JP2000009639A - Infrared gas analyser - Google Patents

Infrared gas analyser

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JP2000009639A
JP2000009639A JP17625898A JP17625898A JP2000009639A JP 2000009639 A JP2000009639 A JP 2000009639A JP 17625898 A JP17625898 A JP 17625898A JP 17625898 A JP17625898 A JP 17625898A JP 2000009639 A JP2000009639 A JP 2000009639A
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JP
Japan
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gas
gas analyzer
infrared
analyzer
pressure
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JP17625898A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuji Asami
哲司 浅見
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Horiba Ltd
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Horiba Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared gas analyzer simple in the constitution of a flow channel, requiring no complicated control and capable of enhancing analytical sensitivity. SOLUTION: In an infrared gas analyser wherein a pressure pump 17 is provided to the line 10 supplying sample gas S to a gas analyzing part 12, one critical flow Venturi 18 is provided on the upstream side of the sample gas supplying line 10 and other critical flow Venturi 19 is provided to the gas discharge line 11 of the gas analyzing part 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、各種の排気や大
気に含まれるガス(成分)を分析する赤外線ガス分析装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared gas analyzer for analyzing various exhaust gases and gases (components) contained in the atmosphere.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種の排気や大気に含まれるガスを分析
する赤外線ガス分析計は、ガスが特定の波長域の赤外光
を吸収することを利用してそのガスを分析するもので、
例えば図3に示すように、両端が赤外線透過性のセル窓
1a,1bで封止され、比較ガスを封入した比較セル1
と、両端がセル窓2a,2bで封止され試料ガス(サン
プルガス)Sが供給される測定セル2とが互いに並列に
配置され、測定セル2には試料ガスSの供給口2cと排
出口2dとが設けられている。
2. Description of the Related Art An infrared gas analyzer that analyzes various exhaust gases and gases contained in the atmosphere analyzes the gas by utilizing the fact that the gas absorbs infrared light in a specific wavelength range.
For example, as shown in FIG. 3, both ends are sealed with infrared-transparent cell windows 1a and 1b, and a comparative cell 1 is filled with a comparative gas.
And a measurement cell 2 whose both ends are sealed with cell windows 2a and 2b and to which a sample gas (sample gas) S is supplied, are arranged in parallel with each other, and the measurement cell 2 has a supply port 2c and a discharge port for the sample gas S. 2d is provided.

【0003】そして、セル1,2の一側に光源3,4
が、他側に測定対象成分(ガス)を封入した受光室5
a,5bをセル1,2に対応させるようにしてコンデン
サマイクロフォン検出器5がそれぞれ配置されている。
6はセル1,2と光源3,4との間に介装される光チョ
ッパ、7,8はセル1,2とコンデンサマイクロフォン
検出器5との間に介装される、干渉成分光を反射し、測
定成分光のみを透過させる光学フィルタである。9は前
置増幅器である。10,11は測定セル2に接続される
試料ガス供給ライン、ガス排出ラインである。
Light sources 3 and 4 are provided on one side of cells 1 and 2.
Is a light-receiving chamber 5 in which the component to be measured (gas) is sealed on the other side.
The condenser microphone detectors 5 are arranged so that a and 5b correspond to the cells 1 and 2, respectively.
Reference numeral 6 denotes an optical chopper interposed between the cells 1 and 2 and the light sources 3 and 4, and 7 and 8 reflect the interference component light interposed between the cells 1 and 2 and the condenser microphone detector 5. An optical filter that transmits only the measurement component light. 9 is a preamplifier. Reference numerals 10 and 11 are a sample gas supply line and a gas discharge line connected to the measurement cell 2.

