JP2006329823A - Analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の成分濃度を検出することができる分析装置に関するもので、特に、装置校正時のスパンガスが入手困難なガス分析装置として有用である。 The present invention relates to an analyzer capable of detecting a plurality of component concentrations, and is particularly useful as a gas analyzer in which a span gas at the time of device calibration is difficult to obtain.
一般に、大気中あるいは固定排出源や移動排出源からの排気ガス中における窒素酸化物(以下「NOx」という。)分析装置のように、各種試料中の成分測定においては、複数の測定対象成分(以下「測定成分」という。)の相関関係を把握する必要性から、複数成分を同時に検出することが求められるとともに、定期的にゼロガスおよびスパンガスを導入して計器校正をすることで、測定値の信頼性を維持している。 In general, in measurement of components in various samples, such as a nitrogen oxide (hereinafter referred to as “NOx”) analyzer in the atmosphere or exhaust gas from a fixed emission source or a mobile emission source, a plurality of measurement target components ( (Hereinafter referred to as “measurement component”)), it is required to detect multiple components at the same time, and by periodically introducing zero gas and span gas to calibrate the instrument, Maintains reliability.
NOx分析装置を例にとると、NOxを構成する一酸化窒素(以下「NO」という。)および二酸化窒素(以下「NO2」という。)を同時に測定するには、主として化学発光法や非分散式赤外線吸収法などのNOのみを検出する測定手段を用い、変換手段によって試料中のNO2をNOに変換してトータルNOx濃度を測定するとともに、変換しない場合に得られるNO濃度、およびNOx濃度からNO濃度を減算してNO2濃度を得る方法を挙げることができる。 Taking a NOx analyzer as an example, in order to simultaneously measure nitrogen monoxide (hereinafter referred to as “NO”) and nitrogen dioxide (hereinafter referred to as “NO 2 ”) constituting NOx, a chemiluminescence method or non-dispersion is mainly used. using a measuring device for detecting only nO, such as formula infrared absorption method, with measuring the total NOx concentration by converting the nO 2 in the sample to nO by converting means, nO concentration obtained when no conversion, and NOx concentration A method of obtaining the NO 2 concentration by subtracting the NO concentration from the above can be mentioned.
具体的に、多用されている化学発光法による大気中NOx自動計測器の構成例を、図8に示す(例えば非特許文献1等)。
試料大気入口61から吸引採取された試料は、測定手段(反応槽)65の後段に設けられた吸引ポンプ(試料大気吸引ポンプ)63によって吸引され、ダストフィルタ62によって清浄にした後、流量制御部71、電磁弁(切換弁)67を経由して測定手段65に導入される。電磁弁67と測定手段65の中間の一方の流路にはコンバータ64が設けられ(流路Sa)、他方の流路にはコンバータ64との圧力バランスの関係で流路抵抗66が設けられる(流路Sb)。
Specifically, FIG. 8 shows a configuration example of an atmospheric NOx automatic measuring instrument using the chemiluminescence method that is widely used (for example, Non-Patent Document 1).
The sample collected by suction from the
通常の測定時は、流路Saに接続し大気中のNO2をNOに変換しトータルNOxとして測定される。NOあるいはNO2のみを測定する時は、流路Sbに切り換えて大気中のNOのみを検出し、切換直前あるいは直後のNOxからNOを減算することによってNO2を得ることができる。このように流路を切り換える構成によって、NO、NO2およびNOxの測定が可能となる。 During normal measurement, NO 2 in the atmosphere is connected to the flow path Sa and converted to NO, and the total NOx is measured. When measuring only NO or NO 2, it is possible to obtain NO 2 by switching to the flow path Sb, detecting only NO in the atmosphere, and subtracting NO from NOx immediately before or after switching. Thus, NO, NO 2 and NOx can be measured by the configuration of switching the flow path.
ここで、測定手段65には、別途オゾン(以下「O3」という。)源ガスがオゾン発生器72を経由して導入される。測定手段65を通過したガスは必要な処理、例えば残留オゾンを分解処理する(分解器は図示せず)、等を行った後排気ダクトなどに排出される。測定手段65では、以下の反応によって生じる光量(hν)を光電測光部(測光部)73によって検知することで、試料中のNO濃度を測定することができ、
NO + O3 → NO2* + O2
NO2* → NO2 + hν
測光部73の出力は増幅器74を経由して指示記録計75によって明示される。この測定法は、広い濃度範囲で濃度−出力の関係が直線になるという優れた特性を有することが1つの特長である。
Here, ozone (hereinafter referred to as “O 3 ”) source gas is separately introduced into the measuring means 65 via the
NO + O 3 → NO 2 * + O 2
NO 2 * → NO 2 + hν
The output of the
このとき、計測器のゼロ点の校正用としてゼロガスを測定手段65に導入してゼロ調整を行い、検出感度の校正用として所定濃度のスパンガスを測定手段65に導入して予め設定された所定濃度に対応する出力値になるようにスパン調整を行っている。校正用ガス導入口は開示されていないが、一般に図8では、(a)部や(b)部から導入される。JIS規格にも示されるようにゼロガスは測定レンジの最大目盛値(以下「FS」という。)の0%(NOを含まないガス)、スパンガスは測定レンジの80〜100%の濃度のNOを含むガスを用いることが一般的である。
At this time, zero gas is introduced into the measuring means 65 for calibration of the zero point of the measuring instrument, zero adjustment is performed, and span gas of a predetermined concentration is introduced into the
また、NOとNO2を並列に同時かつ連続的に検出する方法としては、上記方法においてAとBの両流路の後段に各々化学発光法を用いた分析計(以下「CLD」という。)を設け、NOのみを検出する測定手段とNO2のみを検出する測定手段の両方を用いる方法が考えられる。また、コンバータ4を用いずに、後述するようなNO用検出部とNO2用検出部を有する非分散式赤外線吸収法を用いた分析計(以下「NDIR」という。)や非分散式紫外線吸収法を用いた分析計(以下「NDUV」という。)を用い、直接資料中のNOとNO2を検出し、各々の濃度および両者を加算してNOx濃度を得る方法が考えられる。
しかしながら、上記分析装置では、以下のような課題が生じることがある。
NOとNO2などを並列に同時に検出することが可能な測定手段にあっては、測定中においても各成分の測定手段が正しく検出できているかを確認することができることが好ましい。例えば、試料中に共存する他の成分の妨害によって真値よりも高い測定値あるいは低い値となるなどの測定誤差の発生などが該当する。
However, the analyzer described above may have the following problems.
