DE112022003190T5

DE112022003190T5 - Analysevorrichtung und analyseverfahren

Info

Publication number: DE112022003190T5
Application number: DE112022003190.5T
Authority: DE
Inventors: Kohei TACHIBANA; Keishi Nakamura; Kodai Niina; Daisuke Miyawaki; Tsuyoshi Watanabe; Takuya Ido
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2022-05-25
Publication date: 2024-05-02
Also published as: GB202318115D0; WO2022270202A1; GB2621773A; CN117480376A; JPWO2022270202A1

Abstract

Um explosionsverhindernde Maßnahmen für eine Analysevorrichtung geeignet zu ergreifen, während der Verbrauch eines Spülgases unterdrückt wird, umfasst eine Analysevorrichtung (100) eine Fülleinheit (3), eine Lichtquelleneinheit (5), eine Fortpflanzungseinheit (7), ein Gehäuse (1), eine Spülgas-Einleitungseinheit (40) und eine Einleitungseinheit (20) für explosionsverhinderndes Gas. Die Fülleinheit (3) wird mit einem ein zu messendes Gas enthaltenden Probengas (SG) befüllt. Die Lichtquelleneinheit (5) emittiert ein zum Analysieren des zu messenden Gases dienendes Messlicht (L). Die Fortpflanzungseinheit (7) ist zwischen der Fülleinheit (3) und der Lichtquelleneinheit (5) angeordnet, um einen Fortpflanzungsraum (TS) zum Fortpflanzen des von der Lichtquelleneinheit (5) emittierten Messlichts (L) zur Fülleinheit (3) auszubilden. Das Gehäuse (1) beherbergt die Fülleinheit (3), die Lichtquelleneinheit (5) und die Fortpflanzungseinheit (7). Die Spülgas-Einleitungseinheit (40) leitet das Spülgas (PG) in den Fortpflanzungsraum (TS) ein. Die Einleitungseinheit (20) für explosionsverhinderndes Gas leitet ein explosionsverhinderndes Gas (EP) in den Innenraum des Gehäuses (1) ein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Analysevorrichtung, die ein zu messendes Gas analysiert, das in einem Probengas enthalten ist, und auf ein Analyseverfahren für das zu messende Gas mittels einer Analysevorrichtung.
HINTERGRUNDTECHNIK
Herkömmlicherweise ist eine Analysevorrichtung bekannt, die ein Messlicht zu einem Probengas emittiert, um ein im Probengas enthaltenes, zu messendes Gas basierend auf einer Intensität des vom zu messenden Gas absorbierten Messlichts zu analysieren. In dieser Analysevorrichtung wird das Probengas in eine vorbestimmte Zelle gefüllt und wird die Analyse basierend auf einer Intensität des Messlichts nach Durchgang durch die Zelle durchgeführt. Um zu verhindern, dass das Messlicht von in einer Umgebung vorhandenen Gasen absorbiert wird, bevor es die vorbestimmte Zelle erreicht, wird bevorzugt, einen optischen Weg von einer Lichtquelle, die das Messlicht emittiert, bis zur Zelle mit einem Gas zu füllen, das keine Komponente enthält, die das Messlicht absorbiert. Dieses Gas wird als Spülgas bezeichnet. In einer Messvorrichtung zum Messen von in der Luft enthaltenem Kohlendioxid gibt es ein Verfahren zum Erzeugen eines Gases, das das zu messende Gas nicht enthält, indem man das Probengas (Luft) durch ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel wie etwa Zeolith und eine Substanz wie etwa Kieselgel hindurchgehen lässt, das ein polares Material absorbiert (siehe zum Beispiel Patentzitat 1).
Außerdem ist eine Einrichtung bekannt, die die Analysevorrichtung in einem Gehäuse beherbergt. In dieser Einrichtung werden explosionsverhindernde Maßnahmen ergriffen. Konkret wird der Innenraum des Gehäuses, das die Analysevorrichtung beherbergt, mit einem explosionsverhindernden Gas befüllt, wodurch die explosionsverhindernden Maßnahmen ergriffen werden.
ZITATE ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTZITAT
Patentzitat 1: JP-A-2016-14658
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Das als das oben beschriebene Spülgas verwendete Gas ist gewöhnlich ein Edelgas. Daher kann das Edelgas auch als das explosionsverhindernde Gas genutzt werden, das den Innenraum des Gehäuses füllt. Jedoch ist das Edelgas teurer als das explosionsverhindernde Gas. Um den Innenraum des Gehäuses mit dem explosionsverhindernden Gas zu befüllen, ist außerdem eine große Menge des Gases notwendig. Da eine große Menge des Spülgases zum Befüllen des einen optischen Weg des Messlichts enthaltenden Innenraums des Gehäuses mit dem Spülgas notwendig ist, erhöhen sich die Betriebskosten der Analysevorrichtung.
Falls auf der anderen Seite der den optischen Weg des Messlichts enthaltende Innenraum des Gehäuses mit dem explosionsverhindernden Gas befüllt wird, kann das Messlicht von einer im explosionsverhindernden Gas enthaltenen Komponente vor Erreichen der mit dem zu messenden Gas befüllten Zelle absorbiert werden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, explosionsverhindernde Maßnahmen für eine Analysevorrichtung geeignet zu treffen, während der Verbrauch eines den optischen Weg des Messlichts füllenden Spülgases reduziert wird, in einer Einrichtung, die die Analysevorrichtung zum Analysieren eines zu messenden Gases in einem Gehäuse beherbergt.
TECHNISCHE LÖSUNG
Im Folgenden wird hierin eine Vielzahl von Aspekten als Mittel zum Lösen des Problems beschrieben. Diese Aspekte können nötigenfalls beliebig kombiniert werden.
Eine Analysevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Analysevorrichtung zum Analysieren eines zu messenden Gases. Die Analysevorrichtung enthält eine Fülleinheit, eine Lichtquelleneinheit, eine Fortpflanzungseinheit, ein Gehäuse, eine Spülgas-Einleitungseinheit, eine Einleitungseinheit für explosionsverhinderndes Gas und eine Trennplatte. Die Fülleinheit wird mit einem das zu messende Gas enthaltenden Probengas befüllt. Die Lichtquelleneinheit emittiert ein zum Analysieren des zu messenden Gases dienendes Messlicht. Die Fortpflanzungseinheit ist zwischen der Fülleinheit und der Lichtquelleneinheit angeordnet, um einen Fortpflanzungsraum auszubilden, über den sich das von der Lichtquelleneinheit emittierte Messlicht in die Fülleinheit fortpflanzt. Das Gehäuse beherbergt die Fülleinheit, die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit. Die Spülgas-Einleitungseinheit leitet ein Spülgas in den Fortpflanzungsraum ein. Die Einleitungseinheit für explosionsverhinderndes Gas leitet ein explosionsverhinderndes Gas in den Innenraum des Gehäuses ein.
In der oben beschriebenen Analysevorrichtung wird das Spülgas in nur den Fortpflanzungsraum als ein optischer Weg des Messlichts eingeleitet. Da der Fortpflanzungsraum ein Raum mit geringem Volumen ist, kann der Verbrauch des Spülgases reduziert werden. Außerdem wird ein sich vom Spülgas unterscheidendes explosionsverhinderndes Gas in den Innenraum des Gehäuses mit einem großen Volumen eingeleitet. Das explosionsverhindernde Gas ist kostengünstig und für explosionsverhindernde Maßnahmen geeignet, und daher ist es möglich, explosionsverhindernde Maßnahmen für den Innenraum des Gehäuses kostengünstig und geeignet zu treffen. Durch Einleiten des explosionsverhindernden Gases in den Innenraum des Gehäuses ist es außerdem möglich, im Innenraum des Gehäuses untergebrachte Elemente bzw. Bauteile zu kühlen.
Die Analysevorrichtung kann ferner eine Trennplatte enthalten. Die Trennplatte unterteilt den Innenraum des Gehäuses in einen ersten Innenraum, in dem sich die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit befinden, und einen zweiten Innenraum, in dem sich die Fülleinheit befindet. Indem man die Trennplatte anordnet, die den Innenraum des Gehäuses in einen ersten Innenraum, in dem sich die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit befinden, und einen zweiten Innenraum unterteilt, in dem sich die Fülleinheit befindet, können die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit von der Fülleinheit, die eine hohe Temperatur erreicht, räumlich getrennt werden.
Das Gehäuse und die Fortpflanzungseinheit können als ein vor innendruckbedingter Explosion geschützter Behälter ausgestaltet sein. Auf diese Weise können die Innenräume des Gehäuses und der Fortpflanzungseinheit vor einer Explosion sicher geschützt werden.
Ferner kann die Analysevorrichtung einen Druckschalter enthalten. Der Druckschalter detektiert, ob ein Druck in der Fülleinheit gleich oder höher als ein vorbestimmter Druck wird, der niedriger als der Druck im Innenraum des Gehäuses ist. Auf diese Weise kann bestimmt werden, ob der Druck in der Fülleinheit höher als im Innenraum des Gehäuses geworden ist, so dass das in die Fülleinheit gefüllte Gas in den Innenraum des Gehäuses lecken bzw. austreten kann.
Die Analysevorrichtung kann ferner ein erstes Differenzdruckmessgerät enthalten. Das erste Differenzdruckmessgerät misst eine Differenz zwischen dem Druck in der Nähe des Spülgasauslasses im Fortpflanzungsraum und dem Druck im Innenraum des Gehäuses. Auf diese Weise kann sicher detektiert werden, ob der Druck im Fortpflanzungsraum höher als der Druck im Innenraum des Gehäuses ist oder nicht, d. h. ob das explosionsverhindernde Gas in den Fortpflanzungsraum eintreten könnte oder nicht.
Die Analysevorrichtung kann ferner ein zweites Differenzdruckmessgerät enthalten. Das zweite Differenzdruckmessgerät misst eine Differenz zwischen dem Druck in der Nähe eines Auslasses für das explosionsverhindernde Gas im Innenraum des Gehäuses und dem Druck außerhalb des Gehäuses. Auf diese Weise kann sicher detektiert werden, ob der Druck im Innenraum des Gehäuses höher als der Druck außerhalb des Gehäuses ist oder nicht, d. h. ob ein externes Gas in den Innenraum des Gehäuses eintreten könnte oder nicht, so dass die explosionsverhindernden Maßnahmen ungeeignet sein können.