【0004】前記構成のガス分析計においては、測定セ
ル2に対して試料ガスSを供給しながら光源3,4から
の赤外光を光チョッパ6で断続光としてセル1,2に入
射させる。そして、光学フィルタ7,8を透過してコン
デンサマイクロフォン検出器5に入射した赤外光の量の
差に基づいて、試料ガスS中に含まれる測定対象成分の
濃度を測定することができる。
In the gas analyzer having the above-mentioned configuration, infrared light from the light sources 3 and 4 is incident on the cells 1 and 2 as intermittent light by the optical chopper 6 while supplying the sample gas S to the measurement cell 2. Then, the concentration of the measurement target component contained in the sample gas S can be measured based on the difference in the amount of infrared light transmitted through the optical filters 7 and 8 and incident on the condenser microphone detector 5.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
ガス分析計において、その分析感度を向上させる手法と
して、従来より、 光源3,4の出力を強める、
測定セル2の長さを大きくする、などの手法がある。し
かしながら、上記,の手法はいずれも物理的に限界
があるとともに、大型化やコストアップを招来する。
As a method for improving the analysis sensitivity of the gas analyzer having the above structure, the output of the light sources 3 and 4 has been conventionally increased.
For example, there is a method of increasing the length of the measurement cell 2. However, each of the above methods has a physical limit, and causes an increase in size and cost.

【0006】これに対して、光源3,4や測定セル2を
なんら変えることなく、測定セル2に対して供給される
試料ガスSに圧力を加えることで、ガス分析計の分析感
度を向上させることが知られており、従来、図4に示す
ようにしてフローが構成されていた。この図において、
12は上記図3のように構成されたガス分析計と同様に
構成されたガス分析部で、その上流側の試料ガス供給ラ
イン10に、加圧ポンプ13とコントロールバルブとし
てのニードルバルブ14がこの順で直列に設けられると
ともに、加圧ポンプ13とニードルバルブ14との間の
分岐流路15に調圧弁16を接続してなるものである。
On the other hand, by applying pressure to the sample gas S supplied to the measurement cell 2 without changing the light sources 3, 4 and the measurement cell 2, the analysis sensitivity of the gas analyzer is improved. It is known that the flow is conventionally configured as shown in FIG. In this figure,
Reference numeral 12 denotes a gas analyzer configured in the same manner as the gas analyzer configured as shown in FIG. 3, and a pressurizing pump 13 and a needle valve 14 as a control valve are provided in the sample gas supply line 10 on the upstream side. The pressure regulating valve 16 is connected in series to the branch flow path 15 between the pressurizing pump 13 and the needle valve 14.

【0007】このように構成された赤外線ガス分析装置
においては、ニードルバルブ14をモータやエアーなど
の動力を用いてその開度調整を行うことにより、所定の
圧力の試料ガスSをガス分析部12(より詳しくは測定
セル2)に供給することができる。
[0007] In the infrared gas analyzer configured as described above, the needle valve 14 is adjusted in its opening degree by using the power of a motor, air or the like, so that the sample gas S of a predetermined pressure is supplied to the gas analyzer 12. (More specifically, the measurement cell 2).

【0008】しかしながら、上記図4に示すように構成
した赤外線ガス分析装置においては、前記ガス分析部1
2に対する試料ガスSの供給圧を調整するため、ニード
ルバルブ14の開度調整を精度よく行わねばならないと
ともに、ガス流路にニードルバルブ14や調圧弁16を
設ける必要があるなど、制御や構成が大変煩瑣になると
いった不都合があった。
[0008] However, in the infrared gas analyzer configured as shown in FIG.
In order to adjust the supply pressure of the sample gas S to the nozzle 2, the opening of the needle valve 14 must be adjusted with high accuracy, and the needle valve 14 and the pressure regulating valve 16 need to be provided in the gas flow path. There was an inconvenience that it became very complicated.

【0009】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、流路の構成が簡単であり、しか
も、煩雑な制御を要することなく、分析感度を向上させ
ることができる赤外線ガス分析装置を提供することであ
る。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and has as its object to improve the analytical sensitivity without a complicated configuration of the flow path and without requiring complicated control. An infrared gas analyzer is provided.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明では、ガス分析部に試料ガスを供給する
ラインに加圧ポンプを設けた赤外線ガス分析装置におい
て、前記試料ガス供給ラインの加圧ポンプより上流側に
一つのクリチカルフローベンチュリを設けるとともに、
ガス分析部のガス排出ラインに他のクリチカルフローベ
ンチュリを設けている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an infrared gas analyzer in which a pressure pump is provided in a line for supplying a sample gas to a gas analyzer. And one critical flow venturi upstream of the pressure pump
Another critical flow venturi is installed in the gas exhaust line of the gas analyzer.

