JP6513276B1 - Gas analyzer - Google Patents
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Abstract
【課題】微小流量の試料ガスのガス組成の分析が常に正確に行えるガス分析装置を提供する。【解決手段】試料ガスが導入されるサンプリング流路1と、指標ガス供給源2と、サンプリング流路に合流し、指標ガス供給源から指標ガスを供給する指標ガス流路3と、サンプリング流路及び指標ガス流路の合流点からのびる混合ガス流路4と、混合ガス流路に接続され、試料ガス中の対象ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定部5と、混合ガス流路に配置されたポンプ6と、指標ガス流路に配置された流量制御器7と、ガス濃度測定部に組み込まれた指標ガス濃度計8と、指標ガス濃度設定値入力部9と、指標ガス濃度計の測定値及び指標ガス濃度設定値入力部に入力された濃度設定値に基づき指標ガスの混合率を求め、指標ガスの混合率とガス濃度測定部の測定値から、指標ガスとの混合前の試料ガス中の対象ガス成分の濃度を算出するガス濃度算出部10を備える。【選択図】図1The present invention provides a gas analyzer which can always accurately analyze the gas composition of a minute flow rate of sample gas. SOLUTION: A sampling flow channel 1 into which a sample gas is introduced, an index gas supply source 2, an index gas flow channel 3 which joins the sampling flow channel and supplies an index gas from the index gas supply source, a sampling flow channel And a mixed gas flow path 4 extending from the junction of the index gas flow paths, and a gas concentration measurement unit 5 connected to the mixed gas flow path for measuring the concentration of the target gas component in the sample gas; The pump 6, the flow rate controller 7 disposed in the index gas flow path, the index gas concentration meter 8 incorporated in the gas concentration measurement section, the index gas concentration set value input section 9, and the index gas concentration meter The mixing ratio of the index gas is determined based on the measured value and the concentration setting value input to the index gas concentration setting value input unit, and the sample before mixing with the index gas from the mixing ratio of the index gas and the measurement value of the gas concentration measuring unit Calculate concentration of target gas component in gas It comprises a gas concentration calculator 10 that. [Selected figure] Figure 1
Description
本発明は、ガス分析装置、特に、微小流量の試料ガスのガス組成の分析を行うのに適したガス分析装置に関するものである。 The present invention relates to a gas analyzer, and more particularly to a gas analyzer suitable for analyzing the gas composition of a sample gas with a minute flow rate.
燃焼の基礎研究においては、ノズルバーナーや対向流火炎等のような比較的小さなスケールの火炎からの燃焼生成ガスを分析することが重要であり、それにはガス分析装置が使用される。
このような小さなスケールの火炎においては、燃焼生成ガスの発生が小流量でなされるので、ガス分析装置への燃焼生成ガスの導入によって燃焼場の流動特性が影響を受けないようにするため、微小流量でのサンプリングが必要とされる。
In basic research on combustion, it is important to analyze combustion products from relatively small-scale flames such as nozzle burners, counterflow flames, etc. A gas analyzer is used.
In such small-scale flames, since the generation of combustion product gas is performed at a small flow rate, the introduction of the combustion product gas into the gas analyzer does not affect the flow characteristics of the combustion field. Flow rate sampling is required.
一方、ガス分析装置に備えられるガス分析計については、試料ガスの成分濃度の測定精度を一定レベルに維持するとともに、試料ガスの成分濃度の過渡変化を正確に測定するのに必要な試料ガスの流量範囲(標準測定流量範囲)が定められている。
特に、複数のガス成分の濃度を同時に測定できるFTIR(Fourier Transform Infrared)ガス分析計や量子カスケードレーザー吸光(QCL−IR)法を採用したガス分析計等においては、毎分数リットル以上の大流量の試料ガスをサンプリングする必要がある。
On the other hand, with regard to the gas analyzer provided in the gas analyzer, while maintaining the measurement accuracy of the component concentration of the sample gas at a constant level, the sample gas necessary for accurately measuring the transient change of the component concentration of the sample gas A flow rate range (standard measurement flow rate range) is defined.
In particular, in a FTIR (Fourier Transform Infrared) gas analyzer that can measure the concentration of a plurality of gas components simultaneously, a gas analyzer using a quantum cascade laser absorption (QCL-IR) method, etc., a large flow rate of several liters per minute or more It is necessary to sample the sample gas.
ところが、燃焼生成ガスの分析に際し、大流量の燃焼生成ガスをサンプリングすると、燃焼場の流動特性が変化し、燃焼生成ガスの正確な分析を行うことができない。 However, when the combustion product gas of a large flow rate is sampled in the analysis of the combustion product gas, the flow characteristic of the combustion field changes, and the accurate analysis of the combustion product gas can not be performed.
そのため、従来技術においては、微小流量の試料ガスをサンプリングしてそれを希釈ガスで希釈し、希釈した試料ガスの標準測定流量をガス分析計に導入するようにしたガス分析装置が知られている。 Therefore, in the prior art, there is known a gas analyzer which samples a minute flow rate of sample gas, dilutes it with a dilution gas, and introduces a standard measurement flow rate of the diluted sample gas into the gas analyzer. .