In the measurement means capable of simultaneously detecting NO and NO 2 in parallel, it is preferable that it is possible to confirm whether the measurement means of each component is correctly detected even during measurement. For example, the occurrence of a measurement error such as a measurement value higher or lower than the true value due to interference with other components coexisting in the sample is applicable.
しかし、試料を実際に測定している状態ではこうした影響の有無を確認することができない。そのため、予め共存する成分の干渉影響などのデータを得て測定値を補正する方法などがとられているが、実際の測定成分の濃度が低い場合には測定値に対する誤差影響の大きさが無視できず、こうした影響度の確認あるいは真に測定成分が測定できていることの確認の要請は強くあった。 However, the presence or absence of such an effect cannot be confirmed in the state where the sample is actually measured. For this reason, data such as interference effects of coexisting components is obtained and the measured values are corrected. However, if the concentration of the actual measured components is low, the magnitude of the error effect on the measured values is ignored. However, there was a strong demand for confirmation of the degree of influence or confirmation that the measurement component was truly measured.
また、NOとNO2を並列に同時に検出することが可能な測定手段にあっては、個々の測定成分の校正が好適であるが、例えば、NO2のように吸着性の強い物性を有する測定成分については、校正ガスとして用いる高圧ガスの長期的な安定性の確保が難しい場合がある。また、例えば高圧ガス容器から校正ガスを導入するまでの圧力調整部や配管での残留成分によるオーバーシュートあるいは応答遅れによる校正の再現性不良による測定誤差の発生が無視できない。特に、低濃度の高圧ガスを用いた場合における影響が大きく、実質的に低濃度の校正ガスは使用できないという課題がある。 Further, in the measurement means capable of detecting NO and NO 2 simultaneously in parallel, calibration of individual measurement components is preferable. For example, measurement having strong adsorptive properties such as NO 2 Regarding components, it may be difficult to ensure long-term stability of the high-pressure gas used as the calibration gas. In addition, for example, the occurrence of measurement errors due to overshoot due to residual components in the pressure adjusting unit and piping until the introduction of the calibration gas from the high-pressure gas container or poor reproducibility of calibration due to response delay cannot be ignored. In particular, there is a problem in that the use of a low-concentration high-pressure gas has a great influence, and a calibration gas having a low concentration cannot be used.
なお、こうした校正ガスにおける課題は、NO2だけではなく低濃度のアンモニア(NH3)などにも該当する。また、塩化水素(HCl)や塩素(Cl2)のように測定対象物質自体の反応性が高く安定性が悪い成分の場合などにおいては、ガス化した状態で長期間同一濃度を維持することはできず、実質的に校正ガスは使用できないという課題がある。 Such a problem with the calibration gas corresponds to not only NO 2 but also low-concentration ammonia (NH 3 ). In addition, in the case of components with high reactivity and poor stability of the substance to be measured such as hydrogen chloride (HCl) and chlorine (Cl 2 ), it is not possible to maintain the same concentration for a long time in a gasified state. There is a problem that the calibration gas cannot be used substantially.
このような課題に対して、例えば、別途標準ガス発生器を設けることも考えられるが、長期安定な発生器は高価であり付帯設備を必要とする場合もあり装置の煩雑さや保守面の負担増加といった別の問題の発生の可能性も大きく、装置の総合性能の面からは、新たな課題を抱えることとなる。 For example, a standard gas generator may be provided separately for such problems, but long-term stable generators are expensive and may require additional equipment, increasing the complexity of the equipment and increasing the burden on maintenance. There is a great possibility that another problem such as this will occur, and from the viewpoint of the overall performance of the apparatus, there will be a new problem.
さらに、常時の測定において、変換手段によって試料中のNO2をNOに変換しNOxとして測定する方法にあっては、試料中のNO2が高濃度の場合、変換手段の変換効率が比較的短期間に低下することから、頻繁に保守・交換する必要があり、長期の連続自動運転が要求される分析装置としての課題となっている。特に試料中のNO2濃度の変化が大きい場合には、変換手段の変換効率の低下時期の判定が困難であり、随時変換効率の検査が可能な分析装置の要請が強い。 Furthermore, in the method of converting NO 2 in the sample to NO by the conversion means and measuring it as NOx in the regular measurement, when the concentration of NO 2 in the sample is high, the conversion efficiency of the conversion means is relatively short. Since it decreases in the meantime, it is necessary to frequently maintain and replace it, and this is a problem as an analyzer that requires long-term continuous automatic operation. In particular, when the change in the NO 2 concentration in the sample is large, it is difficult to determine when the conversion efficiency of the conversion means is reduced, and there is a strong demand for an analyzer that can check the conversion efficiency as needed.