【0011】そして、第2の発明では、ガス分析部に試
料ガスを供給するラインに加圧ポンプを設けた赤外線ガ
ス分析装置において、前記ガス分析部と加圧ポンプとの
間にマスフローコントローラを設けるとともに、ガス分
析部のガス排出ラインにクリチカルフローベンチュリを
設けている。
According to a second aspect of the present invention, in the infrared gas analyzer in which a pressure pump is provided in a line for supplying a sample gas to the gas analyzer, a mass flow controller is provided between the gas analyzer and the pressure pump. At the same time, a critical flow venturi is installed in the gas exhaust line of the gas analyzer.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を、図面を参照
しながら説明する。図1は、この発明の赤外線ガス分析
装置におけるガス流路の構成の一例を概略的に示すもの
である。この図において、図3および図4に示した符号
と同一符号は同一物であるので、その詳細な説明は省略
する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an example of the configuration of a gas flow path in the infrared gas analyzer of the present invention. In this figure, the same reference numerals as those shown in FIGS. 3 and 4 denote the same items, and a detailed description thereof will be omitted.

【0013】図1において、17はガス分析部12に対
する試料ガスSの供給ライン10に設けられる加圧ポン
プ、18はこの加圧ポンプ17のさらに上流側に設けら
れるクリチカルフローベンチュリ(以下、CFVとい
う)である。このCFV18の上流側は大気に通じてい
る。また、19はガス分析部12のガス排出ライン11
に設けられる別のCFVで、その下流側は大気開放され
ている。
In FIG. 1, reference numeral 17 denotes a pressurizing pump provided on the supply line 10 of the sample gas S to the gas analyzer 12, and reference numeral 18 denotes a critical flow venturi (hereinafter referred to as CFV) provided further upstream of the pressurizing pump 17. ). The upstream side of the CFV 18 communicates with the atmosphere. Reference numeral 19 denotes a gas discharge line 11 of the gas analyzer 12.
, And its downstream side is open to the atmosphere.

【0014】一般に、CFVにおいては、流量をQ、入
口圧をP、入口温度をT、ベンチュリ係数をC1 とする
とき、次の関係式が成立する。 Q=C1 ・P/√T ……(1)
[0014] Generally, in the CFV, when the flow rate Q, the inlet pressure P, and inlet temperature T, the venturi coefficient is C 1, the following relationship is established. Q = C 1 · P / √T (1)

【0015】通常、CFVは、上記図1に示すように、
ポンプ17の上流側に設置され、その入口は大気圧と
し、流量Qが一定になるように使用されることが多い。
しかし、このCFVをポンプ17の下流側に置き、臨界
状態で使用しても、上記(1)式は成立する。
Normally, the CFV is, as shown in FIG.
It is installed on the upstream side of the pump 17 and its inlet is set to the atmospheric pressure, and is often used so that the flow rate Q becomes constant.
However, even if this CFV is placed downstream of the pump 17 and used in a critical state, the above equation (1) holds.

【0016】すなわち、上記CFV18,19における
流量をQ1 ,Q2 、入口圧をP1 ,P2 、入口温度をT
1 ,T2 、ベンチュリ係数をC11,C12とすると、次の
関係式が成立する。 Q1 =C11・P1 /√T1 ……(2) Q2 =C12・P2 /√T2 ……(3)
That is, the flow rates in the CFVs 18 and 19 are Q 1 and Q 2 , the inlet pressures are P 1 and P 2 , and the inlet temperature is T
Assuming that 1 , T 2 and Venturi coefficients are C 11 and C 12 , the following relational expression is established. Q 1 = C 11 · P 1 / √T 1 (2) Q 2 = C 12 · P 2 / √T 2 (3)