Die Fortpflanzungseinheit kann einen Spiegel aufweisen, der im Fortpflanzungsraum angeordnet ist, um das Messlicht zur Fülleinheit zu lenken bzw. auszurichten. In diesem Fall kann die Analysevorrichtung ferner ein Hilfswerkzeug aufweisen. Das Hilfswerkzeug ermöglicht, dass ein Werkzeug zum Einstellen des Spiegels eine Position des Spiegels im Fortpflanzungsraum erreicht. Selbst wenn der Spiegel nicht optisch überprüft werden kann, kann auf diese Weise das Werkzeug zum Einstellen des Spiegels eine geeignete Position erreichen.
Die Analysevorrichtung kann ferner eine Befestigungs- bzw. Fixierplatte aufweisen. Die Fixierplatte fixiert die Fülleinheit, die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit. Auf diese Weise ist es möglich, eine Änderung der relativen Positionen oder Orientierungen zwischen der Fülleinheit, der Lichtquelleneinheit und der Fortpflanzungseinheit aufgrund einer Verformung oder dergleichen des Gehäuses zu verhindern.
Die Analysevorrichtung kann ferner eine Abscheide- bzw. Trenneinheit aufweisen. Die Trenneinheit trennt das Spülgas aus einem Gas. Auf diese Weise kann das Spülgas einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Die Trenneinheit kann außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass andere Komponenten als das Spülgas, die in einem Gas enthalten sind, in den Innenraum des Gehäuses eingeleitet werden.
Die Trenneinheit kann im Gehäuse angeordnet sein. In diesem Fall kann es möglich sein, ein Restgas mit Ausnahme des Spülgases unter Komponenten, die durch Trennung des Gases mittels der Trenneinheit erzeugt werden, als das explosionsverhindernde Gas zu nutzen. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, eine Gasleitung zum Zuführen bzw. Einspeisen des Spülgases und eine Gasleitung zum Einspeisen des explosionsverhindernden Gases getrennt anzuordnen.
Die Analysevorrichtung kann ferner das erste Differenzdruckmessgerät, das zweite Differenzdruckmessgerät und den Druckschalter aufweisen. Das erste Differenzdruckmessgerät misst eine Differenz zwischen dem Druck in der Nähe des Spülgasauslasses im Fortpflanzungsraum und dem Druck im Innenraum des Gehäuses. Das zweite Differenzdruckmessgerät misst eine Differenz zwischen dem Druck in der Nähe des Auslasses für das explosionsverhindernde Gas im Innenraum des Gehäuses und dem Druck außerhalb des Gehäuses. Der Druckschalter detektiert, ob der Druck in der Fülleinheit gleich oder höher als ein vorbestimmter Druck wird, der niedriger als der Druck im Innenraum des Gehäuses ist. In diesem Fall messen das erste Differenzdruckmessgerät, das zweite Differenzdruckmessgerät und der Druckschalter eine Größenbeziehung zwischen dem Druck im Innenraum des Gehäuses und dem Druck außerhalb des Gehäuses, eine Größenbeziehung zwischen dem Druck im Fortpflanzungsraum und dem Druck im Innenraum des Gehäuses, eine Größenbeziehung zwischen dem Druck im Fortpflanzungsraum und dem Druck im Innenraum der Fülleinheit und eine Größenbeziehung zwischen dem Druck im Innenraum des Gehäuses und dem Druck im Innenraum der Fülleinheit. Auf diese Weise können mittels einer geringen Anzahl an Vorrichtungen viele Größenbeziehungen zwischen Stellen effizient bestimmt bzw. gemessen werden.
Bei dem zu messenden Gas handelt es sich um Kohlendioxid (CO₂), Kohlenmonoxid (CO), Methan (CH₄), Schwefeldioxid (SO₂), Ammoniak (NH₃), Stickstoffoxide (NOx), Chlorwasserstoff (HCl), Wasser (H₂O), Ethan (C₂H₆), Acetylen (C₂H₂), Propan (C₃H₈), Ethylen (C₂H₄), Hexan (n-C₆H₁₄), Propylen (C₃H₆), Schwefelwasserstoff (H₂S), Isobuten (i-C₄H₈), Methanol (CH₃OH), Phosgen (COCl₂), Butan (n-C₄H₁₀), Chlorethylen (C₂H₃Cl), Methylnitrit (CH₃ONO), Cyclohexan (C₆H₁₂), Butadien (C₄H₆), Isobutan (i-C₄H₁₀), Isopentan (i-C₅H₁₂), Toluol (C₆H₅CH₃), Wasserstoff (H₂), Fluorwasserstoff (HF) oder Trifluorpropen (C₃H₃F₃). Auf diese Weise ist es in der Analysevorrichtung möglich, explosionsverhindernde Maßnahmen geeignet zu treffen, um das zu messende Gas sicher zu analysieren, während der Verbrauch des Spülgases unterdrückt wird.
Ein Analyseverfahren gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Analysieren eines zu messenden Gases durch eine Analysevorrichtung. Die Analysevorrichtung enthält eine Fülleinheit, die mit einem ein zu messendes Gas enthaltenden Probengas befüllt wird, ein Lichtquelleneinheit, die ein zum Analysieren des zu messenden Gases dienendes Messlicht emittiert, eine Fortpflanzungseinheit, die zwischen der Fülleinheit und der Lichtquelleneinheit angeordnet ist, um einen Fortpflanzungsraum auszubilden, über den sich das von der Lichtquelleneinheit emittierte Messlicht in die Fülleinheit fortpflanzt, und ein Gehäuse, das die Fülleinheit, die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit beherbergt. Das Analyseverfahren weist die folgenden Stufen auf:

Einleiten eines Spülgases in den Fortpflanzungsraum;
Einleiten eines explosionsverhindernden Gases in den Innenraum des Gehäuses;
Emittieren des Messlichts von der Lichtquelleneinheit, so dass sich das Messlicht über den Fortpflanzungsraum in die mit dem Probengas befüllte Fülleinheit fortgepflanzt; und
Analysieren des zu messenden Gases, das im Probengas enthalten ist, basierend auf einem Messergebnis des Messlichts nach Durchgang durch das in die Fülleinheit gefüllte Probengas.

In dem oben beschriebenen Analyseverfahren wird das Spülgas in allein den Fortpflanzungsraum als ein optischer Weg des Messlichts eingeleitet. Da der Fortpflanzungsraum ein Raum mit kleinem Volumen ist, kann der Verbrauch des Spülgases reduziert werden. Außerdem wird das sich vom Spülgas unterscheidende explosionsverhindernde Gas in den Innenraum des Gehäuses mit einem großen Volumen eingeleitet. Das explosionsverhindernde Gas ist kostengünstig und für explosionsverhindernde Maßnahmen geeignet, und daher ist es möglich, explosionsverhindernde Maßnahmen für den Innenraum des Gehäuses kostengünstig und geeignet zu treffen. Indem man das explosionsverhindernde Gas in den Innenraum des Gehäuses einleitet, ist es außerdem möglich, im Innenraum des Gehäuses untergebrachte Bauteile zu kühlen. Darüber hinaus gelangt das Messlicht durch den mit dem Spülgas gefüllten Fortpflanzungsraum und wird auf die mit dem Probengas befüllte Fülleinheit ausgerichtet. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass das Messlicht im Fortpflanzungsraum absorbiert wird, bevor das Messlicht die Fülleinheit erreicht. Infolgedessen kann das zu messende Gas mittels des Messlichts genau analysiert werden.
VORTEILHAFTE EFFEKTE
In der Analysevorrichtung für ein zu messendes Gas mit einem Gehäuse ist es möglich, explosionsverhindernde Maßnahmen für eine Analysevorrichtung geeignet zu treffen, während der Verbrauch eines den optischen Weg des Messlichts füllenden Spülgases unterdrückt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm, das einen Aufbau einer Analysevorrichtung veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, das einen Aufbau eines Hilfswerkzeugs veranschaulicht.
3 ist ein Diagramm, das einen Zustand schematisch veranschaulicht, in dem das Hilfswerkzeug an einer Fortpflanzungseinheit angebracht ist.
4 ist ein Diagramm, das einen Gasstromaufbau der Analysevorrichtung veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des Gasstromaufbaus der Analysevorrichtung veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1. Erste Ausführungsform
(1) Aufbau einer Analysevorrichtung
Im Folgenden wird hierin eine Analysevorrichtung 100 beschrieben. Zunächst wird mit Verweis auf 1 ein Aufbau der Analysevorrichtung 100 mit Ausnahme eines Aufbaus, der ein Spülgas PG und ein explosionsverhinderndes Gas EP einleitet, beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das einen Aufbau der Analysevorrichtung bis auf eine Gaseinleitungseinheit veranschaulicht. Die Analysevorrichtung 100 ist eine Vorrichtung, die beispielsweise dazu dient, ein zu messendes Gas zu analysieren, das in einem Probengas SG wie etwa einem aus einem Schornstein ausgestoßenem Abgas enthalten ist.
Das zu messende Gas, das mittels der Analysevorrichtung 100 gemessen werden kann, ist zum Beispiel Kohlendioxid (CO₂), Kohlenmonoxid (CO), Schwefeloxid (SOx) (wie etwa Schwefeldioxid (SO₂)), Ammoniak (NH₃), Stickstoffoxid (NOx) (wie etwa Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO₂) oder Distickstoffoxid (N₂O)), Chlorwasserstoff (HCl), Wasser (H₂O), verschiedene Kohlenwasserstoffe (wie etwa Methan (CH₄), Ethan (C₂H₆), Acetylen (C₂H₂), Propan (C₃H₈), Ethylen (C₂H₄), Hexan (n-C₆H₁₄), Propylen (C₃H₆), Isobuten (i-C₄H₈), Butan (n-C₄H₁₀), Propan (C₃H₈), Cyclohexan (C₆H₁₂), Butadien (C₄H₆), Isobutan (i-C₄H₁₀), Isopentan (i-C₅H₁₂) oder Toluol (C₆H₅CH₃)), Schwefelwasserstoff (H₂S), Methanol (CH₃OH), Phosgen (COCl₂), Chlorethylen (C₂H₃Cl), Methylnitrit (CH₃ONO), Wasserstoff (H₂), Fluorwasserstoff (HF), Trifluorpropen (C₃H₃F₃) oder dergleichen. Das zu messende Gas ist nicht auf ein einziges Gas beschränkt, sondern kann ein Gasgemisch sein, das eine Vielzahl der oben beschriebenen Gase enthält.
