JP2004177323A

JP2004177323A - Infrared gas analyzer

Info

Publication number: JP2004177323A
Application number: JP2002345622A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Araya; 克彦荒谷
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP3941679B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate errors caused by a difference in the amounts of water vapor in reference gas and sample gas. <P>SOLUTION: The sample gas or the reference gas is provided from a gas introduction port 1a to a testpiece cell 1 via a three-way valve 7 and exhausted from a gas exhaust port 1b. An electronic cooler 10 for cooling and removing vapor in the gas is mounted at a flow passage between the three-way valve 7 and the testpiece cell 1 and the sample gas and the reference gas provided from the three-way valve 7 are introduced to the sample cell 1 via the electronic cooler 10. A light source 5 for emitting infrared light is provided at an end of the testpiece cell 1 and a detector 2 for detecting infrared light passed through the testpiece cell 1 is provided at the other end of the testpiece cell 1 and a sector 3 for interrupting the infrared light is provided between the light source 5 and the end part of the testpiece cell 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学工場や製鉄所のガス濃度に関するプロセスモニター、ボイラーや燃焼炉の燃焼ガス分析、大気汚染の監視、自動車排ガス測定などに使用するのに適した赤外線ガス分析計に関し、特にガス分子固有の赤外線吸収効果を利用してガス又は蒸気中にある特定成分の濃度を測定する赤外線ガス分析計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基準ガスと試料ガスを試料セルに切り換えて流通させる赤外線ガス分析計が知られている。
図７はそのような赤外線ガス分析計で、本発明者が先に提案したものの流路図である（特許文献１参照。）。試料セル１はガス導入口１ａとガス排出口１ｂを有し、三方弁７を介して試料ガス又は基準ガスがガス導入口１ａから試料セル１内に供給され、ガス排出口１ｂから排出される。試料セル１の一端には赤外光を発する光源５が配設され、試料セル１の他端には試料セル１を透過した赤外光を検出するための検出器２が配設されている。
【０００３】
光源５と試料セル１端部の間には赤外光を断続するためのセクタ３が設けられている。セクタ３は遮光部と切欠部とからなり、回転軸を中心に回転して、切欠部が試料セル１の光軸上にあるときに赤外光を試料セル１内に照射し、遮光部が試料セル１光軸上にあるときに試料セル１内への赤外光の照射を遮断するように構成されている。コントローラ６はモータ４を介してセクタ３の回転位置制御を行い、また、ドライバ８を介して三方弁７の駆動制御を行う。
【０００４】
検出器２はその内部に試料ガス中の測定対象ガスが封入されており、測定対象ガス固有の周波数の赤外光強度を内部の圧力変化により検出する。そして、検出器２での検出出力は、信号処理回路９で所定の信号処理を受け、試料ガス中の測定ガス濃度が計測される。
【０００５】