【0017】そして、上記図1においては、 Q1 =Q2 ……(4) であるから、上記(2)〜(4)式より、 C11・P1 /√T1 =C12・P2 /√T2 ……(5) となる。In FIG. 1, Q 1 = Q 2 ... (4). From the above equations (2) to (4), C 11 · P 1 / √T 1 = C 12 · P 2 / √T 2 (5)

【0018】そして、上記(5)式において、簡単のた
め、T1 =T2 とおくと、 P2 /P1 =C11/C12 ……(6) となる。
In the above equation (5), if T 1 = T 2 is set for simplicity, then P 2 / P 1 = C 11 / C 12 (6)

【0019】つまり、二つのCFV18,19の入口圧
の比P2 /P1 は、ベンチュリ係数の比C11/C12とな
る。ここで、二つのCFV18,19におけるベンチュ
リ係数C11,C12の大きさを、C11>C12と設定する
と、上記(6)式より、 P2 /P1 >1 ……(7) となる。
That is, the ratio P 2 / P 1 of the inlet pressures of the two CFVs 18 and 19 becomes the ratio of the venturi coefficients C 11 / C 12 . Here, if the magnitudes of the venturi coefficients C 11 and C 12 in the two CFVs 18 and 19 are set as C 11 > C 12 , P 2 / P 1 > 1 (7) from the above equation (6). Become.

【0020】そして、P1 は大気圧であるから、互いに
異なるベンチュリ係数をもつCFV18,19を組み合
わせることで、ガス分析部12において任意の加圧状態
を実現することができる。この場合、ガス分析部12に
対して、CFV19を可及的に近接した状態で設けるこ
とが好ましい。このようにすることにより、ガス分析部
12における圧力は、そのガス排出ライン11に設けら
れるCFV19の入口圧P2 に可及的に等しくなるから
である。
Since P 1 is the atmospheric pressure, an arbitrary pressurized state can be realized in the gas analyzer 12 by combining CFVs 18 and 19 having different Venturi coefficients. In this case, it is preferable to provide the CFV 19 as close as possible to the gas analyzer 12. In this way, the pressure in the gas analyzer 12 is because as much as possible equal to the inlet pressure P 2 of CFV19 provided on the gas discharge line 11.

【0021】上述したように、上記構成の赤外線ガス分
析装置においては、ガス分析部12内における圧力は、
ガス分析部12の上流側および下流側にそれぞれ設けら
れる二つのCFV18,19のベンチュリ係数の比C11
/C12にのみ依存するので、ガス分析部12に対する試
料ガスSの圧力を常に一定の加圧した圧力に保持でき、
したがって、ガス分析部12における分析感度が向上す
る。
As described above, in the infrared gas analyzer having the above configuration, the pressure in the gas analyzer 12 is
The ratio C 11 of the venturi coefficient of the two CFVs 18 and 19 provided on the upstream side and the downstream side of the gas analyzer 12, respectively.
/ C 12 alone, so that the pressure of the sample gas S with respect to the gas analyzer 12 can always be maintained at a constant pressure.
Therefore, the analysis sensitivity in the gas analyzer 12 is improved.

【0022】そして、上記赤外線ガス分析装置において
は、試料ガスSを一定の加圧状態でガス分析部12に供
給するために、圧力調整を行う必要がなく、しかも、ガ
ス流路の構成もきわめて簡素化される。
In the infrared gas analyzer, the pressure need not be adjusted in order to supply the sample gas S to the gas analyzer 12 in a constant pressurized state, and the configuration of the gas flow path is extremely high. Simplified.

【0023】また、上記赤外線ガス分析装置において
は、CFV18,19を臨界状態で使用することによ
り、流量が安定し、精度も良好になる。さらに、経時変
化も少ないといった利点がある。
In the infrared gas analyzer, the flow rate is stabilized and the accuracy is improved by using the CFVs 18 and 19 in a critical state. Further, there is an advantage that a change with time is small.