Die Analysevorrichtung 100 weist einen Aufbau auf, in dem Komponenten zum Analysieren des zu messenden Gases vom Außenraum isoliert sind und der Innenraum, der Komponenten der Anzeigevorrichtung 100 enthält, mit einem Gas befüllt wird, das keine brennbaren Gase enthält. Auf diesen Aufbau wird als „explosionsverhindernder Aufbau“ verwiesen. Außerdem wird in der folgenden Beschreibung auf das in den Innenraum gefüllte Gas als „explosionsverhinderndes Gas“ verwiesen.
Da die Analysevorrichtung 100 den explosionsverhindernden Aufbau aufweist, kann, selbst wenn die Umgebung außerhalb der Anzeigevorrichtung 100 ein brennbares Gas enthält, das zu messende Gas sicher analysiert werden. Wie in 1 veranschaulicht ist, weist die Analysevorrichtung 100 ein Gehäuse 1, ein Fülleinheit 3, eine Lichtquelleneinheit 5, eine Fortpflanzungseinheit 7, eine Trennplatte 9 und eine Steuerungseinheit 11 auf.
Das Gehäuse 1 bildet einen Hauptkörper der Analysevorrichtung 100 und beherbergt die Fülleinheit 3, die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 in dessen Innenraum. Das Gehäuse 1 ist als ein vor innendruckbedingter Explosion geschützter Behälter aufgebaut. Konkret ist der Innenraum des Gehäuses 1 mit dem explosionsverhindernden Gas EP mit einem höheren Druck als jenem außerhalb des Gehäuses 1 gefüllt. Da das Gehäuse 1 als der vor innendruckbedingter Explosion geschützte Behälter ausgestaltet ist, kann der Innenraum des Gehäuses 1 sicher vor einer Explosion geschützt werden. Das Gehäuse 1 ist mit einer Austrittsöffnung 13 nahe der Position der Fülleinheit 3 versehen. Das in den Innenraum des Gehäuses 1 eingeleitete explosionsverhindernde Gas EP wird aus der Austrittsöffnung 13 abgeleitet.
Die Fülleinheit 3 ist ein Bauteil mit einem Abtast- bzw. Probenraum SS. Der Probenraum SS der Fülleinheit 3 kann mit dem Probengas SG befüllt werden. Um das Probengas SG in den Probenraum SS zu füllen, ist die Fülleinheit 3 mit einem Einlass 31, der zum Einleiten des Probengases SG in den Probenraum SS dient, und einem Auslass 32, der zum Ableiten des Probengases SG im Probenraum SS dient, versehen. Während einer Analyse des im Probengas SG enthaltenen, zu messenden Gases wird das Probengas SG durch den Einlass 31 in den Probenraum SS gefüllt und dann aus dem Auslass 32 abgeleitet, und lässt man diesen Strom fortdauern.
Der Probenraum SS liegt bei einem niedrigeren Druck als jenem des Innenraums des Gehäuses 1 und eines Fortpflanzungsraums TS der Fortpflanzungseinheit 7, auch wenn das Probengas SG darin eingefüllt ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass das in den Probenraum SS gefüllte Probengas SG in den Innenraum des Gehäuses 1 oder den Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 austritt, und können explosionsverhindernde Maßnahmen für die Analysevorrichtung 100 geeignet getroffen werden.
Außerdem ist der Probenraum SS mit einem ersten Reflexionsbauteil 33a und einem zweiten Reflexionsbauteil 33b versehen. Das erste Reflexionsbauteil 33a und das zweite Reflexionsbauteil 33b ermöglichen, dass in den Probenraum SS eintretendes Messlicht L mehrfach reflektiert wird und sich dann in den Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 (später beschrieben) fortpflanzt. Auf diese Weise kann die Länge eines optischen Weges des Messlichts L, das durch das in den Probenraum SS gefüllte Probengas SG hindurchgeht, vergrößert werden.
Das erste Reflexionsbauteil 33a ist nahe der Fortpflanzungseinheit 7 im Probenraum SS angeordnet. Das erste Reflexionsbauteil 33a reflektiert das Messlicht L und pflanzt das Messlicht L zum zweiten Reflexionsbauteil 33b fort. Weiter pflanzt sich das mehrfach reflektierte Messlicht L in die Fortpflanzungseinheit 7 fort. Daher ist das erste Reflexionsbauteil 33a beispielsweise ein Bauteil, das das Messlicht L reflektieren kann (wie etwa ein Spiegel) und ein Durchgangsloch für das Messlicht L an einer vorbestimmten Position aufweist. An diesem ersten Reflexionsbauteil 33a gelangt das Messlicht L, das von der Fortpflanzungseinheit 7 gekommen ist, durch das Durchgangsloch, um in den Probenraum SS einzutreten. Das Messlicht L, das in den Probenraum SS eingetreten ist, wird zwischen dem ersten Reflexionsbauteil 33a und dem zweiten Reflexionsbauteil 33b mehrfach reflektiert und kehrt dann über das Durchgangsloch des ersten Reflexionsbauteils 33a zur Fortpflanzungseinheit 7 zurück.
Das zweite Reflexionsbauteil 33b ist an einer von der Fortpflanzungseinheit 7 entfernten Position im Probenraum SS angeordnet. Das zweite Reflexionsbauteil 33b reflektiert das Messlicht L zum ersten Reflexionsbauteil 33a. Das zweite Reflexionsbauteil 33b ist beispielsweise ein Bauteil wie etwa ein Spiegel, der das Messlicht L reflektiert.
Die Lichtquelleneinheit 5 emittiert das Messlicht L. Das von der Lichtquelleneinheit 5 emittierte Messlicht L wird durch die Fortpflanzungseinheit 7 in die Fülleinheit 3 gelenkt bzw. ausgerichtet. Die Lichtquelleneinheit 5 weist eine Vielzahl von Lichtquellen 51a bis 51d auf. Die Vielzahl von Lichtquellen 51a bis 51d emittiert eine Vielzahl von Elementlichtstrahlen L1 bis L4 mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängenbändern. Bei der Vielzahl von Lichtquellen 51a bis 51d handelt es sich jeweils um einen Laseroszillator wie etwa beispielsweise eine Halbleiterlaservorrichtung.
Die von der Vielzahl von Lichtquellen 51a bis 51d emittierten Elementlichtstrahlen L1 bis L4 werden im Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 gemultiplext bzw. gebündelt, um als das Messlicht L zu dienen, das sich zur Fülleinheit 3 fortpflanzt. Mit anderen Worten umfasst das Messlicht L die Vielzahl von Elementlichtstrahlen L1 bis L4 mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. Da das Messlicht L die Elementlichtstrahlen L1 bis L4 umfasst, ist es beispielsweise möglich, das zu messende Gas einer Vielzahl von Arten mit Absorptionspeaks in den Wellenlängenbändern der Elementlichtstrahlen L1 bis L4 jeweils zu messen.
Außerdem ist es, da das Messlicht L die Vielzahl von Elementlichtstrahlen L1 bis L4 umfasst, auch beispielsweise möglich, einen Einfluss einer störenden Gaskomponente in Bezug auf das zu messende Gas zu messen. Die störende Gaskomponente meint eine Komponente, deren Absorptionspeak an derselben oder einer ähnlichen Position wie ein Teil der Absorptionspeaks des zu messenden Gases liegt und daher Analyseergebnisse des zu messenden Gases beeinflusst. Falls der Einfluss der störenden Gaskomponente gemessen werden kann, kann das zu messende Gas genau analysiert werden, indem der Einfluss der störenden Gaskomponente aus dem Messergebnis des Messlichts L, das von einem (später beschriebenen) Detektor 75 empfangen wird, entfernt wird. Man beachte, dass das oben beschriebene „Entfernen“ nicht nur ein vollständiges Entfernen des Einflusses der störenden Gaskomponente, sondern auch ein Reduzieren des Einflusses meint, sodass er geringer als jener vor der Entfernungsoperation ist.
Die Fortpflanzungseinheit 7 ist zwischen der Fülleinheit 3 und der Lichtquelleneinheit 5 angeordnet. Konkret hat, wie in 1 veranschaulicht ist, die Fortpflanzungseinheit 7 eine L-Form, und die Vielzahl von Lichtquellen 51a bis 51d ist jeweils teilweise eingesetzt und an deren Bereich, der einer Seite der L-Form entspricht, fixiert. Auf der anderen Seite ist die Fülleinheit 3 über ein optisches Fenster W an einem Endbereich der anderen Seite der L-Form der Fortpflanzungseinheit 7 befestigt bzw. fixiert.
Die Fortpflanzungseinheit 7 ist als der vor innendruckbedingter Explosion geschützte Behälter ausgestaltet und weist den Fortpflanzungsraum TS auf. Der Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 besteht aus einem massiven Metallblock, der zur Ausbildung eines Raums ausgehöhlt ist, und einem Deckelbauteil, das den im massiven Metallblock ausgebildeten Raum schließt. Die Metallbauteile (der massive Metallblock und das Deckelbauteil), die die Fortpflanzungseinheit 7 bilden, bestehen zum Beispiel aus Aluminium. Wenn die Fortpflanzungseinheit 7 aus Aluminium geschaffen wird, wird eine Behandlung mit schwarzem Alumit an ihr durchgeführt, sodass sie eine schwarze Farbe hat. Auf diese Weise kann eine robuste Fortpflanzungseinheit 7 leicht gebildet werden. Wie oben beschrieben wurde, kann, indem die Fortpflanzungseinheit 7 als der vor innendruckbedingter Explosion geschützte Behälter ausgebildet wird, der Fortpflanzungsraum TS als der Innenraum der Fortpflanzungseinheit 7 explosionssicher gemacht werden.