そして、従来のこの種のガス分析装置としては、例えば、特許文献1に記載されたものがある。
特許文献1に記載にガス分析装置は、試料ガスが導入される第1の供給路、希釈ガスが導入される第2の供給路、第1の供給路からの試料ガスと第2の供給路からの希釈ガスが混合され混合ガスとなる導入配管、導入配管からの混合ガスを分岐する第1の分岐路、および導入配管からの混合ガスを並行して分岐する第2の分岐路を備えている。
And, as a conventional gas analyzer of this kind, for example, there is one described in
The gas analyzer described in
また、第1および第2の供給路には第1および第2のマスフローコントローラがそれぞれ設けられている。第1の分岐路には非分散型赤外線濃度計が設けられ、第2の分岐路には質量分析計が接続されている。第1および第2の分岐路は、接続された測定装置に応じて内部圧力を変更可能に構成されている。 In addition, first and second mass flow controllers are provided in the first and second supply paths, respectively. A non-dispersive infrared densitometer is provided in the first branch, and a mass spectrometer is connected to the second branch. The first and second branch paths are configured to be capable of changing the internal pressure in accordance with the connected measuring device.
こうして、導入配管において、第1のマスフローコントローラによって第1の流量に調節された試料ガスが、第2のマスフローコントローラによって第2の流量に調節された希釈ガスによって希釈され、希釈された試料ガスが第1および第2の分岐路を通じて非分散型赤外線濃度計および質量分析計にそれぞれ導入される。 Thus, in the introduction pipe, the sample gas adjusted to the first flow rate by the first mass flow controller is diluted by the dilution gas adjusted to the second flow rate by the second mass flow controller, and the diluted sample gas is diluted The first and second branches introduce the non-dispersive infrared densitometer and mass spectrometer, respectively.
そして、非分散型赤外線濃度計による特定ガスに関する測定値と、質量分析計による複数種類のガスに関する測定値と、各マスフローコントローラの流量設定値から求められた希釈率とに基づいてガス組成の分析がなされる。 Then, analysis of the gas composition based on the measured value of the specific gas by the non-dispersive infrared densitometer, the measured values of the plural kinds of gas by the mass spectrometer, and the dilution rate obtained from the flow rate setting value of each mass flow controller Is done.
しかしながら、マスフローコントローラの流量設定値は、当該マスフローコントローラを通過するガスのコンバージョンファクタを考慮に入れて決定されねばならないのに対し、試料ガスのガス組成は通常不明であるから、流量設定値の決定の際に、必要なコンバージョンファクタの全てが考慮されているとは限らない。 However, while the flow rate setting of the mass flow controller must be determined taking into account the conversion factor of the gas passing through the mass flow controller, the gas composition of the sample gas is usually unknown, so the flow rate setting is determined. Not all of the necessary conversion factors are taken into account.
そのため、マスフローコントローラの流量設定値が不正確な場合があり、かかる場合には、不正確な試料ガスの希釈率に基づいて試料ガスのガス組成の分析がなされるという問題があった。 Therefore, the flow rate setting value of the mass flow controller may be inaccurate, and in such a case, there is a problem that the gas composition of the sample gas is analyzed based on the incorrect dilution rate of the sample gas.
したがって、本発明の課題は、微小流量の試料ガスのガス組成の分析が常に正確に行えるガス分析装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a gas analyzer which can always accurately analyze the gas composition of a minute flow rate of sample gas.
上記課題を解決するため、本発明によれば、微小流量の試料ガスが導入されるサンプリング流路と、予め設定された2つの異なる濃度の指標ガスを切り替えて供給する指標ガス供給部と、前記サンプリング流路の下流端に合流し、前記指標ガス供給部から前記指標ガスを前記サンプリング流路に供給する指標ガス流路と、前記サンプリング流路および前記指標ガス流路の合流点からのび、前記試料ガスと前記指標ガスとの混合ガスが流れる混合ガス流路と、前記混合ガス流路の下流端に接続され、前記試料ガスに含まれる対象ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定部と、前記混合ガス流路または前記ガス濃度測定部の排気系に配置され、前記混合ガスを前記ガス濃度測定部に送給するポンプと、を備え、前記ポンプの回転数、および前記指標ガス供給部からの前記指標ガスの供給量は、前記混合ガス流路内の前記混合ガスの流量が前記ガス濃度測定部の測定能力に応じた流量となるように調節され、さらに、前記サンプリング流路に配置され、前記試料ガスの流量を測定する第1の流量計と、前記指標ガス流路に配置され、または前記指標ガス供給部に組み込まれ、前記指標ガス供給部から前記指標ガス流路に供給される前記指標ガスの流量を測定する第2の流量計と、前記ガス濃度測定部に組み込まれ、または前記混合ガス流路に配置され、前記指標ガスの濃度を測定する指標ガス濃度計と、前記指標ガスの前記2つの異なる濃度の設定値の入力を受ける指標ガス濃度設定値入力部と、前記第1の流量計および前記ガス濃度測定部のそれぞれの測定値が一定に維持される間に、前記指標ガス流路に前記指標ガスが切り替え供給されたとき、先に供給された前記指標ガスに関する濃度設定値、前記第2の流量計の測定値および前記指標ガス濃度計の測定値と、その次に供給された前記指標ガスに関する濃度設定値、前記第2の流量計の測定値および前記指標ガス濃度計の測定値と、前記ガス濃度測定部の測定値とを用いて、前記指標ガスと混合される前の前記試料ガス中の前記対象ガス成分の濃度を算出するガス濃度算出部と、を備えたものであることを特徴とするガス分析装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to the present invention , a sampling flow channel into which a minute flow rate of sample gas is introduced, an index gas supply unit that switches and supplies two preset different index gas concentrations, and An index gas flow path which joins the downstream end of the sampling flow path and supplies the index gas from the index gas supply unit to the sampling flow path; and a junction point of the sampling flow path and the index gas flow path A mixed gas flow path in which a mixed gas of a sample gas and the index gas flows, and a gas concentration measurement unit connected to the downstream end of the mixed gas flow path and measuring the concentration of a target gas component contained in the sample gas; A pump disposed in the mixed gas flow path or the exhaust system of the gas concentration measurement unit for feeding the mixed gas to the gas concentration measurement unit; the number of rotations of the pump, and the finger The supply amount of the index gas from the gas supply unit is adjusted such that the flow rate of the mixed gas in the mixed gas flow passage becomes a flow rate corresponding