【0024】さらに、二つのCFV18,19における
ベンチュリ係数を適宜選択することにより、種々の比が
得られ、ガス分析部12に対する試料ガスSの圧力を適
宜の値に設定できるので、低濃度のガスの測定にも適用
することができる。
Further, by appropriately selecting the Venturi coefficients in the two CFVs 18 and 19, various ratios can be obtained, and the pressure of the sample gas S with respect to the gas analyzer 12 can be set to an appropriate value. Can also be applied to the measurement of

【0025】上述の実施の形態においては、ベンチュリ
係数が異なる二つのCFV18,19を用いて加圧状態
を作るようにしていたが、CFV18に代えてマスフロ
ーコントローラを用いるようにしてもよい。以下、この
実施の形態について、図2を参照しながら説明する。な
お、この図において、図1における符号と同一符号のも
のは同一物である。
In the above-described embodiment, the pressurized state is created by using two CFVs 18 and 19 having different Venturi coefficients. However, a mass flow controller may be used instead of the CFV 18. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to FIG. In this figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components.

【0026】図2において、20はガス分析部12に対
する試料ガスSの供給ライン10に設けられるマスフロ
ーコントローラ(以下、MFCという)で、ガス分析部
12と加圧ポンプ17との間に介装されている。このM
FC20は、流量測定部と制御弁部とを備えたもので、
この実施の形態においては、加圧ポンプ17の吐出流量
を制御するための配置されている。また、21はガス分
析部12のガス排出ライン11に設けられるCFVで、
このCFV21は、上記実施の形態におけるCFV19
と同様の理由で、ガス分析部12にできるだけ近い位置
に設けられる。
In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a mass flow controller (hereinafter, referred to as an MFC) provided on the supply line 10 of the sample gas S to the gas analyzer 12, which is interposed between the gas analyzer 12 and the pressure pump 17. ing. This M
FC20 is provided with a flow measurement unit and a control valve unit,
In this embodiment, an arrangement is provided for controlling the discharge flow rate of the pressurizing pump 17. Reference numeral 21 denotes a CFV provided on the gas discharge line 11 of the gas analyzer 12.
This CFV 21 is the same as the CFV 19 in the above embodiment.
For the same reason as described above, it is provided at a position as close as possible to the gas analyzer 12.

【0027】上記図2に示した構成において、ガス分析
部12のガス排出ライン11に設けられるCFV21に
おいては、流量をQ、入口圧をP、入口温度をT、ベン
チュリ係数をC1 とすると、次の関係式が成立する。 Q=C1 ・P/√T ……(8) この(8)式は、既に説明した実施の形態における
(3)式と同じである。
[0027] In the configuration shown in FIG. 2, in the CFV21 provided in the gas discharge line 11 of the gas analyzer 12, the flow rate Q, the inlet pressure P, and the inlet temperature T, the venturi coefficient is C 1, The following relational expression holds. Q = C 1 · P / √T (8) This equation (8) is the same as the equation (3) in the embodiment described above.

【0028】前記(8)式を変形すると、 P=(Q×√T)/C1 ……(9) が得られる。By transforming the equation (8), P = (Q × ΔT) / C 1 (9) is obtained.

【0029】そして、前記(9)式において、温度Tを
一定とすると、流量QをMFC20を用いて変化させる
ことにより、流量Qに比例して圧力Pを変化させること
ができる。つまり、MFC20における流量を変化させ
ることによりガス分析部12における圧力Pを変化させ
ることができる。したがって、ガス分析部12に対して
供給される試料ガスSの圧力を適宜調整ることにより、
低濃度のガスも一つのガス分析計によって測定すること
ができ、例えば大気中に微量に含まれるCO2やHCの
濃度を感度よく分析することも可能になる。
In the equation (9), assuming that the temperature T is constant, the pressure P can be changed in proportion to the flow rate Q by changing the flow rate Q using the MFC 20. That is, the pressure P in the gas analyzer 12 can be changed by changing the flow rate in the MFC 20. Therefore, by appropriately adjusting the pressure of the sample gas S supplied to the gas analyzer 12,
Low-concentration gases can be measured by a single gas analyzer. For example, it is possible to analyze the concentration of trace amounts of CO 2 and HC contained in the atmosphere with high sensitivity.

