbs polar substances such as silica gel (see, for example, Patent Document 1).
パージガスにより分析装置をパージする際にパージガスをボンベから供給する方法を採用した場合には、ボンベを頻繁に交換する必要がある。なぜなら、一般的に、分析装置の周囲環境をパージして測定対象ガスが含まれない(あるいは、測定に影響を与えない程度に十分に濃度が低い)状態とするには、大量のパージガスを必要とするからである。ボンベの頻繁な交換は、ユーザの負担を増大させる。 When using a method in which the purge gas is supplied from a cylinder to purge an analyzer with purge gas, the cylinder must be replaced frequently. This is because a large amount of purge gas is generally required to purge the environment surrounding the analyzer so that it is free of the gas to be measured (or has a sufficiently low concentration that it does not affect the measurement). Frequent replacement of cylinders increases the burden on the user.
一方、リファレンスガスを用いた分析を行う際に吸着剤を用いて大気等から測定対象ガスを除去してリファレンスガスを生成する方法を採用した場合には、吸着剤を頻繁に交換する必要がある。この吸着剤の頻繁な交換はユーザの負担を増大させる。
また、特許文献1のように、複数のガスラインのそれぞれに吸着剤を配置しガスラインを切り替えてリファレンスガスを生成することで、吸着剤交換頻度を減少させる方法もあるが、この場合には装置構成及び装置制御が複雑となる。
On the other hand, when an analysis using a reference gas is performed using a method in which a gas to be measured is removed from the atmosphere or the like to generate a reference gas, the adsorbent must be replaced frequently, which increases the burden on users.
In addition, as described in Patent Document 1, there is a method of reducing the frequency of adsorbent replacement by placing an adsorbent in each of multiple gas lines and generating a reference gas by switching the gas lines, but in this case the device configuration and device control become complicated.
さらに、ゼオライト、シリカゲルを吸着剤として用いた場合には、ゼオライト、シリカゲルから吸着成分(二酸化炭素、水分)を除去するためにヒータなどの加熱装置を設ける必要があり、この場合も装置構成を複雑にする。 Furthermore, when zeolite or silica gel is used as an adsorbent, a heating device such as a heater must be provided to remove the adsorbed components (carbon dioxide, moisture) from the zeolite or silica gel, which also complicates the device configuration.
本発明の目的は、測定対象ガスを分析する分析装置において、パージガス、リファレンスガスなどの測定対象ガスを含まないガスを、ユーザの負担を増大させることなく供給可能とすることにある。 The object of the present invention is to enable an analytical device that analyzes a gas to be measured to supply gases that do not contain the gas to be measured, such as purge gas and reference gas, without increasing the burden on the user.
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る分析装置は、測定対象ガスを分析する装置である。分析装置は、充填部と、照射部と、伝搬部と、測定対象除去部と、を備える。充填部には、測定対象ガスを含む試料ガスが充填される。照射部は、充填部に向けて測定光を照射する。伝搬部は、充填部と照射部との間に設けられ、測定光が伝搬する伝搬空間を形成する。測定対象除去部は、気体から測定対象ガスを除去して伝搬空間をパージするためのパージガスを生成する気体分離膜を有する。
上記の分析装置では、測定光が充填部まで到達するまでに伝搬する伝搬空間をパージするパージガスが、気体分離膜を有する測定対象除去部により生成されている。これにより、パージガス供給用のボンベの頻繁な交換などユーザの負担を増大させる作業が不要となる。すなわち、ユーザの負担を増大させることなくパージガスの生成と供給が可能となる。
In the following, several aspects will be described as means for solving the problems. These aspects can be arbitrarily combined as necessary.
An analytical device according to one aspect of the present invention is a device for analyzing a measurement target gas. The analytical device includes a filling section, an irradiation section, a propagation section, and a measurement target removal section. The filling section is filled with a sample gas including a measurement target gas. The irradiation section irradiates measurement light toward the filling section. The propagation section is provided between the filling section and the irradiation section, and forms a propagation space through which the measurement light propagates. The measurement target removal section has a gas separation membrane that removes the measurement target gas from the gas and generates a purge gas for purging the propagation space.
In the above-mentioned analytical device, the purge gas for purging the propagation space through which the measurement light propagates until it reaches the filling section is generated by the measurement target removal section having a gas separation membrane. This eliminates the need for tasks that increase the burden on the user, such as frequent replacement of cylinders for supplying purge gas. In other words, it is possible to generate and supply purge gas without increasing the burden on the user.
分析装置は、検出部と、第1判定部と、をさらに備える。検出部は、パージガスによりパージされた伝搬空間を通過した測定光を検出する。第1判定部は、伝搬空間を通過することで測定対象ガス及び測定光に影響を及ぼすガスにより吸収された測定光の強度に基づいて、測定対象除去部の劣化を判定する。
これにより、測定対象ガスの分析と類似の方法により、簡便に測定対象除去部の劣化状態を判定できる。
The analysis device further includes a detection unit and a first determination unit. The detection unit detects the measurement light that has passed through the propagation space purged by the purge gas. The first determination unit determines deterioration of the measurement target removal unit based on the intensity of the measurement light absorbed by a gas that affects the measurement target gas and the measurement light by passing through the propagation space.
This makes it possible to easily determine the deterioration state of the measurement target removal unit by a method similar to that for analyzing the measurement target gas.
分析装置は、第2判定部をさらに備える。第2判定部は、測定対象除去部に供給する気体の圧力又は流量に基づいて、測定対象除去部の劣化を判定する。
これにより、測定対象除去部に供給する気体の圧力又は流量に影響を及ぼす「目詰まり」などを原因とした劣化(異常)が発生したか否かを判定できる。
The analytical device further includes a second determination unit that determines deterioration of the measurement target removal unit based on the pressure or flow rate of the gas supplied to the measurement target removal unit.
This makes it possible to determine whether deterioration (abnormality) has occurred due to "clogging" or the like that affects the pressure or flow rate of the gas supplied to the measurement target removal section.
分析装置は、通知部をさらに備える。通知部は、測定対象除去部に劣化があると判定されたことを通知する。これにより、測定対象除去部が劣化したことをユーザに通知できる。The analysis device further includes a notification unit. The notification unit notifies the user that the measurement target removal unit has been determined to be degraded. This allows the user to be notified that the measurement target removal unit has degraded.
分析装置は、筐体をさらに備える。筐体は、充填部と、照射部と、伝搬部と、を格納して外部空間と隔離する。これにより、測定対象ガスを分析するための構成要素を外部空間と隔離する構造を実現できる。The analytical device further includes a housing. The housing houses the filling section, the irradiation section, and the propagation section and isolates them from the outside space. This allows for a structure that isolates the components for analyzing the gas to be measured from the outside space.
気体分離膜は、気体から分離した窒素ガスをパージガスとする。これにより、パージガスとしての窒素ガスを、ユーザの負担を増加させることなく生成できる。The gas separation membrane separates the nitrogen gas from the gas and uses it as purge gas. This makes it possible to generate nitrogen gas as purge gas without increasing the burden on the user.
測定対象ガスは、二酸化炭素(CO2)、一酸化炭素(CO)、メタン(CH4)、二酸化硫黄(SO2)、 アンモニア(NH3)、窒素酸化物(NOx)、塩化水素(HCl)、水(H2O)、エタン(C2H6)、アセチレン(C2H2)、プロパン(C3H8)、エチレン(C2H4)、ヘキサン(n-C6H14)、プロピレン(C3H6)、硫化水素(H2S)、イソブテン(i-C4H8)、メタノール(CH3OH)、ホスゲン(COCl2)、ブタン(n-C4H10)、クロロエチレン(C2H3Cl)、亜硝酸メチル(CH3ONO)、シクロヘキサン(C6H12)、ブタジエン(C4H6)、イソブタン(i-C4H10)、イソペンタン(i-C5H12)、トルエン(C6H5CH3)、水素(H2)、フッ化水素(HF)、トリフルオロプロペン(C3H3F3)である。これにより、上記を測定対象とする分析装置において、ユーザの負担を増大させることなくパージガスを生成できる。 The gases measured are carbon dioxide (CO 2 ), carbon monoxide (CO), methane (CH 4 ), sulfur dioxide (SO 2 ), ammonia (NH 3 ), nitrogen oxides (NOx), hydrogen chloride (HCl), water (H 2 O), ethane (C 2 H 6 ), acetylene (C 2 H 2 ), propane (C 3 H 8 ), ethylene (C 2 H 4 ), hexane (n-C 6 H 14 ), propylene (C 3 H 6 ), hydrogen sulfide (H 2 S), isobutene (i-C 4 H 8 ), methanol (CH 3 OH), phosgene (COCl 2 ), butane (n-C 4 H 10 ), chloroethylene (C 2 H 3 Cl), methyl nitrite (CH 3 ONO), cyclohexane (C 6 H 12 ), butadiene (C 4 H 6 ), isobutane (i-C 4 H 10 ), isopentane (i-C 5 H 12 ), toluene (C 6 H 5 CH 3 ), hydrogen (H 2 ), hydrogen fluoride (HF), and trifluoropropene (C 3 H 3 F 3 ). This allows the generation of purge gas without increasing the burden on the user in an analytical device that measures the above.
本発明の他の見地に係る分析システムは、上記の分析装置と、分析装置から出力される情報を報知する報知装置と、を備える。これにより、分析装置と、分析装置に関する情報を報知する報知装置と、を分離したシステムを実現できる。 An analysis system according to another aspect of the present invention includes the above-mentioned analysis device and an alarm device that notifies information output from the analysis device. This makes it possible to realize a system in which the analysis device and the alarm device that notifies information related to the analysis device are separated.
本発明のさらに他の見地に係る分析装置は、測定対象ガスを含む試料ガスを通過した測定光の強度と、測定対象ガスの分析の基準として用いられるリファレンスガスを通過した測定光の強度と、に基づいて測定対象ガスを分析する装置である。分析装置は、充填部と、照射部と、測定対象除去部と、を備える。
充填部には、試料ガス又はリファレンスガスを含むガスが充填される。照射部は、充填部に向けて測定光を照射する。測定対象除去部は、リファレンスガス生成用ガスから測定対象ガスを分離してリファレンスガスを生成する気体分離膜を有する。
上記の分析装置では、測定対象除去部は、リファレンスガス生成用ガスから測定対象ガスを分離してリファレンスガスを生成する気体分離膜を有する。この気体分離膜は長期間にわたり使用可能であるので、測定対象除去部の頻繁な交換が不要となる。その結果、測定対象ガスの分析におけるユーザの負担の増大を防止できる。
According to yet another aspect of the present invention, an analytical apparatus is an apparatus for analyzing a measurement target gas based on the intensity of measurement light passing through a sample gas containing the measurement target gas and the intensity of measurement light passing through a reference gas used as a standard for analysis of the measurement target gas. The analytical apparatus includes a filling unit, an irradiation unit, and a measurement target removal unit.
The filling section is filled with a gas including a sample gas or a reference gas. The irradiation section irradiates the filling section with a measurement light. The measurement target removal section has a gas separation membrane that separates the measurement target gas from the reference gas generation gas to generate the reference gas.
In the above analytical device, the measurement target removal unit has a gas separation membrane that separates the measurement target gas from the reference gas generation gas to generate the reference gas. Since this gas separation membrane can be used for a long period of time, frequent replacement of the measurement target removal unit is not required. As a result, it is possible to prevent an increase in the burden on the user in analyzing the measurement target gas.
また、測定対象除去部が長寿命であることにより、分析装置を、複数のガスラインを切り替えてリファレンスガスを生成するといった複雑な構成とする必要がなくなるとともに、分析装置の制御を簡便にできる。 In addition, because the measurement target removal section has a long life, it is no longer necessary to configure the analytical device in a complex manner, such as by switching between multiple gas lines to generate reference gas, and control of the analytical device can be simplified.
分析装置は、導入部をさらに備える。導入部は、試料ガスとリファレンスガスを充填部に交互に導入する。これにより、クロスフローモジュレーション方式の測定対象ガスの分析装置を実現できる。The analytical device further includes an introduction section. The introduction section alternately introduces the sample gas and the reference gas into the filling section. This makes it possible to realize a cross-flow modulation type analytical device for measuring the gas to be measured.
リファレンスガス生成用ガスは試料ガスである。これにより、測定対象となる試料ガスからより適切なリファレンスガスを生成できる。 The gas used to generate the reference gas is the sample gas. This allows a more appropriate reference gas to be generated from the sample gas to be measured.
リファレンスガス生成用ガスは、試料ガスとは異なる供給源から供給される空気である。これにより、測定対象除去部に供給されるリファレンスガス生成用ガスの条件を、容易に測定対象除去部の性能を十分に発揮できる適切な条件とできる。The reference gas generation gas is air supplied from a different source than the sample gas. This makes it easy to set the conditions of the reference gas generation gas supplied to the measurement target removal section to appropriate conditions that allow the measurement target removal section to fully demonstrate its performance.