Eine Vielzahl von Spiegeln ist im Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 angeordnet. Fortpflanzungswege der von der Lichtquelleneinheit 5 emittierten Elementlichtstrahlen L1 bis L4 werden durch diese Spiegel geändert, und sie pflanzen sich zur Fülleinheit 3 fort. Mit anderen Worten wird das Messlicht L von zumindest einem Spiegel reflektiert und pflanzt sich im Fortpflanzungsraum TS fort. Konkret sind ein erster Spiegel 71a, ein zweiter Spiegel 71b, ein dritter Spiegel 71c, ein vierter Spiegel 71d und ein fünfter Spiegel 71e im Fortpflanzungsraum TS angeordnet. Außerdem sind ein erstes optisches Element 73a, ein zweites optisches Element 73b und ein drittes optisches Element 73c im Fortpflanzungsraum TS angeordnet.
Der erste Spiegel 71a reflektiert den Elementlichtstrahl L1 zum ersten optischen Element 73a. Das erste optische Element 73a reflektiert den Elementlichtstrahl L1 und lässt den Elementlichtstrahl L2 durch. Mit anderen Worten bündelt das erste optische Element 73a den Elementlichtstrahl L1 und den Elementlichtstrahl L2. Der Elementlichtstrahl L1 und der Elementlichtstrahl L2, die durch das erste optische Element 73a gebündelt wurden, pflanzen sich auf demselben optischen Weg zum zweiten Spiegel 71b fort.
Der zweite Spiegel 71b reflektiert den Elementlichtstrahl L1 und den Elementlichtstrahl L2, die durch das erste optische Element 73a gebündelt wurden, zum zweiten optischen Element 73b. Das zweite optische Element 73b reflektiert die gebündelten Elementlichtstrahlen L1 und L2 und lässt den Elementlichtstrahl L3 durch. Mit anderen Worten bündelt das zweite optische Element 73b den Elementlichtstrahl L1, den Elementlichtstrahl L2 und den Elementlichtstrahl L3. Die durch das zweite optische Element 73b gebündelten Elementlichtstrahlen L1 bis L3 pflanzen sich auf demselben optischen Weg zum dritten Spiegel 71c fort.
Der dritte Spiegel 71c reflektiert die durch das zweite optische Element 73b gebündelten Elementlichtstrahlen L1 bis L3 zum dritten optischen Element 73c. Das dritte optische Element 73c reflektiert die gebündelten Elementlichtstrahlen L1 bis L3 und lässt den Elementlichtstrahl L4 durch. Mit anderen Worten bündelt das dritte optische Element 73c den Elementlichtstrahl L1, den Elementlichtstrahl L2, den Elementlichtstrahl L3 und den Elementlichtstrahl L4. Die durch das dritte optische Element 73c gebündelten Elementlichtstrahlen L1 bis L4 pflanzen sich auf demselben optischen Weg zum vierten Spiegel 71d fort.
Der vierte Spiegel 71d reflektiert die durch das dritte optische Element 73c gebündelten Elementlichtstrahlen L1 bis L4 zum fünften Spiegel 71e. Auf diese Weise werden die gebündelten Elementlichtstrahlen L1 bis L4 zum Messlicht L.
Der fünfte Spiegel 71e ändert den Fortpflanzungsweg des Messlichts L1, in dem die Elementlichtstrahlen L1 bis L4 gebündelt sind, in Richtung der Fülleinheit 3. Das Messlicht L, dessen Fortpflanzungsweg durch den fünften Spiegel 71e geändert wurde, geht durch das optische Fenster W hindurch und pflanzt sich im Probenraum SS der Fülleinheit 3 fort. Diese Spiegel sind im Fortpflanzungsraum TS angeordnet, und daher ist es möglich, einen sauberen Zustand des Spiegels aufrechtzuerhalten, indem verhindert wird, dass unnötiges Gas von außen eintritt.
Außerdem ist der Detektor 75 im Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 angeordnet. Der Detektor 75 detektiert das Messlicht L, das in den Probenraum SS eingetreten und mehrfach reflektiert worden ist. Der Detektor 75 ist beispielsweise eine fotoelektrische Vorrichtung vom Quantentyp. Abgesehen davon kann eine Halbleiterdetektionsvorrichtung, eine Fotodetektionsvorrichtung vom thermischen Typ wie etwa eine Thermosäule oder dergleichen als der Detektor 75 verwendet werden. Wie in 1 veranschaulicht ist, ist der Fortpflanzungsraum TS mit einem sechsten Spiegel 71f versehen, der den Fortpflanzungsweg des Messlichts L, das im Probenraum SS mehrfach reflektiert worden ist und zur Fortpflanzungseinheit 7 zurückgekehrt ist, in Richtung des Detektors 75 ändert.
Wie später beschrieben wird, wird der Fortpflanzungsraum TS mittels des Spülgases PG gespült. Auf diese Weise strömt das Spülgas PG in den Fortpflanzungsraum TS, um so einen sauberen Zustand der ersten bis sechsten Spiegel 71a bis 71f und des Detektors 75, die im Fortpflanzungsraum TS angeordnet sind, aufrechtzuerhalten.
Der optische Weg des Messlichts L von der Fortpflanzungseinheit 7 zur Fülleinheit 3 wird durch die ersten bis sechsten Spiegel 71a bis 71f bestimmt. Um das Messlicht L geeignet zur Fülleinheit 3 fortzupflanzen, sind die Neigungswinkel dieser Spiegel einstellbar. Beispielsweise kann man durch Drehen einer im Fortpflanzungsraum TS angeordneten Schraube 711 (3) jeweils die Neigungswinkel der ersten bis vierten Spiegel 71a bis 71d einstellen.
Um die oben beschriebene Schraube 711 zu betätigen, wird in dieser Ausführungsform ein Hilfswerkzeug 80 verwendet, das ein Werkzeug T zum Betätigen der Schraube 711 die Schraube 711 im Fortpflanzungsraum TS erreichen lässt. Wie in 2 veranschaulicht ist, weist das Hilfswerkzeug 80 einen Hauptkörper 81, Durchgangslöcher 83 und einen Handgriff 85 auf. 2 ist ein einen Aufbau des Hilfswerkzeugs veranschaulichendes Diagramm.
Das Durchgangsloch 83 ist ein Loch, das so ausgebildet ist, dass es den Hauptkörper 81 durchdringt. Das Durchgangsloch 83 ist an einer Position ausgebildet, die der am Spiegel vorgesehenen Schraube 711 gegenüberliegt, wenn der Hauptkörper 81 an der Fortpflanzungseinheit 7 angebracht ist. Das in 2 veranschaulichte Hilfswerkzeug 80 weist vier Durchgangslöcher 83 auf. Der Handgriff 85 wird von einem Nutzer ergriffen, wenn das Hilfswerkzeug 80 an der Fortpflanzungseinheit 5 angebracht wird.
Wie in 3 veranschaulicht ist, wird das Hilfswerkzeug 80 an der Fortpflanzungseinheit 7 angebracht, indem der Hauptkörper 81 in ein in der Fortpflanzungseinheit 7 ausgebildetes Loch eingesetzt wird. Wenn das Hilfswerkzeug 80 an der Fortpflanzungseinheit 7 angebracht ist, liegen die Durchgangslöcher 83 den an den ersten bis vierten Spiegeln 71a bis 71d jeweils vorgesehenen Schrauben 711 gegenüber. Durch Einsetzen des Werkzeugs T in eines der Durchgangslöcher 83 kann daher die Spitze des Werkzeugs T die Schraube 711 erreichen. Auf diese Weise kann unter Verwendung des oben beschriebenen Hilfswerkzeugs 80, selbst wenn die im Fortpflanzungsraum TS angeordneten ersten bis vierten Spiegel 71a bis 71d nicht optisch gesehen werden können, das Werkzeug T zum Einstellen der Spiegel eine geeignete Position erreichen. 3 ist ein Diagramm, das einen Zustand schematisch veranschaulicht, in dem die Hilfsvorrichtung an der Fortpflanzungseinheit angebracht ist.
Mit Verweis auf 1 wird im Folgenden wieder die Analysevorrichtung 100 beschrieben. Die Trennplatte 9 unterteilt den Innenraum des Gehäuses 1 in einen ersten Innenraum IS1 und einen zweiten Innenraum IS2. Wie in 1 veranschaulicht ist, befinden sich die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 im ersten Innenraum IS1. Auf der anderen Seite befindet sich die Fülleinheit 3 im zweiten Innenraum IS2.
Die Fülleinheit 3, in die das Probengas SG gefüllt wird, erreicht eine hohe Temperatur. Im Gegensatz dazu wird bevorzugt, dass sich die Temperaturen der Lichtquelleneinheit 5 und der Fortpflanzungseinheit 7 so wenig wie möglich von der Raumtemperatur (Temperatur, wenn die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 am Gehäuse 1 angebracht werden) ändern. Der Grund dafür ist, dass die optische Achse des Messlichts L von dem geeignet eingestellten Zustand abweichen könnte, falls sich die Temperatur der Lichtquelleneinheit 5 oder der Fortpflanzungseinheit 7 ändert. Indem man die Trennplatte 9 im Innenraum des Gehäuses 1 anordnet, das die Fülleinheit 3, die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 beherbergt, ist es daher möglich, die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 von der Fülleinheit 3, die eine hohe Temperatur erreicht, räumlich zu trennen, sodass Temperaturschwankungen der Lichtquelleneinheit 5 und der Fortpflanzungseinheit 7 reduziert werden können. Infolgedessen ist es möglich, eine Abweichung der optischen Achse des Messlichts L vom geeignet eingestellten Zustand zu reduzieren.
Wie in 1 veranschaulicht ist, sind die Fülleinheit 3, die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 nicht direkt am Gehäuse 1, sondern auf einer Befestigungs- bzw. Fixierplatte 15 fixiert, und daher sind sie über die Fixierplatte 15 am Gehäuse 1 fixiert.