【0030】なお、上述の各実施の形態においては、ガ
ス分析部12として、2セル2光源のタイプであった
が、1セル1光源であってもよく、また、検出器として
は、焦電型検出器であってもよい。
In each of the above-described embodiments, the gas analyzer 12 has a two-cell, two-light source type. However, a one-cell, one-light source may be used. It may be a type detector.

【0031】[0031]

【発明の効果】この発明の赤外線ガス分析装置において
は、測定セルに対して所定圧力だけ加圧した状態で試料
ガスを供給することができるので、分析感度が向上す
る。そして、この加圧のための流路構成が簡素化される
とともに、圧力調整がほとんど必要ではなくなるので、
制御が容易であるといった利点があり、メンテナンスも
ほとんど不要になる。
According to the infrared gas analyzer of the present invention, the sample gas can be supplied in a state where the measurement gas is pressurized by a predetermined pressure, so that the analysis sensitivity is improved. And since the flow path configuration for this pressurization is simplified and pressure adjustment is hardly necessary,
It has the advantage of easy control and requires almost no maintenance.

【0032】特に、この発明の赤外線ガス分析装置にお
いては、大気中に含まれる微量の成分(COやHCな
ど)を感度よく測定することができる。
In particular, the infrared gas analyzer of the present invention can measure trace components (such as CO and HC) contained in the atmosphere with high sensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の赤外線ガス分析装置のガス流路の構
成の一例を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a configuration of a gas flow path of an infrared gas analyzer according to the present invention.

【図2】この発明の赤外線ガス分析装置のガス流路の構
成の他の例を概略的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing another example of the configuration of the gas flow path of the infrared gas analyzer of the present invention.

【図3】赤外線ガス分析計の構成を概略的に示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of an infrared gas analyzer.

【図4】従来技術を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…試料ガス供給ライン、11…ガス排出ライン、1
2…ガス分析部、17…加圧ポンプ、18,19,21
…クリチカルフローベンチュリ、20…マスフローコン
トローラ、S…試料ガス。
10: sample gas supply line, 11: gas discharge line, 1
2 ... Gas analysis unit, 17 ... Pressure pump, 18,19,21
... critical flow venturi, 20 ... mass flow controller, S ... sample gas.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス分析部に試料ガスを供給するライン
に加圧ポンプを設けた赤外線ガス分析装置において、前
記試料ガス供給ラインの加圧ポンプより上流側に一つの
クリチカルフローベンチュリを設けるとともに、ガス分
析部のガス排出ラインに他のクリチカルフローベンチュ
リを設けたことを特徴とする赤外線ガス分析装置。
1. An infrared gas analyzer in which a pressure pump is provided in a line for supplying a sample gas to a gas analysis unit, wherein one critical flow venturi is provided upstream of the pressure pump in the sample gas supply line. An infrared gas analyzer, wherein another critical flow venturi is provided in a gas discharge line of a gas analyzer.
【請求項2】 ガス分析部に試料ガスを供給するライン
に加圧ポンプを設けた赤外線ガス分析装置において、前
記ガス分析部と加圧ポンプとの間にマスフローコントロ
ーラを設けるとともに、ガス分析部のガス排出ラインに
クリチカルフローベンチュリを設けたことを特徴とする
赤外線ガス分析装置。
2. An infrared gas analyzer in which a pressure pump is provided in a line for supplying a sample gas to a gas analyzer, wherein a mass flow controller is provided between the gas analyzer and the pressure pump. An infrared gas analyzer characterized by having a critical flow venturi in the gas discharge line.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009545744A (en) * 2006-07-31 2009-12-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Method and apparatus for on-site analysis of gases in electronic device manufacturing systems
JP4896267B1 (en) * 2011-07-28 2012-03-14 株式会社ベスト測器 Gas analyzer
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