CN117480376A - 分析装置以及分析方法 - Google Patents

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CN117480376A CN202280041887.1A CN202280041887A CN117480376A CN 117480376 A CN117480376 A CN 117480376A CN 202280041887 A CN202280041887 A CN 202280041887A CN 117480376 A CN117480376 A CN 117480376A
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Abstract

本发明提供分析装置以及分析方法，抑制吹扫气体的消耗量，并且适当地进行分析装置的防爆对策。分析装置(100)具备填充部(3)、照射部(5)、传播部(7)、箱体(1)、吹扫气体导入部(40)和防爆气体导入部(20)。在填充部(3)中填充包含测定对象气体的试样气体(SG)。照射部(5)照射用于测定对象气体的分析的测定光(L)。传播部(7)设置在填充部(3)与照射部(5)之间，形成使从照射部(5)照射的测定光(L)向填充部(3)传播的传播空间(TS)。箱体(1)收纳填充部(3)、照射部(5)和传播部(7)。吹扫气体导入部(40)向传播空间(TS)导入吹扫气体(PG)。防爆气体导入部(20)向箱体(1)的内部空间导入防爆用气体(EP)。

Description

分析装置以及分析方法
技术领域
本发明涉及分析试样气体中包含的测定对象气体的分析装置、以及由该分析装置进行的测定对象气体的分析方法。
背景技术
以往，已知一种分析装置，向试样气体照射测定光，基于由试样气体中包含的测定对象气体吸收的测定光的强度来分析测定对象气体。在该分析装置中，试样气体填充到规定的试样池中，基于通过了该试样池的测定光的强度进行分析。为了防止在测定光到达规定的试样池之前被存在于周围环境的气体吸收，优选从输出测定光的光源到试样池的光路被不包含吸收测定光的成分的气体充满。该气体被称为吹扫气体。在将大气中包含的二氧化碳作为测定对象气体的测定装置中，具有如下方法：使试样气体(大气)通过沸石等二氧化碳吸附剂和硅胶等吸附极性物质的物质，生成不包含测定对象气体的气体(例如参照专利文献1)。
此外，已知将上述分析装置收纳于一个箱体的装置。在该装置中，有时进行防爆对策。具体而言，通过由防爆用的气体充满收纳有分析装置的箱体的内部空间来进行防爆对策。
专利文献1：日本公开公报特开2016-14658号
用作上述吹扫气体的气体一般为不活泼气体。由此，吹扫气体也能够用作充满箱体的内部空间的防爆用的气体。然而，吹扫气体与防爆用的气体相比价格高。此外，为了由防爆用的气体充满箱体的内部空间，需要大量气体。因此，为了由吹扫气体充满包含测定光的光路的箱体的内部空间，需要大量吹扫气体，因此分析装置的动作成本变高。
另一方面，如果由防爆用的气体充满包含测定光的光路的箱体的内部空间，则在到达充满测定对象气体的试样池之前，测定光有时会被防爆用的气体中包含的成分吸收。
发明内容
本发明的目的在于在将分析测定对象气体的分析装置收纳于箱体的装置中，抑制吹扫气体的消耗量并由吹扫气体充满测定光的光路，并且适当地进行该装置的防爆对策。
以下，作为用于解决课题的手段对多个方式进行说明。这些方式能够根据需要任意组合。
本发明的一个观点的分析装置是分析测定对象气体的分析装置。分析装置具备填充部、照射部、传播部、箱体、吹扫气体导入部、防爆气体导入部和隔板。在填充部中填充包含测定对象气体的试样气体。照射部照射用于测定对象气体的分析的测定光。传播部设置在填充部与照射部之间，形成使从照射部照射的测定光向填充部传播的传播空间。箱体收纳填充部、照射部和传播部。吹扫气体导入部向传播空间导入吹扫气体。防爆气体导入部向箱体的内部空间导入防爆用气体。
在上述分析装置中，仅向作为测定光的光路的传播空间导入吹扫气体。传播空间是小容量的空间，因此能够抑制吹扫气体的消耗量。此外，向容量大的箱体的内部空间导入与吹扫气体不同的防爆用气体。防爆用气体是廉价且适合于防爆对策的气体，因此能够廉价且适当地实施箱体的内部空间的防爆对策。此外，通过向箱体的内部空间导入防爆用气体，能够冷却收纳于箱体的内部空间的各构件。
也可以为，分析装置还具备隔板。隔板将箱体的内部空间分离为存在照射部和传播部的第一内部空间以及存在填充部的第二内部空间。通过设置将箱体的内部空间分离为存在照射部和传播部的第一内部空间以及存在填充部的第二内部空间的隔板，能够将照射部和传播部在空间上从成为高温的填充部分离。
也可以为，箱体和传播部构成为内压防爆容器。由此，能够安全地对箱体和传播部的内部空间进行防爆。
也可以为，分析装置还具备压力开关。压力开关检测填充部的压力是否成为比箱体的内部空间的压力小的规定的压力以上。由此，能够检测是否存在填充部的压力比箱体的内部空间高而填充于填充部的气体漏出到箱体的内部空间的可能性。
也可以为，分析装置还具备第一差压计。第一差压计测定传播空间的吹扫气体的出口附近的压力与箱体的内部空间的压力之差。由此，能够可靠地检测传播空间内的压力是否比箱体的内部空间的压力高、即防爆用气体是否有可能侵入到传播空间内。
也可以为，分析装置还具备第二差压计。第二差压计测定箱体的内部空间的防爆用气体的排出口附近的压力与箱体的外部的压力之差。由此，能够可靠地检测箱体的内部空间内的压力是否比箱体的外部的压力高、即外部的气体是否侵入到箱体的内部空间内而防爆对策不适当。