また、複数の流路ごとに測定手段を設ける方法や、原理あるいは方式の異なる測定手段を組み合わせる方法においては、複数の独立機能を有する測定手段を結合することになり高価になるとともに、保守の煩雑さが生じる。また、検出感度・応答速度・多成分の影響など各測定手段の特性の相違を補完する機能が必要となり、操作性が悪くなり分析装置の複雑化を招来することとなる。 In addition, in the method of providing measuring means for each of a plurality of flow paths, or the method of combining measuring means having different principles or methods, it becomes expensive because it combines a plurality of measuring means having independent functions. Arises. In addition, a function that complements the difference in characteristics of each measuring means such as detection sensitivity, response speed, and the influence of multiple components is required, resulting in poor operability and complicating the analyzer.
そこで、本発明は、こうした問題点を解決し、複数の成分濃度を検出することができる1つの測定手段を有し、試料測定中の測定値に対する信頼性の確保し、測定精度の高い分析装置を提供することを目的とする。また、安定な校正ガスの確保が難しい測定成分の校正を容易かつ精度よく行うことが可能な手段を提供することを目的とする。さらに、測定成分を変換手段によって変換する場合において、その変換手段の変換効率を容易に検査することができる手段を提供することを目的とする。特に、同一元素を含む物質を複数測定成分とする場合には、安定な成分とそうでない成分が共存することが多く、こうした条件であっても、測定精度の高い分析装置を提供することが課題となる。 Therefore, the present invention solves such problems and has one measuring means capable of detecting a plurality of component concentrations, ensures reliability with respect to the measured value during sample measurement, and has a high measurement accuracy. The purpose is to provide. It is another object of the present invention to provide means capable of easily and accurately calibrating measurement components for which it is difficult to ensure a stable calibration gas. It is another object of the present invention to provide a means for easily inspecting the conversion efficiency of the conversion means when the measurement component is converted by the conversion means. In particular, when a substance containing the same element is used as multiple measurement components, there are many cases where a stable component and a component that does not exist coexist, and it is a problem to provide an analyzer with high measurement accuracy even under such conditions. It becomes.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す分析装置によって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-described object can be achieved by an analyzer shown below, and have completed the present invention.
本発明は、試料採取手段と試料処理手段と校正手段からなるサンプリング系、測定手段、および演算処理手段を有し、少なくとも測定対象成分Aおよび測定対象成分Bの濃度を検出することができる分析装置であって、前記サンプリング系に別途配設した測定対象成分Aを選択的に測定対象成分Bに変換する変換手段Xに測定対象成分Aを含む試料を導入し、変換された試料を前記測定手段により検出し、導入前後の測定手段の測定対象成分Aに係る出力と、導入前後の測定手段の測定対象成分Bに係る出力とを比較演算することによって、前記測定手段の測定対象成分Aの検出機能および/または測定対象成分Aの校正機能および/または前記試料処理手段および/または演算処理手段の処理機能のチェックを行うこと、および/または該機能に基づく処理を行うことを特徴とする。 The present invention comprises a sampling system comprising a sample collection means, a sample processing means, and a calibration means, a measurement means, and an arithmetic processing means, and can detect at least the concentrations of the measurement target component A and the measurement target component B. A sample containing the measurement target component A is introduced into the conversion means X that selectively converts the measurement target component A separately provided in the sampling system into the measurement target component B, and the converted sample is converted into the measurement means. Detection of the measurement target component A of the measurement means by comparing the output related to the measurement target component A of the measurement means before and after introduction with the output related to the measurement target component B of the measurement means before and after introduction. Checking the function and / or the calibration function of the component A to be measured and / or the processing function of the sample processing means and / or the arithmetic processing means, and / or And performing a process based on ability.
つまり、本発明は、測定成分Aを変換手段XまたはYによって選択的に測定成分Bに変換することが可能であるという条件下において、測定成分Aを含む試料または校正ガス(以下「試料等」という。)を、一時的に試料等の一部あるいは全部を変換手段Xに導入することによって、測定成分Aの濃度を検出する手段の検出機能や校正機能のチェック、および各機能に基づく処理、つまり、測定成分Aに係る出力(以下「測定成分Zに係る出力」を「出力Z」という。)に対する試料中の他成分による干渉影響を含む測定成分Aの濃度に対する誤差の補正および測定成分Aの校正を行うものである。このとき、測定成分Aの校正は、測定成分A自体によって校正することは必要でなく、測定成分Aを変換することによって得られる測定成分Bによって校正する点に特徴があり、NH3やNO2あるいはHClやCl2などのように、安定な校正ガスの入手が困難な成分を測定対象の一部に含む場合にあっては、非常に有効な技術効果を得ることができる。また、こうした機能の確認を行うことによって、実質的に測定手段の機能チェックだけではなく試料処理手段および演算処理比較演算の処理機能のチェックおよび各機能に基づく処理、つまり、後述する変換手段Yによる試料の変換あるいは流路の切換や切換とリンクした検出器出力の演算処理などを継続して行うものである。これによって、特定の測定成分の濃度を検出する手段の検出機能、校正機能および誤差の影響度を容易に確認し実際に機能に基づく処理を行うことが可能となり、特に校正時においては特定の測定成分についての校正ガスの不要化あるいは共通化を図ることができる。 That is, according to the present invention, the sample or calibration gas (hereinafter referred to as “sample or the like”) containing the measurement component A can be used under the condition that the measurement component A can be selectively converted into the measurement component B by the conversion means X or Y. )) By temporarily introducing part or all of the sample or the like into the conversion means X, checking the detection function and calibration function of the means for detecting the concentration of the measurement component A, and processing based on each function, That is, the correction of the error with respect to the concentration of the measurement component A including the interference effect of other components in the sample with respect to the output related to the measurement component A (hereinafter, “output related to the measurement component Z” is referred to as “output Z”) and the measurement component A Is to calibrate. At this time, the calibration of the measurement component A does not need to be calibrated by the measurement component A itself, but is characterized in that it is calibrated by the measurement component B obtained by converting the measurement component A. NH 3 and NO 2 Alternatively, when a component such as HCl or Cl 2 that is difficult to obtain a stable calibration gas is included in a part of the measurement target, a very effective technical effect can be obtained. Further, by confirming such functions, not only the function check of the measuring means but also the processing function check of the sample processing means and the arithmetic processing comparison calculation and the processing based on each function, that is, the conversion means Y described later. Sample conversion or flow path switching and detector output linked to switching are continuously performed. This makes it possible to easily check the detection function of the means for detecting the concentration of a specific measurement component, the calibration function, and the degree of influence of errors, and actually perform processing based on the function, especially during calibration. The calibration gas for the components can be made unnecessary or common.