to the measurement capability of the gas concentration measurement unit, and the sampling flow A first flow meter disposed in the passage for measuring the flow rate of the sample gas, and disposed in the indicator gas passage, or incorporated in the indicator gas supply unit, from the indicator gas supply unit to the indicator gas passage And a second flow meter for measuring the flow rate of the indicator gas supplied to the second gas flow sensor, and an indicator gas concentration meter incorporated in the gas concentration measurement unit or disposed in the mixed gas flow path to measure the concentration of the indicator gas And each of the measurement values of the first flow meter and the gas concentration measuring unit is maintained constant, and the index gas concentration setting value input unit receiving the setting values of the two different concentrations of the index gas, and the first flow meter and the gas concentration measuring unit Between, When the indicator gas is switched and supplied to the indicator gas flow path, the concentration set value for the indicator gas previously supplied, the measurement value of the second flow meter, and the measurement value of the indicator gas concentration meter, Next, using the concentration set value for the indicator gas supplied, the measurement value of the second flow meter and the measurement value of the indicator gas concentration meter, and the measurement value of the gas concentration measurement unit, the indicator gas A gas analyzer is provided, comprising: a gas concentration calculating unit that calculates the concentration of the target gas component in the sample gas before being mixed.
本発明の好ましい実施例によれば、前記指標ガス供給部は、前記指標ガス流路の上流端から分岐した第1および第2の分岐流路と、前記第1の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第1の濃度の前記指標ガスを供給する第1の指標ガス供給源と、前記第2の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第2の濃度の前記指標ガスを供給する第2の指標ガス供給源と、前記第1および第2の分岐流路と前記指標ガス流路の分岐点に設けられ、前記第1および第2の分岐流路間で流路を切り替える流路切替バルブと、前記指標ガス流路における前記分岐点の下流側に配置された流量制御器と、を有している。 According to a preferred embodiment of the present invention, the indicator gas supply unit is connected to first and second branch passages branched from the upstream end of the indicator gas passage, and the first branch passage. A first indicator gas supply that supplies the indicator gas of a first concentration of the two different concentrations, and a second one of the two different concentrations connected to the second branch flow path A second indicator gas supply source for supplying the indicator gas having a concentration, and the branch points of the first and second branch passages and the indicator gas passage, the first and second branch passages It has a flow-path switching valve which switches a flow path between, and the flow rate controller arrange | positioned downstream of the said branch point in the said index gas flow path.
本発明の別の好ましい実施例によれば、前記指標ガス供給部は、前記指標ガス流路の上流端から分岐した第1および第2の分岐流路と、前記第1の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第1の濃度の前記指標ガスを供給する第1の指標ガス供給源と、前記第2の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第2の濃度の前記指標ガスを供給する第2の指標ガス供給源と、前記第1の分岐流路に配置された第1の流量制御器と、前記第2の分岐流路に配置された第2の流量制御器と、を有し、前記第2の流量計が、前記第1および第2の分岐路にそれぞれ各1つずつ配置されている。 According to another preferred embodiment of the present invention, the indicator gas supply unit is connected to the first and second branch passages branched from the upstream end of the indicator gas passage and the first branch passage. A first indicator gas supply for supplying the indicator gas at a first concentration of the two different concentrations, and a second branch flow path connected to the first of the two different concentrations; A second indicator gas supply source for supplying the indicator gas having a concentration of 2, a first flow rate controller disposed in the first branch channel, and a second indicator channel disposed in the second branch channel And two flow controllers, and the second flow meter is disposed in each of the first and second branch paths.
本発明によれば、サンプリングされる試料ガスに指標ガスを混合し、ガス濃度測定部の測定能力に応じた流量(ガス濃度測定部の標準測定流量)の混合ガスをガス濃度測定部に導入するので、ガス濃度測定部として標準測定流量が大きいガス分析計(例えば、FTIRガス分析計やQCL−IRガス分析計等)を使用した場合でも、試料ガスのサンプリング流量を微小としたままで、試料ガスの成分濃度を正確にモニタリングすることができる。 According to the present invention , the sample gas to be sampled is mixed with the indicator gas, and a mixed gas of a flow rate (standard measurement flow rate of the gas concentration measurement unit) corresponding to the measurement capability of the gas concentration measurement unit is introduced into the gas concentration measurement unit. Therefore, even when a gas analyzer (for example, an FTIR gas analyzer or a QCL-IR gas analyzer) having a large standard measurement flow rate is used as the gas concentration measurement unit, the sample flow rate of the sample gas is kept small. The component concentration of the gas can be accurately monitored.