このような赤外線ガス分析計では、三方弁７を介して試料セル１に供給される基準ガスと試料ガスを得るための前処理装置が三方弁７の試料ガス用ポートと標準ガス用ポートにそれぞれ接続される。それらの前処理装置には、図８に示されるように、それぞれダスト除去のためのフィルタ１２ａ，１２ｂ、ガスを吸引するポンプ１４ａ，１４ｂ、ガス流量を調整するニードル弁１６ａ，１６ｂのほか、ガスを除湿するためにペルチェ素子を利用した電子クーラ１８ａ，１８ｂが設けられる。
【０００６】
基準ガスとしては、基準ガスに含まれる測定対象成分の濃度が測定に影響しない程度である必要があり、大気や、大気を精製器に通して測定対象成分を取り除いたガスが用いられる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−４９７９７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
赤外線ガス分析計でＳＯ_２やＮＯを測定する場合、ＳＯ_２、ＮＯの赤外線吸収波長帯に重なる吸収波長帯をもつ水蒸気による干渉誤差がある。図８に示されたような前処理装置では、ガス中の水蒸気を電子クーラで取り除くが、電子クーラで発生するドレンの凍結の問題から電子クーラの温度は低くても１℃程度が限界である。しかし、１℃では、常圧で約７０００ｐｐｍの水蒸気がガスに含まれる。
【０００９】
そのため、ＳＯ_２やＮＯ測定では検出器信号がガス中の水蒸気影響を受けるため、基準ガスと試料ガスで使われるそれぞれの電子クーラの温度を同一とし、試料セルヘ切り換えて導入される基準ガスと試料ガスに含まれる水蒸気量を等しくして水蒸気誤差を除いている。
【００１０】
しかしながら、２つの電子クーラの温度を長期間にわたって全く同一に制御することは難しく、また、電子クーラの使用環境温度が上昇すると、ペルチェ素子の冷却能力の限界から温度制御ができなくなり、２つ電子クーラの温度のずれにより、測定の誤差が大きくなる問題点があった。その対策としては、２つの電子クーラの温度を全く同一にするために、同じ冷却ブロックに２つの流路を設置する、所謂２系列の電子クーラが用いられることもある。
【００１１】
しかし、２つの電子クーラの温度を全く同一にできたとしても、基準ガスである大気が乾燥していてガス露点が電子クーラ温度より低い場合には、切り換えて試料セルに導入される基準ガスと試料ガスの水蒸気量が異なることになり、測定の誤差が大きくなる問題点があった。
【００１２】
本発明は、基準ガスと試料ガスの水蒸気量が異なることに起因する誤差をなくすことのできる赤外線ガス分析装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基準ガスと試料ガスの供給を切り換える切換弁と試料セルの間に共通の冷却器を設置して、基準ガスと試料ガスがその共通の冷却器を通るように流路を構成することで、試料セルに交互に導入される基準ガスと試料ガスに含まれる水蒸気量を等しくする。
【００１４】
すなわち、本発明の赤外線ガス分析計は、基準ガスと試料ガスを選択的に試料セルに供給する切換弁と、前記切換弁から試料セルヘガスが導入される途中でガス中の水蒸気を冷却除去する共通の冷却器と、前記試料セルに赤外光を照射する光源と、前記光源からの赤外光を断続する断続手段と、前記試料セルを透過した赤外光を検出する検出器と、前記切換弁の切換え制御と前記断続手段の断続制御とを行うコントローラと、基準ガスと試料ガスを透過したそれぞれの赤外光の前記検出器における検出値に基づいて試料ガス中の測定ガス濃度を求める信号処理手段とを備えている。
【００１５】
【作用】
基準ガスと試料ガスが共通の冷却器を通るため、長期的に安定で、かつ冷却器の使用環境温度が高くなって温度制御が精度よくできなくても、両ガスの水蒸気量は常に等しいため、水蒸気誤差を排除することができる。
【００１６】
基準ガスの露点が冷却器温度より低くなり、一方、試料ガスが燃焼排ガスのように露点が冷却器温度より高い場合、試料ガスが冷却器で除湿された際に結露したドレン水が冷却器内の流路に付着し、基準ガスが冷却器を通過する際にそのドレン水で加湿されるため、水蒸気誤差を排除することができる。基準ガスも試料ガスも、冷却器内のドレン水の温度の露点の水蒸気量を含んで冷却器から出てくるからである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は一実施例の赤外線分析計の流路図であり、図７と同一部分には同一の符号を使用する。
試料セル１はガス導入口１ａとガス排出口１ｂを有し、切換弁である三方弁７を介して試料ガス又は基準ガスがガス導入口１ａから試料セル１内に供給され、ガス排出口１ｂから排出される。
【００１８】
この実施例では、三方弁７と試料セル１の間の流路に、ガス中の水蒸気を冷却除去する共通の冷却器として、ペルチェ素子を利用した電子クーラ１０を設置しており、三方弁７から供給される試料ガスと基準ガスは、ともにこの電子クーラ１０を経由して試料セル１へ導かれる。