また、本発明は、こうした複数の機能のチェックあるいは処理を同時に行うことができることから、チェックあるいは処理に伴う測定データの空白時間を殆ど無視することができる点においても優れている。さらに、本発明は、変換手段XまたはYを用いて特定の測定成分Aを他の測定成分Bに変換し、測定成分Bとして検出した値を基に演算等の処理を行うことから、比較的近い濃度の両者の成分濃度を測定する場合において、測定精度の向上を図ることができる。 Further, the present invention is excellent in that the blank time of the measurement data accompanying the check or processing can be almost ignored because the check or processing of the plurality of functions can be performed simultaneously. Furthermore, the present invention converts the specific measurement component A into another measurement component B using the conversion means X or Y, and performs processing such as calculation based on the value detected as the measurement component B. In the case of measuring the component concentrations of both close concentrations, the measurement accuracy can be improved.
本発明は、上記の分析装置であって、前記測定手段が、少なくとも測定対象成分Aの濃度を検出する検出部および測定対象成分Bの濃度を検出する検出部を有し、前記試料を測定中に変換手段Xに導入し前記比較演算を行うことによって、前記測定手段の測定対象成分Aについての校正を行うことを特徴とする。 The present invention is the above-described analyzer, wherein the measurement unit includes at least a detection unit that detects the concentration of the measurement target component A and a detection unit that detects the concentration of the measurement target component B, and is measuring the sample. The measurement unit component A is calibrated by introducing it into the conversion unit X and performing the comparison operation.
上記のように、本発明は測定成分A自体によって校正することは必要でなく、測定成分Aを変換することによって得られる測定成分Bによって校正することができる点に特徴があり、この点を実際の試料中に存在する測定成分Aを活用することによって従前にない効果を得ることができる。つまり、実際の試料を測定中であっても随時一時的に試料の一部あるいは全部を変換手段に導入することによって、校正ガスを不要にすることができるだけでなく、特定の測定成分についての検出感度の校正を行うことができる点において従来にない優位性がある。また、各測定成分個々に測定する検出器(以下「測定成分Zの濃度を検出する検出器」を「検出器Z」という。)を有する測定手段を用いることによって、同一試料に対する検出器出力を同時に比較演算することができることから出力の応答性の時間的ズレに伴う出力の演算誤差を最小限に抑制することができるという優位性を生かすことができる。 As described above, the present invention does not need to be calibrated by the measurement component A itself, and is characterized in that it can be calibrated by the measurement component B obtained by converting the measurement component A. An unprecedented effect can be obtained by utilizing the measurement component A present in the sample. In other words, even when an actual sample is being measured, by introducing a part or all of the sample temporarily into the conversion means, it is possible not only to eliminate the need for calibration gas, but also to detect specific measurement components. There is an unprecedented advantage in that sensitivity calibration can be performed. Further, by using a measuring means having a detector for measuring each measurement component individually (hereinafter, “detector for detecting the concentration of measurement component Z” is referred to as “detector Z”), the detector output for the same sample can be obtained. Since the comparison operation can be performed at the same time, it is possible to take advantage of the advantage that the output operation error due to the time lag in output responsiveness can be minimized.
本発明は、上記分析装置であって、前記試料を測定中に変換手段Xに導入し前記比較演算を行うことによって、前記測定対象成分Aに係る出力に対する試料中の他成分による干渉影響を含む、測定対象成分Aの濃度に対する誤差を補正することを特徴とする。 The present invention is the above-described analyzer, and includes the influence of interference by other components in the sample on the output related to the measurement target component A by introducing the sample into the conversion means X during the measurement and performing the comparison calculation. An error with respect to the concentration of the measurement target component A is corrected.
既述のように、従来実際の試料測定中に測定手段の機能や測定値の誤差を確認することは実質的に不可能であり、まして補正することはさらに実現性が低かった。本発明は、係る困難性を、測定成分Aを測定成分Bに選択的に変換することが可能であるという条件の下、測定成分Aおよび測定成分Bとともに他の共存成分が実際の試料中に存在する状態での変換前後の出力Aと出力Bを比較演算することによって、他成分による干渉影響を含む、測定対象成分Aの濃度に対する誤差の検査および補正を行うものである。 As described above, it is practically impossible to confirm the function of the measuring means and the error of the measured value during the actual sample measurement, and it is much less feasible to correct it. In the present invention, such a difficulty is obtained under the condition that the measurement component A can be selectively converted into the measurement component B, and other coexisting components are contained in the actual sample together with the measurement component A and the measurement component B. By comparing and calculating the output A and the output B before and after conversion in the existing state, an error is inspected and corrected for the concentration of the measurement target component A including the interference effect of other components.
