JP2000298098A - 化学発光式ガス分析計 - Google Patents

化学発光式ガス分析計

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JP2000298098A
JP2000298098A JP11108805A JP10880599A JP2000298098A JP 2000298098 A JP2000298098 A JP 2000298098A JP 11108805 A JP11108805 A JP 11108805A JP 10880599 A JP10880599 A JP 10880599A JP 2000298098 A JP2000298098 A JP 2000298098A
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JP
Japan
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sample gas
gas
reaction
reaction tank
sample
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JP11108805A
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Masaru Kozakura
優 小櫻
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な反応槽の構造で、試料ガスとO3の混
合状態及び反応率を低下させず、かつ発光領域を狭く維
持し、安定性の高い発光反応を行なう。 【解決手段】 細管30の一端側に試料入口32を介し
て試料ガスを、他端側にオゾン入口34を介してO3
含む空気をそれぞれ導く。試料ガスとO3を含む空気を
細管30の中央部に導き、細孔36から混合させながら
検出窓28側に噴出する。試料ガス中のNOとO3の反
応により発生した化学発光を検出窓28を介して光電変
換素子により検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料ガスと、試料
ガス中の被測定成分と反応して化学発光を生じさせる化
学種を含む反応ガスとを反応槽に導入し、発生した化学
発光を検出素子により検出してその強度により被測定成
分の濃度を定量する化学発光式ガス分析計に関するもの
である。化学発光式ガス分析計は化学反応に起因する発
光量を測定するものであり、蛍光発光や紫外線発光など
の直接発光を検出するもののほかに、発熱反応による赤
外線輻射を検出するものなどがある。
【0002】
【従来の技術】化学発光式ガス分析計の代表的な例とし
て化学発光式窒素酸化物計について説明する。化学発光
式窒素酸化物計は、反応ガスとしてオゾン(O3)を用
い、反応槽内で一酸化窒素(NO)とO3とを撹拌混合
して酸化反応を生じさせ、NOが二酸化窒素(NO2
に酸化する過程で生じる光の強度を測定するものであ
る。化学発光式窒素酸化物計は、例えば大気中の窒素酸
化物濃度を常時監視測定したり、煙道排ガス中の窒素酸
化物を測定したりするのに用いられる。
【0003】従来の化学発光式窒素酸化物計では、反応
槽は、試料ガスを導入するノズルと、測定成分であるN
Oと反応して化学発光を生じさせる化学種としてO3
含む反応ガスを導入するためのノズルをそれぞれ備え、
反応槽中でNOとO3が反応してNO2になるときに発生
する光の強度を検出する光検出器を備えている。その検
出される光の強度が反応槽に導入された試料ガス中のN
Oの量に比例するので、その発光量を測定することによ
ってNO濃度を知ることができる。NOの検出感度を向
上させる手段として発光強度を強くする方法があり、そ
のためには、反応槽内の圧力を減圧にしたり、発光によ
る光を集光するなどの方法が用いられている。
【0004】図1(A)は、従来例の反応槽内を表す概
略構成図である。反応槽2には検出器窓4が設けられ、
反応槽2にはO3を供給するノズル6が接続されてい
る。8は反応槽2の排気口である。ノズル6の内部に、
試料ガスを供給するノズル10が配置されている。ノズ
ル10の反応槽2側の先端は封止され、その先端側に複
数の穴が形成されており、その穴からノズル6内に試料
ガスを噴出させる。ノズル10から噴出される試料ガス
は、ノズル6により送られたO3とともに反応槽2内に
送られ、その際発生した化学発光が検出窓4を介して検
出される。検出後、試料ガス及び未反応のO3は排気口
8から排出される(従来技術1)。
【0005】図1(B)は、他の従来例を表す概略構成
図である。円筒状の反応槽12の底面に検出器窓14が
設けられている。反応槽12の側面には、試料ガスを供
給するノズル16と、O3を供給するノズル18がそれ
ぞれ対向する位置に接続されている。ノズル16,18
は、試料ガスとO3が反応槽12内で回転しながら混合
される方向にそれぞれ配置されている。NOとO3の反
応により反応槽12内で発生した化学発光は検出窓4を
介して検出される。試料ガス及び未反応のO3は反応槽
12の上面側から排出される(従来技術2)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図1(A),