Die relativen Positionen und Ausrichtungen bzw. Orientierungen der Fülleinheit 3, der Lichtquelleneinheit 5 und der Fortpflanzungseinheit 7 werden geeignet eingestellt, sodass das von der Lichtquelleneinheit 5 emittierte Messlicht L über die Fortpflanzungseinheit 7 die Fülleinheit 3 erreichen kann. Falls die Fülleinheit 3, die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 am Gehäuse 1 direkt fixiert sind, können sich die relativen Positionen und Orientierungen aufgrund einer Verformung oder dergleichen des Gehäuses 1 ändern. Daher sind in dieser Ausführungsform die Fülleinheit 3, die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 an derselben Fixierplatte 15 fixiert und ist es möglich, eine Änderung der relativen Positionen und Orientierungen der Fülleinheit 3, der Lichtquelleneinheit 5 und der Fortpflanzungseinheit 7 aufgrund eines Einflusses einer Verformung oder dergleichen des Gehäuses 1 zu reduzieren. Infolgedessen kann das von der Lichtquelleneinheit 5 emittierte Messlicht L über die Fortpflanzungseinheit 7 (den Fortpflanzungsraum TS) die Fülleinheit 3 erreichen, ohne durch eine Verformung oder dergleichen des Gehäuses 1 beeinflusst zu werden.
Die Steuerungseinheit 11 ist ein aus einer CPU, einer Speichervorrichtung (wie etwa einem RAM und einem ROM) und verschiedenen Schnittstellen aufgebautes Computersystem. Die Steuerungseinheit 11 kann ein System sein, das mit den obigen Vorrichtungen einzeln ausgestattet ist, oder kann ein System auf einem Chip (SoC) sein, das aus einem einzigen Chip besteht, in dem die obigen Vorrichtungen integriert sind. Die Steuerungseinheit 11 steuert Komponenten der Analysevorrichtung 100. Die Steuerungseinheit 11 enthält außerdem eine Betriebseinheit 11a und führt eine Kalibrierung der Analysevorrichtung 100 und eine Analyse des zu messenden Gases auf der Basis einer Intensität des vom Detektor 75 detektierten Messlichts L durch.
Ein Teil der, oder die gesamten, Steuerungen und die Informationsverarbeitung, die von der Steuerungseinheit 11 durchgeführt werden, kann oder können realisiert werden, indem ein in der Speichervorrichtung des die Steuerungseinheit 11 bildenden Computersystems gespeichertes Programm ausgeführt wird. Außerdem kann ein Teil der Steuerungen und die Informationsverarbeitung mittels Hardware realisiert werden.
Die Steuerungseinheit 11 ist mit einer Anzeigeeinheit 111 verbunden, die Informationen und einen Bildschirm über die Anzeigevorrichtung 100 wie etwa das Analyseergebnis des zu messenden Gases durch die Analysevorrichtung 100 anzeigt. Die Anzeigeeinheit 111 ist beispielsweise eine flache Anzeige wie etwa eine Flüssigkristallanzeige oder eine organische EL-Anzeige. Außerdem kann die Anzeigeeinheit 111 ein Informationseingabemittel wie etwa ein Touchpanel aufweisen.
(2) Gasstromaufbau der Analysevorrichtung
Als Nächstes wird mit Verweis auf 4 ein Gasstromaufbau der Analysevorrichtung 100 beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das den Gasstromaufbau der Analysevorrichtung veranschaulicht. Um die Analysevorrichtung 100 zum explosionssicheren Aufbau zu machen, wird der Innenraum des Gehäuses 1, das die Fülleinheit 3, die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 beherbergt, mit dem explosionsverhindernden Gas EP ohne brennbare Gase mit einem ersten Druck befüllt, der höher als der Druck außerhalb des Gehäuses 1 ist. Außerdem wird der Fortpflanzungsraum TS, in dem sich das Messlicht L fortpflanzt, mit dem Spülgas PG ohne das zu messende Gas mit einem zweiten Druck befüllt, der höher als der Druck des Innenraums des Gehäuses 1 ist, um zu verhindern, dass das Messlicht L vor Erreichen der Fülleinheit 3 absorbiert wird.
Daher weist die Analyseeinheit 100 eine Einleitungseinheit 20 für explosionsverhinderndes Gas, die zum Einleiten des explosionsverhindernden Gases EP in den Innenraum des Gehäuses 1 dient, und eine Spülgas-Einleitungseinheit 40 auf, die zum Einleiten des Spülgases PG in den Fortpflanzungsraum TS dient.
Die Einleitungseinheit 20 für explosionsverhinderndes Gas ist mit einer ersten Gasleitung GL1 und einer Einspeise- bzw. Versorgungsvorrichtung 21 ausgestattet. Ein Einlass IN1 der ersten Gasleitung ist mit der Versorgungseinheit 21 außen verbunden. Auf der anderen Seite ist ein Auslass OUT1 der ersten Gasleitung GL1 in einem oberen Teil des ersten Innenraums IS1 des Gehäuses 1 und in einer Umgebung der Fortpflanzungseinheit 7 angeordnet. Die Versorgungsvorrichtung 21 ist eine Vorrichtung, die das explosionsverhindernde Gas EP in die erste Gasleitung GL1 einspeist. Die Versorgungsvorrichtung 21 ist eine Vorrichtung, die zum Beispiel zur Erzeugung von Instrumentenluft dient, welche einen Kompressor, um die Luft zu verdichten, und verschiedene Filter aufweist, um Staub, Öl und dergleichen zu entfernen, die in der Luft enthalten sind. Mit anderen Worten ist in dieser Ausführungsform das explosionsverhindernde Gas EP die Instrumentenluft, die keine brennbaren Gase enthält. Man beachte, dass, wenn die Analysevorrichtung 100 arbeitet, das explosionsverhindernde Gas EP von der Versorgungsvorrichtung 21 ständig eingespeist wird.
Die Einleitungseinheit 20 für explosionsverhinderndes Gas mit dem oben beschriebenen Aufbau leitet ständig das explosionsverhindernde Gas EP von dem oberen Teil des ersten Innenraums IS1 und der Umgebung der Fortpflanzungseinheit 7 aus ein. Da die Trennplatte 9 vorhanden ist, strömt das in den oberen Teil des ersten Innenraums IS1 und die Umgebung der Fortpflanzungseinheit 7 eingeleitete explosionsverhindernde Gas EP vom oberen Teil zum unteren Teil des ersten Innenraums IS1 und tritt vom unteren Teil des ersten Innenraums IS1 aus in den zweiten Innenraum IS2 ein. Das Gas, das in den zweiten Innenraum IS2 eintritt, strömt vom unteren Teil zum oberen Teil des zweiten Innenraums IS2 und wird aus der Austrittsöffnung 13 abgeleitet bzw. ausgestoßen.
Da das explosionsverhindernde Gas EP ständig eingespeist wird, wenn die Analysevorrichtung 100 arbeitet, wird durch den oben beschriebenen Strom das explosionsverhindernde Gas EP ständig in den Innenraum des Gehäuses 1 eingespeist, wenn die Analysevorrichtung 100 arbeitet, und aus der Austrittsöffnung 13 abgeleitet. Auf diese Weise wird der Innenraum des Gehäuses 1 ständig mit frischem explosionsverhinderndem Gas EP mit dem ersten Druck befüllt, wenn die Analysevorrichtung 100 arbeitet.
Da das explosionsverhindernde Gas EP zuerst in den ersten Innenraum IS1 eingeleitet wird, kann außerdem das nicht erhitzte explosionsverhindernde Gas EP zuerst die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 erreichen. Da die Trennplatte 9 vorhanden ist, kann außerdem verhindert werden, dass das explosionsverhindernde Gas EP mittels Wärmeleitung von der Fülleinheit 3, die eine hohe Temperatur erreicht, erhitzt wird. Infolgedessen können die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 (insbesondere der Detektor 75), die gekühlt werden müssen, effizient gekühlt werden.
Die Spülgas-Einleitungseinheit 40 umfasst eine zweite Gasleitung GL2 und eine Abscheide- bzw. Trenneinheit 41. Ein Einlass IN2 der zweiten Gasleitung GL2 ist mit der Trenneinheit 41 verbunden. Auf der anderen Seite ist ein Auslass OUT2 der zweiten Gasleitung GL2 mit dem unteren Teil der Fortpflanzungseinheit 7 verbunden. Der obere Teil der Fortpflanzungseinheit 7 ist mit einem Einlass IN3 einer dritten Gasleitung GL3 verbunden. Ein Auslass OUT3 der dritten Gasleitung GL3 ist in einer Umgebung des Auslasses OUT1 der ersten Gasleitung GL1 angeordnet.
Die Trenneinheit 41 trennt das Spülgas PG aus einem Gas. In dieser Ausführungsform trennt die Trenneinheit 41 das Spülgas PG aus der von der Versorgungseinheit 21 eingespeisten Instrumentenluft.
Die Trenneinheit 41 ist ein als „N2-Separator“ bezeichnetes Bauteil, das ein hohles Bauteil aufweist, in das beispielsweise Hohlfasermembranen aus Polyimid oder Gaspermeationsmembranen gefüllt sind. Der N2-Separator leitet Druckluft in die Hohlfasermembranen oder die Gaspermeationsmembran ein, sodass die Luft in ein stickstoffreiches Gas, das durch Entfernen von Komponenten mit Ausnahme von Stickstoff (einschließlich des zu messenden Gases) erhalten wird, und ein Restgas als das verbleibende Gas getrennt wird, wenn Stickstoff aus der Luft entfernt wird. Die Trenneinheit 41 als der N2-Separator leitet das stickstoffreiche Gas als das Spülgas PG zur zweiten Gasleitung GL2 ab. Auf der anderen Seite leitet die Trenneinheit 41 das Restgas nach außen ab.
Die oben beschriebene Hohlfasermembran besteht aus beispielsweise Polyimid, Polyamid, Polysulfon, Celluloseacetat und dessen Derivat, Polyphenylenoxid, Polysiloxan, einem im Wesentlichen mikroporösen Polymer, einer Mischmatrixmembran, einer Membran für einen erleichterten Transport, Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, einer Kohlenstoffmembran, Zeolith oder einer Mischung von diesen.
Wie in 4 veranschaulicht ist, ist die Trenneinheit 41 außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet. Auf diese Weise kann die Trenneinheit 41 das Restgas aus dem Gehäuse 1 nach außen ableiten. Infolgedessen ist es möglich, zu verhindern, dass das viel Sauerstoff enthaltende Restgas in den Innenraum des Gehäuses 1 eingeleitet wird, sodass der Innenraum des Gehäuses 1 geeignet gegen Explosion geschützt werden kann.