也可以为，传播部具有反射镜，该反射镜配置于传播空间，将测定光引导到填充部。在这种情况下，也可以为，分析装置还具备夹具。夹具使用于调整上述反射镜的工具到达传播空间的反射镜的配置位置。由此，即使在无法目视反射镜的情况下，也能够使用于调整反射镜的工具到达适当的位置。
也可以为，分析装置还具备固定板。固定板固定填充部、照射部和传播部。由此，能够抑制由于箱体的挠曲等，填充部、照射部和传播部的相对配置位置、朝向变化。
也可以为，分析装置还具备分离部。分离部从气体中分离吹扫气体。由此，能够容易且廉价地生成吹扫气体。
也可以为，分离部设置在箱体的外部。由此，能够防止气体中包含的吹扫气体以外的成分排出到箱体的内部空间。
也可以为，分离部配置在箱体的内部。在这种情况下，也可以将气体通过分离部分离而产生的成分中的、吹扫气体以外的剩余气体用作防爆用气体。由此，不需要单独设置用于供给吹扫气体的气体管道和用于供给防爆用气体的气体管道。
也可以为，分析装置还具备第一差压计、第二差压计和压力开关。第一差压计测定传播空间的吹扫气体的出口附近的压力与箱体的内部空间的压力之差。第二差压计测定箱体的内部空间的防爆用气体的排出口附近的压力与箱体的外部的压力之差。压力开关检测填充部的压力是否成为比箱体的内部空间的压力小的规定的压力以上。在这种情况下，通过第一差压计、第二差压计和压力开关，测定箱体的内部空间内的压力与箱体的外部的压力的大小关系、传播空间内的压力与箱体的内部空间的压力的大小关系、传播空间内的压力与填充部的内部的压力的大小关系、箱体的内部空间内的压力与填充部的内部的压力的大小关系。由此，能够利用少量的装置，有效地测定多个部位的压力的大小关系。
测定对象气体是二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、二氧化硫(SO2)、氨(NH3)、氮氧化物(NOx)、氯化氢(HCl)、水(H2O)、乙烷(C2H6)、乙炔(C2H2)、丙烷(C3H8)、乙烯(C2H4)、己烷(n-C6H14)、丙烯(C3H6)、硫化氢(H2S)、异丁烯(i-C4H8)、甲醇(CH3OH)、碳酰氯(COCl2)、丁烷(n-C4H10)、氯乙烯(C2H3Cl)、亚硝酸甲酯(CH3ONO)、环己烷(C6H12)、丁二烯(C4H6)、异丁烷(i-C4H10)、异戊烷(i-C5H12)、甲苯(C6H5CH3)、氢(H2)、氟化氢(HF)、三氟丙烯(C3H3F3)。由此，在分析装置中，能够抑制吹扫气体的消耗量，并且适当地采取防爆对策，安全地分析上述测定对象气体。
本发明的另一观点的分析方法是通过分析装置分析测定对象气体的分析方法。分析装置具备：填充部，填充包含测定对象气体的试样气体；照射部，照射用于测定对象气体的分析的测定光；传播部，设置在填充部与照射部之间，形成使从照射部照射的测定光向填充部传播的传播空间；以及箱体，收纳填充部、照射部和传播部。分析方法包括以下的步骤。
◎向传播空间导入吹扫气体的步骤。
◎向箱体的内部空间导入防爆用气体的步骤。
◎从照射部照射测定光，并将该测定光经由传播空间向填充有试样气体的填充部传播的步骤。
◎基于通过了填充于填充部的试样气体的测定光的测定结果，分析试样气体中包含的测定对象气体的步骤。
在上述分析方法中，仅向作为测定光的光路的传播空间导入吹扫气体。传播空间是小容量的空间，因此能够抑制吹扫气体的消耗量。此外，向容量大的箱体的内部空间导入与吹扫气体不同的防爆用气体。防爆用气体是廉价且适合于防爆对策的气体，因此能够廉价且适当地实施箱体的内部空间的防爆对策。此外，通过向箱体的内部空间导入防爆用气体，能够冷却收纳于箱体的内部空间的各构件。进而，测定光通过填充有吹扫气体的传播空间，被导入到填充有试样气体的填充部。由此，能够抑制在测定光到达填充部的期间该测定光在传播空间中被吸收。其结果，能够使用测定光高精度地分析测定对象气体。
在具有箱体的测定对象气体的分析装置中，能够抑制吹扫气体的消耗量并由吹扫气体充满测定光的光路，并且能够适当地进行分析装置的防爆对策。
附图说明
图1是表示分析装置的结构的图。
图2是表示夹具的结构的图。
图3是示意性地表示将夹具安装于传播部的状态的图。
图4是表示分析装置的气体流动结构的图。
图5是表示分析装置的气体流动结构的其他例子的图。
具体实施方式
1.第一实施方式
(1)分析装置的结构
以下，对分析装置100进行说明。首先，使用图1说明用于导入吹扫气体PG和防爆用气体EP的结构以外的分析装置100的结构。图1是表示分析装置的气体导入部分以外的结构的图。分析装置100例如是分析从烟道产生的废气等试样气体SG中包含的测定对象气体的装置。
能够由分析装置100测定的测定对象气体例如是二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、硫氧化物(SOx)(例如，二氧化硫(SO2))氨(NH3)、氮氧化物(NOx)(例如，一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、一氧化二氮(N2O)等)、氯化氢(HCl)、水(H2O)、各种烃(例如，甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙炔(C2H2)、丙烷(C3H8)、乙烯(C2H4)、己烷(n-C6H14)、丙烯(C3H6)、异丁烯(i-C4H8)、丁烷(n-C4H10)、丙烷(C3H8)、环己烷(C6H12)、丁二烯(C4H6)、异丁烷(i-C4H10)、异戊烷(i-C5H12)、甲苯(C6H5CH3)等)、硫化氢(H2S)、甲醇(CH3OH)、碳酰氯(COCl2)、氯乙烯(C2H3Cl)、亚硝酸甲酯(CH3ONO)、氢(H2)、氟化氢(HF)、三氟丙烯(C3H3F3)等。测定对象气体并不限定于一种，也可以是包含多种上述气体的混合气体。