また、本発明は、前記試料処理手段が測定対象成分Aを選択的に測定対象成分Bに変換する変換手段Yを有し、かつ該変換手段Yを通過した試料と通過しない試料とを周期的に切り換えて前記測定手段に導入するとともに、少なくとも測定対象成分Bの濃度を検出する検出部を有する前記測定手段によって測定対象成分Aおよび測定対象成分Bの濃度を検出する上記分析装置であって、前記試料を測定中に変換手段Xに導入し前記比較演算を行うことによって、前記変換手段Yの変換効率の検査および効率低下時の変換手段Xへの交換を行うことを特徴とする。 Further, in the present invention, the sample processing means has conversion means Y for selectively converting the measurement target component A into the measurement target component B, and the sample that has passed through the conversion means Y and the sample that has not passed through are converted periodically. The analyzer for detecting the concentrations of the measurement target component A and the measurement target component B by the measurement means having at least a detection unit for detecting the concentration of the measurement target component B, By introducing the sample into the conversion means X during the measurement and performing the comparison operation, the conversion efficiency of the conversion means Y is inspected and replaced with the conversion means X when the efficiency is reduced.
つまり、本発明に係る分析装置であって、測定成分Aおよび測定成分Bの検出が可能な測定手段が少なくとも検出器Bを有し、試料処理手段が測定対象成分Aを選択的に測定対象成分Bに変換する変換手段Yを有する場合においては、測定成分Aの検出には検出器Bが機能し測定成分Aの検出には検出器Bと通常の測定時使用する変換手段Yの組合せが機能する。従って、別途配設した変換手段Xに試料等を導入し比較演算を行うことによって、変換手段Yの変換効率の検査および試料処理手段の処理機能のチェックを行うことができる。 That is, in the analysis apparatus according to the present invention, the measurement means capable of detecting the measurement component A and the measurement component B has at least the detector B, and the sample processing means selectively selects the measurement target component A as the measurement target component. In the case of having the conversion means Y for converting to B, the detector B functions to detect the measurement component A, and the combination of the detector B and the conversion means Y used during normal measurement functions to detect the measurement component A. To do. Therefore, by introducing a sample or the like into the separately provided conversion means X and performing a comparison operation, the conversion efficiency of the conversion means Y can be inspected and the processing function of the sample processing means can be checked.
また、本構成においては、同一検出器Bによる検出であることから、出力Aに対する校正を行うことによって、測定成分Aに対応する測定手段と測定成分Bに対応する測定手段の感度の同一性が確保でき出力Bは校正不要となる。従って、殆ど未使用の変換手段Xを用い変換効率の検査を行うことによって、実質的に測定成分Aの検出機能の確認および校正を行うことができるものである。また変換手段Yの変換効率が低下している場合には、そのまま置換えて測定を継続することによって、測定精度の維持を図ることも可能である。さらに、同一検出器Bを用いることによって、出力の応答性の時間的ズレに伴う出力の演算誤差を最小限に抑制することができとともに、複数の検出器間の検出感度のズレや他の外部要因による誤差をなくすことができるという優位性を生かすことができる。 Further, in this configuration, since the detection is performed by the same detector B, the calibration of the output A makes it possible to match the sensitivity of the measurement unit corresponding to the measurement component A and the measurement unit corresponding to the measurement component B. The output B can be secured and calibration is unnecessary. Therefore, the detection efficiency of the measurement component A can be substantially confirmed and calibrated by inspecting the conversion efficiency using almost unused conversion means X. Further, when the conversion efficiency of the conversion means Y is lowered, it is possible to maintain the measurement accuracy by replacing it as it is and continuing the measurement. Further, by using the same detector B, it is possible to minimize an output calculation error due to a temporal shift in output responsiveness, and to detect a shift in detection sensitivity between a plurality of detectors and other external sources. The advantage that the error due to the factor can be eliminated can be utilized.
本発明は、上記分析装置であって、前記試料処理手段が、基準ガス供給流路、前記変換手段Yを有する流路、および変換手段Yを有しない流路を有し、該3つの流路の切換を行うガス切換式測定法あるいは流体変調式測定法を用いることを特徴とする。 The present invention is the above analysis apparatus, wherein the sample processing means has a reference gas supply flow path, a flow path having the conversion means Y, and a flow path not having the conversion means Y, and the three flow paths It is characterized by using a gas switching type measuring method or a fluid modulation type measuring method for performing switching.