【００１９】
電子クーラ１０が三方弁７と試料セル１の間の流路に配置されたことにより、三方弁７に基準ガスと試料ガスを供給する前処理装置には冷却器は不要になる。すなわち、試料ガスと基準ガスをそれぞれ供給するために三方弁７の試料ガス用ポートと標準ガス用ポートにそれぞれ接続される前処理装置は、図２に示されるように、それぞれダスト除去のためのフィルタ１２ａ，１２ｂ、ガスを吸引するポンプ１４ａ，１４ｂ及びガス流量を調整するニードル弁１６ａ，１６ｂだけを含んだものとなり、ガスを除湿するための冷却器は省略される。
【００２０】
試料セル１の一端には赤外光を発する光源５が、また、試料セル１の他端には試料セル１を透過した赤外光を検出するための検出器２が配設されている。
【００２１】
光源５と試料セル１端部の間には赤外光を断続するためのセクタ３が設けられている。このセクタ３は、図３に示されるように、遮光部３ａと切欠部３ｂとからなり、セクタ回転軸３ｃを中心としてセクタ３が回転するよう構成されている。１ａは試料セル１の断面を表わしている。セクタ３が回転して切欠部３ｂが試料セル１の光軸上にあるときに赤外光を試料セル１内に照射し、遮光部３ａが試料セル１の光軸上にあるときに試料セル１内への赤外光の照射を遮断する。
【００２２】
コントローラ６は、モータ４を介してセクタ３の回転位置制御を行い、また、ドライバ８を介して三方弁７の駆動制御を行う。
【００２３】
検出器２は、その内部に試料ガス中の測定対象ガスが封入されており、測定対象ガス固有の周波数の赤外光強度を内部の圧力変化により検出する。そして、検出器２での検出出力は、信号処理回路９で所定の信号処理を受け、試料ガス中の測定ガス濃度が計測される。
【００２４】
図４は信号処理回路９の一実施例を示したものである。比較器９ｂは予め決められた所定電圧Ｖｒと基準ガスを透過した赤外光の検出出力である比較信号との差に比例した信号を出力し、増幅器９ａはかかる比較器９ｂの出力によりゲインが調整されるよう構成されている。このため、増幅器９ａのゲインは、基準ガスの増幅された後の出力が一定値Ｖｒに保持されるように調整されることとなり、この試料ガスの検出出力である測定信号がここでゲイン倍されることによって、基準ガスとの出力比が求められることとなる。
【００２５】
そして、増幅器９ａの出力は、試料ガス又は基準ガスの供給状態に応じてコントローラ６によって引算器９ｃの測定入力又は比較入力に適宜切り換えられ、引算器９ｃは両者の差をとり出力する。ここで、検出器２の比較信号をＲ，測定信号をＭとすると、増幅器９ａの増幅率は、比較信号Ｒを一定値ＶｒにするようＶｒ／Ｒとなるため、引算器９ｃの出力Ｖは、

となり、測定信号Ｍと比較信号Ｒとの比に応じた出力を得ることができる。
【００２６】
このように、試料ガス、基準ガスを透過した赤外光を別々に検出し、両者の検出出力比を求めるよう構成したため、光源の印加電圧や周囲温度或いは光源自体の劣化等による光量変化、試料セルの透過窓やセル内の汚れ、さらに検出器の感度変化があっても、検出精度が低下するといった問題が解消できる。
【００２７】
次に、コントローラ６の動作を図５のフローチャートに基づいて説明する。まず、モータ４を介してセクタ３を回転させ赤外光を遮断した状態で（ステップＳ１）、一つ前に供給したガスとは異なるガスを供給するようにドライバ８を介して三方弁７を切り換える（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４）。そして、供給されたガスが前回供給されたガスを完全に置換して試料セル１に充填されるまでの時間を待って（ステップＳ５）、再びモータ４を介してセクタ３を回転させ赤外光を試料セル１内に照射する（ステップＳ６）。そして、検出器２において赤外光が検出されるための時間を待って、再度モータ４を介してセクタ３を回転させ赤外光を遮断し、上記ステップＳ１〜Ｓ７の動作を繰り返す。
【００２８】
図６は、以上のようにコントローラ６が動作したときのセクタ３の開閉動作と、試料セル１内の試料ガスの充填状態を示すタイミングチャートである。この図では、試料セル１の内径を８ｍｍ、長さを５０ｍｍ、内容積２．５１ｃｍ^３、ガス流量１リットル／ｍｉｎとし、０．５秒毎に三方弁７を切り換えた場合の例が示されている。かかる場合、ガスが完全に入れ換わる時間は０．１５秒となり、試料セル内の試料ガスの状態は図６の上図に示されるようになる。ここで、試料ガスが存在しない部分は基準ガスが充填されていることを示している。
【００２９】