(B)に示される従来の反応槽では、反応槽内の圧力を
減圧にすると、試料ガスとO3との混合状態が悪化する
とともに発光する領域が広くなり、効率良く光を集光す
るために反応槽の構造が複雑になってしまう。さらに、
反応率の低下が生じやすくなるため、反応時間を長くす
る必要があり、その結果、応答速度が低下したり、温度
変化などの外乱要因の影響を受けやすくなるという問題
があった。
【0007】そこで本発明は、簡単な反応槽の構造で、
試料ガスとO3の混合状態及び反応率を低下させず、か
つ発光領域を狭く維持することで、より安定性の高い発
光反応を行なうことができる化学発光式ガス分析計を提
供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の化学発光式ガス
分析計は、試料ガスと、試料ガス中の被測定成分と反応
して化学発光を生じさせる化学種を含む反応ガスとを反
応槽に導入し、発生した化学発光を検出素子により検出
してその強度により被測定成分の濃度を定量する化学発
光式濃度計であって、試料ガスと反応ガスとをその両端
から反応槽内に導く1本の細管を備え、その細管には、
反応槽内に配置される位置に穴が形成されており、その
穴から、試料ガスと反応ガスを混合反応させながら検出
素子側に向けて噴出させるものである。
【0009】1本の細管の両側から試料ガスと反応ガス
を供給する。そして、試料ガスと反応ガスを、その1本
の細管の反応槽内に配置される位置に形成された穴から
試料ガスと反応ガスを混合反応させながら検出素子側に
向けて噴出させる。その結果、より狭い空間領域で、試
料ガスと反応ガスを混合させることができる。
【0010】
【実施例】図2は、本発明を適用した化学発光式窒素酸
化物計の一実施例を表す概略流路図である。図3から図
5はこの実施例の検出器部を表わす構成図であり、図3
は上面図、図4は一部切欠側面断面図、図5は分解斜視
図である。試料ガスを供給する試料ガス入口42からの
流路は、試料ガス中のほこりなどを除去するフィルタ4
4を介して、水分を除去する除湿器46に接続されてい
る。除湿器46からの流路は2つの流路に分岐され、一
方の流路は試料ガス中のNO2をNOに変換するNO2
NOコンバータ48を介して、他方の流路はコンバータ
48を介さずに、三方電磁弁50に接続されている。電
磁弁50の共通出口は、抵抗管38を介して、検出器部
20の反応槽ブロック22に接続されている。電磁弁5
0の切換えにより、試料ガスは、コンバータ48を介し
て、又は介さずに、反応槽ブロック22に送られる。
【0011】オゾン源として空気を供給する空気入口5
2からの流路は、空気中のほこりなどを除去するフィル
タ54、水分を除去する除湿器56、例えば高濃度の硫
黄酸化物や有機溶剤などのオゾン生成を妨害する物質を
取り除く活性炭カラム58を介して、空気中の酸素から
3を生成するオゾン発生器60に接続されている。オ
ゾン発生器60からの流路は、抵抗管39を介して、検
出器部20の反応槽ブロック22に接続されている。
【0012】ここで、図3から図5を参照して、検出器
部20について説明する。検出器部20は、反応槽ブロ
ック22と検出器ブロック24から構成されている。ブ
ロック22には凹部からなる反応槽26が形成されてお
り、ブロック22とブロック24とを重ね合わせること
により反応槽26は密閉される。ブロック24の反応槽
26に対応する位置に検出窓28が形成されている。検
出窓28のブロック22とは反対側には光電変換素子
(図示は省略)が配置されている。
【0013】反応槽26の内部には細管30が配置され
ており、細管30の一端側は試料ガスを供給する試料入
口32に接続され、他端側はO3ガスを供給するオゾン
入口34に接続されている。反応槽26内に位置する細
管30の中央部のブロック24側の側面に細孔36が形
成されている。試料入口32及びオゾン入口34の内部
には流量を調節する抵抗管38(図4ではオゾン入口3
4の抵抗管39の図示は省略)が配置されている。反応
槽26には、反応槽26内のガスを排出するために混合
ガス出口40が接続されている。
【0014】反応槽ブロック22からの流路は、O3
分解するオゾン分解器62を介して、吸引ポンプ64に
接続されている。ポンプ64の排気側は、窒素酸化物を
吸収するNOx吸着器66を介して、排気口68に導か
れる。また、フィルタ44、除湿器46間の流路と、反
応槽ブロック22、オゾン分解器62間の流路とを接続
する流路が設けられており、その流路に調圧器72が設
けられている。調圧器72はポンプ64による反応槽2
6内の減圧の大きさを調製する。
【0015】次に、この実施例の動作を図2から図5を
参照して説明する。ポンプ64を作動させると、試料ガ
ス入口42から試料ガスが吸引され、空気入口52から
空気が吸引される。試料ガス入口42から吸引された試
料ガスは、フィルタ44により除塵され、除湿器46に
より除湿された後、反応槽26側に吸引される。その試
料ガスは、電磁弁50の切換えにより、コンバータ48
を介して、又は介さずに、さらに試料入口32及び抵抗
管38を介して、細管30の一端側に導かれる。コンバ
ータ48を介した場合、試料ガス中のNO2がNOに変