分析装置は、検出部と、判定部と、をさらに備える。検出部は、充填部を通過した測定光を検出する。判定部は、リファレンスガスが充填された充填部を通過した測定光の強度に基づいて、測定対象除去部の劣化を判定する。
これにより、充填部に充填したガスを通過した測定光の強度に基づいて測定対象ガスを行うのと類似の方法により、簡便に測定対象除去部の劣化状態を判定できる。
The analytical device further includes a detection unit and a determination unit. The detection unit detects the measurement light that has passed through the filling unit. The determination unit determines deterioration of the measurement target removal unit based on the intensity of the measurement light that has passed through the filling unit filled with the reference gas.
This makes it possible to easily determine the deterioration state of the measurement target removal section by a method similar to that for the measurement target gas based on the intensity of measurement light that has passed through the gas filled in the filling section.
分析装置は、通知部をさらに備える。通知部は、測定対象除去部に劣化があると判定されたことを通知する。これにより、測定対象除去部が劣化したことをユーザに通知できる。The analysis device further includes a notification unit. The notification unit notifies the user that the measurement target removal unit has been determined to be degraded. This allows the user to be notified that the measurement target removal unit has degraded.
分析装置は、測定対象除去部を通過したガスから測定対象ガスを除去するスクラバーをさらに備える。これにより、スクラバーの寿命を延ばすことができる。The analytical device further includes a scrubber that removes the measurement target gas from the gas that has passed through the measurement target removal section. This makes it possible to extend the life of the scrubber.
測定対象ガスは、二酸化炭素(CO2)、一酸化炭素(CO)、メタン(CH4)、二酸化硫黄(SO2)、 アンモニア(NH3)、窒素酸化物(NOx)、塩化水素(HCl)、水(H2O)、エタン(C2H6)、アセチレン(C2H2)、プロパン(C3H8)、エチレン(C2H4)、ヘキサン(n-C6H14)、プロピレン(C3H6)、硫化水素(H2S)、イソブテン(i-C4H8)、メタノール(CH3OH)、ホスゲン(COCl2)、ブタン(n-C4H10)、クロロエチレン(C2H3Cl)、亜硝酸メチル(CH3ONO)、シクロヘキサン(C6H12)、ブタジエン(C4H6)、イソブタン(i-C4H10)、イソペンタン(i-C5H12)、トルエン(C6H5CH3)、水素(H2)、フッ化水素(HF)、トリフルオロプロペン(C3H3F3)である。これにより、上記を測定対象とする分析装置において、ユーザの負担を増大させることなくパージガス、ゼロガスを生成できる。 The gases measured are carbon dioxide (CO 2 ), carbon monoxide (CO), methane (CH 4 ), sulfur dioxide (SO 2 ), ammonia (NH 3 ), nitrogen oxides (NOx), hydrogen chloride (HCl), water (H 2 O), ethane (C 2 H 6 ), acetylene (C 2 H 2 ), propane (C 3 H 8 ), ethylene (C 2 H 4 ), hexane (n-C 6 H 14 ), propylene (C 3 H 6 ), hydrogen sulfide (H 2 S), isobutene (i-C 4 H 8 ), methanol (CH 3 OH), phosgene (COCl 2 ), butane (n-C 4 H 10 ), chloroethylene (C 2 H 3 Cl), methyl nitrite (CH 3 ONO), cyclohexane (C 6 H 12 ), butadiene (C 4 H 6 ), isobutane (i-C 4 H 10 ), isopentane (i-C 5 H 12 ), toluene (C 6 H 5 CH 3 ), hydrogen (H 2 ), hydrogen fluoride (HF), and trifluoropropene (C 3 H 3 F 3 ). This allows the generation of purge gas and zero gas in an analyzer that measures the above gases without increasing the burden on the user.
測定対象ガスを分析する分析装置において、パージガス、リファレンスガスなどの測定対象ガスを含まないガスを、ユーザの負担を増大させることなく供給できる。 In an analytical device that analyzes a gas to be measured, gases that do not contain the gas to be measured, such as purge gas and reference gas, can be supplied without increasing the burden on the user.
1.第1実施形態
(1)分析装置の全体構成
以下、図1を用いて、第1実施形態に係る分析装置100を説明する。図1は、第1実施形態に係る分析装置の構成を示す図である。分析装置100は、例えば、煙道から発生する排ガスなどの試料ガスSGに含まれる測定対象ガスを分析する装置である。
分析装置100にて測定可能な測定対象ガスは、例えば、二酸化炭素(CO2)、一酸化炭素(CO)、硫黄酸化物(SOx)(例えば、二酸化硫黄(SO2))アンモニア(NH3)、窒素酸化物(NOx)(例えば、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO2)、亜酸化窒素(N2O)など)、塩化水素(HCl)、水(H2O)、各種炭化水素(例えば、メタン(CH4)、エタン(C2H6)、アセチレン(C2H2)、プロパン(C3H8)、エチレン(C2H4)、ヘキサン(n-C6H14)、プロピレン(C3H6)、イソブテン(i-C4H8)、ブタン(n-C4H10)、シクロヘキサン(C6H12)、ブタジエン(C4H6)、イソブタン(i-C4H10)、イソペンタン(i-C5H12)、トルエン(C6H5CH3)など)、硫化水素(H2S)、メタノール(CH3OH)、ホスゲン(COCl2)、クロロエチレン(C2H3Cl)、亜硝酸メチル(CH3ONO)、水素(H2)、フッ化水素(HF)、トリフルオロプロペン(C3H3F3)などである。測定対象ガスは1種類に限られず、上記のガスが複数含まれた混合ガスであってもよい。
1. First embodiment (1) Overall configuration of the analyzer An
Examples of measurement target gases that can be measured by the
また、後述するように、分析装置100は、測定対象ガスを分析するための構成要素を外部空間と隔離可能な構造を有しており、分析装置100の周囲環境に可燃性ガスが含まれている場合であっても、精度よく測定対象ガスを測定可能となっている。
図1に示すように、分析装置100は、筐体1と、充填部3と、照射部5と、伝搬部7と、測定対象除去部9と、制御部20と、を備える。
In addition, as described below, the
As shown in FIG. 1, the
(2)筐体
筐体1は、分析装置100の本体を構成し、その内部空間ISに充填部3と、照射部5と、伝搬部7と、を収納する。また、筐体1の内部空間ISには空気供給ライン11が設けられる。すなわち、本実施形態では、測定対象除去部9は、空気供給ライン11から供給される空気からパージガスを生成する。
空気供給ライン11は、空気供給部12に接続され、空気供給部12から供給される空気ARを、筐体1の内部空間ISに導入する。空気供給部12は、例えば、分析装置100の設置場所等に設けられ、当該設置場所において使用する計装用空気を供給する装置である。具体的には、空気供給部12は、空気ARを圧縮するコンプレッサと、空気ARに含まれるダスト、オイル等を除去する各種フィルタを備えるシステムである。
また、筐体1には、排出口13が設けられる。排出口13は、空気供給ライン11から供給された空気ARを外部に排出する。
(2) Housing The housing 1 constitutes the main body of the
The air supply line 11 is connected to an
Furthermore, the housing 1 is provided with an
なお、測定対象除去部9の出口(パージガス供給ライン77(後述))には、圧力計PR1が設けられていてもよい。圧力計PR1が測定するパージガスPG(すなわち、空気AR)の圧力は、例えば測定対象除去部9の「目詰まり」を監視するために使用できる。また、圧力計PR1に代えて、測定対象除去部9の出口にパージガスPG(すなわち、空気AR)の流量を測定する流量計を設けてもよい。さらに、圧力計PR1および上記の流量計の両方を、測定対象除去部9の出口に設けてもよい。圧力計PR1および流量計の少なくとも1つは、伝搬空間TS内に設けられてもよい。また、圧力計PR1および流量計の少なくとも1つは、空気供給部12と測定対象除去部9との間の空気供給ライン11に設けられてもよい。A pressure gauge PR1 may be provided at the outlet of the measurement object removal section 9 (purge gas supply line 77 (described later)). The pressure of the purge gas PG (i.e., air AR) measured by the pressure gauge PR1 can be used, for example, to monitor the "clogging" of the measurement
筐体1が上記構成を有することにより、第1実施形態に係る分析装置100では、空気供給ライン11から筐体1の内部空間ISに空気ARを供給しつつ、内部空間ISの空気ARを排出口13から排出させて、内部空間ISを空気ARでパージできる。その結果、内部空間ISを可燃性ガスなどの危険なガスを含まない空気雰囲気とするとともに、これらのガスが内部空間ISに進入しない構造を形成できる。
Because the housing 1 has the above-mentioned configuration, in the
(3)充填部
充填部3は、測定光L(後述)の吸収がほとんどない石英、フッ化カルシウム、フッ化バリウムなどの透明材質で構成され、試料ガスSGをその内部に充填できる。充填部3の試料ガスSGが充填される空間を、「サンプリング空間SS」と呼ぶ。試料ガスSGをサンプリング空間SSに充填するために、充填部3には、試料ガスSGをサンプリング空間SSに導入する入口31と、サンプリング空間SS内の試料ガスSGを排出するための出口32が設けられている。試料ガスSGに含まれる測定対象ガスの分析中、試料ガスSGは入口31からサンプリング空間SSに充填され、その後出口32から排出されるとのフローを継続する。
(3) Filling section The
また、サンプリング空間SSには、第1反射部材33aと第2反射部材33bが設けられる。第1反射部材33a及び第2反射部材33bは、サンプリング空間SSに入射した測定光Lを多重反射させた後、伝搬部7の伝搬空間TS(後述)に向けて伝搬させる。これにより、サンプリング空間SSに充填された試料ガスSGを通過する測定光Lの光路長を大きくできる。
In addition, a first reflecting
第1反射部材33aは、サンプリング空間SSにおいて伝搬部7に近い位置に設けられる。第1反射部材33aは、測定光Lを反射させるとともに、測定光Lを第2反射部材33bに向けて伝搬させる。また、多重反射した測定光Lを伝搬部7に向けて伝搬させる。従って、第1反射部材33aは、例えば、ハーフミラーなどの光を反射可能であるとともに、光の一部を透過可能である部材である。The first reflecting
第2反射部材33bは、サンプリング空間SSにおいて伝搬部7から離れた位置に設けられる。第2反射部材33bは、測定光Lを第1反射部材33aに向けて反射させる。第2反射部材33bは第1反射部材33aと異なり光を透過可能でなくてもよいので、第2反射部材33bとしては、例えば、ミラーを使用できる。The second reflecting
(4)照射部
照射部5は、測定光Lを発生させる。照射部5から発生した測定光Lは、伝搬部7によって充填部3に導かれる。本実施形態に係る照射部5は、複数の光源51a~51dにより構成される。複数の光源51a~51dは、それぞれ、波長領域が異なる複数の要素光L1~L4を出力する。複数の光源51a~51dは、例えば、半導体レーザ装置などのレーザ発振器である。
(4) Irradiation Unit The
後述するように、複数の光源51a~51dから発生した要素光L1~L4は、伝搬部7の伝搬空間TS内で多重化されて、測定光Lとして充填部3に向けて伝搬する。すなわち、測定光Lは、波長領域が異なる複数の要素光L1~L4により構成される。測定光Lが複数の要素光L1~L4のより構成されることにより、例えば、各要素光L1~L4の波長領域に対して吸収ピークを有する測定対象ガスを複数種類測定できる。As described below, the element light beams L1 to L4 generated from the multiple
測定光Lが複数の要素光L1~L4のより構成されることにより、例えば、1つの測定対象ガスに対する干渉ガス成分の影響を測定することもできる。干渉ガス成分は、測定対象ガスの吸収ピークの一部と同一か又は類似の位置に吸収ピークを有する結果、測定対象ガスの分析結果に影響を与える成分をいう。干渉ガス成分の影響を測定できれば、検出部75(後述)にて受光した測定光Lの測定結果から干渉ガス成分の影響を除去して、精度よく測定対象ガスを分析できる。なお、「除去」の意味は、干渉ガス成分の影響を全く受けないようにする以外にも、影響の程度を除去前と比べて低減させることも含む意味である。 By configuring the measurement light L from multiple element lights L1 to L4, it is also possible to measure, for example, the influence of interference gas components on one measurement target gas. An interference gas component is a component that has an absorption peak at the same or similar position as part of the absorption peak of the measurement target gas, and as a result, affects the analysis result of the measurement target gas. If the influence of the interference gas component can be measured, the influence of the interference gas component can be removed from the measurement result of the measurement light L received by the detection unit 75 (described later), and the measurement target gas can be analyzed with high accuracy. Note that the meaning of "removal" includes not only eliminating the influence of the interference gas component at all, but also reducing the degree of influence compared to before removal.