コントローラ６によりセクタ３が駆動されるタイミングは、図６下図に示されているように、三方弁７を切り換えてからセクタ３を駆動し赤外光を試料セル１に照射するまでの時間を、ガスが完全に置換されるまでの時間の約２倍の０．３秒程度とすれば、ガスが完全に入れ替わった状態で赤外光が入射されるため、より精度の高い測定が可能となると共に、ガスの流量が０．５リットル／ｍｉｎ程度に下がった場合であっても、測定精度に影響を与えることはない。
【００３０】
このように、試料セル１内のガスが完全に置換される時間を予め求めておき、三方弁７を切り換えてからその時間を待って或いはさらに余裕を持たせてセクタ３を駆動し赤外光を試料セル１に照射するようにすれば、ガスが置換される際の流量変化による検出精度への影響を削減することができる。
【００３１】
なお、以上の実施例では、セクタ３を回転駆動することによって、赤外光を断続的に試料セル１に照射するよう構成したが、セクタを設けるのに替えて光源への電力供給を断続することによって赤外光の照射を断続するようにしてもよい。
【００３２】
また、上述した実施例では、１種類の試料ガスを分析する場合を示したが、複数種類の試料ガスを分析することも可能である。２種類の試料ガスを分析する場合の例も先に引用した特許文献１に記載されている。本発明はそのような複数種類の試料ガスを分析するように構成された赤外線ガス分析計においても、基準ガスと複数種類の試料ガスとを選択的に試料セルに供給する切換弁と試料セルとの間の流路に、全てのガスが共通に通過するように１つの水蒸気冷却除去用冷却器を配置することによって、同様に適用することができる。
【００３３】
実施例では、ガス中の水蒸気を冷却除去する冷却器として、ペルチェ素子を利用した電子クーラを使用しているが、冷却器は電子クーラに限らず、ガスの断熱膨張による冷却を利用したガス冷却器など、ガスを連続的に冷却できる機能を持ったものであれば本発明の冷却器として使用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の赤外線ガス分析計では、基準ガスと試料ガスの供給を切り換える切換弁と試料セルの間に共通の冷却器を設置して、基準ガスと試料ガスがその共通の冷却器を通るように流路を構成したので、長期的で、かつ冷却器の使用環境温度が高い場合でも、ガス中の水蒸気による干渉誤差を受けずに測定できる。
基準ガスが冷却器温度より低い露点に乾燥している場合でも、水蒸気による干渉誤差を受けずに測定できる。
また、従来のように切換弁に試料ガスと基準ガスをそれぞれ供給する前処理装置電子に冷却器を設けた場合には、ガスの種類の数だけの冷却器が必要であったが、本発明では冷却器は１台でよいため、装置を小型で安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の赤外線分析計を示す流路図である。
【図２】同実施例において供給されるガスの前処理装置を示す流路図である。
【図３】同実施例におけるセクタを示す平面図である。
【図４】同実施例における信号処理回路を示す回路図である。
【図５】同実施例の動作を示すフローチャート図である。
【図６】同実施例の動作を示すタイミングチャート図である。
【図７】従来の赤外線分析計を示す流路図である。
【図８】同従来例において供給されるガスの前処理装置を示す流路図である。
【符号の説明】
１試料セル
１ａガス導入口
１ｂガス排出口
２検出器
３セクタ
５光源
６コントローラ
７三方弁
８ドライバ
１０電子クーラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a process monitor for gas concentration in a chemical factory or a steel mill, analysis of combustion gas in a boiler or a combustion furnace, monitoring of air pollution, an infrared gas analyzer suitable for use in automobile exhaust gas measurement, etc. The present invention relates to an infrared gas analyzer that measures the concentration of a specific component in a gas or vapor by utilizing a unique infrared absorption effect.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An infrared gas analyzer that switches a reference gas and a sample gas to a sample cell and distributes the gas is known.