分析装置100具有如下结构：将用于分析测定对象气体的构成要素与外部空间隔离，由不包含可燃性高的气体的气体填充包含分析装置100的构成要素的内部空间。将这样的结构称为“防爆结构”。此外，在以下的说明中，将填充于上述内部空间的气体称为“防爆用气体”。
通过将分析装置100设为防爆结构，即使在分析装置100的外部的周围环境中包含可燃性气体的情况下，也能够安全地分析测定对象气体。如图1所示，分析装置100具备箱体1、填充部3、照射部5、传播部7、隔板9和控制部11。
箱体1构成分析装置100的主体，在其内部空间收纳填充部3、照射部5和传播部7。箱体1构成为内压防爆容器。具体而言，箱体1的内部空间以比箱体1的外部高的压力被防爆用气体EP充满。通过将箱体1构成为内压防爆容器，能够安全地对箱体1的内部空间进行防爆。在箱体1中，在填充部3的配置位置的附近设置有排出口13。导入到箱体1的内部空间的防爆用气体EP从排出口13排出。
填充部3是具有取样空间SS的构件。在填充部3的取样空间SS中能够填充试样气体SG。为了将试样气体SG填充到取样空间SS中，在填充部3设置有将试样气体SG导入到取样空间SS中的入口31、以及用于排出取样空间SS内的试样气体SG的出口32。在试样气体SG中包含的测定对象气体的分析中，试样气体SG继续进行从入口31填充到取样空间SS中、然后从出口32排出的流动。
包括填充有试样气体SG时在内，取样空间SS成为比箱体1的内部空间以及传播部7的传播空间TS低的压力。由此，能够防止填充于取样空间SS的试样气体SG漏出到箱体1的内部空间以及传播部7的传播空间TS，能够适当地实施分析装置100的防爆对策。
此外，在取样空间SS设置有第一反射构件33a和第二反射构件33b。第一反射构件33a和第二反射构件33b使入射到取样空间SS的测定光L多重反射后，向传播部7的传播空间TS(后述)传播。由此，能够增大通过填充于取样空间SS的试样气体SG的测定光L的光路长度。
第一反射构件33a在取样空间SS中设置于接近传播部7的位置。第一反射构件33a反射测定光L，并且将测定光L向第二反射构件33b传播。此外，使多重反射后的测定光L向传播部7传播。因此，第一反射构件33a例如是在规定的位置设置有测定光L的通过孔并能够反射测定光L的构件(例如反射镜)。在该第一反射构件33a中，从传播部7传播来的测定光L通过该通过孔而入射到取样空间SS内。入射到取样空间SS的测定光L在第一反射构件33a与第二反射构件33b之间多重反射，之后，从第一反射构件33a的通过孔返回到传播部7。
第二反射构件33b在取样空间SS中设置在远离传播部7的位置。第二反射构件33b将测定光L向第一反射构件33a反射。第二反射构件33b例如是反射镜等反射测定光L的构件。
照射部5产生测定光L。从照射部5产生的测定光L被传播部7引导到填充部3。照射部5由多个光源51a～51d构成。多个光源51a～51d分别输出波长区域不同的多个要素光L1～L4。多个光源51a～51d例如是半导体激光装置等激光振荡器。
从多个光源51a～51d产生的要素光L1～L4在传播部7的传播空间TS内被复用，作为测定光L向填充部3传播。即，测定光L由波长区域不同的多个要素光L1～L4构成。通过测定光L由多个要素光L1～L4构成，例如能够测定多种对各要素光L1～L4的波长区域具有吸收峰值的测定对象气体。
此外，通过测定光L由多个要素光L1～L4构成，例如能够测定干涉气体成分对一个测定对象气体的影响。干涉气体成分是指如下成分：作为在与测定对象气体的吸收峰值的一部分相同或类似的位置具有吸收峰值的结果，对测定对象气体的分析结果产生影响。如果能够测定干涉气体成分的影响，则能够从由检测部75(后述)接收到的测定光L的测定结果中除去干涉气体成分的影响，能够高精度地分析测定对象气体。另外，“除去”的意思是除了完全不受干涉气体成分的影响以外，还包括与除去前相比降低影响的程度的意思。
传播部7设置在填充部3与照射部5之间。具体而言，如图1所示，传播部7具有L形形状，在与L形的一边对应的部分以一部分插入的状态固定有多个光源51a～51d。另一方面，在传播部7的L形的另一边的端部隔着光学窗W固定有填充部3。
传播部7构成为内压防爆容器，具有传播空间TS。传播部7的传播空间TS是通过如下方式形成的：挖通金属块而形成空间，并利用盖构件封闭形成于金属块的空间。用于构成传播部7的金属构件(金属块、盖构件)例如是铝构件。在由铝构件构成传播部7的情况下，对铝构件进行黑氧化铝膜处理而使其黑色化。如上所述，能够容易地形成牢固的传播部7。如上述那样，通过将传播部7构成为内压防爆容器，能够安全地对作为传播部7的内部空间的传播空间TS进行防爆。
在传播部7的传播空间TS配置有多个反射镜。从照射部5输出的要素光L1～L4通过这些反射镜改变传播路径，从而传播到填充部3。即，测定光L在传播空间TS内一边被至少一个反射镜反射一边传播。具体而言，在传播空间TS中配置有第一反射镜71a、第二反射镜71b、第三反射镜71c、第四反射镜71d和第五反射镜71e。此外，在传播空间TS中配置有第一光学元件73a、第二光学元件73b和第三光学元件73c。