換される。他方、空気入口52から吸引された空気は、
フィルタ54により除塵され、除湿器56により除湿さ
れ、さらに活性炭カラム58によりオゾン生成妨害物質
が除去された後、オゾン発生器60に導かれる。オゾン
発生器60では、空気中の酸素からO3が生成される。
オゾン発生器60からのO3を含む空気は、オゾン入口
34及び抵抗管39を介して、細管30の他端側に導か
れる。
【0016】細管30の両端にそれぞれ導かれた試料ガ
スとO3を含む空気は、それぞれ細管30の中央部に導
かれ、混合されながら細孔36から検出窓28側に向か
って反応槽26内に噴出される。試料ガスとO3を含む
空気が混合されると、試料ガス中のNOがO3により酸
化されて化学発光が生じる。その化学発光が検出窓26
を介して光電変換素子により検出され、その検出強度に
基づいてNO濃度が算出される。この実施例では、細管
30の一端側から試料ガスを導き、他端側からO3を含
む空気を導いて、細管30の中央部に設けられた細孔3
6から、検出窓28側に向けて試料ガスとO3を含む空
気を噴出するようにしているので、より狭い空間領域
で、試料ガスとO3を含む空気を混合させることができ
る。その後、反応槽26内の試料ガスとO3を含む空気
の混合ガスは、出口40を介してオゾン分解器62に導
かれてO3が分解された後、ポンプ64に吸引される。
ポンプ64から排出される混合ガスは、NOx吸着器6
6により窒素酸化物が除去された後、排気口68から排
出される。
【0017】反応槽26内部を洗浄する場合は、ブロッ
ク22と24を取り外して行なう。反応槽26内に配置
されている部品は細管30のみであり、細管30を取り
外すことにより容易に洗浄を行なうことができる。ま
た、反応槽26内にガスを噴出する細管は1本の細管3
0のみであり、さらに細管30の配置の際に細かな位置
調整を要求しないので、保守性が良い。さらに、細孔3
6から、試料ガスとO3を含む空気を混合しながら検出
窓28側に噴出するようにしているので、反応槽26の
容積を少なくすることができ、小型化が可能である。さ
らに、局所的に反応を完了させることができるので、外
乱要因などの影響を受けにくく、安定性を向上させるこ
とができる。
【0018】この実施例では、本発明を減圧式の化学発
光式窒素酸化物計に適用しているが本発明はこれに限定
されるものではなく、常圧式のものにも適用できる。ま
た、本発明は化学発光式窒素酸化物計に限定されるもの
ではなく、試料ガスと、試料ガス中の被測定成分と反応
して化学発光を生じさせる化学種を含む反応ガスとを反
応槽に導入し、発生した化学発光を検出素子により検出
してその強度により被測定成分の濃度を定量する化学発
光式ガス分析計であれば適用することができる。
【0019】
【発明の効果】本発明の化学発光式ガス分析計では、試
料ガスと反応ガスとをその両端から反応槽内に導く1本
の細管を備え、その細管には、反応槽内に配置される位
置に穴が形成されており、その穴から、試料ガスと反応
ガスを混合反応させながら検出素子側に向けて噴出させ
るようにしたので、簡単な反応槽の構造で、試料ガスと
反応ガスの混合状態及び反応率を低下させず、かつ発光
領域を狭く維持することができ、より安定性の高い発光
反応を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)は、従来例の反応槽内を表す概略構成
図であり、(B)は他の従来例を表す概略構成図であ
る。
【図2】 本発明を適用した化学発光式窒素酸化物計の
一実施例を表す概略流路図である。
【図3】 同実施例の検出器部を表わす上面図である。
【図4】 同検出器部を表わす一部切欠側面断面図であ
る。
【図5】 同検出器部を表わす分解斜視図である。
【符号の説明】
20 検出器部 22 反応槽ブロック 24 検出器ブロック 26 反応槽 28 検出窓 30 細管 32 試料入口 34 オゾン入口 36 細孔 38,39 抵抗管 40 混合ガス出口 42 試料ガス入口 44,54 フィルタ 46,56 除湿器 48 NO2/NOコンバータ 50 三方電磁弁 52 空気入口 58 活性炭カラム 60 オゾン発生器 62 オゾン分解器 64 吸引ポンプ 66 NOx吸着器 68 排気口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料ガスと、試料ガス中の被測定成分と
    反応して化学発光を生じさせる化学種を含む反応ガスと
    を反応槽に導入し、発生した化学発光を検出素子により
    検出してその強度により被測定成分の濃度を定量する化
    学発光式ガス分析計において、 試料ガスと反応ガスとをその両端から前記反応槽内に導
    く1本の細管を備え、 前記細管には、前記反応槽内に配置される位置に穴が形
    成されており、その穴から、試料ガスと反応ガスを混合
    反応させながら前記検出素子側に向けて噴出させること
    を特徴とする化学発光式ガス分析計。
JP11108805A 1999-04-16 1999-04-16 化学発光式ガス分析計 Pending JP2000298098A (ja)

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