FIG. 7 is a flow chart of such an infrared gas analyzer that has been previously proposed by the present inventor (see Patent Document 1). The sample cell 1 has a gas inlet 1a and a gas outlet 1b, and a sample gas or a reference gas is supplied into the sample cell 1 from the gas inlet 1a through the three-way valve 7 and is discharged from the gas outlet 1b. . A light source 5 for emitting infrared light is provided at one end of the sample cell 1, and a detector 2 for detecting infrared light transmitted through the sample cell 1 is provided at the other end of the sample cell 1. .
[0003]
A sector 3 for interrupting infrared light is provided between the light source 5 and an end of the sample cell 1. The sector 3 includes a light-shielding part and a notch, and rotates around a rotation axis to irradiate infrared light into the sample cell 1 when the notch is on the optical axis of the sample cell 1. It is configured to block the irradiation of the sample cell 1 with infrared light when it is on the optical axis of the sample cell 1. The controller 6 controls the rotational position of the sector 3 via the motor 4, and controls the driving of the three-way valve 7 via the driver 8.
[0004]
The detector 2 has a measurement target gas in a sample gas sealed therein, and detects the intensity of infrared light having a frequency unique to the measurement target gas by a change in internal pressure. The detection output from the detector 2 is subjected to predetermined signal processing in a signal processing circuit 9, and the measurement gas concentration in the sample gas is measured.
[0005]
In such an infrared gas analyzer, a pretreatment device for obtaining a reference gas and a sample gas supplied to the sample cell 1 via the three-way valve 7 is provided at the sample gas port and the standard gas port of the three-way valve 7, respectively. Connected. As shown in FIG. 8, the pretreatment devices include filters 12a and 12b for removing dust, pumps 14a and 14b for sucking gas, needle valves 16a and 16b for adjusting gas flow, and gas. Electronic coolers 18a and 18b using a Peltier element are provided to dehumidify.
[0006]
As the reference gas, it is necessary that the concentration of the measurement target component contained in the reference gas does not affect the measurement, and air or a gas from which the air is passed through a purifier to remove the measurement target component is used.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-49797
[Problems to be solved by the invention]
When measuring SO ₂ or NO with an infrared gas analyzer, there is an interference error due to water vapor having an absorption wavelength band overlapping the infrared absorption wavelength band of SO ₂ and NO. In the pretreatment device as shown in FIG. 8, water vapor in the gas is removed by an electronic cooler. However, the temperature of the electronic cooler is limited to about 1 ° C. even at a low temperature due to the problem of freezing of drain generated in the electronic cooler. . However, at 1 ° C., about 7000 ppm of water vapor is contained in the gas at normal pressure.
[0009]
Therefore, since the detector signal is SO ₂ or NO measurement is subjected to vapor effects in the gas, the temperature of each electronic cooler used in reference gas and the sample gas is equal, the reference gas and the sample introduced by switching the sample Seruhe The water vapor error is removed by equalizing the amount of water vapor contained in the gas.
[0010]
However, it is difficult to control the temperatures of the two electronic coolers exactly the same over a long period of time, and when the use environment temperature of the electronic coolers rises, the temperature cannot be controlled due to the limit of the cooling capacity of the Peltier element. There has been a problem that a measurement error increases due to a difference in cooler temperature. As a countermeasure, a so-called two-system electronic cooler in which two flow paths are installed in the same cooling block in order to make the temperatures of the two electronic coolers exactly the same may be used.