さらに、本発明によれば、試料ガスが指標ガス濃度計の測定対象ガス成分を含んでいる場合であっても、サンプリングされる試料ガスの流量および濃度測定値が一定に維持されている間に、同一種類で異なる2つの濃度の試料ガスを切り替えて試料ガスに混合し、先に混合した指標ガスに関する濃度設定値、第2の流量計の測定値および指標ガス濃度計の測定値と、その次に混合した指標ガスに関する濃度設定値、第2の流量計の測定値および指標ガス濃度計の測定値と、ガス濃度測定部の測定値(対象ガス成分の濃度測定値)とを用いて、指標ガスと混合される前の試料ガス中の対象ガス成分の濃度を算出する、つまり、正確に設定されあるいは測定された数値に基づいて試料ガス中の対象ガス成分濃度値を測定するので、試料ガスのガス組成の分析を常に高精度で行うことができる。 Furthermore, according to the present invention, even when the sample gas contains the measurement target gas component of the indicator gas concentration meter, while the flow rate and concentration measurement value of the sample gas to be sampled are maintained constant. The sample gas of the same type and different two concentrations is switched to be mixed with the sample gas, and the concentration set value for the indicator gas previously mixed, the measurement value of the second flowmeter and the measurement value of the indicator gas concentration meter, and the Next, using the concentration set value for the mixed indicator gas, the measured value of the second flowmeter and the measured value of the indicator gas concentration meter, and the measured value of the gas concentration measuring unit (the measured concentration of the target gas component), Since the concentration of the target gas component in the sample gas before being mixed with the index gas is calculated, that is, the target gas component concentration value in the sample gas is measured based on the numerical value which is accurately set or measured. Gas gas It can be analyzed always with high accuracy.
以下、添付図面を参照しつつ本発明の構成を好ましい実施例に基づいて説明する。
図1は、本発明の1実施例によるガス分析装置の概略構成を示す図である。
図1を参照して、本発明のガス分析装置は、微小流量の試料ガスが導入されるサンプリング流路1と、予め設定された濃度の指標ガスを供給する指標ガス供給源2を備えている。
指標ガスは、試料ガスには含まれないガス成分のみ、または当該ガス成分に試料ガス中の対象ガス成分ではないガス成分を混合したものからなっている。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described based on a preferred embodiment with reference to the attached drawings.
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a gas analyzer according to one embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, the gas analyzer of the present invention includes a
The indicator gas is composed of only the gas component not contained in the sample gas or a mixture of the gas component and a gas component other than the target gas component in the sample gas.
ガス分析装置は、また、一端3aが指標ガス供給源2に接続する一方、他端3bにおいてサンプリング流路1の下流端1aに合流し、指標ガス供給源2から指標ガスを供給する指標ガス流路3と、サンプリング流路1および指標ガス流路3の合流点からのび、試料ガスと指標ガスとの混合ガスが流れる混合ガス流路4とを備えている。
In the gas analyzer, one end 3a is connected to the indicator
そして、混合ガス流路4の下流端に、試料ガスに含まれる対象ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定部5が接続され、混合ガス流路4には、混合ガスをガス濃度測定部5に送給するポンプ6が配置されている。
ガス濃度測定部5としては、例えば、FTIRガス分析計、質量分析計およびQCL−IRガス分析計等が使用可能であり、また、ガス濃度測定部5を複数のガス分析計から構成することもできる。
なお、ポンプ6をガス濃度測定部5の排気系に配置することもできる。
The gas concentration measurement unit 5 for measuring the concentration of the target gas component contained in the sample gas is connected to the downstream end of the mixed
As the gas concentration measuring unit 5, for example, an FTIR gas analyzer, a mass spectrometer, a QCL-IR gas analyzer, etc. can be used, and the gas concentration measuring unit 5 may be composed of a plurality of gas analyzers. it can.
The pump 6 can also be disposed in the exhaust system of the gas concentration measurement unit 5.