測定手段として、測定成分Aと測定成分Bに対して個別の検出部を有する方法に代え、1つの検出部を有する測定手段に、基準ガス、変換手段Yによって処理された試料、変換手段Yを経由しない試料、の3つのガスを順次周期的に切り換えて導入する方法を用いた場合においても本発明の適用が可能である。つまり、別途配設した変換手段Xに試料等を導入し比較演算を行うことによって、変換手段Yの変換効率の検査および試料処理手段の処理機能のチェックを行うことができるとともに、実質的に測定成分Aの検出機能の確認および校正を行うことができる。また、変換手段Yの変換効率が低下している場合の変換手段Xへの置換え機能や、出力の応答性の時間的ズレに伴う出力の演算誤差の抑制機能、複数の検出器間の検出感度のズレや他の外部要因による誤差をなくす機能をも確保できることは上記と同様である。ここで、ガス切り換え式測定法とは、後述するように、各流路を順次一定の周期で切り換えを行った場合において、出力を順次保持・演算することによって各成分を同時に検出することが可能な測定法をいい、流体変調式測定法とは、同じく後述するように、各流路を順次一定の周期で切り換えを行った場合において、切り換え周期にあった複数の変調された出力を得ることによって各成分を同時に検出することが可能な測定法をいう。 Instead of a method having separate detection units for the measurement component A and the measurement component B as the measurement unit, the measurement unit having one detection unit includes a reference gas, a sample processed by the conversion unit Y, and the conversion unit Y. The present invention can also be applied to the case of using a method of sequentially switching and introducing three gases of a sample that does not pass through. That is, by introducing a sample or the like into the separately provided conversion means X and performing a comparison operation, it is possible to check the conversion efficiency of the conversion means Y and check the processing function of the sample processing means, and substantially measure Confirmation and calibration of the component A detection function can be performed. Further, a function of replacing the conversion means Y when the conversion efficiency of the conversion means Y is reduced, a function of suppressing an output calculation error due to a temporal shift in output responsiveness, and detection sensitivity between a plurality of detectors Similar to the above, it is possible to secure a function of eliminating errors due to misalignment and other external factors. Here, the gas-switching measurement method, as will be described later, allows each component to be detected simultaneously by holding and calculating the output sequentially when each flow channel is sequentially switched at a constant cycle. As described later, the fluid modulation type measurement method obtains a plurality of modulated outputs in the switching period when each flow path is sequentially switched at a constant period. Refers to a measurement method capable of simultaneously detecting each component.
以上のように、本発明を適用することによって、複数の成分濃度を検出することができる1つの測定手段を有し、安定な校正ガスの確保が難しい測定成分の校正を容易かつ精度よく行うことが可能な測定精度の高い分析装置を提供することができる。特に、同一元素を含む物質を複数測定成分とする場合には、安定な成分とそうでない成分が共存することが多く、こうした条件であっても、測定精度の高い分析装置を提供することが可能となる。また、本発明は、比較的近い濃度の複数の成分濃度を測定する場合において、測定精度の向上を図ることができる。 As described above, by applying the present invention, it has one measuring means capable of detecting a plurality of component concentrations, and easily and accurately calibrate measurement components for which it is difficult to secure a stable calibration gas. Therefore, it is possible to provide an analyzer with high measurement accuracy. In particular, when a substance containing the same element is used as multiple measurement components, stable components and other components often coexist, and even under these conditions, it is possible to provide an analyzer with high measurement accuracy. It becomes. Further, the present invention can improve the measurement accuracy when measuring a plurality of component concentrations having relatively close concentrations.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<本発明に係る複数の成分測定用分析装置の基本的な構成>
本発明は、試料中の複数成分測定用分析装置であって、試料を変換手段Xに導入して特定の測定成分Aを他の測定成分Bに変換したガスをスパンガスとして、装置の校正を行うことを特徴とする。特に、本発明は、NH3やNO2あるいはHClやCl2などのようにスパンガスが入手困難な測定成分を対象とする分析装置における校正手段を確保する場合に適している。以下、具体的な実施態様として、測定手段としてNDIRを用いたNOx分析装置に本発明を適用した場合を、その一例として説明する。
<Basic configuration of a plurality of component measuring analyzers according to the present invention>
The present invention is an analyzer for measuring a plurality of components in a sample, and calibrates the device using a gas obtained by introducing the sample into the conversion means X and converting a specific measurement component A into another measurement component B as a span gas. It is characterized by that. In particular, the present invention is suitable for securing a calibration means in an analyzer that targets measurement components for which span gas is difficult to obtain, such as NH 3 , NO 2, HCl, and Cl 2 . Hereinafter, as a specific embodiment, a case where the present invention is applied to a NOx analyzer using NDIR as a measuring means will be described as an example.
図1は、この発明に係る分析装置の基本的な構成を例示している(第1構成例)。
試料入口1から吸引採取された試料は、ダストフィルタ2によって清浄にした後、吸引ポンプ3を経由して二分され、一方(流路Sa)は変換手段Xとして試料中のNO2を選択的にNOに変換するコンバータ4を経由して測定手段5に導入され、他方(流路Sb)は何も処理されずに流路抵抗6を経由して測定手段5に導入される。通常の測定時は、流路Sbが測定手段5と接続され、機能チェックおよび校正などの処理時に流路Saに接続される。両者の切換は測定手段5の上流に設けられた電磁弁(切換弁)7によって行われる。校正ガスは校正ガス入口8から導入される。このとき、測定成分AがNO2となり、変換される測定成分BがNOとなる。測定手段5からの出力は、演算処理手段(図示せず)に導入され、比較演算されて、測定成分NO2の校正係数やコンバータ4の変換効率や測定成分NO2の誤差などのデータとともにメモリされ、あるいはさらに演算処理されて、表示部(図示せず)などに画像表示をしたり装置外部に転送・通信される。
FIG. 1 illustrates a basic configuration of an analyzer according to the present invention (first configuration example).