[0011]
However, even if the temperatures of the two electronic coolers can be made exactly the same, if the reference gas atmosphere is dry and the gas dew point is lower than the electronic cooler temperature, it is switched to the reference gas introduced into the sample cell. There is a problem that the amount of water vapor of the sample gas is different, and the measurement error becomes large.
[0012]
An object of the present invention is to provide an infrared gas analyzer that can eliminate an error caused by a difference in water vapor amount between a reference gas and a sample gas.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a common cooler is installed between a switching valve for switching the supply of the reference gas and the sample gas and the sample cell, and a flow path is configured so that the reference gas and the sample gas pass through the common cooler. Thus, the amount of water vapor contained in the sample gas and the reference gas alternately introduced into the sample cell are made equal.
[0014]
That is, the infrared gas analyzer of the present invention has a switching valve for selectively supplying a reference gas and a sample gas to a sample cell, and a common valve for cooling and removing water vapor in the gas while gas is introduced from the switching valve to the sample cell. A cooler, a light source that irradiates the sample cell with infrared light, an intermittent unit that intermittently intercepts the infrared light from the light source, a detector that detects the infrared light transmitted through the sample cell, and the switch. A controller for controlling the switching of the valve and the intermittent control of the intermittent means, and a signal for determining the concentration of the measured gas in the sample gas based on the detection values of the respective infrared lights transmitted through the reference gas and the sample gas at the detector. Processing means.
[0015]
[Action]
Since the reference gas and the sample gas pass through a common cooler, they are stable for a long time, and even if the operating environment temperature of the cooler becomes too high to accurately control the temperature, the water vapor amounts of both gases are always the same. In addition, water vapor errors can be eliminated.
[0016]
If the dew point of the reference gas is lower than the cooler temperature, while the dew point of the sample gas is higher than the cooler temperature, as in the case of flue gas, the drain water condensed when the sample gas is dehumidified by the cooler The reference gas is humidified by the drain water when the reference gas passes through the cooler, so that a water vapor error can be eliminated. This is because both the reference gas and the sample gas come out of the cooler including the amount of water vapor at the dew point of the temperature of the drain water in the cooler.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a flow chart of an infrared spectrometer of one embodiment, and the same reference numerals are used for the same parts as in FIG.
The sample cell 1 has a gas inlet 1a and a gas outlet 1b, and a sample gas or a reference gas is supplied from the gas inlet 1a into the sample cell 1 through a three-way valve 7 serving as a switching valve. Is discharged from
[0018]
In this embodiment, an electronic cooler 10 using a Peltier element is installed in the flow path between the three-way valve 7 and the sample cell 1 as a common cooler for cooling and removing water vapor in the gas. Are supplied to the sample cell 1 via the electronic cooler 10.
[0019]
Since the electronic cooler 10 is arranged in the flow path between the three-way valve 7 and the sample cell 1, a cooler is not required in the pretreatment device that supplies the reference gas and the sample gas to the three-way valve 7. That is, as shown in FIG. 2, the pretreatment devices respectively connected to the sample gas port and the standard gas port of the three-way valve 7 for supplying the sample gas and the reference gas, respectively, are used for dust removal. It includes only the filters 12a and 12b, the pumps 14a and 14b for sucking the gas, and the needle valves 16a and 16b for adjusting the gas flow rate, and the cooling device for dehumidifying the gas is omitted.
[0020]
A light source 5 for emitting infrared light is provided at one end of the sample cell 1, and a detector 2 for detecting infrared light transmitted through the sample cell 1 is provided at the other end of the sample cell 1.