第一反射镜71a将要素光L1向第一光学元件73a反射。第一光学元件73a反射要素光L1并使要素光L2透射。即，第一光学元件73a使要素光L1和要素光L2复用。由第一光学元件73a复用的要素光L1和要素光L2在相同的光路上通过并朝向第二反射镜71b。
第二反射镜71b将由第一光学元件73a复用的要素光L1和要素光L2向第二光学元件73b反射。第二光学元件73b反射复用后的要素光L1和要素光L2并使要素光L3透射。即，第二光学元件73b将要素光L1、要素光L2和要素光L3复用。由第二光学元件73b复用的要素光L1～L3在相同的光路上通过并朝向第三反射镜71c。
第三反射镜71c将由第二光学元件73b复用的要素光L1～L3向第三光学元件73c反射。第三光学元件73c反射复用后的要素光L1～L3并使要素光L4透射。即，第三光学元件73c将要素光L1、要素光L2、要素光L3和要素光L4复用。由第三光学元件73c复用的要素光L1～L4在相同的光路上通过并朝向第四反射镜71d。
第四反射镜71d将由第三光学元件73c复用的要素光L1～L4向第五反射镜71e反射。以上述方式复用后的要素光L1～L4成为测定光L。
第五反射镜71e将要素光L1～L4被复用的测定光L的传播路径变更为填充部3的配置方向。通过第五反射镜71e变更了传播路径的测定光L通过光学窗W传播到填充部3的取样空间SS内。这些反射镜设置在传播空间TS内，因此能够防止来自外部的不需要的气体的流入，使反射镜的状态成为清洁的状态。
此外，在传播部7的传播空间TS内配置有检测部75。检测部75检测入射到取样空间SS并被多重反射的测定光L。检测部75例如是量子型光电元件。此外，能够将半导体检测元件、热电堆等热型的光检测元件等用作检测部75。如图1所示，在传播空间TS中设置有第六反射镜71f，该第六反射镜71f将在取样空间SS内多重反射并返回到传播部7的测定光L的传播路径变更为检测部75的配置方向。
如后所述，传播空间TS内使用吹扫气体PG进行吹扫。由此，吹扫气体PG在传播空间TS内流通，能够使设置在传播空间TS内的第一反射镜71a～第六反射镜71f以及检测部75成为清洁的状态。
测定光L由第一反射镜71a～第六反射镜71f决定从传播部7到填充部3的光路。为了将测定光L适当地传播到填充部3，可以调整这些反射镜的倾斜角度。例如，通过使设置在传播空间TS内的螺钉711(图3)旋转，第一反射镜71a～第四反射镜71d能够调整倾斜角度。
为了能够操作上述螺钉711，在本实施方式中，利用使用于操作螺钉711的工具T到达传播空间TS内的螺钉711的夹具80。如图2所示，夹具80具有主体部81、贯通孔83和把手85。图2是表示夹具的结构的图。
贯通孔83是贯通主体部81而设置的孔。贯通孔83设置在当主体部81安装于传播部7时与设置于反射镜的螺钉711对置的位置。图2所示的夹具80具有四个贯通孔83。把手85在将夹具80安装于传播部7时由用户把持。
如图3所示，通过将主体部81嵌入到设置于传播部7的孔中，夹具80安装于传播部7。在夹具80安装于传播部7时，贯通孔83与设置于第一反射镜71a～第四反射镜71d的螺钉711对置。因此，通过将工具T插入到任意一个贯通孔83中，能够使工具T的前端到达螺钉711。这样，通过使用上述夹具80，即使在无法目视设置在传播空间TS内的第一反射镜71a～第四反射镜71d的情况下，也能够使用于调整反射镜的工具T到达适当的位置。图3是示意性地表示将夹具安装于传播部的状态的图。
返回到使用图1的分析装置100的说明。隔板9将箱体1的内部空间分离为第一内部空间IS1和第二内部空间IS2。如图1所示，在第一内部空间IS1中存在照射部5和传播部7。另一方面，在第二内部空间IS2中存在填充部3。
填充有试样气体SG的填充部3成为高温，另一方面，优选照射部5和传播部7尽可能不从室温(在箱体1中安装有照射部5、传播部7时的温度)变动。这是因为，如果照射部5和传播部7的温度变动，则预先适当地调整的测定光L的光轴有可能偏移。因此，通过在收纳有填充部3、照射部5和传播部7的箱体1的内部空间设置隔板9，能够使照射部5和传播部7在空间上从成为高温的填充部3分离，能够抑制照射部5和传播部7的温度的变动。其结果，能够抑制预先适当地调整的测定光L的光轴偏移。
如图1所示，填充部3、照射部5和传播部7不是直接固定于箱体1，而是固定在一块固定板15上，经由该固定板15固定于箱体1。
填充部3、照射部5和传播部7的相对配置位置、朝向被适当地调整，以使由照射部5产生的测定光L能够经由传播部7到达填充部3。假设填充部3、照射部5和传播部7直接固定于箱体1，则由于箱体1的挠曲等，它们的相对配置位置、朝向有可能变动。因此，如本实施方式那样，通过将填充部3、照射部5和传播部7固定在共同的固定板15上，能够抑制因箱体1的挠曲等的影响而填充部3、照射部5和传播部7的相对配置位置、朝向变化。其结果，由照射部5产生的测定光L不会受到箱体1的挠曲等的影响，能够经由传播部7(传播空间TS)到达填充部3。
控制部11是由CPU、存储装置(例如，RAM、ROM等存储装置)、各种接口构成的计算机系统。控制部11可以是单独具备上述各装置的系统，也可以是将上述各装置集成于一个芯片的SoC(System on Chip片上系统)。控制部11控制分析装置100的构成要素。此外，控制部11具有运算部11a，基于由检测部75检测出的测定光L的强度，进行分析装置100的校正、测定对象气体的分析。