The sample collected by suction from the
コンバータ4は、例えば、グラファイトや活性炭粒子などを担体とし、その表面にモリブデン系触媒を担持させたカーボン系のエレメントを所定量封入したユニットを用いることが好ましい。150〜200℃程度の低温で90〜95%以上の高い変換効率Tを確保し長期間活性を維持することが可能であるためである。
The
測定手段5は、(a)測定成分に対する選択性を有する検出器を用いる方法や、(b)非選択性の検出器を用い光学フィルタ(干渉フィルタなど)などによって測定成分に対する選択性を確保する方法、あるいは(c)選択性を有する検出器と干渉フィルタと組み合わせて高い選択性を確保する方法などがある。非選択性検出器としては、NDIRにおけるパイロ検出器やサーモパイル検出器などを挙げることができる。選択性を有する検出器としては、NDIRにおける測定成分あるいは同等の赤外線吸収特性を有する成分を封入したニューマティック検出器を挙げることができる。 The measurement means 5 ensures the selectivity for the measurement component by (a) a method using a detector having selectivity for the measurement component, or (b) an optical filter (such as an interference filter) using a non-selectivity detector. And (c) a method of ensuring high selectivity by combining a detector having selectivity and an interference filter. Examples of the non-selective detector include a pyro detector and a thermopile detector in NDIR. Examples of the detector having selectivity include a pneumatic detector in which a measurement component in NDIR or a component having equivalent infrared absorption characteristics is enclosed.
具体的には、(a)または(c)の方法の例として図2に示すような、ビームスプリッタ21を用い、NO用検出器22a及びNO2用検出器22bでNO及びNO2成分を同時に検出する多成分測定用NDIRを用いた場合を示す。ビームスプリッタ21には、例えばNO用の干渉フィルタ(中心波長を5.4μmとするバンドパスフィルタ)を用い、ビームスプリッタ21を透過した中心波長を5.4μmとする赤外線をNO用検出器22aで検出し、ビームスプリッタ21によって反射した前記透過赤外線以外の波長域の赤外線をNO2用の干渉フィルタ(中心波長を6.0μmとするバンドパスフィルタ)23を介してNO2用検出器22bで検出する。光源部24から発生した赤外線が、試料セル部25内部で、試料中の測定成分NO及びNO2の濃度に対応した量吸収され、その赤外線吸収量を各検出器22aおよび22bにより検出することによって、試料中のNO及びNO2の濃度を検出することができる。各検出器22aおよび22bからの出力は各々前置増幅器26a、26bによって増幅された後、演算処理部27において増幅・演算処理される。
Specifically, as an example of the method (a) or (c), a
通常の測定においては、試料は流路Sbを経て測定手段5に導入され、NO用検出器22a及びNO2用検出器22bの各出力を演算処理部27において換算することによって、NO成分とNO2成分の濃度、およびこれらを加算することによってNOx成分の濃度を同時に得ることができる。
In normal measurement, the sample is introduced into the measuring means 5 through the flow path Sb, and the NO component and NO NO are converted by converting the outputs of the
なお、測定手段5は、NO用検出手段及びNO2用検出手段を有する方法であれば、特に制限はなく、NDIR以外にもNDUVを用いることも可能である。また、NDIRについても上記(a)あるいは(c)の方法以外に、(b)の方法として例えば図3に例示するような複数の固体検出器(例えばパイロ検出器など)を有するNDIRがある。光源部24からの赤外線が試料セル部25を介して検出器31a、31b、31cに導入されるが、モータによって駆動されるチョッパ32がその光学系の中間に設けられ、前記赤外線は断続光となって、検出器31a、31b、31cに投入される。光源部24と検出器31a、31b、31cの間には、通常測定対象成分に対応した波長域の赤外線を選択的に透過する光学フィルタ33a、33b、33cが設けられ、試料セル部25に導入された試料ガス中の測定成分による赤外線吸収の変化のみを検出している。
The measuring means 5 is not particularly limited as long as it has a method for detecting NO and a means for detecting NO 2 , and NDUV can be used in addition to NDIR. As for NDIR, in addition to the method (a) or (c), there is NDIR having a plurality of solid state detectors (eg, pyro detectors) as exemplified in FIG. 3 as the method (b). Infrared light from the
<本発明に係る分析装置の基本的なチェックあるいは処理機能>
次に、本発明の特徴の1つである上記分析装置の基本的なチェックあるいは処理機能について説明する。本発明に係る分析装置は、サンプリング系に別途配設した変換手段Xに測定成分Aを含む試料等を導入し、変換された試料を測定手段5により検出し、導入前後の出力Aと出力Bとを比較演算することによって、(1)測定成分Aの校正機能、(2)測定成分Aの検出機能(干渉影響などの誤差のチェック機能を含む)、(3)試料処理手段の処理機能(変換手段Xの変換機能を含む)、(4)演算処理手段の処理機能、のチェック、および/または、各機能のいずれかあるいはいくつかの組合せに基づく処理を行うことを可能となる。特に試料測定中に、かかる機能をチェックあるいは処理を行うことができる点に優位性がある。なお、(4)演算処理手段の処理機能については、(1)〜(3)の機能のチェックあるいは処理時にチェックあるいは処理することができる。また、(2)測定成分Aの検出機能についても、干渉影響などの誤差のチェック機能以外は同様であり、(3)試料処理手段の処理機能についても、変換手段Xの変換機能以外は同様である。
<Basic check or processing function of analyzer according to the present invention>
Next, a basic check or processing function of the analysis apparatus, which is one of the features of the present invention, will be described. The analyzer according to the present invention introduces a sample containing the measurement component A into the conversion means X separately provided in the sampling system, detects the converted sample by the measurement means 5, and outputs A and B before and after the introduction. (1) Calibration function of measurement component A, (2) Detection function of measurement component A (including a function for checking errors such as interference effects), (3) Processing function of sample processing means ( (Including the conversion function of the conversion means X), (4) the processing function of the arithmetic processing means, and / or processing based on any one or some combination of the functions. In particular, there is an advantage in that such a function can be checked or processed during sample measurement. Note that (4) the processing function of the arithmetic processing means can be checked or processed at the time of checking or processing the functions of (1) to (3). Also, (2) the detection function of the measurement component A is the same except for the error checking function such as interference influence, and (3) the processing function of the sample processing means is the same except for the conversion function of the conversion means X. is there.