(5)伝搬部
伝搬部7は、充填部3と照射部5との間に設けられる。具体的には、図1に示すように、伝搬部7はL字形状を有しており、L字の一辺に対応する部分に複数の光源51a~51dが一部挿入された状態で固定される。一方、伝搬部7のL字の他の一辺の端部に、光学窓Wを介して、充填部3が固定される。なお、充填部3と伝搬部7との固定は、例えば、フランジFを用いて実現できる。
(5) Propagation Section The
また、伝搬部7の内部空間には複数のミラーが配置されている。照射部5から出力された要素光L1~L4は、これらミラーにより伝搬経路を変えられて、充填部3まで伝搬する。すなわち、測定光Lは、伝搬部7の内部空間を、少なくとも1つのミラーに反射しつつ伝搬する。以後、測定光Lが伝搬する伝搬部7の内部空間を「伝搬空間TS」と呼ぶ。
In addition, multiple mirrors are arranged in the internal space of the
伝搬空間TSには、具体的には、第1ミラー71aと、第2ミラー71bと、第3ミラー71cと、第4ミラー71dと、第5ミラー71eと、が配置されている。また、伝搬空間TSには、第1光学素子73aと、第2光学素子73bと、第3光学素子73cと、が配置されている。
第1ミラー71aは、要素光L1を、第1光学素子73aに向けて反射させる。第1光学素子73aは、要素光L1を反射するとともに、要素光L2を透過させる。すなわち、第1光学素子73aは、要素光L1と要素光L2とを多重化する。第1光学素子73aにより多重化された要素光L1と要素光L2とは、同じ光路上を通って第2ミラー71bに向かう。
Specifically, a
The
第2ミラー71bは、第1光学素子73aにて多重化された要素光L1と要素光L2とを、第2光学素子73bに向けて反射させる。第2光学素子73bは、多重化された要素光L1と要素光L2とを反射するとともに、要素光L3を透過させる。すなわち、第2光学素子73bは、要素光L1と要素光L2と要素光L3とを多重化する。第2光学素子73bにより多重化された要素光L1~L3は、同じ光路上を通って第3ミラー71cに向かう。The
第3ミラー71cは、第2光学素子73bにて多重化された要素光L1~L3を、第3光学素子73cに向けて反射させる。第3光学素子73cは、多重化された要素光L1~L3を反射するとともに、要素光L4を透過させる。すなわち、第3光学素子73cは、要素光L1と要素光L2と要素光L3と要素光L4とを多重化する。第3光学素子73cにより多重化された要素光L1~L4は、同じ光路上を通って第4ミラー71dに向かう。The
第4ミラー71dは、第3光学素子73cにて多重化された要素光L1~L4を、第5ミラー71eに向けて反射する。上記のようにして多重化された要素光L1~L4が、測定光Lとなる。The
第5ミラー71eは、要素光L1~L4が多重化された測定光Lの伝搬経路を、充填部3の配置方向に変更する。第5ミラー71eにより伝搬経路が変更された測定光Lは、光学窓Wを通過して、充填部3のサンプリング空間SS内に伝搬する。これらのミラーは、伝搬空間TS内に設けられているため、外部からの不要なガスの流入を防いで、ミラーの状態を清浄な状態とできる。
The
また、伝搬部7の伝搬空間TSには、検出部75が配置される。検出部75は、サンプリング空間SSに入射し多重反射された測定光Lを検出する。検出部75としては、例えば、サーモパイルなどの熱型の光検出素子、半導体検出素子、量子型光電素子などを用いることができる。また、伝搬空間TS内をパージガスPGを用いてパージすることで、伝搬空間TS内でパージガスが流通し、伝搬空間内に設けられた検出部75の状態を清浄な状態とできる。
なお、図1に示すように、伝搬空間TSには、サンプリング空間SSで多重反射して伝搬部7に戻ってきた測定光Lの伝搬経路を、検出部75の配置方向に変更する第6ミラー71fが設けられる。
A
As shown in FIG. 1, a
また、伝搬部7は、パージガス供給ライン77と、パージガス排出口79と、を有する。パージガス供給ライン77は、測定対象除去部9に接続され、測定対象除去部9により生成されたパージガスPGを伝搬空間TSに導入する。パージガス排出口79は、伝搬空間TSに導入されたパージガスPGを、筐体1の内部空間ISに排出する。
伝搬部7にパージガス供給ライン77とパージガス排出口79とを設けることで、第1実施形態に係る分析装置100では、パージガス供給ライン77から伝搬部7の伝搬空間TSにパージガスPGを導入しつつ、伝搬空間TSのパージガスPGをパージガス排出口79から排出させて、伝搬空間TSをパージガスPGでパージできる。
The
By providing a purge
後述するように、パージガスPGは空気ARから測定対象ガスが除去されたガスであるので、伝搬空間TSをパージガスPGでパージすることにより、照射部5から充填部3まで伝搬する間に測定光Lが測定対象ガスにより吸収されることを抑制できる。また、伝搬空間TS内をパージガスPGを用いてパージすることで、伝搬空間TS内でパージガスPGが流通し、伝搬空間TS内に設けられた複数のミラーの状態を清浄な状態とできる。As described below, the purge gas PG is a gas in which the measurement target gas has been removed from the air AR, so purging the propagation space TS with the purge gas PG can prevent the measurement light L from being absorbed by the measurement target gas while propagating from the
(6)測定対象除去部
測定対象除去部9は、パージガス供給ライン77に設けられ、空気供給部12から供給される空気ARから測定対象ガスを除去して、パージガスPGを生成する。
測定対象除去部9は、例えば、ポリイミドの中空糸膜、気体分離膜を中空部材に充填した「N2セパレータ」と呼ばれる部材である。N2セパレータは、中空糸膜、気体分離膜に圧縮空気を導入することで、導入した空気を、窒素リッチなガス(すなわち、窒素ガス以外の成分をほとんど含まないガス)と酸素リッチなガス(すなわち、空気ARから窒素を除いた残りのガス)に分離する。N2セパレータである測定対象除去部9は、窒素リッチなガスをパージガスPGとしてパージガス供給ライン77に排出する一方、酸素リッチなガスを外部(筐体1の内部空間IS)に排出する。
(6) Measurement Target Removal Unit The measurement
The measurement
上記中空糸膜は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロースとその誘導体、ポリフェニレンオキシド、ポリシロキサン、それ自体でミクロ多孔性のポリマー、混合マトリックス膜、促進輸送膜、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、炭素膜、ゼオライト、又はこれらの混合物にて構成されている。The hollow fiber membrane may be composed of, for example, polyimide, polyamide, polysulfone, cellulose acetate and its derivatives, polyphenylene oxide, polysiloxane, a polymer that is itself microporous, a mixed matrix membrane, a facilitated transport membrane, polyethylene oxide, polypropylene oxide, a carbon membrane, a zeolite, or a mixture thereof.
N2セパレータの中空糸膜、気体分離膜により分離される窒素リッチなガスには、測定対象ガスもほとんど含まれない。すなわち、N2セパレータは、空気から測定対象ガスを分離して、測定対象ガスを含まない窒素リッチなガスをパージガスPGとして生成できる。
さらに、N2セパレータは、水分も分離可能であるので、分析結果が水分の影響を受ける測定対象ガスを分析する装置に対しても適用できる。
The nitrogen-rich gas separated by the hollow fiber membrane and gas separation membrane of the N2 separator contains almost no target gas. In other words, the N2 separator separates the target gas from the air and generates a nitrogen-rich gas that does not contain the target gas as the purge gas PG.
Furthermore, since the N 2 separator can also separate moisture, it can also be applied to devices that analyze measurement target gases whose analysis results are affected by moisture.
N2セパレータにおいては、導入する圧縮空気が汚染されていない限り、空気から窒素リッチなガスと酸素リッチなガスを分離する機能が長時間劣化しない。そのため、測定対象除去部9としてN2セパレータを用いることにより、測定対象除去部9の交換はほぼ必要なくなる。
In the N2 separator, as long as the compressed air introduced is not contaminated, the function of separating nitrogen-rich gas and oxygen-rich gas from the air does not deteriorate for a long time. Therefore, by using an N2 separator as the measurement
図1に示すように、本実施形態において、測定対象除去部9は、筐体1の内部空間ISに配置されている。これにより、例えば、空気供給部12から供給された空気ARを導入して内部空間ISを空気ARでパージする代わりに、N
2 セパレータである測定対象除去部9から排出される酸素リッチなガスと、パージガス排出口79から排出される窒素リッチなガスと、を内部空間ISに導入して、実質的に空気ARで内部空間ISをパージすることもできる。
1, in this embodiment, the measurement
しかし、上記に限られず、例えば、筐体1の外部に酸素リッチなガスを排出しても安全上問題とならない場合、筐体1の外部に配置しても測定対象除去部9の本体(中空糸膜、気体分離膜、薬剤などを充填する中空部材)が損傷を受けない場合などには、測定対象除去部9を筐体1の外部に配置してもよい。
However, this is not limited to the above, and for example, in cases where discharging oxygen-rich gas outside the housing 1 does not pose a safety issue, or where the main body of the measurement target removal unit 9 (hollow fiber membrane, gas separation membrane, hollow member filled with pharmaceuticals, etc.) will not be damaged even if it is placed outside the housing 1, the measurement
(7)制御部
制御部20は、CPU、記憶装置(例えば、RAM、ROMなどの記憶装置)、各種インタフェースにより構成されるコンピュータシステムである。制御部20は、上記各装置を個別に備えたシステムであってもよいし、上記各装置を1つのチップに集積したSoC(System on Chip)であってもよい。制御部20は、分析装置100の構成要素を制御する。また、検出部75にて検出された測定光Lの強度に基づいて、分析装置100の校正、測定対象ガスの分析を行う。
以下、図2を用いて、制御部20の具体的構成を説明する。図2は、第1実施形態に係る制御部の具体的構成を示す図である。制御部20は、分析部201と、第1判定部203と、通知部205と、を主に有する。なお、制御部20の上記各部の機能の一部又は全部は、制御部20を構成するコンピュータシステムの記憶装置に記憶されたプログラムを実行することで実現される。また、上記各部の機能の一部は、ハードウェア的に実現されてもよい。
(7) Control Unit The
Hereinafter, a specific configuration of the
分析部201は、充填部3に充填した試料ガスSGに含まれる測定対象ガスの分析を実行する。具体的には、分析部201は、照射部5(光源51a~51d)を制御して測定光Lを充填部3のサンプリング空間SSに向けて照射させ、検出部75が測定光Lを検出することにより出力する信号を受信する。
分析部201は、測定対象ガスを含まない基準のガス(基準ガスと呼ぶ)が充填されたサンプリング空間SSを通過後の測定光Lの各波長領域における強度と、試料ガスSGが充填されたサンプリング空間SSを通過後の測定光Lの各波長領域における強度と、に基づいて測定対象ガスを分析する。例えば、分析部201は、試料ガスSGに含まれる測定対象ガスの濃度を算出する。
The analysis unit 201 performs an analysis of the measurement target gas contained in the sample gas SG filled in the
The analysis unit 201 analyzes the target gas based on the intensity in each wavelength region of the measurement light L after passing through a sampling space SS filled with a reference gas (referred to as a reference gas) that does not contain the target gas, and the intensity in each wavelength region of the measurement light L after passing through a sampling space SS filled with a sample gas SG. For example, the analysis unit 201 calculates the concentration of the target gas contained in the sample gas SG.