由控制部11执行的控制以及信息处理的一部分或全部也可以通过执行存储于构成控制部11的计算机系统的存储装置的程序来实现。此外，上述控制以及信息处理的一部分也可以通过硬件来实现。
在控制部11连接有显示部111，该显示部111显示分析装置100的测定对象气体的分析结果等与分析装置100相关的信息以及显示画面。显示部111例如是液晶显示器、有机EL显示器等薄型的显示器。此外，显示部111也可以具有触摸面板等信息的输入单元。
(2)分析装置的气体流动结构
接着，使用图4对分析装置100中的气体流动结构进行说明。图4是表示分析装置的气体流动结构的图。为了使分析装置100成为防爆结构，收纳填充部3、照射部5和传播部7的箱体1的内部空间以比箱体1的外部的压力大的第一压力被不包含可燃性气体的防爆用气体EP充满。此外，为了抑制测定光L在到达填充部3之前被吸收，测定光L所传播的传播空间TS以比箱体1的内部空间的压力大的第二压力被不包含测定对象气体的吹扫气体PG充满。
因此，分析装置100具备用于将防爆用气体EP导入到箱体1的内部空间的防爆气体导入部20、以及用于将吹扫气体PG导入到传播空间TS的吹扫气体导入部40。
防爆气体导入部20具有第一气体管道GL1和供给装置21。第一气体管道的入口IN1与外部的供给装置21连接。另一方面，第一气体管道GL1的出口OUT1配置在箱体1的第一内部空间IS1的上部且传播部7的附近。供给装置21是将防爆用气体EP供给到第一气体管道GL1的装置。供给装置21例如是生成仪表用空气的装置，是具备压缩空气的压缩机以及除去空气中包含的灰尘、油等的各种过滤器的装置。即，在本实施方式中，防爆用气体EP是不包含可燃性气体的仪表用空气。另外，在分析装置100动作时，防爆用气体EP始终从供给装置21供给。
具有上述结构的防爆气体导入部20始终从第一内部空间IS1内的上部且传播部7的附近导入防爆用气体EP。由于存在隔板9，导入到第一内部空间IS1的上部且传播部7的附近的防爆用气体EP从第一内部空间IS1的上部向下部流动，并且从第一内部空间IS1的下部侵入到第二内部空间IS2。侵入到第二内部空间IS2的气体从第二内部空间IS2的下部向上部流动，从排出口13排出。
在分析装置100动作时始终供给防爆用气体EP，因此在分析装置100动作时防爆用气体EP始终被供给到箱体1的内部空间，并且通过上述流动从排出口13排出。由此，箱体1的内部空间在分析装置100动作时始终以第一压力被新鲜的防爆用气体EP充满。
此外，通过最初将防爆用气体EP导入到第一内部空间IS1，能够使未被加热的防爆用气体EP最初到达照射部5和传播部7。此外，由于存在隔板9，能够抑制由于来自成为高温的填充部3的热传导而使防爆用气体EP升温。其结果，能够有效地冷却特别需要冷却的照射部5和传播部7(特别是检测部75)。
吹扫气体导入部40具有第二气体管道GL2和分离部41。第二气体管道GL2的入口IN2与分离部41连接。另一方面，第二气体管道GL2的出口OUT2与传播部7的下部连接。在传播部7的上部连接有第三气体管道GL3的入口IN3。第三气体管道GL3的出口OUT3配置在第一气体管道GL1的出口OUT1的附近。
分离部41从气体中分离吹扫气体PG。在本实施方式中，分离部41从由供给装置21供给的仪表用空气中分离吹扫气体PG。
分离部41例如是将聚酰亚胺的中空纤维膜、气体分离膜填充到中空构件中的被称为“N2分离器”的构件。N2分离器向中空纤维膜、气体分离膜导入被压缩的空气，将该空气分离为除去了氮气以外的成分(包含测定对象气体)的富含氮的气体和从空气中除去了氮气后剩余的剩余气体。作为N2分离器的分离部41将富含氮的气体作为吹扫气体PG排出到第二气体管道GL2。另一方面，分离部41将剩余气体排出到外部。
上述中空纤维膜例如由聚酰亚胺、聚酰胺、聚砜、醋酸纤维素及其衍生物、聚苯醚、聚硅氧烷、其自身为微多孔性的聚合物、混合基质膜、促进传递膜、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、碳膜、沸石或它们的混合物构成。
如图4所示，分离部41设置在箱体1的外部。由此，分离部41能够将剩余气体排出到箱体1的外部。其结果，能够防止含有较多氧的剩余气体被导入到箱体1的内部空间，能够适当地实施箱体1的内部空间的防爆。
另外，也可以代替由上述分离部41生成吹扫气体PG，而将供给吹扫气体PG的储气瓶与第二气体管道GL2的入口IN2连接。即，也可以从储气瓶直接供给吹扫气体PG。作为供给吹扫气体PG的储气瓶，例如可以使用氮气瓶等供给不活泼气体的储气瓶。
与防爆用气体EP同样，在分析装置100动作时，吹扫气体PG始终被供给到第二气体管道GL2。
具有上述结构的吹扫气体导入部40从传播空间TS的下部导入吹扫气体PG。从传播空间TS的下部导入的吹扫气体PG向传播空间TS的上部流动，经由第三气体管道GL3排出到箱体1的内部空间。此外，与防爆用气体EP同样，吹扫气体PG在分析装置100动作时始终被供给。因此，在分析装置100动作时，吹扫气体PG始终被供给到传播空间TS，并且通过上述流动被排出到箱体1的内部空间。由此，在分析装置100动作时，传播空间TS始终以比箱体1的内部空间的压力(第一压力)大的第二压力被新鲜的吹扫气体PG充满。
如图4所示，第三气体管道GL3与其他气体管道相比直径变细。通过使用于排出吹扫气体PG的第三气体管道GL3的直径变细，能够容易地增大传播空间TS中的吹扫气体PG的压力。
分析装置100具备第一差压计61和第二差压计63。第一差压计61和第二差压计63具有两个端口，是测定一个端口的压力与另一个端口的压力的压力差的装置。