Man beachte, dass anstelle der Erzeugung des Spülgases PG durch die oben beschriebene Trenneinheit 41 es möglich sein kann, einen Gaszylinder, der das Spülgas PG bereitstellt, mit dem Einlass IN2 der zweiten Gasleitung GL2 zu verbinden. Mit anderen Worten kann es möglich sein, das Spülgas PG direkt aus dem Gaszylinder einzuspeisen. Als der Gaszylinder, der das Spülgas PG bereitstellt, kann beispielsweise ein Gaszylinder wie etwa ein Stickstoffzylinder, der ein Edelgas bereitstellt, verwendet werden.
In der gleichen Art und Weise wie das explosionsverhindernde Gas EP wird das Spülgas PG ständig in die zweite Gasleitung GL2 eingespeist werden, wenn die Analysevorrichtung 100 arbeitet.
Die Spülgas-Einleitungseinheit 40 mit dem oben beschriebenen Aufbau leitet das Spülgas PG vom unteren Teil des Fortpflanzungsraums TS aus ein. Das vom unteren Teil des Fortpflanzungsraums TS aus eingeleitete Spülgas PG strömt zum oberen Teil des Fortpflanzungsraums TS und wird über die dritte Gasleitung GL3 in den Innenraum des Gehäuses 1 abgeleitet. Ähnlich wie das explosionsverhindernde Gas EP wird außerdem das Spülgas PG ständig eingespeist, wenn die Analysevorrichtung 100 arbeitet. Daher wird das Spülgas PG durch den oben beschriebenen Strom ständig in den Fortpflanzungsraum TS eingespeist, wenn die Analysevorrichtung 100 arbeitet, und in den Innenraum des Gehäuses 1 eingeleitet. Auf diese Weise wird, wenn die Analysevorrichtung 100 arbeitet, der Fortpflanzungsraum TS ständig mit dem frischen Spülgas mit dem zweiten Druck befüllt, der höher als der Druck des Innenraums des Gehäuses 1 (der erste Druck) ist.
Wie in 4 veranschaulicht ist, hat die dritte Gasleitung GL3 einen kleineren Durchmesser als jener anderer Gasleitungen. Indem man den kleinen Durchmesser der dritten Gasleitung GL3 zum Ableiten des Spülgases PG festlegt, kann der Druck des Spülgases PG im Fortpflanzungsraum TS leicht erhöht werden.
Die Analysevorrichtung 100 weist ein erstes Differenzdruckmessgerät 61 und ein zweites Differenzdruckmessgerät 63 auf. Das erste Differenzdruckmessgerät 61 und das zweite Differenzdruckmessgerät 63 stellen jeweils eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen dar, um eine Druckdifferenz zwischen einem Anschluss und dem anderen Anschluss zu messen.
Ein Anschluss P1 der beiden Anschlüsse des ersten Differenzdruckmessgeräts 61 ist über eine vierte Gasleitung GL4 mit einer Umgebung der dritten Gasleitung GL3 im Fortpflanzungsraum TS verbunden, und der andere Anschluss P2 ist mit dem Innenraum des Gehäuses 1 verbunden. Mit anderen Worten misst das erste Differenzdruckmessgerät 61 eine Differenz zwischen dem Druck in der Nähe des Auslasses des Spülgases PG im Fortpflanzungsraum TS und dem Druck im Innenraum des Gehäuses 1.
Als Ergebnis von Überlegungen hat der Erfinder festgestellt, dass in dem mit dem Spülgas PG befüllten Fortpflanzungsraum TS eine Umgebung des Auslasses des Spülgases PG im Fortpflanzungsraum TS den niedrigsten Druck aufweist. Basierend auf dieser Erkenntnis wird eine Druckdifferenz zwischen dem niedrigsten Druck im Fortpflanzungsraum TS und dem Druck im Innenraum des Gehäuses 1 mit dem ersten Differenzdruckmessgerät 61 gemessen. Auf diese Weise kann das erste Differenzdruckmessgerät 61 sicher detektieren, ob der Druck im Fortpflanzungsraum TS höher als der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 ist oder nicht, d. h. ob eine Möglichkeit besteht, dass das explosionsverhindernde Gas EP in den Fortpflanzungsraum TS eintreten kann oder nicht. Der Grund dafür ist, dass, falls der niedrigste Druck im Fortpflanzungsraum TS höher als der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 ist, der Druck an jeder beliebigen anderen Stelle im Fortpflanzungsraum TS sicher höher als der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 ist.
Ein Anschluss P3 von zwei Anschlüssen des zweiten Differenzdruckmessgeräts 63 ist über eine fünfte Gasleitung GL5 mit einer Umgebung des Auslasses OUT1 der ersten Gasleitung GL1 im Innenraum des Gehäuses 1 verbunden. Der andere Anschluss P4 ist über eine sechste Gasleitung GL6 mit dem Außenraum des Gehäuses 1 verbunden. Mit anderen Worten misst das zweite Differenzdruckmessgerät 63 eine Differenz zwischen dem Druck in der Nähe der Austrittsöffnung des explosionsverhindernden Gases EP im Innenraum des Gehäuses 1 und dem Druck außerhalb des Gehäuses 1.
Als Ergebnis von Überlegungen hat der Erfinder festgestellt, dass im Innenraum des Gehäuses 1, der mit dem explosionsverhindernden Gas EP befüllt ist, eine Umgebung der Austrittsöffnung, die das explosionsverhindernde Gas EP in den Innenraum des Gehäuses 1 einleitet (der Auslass OUT1 der ersten Gasleitung GL1) den niedrigsten Druck aufweist. Basierend auf dieser Erkenntnis wird eine Druckdifferenz zwischen dem niedrigsten Druck im Innenraum des Gehäuses 1 und dem Druck außerhalb des Gehäuses 1 mit dem zweiten Differenzdruckmessgerät 63 gemessen. Auf diese Weise kann das zweite Differenzdruckmessgerät 63 sicher detektieren, ob der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 höher als der Druck außerhalb des Gehäuses ist oder nicht, d. h. ob das externe Gas in den Innenraum des Gehäuses 1 eintritt oder nicht, sodass die explosionsverhindernden Maßnahmen ungeeignet sein können. Der Grund dafür ist, dass, falls der niedrigste Druck im Innenraum des Gehäuses 1 höher als der Druck außerhalb des Gehäuses 1 ist, der Druck an jeder beliebigen anderen Stelle im Innenraum des Gehäuses 1 sicher höher als der Druck außerhalb des Gehäuses 1 ist.
Falls das zweite Differenzdruckmessgerät 63 angibt, dass der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 höher als der Druck außerhalb des Gehäuses 1 ist, und falls das erste Differenzdruckmessgerät 61 angibt, dass der Druck im Fortpflanzungsraum TS höher als der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 ist, ist darüber hinaus der Druck im Fortpflanzungsraum TS sicher höher als der Druck außerhalb des Gehäuses 1. Mit anderen Worten kann sichergestellt werden, dass das Gas außerhalb des Gehäuses 1 nicht in den Fortpflanzungsraum TS eindringen kann.
Basierend auf einem Detektionsergebnis, ob der Druck im Fortpflanzungsraum TS höher als der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 ist oder nicht, führt das erste Differenzdruckmessgerät 61 eine Steuerung bezüglich einer Zufuhr bzw. Einspeisung des Spülgases PG durch. Außerdem führt auf der Basis eines Detektionsergebnisses, ob der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 höher als der Druck außerhalb des Gehäuses ist oder nicht, das zweite Differenzdruckmessgerät 63 eine Steuerung bezüglich der Einspeisung des explosionsverhindernden Gases EP durch.
Die Analysevorrichtung 100 weist einen Druckschalter 65 auf. Der Druckschalter 65 ist mit dem Auslass 32 des Probengases SG der Fülleinheit 3 verbunden. Der Druckschalter 65 detektiert, ob der Druck des Probenraums SS der Fülleinheit 3 gleich oder höher als ein vorbestimmter Druck, der niedriger als der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 ist, geworden ist oder nicht. Der Druckschalter 65 kann ein Druckschalter sein, der sich in einem Aus-Zustand befindet, falls der Druck im Probenraum SS niedriger als der oben beschriebene vorbestimmte Druck ist, während er in einen Ein-Zustand übergeht, falls der Druck des Probenraums SS der vorbestimmte Druck oder höher wird, oder kann ein Druckschalter mit den Obigen entgegengesetzten Ein- und Aus-Zuständen sein.
Außerdem ist es basierend auf dem Zustand des Druckschalters 65 und der Druckdifferenz zwischen dem niedrigsten Druck im Fortpflanzungsraum TS und dem Druck im Innenraum des Gehäuses 1, die mittels des ersten Differenzdruckmessgeräts 61 gemessen wird, möglich, zu überwachen, ob der Druck im Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 höher als der Druck im Probenraum SS ist oder nicht. Falls konkret beispielsweise der Druckschalter 65 detektiert, dass der Druck im Probenraum SS niedriger als der oben beschriebene vorbestimmte Druck ist (z. B. der Druckschalter 65 im Aus-Zustand ist), und falls das erste Differenzdruckmessgerät 61 detektiert, dass der niedrigste Druck im Fortpflanzungsraum TS höher als der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 ist, kann bestimmt werden, dass der Druck im Fortpflanzungsraum TS höher als der Druck im Probenraum SS ist.
Wie oben beschrieben wurde, werden in der Analysevorrichtung 100 vier Arten von Größenbeziehungen zwischen Drücken, welche die Größenbeziehung zwischen dem Druck im Innenraum des Gehäuses 1 und dem Druck außerhalb des Gehäuses 1, die Größenbeziehung zwischen dem Druck im Fortpflanzungsraum TS und dem Druck im Innenraum des Gehäuses 1, die Größenbeziehung zwischen dem Druck im Fortpflanzungsraum TS und dem Druck im Probenraum SS und die Größenbeziehung zwischen dem Druck im Innenraum des Gehäuses 1 und dem Druck im Probenraum SS umfassen, mittels dreier Vorrichtungen gemessen bzw. bestimmt werden, die das erste Differenzdruckmessgerät 61, das zweite Differenzdruckmessgerät 63 und den Druckschalter 65 umfassen. Auf diese Weise misst die Analysevorrichtung 100 mit einer geringen Anzahl an Vorrichtungen effizient die Größenbeziehungen zwischen den Drücken an vielen Stellen.