[0021]
A sector 3 for interrupting infrared light is provided between the light source 5 and an end of the sample cell 1. As shown in FIG. 3, the sector 3 includes a light-shielding portion 3a and a notch 3b, and is configured so that the sector 3 rotates about a sector rotation axis 3c. 1a represents a cross section of the sample cell 1. When the sector 3 rotates and the notch 3b is on the optical axis of the sample cell 1, the sample cell 1 is irradiated with infrared light. When the light-shielding portion 3a is on the optical axis of the sample cell 1, the sample cell is irradiated. 1. Irradiation of infrared light into 1 is cut off.
[0022]
The controller 6 controls the rotational position of the sector 3 via the motor 4, and controls the driving of the three-way valve 7 via the driver 8.
[0023]
The detector 2 has a measurement target gas in a sample gas sealed therein, and detects the infrared light intensity at a frequency unique to the measurement target gas by a change in internal pressure. The detection output from the detector 2 is subjected to predetermined signal processing in a signal processing circuit 9, and the measurement gas concentration in the sample gas is measured.
[0024]
FIG. 4 shows an embodiment of the signal processing circuit 9. The comparator 9b outputs a signal proportional to the difference between a predetermined voltage Vr and a comparison signal which is a detection output of infrared light transmitted through the reference gas, and the amplifier 9a has a gain based on the output of the comparator 9b. It is configured to be adjusted. For this reason, the gain of the amplifier 9a is adjusted so that the amplified output of the reference gas is maintained at a constant value Vr, and the measurement signal, which is the detection output of the sample gas, is multiplied by the gain here. As a result, the output ratio with respect to the reference gas is obtained.
[0025]
The output of the amplifier 9a is appropriately switched to the measurement input or the comparison input of the subtractor 9c by the controller 6 according to the supply state of the sample gas or the reference gas, and the subtractor 9c outputs the difference between the two. Here, assuming that the comparison signal of the detector 2 is R and the measurement signal is M, the amplification factor of the amplifier 9a becomes Vr / R so that the comparison signal R becomes a constant value Vr. Is

And an output corresponding to the ratio between the measurement signal M and the comparison signal R can be obtained.
[0026]
As described above, since the infrared light transmitted through the sample gas and the reference gas are separately detected, and the detection output ratio between the two is obtained, the light amount change due to the applied voltage of the light source, the ambient temperature or the deterioration of the light source itself, the sample, etc. Even if there is a stain in the transmission window of the cell or in the cell and a change in the sensitivity of the detector, the problem that the detection accuracy is reduced can be solved.
[0027]
Next, the operation of the controller 6 will be described based on the flowchart of FIG. First, in a state where the sector 3 is rotated via the motor 4 to block the infrared light (step S1), the three-way valve 7 is operated via the driver 8 so as to supply a gas different from the gas supplied immediately before. Switching is performed (steps S2, S3, S4). Then, after waiting for a time until the supplied gas completely replaces the previously supplied gas and fills the sample cell 1 (step S5), the sector 3 is again rotated via the motor 4 and the infrared light Is irradiated into the sample cell 1 (step S6). Then, after waiting for a time for the infrared light to be detected by the detector 2, the sector 3 is again rotated via the motor 4 to cut off the infrared light, and the operations in steps S1 to S7 are repeated.
[0028]
FIG. 6 is a timing chart showing the opening / closing operation of the sector 3 when the controller 6 operates as described above, and the state of filling the sample gas in the sample cell 1. This figure shows an example in which the inner diameter of the sample cell 1 is 8 mm, the length is 50 mm, the internal volume is 2.51 cm ³ , the gas flow rate is 1 liter / min, and the three-way valve 7 is switched every 0.5 seconds. ing. In such a case, the time when the gas is completely replaced is 0.15 seconds, and the state of the sample gas in the sample cell is as shown in the upper diagram of FIG. Here, the portion where the sample gas does not exist indicates that the reference gas is filled.
[0029]
The timing at which the sector 3 is driven by the controller 6 is, as shown in the lower diagram of FIG. 6, the time from switching the three-way valve 7 to driving the sector 3 and irradiating the sample cell 1 with infrared light. If the time until the gas is completely replaced is about 0.3 seconds, which is about twice as long as the gas is completely replaced, infrared light is incident with the gas completely replaced, so that more accurate measurement can be performed. At the same time, even when the gas flow rate is reduced to about 0.5 liter / min, the measurement accuracy is not affected.