なお、基準ガスが充填されたサンプリング空間SSを通過後の測定光Lの強度は、分析の基準となる測定光Lの強度(基準強度と呼ぶ)として、分析装置100の校正時に取得され、上記記憶装置に記憶される。あるいは、基準強度を分析装置100の出荷時、据付時等に取得して記憶装置に記憶してもよい。また、基準ガスは、例えば、ボンベ等から供給された窒素ガスである。The intensity of the measurement light L after passing through the sampling space SS filled with the reference gas is acquired as the intensity of the measurement light L (called the reference intensity) that serves as the basis for analysis when the
第1判定部203は、伝搬空間TSを通過することで測定対象ガス及び測定光Lに影響を及ぼすガスにより吸収された測定光Lの強度に基づいて、測定対象除去部9の劣化を判定する。具体的には、第1判定部203は、基準ガスを充填部3に充填しつつ検出部75にて測定光Lを検出する校正動作時に取得した基準強度と、分析装置100の出荷時、据付時等、又は、測定対象除去部9の交換時に取得した基準強度と、の比較に基づいて、測定対象除去部9が劣化しているか否かを判定する。The first determination unit 203 determines deterioration of the measurement
測定対象除去部9が劣化していない状態であれば、パージガスPGには測定対象ガスはほとんど含まれない。従って、基準ガスを充填部3のサンプリング空間SS’に充填して取得した測定光Lの強度は、現在と過去でほぼ同じとなる。
その一方、測定対象除去部9が劣化している場合には、空気ARから測定対象ガスを除去する能力が低下するので、パージガスPGに測定対象ガスが含まれるようになる。その結果、伝搬空間TSを伝搬する間に測定光LがパージガスPGに含まれる測定対象ガスによって吸収され、基準ガスを充填部3のサンプリング空間SS’に充填して取得した測定光Lの強度が、現在と過去で異なる。具体的には、現在の強度が過去の強度よりも小さくなる。
If the measurement
On the other hand, when the measurement
上記の原理を利用して、第1判定部203は、基準ガスを充填部3のサンプリング空間SSに充填したときに取得した測定光Lの強度が、過去に基準ガスを充填部3のサンプリング空間SSに充填して取得した測定光Lの強度よりも所定の強度以上低下したら、測定対象除去部9が劣化したと判定できる。
Using the above principle, the first judgment unit 203 can judge that the measurement
第1判定部203は、測定対象除去部9が劣化していると判定した場合、当該判定結果を通知部205に通知する。
If the first judgment unit 203 judges that the measurement
通知部205は、第1判定部203において測定対象除去部9が劣化しているとの判定結果を受信したときに、測定対象除去部9が劣化していることを通知する。具体的には、通知部205は、測定対象除去部9が劣化していると判定された場合に、報知装置30を動作させる信号を出力する。報知装置30は、例えば、音を発する装置(スピーカー)、警告灯、画面(ディスプレイ)に画像を表示する装置などである。このように、報知装置30は、分析装置100から出力される情報を報知する装置である。When the notification unit 205 receives a judgment result from the first judgment unit 203 that the measurement
なお、報知装置30を分析装置100とは個別の装置として、分析システムとすることもできる。報知装置30と分析装置100とを個別の装置とすることで、例えば、分析装置100の設置場所とは異なる場所に報知装置30を設置することができる。The
圧力計PR1が設けられる場合、制御部20は第2判定部207を有してもよい。第2判定部207は、圧力計PR1により測定された圧力を監視し、測定された圧力が通常の圧力(例えば、測定対象除去部9が、目詰まり等なく正常に動作している場合の圧力)よりも所定の値以上増加した場合に、測定対象除去部9が目詰まりなどで劣化していると判定する。これにより、少なくとも伝搬空間TSを通過した測定光Lの強度を測定することなく、測定対象除去部9の劣化を検出できる。
第2判定部207は、測定対象除去部9が劣化していると判定した場合、当該判定結果を通知部205に通知する。
When the pressure gauge PR1 is provided, the
If the second determination section 207 determines that the measurement
(8)第1実施形態に係る分析装置の動作
(8-1)分析動作
以下、第1実施形態に係る分析装置100の動作を説明する。まず、図3を用いて、分析装置100における分析動作を説明する。図3は、第1実施形態に係る分析装置の分析動作を示すフローチャートである。なお、以下に示す動作は、制御部20が分析装置100を制御することで実行される。
試料ガスSGに含まれる測定対象ガスの分析を行う前に、ステップS1において、筐体1の内部空間ISを空気ARでパージする。具体的には、空気供給ライン11に空気供給部12から空気ARを供給しつつ、排出口13から内部空間IS内のガス(空気AR)を排出することを所定の時間継続する。
(8) Operation of the Analysis Device According to the First Embodiment (8-1) Analysis Operation The operation of the
Prior to analysis of the measurement target gas contained in the sample gas SG, in step S1, the internal space IS of the housing 1 is purged with air AR. Specifically, while supplying air AR from the
内部空間ISを空気ARでパージする間、ステップS2において、伝搬部7の伝搬空間TSをパージガスPGでパージする。具体的には、ステップS1において空気供給ライン11に空気供給部12から空気ARを所定の時間継続して供給することで、当該空気ARが測定対象除去部9に供給され、測定対象除去部9が供給された空気ARから測定対象ガスを除去してパージガスPGを生成し、パージガス供給ライン77に排出する。
空気供給ライン11に空気ARを所定の時間継続して供給することに伴って、パージガス供給ライン77から伝搬空間TSにパージガスPGを供給しつつ、パージガス排出口79から伝搬空間TS内のガス(パージガスPG)を排出することが所定の時間継続されることで、伝搬空間TSをパージガスPGでパージできる。
While the internal space IS is purged with the air AR, in step S2, the propagation space TS of the
By continuously supplying air AR to the air supply line 11 for a predetermined period of time, purge gas PG is supplied from the purge
空気供給ライン11に空気ARを供給する所定の時間は、例えば、筐体1の内部空間ISを空気供給ライン11により供給される空気ARにより置換できる時間、又は、伝搬部7の伝搬空間TSをパージガスPGにより置換できる時間のいずれか長い方とできる。
内部空間ISを空気ARにより置換できる時間は、例えば、内部空間ISの容量と空気ARの流量に基づいて決定できる。また、伝搬空間TSをパージガスPGにより置換できる時間は、例えば、伝搬空間TSの容量とパージガスPGの流量に基づいて決定できる。
The specified time for supplying air AR to the air supply line 11 can be, for example, the longer of either the time during which the internal space IS of the housing 1 can be replaced with air AR supplied by the air supply line 11, or the time during which the propagation space TS of the
The time during which the internal space IS can be replaced by the air AR can be determined based on, for example, the volume of the internal space IS and the flow rate of the air AR. Also, the time during which the propagation space TS can be replaced by the purge gas PG can be determined based on, for example, the volume of the propagation space TS and the flow rate of the purge gas PG.
分析装置100の空気供給ライン11に測定対象除去部9を設けることにより、上記のように、空気供給ライン11から供給されている空気ARを用いてパージガスPGを生成できる。その結果、伝搬空間TSのパージ用のガスボンベを用意し、分析装置100に設置する必要がなくなるので、ユーザの負担を軽減できる。By providing the measurement
内部空間IS及び伝搬空間TSをパージした後、ステップS3において、分析装置100の校正が必要であるか否かを判定する。例えば、前回の校正から所定の期間(例えば、1週間)が経過している場合、前回の校正から測定対象ガスの分析が所定の回数だけ実行されている場合などに、分析装置100の校正が必要と判定できる。After purging the internal space IS and the propagation space TS, in step S3, it is determined whether calibration of the
分析装置100の校正を実行すると判定された場合(ステップS3で「Yes」)、ステップS4において、分析装置100の校正が実行される。ステップS4における具体的な校正動作は、後ほど詳しく説明する。
一方、分析装置100の校正を実行しないと判定された場合(ステップS3で「No」)、分析動作は、ステップS5に進み、測定対象ガスの分析が実行される。
If it is determined that calibration of the
On the other hand, if it is determined that calibration of the
分析装置100の校正を実行後、又は、校正が不要と判定された後、ステップS5において、分析部201が、測定対象ガスの分析を開始する。具体的には、以下のようにして分析が実行される。
まず、充填部3のサンプリング空間SSに試料ガスSGを供給してサンプリング空間SSを試料ガスSGにより充填させる。試料ガスSGをサンプリング空間SSに供給しつつ、分析部201が、照射部5の光源51a~51dを制御して、充填部3のサンプリング空間SSに向けて測定光Lを出力する。分析部201は、サンプリング空間SSを通過した測定光Lの検出信号を検出部75から受信し、当該検出信号に基づいて、検出された測定光Lの各要素光L1~L4が有する波長領域における強度を算出する。
After calibration of the
First, the sample gas SG is supplied to the sampling space SS of the filling
その後、分析部201は、試料ガスSGを充填したサンプリング空間SSを通過前の測定光Lの上記波長領域における強度(すなわち、基準強度)と、試料ガスSGを充填したサンプリング空間SSを通過後の測定光Lの上記波長領域における強度との比などに基づいて、試料ガスSGに含まれる測定対象ガスの濃度を算出する。
例えば、測定対象ガスが要素光L1~L4の全てを吸収できる場合には、分析部201は、各要素光L1~L4の波長領域における強度に基づいて、測定対象ガスの分析結果と干渉する干渉ガスの濃度を算出し、この干渉ガスの影響を考慮して測定対象ガスの濃度を精度よく算出できる。
Then, the analysis unit 201 calculates the concentration of the gas to be measured contained in the sample gas SG based on, for example, the ratio between the intensity (i.e., reference intensity) in the above-mentioned wavelength region of the measurement light L before passing through the sampling space SS filled with the sample gas SG and the intensity in the above-mentioned wavelength region of the measurement light L after passing through the sampling space SS filled with the sample gas SG.
For example, when the gas to be measured can absorb all of the element lights L1 to L4, the analysis unit 201 calculates the concentration of an interference gas that interferes with the analysis result of the gas to be measured based on the intensity in the wavelength region of each of the element lights L1 to L4, and can accurately calculate the concentration of the gas to be measured taking into account the influence of this interference gas.
その他、測定対象ガスが複数ある場合には、分析部201は、例えば、要素光L1~L4のうち測定対象ガスが吸収できる要素光L1~L4のいずれかの波長領域の強度に基づいて、当該測定対象ガスの濃度を算出できる。In addition, when there are multiple gases to be measured, the analysis unit 201 can calculate the concentration of the gas to be measured, for example, based on the intensity of one of the wavelength regions of the element lights L1 to L4 that can be absorbed by the gas to be measured.
1回の分析を終了後にさらに測定対象ガスの分析を継続したい場合には、上記のステップS5を繰り返し実行する。一方、測定対象ガスの分析を終了したい場合には、照射部5からの測定光Lの発生を停止して、上記分析動作を終了する。If it is desired to continue the analysis of the measurement target gas after one analysis is completed, the above step S5 is repeated. On the other hand, if it is desired to end the analysis of the measurement target gas, the generation of the measurement light L from the
(8-2)分析装置の校正動作
次に、図4を用いて、上記のステップS4において実行される第1実施形態に係る分析装置100の校正動作を説明する。図4は、第1実施形態に係る分析装置の校正動作を示すフローチャートである。なお、以下に示す動作は、制御部20が分析装置100を制御することで実行される。
第1実施形態に係る分析装置100においては、分析装置100の校正時に、測定対象ガスを含まない基準ガスを通過した測定光Lの強度(すなわち、基準強度)を取得した後に、さらに、測定対象除去部9の劣化が判定される。具体的には、以下のステップS41~S45が、校正動作として実行される。
(8-2) Calibration Operation of the Analytical Device Next, the calibration operation of the
In the
まず、ステップS41において、充填部3のサンプリング空間SSに、基準ガス(測定対象ガスを含まないガス)を充填する。本実施形態において、基準ガスは窒素ガスである。
サンプリング空間SSに基準ガスを充填後、ステップS42において、基準ガスを充填したサンプリング空間SSを通過した測定光Lの強度を測定する。具体的には、制御部20が、照射部5の光源51a~51dを制御して、基準ガスを充填したサンプリング空間SSに向けて測定光Lを出力する。制御部20は、サンプリング空間SSを通過した測定光Lの検出信号を検出部75から受信し、当該検出信号に基づいて、検出された測定光Lの強度を算出する。
First, in step S41, a reference gas (gas not including a gas to be measured) is filled into the sampling space SS of the filling
After the sampling space SS is filled with the reference gas, in step S42, the intensity of the measurement light L that has passed through the sampling space SS filled with the reference gas is measured. Specifically, the
その後、ステップS43において、制御部20は、ステップS42で算出した測定光Lの強度を、試料ガスSGを充填したサンプリング空間SSを通過前の測定光Lの強度(すなわち、基準強度)と決定し、制御部20の記憶装置に記憶する。基準強度の取得と記憶とを実行することで、分析装置100の校正を実行できる。Then, in step S43, the
基準強度の取得と記憶とを実行して分析装置100を校正後、ステップS44において、測定対象除去部9が劣化しているか否かを判定する。
具体的には、第1判定部203が、今回の校正により取得した基準強度と、過去(例えば、分析装置100の出荷時、据付時、前回の測定対象除去部9の交換時など)において取得した基準強度と、を比較し、今回取得した基準強度が過去に取得した基準強度よりも所定の値以上小さい場合に、測定対象除去部9が劣化していると判定する。
After the reference intensity is acquired and stored to calibrate the
Specifically, the first judgment unit 203 compares the reference intensity obtained by the current calibration with a reference intensity obtained in the past (for example, when the
上記のように、基準強度は、サンプリング空間SSに基準ガスを充填した状態、すなわち、測定光Lがサンプリング空間SSを通過中に吸収されない状態で測定される。従って、今回取得した基準強度が過去に取得した基準強度よりも小さいことは、今回の校正時において測定光Lが伝搬空間TSを通過中に吸収された光の量が、過去において測定光Lが伝搬空間TSを通過中に吸収された光の量よりも大きいことを意味する。As described above, the reference intensity is measured when the sampling space SS is filled with the reference gas, i.e., when the measurement light L is not absorbed while passing through the sampling space SS. Therefore, the reference intensity acquired this time being smaller than the reference intensity acquired in the past means that the amount of light absorbed while the measurement light L is passing through the propagation space TS during the current calibration is greater than the amount of light absorbed while the measurement light L was passing through the propagation space TS in the past.