また、指標ガス流路3に流量制御器7が配置されている。
ポンプ6および流量制御器7は、混合ガス流路4内の混合ガスの流量がガス濃度測定部5の測定能力に応じた流量(ガス濃度測定部5の標準測定流量)となるように調節されている。
Further, a flow rate controller 7 is disposed in the indicator
The pump 6 and the flow rate controller 7 are adjusted such that the flow rate of the mixed gas in the mixed
これを具体的に説明すると、例えば、ガス濃度測定部5の標準測定流量が5L/minであり、試料ガスのサンプリング流量を1L/minとしたい場合、指標ガス流路3から4L/minの指標ガスが供給されて、混合ガス流路4を流れる混合ガスの流量が5L/minとなるように、ポンプ6および流量制御器7が調節される。
Specifically, for example, when the standard measurement flow rate of the gas concentration measurement unit 5 is 5 L / min and the sampling flow rate of the sample gas is 1 L / min, the
本発明のガス分析装置は、また、ガス濃度測定部5に組み込まれ、指標ガス中の前記試料ガスには含まれないガス成分の濃度を測定する指標ガス濃度計8と、指標ガスの濃度設定値の入力を受ける指標ガス濃度設定値入力部9を備えている。
なお、指標ガス濃度計8をガス濃度測定部5に組み込まずに、混合ガス流路4に配置することもできる。
The gas analyzer of the present invention is also incorporated in the gas concentration measuring unit 5, and the indicator
The indicator
本発明のガス分析装置は、さらに、指標ガス濃度計8の測定値をCi、指標ガス濃度設定値入力部9に入力された濃度設定値をCi0として、指標ガスの混合率Mを
本発明のガス分析装置においては、サンプリングされる試料ガスに指標ガスを混合し、ガス濃度測定部5の測定能力に応じた流量(標準測定流量)の混合ガスをガス濃度測定部5に導入するので、ガス濃度測定部5として、例えば、FTIRガス分析計やQCL−IRガス分析計等の標準測定流量が大きいガス分析計を使用した場合でも、試料ガスのサンプリング流量を微小としたままで、常に、ガス濃度測定部5から高速度で応答が得られ、過渡変化する試料ガスの成分濃度を正確にとらえることができる。 In the gas analyzer of the present invention, the sample gas to be sampled is mixed with the indicator gas, and a mixed gas of a flow rate (standard measurement flow rate) corresponding to the measurement capability of the gas concentration measurement unit 5 is introduced into the gas concentration measurement unit 5 Therefore, even when a gas analyzer having a large standard measurement flow rate such as an FTIR gas analyzer or a QCL-IR gas analyzer is used as the gas concentration measurement unit 5, for example, the sampling flow rate of the sample gas is kept small. The response can be obtained at high speed from the gas concentration measuring unit 5 at all times, and the component concentration of the transiently changing sample gas can be accurately captured.
さらには、指標ガスが、前記試料ガスには含まれないガス成分のみ、または当該ガス成分に前記試料ガス中の対象ガス成分ではないガス成分を混合したものからなっている場合に、指標ガスの濃度設定値と、指標ガス濃度計8の濃度測定値に基づいて指標ガスの混合率を求め、指標ガスの混合率とガス濃度測定部5の測定値(対象ガス成分の濃度測定値)を用いて、指標ガスと混合される前の試料ガス中の対象ガス成分濃度を算出する。
こうして、正確に設定され、また測定された数値に基づいて試料ガス中の対象ガス成分濃度値を測定するので、試料ガスのガス組成の分析が常に高精度で行える。
Furthermore, when the indicator gas is composed of only the gas component not contained in the sample gas, or the gas component mixed with the gas component other than the target gas component in the sample gas, the indicator gas The mixing ratio of the index gas is determined based on the concentration setting value and the concentration measurement value of the index
In this way, the target gas component concentration value in the sample gas is measured based on the numerical values that are accurately set and measured, so that the analysis of the gas composition of the sample gas can always be performed with high accuracy.
図2は、本発明の別の実施例によるガス分析装置の概略構成を示す図である。
図1の実施例は、指標ガスが、前記試料ガスには含まれないガス成分のみ、または当該ガス成分に前記試料ガス中の対象ガス成分ではないガス成分を混合したものからなっている場合に、試料ガスのガス組成の分析が高精度で行えるようにしたものであるのに対し、図2に示した実施例は、試料ガスが指標ガス濃度計の測定対象ガス成分を含んでいる場合であっても、高精度で試料ガスのガス組成の分析が行えるようにしたものである。
FIG. 2 is a schematic view of a gas analyzer according to another embodiment of the present invention.
In the embodiment of FIG. 1, the indicator gas is composed of only the gas component not contained in the sample gas, or the gas component mixed with the gas component other than the target gas component in the sample gas. While the analysis of the gas composition of the sample gas can be performed with high accuracy, in the embodiment shown in FIG. 2, the sample gas contains the gas component to be measured by the indicator gas concentration meter. Even if there is, the analysis of the gas composition of the sample gas can be performed with high accuracy.