[0030]
In this way, the time at which the gas in the sample cell 1 is completely replaced is obtained in advance, and after the three-way valve 7 is switched, the time is waited or the spare time is further increased to drive the sector 3 and the infrared light Is applied to the sample cell 1, the influence on the detection accuracy due to a change in the flow rate when the gas is replaced can be reduced.
[0031]
In the above embodiment, the infrared light is intermittently applied to the sample cell 1 by rotating the sector 3, but the power supply to the light source is intermittently provided instead of providing the sector. Irradiation of infrared light may be intermittent.
[0032]
Further, in the above-described embodiment, a case in which one type of sample gas is analyzed has been described. However, a plurality of types of sample gas can be analyzed. An example in which two types of sample gases are analyzed is also described in Patent Document 1 cited above. The present invention is also an infrared gas analyzer configured to analyze such a plurality of types of sample gases, a switching valve and a sample cell that selectively supply a reference gas and a plurality of types of sample gases to the sample cell. The same can be applied by arranging one cooler for removing and cooling water vapor so that all the gases pass in common in the flow path between them.
[0033]
In the embodiment, an electronic cooler using a Peltier element is used as a cooler for cooling and removing water vapor in a gas. Any device having a function of continuously cooling gas, such as a cooler, can be used as the cooler of the present invention.
[0034]
【The invention's effect】
In the infrared gas analyzer of the present invention, a common cooler is installed between the switching valve for switching the supply of the reference gas and the sample gas and the sample cell so that the reference gas and the sample gas pass through the common cooler. Since the flow path is configured, measurement can be performed for a long period of time without receiving an interference error due to water vapor in the gas even when the use environment temperature of the cooler is high.
Even when the reference gas is dried to a dew point lower than the cooler temperature, measurement can be performed without receiving an interference error due to water vapor.
Further, in the case where the coolers are provided in the pretreatment device electronics which respectively supply the sample gas and the reference gas to the switching valve as in the related art, the same number of coolers as the number of gas types is required. In this case, since only one cooler is required, the apparatus can be realized in a small size and at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow chart showing an infrared analyzer of one embodiment.
FIG. 2 is a flow chart showing a pretreatment device for gas supplied in the embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing a sector in the embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a signal processing circuit in the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the embodiment.
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the embodiment.
FIG. 7 is a flow chart showing a conventional infrared analyzer.
FIG. 8 is a flow chart showing a pretreatment device for gas supplied in the conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample cell 1a Gas inlet 1b Gas outlet 2 Detector 3 Sector 5 Light source 6 Controller 7 Three-way valve 8 Driver 10 Electronic cooler

Claims

A switching valve for selectively supplying a reference gas and a sample gas to the sample cell,
A common cooler that cools and removes water vapor in the gas while the gas is being introduced from the switching valve to the sample cell,
A light source for irradiating the sample cell with infrared light,
Intermittent means for intermittent infrared light from the light source,
A detector for detecting infrared light transmitted through the sample cell,
A controller that performs switching control of the switching valve and intermittent control of the intermittent unit,
An infrared gas analyzer comprising: signal processing means for obtaining a measured gas concentration in the sample gas based on detection values of the infrared light transmitted through the reference gas and the sample gas by the detector.

The controller supplies a reference gas or a sample gas to the sample cell, and after the inside of the sample cell is completely replaced with the reference gas or the sample gas, the infrared light from the light source is irradiated to the sample cell. 2. The infrared gas analyzer according to claim 1, wherein said infrared gas analyzer controls said intermittent means.

3. The signal processing unit according to claim 1, wherein the signal processing unit performs a process of obtaining a measurement gas concentration based on a ratio of detection values of the infrared light transmitted through the reference gas and the sample gas at the detector. 4. Infrared gas analyzer.