また、今回の校正時において測定光Lが伝搬空間TSを通過中に吸収された光の量が、過去において測定光Lが伝搬空間TSを通過中に吸収された光の量よりも大きいことは、今回の校正時のパージガスPGに含まれる測定対象ガスの量(濃度)が、過去のパージガスPGに含まれる測定対象ガスの量(濃度)よりも大きくなっていることを意味し、測定対象除去部9による測定対象ガスの除去能力が低下していることを意味している。
Furthermore, the fact that the amount of light absorbed while the measurement light L is passing through the propagation space TS during the current calibration is greater than the amount of light absorbed while the measurement light L was passing through the propagation space TS in the past means that the amount (concentration) of the measurement target gas contained in the purge gas PG during the current calibration is greater than the amount (concentration) of the measurement target gas contained in the purge gas PG in the past, and means that the ability of the measurement
このように、上記のステップS44においては、第1判定部203は、現在と過去の基準強度を比較することにより、伝搬空間TSを通過した測定光Lの強度に基づいて、測定対象除去部9の劣化を判定できる。すなわち、第1実施形態に係る分析装置100では、測定対象ガスの分析と類似の方法により、簡便に測定対象除去部9の劣化状態を判定できる。In this way, in step S44, the first determination unit 203 can determine the deterioration of the measurement
その他、圧力計PR1を設けた場合には、第2判定部207が、今回の校正時に圧力計PR1にて測定された圧力と、過去(例えば、分析装置100の出荷時、据付時、前回の測定対象除去部9の交換時など)に圧力計PR1により測定された圧力と、を比較し、今回測定された圧力が過去に測定された圧力よりも所定の値以上大きい場合に、測定対象除去部9が劣化していると判定する。In addition, if a pressure gauge PR1 is provided, the second judgment unit 207 compares the pressure measured by the pressure gauge PR1 during the current calibration with the pressure measured by the pressure gauge PR1 in the past (for example, when the
今回測定された圧力が過去に測定された圧力よりも大きいことは、今回の校正時までに測定対象除去部9の目詰まりなどが発生して測定対象除去部9内のガス流通が悪くなった結果、測定対象除去部9が劣化していることを意味している。一方、圧力計PR1に代えて流量計を設けた場合には、今回測定した流量が過去に測定した流量よりも小さいことが、測定対象除去部9が劣化していることを意味する。
このように、第2判定部207は、測定対象除去部9に供給する空気の圧力又は流量に基づいて、測定対象除去部9内のガス流通が悪くなったか否かを判定し、ガス流通が悪くなっている場合に測定対象除去部9が劣化したと判定できる。すなわち、第2判定部207は、測定対象除去部9に供給する空気ARの圧力及び流量に影響を及ぼす「目詰まり」などを原因とした劣化(異常)が発生したか否かを判定できる。
The fact that the pressure measured this time is greater than the pressure measured previously means that the measurement
In this way, the second determination unit 207 determines whether or not the gas flow in the measurement
第1判定部203及び/又は第2判定部207により測定対象除去部9が劣化していると判定された場合(ステップS44で「Yes」)、ステップS45において、第1判定部203及び/又は第2判定部207は、測定対象除去部9が劣化しているとの判定結果を、通知部205に通知する。
測定対象除去部9が劣化しているとの判定結果を受信した通知部205は、報知装置30に通知信号を出力して報知装置30を動作させる。これにより、例えば、音を発生させるか、及び/又は、警告灯を点灯させて、ユーザが視覚的及び/又は聴覚的に認識できる形態で測定対象除去部9が劣化していることを通知できる。
If the first judgment unit 203 and/or the second judgment unit 207 judges that the measurement
The notification unit 205, which has received the determination result that the measurement
測定対象除去部9が劣化していることを認識したユーザは、例えば、測定対象除去部9を交換するなどの対策を実行できる。
その他、測定対象除去部9の劣化が、空気供給部12において測定対象除去部9を劣化させる原因物質(例えば、オイルミスト、ダストなど)が十分に除去されていないことにより発生していると考えられる場合には、ユーザは、空気供給部12に備わるオイルミスト、ダストなどの原因物質を除去するフィルタを交換することもできる。
A user who recognizes that measurement
In addition, if it is thought that deterioration of the measurement
一方、第1判定部203及び/又は第2判定部207により測定対象除去部9が劣化していると判定されない場合(ステップS44で「No」)、分析装置100の校正動作は終了する。On the other hand, if the first judgment unit 203 and/or the second judgment unit 207 do not judge that the measurement
(9)第1実施形態に係る分析装置の変形例
上記にて説明した第1実施形態においては、筐体1の内部空間ISをパージする空気ARの供給ラインと、測定対象除去部9に供給する空気ARの供給ラインは、空気供給ライン11として共通化していた。
しかし、これに限られず、図5に示すように、第1実施形態に係る分析装置の変形例(分析装置100’)においては、筐体1の内部空間ISをパージする空気ARの供給ラインを第1空気供給ライン11aとし、測定対象除去部9に供給する空気ARの供給ラインを第2空気供給ライン11bとして、空気の供給ラインを個別に設けてもよい。図5は、第1実施形態に係る分析装置の変形例を示す図である。
(9) Modification of the analytical device according to the first embodiment In the first embodiment described above, the supply line for air AR that purges the internal space IS of the housing 1 and the supply line for air AR that is supplied to the measurement
However, without being limited thereto, as shown in Fig. 5, in a modified example (analytical device 100') of the analytical device according to the first embodiment, the supply line for air AR for purging the internal space IS of the housing 1 may be a first
また、分析装置100’においては、パージガス供給ライン77、第1空気供給ライン11a、測定対象除去部9からのラインと、の合流部分に三方弁11cを設ける。筐体1の内部空間ISを空気ARでパージしたい場合には、三方弁11cは、第1空気供給ライン11aとパージガス供給ライン77とをガス流通可能とする。これにより、筐体1の内部空間ISと伝搬空間TSが空気ARでパージされる。
一方、伝搬部7の伝搬空間TSをパージガスPGでパージしたい場合には、三方弁11cは、測定対象除去部9からのラインとパージガス供給ライン77とをガス流通可能とする。これにより、伝搬空間TSがパージガスPGでパージされる。
Furthermore, in the analytical device 100', a three-
On the other hand, when it is desired to purge the propagation space TS of the
このように、空気ARの供給ラインを個別に設けることで、必要なときだけに測定対象除去部9に空気ARを供給してパージガスPGを発生させて、測定対象除去部9の交換頻度を減少できる。
In this way, by providing a separate supply line for air AR, air AR can be supplied to the measurement
(10)第1実施形態のまとめ
上記に説明した第1実施形態は下記のようにまとめることができる。
第1実施形態に係る分析装置100、100’では、測定光Lが充填部3まで到達するまでに少なくとも1つのミラーに反射して伝搬する伝搬空間TSをパージするパージガスPGが、気体分離膜を有する測定対象除去部9により生成されている。これにより、パージガス供給用のボンベの頻繁な交換などユーザの負担を増大させる作業が不要となる。すなわち、ユーザの負担を増大させることなくパージガスPGの生成と供給が可能となる。
(10) Summary of First Embodiment The first embodiment described above can be summarized as follows.
In the
分析装置100、100’は、伝搬空間TSを通過した測定光Lの強度に基づいて測定対象除去部9の劣化を判定する第1判定部203を備えている。これにより、測定対象ガスの分析と類似の方法により、簡便に測定対象除去部9の劣化状態を判定できる。The
分析装置100、100’は、測定対象除去部9に供給する空気ARの圧力又は流量に基づいて、測定対象除去部の劣化を判定する第2判定部207を備えてもよい。これにより、測定対象除去部9に供給する空気ARの圧力又は流量に影響を及ぼす「目詰まり」などを原因とした劣化(異常)が発生したか否かを判定できる。The
分析装置100、100’は、測定対象除去部9に劣化があると判定されたことを通知する通知部205をさらに備えている。これにより、測定対象除去部9が劣化したことをユーザに通知できる。The
分析装置100、100’は、充填部3と、照射部5と、伝搬部7と、を格納して外部空間と隔離する筐体1をさらに備えている。これにより、測定対象ガスを分析するための構成要素を外部空間と隔離する構造を実現できる。The
第1実施形態において、測定対象除去部9は、空気から窒素ガスを分離する気体分離膜を有し、気体分離膜により分離された窒素ガスをパージガスPGとしている。気体分離膜の空気から窒素ガスと酸素ガスとを分離する能力は長い期間持続するので、測定対象除去部9の交換をほぼ不要とできる。その結果、ユーザの負担を軽減できる。In the first embodiment, the measurement
2.第2実施形態
(1)第2実施形態に係る分析装置の概略
上記の第1実施形態にて説明したN2セパレータである測定対象除去部は、測定対象ガスを分析する他の分析装置にも適用できる。例えば、以下に説明する第2実施形態に係る分析装置200において、測定対象除去部を使用できる。
以下、第2実施形態に係る分析装置200を具体的に説明する。第2実施形態に係る分析装置200は、クロスフローモジュレーション方式の分析装置である。クロスフローモジュレーション方式とは、測定対象ガスを含まないリファレンスガスRGと測定対象ガスを含む試料ガスSGとを交互に充填部301に導入し、リファレンスガスRGを充填した充填部301を通過した測定光L’の強度と、試料ガスSGを充填した充填部301を通過した測定光L’の強度と、に基づいて試料ガスSGに含まれる測定対象ガスを分析する方式である。第2実施形態においては、リファレンスガスRGの生成に第1実施形態にて説明したN2セパレータである測定対象除去部302を使用する。
なお、第2実施形態において、試料ガスSGは、例えば、大気である。測定対象ガスは、例えば、試料ガスSGに含まれる二酸化炭素(CO2)である。その他、測定対象ガスを、例えば、一酸化炭素(CO)、硫黄酸化物(SOx)(例えば、二酸化硫黄(SO2))アンモニア(NH3)、窒素酸化物(NOx)(例えば、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO2)、亜酸化窒素(N2O)など)、塩化水素(HCl)、水(H2O)、各種炭化水素(例えば、メタン(CH4)、エタン(C2H6)、アセチレン(C2H2)、プロパン(C3H8)、エチレン(C2H4)、ヘキサン(n-C6H14)、プロピレン(C3H6)、イソブテン(i-C4H8)、ブタン(n-C4H10)、シクロヘキサン(C6H12)、ブタジエン(C4H6)、イソブタン(i-C4H10)、イソペンタン(i-C5H12)、トルエン(C6H5CH3)など)、硫化水素(H2S)、メタノール(CH3OH)、ホスゲン(COCl2)、クロロエチレン(C2H3Cl)、亜硝酸メチル(CH3ONO)、水素(H2)、フッ化水素(HF)、トリフルオロプロペン(C3H3F3)などとすることもできる。測定対象ガスは、1種類に限られず、上記ガスが複数含まれた混合ガスであってもよい。
2. Second embodiment (1) Overview of the analyzer according to the second embodiment The measurement target removal unit, which is the N2 separator described in the first embodiment, can be applied to other analyzers that analyze measurement target gases. For example, the measurement target removal unit can be used in the
The
In the second embodiment, the sample gas SG is, for example, the air, and the measurement target gas is, for example, carbon dioxide (CO 2 ) contained in the sample gas SG. Other target gases for measurement include carbon monoxide (CO), sulfur oxides (SOx) (e.g., sulfur dioxide (SO 2 )), ammonia (NH 3 ), nitrogen oxides (NOx) (e.g., nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), nitrous oxide (N 2 O)), hydrogen chloride (HCl), water (H 2 O), various hydrocarbons (e.g., methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), acetylene (C 2 H 2 ), propane (C 3 H 8 ), ethylene (C 2 H 4 ), hexane (n-C 6 H 14 ), propylene (C 3 H 6 ), isobutene (i-C 4 H 8 ), butane (n-C 4 H 10 ), cyclohexane (C 6 H 12 ), butadiene (C 4 H 6 ), isobutane (i-C 4 H 8 ), and tetrahydrofuran (TFA ). H 10 ), isopentane (i-C 5 H 12 ), toluene (C 6 H 5 CH 3 ), etc.), hydrogen sulfide (H 2 S), methanol (CH 3 OH), phosgene (COCl 2 ), chloroethylene (C 2 H 3 Cl), methyl nitrite (CH 3 ONO), hydrogen (H 2 ), hydrogen fluoride (HF), trifluoropropene (C 3 H 3 F 3 ), etc. The measurement target gas is not limited to one type, and may be a mixed gas containing two or more of the above gases.