図2を参照して、本発明のガス分析装置は、微小流量の試料ガスが導入されるサンプリング流路11と、予め設定された2つの異なる濃度の指標ガスの同一流量を切り替えて供給する指標ガス供給部と、サンプリング流路11の下流端11aに合流し、指標ガス供給部から指標ガスを供給する指標ガス流路12を備えている。
サンプリング流路11には、第1の流量計13が配置されている。
Referring to FIG. 2, in the gas analyzer of the present invention, the
A
指標ガス供給部は、この実施例では、指標ガス流路12の上流端12aから分岐した第1および第2の分岐流路14a、14bと、第1の分岐流路14aに接続され、2つの異なる濃度のうちの第1の濃度の指標ガスを供給する第1の指標ガス供給源15aと、第2の分岐流路14bに接続され、2つの異なる濃度のうちの第2の濃度の指標ガスを供給する第2の指標ガス供給源15bと、第1および第2の分岐流路14a、14bと指標ガス流路12の分岐点に設けられ、第1および第2の分岐流路14a、14b間で流路を切り替える流路切替バルブ16と、指標ガス流路12における上記分岐点よりも下流側に配置された流量制御器17および第2の流量計18とを有している。
In this embodiment, the indicator gas supply unit is connected to the first and
本発明のガス分析装置は、また、サンプリング流路11および指標ガス流路12の合流点からのび、試料ガスと指標ガスとの混合ガスが流れる混合ガス流路19と、混合ガス流路19の下流端に接続され、試料ガスに含まれる対象ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定部20と、混合ガス流路19に配置され、混合ガスをガス濃度測定部20に送給するポンプ21を備えている。
The gas analyzer of the present invention also includes a mixed
ガス濃度測定部20としては、例えば、FTIRガス分析計、質量分析計およびQCL−IRガス分析計等が使用可能であり、また、ガス濃度測定部20を複数のガス分析計から構成することもできる。
なお、ポンプ21をガス濃度測定部20の排気系に配置することもできる。
As the gas
The
ポンプ21および流量制御器17は、混合ガス流路19内の混合ガスの流量がガス濃度測定部20の測定能力に応じた流量(ガス濃度測定部5の標準測定流量)となるように調節されている。
The
本発明のガス分析装置は、また、ガス濃度測定部20に組み込まれ、指標ガスの濃度を測定する指標ガス濃度計22と、指標ガスの2つの異なる濃度の設定値の入力を受ける指標ガス濃度設定値入力部23を備えている。
なお、指標ガス濃度計22をガス濃度測定部20に組み込まずに、混合ガス流路19に配置することもできる。
The gas analyzer of the present invention is also incorporated in the gas
The indicator
本発明のガス分析装置は、さらに、サンプリング流路11の流量計13およびガス濃度測定部20のそれぞれの測定値が一定に維持される間に、指標ガス流路12に指標ガスが切り替え供給されたとき、先に供給された指標ガスに関する濃度設定値、第2の流量計18の測定値および指標ガス濃度計22の測定値をそれぞれCi10、Qi1およびCi1とし、その次に供給された指標ガスに関する濃度設定値、第2の流量計18の測定値および指標ガス濃度計22の測定値をそれぞれCi20、Qi2およびCi2とし、先の指標ガス供給時および次の指標ガス供給時のガス濃度測定部20の測定値をそれぞれCs1およびCs2)として、指標ガスと混合される前の試料ガス中の対象ガス成分の濃度Cs0を、
次に、(3)式の導出のプロセスを説明する。
まず、関係するパラメータを以下のように定義する。
Cis:試料ガス中の指標ガスの濃度
Ci10:先に供給された指標ガスの濃度設定値
Ci20:次に供給された指標ガスの濃度設定値
Ci1:先に供給された指標ガスの濃度測定値
Ci2:次に供給された指標ガスの濃度測定値
Qs:試料ガスの体積流量
Qi1:先に供給された指標ガスの体積流量
Qi2:次に供給された指標ガスの体積流量
Cs1:先の指標ガス供給時のガス濃度測定部20の濃度測定値(対象ガス成分の濃度測定値)
Cs2:次の指標ガス供給時のガス濃度測定部20の濃度測定値(対象ガス成分の濃度測定値)
Cs0:指標ガスと混合される前の試料ガス中の対象ガス成分の濃度
Next, the process of deriving equation (3) will be described.
First, the relevant parameters are defined as follows.
C is : Concentration of indicator gas in sample gas C i10 : Concentration set value of indicator gas previously supplied C i20 : Concentration set value of indicator gas supplied next C i1 : of indicator gas previously supplied Measured concentration value C i2 : Measured concentration value of indicator gas supplied next Q s : Volume flow of sample gas Q i1 : Volume flow of indicator gas previously supplied Q i2 : Volume of indicator gas supplied next Flow rate C s1 : Concentration measurement value of the gas
C s2 : Measured value of concentration of gas
C s0 : Concentration of target gas component in sample gas before being mixed with indicator gas
濃度(体積濃度)に体積流量を乗じた値は、試料ガスと指標ガスの混合の前後で不変であるから、先に供給された指標ガスについて、次式が成立する。
今、指標ガスが切り替え供給される間に、試料ガスのサンプリング流量と試料ガスの成分濃度値は一定に維持されているから、(5)式は次に供給された指標ガスについても同様に成立する。すなわち、
試料ガス中の指標ガスが、指標ガス流路13を通じて先に供給された指標ガスと混合されるときの混合率M1は、
同様にして、試料ガス中の指標ガスが、指標ガス流路13を通じて次に供給された指標ガスと混合されるときの混合率M2は、
ここで、最も好ましい計測条件では、Qi1=Qi2(=Qi)であり、Cs1=Cs2(=Cs)であるから、(8)式は、
試料ガス中の指標ガスが、指標ガス流路13から供給された指標ガスと混合されるときの混合率Mは、
こうして、本発明のガス分析装置においては、サンプリングされる試料ガスに指標ガスを混合し、ガス濃度測定部20の測定能力に応じた流量(標準測定流量)の混合ガスをガス濃度測定部20に導入するので、ガス濃度測定部21として、例えば、FTIRガス分析計やQCL−IRガス分析計等の標準測定流量が大きいガス分析計を使用した場合でも、試料ガスのサンプリング流量を微小としたままで、常に、ガス濃度測定部20から高速度で応答が得られ、過渡変化する試料ガスの成分濃度を正確にとらえることができる。
Thus, in the gas analyzer of the present invention, the sample gas to be sampled is mixed with the indicator gas, and the mixed gas of the flow rate (standard measurement flow rate) corresponding to the measurement capability of the gas