Die Analysevorrichtung 100 weist ein Druckmessgerät 67 auf. Das Druckmessgerät 67 ist mit dem Auslass 32 für das Probengas SG der Fülleinheit 3 verbunden, um den Druck im Probenraum SS zu messen. Der Druck im Probenraum SS wird genutzt, um das Analyseergebnis des zu messenden Gases zu korrigieren, das in dem im Probenraum SS gefüllten Probengas SG enthalten ist.
(3) Betrieb der Analysevorrichtung
Im Folgenden wird hierin ein Betrieb der Analysevorrichtung 100 beschrieben.
Wenn die Analysevorrichtung 100 aktiviert wird, wird zunächst eine Einleitung des Spülgases PG in den Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 begonnen. Nach Beginn der Einleitung des Spülgases PG in den Fortpflanzungsraum TS bestimmt das erste Differenzdruckmessgerät 61, ob der Druck im Fortpflanzungsraum TS den zweiten Druck erreicht hat oder nicht, basierend auf der Druckdifferenz zwischen dem niedrigsten Druck im Fortpflanzungsraum TS und dem Druck im Innenraum des Gehäuses 1. Das erste Differenzdruckmessgerät 61 setzt eine Einspeisung des Spülgases PG fort, bis eine erste Zeitspanne verstreicht, nachdem der Druck im Fortpflanzungsraum TS den zweiten Druck erreicht hat. Der Volumenstrom des in den Fortpflanzungsraum TS eingeleiteten Spülgases PG und die oben beschriebene erste Zeitspanne können basierend auf dem Volumen oder dergleichen des Fortpflanzungsraums TS geeignet auf optimale Werte eingestellt werden.
Nachdem die Einspeisung des Spülgases PG über die erste Zeitspanne fortgesetzt wurde, nachdem der Druck im Fortpflanzungsraum TS den zweiten Druck erreicht hat, wird eine Einleitung des explosionsverhindernden Gases EP in den Innenraum des Gehäuses 1 begonnen, während die Einspeisung des Spülgases PG aufrechterhalten wird. Nach Beginn der Einleitung des explosionsverhindernden Gases EP in den Innenraum des Gehäuses 1 bestimmt das zweite Differenzdruckmessgerät 63, ob der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 den ersten Druck erreicht hat oder nicht, basierend auf der Druckdifferenz zwischen dem niedrigsten Druck im Innenraum des Gehäuses 1 und dem Druck außerhalb des Gehäuses 1. Das zweite Differenzdruckmessgerät 63 setzt die Einspeisung des explosionsverhindernden Gases EP fort, bis eine zweite Zeitspanne verstreicht, nachdem der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 den ersten Druck erreicht hat. Der Volumenstrom des in den Innenraum des Gehäuses 1 eingeleiteten explosionsverhindernden Gases EP und die oben beschriebene zweite Zeitspanne können basierend auf dem Volumen oder dergleichen des Innenraums des Gehäuses 1 geeignet auf optimale Werte eingestellt werden.
Wie oben beschrieben wurde, wird der Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 mit dem Spülgas PG befüllt, und kann verhindert werden, dass das Messlicht L während einer Fortpflanzung im Fortpflanzungsraum TS absorbiert und dessen Intensität verringert wird. Da der Innenraum des Gehäuses 1 mit dem explosionsverhindernden Gas EP befüllt wird, während der Fortpflanzungsraum TS der Fortpflanzungseinheit 7 mit dem Spülgas PG befüllt wird, können außerdem explosionsverhindernde Maßnahmen für die Analysevorrichtung 100 geeignet ergriffen werden. Mit anderen Worten wirkt das Spülgas PG auch als das explosionsverhindernde Gas EP.
Während die Einspeisung des Spülgases PB aufrechterhalten wird, wird die Einspeisung des explosionsverhindernden Gases EP über die zweite Zeitspanne fortgesetzt, nachdem der Druck im Innenraum des Gehäuses 1 den ersten Druck erreicht hat. Danach beginnt, falls bestimmt wird, dass der Druck im Probenraum SS niedriger als ein vorbestimmter Druck ist, der niedriger als der Druck des Innenraums des Gehäuses 1 ist, die Steuerungseinheit 11 die Stromversorgung der Lichtquellen 51a bis 51d der Lichtquelleneinheit 5 und des Detektors 75, die im Fortpflanzungsraum TS angeordnet sind, während die Einspeisung des Spülgases PG und des explosionsverhindernden Gases EP aufrechterhalten wird. Auf diese Weise kann die Analysevorrichtung 100 das zu messende Gas analysieren.
Wenn die Analysevorrichtung 100 in der Lage ist, das zu messende Gas zu analysieren, wird das Probengas SG in den Probenraum SS der Fülleinheit 3 eingespeist, um den Probenraum SS mit dem Probengas SG zu befüllen. Während die Einspeisung des Probengases SG in den Probenraum SS aufrechterhalten wird, steuert die Steuerungseinheit 11 die Lichtquellen 51a bis 51d, um das Messlicht L in den Probenraum SS der Fülleinheit 3 abzugeben. Die Betriebseinheit 11a empfängt vom Detektor 75 ein Detektionssignal des Messlichts L nach Durchgang durch den Probenraum SS und berechnet auf der Basis des Detektionssignals Intensitäten in den Wellenlängenbereichen der Elementlichtstrahlen L1 bis L4 des detektierten Messlichts L.
Danach berechnet die Betriebseinheit 11a die Konzentration des zu messenden Gases im Probengas SG basierend auf einem Verhältnis oder dergleichen zwischen der Intensität des Messlichts L vor einem Durchgang durch den mit dem Probengas SG befüllten Probenraum SS und der Intensität des Messlichts L nach einem Durchgang durch den mit dem Probengas SG befüllten Probenraum SS.
Falls beispielsweise das zu messende Gas all die Elementlichtstrahlen L1 bis L4 absorbieren kann, berechnet die Betriebseinheit 11a die Konzentration eines Störgases, das das Analyseergebnis des zu messenden Gases stört, basierend auf Intensitäten der Elementlichtstrahlen L1 bis L4 und kann die Konzentration des zu messenden Gases unter Berücksichtigung eines Einflusses dieses Störgases genau berechnen.
Abgesehen davon kann, falls eine Vielzahl von zu messenden Gasen vorhanden ist, die Betriebseinheit 11a beispielsweise eine Konzentration eines der zu messenden Gase basierend auf einer Intensität von einem der Elementlichtstrahlen L1 bis L4, den das zu messende Gas absorbieren kann, unter den Elementlichtstrahlen L1 bis L4 berechnen.
In der oben beschriebenen Analysevorrichtung 100 wird das Spülgas PG in allein den Fortpflanzungsraum TS als der optische Weg des Messlichts L eingeleitet. Wie in 1 und anderen veranschaulicht ist, ist der Fortpflanzungsraum TS ein Raum mit einem kleinen Volumen im Vergleich mit dem Innenraum des Gehäuses 1, und daher kann der Verbrauch des in den optischen Weg des Messlichts L einzuleitenden Spülgases PG reduziert werden.
Auf der anderen Seite wird das sich vom Spülgas PG unterscheidende explosionsverhindernde Gas EP in den Innenraum des Gehäuses 1 mit einem großen Volumen eingeleitet. Das explosionsverhindernde Gas EP ist kostengünstig und für explosionsverhindernde Maßnahmen geeignet, und daher können die explosionsverhindernden Maßnahmen für den Innenraum des Gehäuses 1 kostengünstig und geeignet ergriffen werden. Indem man das explosionsverhindernde Gas EP in den Innenraum des Gehäuses 1 einleitet, können außerdem die im Innenraum des Gehäuses 1 untergebrachten Bauteile gekühlt werden.
Indem man die Trennplatte 9 im Innenraum des Gehäuses 1 anordnet, wird außerdem der Innenraum des Gehäuses 1 in den ersten Innenraum IS1, in dem sich die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 befinden, und den zweiten Innenraum IS2 unterteilt, in dem sich die Fülleinheit befindet, und daher können die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 von der Fülleinheit 3, die eine hohe Temperatur erreicht, räumlich getrennt werden. Infolgedessen wird verhindert, dass das im ersten Innenraum IS1 befindliche explosionsverhindernde Gas EP durch die Fülleinheit 3 mit einer hohen Temperatur erhitzt wird, und somit können die Lichtquelleneinheit 5 und die Fortpflanzungseinheit 7 effizient gekühlt werden.
Darüber hinaus geht das zum Analysieren des zu messenden Gases dienende Messlicht L durch den mit dem Spülgas PG befüllten Fortpflanzungsraum TS hindurch und wird auf die mit dem Probengas SG befüllte Fülleinheit 3 ausgerichtet. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Messlicht L im Fortpflanzungsraum TS absorbiert wird, bevor das Messlicht L die Fülleinheit 3 erreicht. Infolgedessen kann mittels des Messlichts L das im Probengas SG enthaltene, zu messende Gas genau analysiert werden.
2. Andere Ausführungsformen
Obgleich oben eine Vielzahl von Ausführungsformen beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der Erfindung vielfältig modifiziert werden, ohne von deren Geist abzuweichen. Insbesondere kann eine Vielzahl von Ausführungsformen und Varianten, die in dieser Ausführungsform beschrieben sind, nach Bedarf beliebig modifiziert werden.

(A) Im Fortpflanzungsraum TS der Analysevorrichtung 100 sind wie oben beschrieben der erste Spiegel 71a, der zweite Spiegel 71b, der dritte Spiegel 71c, der vierte Spiegel 71d, der fünfte Spiegel 71e und der sechste Spiegel 71f angeordnet. Die Anordnung dieser Spiegel kann entsprechend einer Lagebeziehung zwischen der Fülleinheit 3 und den Lichtquellen 51a bis 51d im Gehäuse 1 modifiziert werden.

Falls beispielsweise die Lichtquellen 51a bis 51d nahe an der Fülleinheit 3 angeordnet sind und daher ein Abstand für die Fortpflanzung des Messlichts L von den Lichtquellen 51a bis 51d zur Fülleinheit 3 im Fortpflanzungsraum TS verringert ist, kann die Anzahl an im Fortpflanzungsraum TS angeordneten Spiegeln verringert werden oder kann kein Spiegel im Fortpflanzungsraum TS angeordnet sein.