上記のリファレンスガスRGとは、測定対象ガスの分析の基準として用いるガスであり、測定対象ガスを全く含まないか、又は、分析において影響を及ぼさない程度しか含まないガスである。従って、リファレンスガスRGを充填した充填部301を通過した測定光L’の強度は、試料ガスSGを充填した充填部301を通過した測定光L’の強度に含まれるバックグラウンドとしての測定光L’の強度である。
The above-mentioned reference gas RG is a gas used as a standard for the analysis of the measurement target gas, and is a gas that does not contain the measurement target gas at all or contains only a small amount of the measurement target gas that does not affect the analysis. Therefore, the intensity of the measurement light L' that passes through the
(2)第2実施形態に係る分析装置の具体的構成
次に、図6を用いて、第2実施形態に係る分析装置200の具体的構成を説明する。図6は、第2実施形態に係る分析装置の構成を示す図である。分析装置200は、充填部301と、測定対象除去部302と、導入部303と、を主に備える。
充填部301は、ガスを充填できるサンプリング空間SS’を有し、サンプリング空間SS’の一端が導入部303のガス出口303cに接続され、他端が排出流路304に接続される。サンプリング空間SS’の一端が導入部303のガス出口303cに接続されることで、サンプリング空間SS’には試料ガスSG又はリファレンスガスRGを充填できる。
(2) Specific Configuration of the Analytical Device According to the Second Embodiment Next, a specific configuration of the
The filling
一方、充填部301のサンプリング空間SS’の他端が接続される排出流路304には、オリフィス304aと、第1ポンプ304bと、が設けられる。サンプリング空間SS’に導入される試料ガスSG又はリファレンスガスRGの流量は、オリフィス304aの寸法と第1ポンプ304bの流量によって定まる。On the other hand, an
また、充填部301は、サンプリング空間SS’に測定光L’を照射する照射部301aと、サンプリング空間SS’を通過した測定光L’を検出する検出部301bと、を有する。照射部301aは、例えば、測定対象ガスが吸収できる波長(例えば、赤外光)を有する測定光L’を発生するレーザなどの光発生装置である。検出部301bは、例えば、測定光L’を検出できる光検出素子である。The filling
測定対象除去部302は、リファレンスガス生成用ガスから、充填部301のサンプリング空間SS’に充填するリファレンスガスRGを生成する。具体的には、測定対象除去部302は、排出流路304から分岐された分岐ライン305から試料ガスSGの供給を受け、供給された試料ガスSGから測定対象ガスを除去する。すなわち、図6に示す分析装置200において、リファレンスガス生成用ガスは、試料ガスSGである。これにより、測定対象となる試料ガスSGからより適切なリファレンスガスRGを生成できる。The measurement
本実施形態において、測定対象除去部302は、中空糸膜、気体分離膜を中空部材に充填した「N2セパレータ」と呼ばれる部材である。中空糸膜は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロースとその誘導体、ポリフェニレンオキシド、ポリシロキサン、それ自体でミクロ多孔性のポリマー、混合マトリックス膜、促進輸送膜、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、炭素膜、ゼオライト、又はこれらの混合物にて構成されている。
In this embodiment, the measurement
N2セパレータは、中空糸膜、気体分離膜に圧縮した試料ガスSGを導入することで、導入した試料ガスSGを、窒素リッチなガス(すなわち、窒素ガス以外の成分をほとんど含まないガス)と酸素リッチなガス(すなわち、試料ガスSGから窒素ガスを除いた残りのガス)に分離する。N2セパレータである測定対象除去部302は、窒素リッチなガスをリファレンスガスRGとしてリファレンスガス供給ライン306に供給する。
The N2 separator introduces the compressed sample gas SG into a hollow fiber membrane and a gas separation membrane, and separates the introduced sample gas SG into a nitrogen-rich gas (i.e., a gas containing almost no components other than nitrogen gas) and an oxygen-rich gas (i.e., the remaining gas after removing nitrogen gas from the sample gas SG). The measurement
N2セパレータである測定対象除去部302の中空糸膜、気体分離膜により分離される窒素リッチなガスには、測定対象ガスもほとんど含まれない。すなわち、N2セパレータである測定対象除去部302は、試料ガスSGから測定対象ガスを分離して、測定対象ガスを含まない窒素リッチなガスをリファレンスガスRGとして生成できる。
The nitrogen-rich gas separated by the hollow fiber membrane and gas separation membrane of the measurement
なお、上記のように、N2セパレータである測定対象除去部302に対しては、圧縮した試料ガスSGを導入する必要がある。従って、測定対象除去部302に試料ガスSGを供給する分岐ライン305には、試料ガスSGを昇圧して測定対象除去部302に供給する昇圧用ポンプ305aが設けられる。
また、昇圧用ポンプ305aと測定対象除去部302との間には、レギュレータ305bが設けられる。レギュレータ305bは、昇圧用ポンプ305aから測定対象除去部302に供給する試料ガスSGの圧力を一定とする。これにより、測定対象除去部302の寿命を長くできる。
As described above, it is necessary to introduce compressed sample gas SG to the measurement
Furthermore, a
導入部303は、試料ガスSG又はリファレンスガスRGを充填部301のサンプリング空間SS’に導入する。具体的には、導入部303は、第1入口303aと、第2入口303bと、ガス出口303cと、を有し、第1入口303aとガス出口303cとをガス流通可能とするか、又は、第2入口303bとガス出口303cとをガス流通可能とするかを切り替え可能な三方弁である。The
図6に示すように、導入部303の第1入口303aには、試料ガスSGが供給される。一方、第2入口303bは、リファレンスガス供給ライン306に接続される。すなわち、第2入口303bには、測定対象除去部302にて生成されたリファレンスガスRGが供給される。
6, a sample gas SG is supplied to a
測定対象ガスの分析中に、導入部303は、第1入口303aとガス出口303cとをガス流通可能とする(すなわち、試料ガスSGをガス出口303cから排出する)ことと、第2入口303bとガス出口303cとをガス流通可能とする(すなわち、リファレンスガスRGをガス出口303cから排出する)ことと、を交互に切り替えて、試料ガスSGとリファレンスガスRGとを交互に充填部301のサンプリング空間SS’に充填する。導入部303を備えることにより、試料ガスSGとリファレンスガスRGとを交互に充填部301のサンプリング空間SS’に充填するクロスフローモジュレーション方式の分析装置200を実現できる。During the analysis of the gas to be measured, the
分析装置200は、制御部307をさらに備える。制御部307は、CPU、記憶装置(例えば、RAM、ROMなどの記憶装置)、各種インタフェースにより構成されるコンピュータシステムである。制御部307は、上記各装置を個別に備えたシステムであってもよいし、上記各装置を1つのチップに集積したSoC(System on Chip)であってもよい。
制御部307は、分析装置200の照射部301a、導入部303を制御する。その他、制御部307は、第1ポンプ304b、昇圧用ポンプ305aの動作と停止、及び/又は、流量を制御可能となっていてもよい。
The
The
また、制御部307は、照射部301aを制御して充填部301のサンプリング空間SS’に測定光L’を照射し、サンプリング空間SS’を通過して検出部301bにて検出された測定光L’の強度に基づいて、測定対象ガスの分析を行う。
In addition, the
(3)第2実施形態に係る分析装置の動作
(3-1)分析動作
以下、第2実施形態に係る分析装置200の動作を説明する。具体的には、図7を用いて、分析装置200における分析動作を説明する。図7は、第2実施形態に係る分析装置の分析動作を示すフローチャートである。本実施形態において、分析装置200は、クロスフローモジュレーション方式にて測定対象ガスの分析を実行する。なお、以下に示す動作は、制御部307が分析装置200を制御することで実行される。また、以下の分析動作の前に、所定の期間(例えば、1週間)毎に分析装置200の校正(例えば、ゼロ校正、スパン校正)を実行する。
(3) Operation of the Analytical Apparatus According to the Second Embodiment (3-1) Analytical Operation The following describes the operation of the
測定対象ガスの分析動作が開始されると、まず、ステップS201において、制御部307が、導入部303に対して、第2入口303bとガス出口303cとをガス流通可能とする制御を行う。これにより、リファレンスガス供給ライン306から導入部303にリファレンスガスRGが供給され、ガス出口303cから充填部3のサンプリング空間SS’にリファレンスガスRGが導入される。すなわち、充填部3のサンプリング空間SS’にリファレンスガスRGが充填される。When the analysis operation of the gas to be measured is started, first, in step S201, the
リファレンスガスRGを充填部3のサンプリング空間SS’に充填後、ステップS202において、制御部307が、照射部301aから測定光L’を出力させ、リファレンスガスRGが充填された充填部3のサンプリング空間SS’を通過した測定光L’を検出部301bにて検出する。制御部307は、検出部301bから入力した信号に基づいて、リファレンスガスRGが充填された充填部3のサンプリング空間SS’を通過した測定光L’の強度(分析基準強度と呼ぶ)を算出する。After the reference gas RG is filled into the sampling space SS' of the
次に、ステップS203において、制御部307が、導入部303に対して、第1入口303aとガス出口303cとをガス流通可能とする制御を行う。これにより、ガス出口303cから充填部3のサンプリング空間SS’に試料ガスSGが導入される。すなわち、充填部3のサンプリング空間SS’に試料ガスSGが充填される。Next, in step S203, the
試料ガスSGを充填部3のサンプリング空間SS’に充填後、ステップS204において、制御部307が、照射部301aから測定光L’を出力させ、試料ガスSGが充填された充填部3のサンプリング空間SS’を通過した測定光L’を検出部301bにて検出する。制御部307は、検出部301bから入力した信号に基づいて、試料ガスSGが充填された充填部3のサンプリング空間SS’を通過した測定光L’の強度(分析強度と呼ぶ)を算出する。After the sample gas SG is filled into the sampling space SS' of the
さらに、ステップS205において、制御部307が、ステップS204にて算出した分析強度と、ステップS202にて算出した分析基準強度との差分に基づいて、試料ガスSGに含まれる測定対象ガスを分析する。具体的には、分析強度と分析基準強度との差分から、測定対象ガスの濃度を算出する。
Furthermore, in step S205, the
上記の図6に示す分析装置200では、リファレンスガスRGが、測定対象除去部302を用いて試料ガスSGから生成されている。これにより、リファレンスガスRG用のガスボンベを設ける必要がなくなる。その結果、ガスボンベの交換等によるユーザの負担を軽減できる。
6, the reference gas RG is generated from the sample gas SG using the measurement
また、上記の気体分離膜(中空糸膜)を有する測定対象除去部302において、空気から窒素ガスと酸素ガスとを分離する能力は長い期間持続するので、測定対象除去部302の交換をほぼ不要とできる。その結果、ユーザの負担を軽減できる。
In addition, in the measurement
さらに、図6に示す分析装置200においては、例えば、測定対象ガスを除去する複数の除去部を切り替えて使用する必要がないので、複数の除去部を切り替えて使用するための複雑なガス経路を形成する必要がない。このように分析装置200のガス経路をより単純なものとできることにより、分析装置200に使用する部品点数を減らすことができる。6, for example, there is no need to switch between multiple removal units to remove the gas to be measured, so there is no need to form a complex gas path for switching between multiple removal units. In this way, the gas path of the
(4)第2実施形態に係る分析装置の変形例1
(4-1)変形例1の概要
上記にて説明した分析装置200では、測定対象除去部302は、排出流路304から分岐した分岐ライン305に接続され、試料ガスSGから測定対象ガスを除去してリファレンスガスRGを生成していた。すなわち、リファレンスガスRGを生成するためのリファレンスガス生成用ガスが試料ガスSGであった。
しかし、リファレンスガス生成用ガスは、試料ガスSGに限られない。第2実施形態に係る分析装置の変形例1(分析装置200’)は、図8に示すように、昇圧された空気AR’を供給する空気供給部309をさらに備え、当該空気供給部309を空気供給ライン309aにより測定対象除去部302に接続する。すなわち、分析装置200’においては、リファレンスガス生成用ガスが、試料ガスSGとは異なる供給源(空気供給部309)から供給される空気AR’である。図8は、第2実施形態に係る分析装置の変形例1の構成を示す図である。
(4) Modification 1 of the analysis device according to the second embodiment
(4-1) Overview of Modification 1 In the
However, the reference gas generation gas is not limited to the sample gas SG. As shown in FIG. 8, the analysis apparatus according to the second embodiment (analysis apparatus 200') further includes an
このように、測定対象除去部302に供給するリファレンスガス生成用ガスを、試料ガスSGとは異なる供給源である空気供給部309から供給することで、昇圧用ポンプ305aを設けることなく、十分に昇圧された空気AR’をリファレンスガス生成用ガスとして測定対象除去部302に供給できる。すなわち、測定対象除去部302に供給されるリファレンスガス生成用ガスの条件を、測定対象除去部302の性能を十分に発揮できる適切な条件とできる。
In this way, by supplying the reference gas generation gas supplied to the measurement
なお、上記の第2実施形態と同様、空気供給部309と測定対象除去部302との間には、レギュレータ309bが設けられる。レギュレータ309bは、空気供給部309から測定対象除去部302に供給する試料ガスSGの圧力を一定とする。As in the second embodiment described above, a
変形例1に係る分析装置200’においては、測定対象除去部302から供給されたリファレンスガスRGを充填部3に充填したときの測定光L’の強度と、例えばゼロ校正に用いるガス(例えば、ガスボンベから供給された窒素ガス)を充填部3に充填したときの測定光L’の強度と、の比較に基づいて、測定対象除去部302による測定対象ガスの除去能力の状態、すなわち、測定対象除去部302の劣化の状態を確認できる。
なお、変形例1に係る分析装置200’において、測定対象除去部302の劣化の状態は、分析装置200’の制御部307’により判定される。分析装置200’のその他の構成及び機能は、第2実施形態に係る分析装置200と同じであるので、ここでは説明を省略する。
In the analytical apparatus 200' relating to variant example 1, the state of the measurement target gas removal ability of the measurement
In the analysis device 200' according to the first modification, the deterioration state of the measurement
(4-2)変形例1に係る制御部の構成