第一差压计61所具有的两个端口中的一个端口P1经由第四气体管道GL4连接到传播空间TS的设置有第三气体管道GL3的部位的附近，另一个端口P2连接到箱体1的内部空间。即，第一差压计61测定传播空间TS的吹扫气体PG的出口附近的压力与箱体1的内部空间的压力之差。
本申请发明人的研究结果发现，在充满吹扫气体PG的传播空间TS中，传播空间TS的吹扫气体PG的出口附近的压力最低。基于该见解，利用第一差压计61测定传播空间TS内的最低压力与箱体1的内部空间内的压力的压力差。由此，第一差压计61能够可靠地检测传播空间TS内的压力是否比箱体1的内部空间的压力高、即防爆用气体EP是否有可能侵入到传播空间TS内。这是因为，如果传播空间TS内的最低压力比箱体1的内部空间内的压力高，则能够保证传播空间TS内的其他部位的压力比箱体1的内部空间内的压力高。
第二差压计63所具有的两个端口中的一个端口P3经由第五气体管道GL5连接到箱体1的内部空间的第一气体管道GL1的出口OUT1附近。另一个端口P4经由第六气体管道GL6连接到箱体1的外部空间。即，第二差压计63测定箱体1的内部空间的防爆用气体EP的排出口附近的压力与箱体1的外部的压力之差。
本申请发明人的研究结果发现，在充满防爆用气体EP的箱体1的内部空间中，用于将防爆用气体EP导入到箱体1的内部空间的排出口(第一气体管道GL1的出口OUT1)附近的压力最低。基于该见解，利用第二差压计63测定箱体1的内部空间内的最低压力与箱体1的外部的压力的压力差。由此，第二差压计63能够可靠地检测箱体1的内部空间内的压力是否比箱体的外部的压力高、即外部的气体是否侵入到箱体1的内部空间内而防爆对策不适当。这是因为，如果箱体1的内部空间内的最低压力比箱体1的外部的压力高，则能够保证箱体1的内部空间内的其他部位的压力比箱体1的外部的压力高。
此外，如果第二差压计63表示箱体1的内部空间内的压力比箱体1的外部的压力高，并且第一差压计61表示传播空间TS内的压力比箱体1的内部空间内的压力高，则能够保证传播空间TS内的压力比箱体1的外部的压力高。即，能够保证箱体1的外部的气体不会侵入到传播空间TS内。
第一差压计61基于传播空间TS内的压力是否比箱体1的内部空间的压力高的检测结果，执行与吹扫气体PG的供给相关的控制。此外，第二差压计63基于箱体1的内部空间内的压力是否比箱体的外部的压力高的检测结果，执行与防爆用气体EP的供给相关的控制。
分析装置100具备压力开关65。压力开关65与填充部3的试样气体SG的出口32连接，压力开关65检测填充部3的取样空间SS的压力是否成为比箱体1的内部空间的压力小的规定的压力以上。压力开关65可以是如下压力开关：如果取样空间SS的压力比上述规定的压力小则成为断开状态，如果取样空间SS的压力成为上述规定的压力以上则成为接通状态，也可以是断开状态和接通状态与上述相反的压力开关。
此外，能够基于压力开关65的状态以及由第一差压计61测定的传播空间TS内的最低压力与箱体1的内部空间内的压力的压力差，监视传播部7的传播空间TS的压力是否比取样空间SS的压力高。具体而言，例如，如果压力开关65检测出取样空间SS的压力比上述规定的压力小(例如，压力开关65为断开状态)，并且第一差压计61检测出传播空间TS内的最低压力比箱体1的内部空间内的压力大，则能够判断为传播空间TS内的压力比取样空间SS的压力高。
如上述那样，在分析装置100中，利用第一差压计61、第二差压计63和压力开关65这三个装置，测定箱体1的内部空间内的压力与箱体1的外部的压力的大小关系、传播空间TS内的压力与箱体1的内部空间的压力的大小关系、传播空间TS内的压力与取样空间SS内的压力的大小关系、以及箱体1的内部空间内的压力与取样空间SS内的压力的大小关系这四种压力的大小关系。这样，在分析装置100中，利用少量的装置，有效地测定多个部位的压力的大小关系。
分析装置100具备压力计67。压力计67与填充部3的试样气体SG的出口32连接，测定取样空间SS内的压力。取样空间SS内的压力用于校正填充于取样空间SS的试样气体SG中包含的测定对象气体的分析结果。
(3)分析装置的动作
以下，对分析装置100的动作进行说明。
在使分析装置100动作时，首先，开始向传播部7的传播空间TS导入吹扫气体PG。在开始向传播空间TS导入吹扫气体PG之后，第一差压计61根据传播空间TS内的最低压力与箱体1的内部空间内的压力的压力差，判断传播空间TS内的压力是否成为第二压力。第一差压计61继续吹扫气体PG的供给，直到从传播空间TS内的压力成为第二压力起经过第一时间为止。导入到传播空间TS中的吹扫气体PG的流量、上述第一时间的长度能够基于传播空间TS的容量等适当地设定最佳值。
在从传播空间TS内的压力成为第二压力起吹扫气体PG的供给继续第一时间之后，在维持吹扫气体PG的供给的状态下，开始向箱体1的内部空间导入防爆用气体EP。在开始向箱体1的内部空间导入防爆用气体EP之后，第二差压计63根据箱体1的内部空间内的最低压力与箱体1的外部的压力的压力差，判断箱体1的内部空间内的压力是否成为第一压力。第二差压计63继续防爆用气体EP的供给，直到从箱体1的内部空间内的压力成为第一压力起经过第二时间经过为止。导入到箱体1的内部空间中的防爆用气体EP的流量、上述第二时间的长度能够基于箱体1的内部空间的容量等适当地设定最佳值。
如以上那样，传播部7的传播空间TS内被吹扫气体PG充满，能够抑制测定光L在传播空间TS内传播的过程中被吸收、其强度变小。此外，通过箱体1的内部空间内被防爆用气体EP充满，并且传播部7的传播空间TS内被吹扫气体PG充满，能够适当地实施分析装置100的防爆对策。即，吹扫气体PG还具有作为防爆用气体EP的作用。