さらに、試料ガスが指標ガス濃度計の測定対象ガス成分を含んでいる場合であっても、サンプリングされる試料ガスの流量および濃度測定値が一定に維持されている間に、同一種類で異なる2つの濃度の指標ガスを切り替えて試料ガスに混合し、先に混合した指標ガスに関する濃度設定値、第2の流量計の測定値および指標ガス濃度計の測定値と、その次に混合した指標ガスに関する濃度設定値、第2の流量計の測定値および指標ガス濃度計の測定値と、ガス濃度測定部20の測定値(対象ガス成分の濃度測定値)とを用いて、指標ガスと混合される前の試料ガス中の対象ガス成分の濃度を算出する、つまり、正確に設定されあるいは測定された数値に基づいて試料ガス中の対象ガス成分濃度値を測定するので、試料ガスのガス組成の分析を常に高精度で行うことができる。 Furthermore, even when the sample gas contains the gas component to be measured by the indicator gas concentration meter, the same kind of difference is obtained while the flow rate and concentration measurement value of the sample gas to be sampled are kept constant. The indicator gas of one concentration is switched to be mixed with the sample gas, and the concentration set value for the indicator gas mixed earlier, the measurement value of the second flowmeter and the measurement value of the indicator gas concentration meter, and the indicator gas mixed next Is mixed with the indicator gas using the concentration set value for the second time, the measurement value of the second flowmeter, the measurement value of the indicator gas concentration meter, and the measurement value of the gas concentration measurement unit 20 (the concentration measurement value of the target gas component) The concentration of the target gas component in the sample gas before calculation is calculated, that is, the target gas component concentration value in the sample gas is measured based on the numerical value that is correctly set or measured. Analysis It can be performed with high accuracy.
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の構成は上記実施例に限定されるものではなく、当業者が添付の特許請求の範囲に記載した構成の範囲内で種々の変形例を案出し得ることは言うまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the configuration of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made within the scope of the configurations described in the appended claims by those skilled in the art. It goes without saying that you can devise.
例えば、図3には、図2のガス分析装置のガス供給部の変形例を示した。なお、図3中、図2に示した構成要素と同一のものには同一番号を付してある。
図3を参照して、この実施例では、指標ガス供給部は、指標ガス流路12の上流端12aから分岐した第1および第2の分岐流路14a、14bと、第1の分岐流路14aに接続され、第1の濃度の指標ガスを供給する第1の指標ガス供給源15aと、第2の分岐流路14bに接続され、第2の濃度の指標ガスを供給する第2の指標ガス供給源15bと、第1の分岐流路14aに配置された第1の流量制御器25aと、第2の分岐流路14bに配置された第2の流量制御器25bとを有している。
また、第2の流量計18が第1および第2の分岐路14a、14bに各1つ配置されている。
そして、第1および第2の流量制御器25a、25bの開閉が交互に切り替えられることによって、第1および第2の濃度の指標ガスの供給が切り替えられる。
For example, FIG. 3 shows a modification of the gas supply unit of the gas analyzer of FIG. In FIG. 3, the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
Referring to FIG. 3, in this embodiment, the indicator gas supply unit includes first and
Further, one
Then, the supply of the indicator gas of the first and second concentration is switched by alternately switching the opening and closing of the first and second
1 サンプリング流路
1a 下流端
2 指標ガス供給源
3 指標ガス流路
3a 一端
3b 他端
4 混合ガス流路
5 ガス濃度測定部
6 ポンプ
7 流量制御器
8 指標ガス濃度計
9 指標ガス濃度設定値入力部
10 ガス濃度演算部
11 サンプリング流路
11a 下流端
12 指標ガス流路
12a 上流端
13 第1の流量計
14a 第1の分岐流路
14b 第2の分岐流路
15a 第1の指標ガス供給源
15b 第2の指標ガス供給源
16 流路切替バルブ
17 流量制御器
18 第2の流量計
19 混合ガス流路
20 ガス濃度測定部
21 ポンプ
22 指標ガス濃度計
23 指標ガス濃度設定値入力部
24 ガス濃度算出部
25a 第1の流量制御器
25b 第2の流量制御器
1 sampling channel 1a
Claims (3)
予め設定された2つの異なる濃度の指標ガスを切り替えて供給する指標ガス供給部と、An indicator gas supply unit that switches and supplies two preset indicator gases of different concentrations;
前記サンプリング流路の下流端に合流し、前記指標ガス供給部から前記指標ガスを前記サンプリング流路に供給する指標ガス流路と、An indicator gas passage which joins the downstream end of the sampling passage and supplies the indicator gas from the indicator gas supply unit to the sampling passage;
前記サンプリング流路および前記指標ガス流路の合流点からのび、前記試料ガスと前記指標ガスとの混合ガスが流れる混合ガス流路と、A mixed gas flow path extending from a junction of the sampling flow path and the index gas flow path, and a mixed gas of the sample gas and the index gas flowing therein;
前記混合ガス流路の下流端に接続され、前記試料ガスに含まれる対象ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定部と、A gas concentration measurement unit connected to the downstream end of the mixed gas flow channel and measuring the concentration of the target gas component contained in the sample gas;
前記混合ガス流路または前記ガス濃度測定部の排気系に配置され、前記混合ガスを前記ガス濃度測定部に送給するポンプと、を備え、And a pump disposed in the mixed gas flow path or an exhaust system of the gas concentration measurement unit, for feeding the mixed gas to the gas concentration measurement unit.