以下、図9を用いて、測定対象除去部302の劣化の状態を判定可能な変形例1に係る制御部307’の具体的構成を説明する。図9は、変形例1に係る制御部の具体的構成を示す図である。制御部307’は、分析部307aと、判定部307bと、通知部307cと、を主に有する。なお、制御部307’の上記各部の機能の一部又は全部は、制御部307を構成するコンピュータシステムの記憶装置に記憶されたプログラムを実行することで実現される。また、上記各部の機能の一部は、ハードウェア的に実現されてもよい。
(4-2) Configuration of the Control Unit According to Modification 1 Hereinafter, a specific configuration of the control unit 307' according to modification 1 that can determine the state of deterioration of the measurement
分析部307aは、試料ガスSGに含まれる測定対象ガスの分析を実行する。分析部307aにて実行される測定対象ガスの分析動作は、上記の第2実施形態における制御部307の動作と同じであるので、ここでは説明を省略する。The analysis unit 307a performs an analysis of the measurement target gas contained in the sample gas SG. The analysis operation of the measurement target gas performed by the analysis unit 307a is the same as the operation of the
判定部307bは、測定対象除去部302の劣化を判定する。判定部307bは、例えば、リファレンスガスRGを充填部3のサンプリング空間SS’に充填したときに取得した測定光L’の強度と、測定対象ガスをほとんど含まず分析装置のゼロ校正に用いられるゼロガス(例えば、ガスボンベから供給される窒素ガス)をサンプリング空間SS’に充填したときに取得した測定光L’の強度と、の比較に基づいて、測定対象除去部302が劣化したか否かを判定する。The determination unit 307b determines the deterioration of the measurement
測定対象除去部302が劣化していない状態であれば、リファレンスガスRGに含まれる測定対象ガスの含有量は、上記のゼロガスにおける測定対象ガスの含有量に近い。従って、リファレンスガスRGを充填部3のサンプリング空間SS’に充填したときに取得した測定光L’の強度と、ゼロガスを充填部3のサンプリング空間SS’に充填して取得した測定光L’の強度とは、ほぼ同じとなる。If the measurement
その一方、測定対象除去部302が劣化している場合には、リファレンスガス生成用ガス(本実施形態では空気AR)から測定対象ガスを除去する能力が低下するので、リファレンスガスRGに測定対象ガスが含まれるようになる。その結果、リファレンスガスRGを充填したサンプリング空間SS’を通過した測定光L’がリファレンスガスRGに含まれる測定対象ガスにより吸収され、リファレンスガスRGを充填したときに取得した測定光L’の強度が、ゼロガスを充填して取得した測定光L’の強度よりも小さくなる。On the other hand, when the measurement
上記の原理を利用して、判定部307bは、リファレンスガスRGを充填部3のサンプリング空間SS’に充填したときに取得した測定光L’の強度が、ゼロガスを充填部3のサンプリング空間SS’に充填して取得した測定光L’の強度よりも所定の強度以上低下したら、測定対象除去部302が劣化したと判定できる。
判定部307bは、測定対象除去部302が劣化していると判定した場合、当該判定結果を通知部307cに通知する。
Using the above principle, the judgment unit 307b can judge that the measurement
If the determining unit 307b determines that the measurement
通知部307cは、判定部307bにおいて測定対象除去部302が劣化しているとの判定結果を受信したときに、測定対象除去部302が劣化していることを通知する。具体的には、通知部307cは、測定対象除去部302が劣化していると判定された場合に、報知装置308を動作させる信号を出力する。報知装置308は、例えば、音を発する装置(スピーカー)、警告灯、画面(ディスプレイ)に画像を表示する装置、などである。このように、報知装置308は、分析装置200から出力される情報を報知する装置である。When the determination unit 307b receives a determination result that the measurement
なお、報知装置308を分析装置200とは個別の装置として、分析システムとすることもできる。報知装置308と分析装置200とを個別の装置とすることで、例えば、分析装置200の設置場所とは異なる場所に報知装置308を設置することができる。The
(4-3)測定対象除去部の劣化の判定動作
次に、図10を用いて、変形例1に係る分析装置200’における測定対象除去部302の劣化の判定動作を説明する。図10は、第2実施形態の変形例1に係る分析装置における測定対象除去部の劣化の判定動作を示すフローチャートである。なお、以下に示す動作は、判定部307bが分析装置200を制御することで実行される。
まず、ステップS301において、例えば、ゼロガス(例えば、窒素ガス)のガスボンベ等を用いて、充填部3のサンプリング空間SS’にゼロガスを充填する。
その後、ステップS302において、照射部301aから測定光L’が出力され、ゼロガスが充填された充填部3のサンプリング空間SS’を通過した測定光L’が検出部301bにて検出される。検出部301bから入力した信号に基づいて、ゼロガスが充填された充填部3のサンプリング空間SS’を通過した測定光L’の強度が算出される。
(4-3) Operation for Determining Deterioration of the Measurement Target Removal Unit Next, the operation for determining deterioration of the measurement
First, in step S301, the sampling space SS' of the filling
Then, in step S302, the measurement light L' is output from the
次に、ステップS303において、測定対象除去部302により測定対象ガスが除去されたリファレンスガスRGを、充填部3のサンプリング空間SS’に充填する。具体的には、導入部303に対して、第2入口303bとガス出口303cとをガス流通可能とする制御を行い、リファレンスガスRGをサンプリング空間SS’に充填する。
その後、ステップS304において、照射部301aから測定光L’が出力され、リファレンスガスRGが充填された充填部3のサンプリング空間SS’を通過した測定光L’が検出部301bにて検出される。検出部301bから入力した信号に基づいて、リファレンスガスRGが充填された充填部3のサンプリング空間SS’を通過した測定光L’の強度が算出される。
Next, in step S303, the reference gas RG from which the measurement target gas has been removed by the measurement
Thereafter, in step S304, the measurement light L' is output from the
上記のステップS304を実行後、ステップS305において、判定部307bが、ステップS302で取得したゼロガスを通過した測定光L’の強度と、ステップS304で取得したリファレンスガスRGを通過した測定光L’の強度と、の比較に基づいて、測定対象除去部302が劣化しているか否かを判定する。
例えば、ステップS304において取得したリファレンスガスRGを通過した測定光L’の強度と、ステップS302において取得したゼロガスを通過した測定光L’の強度と、の差の絶対値が所定値以上となった場合に、リファレンスガスRGに所定量以上の測定対象ガスが含まれており、測定対象除去部302が劣化したと判定する。
After executing the above-mentioned step S304, in step S305, the judgment unit 307b judges whether or not the measurement
For example, when the absolute value of the difference between the intensity of the measurement light L' that passed through the reference gas RG obtained in step S304 and the intensity of the measurement light L' that passed through the zero gas obtained in step S302 becomes equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the reference gas RG contains a predetermined amount or more of the measurement target gas, and the measurement
判定部307bにより測定対象除去部302が劣化していると判定された場合(ステップS305で「Yes」)、ステップS306において、判定部307bは、測定対象除去部302が劣化しているとの判定結果を、通知部307cに通知する。
測定対象除去部302が劣化しているとの判定結果を受信した通知部307cは、報知装置308に通知信号を出力して報知装置308を動作させる。これにより、例えば、音を発生させるか、及び/又は、警告灯を点灯させて、ユーザが視覚的及び/又は聴覚的に認識できる形態で測定対象除去部302が劣化していることを通知できる。
測定対象除去部302が劣化していることを認識したユーザは、例えば、測定対象除去部302を交換するなどの対策を実行できる。
If the judgment unit 307b judges that the measurement
The notification unit 307c, which has received the determination result that the measurement
A user who recognizes that measurement
一方、判定部307bにより測定対象除去部302が劣化していると判定されない場合(ステップS305で「No」)、測定対象除去部302の劣化の判定動作は終了する。On the other hand, if the judgment unit 307b does not judge that the measurement
(5)第2実施形態に係る分析装置の変形例2
(5-1)変形例2に係る分析装置の概要
上記にて説明した分析装置200、200’では、試料ガスSG又は空気AR’から測定対象ガスを除去してリファレンスガスRGを生成する部材として、測定対象除去部302のみが設けられていた。
しかし、これに限られず、第2実施形態に係る分析装置の変形例2(分析装置200’’)は、図11に示すように、N2セパレータである測定対象除去部302から供給されたガスから測定対象ガスを除去するスクラバー310a、310bをさらに備え、当該スクラバー310a、310bにて測定対象ガスを除去したガスをリファレンスガスRGとしてもよい。図11は、第2実施形態に係る分析装置の変形例2の構成を示す図である。なお、分析装置200’’は、スクラバー310a、310bを備えること以外、その構成及び機能は変形例1に係る分析装置200’と同じであるので、ここでは説明を省略する。
(5) Modification 2 of the analysis device according to the second embodiment
(5-1) Overview of the analytical apparatus according to variant example 2 In the
However, the present invention is not limited to this, and the second modification of the analyzer according to the second embodiment (analyzer 200'') may further include
(5-2)スクラバー
以下、図11を用いて、変形例2に係る分析装置200’’におけるスクラバーの構成を説明する。
スクラバー310a、310bは、図11に示すように、水分吸着剤Sと測定対象ガス吸着剤Zとが精製器本体311の内部に封入された部材である。水分吸着剤Sは、測定対象除去部302から供給されたガスから水分を除去する。水分吸着剤Sは、所定の再生温度まで加熱することにより、吸着成分が離脱する性質を有する。 水分吸着剤Sとしては、例えば、物理的に吸着した水分を、所定温度まで加熱することによって放出する、吸着能再生可能なシリカゲルを用いている。
(5-2) Scrubber The configuration of the scrubber in the analysis device 200'' according to the second modification will be described below with reference to FIG.
As shown in Fig. 11, the
測定対象ガス吸着剤Zは、測定対象除去部302から供給されたガスから測定対象ガスをさらに除去する。測定対象ガス吸着剤Zは、例えば、物理的に吸着した測定対象ガスをシリカゲルよりも高い所定温度まで加熱することによって放出する吸着能再生可能なゼオライトを使用できる。
その他、測定対象ガス吸着剤Zとして、例えば、モレキュラーシーブなどを用いることができる。このような吸着材は、例えば多数の微細孔を有し、該微細孔に入りうる程度の大きさの分子のみを選択的に吸着する分子篩作用を利用したものである。化学的結合によって分子を吸着するソーダライム等とは異なり、加熱などによって容易に再生できるという特性を有する。
The measurement target gas adsorbent Z further removes the measurement target gas from the gas supplied from the measurement
Alternatively, for example, a molecular sieve can be used as the measurement target gas adsorbent Z. Such an adsorbent has, for example, many micropores and utilizes the molecular sieve effect to selectively adsorb only molecules that are large enough to enter the micropores. Unlike soda lime, which adsorbs molecules through chemical bonds, it has the characteristic of being easily regenerated by heating or the like.
精製器本体311は、例えば、円筒状の金属部材で形成してあり、その一端面にガスが流入する入力ポート311aが、他端面にガスが導出される出力ポート311bが設けられている。そして、この精製器本体311の入力ポート311a側の半部に水分吸着剤Sが、出力ポート311b側の半部に測定対象ガス吸着剤Zが充填されている。水分吸着剤Sと測定対象ガス吸着剤Zと境界には、例えば、フィルタメッシュMが仕切りとして配設してある。The
スクラバー310a、310bは、加熱機構312をさらに有する。加熱機構312は、例えば外部からの操作でON/OFF可能な巻線ヒータを具備したものであり、精製器本体311における出力ポート311b側の半部に巻き回すことによって、測定対象ガス吸着剤Zを直接的に加熱する。水分吸着剤Sは、精製器本体311からの熱伝熱等によって、間接的に加熱される。この加熱機構312による加熱温度は、測定対象ガス吸着剤Zの再生可能最低温度以上であって、かつ、水分吸着剤Sの再生可能温度以上分解温度以下に設定してある。本実施形態において、加熱機構312による加熱温度は、例えば130°C~180°Cである。
The
図11に示すように、変形例2に係る分析装置200’’は、2つのスクラバー310a、310bを並列して備えている。この2つのスクラバー310a、310bは、いずれかを切り替えて使用可能となっている。
具体的には、測定対象除去部302の出口に接続されるガスラインGL1は、途中で二分岐し2つのガスラインGL2、GL3を形成する。この2つのガスラインGL2、GL3のうち、ガスラインGL2がスクラバー310aの入力ポート311aに接続され、ガスラインGL3が310bの入力ポート311aに接続される。また、上記ガスラインの分岐点には切換弁V1(例えば、三方弁)が設けてある。切換弁V1は、ガスラインGL1とガスラインGL2を接続するか、ガスラインGL1とガスラインGL3を接続するかを切り替えることで、2つのスクラバー310a、310bのうちいずれか一方を、測定対象除去部302に接続する。
As shown in Fig. 11, an analysis device 200'' according to the second modification includes two
Specifically, the gas line GL1 connected to the outlet of the measurement
また、二分岐したガスラインGL2、GL3のうち、ガスラインGL1(測定対象除去部302)に接続されていないガスラインは、切換弁V2(例えば、三方弁)によってパージガス排出ラインGL4に接続される。 In addition, of the two branched gas lines GL2 and GL3, the gas line that is not connected to gas line GL1 (measurement target removal section 302) is connected to the purge gas exhaust line GL4 by a switching valve V2 (e.g., a three-way valve).