在维持吹扫气体PG的供给的状态下，在从箱体1的内部空间内的压力成为第一压力起防爆用气体EP的供给继续第二时间之后，如果确认到取样空间SS内的压力小于比箱体1的内部空间的压力小的规定的压力，则在维持吹扫气体PG和防爆用气体EP的供给的状态下，控制部11开始向照射部5的光源51a～51d以及配置在传播空间TS内的检测部75供给电力。由此，能够由分析装置100进行测定对象气体的分析。
如果能够由分析装置100进行测定对象气体的分析，则向填充部3的取样空间SS供给试样气体SG，由试样气体SG填充取样空间SS。在维持试样气体SG向取样空间SS供给的状态下，控制部11控制光源51a～51d，向填充部3的取样空间SS输出测定光L。运算部11a从检测部75接收通过了取样空间SS的测定光L的检测信号，并且基于该检测信号，计算检测出的测定光L的各要素光L1～L4所具有的波长区域的强度。
之后，运算部11a基于通过填充有试样气体SG的取样空间SS之前的测定光L的强度与通过填充有试样气体SG的取样空间SS之后的测定光L的强度之比等，计算试样气体SG中包含的测定对象气体的浓度。
例如，在测定对象气体能够吸收要素光L1～L4的全部的情况下，运算部11a基于各要素光L1～L4的强度，计算与测定对象气体的分析结果发生干涉的干涉气体的浓度，能够考虑该干涉气体的影响而高精度地计算测定对象气体的浓度。
此外，在具有多个测定对象气体的情况下，运算部11a例如能够基于要素光L1～L4中的测定对象气体能够吸收的要素光L1～L4中的任意一个的强度，计算该测定对象气体的浓度。
在上述说明的分析装置100中，仅向作为测定光L的光路的传播空间TS导入吹扫气体PG。如图1等所示，传播空间TS是与箱体1的内部空间相比容量小的空间，因此能够抑制应导入到测定光L的光路的吹扫气体PG的消耗量。
另一方面，向容量大的箱体1的内部空间导入与吹扫气体PG不同的防爆用气体EP。防爆用气体EP是廉价且适合于防爆对策的气体，因此能够廉价且适当地实施箱体1的内部空间的防爆对策。此外，通过向箱体1的内部空间导入防爆用气体EP，能够冷却收纳于箱体1的内部空间的各构件。
此外，在箱体1的内部空间设置隔板9，将箱体1的内部空间分离为存在照射部5和传播部7的第一内部空间IS1以及存在填充部的第二内部空间IS2，由此能够将照射部5和传播部7在空间上从成为高温的填充部3分离。其结果，抑制存在于第一内部空间IS1的防爆用气体EP被高温的填充部3加热，因此能够有效地冷却照射部5和传播部7。
进而，用于测定对象气体的分析的测定光L通过填充有吹扫气体PG的传播空间TS，被引导到填充有试样气体SG的填充部3。由此，能够抑制在测定光L到达填充部3的期间该测定光L在传播空间TS中被吸收。其结果，能够使用测定光L高精度地分析试样气体SG中包含的测定对象气体。
2.其他实施方式
以上，对本发明的多个实施方式进行了说明，本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱落发明的主旨的范围内进行各种变更。特别是在本说明书中记载的多个实施方式以及变形例能够根据需要进行任意组合。
(A)在分析装置100中，说明了在传播空间TS配置有第一反射镜71a、第二反射镜71b、第三反射镜71c、第四反射镜71d、第五反射镜71e、第六反射镜71f。这些反射镜的配置也可以根据箱体1内部的光源51a～51d与填充部3的位置关系而变更。
例如，在通过光源51a～51d与填充部3的距离接近，传播空间TS内的测定光L所传播的从光源51a～51d到填充部3的距离变短的情况下，也可以减少传播空间TS内的反射镜的数量，或者在传播空间TS内不设置反射镜。
(B)在分析装置100中通过分离部41生成吹扫气体PG的情况下，也可以判定分离部41的劣化。该判定例如能够在利用由分离部41生成的吹扫气体PG充满了传播空间TS和/或取样空间SS的状态下输出测定光L，利用检测部75测定通过传播空间TS和/或取样空间SS后的测定光L的强度，基于测定出的测定光L的强度从原来的强度减小何种程度来判定分离部41的劣化程度。
(C)例如，在从供给装置21供给仪表用空气那样的不包含不适合于防爆的成分的气体的情况下，也可以将分离部41配置在箱体1的内部，并且将从供给装置21供给的气体通过分离部41分离而产生的成分中的、吹扫气体PG以外的剩余气体用作防爆用气体EP。
具体而言，如图5所示，能够将分离部41配置在箱体1的内部，将分离部41的剩余气体的排气口作为防爆气体导入部20的入口IN1，将吹扫气体PG的排气口作为吹扫气体导入部40的入口IN2。图5是表示分析装置的气体流动结构的其他例子的图。根据该结构，不需要单独设置用于供给吹扫气体PG的气体管道和用于供给防爆用气体EP的气体管道。
工业实用性
本发明能够广泛地应用于分析试样气体中包含的测定对象气体的分析装置。
附图标记说明
100 分析装置
1 箱体
IS1 第一内部空间
IS2 第二内部空间
3 填充部
31 入口
32 出口
33a 第一反射构件
33b 第二反射构件
SS 取样空间
5 照射部
51a～51d光源
L1～L4 要素光
L 测定光
7 传播部
71a 第一反射镜
71b 第二反射镜
71c 第三反射镜
71d 第四反射镜
71e 第五反射镜
71f 第六反射镜
73a 第一光学元件
73b 第二光学元件
73c 第三光学元件