前記ポンプの回転数、および前記指標ガス供給部からの前記指標ガスの供給量は、前記混合ガス流路内の前記混合ガスの流量が前記ガス濃度測定部の測定能力に応じた流量となるように調節され、さらに、The rotational speed of the pump and the supply amount of the index gas from the index gas supply unit are such that the flow rate of the mixed gas in the mixed gas flow passage corresponds to the flow rate of the gas concentration measurement unit Are adjusted to
前記サンプリング流路に配置され、前記試料ガスの流量を測定する第1の流量計と、A first flow meter disposed in the sampling channel and measuring a flow rate of the sample gas;
前記指標ガス流路に配置され、または前記指標ガス供給部に組み込まれ、前記指標ガス供給部から前記指標ガス流路に供給される前記指標ガスの流量を測定する第2の流量計と、A second flow meter disposed in the indicator gas flow passage or incorporated in the indicator gas supply unit and measuring the flow rate of the indicator gas supplied from the indicator gas supply unit to the indicator gas flow passage;
前記ガス濃度測定部に組み込まれ、または前記混合ガス流路に配置され、前記指標ガスの濃度を測定する指標ガス濃度計と、An indicator gas concentration meter, which is incorporated in the gas concentration measurement unit or disposed in the mixed gas flow path, and measures the concentration of the indicator gas;
前記指標ガスの前記2つの異なる濃度の設定値の入力を受ける指標ガス濃度設定値入力部と、An index gas concentration set value input unit receiving an input of set values of the two different concentrations of the index gas;
前記第1の流量計および前記ガス濃度測定部のそれぞれの測定値が一定に維持される間に、前記指標ガス流路に前記指標ガスが切り替え供給されたとき、先に供給された前記指標ガスに関する濃度設定値、前記第2の流量計の測定値および前記指標ガス濃度計の測定値と、その次に供給された前記指標ガスに関する濃度設定値、前記第2の流量計の測定値および前記指標ガス濃度計の測定値と、前記ガス濃度測定部の測定値とを用いて、前記指標ガスと混合される前の前記試料ガス中の前記対象ガス成分の濃度を算出するガス濃度算出部と、を備えたものであることを特徴とするガス分析装置。The indicator gas previously supplied when the indicator gas is switched and supplied to the indicator gas flow path while the measurement values of the first flow meter and the gas concentration measurement unit are maintained constant. Concentration set value, measurement value of the second flow meter and measurement value of the index gas concentration meter, concentration set value of the index gas supplied next, measurement value of the second flow meter, and A gas concentration calculation unit that calculates the concentration of the target gas component in the sample gas before being mixed with the indicator gas using the measurement value of the indicator gas concentration meter and the measurement value of the gas concentration measurement unit; , A gas analyzer characterized in that it comprises.
前記指標ガス流路の上流端から分岐した第1および第2の分岐流路と、First and second branch channels branched from the upstream end of the indicator gas channel;
前記第1の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第1の濃度の前記指標ガスを供給する第1の指標ガス供給源と、A first indicator gas supply source connected to the first branch channel and supplying the indicator gas of a first concentration of the two different concentrations;
前記第2の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第2の濃度の前記指標ガスを供給する第2の指標ガス供給源と、A second indicator gas supply source connected to the second branch channel and supplying the indicator gas of a second concentration of the two different concentrations;
前記第1および第2の分岐流路と前記指標ガス流路の分岐点に設けられ、前記第1および第2の分岐流路間で流路を切り替える流路切替バルブと、A flow path switching valve provided at a branch point of the first and second branch flow paths and the index gas flow path and switching the flow path between the first and second branch flow paths;
前記指標ガス流路における前記分岐点の下流側に配置された流量制御器と、を有していることを特徴とする請求項1に記載のガス分析装置。The gas analyzer according to claim 1, further comprising: a flow rate controller disposed downstream of the branch point in the indicator gas flow path.
前記指標ガス流路の上流端から分岐した第1および第2の分岐流路と、First and second branch channels branched from the upstream end of the indicator gas channel;
前記第1の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第1の濃度の前記指標ガスを供給する第1の指標ガス供給源と、A first indicator gas supply source connected to the first branch channel and supplying the indicator gas of a first concentration of the two different concentrations;
前記第2の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第2の濃度の前記指標ガスを供給する第2の指標ガス供給源と、A second indicator gas supply source connected to the second branch channel and supplying the indicator gas of a second concentration of the two different concentrations;
前記第1の分岐流路に配置された第1の流量制御器と、A first flow rate controller disposed in the first branch flow path;
前記第2の分岐流路に配置された第2の流量制御器と、を有し、And a second flow rate controller disposed in the second branch flow path,
前記第2の流量計が、前記第1および第2の分岐路にそれぞれ各1つずつ配置されていることを特徴とする請求項1に記載のガス分析装置。The gas analyzer according to claim 1, wherein the second flow meter is disposed in each of the first and second branch paths.
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