上記の構成を有する分析装置200’’においては、例えば、切換弁V1がガスラインGL1とガスラインGL3とを接続し、切換弁V2がガスラインGL2とパージガス排出ラインGL4とを接続した状態で分析動作がなされた場合には、ガスラインGL3に接続されたスクラバー310bにより測定対象ガスが除去される。
例えば、スクラバー310bの測定対象ガスの除去能力が低下した場合には、切換弁V1がガスラインGL1とガスラインGL2とを接続し、切換弁V2がガスラインGL3とパージガス排出ラインGL4とを接続することで、未使用あるいは再生後のスクラバー310aにより測定対象ガスが除去される。
In the analytical apparatus 200'' having the above-described configuration, for example, when an analytical operation is performed with the switching valve V1 connecting the gas line GL1 and the gas line GL3 and the switching valve V2 connecting the gas line GL2 and the purge gas exhaust line GL4, the gas to be measured is removed by the
For example, if the ability of
なお、上記の例においてスクラバー310aが使用される間、除去能力が低下したスクラバー310bにおいては、加熱機構312による加熱により、水分吸着剤S及び測定対象ガス吸着剤Zの再生が実行される。これにより、一方のスクラバーの使用中に、他方のスクラバーの再生を実行できる。In the above example, while
上記の分析装置200’’が、測定対象除去部302を通過したガスから測定対象ガスを除去するスクラバー310a、310bをさらに備えることにより、測定対象ガスの含有量がより低いリファレンスガスRGを生成できるとともに、スクラバー310a、310bの寿命を延ばすことができる。
By further providing the above-mentioned analytical device 200'' with
(6)第2実施形態のまとめ
上記に説明した第2実施形態は下記のようにまとめることができる。
第2実施形態に係る分析装置200、200’、200‘’では、 測定対象除去部302は、リファレンスガス生成用ガス(試料ガスSG又は空気AR’)から測定対象ガスを分離してリファレンスガスRGを生成する気体分離膜を有する。この気体分離膜は長期間にわたり使用可能であるので、測定対象除去部302の頻繁な交換が不要となる。その結果、測定対象ガスの分析におけるユーザの負担の増大を防止できる。
(6) Summary of Second Embodiment The second embodiment described above can be summarized as follows.
In the
また、測定対象除去部302が長寿命であることにより、分析装置200、200’、200’’を、複数のガスラインを切り替えてリファレンスガスRGを生成するといった複雑な構成とする必要がなくなるとともに、分析装置200、200’、200’’の制御を簡便にできる。
In addition, since the measurement
分析装置200’、200’’が、リファレンスガスRGが充填された充填部301のサンプリング空間SS’を通過した測定光L’の強度に基づいて、測定対象除去部302の劣化を判定する判定部307bを備えることにより、充填部3に充填したガスを通過した測定光L’の強度に基づいて測定対象ガスの分析を行うのと類似の方法により、簡便に測定対象除去部302の劣化状態を判定できる。The analytical devices 200', 200'' are provided with a judgment unit 307b that judges the deterioration of the measurement
分析装置200、200’、200’’が、測定対象除去部302に劣化があると判定されたことを通知する通知部307cを備えることにより、測定対象除去部302が劣化したことをユーザに通知できる。The
分析装置200、200’、200’’が、試料ガスSGとリファレンスガスRGを充填部3のサンプリング空間SS’に交互に導入する導入部303を備えることにより、クロスフローモジュレーション方式の測定対象ガスの分析装置を実現できる。The
分析装置200において、リファレンスガス生成用ガスを試料ガスSGとすることで、測定対象となる試料ガスSGからより適切なリファレンスガスRGを生成できる。
分析装置200’、200’’において、リファレンスガス生成用ガスを試料ガスとは異なる供給源(空気供給部309)から供給される空気AR’とすることにより、測定対象除去部302に供給されるリファレンスガス生成用ガスの条件を、容易に測定対象除去部302の性能を十分に発揮できる適切な条件とできる。
In the
In the analytical devices 200', 200'', by using air AR' supplied from a source (air supply section 309) different from the sample gas as the gas for generating the reference gas, the conditions of the gas for generating the reference gas supplied to the measurement
分析装置200’’が、測定対象除去部302を通過したガスから測定対象ガスを除去するスクラバー310a、310bをさらに備えることにより、測定対象ガスの含有量がより低いリファレンスガスRGを生成できるとともに、スクラバー310a、310bの寿命を延ばすことができる。The analytical device 200'' further includes
3.他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
(A)第1の実施の形態に係る分析装置100、100’においては、伝搬空間TSには、第1ミラー71aと、第2ミラー71bと、第3ミラー71cと、第4ミラー71dと、第5ミラー71eと、第6ミラー71fとが配置されていると説明した。これらのミラーの配置は、筐体1内部における光源51a~51dと充填部3との位置関係に応じて変更されてもよい。
例えば、光源51a~51dと充填部3との距離が近づくことで、伝搬空間TS内における測定光Lが伝搬する光源51a~51dから充填部3までの距離が短くなる場合は、伝搬空間TS内のミラーの数を減少するか、又は、伝搬空間TS内にミラーを設けないようにしてもよい。
Although several embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the invention. In particular, several embodiments and modifications described in this specification can be arbitrarily combined as necessary.
(A) In the
For example, if the distance between the
(B)第1実施形態に係る分析装置100、100’において測定対象除去部9の劣化を判定する際に、測定対象除去部9より発生したパージガスPGを充填部3のサンプリング空間SSに充填し、サンプリング空間SS内のパージガスPGを通過した測定光Lの強度に基づいて、測定対象除去部9の劣化を判定してもよい。
第1実施形態において説明したとおり、サンプリング空間SSにおいて測定光Lは多重反射により光路長が長くなっているので、サンプリング空間SS内のパージガスPGを通過した測定光Lの強度に基づけば、パージガスPGに含まれる低濃度の測定対象ガスを精度よく測定できる。
(B) When determining deterioration of the measurement
As described in the first embodiment, the optical path length of the measurement light L in the sampling space SS is long due to multiple reflections, so that the low concentration of the target gas contained in the purge gas PG can be accurately measured based on the intensity of the measurement light L that has passed through the purge gas PG in the sampling space SS.
また、サンプリング空間SS内にパージガスPGを充填することにより、サンプリング空間SSが使用により汚染されていても、その影響を含んだ状態の測定光Lの強度を測定できる。その結果、より精度よくパージガスPGに含まれる測定対象ガスの含有量を精度よく測定できる。In addition, by filling the sampling space SS with purge gas PG, even if the sampling space SS is contaminated by use, the intensity of the measurement light L can be measured while including the influence of contamination. As a result, the content of the measurement target gas contained in the purge gas PG can be measured with greater accuracy.
(C)第1実施形態に係る分析装置100、100’において、充填部3と同様の構成を有し窒素ガスなどの測定対象ガスを含まないガス充填したセルを個別に設け、測定対象除去部9の劣化を判定する際には、このセル内に測定光Lを通過させてもよい。これにより、充填部3の汚染に影響を受けることなく、伝搬空間TS内のパージガスPGに含まれる測定対象ガスによる測定光Lの吸収量のみを精度よく測定できる。
(C) In the
(D)また、第1実施形態に係る分析装置100、100’と、第2実施形態に係る分析装置200、200’とにおいて、ガスに含まれる測定対象ガスを除去するために、多孔質水酸化カルシウムに呈色剤、硝酸銀を用いた、使い捨て可能な除去剤を用いても良い。これにより、低コストで安定的な測定が実現可能となる。(D) In addition, in the
(E)第1実施形態に係る分析装置100、100’においては、測定対象除去部9は、空気供給ライン11から供給された空気からパージガスを生成していた。しかし、これに限られず、空気供給ライン11の代わりに、例えば、酸素と窒素とを含む気体が充填されたボンベを測定対象除去部9に接続し、測定対象除去部9が当該ボンベから供給された気体から窒素を抽出してパージガスを生成してもよい。
(E) In the
本発明は、試料ガスに含まれる測定対象ガスを分析する分析装置に広く適用できる。 The present invention can be widely applied to analytical devices that analyze the target gas contained in a sample gas.
100、100’ 分析装置
1 筐体
11 空気供給ライン
11a 第1空気供給ライン
11b 第2空気供給ライン
11c 三方弁
12 空気供給部
13 排出口
IS 内部空間
3 充填部
31 入口
32 出口
33a 第1反射部材
33b 第2反射部材
SS サンプリング空間
5 照射部
51a~51d 光源
L1~L4 要素光
7 伝搬部
71a 第1ミラー
71b 第2ミラー
71c 第3ミラー
71d 第4ミラー
71e 第5ミラー
71f 第6ミラー
75 検出部
77 パージガス供給ライン
79 パージガス排出口
TS 伝搬空間
9 測定対象除去部
20 制御部
201 分析部
203 第1判定部
205 通知部
207 第2判定部
30 報知装置
F フランジ
W 光学窓
PG パージガス
PR1 圧力計
AR 空気
L 測定光
200、200’、200’’分析装置
301 充填部
301a 照射部
301b 検出部
SS’ サンプリング空間
302 測定対象除去部
303 導入部
303a 第1入口
303b 第2入口
303c ガス出口
304 排出流路
304a オリフィス
304b 第1ポンプ
305 分岐ライン
305a 昇圧用ポンプ
305b レギュレータ
306 リファレンスガス供給ライン
307 制御部
307a 分析部
307b 判定部
307c 通知部
308 報知装置
309 空気供給部
309a 空気供給ライン
309b レギュレータ
310a、310b スクラバー
AR’ 空気
L’ 測定光
RG リファレンスガス
SG 試料ガス
100, 100' Analytical device 1 Housing 11
Claims (12)
前記測定対象ガスを含む試料ガスが充填される充填部と、
前記充填部に向けて測定光を照射する照射部と、
前記充填部と前記照射部との間に設けられ、前記測定光が伝搬する伝搬空間を形成する伝搬部と、
空気供給ラインから供給された空気から前記測定対象ガスを除去して前記伝搬空間をパージするためのパージガスを生成する気体分離膜を有する測定対象除去部と、
前記充填部と、前記照射部と、前記伝搬部と、前記測定対象除去部と、を内部空間に格納して外部空間と隔離する筐体と、
を備え、
前記伝搬部は、前記伝搬空間に導入された前記パージガスを、前記筐体の内部空間に排出するパージガス排出口を有し、
前記空気供給ラインから供給された空気は、前記筐体の内部空間に供給される、
分析装置。 An analytical apparatus for analyzing a measurement target gas, comprising:
a filling section into which a sample gas containing the gas to be measured is filled;
an irradiation unit that irradiates a measurement light toward the filling unit;
a propagation section provided between the filling section and the irradiation section and forming a propagation space through which the measurement light propagates;
a measurement target removal unit having a gas separation membrane that removes the measurement target gas from air supplied from an air supply line and generates a purge gas for purging the propagation space;
a housing that stores the filling unit, the irradiation unit, the propagation unit, and the measurement target removal unit in an internal space and isolates the internal space from an external space;
Equipped with
the propagation section has a purge gas exhaust port that exhausts the purge gas introduced into the propagation space into an internal space of the housing,
The air supplied from the air supply line is supplied to the internal space of the housing.
Analytical equipment.
前記伝搬空間を通過することで前記測定対象ガス及び前記測定光に影響を及ぼすガスにより吸収された前記測定光の強度に基づいて、前記測定対象除去部の劣化を判定する第1判定部と、
をさらに備える、請求項1に記載の分析装置。 a detection unit that detects the measurement light that has passed through the propagation space purged by the purge gas;
a first determination unit that determines deterioration of the measurement target removal unit based on an intensity of the measurement light absorbed by the measurement target gas and a gas that affects the measurement light by passing through the propagation space;
The analysis device of claim 1 further comprising:
前記試料ガス又は前記リファレンスガスを含むガスが充填される充填部と、
前記充填部に向けて前記測定光を照射する照射部と、
前記試料ガスとは異なる供給源から供給された空気から前記測定対象ガスを分離する気体分離膜を有する測定対象除去部と、
前記測定対象除去部から供給されるガスから前記測定対象ガスを除去して前記リファレンスガスを生成するスクラバーと、
を備える分析装置。 1. An analytical apparatus for analyzing a gas to be measured based on an intensity of a measurement light passing through a sample gas containing the gas to be measured and an intensity of the measurement light passing through a reference gas used as a standard for analysis of the gas to be measured, comprising:
a filling section into which a gas containing the sample gas or the reference gas is filled;
an irradiation unit that irradiates the measurement light toward the filling unit;
a measurement target removal unit having a gas separation membrane that separates the measurement target gas from air supplied from a supply source different from the sample gas ;
a scrubber that removes the measurement target gas from the gas supplied from the measurement target removal unit to generate the reference gas;
An analytical device comprising:
前記リファレンスガスが充填された前記充填部を通過した前記測定光の強度に基づいて、前記測定対象除去部の劣化を判定する判定部と、
をさらに備える、請求項9に記載の分析装置。 a detection unit that detects the measurement light that has passed through the filling unit;
a determination unit that determines deterioration of the measurement target removal unit based on the intensity of the measurement light that has passed through the filling unit filled with the reference gas; and
The analytical device of claim 9 further comprising:
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