(B) In der Analysevorrichtung 100 kann, falls das Spülgas PG mittels der Trenneinheit 41 erzeugt wird, es möglich sein, eine Verschlechterung der Trenneinheit 41 zu bestimmen. Diese Bestimmung wird beispielsweise wie folgt durchgeführt. In dem Zustand, in dem der Fortpflanzungsraum TS und/oder der Probenraum SS mit dem mittels der Trenneinheit 41 erzeugten Spülgas PG befüllt wird, wird das Messlicht L abgegeben, wird die Intensität des Messlichts L nach Durchgang durch den Fortpflanzungsraum TS und/oder den Probenraum SS vom Detektor 75 gemessen und kann basierend darauf, wie stark die gemessene Intensität des Messlichts L gegenüber der ursprünglichen Intensität abgenommen hat, der Verschlechterungsgrad der Trenneinheit 41 bestimmt werden.
(C) Falls beispielsweise ein Gas wie etwa die Instrumentenluft ohne für einen Explosionsschutz ungeeignete Komponenten von der Versorgungseinheit 21 eingespeist wird, kann es möglich sein, die Trenneinheit 41 im Gehäuse 1 anzuordnen und ein Restgas mit Ausnahme des Spülgases PG als das explosionsverhindernde Gas EP unter den Komponenten zu nutzen, die durch die Gastrennung des von der Versorgungseinheit 21 eingespeisten Gases durch die Trenneinheit 41 erzeugt werden.
Wie in 5 veranschaulicht ist, wird konkret die Trenneinheit 41 im Gehäuse 1 angeordnet, kann eine Austrittsöffnung für Restgas der Trenneinheit 41 der Einlass IN1 der Einleitungseinheit 20 für explosionsverhinderndes Gas sein und kann eine Austrittsöffnung für Spülgas PG der Einlass IN2 der Spülgas-Einleitungseinheit 40 sein. 5 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel des Gasstromaufbaus der Analysevorrichtung veranschaulicht. Bei diesem Aufbau ist es nicht notwendig, die Gasleitung zum Einspeisen des Spülgases PG und die Gasleitung zum Einspeisen des explosionsverhindernden Gases EP einzeln anzuordnen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung kann für Analysevorrichtungen zum Analysieren eines in einem Probengas enthaltenen, zu messenden Gases weithin verwendet werden.
BEZUGSZEICHENLISTE

100: Analysevorrichtung
1: Gehäuse
IS1: erster Innenraum
IS2: zweiter Innenraum
3: Fülleinheit
31: Einlass
32: Auslass
33a: erstes Reflexionsbauteil
33b: zweites Reflexionsbauteil
SS: Probenraum
5: Lichtquelleneinheit
51a bis 51d: Lichtquelle
L1 bis L4: Elementlichtstrahl
L: Messlicht
7: Fortpflanzungseinheit
71a: erster Spiegel
71b: zweiter Spiegel
71c: dritter Spiegel
71d: vierter Spiegel
71e: fünfter Spiegel
71f: sechster Spiegel
73a: erstes optisches Element
73b: zweites optisches Element
73c: drittes optisches Element
75: Detektor
711: Schraube
TS: Fortpflanzungsraum
9: Trennplatte
11: Steuerungseinheit
111: Anzeigeeinheit
13: Austrittsöffnung
15: Fixierplatte
20: Einleitungseinheit für explosionsverhinderndes Gas
21: Versorgungseinheit
40: Spülgas-Einleitungseinheit
41: Trenneinheit
61: erstes Differenzdruckmessgerät
P1, P2: Anschluss
63: zweites Differenzdruckmessgerät
P3, P4: Anschluss
65: Druckschalter
67: Druckmesser
80: Hilfswerkzeug
81: Hauptkörper
83: Durchgangsloch
85: Handgriff
GL1: erste Gasleitung
GL2: zweite Gasleitung
GL3: dritte Gasleitung
GL4: vierte Gasleitung
GL5: fünfte Gasleitung
GL6: sechste Gasleitung
IN1 bis IN3: Einlass
OUT bis OUT3: Auslass
EP: explosionsverhinderndes Gas
PG: Spülgas
SG: Probengas
T: Werkzeug
W: optisches Fenster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201614658 A [0004]

Claims

Analysevorrichtung zum Analysieren eines zu messenden Gases, aufweisend: eine Fülleinheit, die mit einem Probengas befüllt wird, das das zu messende Gas enthält; eine Lichtquelleneinheit, die ein zum Analysieren des zu messenden Gases dienendes Messlicht emittiert; eine Fortpflanzungseinheit, die zwischen der Fülleinheit und der Lichtquelleneinheit angeordnet ist, um einen Fortpflanzungsraum auszubilden, über den sich das von der Lichtquelleneinheit emittierte Messlicht in die Fülleinheit fortpflanzt; ein Gehäuse, das die Fülleinheit, die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit aufnimmt; eine Spülgas-Einleitungseinheit, die ein Spülgas in den Fortpflanzungsraum einleitet; und eine Einleitungseinheit für explosionsverhinderndes Gas, die ein explosionsverhinderndes Gas in den Innenraum des Gehäuses einleitet.
Analysevorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Trennplatte, die den Innenraum des Gehäuses in einen ersten Innenraum, in dem sich die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit befinden, und einen zweiten Innenraum trennt, in dem sich die Fülleinheit befindet.
Analysevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse und die Fortpflanzungseinheit als ein vor innendruckbedingter Explosion geschützter Behälter ausgestaltet sind.
Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend einen Druckschalter, der detektiert, ob ein Druck in der Fülleinheit gleich oder höher als ein vorbestimmter Druck geworden ist, der niedriger als ein Druck im Innenraum des Gehäuses ist.
Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend ein erstes Differenzdruckmessgerät, das eine Differenz zwischen einem Druck in der Nähe eines Spülgasauslasses im Fortpflanzungsraum und einem Druck im Innenraum des Gehäuses misst.
Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend ein zweites Differenzdruckmessgerät, das eine Differenz zwischen einem Druck in der Nähe eines Auslasses für das explosionsverhindernde Gas im Innenraum des Gehäuses und einem Druck außerhalb des Gehäuses misst.
Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Fortpflanzungseinheit einen Spiegel aufweist, der im Fortpflanzungsraum angeordnet ist, um das Messlicht zur Fülleinheit auszurichten, und die Analysevorrichtung ferner ein Hilfswerkzeug aufweist, das ein Werkzeug zum Einstellen des Spiegels eine Anordnungsposition des Spiegels im Fortpflanzungsraum erreichen lässt.
Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend eine Fixierplatte, auf der die Fülleinheit, die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit fixiert sind.
Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend eine Trenneinheit, die das Spülgas aus einem Gas trennt.
Analysevorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Trenneinheit außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Analysevorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Trenneinheit innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und Komponenten durch eine Trennung aus dem Gas mittels der Trenneinheit erzeugt werden, wovon ein Restgas mit Ausnahme des Spülgases als das explosionsverhindernde Gas verwendet wird.
Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend: ein erstes Differenzdruckmessgerät, das eine Differenz zwischen einem Druck in der Nähe eines Spülgasauslasses im Fortpflanzungsraum und einem Druck im Innenraum des Gehäuses misst; ein zweites Differenzdruckmessgerät, das eine Differenz zwischen einem Druck in der Nähe eines Auslasses für explosionsverhinderndes Gas im Innenraum des Gehäuses und einem Druck außerhalb des Gehäuses misst; und einen Druckschalter, der detektiert, ob ein Druck in der Fülleinheit gleich oder größer als ein vorbestimmter Druck geworden ist, der niedriger als der Druck im Innenraum des Gehäuses ist, wobei durch das erste Differenzdruckmessgerät, das zweite Differenzdruckmessgerät und der Druckschalter eine Größenbeziehung zwischen dem Druck im Innenraum des Gehäuses und dem Druck außerhalb des Gehäuses, eine Größenbeziehung zwischen einem Druck im Fortpflanzungsraum und dem Druck im Innenraum des Gehäuses, eine Grö-ßenbeziehung zwischen dem Druck im Fortpflanzungsraum und dem Druck im Innenraum der Fülleinheit und eine Größenbeziehung zwischen dem Druck im Innenraum des Gehäuses und dem Druck im Innenraum der Fülleinheit bestimmt werden.
Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei es sich bei dem zu messenden Gas um Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Methan, Schwefeldioxid, Ammoniak, Stickoxide, Chlorwasserstoff, Wasser, Ethan, Acetylen, Propan, Ethylen, Hexan, Propylen, Schwefelwasserstoff, Isobuten, Methanol, Phosgen, Butan, Chloroethylen, Methylnitrit, Cyclohexan, Butadien, Isobutan, Isopentan, Toluol, Wasserstoff, Fluorwasserstoff oder Trifluorpropen handelt.
Analyseverfahren für ein zu messendes Gas durch eine Analysevorrichtung, die eine Fülleinheit, die mit einem das zu messende Gas enthaltenden Probengas befüllt wird, eine Lichtquelleneinheit, die ein zum Analysieren des zu messenden Gases dienendes Messlicht emittiert, eine Fortpflanzungseinheit, die zwischen der Fülleinheit und der Lichtquelleneinheit angeordnet ist, um einen Fortpflanzungsraum auszubilden, über den sich das von der Lichtquelleneinheit emittierte Messlicht in die Fülleinheit fortpflanzt, und ein Gehäuse umfasst, das die Fülleinheit, die Lichtquelleneinheit und die Fortpflanzungseinheit aufnimmt, wobei das Verfahren folgende Stufen aufweist: Einleiten eines Spülgases in den Fortpflanzungsraum; Einleiten eines explosionsverhindernden Gases in den Innenraum des Gehäuses; Emittieren des Bestrahlungslichts von der Lichtquelleneinheit und Fortpflanzen des Messlichts über den mit dem Probengas befüllten Fortpflanzungsraum in die mit dem Probengas befüllte Fülleinheit; und Analysieren des zu messenden Gases, das im Probengas enthalten ist, basierend auf Messergebnissen des Messlichts nach Durchgang durch das in die Fülleinheit gefüllte Probengas.