75 检测部
711 螺钉
TS 传播空间
9 隔板
11 控制部
111 显示部
13 排出口
15 固定板
20 防爆气体导入部
21 供给装置
40 吹扫气体导入部
41 分离部
61 第一差压计
P1、P2端口
63第二差压计
P3、P4端口
65 压力开关
67 压力计
80 夹具
81 主体部
83 贯通孔
85 把手
GL1 第一气体管道
GL2 第二气体管道
GL3 第三气体管道
GL4 第四气体管道
GL5 第五气体管道
GL6 第六气体管道
IN1～IN3 入口
OUT～OUT3出口
EP 防爆用气体
PG 吹扫气体
SG 试样气体
T 工具
W 光学窗

Claims (14)

1.一种分析装置，分析测定对象气体，其特征在于，具备：
填充部，填充包含所述测定对象气体的试样气体；
照射部，照射用于所述测定对象气体的分析的测定光；
传播部，设置在所述填充部与所述照射部之间，形成使从所述照射部照射的所述测定光向所述填充部传播的传播空间；
箱体，收纳所述填充部、所述照射部和所述传播部；
吹扫气体导入部，向所述传播空间导入吹扫气体；以及
防爆气体导入部，向所述箱体的内部空间导入防爆用气体。
2.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置还具备隔板，所述隔板将所述箱体的内部空间分离为存在所述照射部和所述传播部的第一内部空间以及存在所述填充部的第二内部空间。
3.根据权利要求1或2所述的分析装置，其特征在于，
所述箱体和所述传播部构成为内压防爆容器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置还具备压力开关，所述压力开关检测所述填充部的压力是否成为比所述箱体的内部空间的压力小的规定的压力以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置还具备第一差压计，所述第一差压计测定所述传播空间的所述吹扫气体的出口附近的压力与所述箱体的内部空间的压力之差。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置还具备第二差压计，所述第二差压计测定所述箱体的内部空间的所述防爆用气体的排出口附近的压力与所述箱体的外部的压力之差。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分析装置，其特征在于，
所述传播部具有反射镜，所述反射镜配置于所述传播空间，将所述测定光引导到所述填充部，
所述分析装置还具备夹具，所述夹具使用于调整所述反射镜的工具到达所述传播空间的所述反射镜的配置位置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置还具备固定所述填充部、所述照射部和所述传播部的固定板。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置还具备从气体中分离所述吹扫气体的分离部。
10.根据权利要求9所述的分析装置，其特征在于，
所述分离部设置在所述箱体的外部。
11.根据权利要求9所述的分析装置，其特征在于，
分离部配置在箱体的内部，
将所述气体通过所述分离部分离而产生的成分中的、所述吹扫气体以外的剩余气体用作所述防爆用气体。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的分析装置，其特征在于，
所述分析装置还具备：
第一差压计，测定所述传播空间的所述吹扫气体的出口附近的压力与所述箱体的内部空间的压力之差；
第二差压计，测定所述箱体的内部空间的所述防爆用气体的排出口附近的压力与所述箱体的外部的压力之差；以及
压力开关，检测所述填充部的压力是否成为比所述箱体的内部空间的压力小的规定的压力以上，
通过所述第一差压计、所述第二差压计和所述压力开关，测定所述箱体的内部空间内的压力与所述箱体的外部的压力的大小关系、所述传播空间内的压力与所述箱体的内部空间的压力的大小关系、所述传播空间内的压力与所述填充部的内部的压力的大小关系、以及所述箱体的内部空间内的压力与所述填充部的内部的压力的大小关系。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的分析装置，其特征在于，
所述测定对象气体是二氧化碳、一氧化碳、甲烷、二氧化硫、氨、氮氧化物、氯化氢、水、乙烷、乙炔、丙烷、乙烯、己烷、丙烯、硫化氢、异丁烯、甲醇、碳酰氯、丁烷、氯乙烯、亚硝酸甲酯、环己烷、丁二烯、异丁烷、异戊烷、甲苯、氢、氟化氢、三氟丙烯。
14.一种分析方法，是通过分析装置分析测定对象气体的分析方法，
所述分析装置具备：填充部，填充包含所述测定对象气体的试样气体；照射部，照射用于所述测定对象气体的分析的测定光；传播部，设置在所述填充部与所述照射部之间，形成使从所述照射部照射的所述测定光向所述填充部传播的传播空间；以及箱体，收纳所述填充部、所述照射部和所述传播部，
所述分析方法的特征在于，包括：
向所述传播空间导入吹扫气体的步骤；
向所述箱体的内部空间导入防爆用气体的步骤；
从所述照射部照射所述测定光，并将该测定光经由所述传播空间向填充有所述试样气体的所述填充部传播的步骤；
基于通过了填充于所述填充部的所述试样气体的所述测定光的测定结果，分析所述试样气体中包含的所述测定对象气体的步骤。
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