(1)測定成分Aの校正機能のチェックあるいは処理
複数の測定成分A(濃度a)、測定成分B(濃度b)、測定成分C(濃度c)・・・を含む試料等を測定するとともに(測定手段の出力は個別に、出力A=a、出力B=b、出力C=c、・・・となる。)、試料等の一部あるいは全部を変換手段Xに導入し変換された試料等を測定した場合、変換手段Xの変換効率が100%で出力Aに他の成分の干渉影響などの誤差がなければ、測定手段の出力は、個別にA’=0、B’=a’+b、C’=c、・・・となる。このとき、本来、出力Aの減少量と出力Bの増加量は同一で測定成分Aの濃度aに相当することから、a=a’となるはずである。しかし、実際には測定手段の感度変化があることから、a≠a’となる。そこで、aとa’の比(校正係数)を求めることによって両者の感度の相関関係を知ることができる。つまり、例えば出力Aの感度を正確に校正することができれば、その感度を基準に他方の感度の校正を行うことができることを意味する。
(1) Checking or processing calibration function of measurement component A While measuring a sample or the like containing a plurality of measurement components A (concentration a), measurement component B (concentration b), measurement component C (concentration c) ( The output of the measurement means is individually output A = a, output B = b, output C = c,...), A sample or the like converted by introducing part or all of the sample into the conversion means X When the conversion efficiency of the conversion means X is 100% and there is no error such as interference effects of other components in the output A, the output of the measurement means is A ′ = 0 and B ′ = a ′ + b individually. , C ′ = c,. At this time, since the decrease amount of the output A and the increase amount of the output B are essentially the same and correspond to the concentration a of the measurement component A, it should be a = a ′. However, since there is actually a change in sensitivity of the measuring means, a ≠ a ′. Therefore, by obtaining the ratio of a and a ′ (calibration coefficient), the correlation between the sensitivity of the two can be known. That is, for example, if the sensitivity of the output A can be accurately calibrated, it means that the other sensitivity can be calibrated based on the sensitivity.
具体的には、NO検出部とNO2検出部を有する測定手段を有する分析装置において、装置の校正時にNO検出部の校正のみを行い、試料の測定中において、NO2をNOに変換することができる変換手段Xに試料を導入し、試料中のNO2を変換前はNO2検出部で検出しNOに変換後はNO検出器で測定することによって、NO検出部とNO2検出部の感度比を求めることが可能となる。その結果、校正済のNOを基にNO2の校正を行うことが可能となり、不安定なNO2の校正ガスを不要とすることが可能となる。 Specifically, in an analyzer having a measuring means having a NO detector and a NO 2 detector, only the NO detector is calibrated during calibration of the device, and NO 2 is converted to NO during sample measurement. introducing the sample to the conversion means X which can, after conversion to NO 2 in the sample before conversion to NO detected by NO 2 detecting section by measuring by NO detector, NO detector and NO 2 detecting section It becomes possible to obtain the sensitivity ratio. As a result, NO 2 can be calibrated based on calibrated NO, and unstable NO 2 calibration gas can be dispensed with.
(2)測定対象成分Aの誤差のチェック機能のチェックあるいは処理
また、上記(1)の条件の下で、もし干渉影響などがある場合、出力Aの感度を正確に校正していれば(校正後の出力A=a”)、誤差ΔA=a”−a’となる。つまり、測定中における試料中の他の成分の影響度を検出することができ、その値を実際の測定値に対して演算・補正することによって精度の高い実測値を得ることができることを意味する。
(2) Checking or processing of error checking function of measurement target component A Also, if there is an interference effect under the condition (1) above, if the sensitivity of output A is accurately calibrated (calibration The subsequent output A = a ″) and the error ΔA = a ″ −a ′. In other words, it is possible to detect the degree of influence of other components in the sample during measurement, and to obtain an actual measurement value with high accuracy by calculating and correcting the value with respect to the actual measurement value. .
具体的には、上記測定成分Aの校正時に同時に演算処理することによって行うことが可能である。また、測定成分Aの校正時に校正係数の異常などが発生したときに、そのときにデータを基に誤差をチェックし補正処理を行うことも可能である。 Specifically, it is possible to perform the calculation process at the same time as the measurement component A is calibrated. Further, when a calibration coefficient abnormality or the like occurs during calibration of the measurement component A, it is also possible to check the error based on the data at that time and perform correction processing.
(3)変換手段Xの変換機能のチェックあるいは処理
また、本分析装置においては、測定成分Aを測定成分Bに変換する変換手段Xは測定成分Aの校正時あるいは誤差の確認・補正時のみに使用し常時使用されることがないことから、その変換効率の低下は少なく長期間使用することが可能である。従って、製造時の変換効率を長期間維持することが可能であることから、製造時の変換効率をメモリしておき測定成分Aの校正あるいは誤差の確認・補正に適用する方法を採ることも可能である。しかしながら、本分析装置において測定成分Aの校正は重要な役割を果たすことから、測定成分Aの濃度が高い場合などにおいては比較的短期間での効率低下が生じることもあり、頻繁に検査できることが好ましい。
(3) Checking or processing of conversion function of conversion means X In this analyzer, the conversion means X for converting the measurement component A into the measurement component B is used only when the measurement component A is calibrated or when an error is confirmed / corrected. Since it is used and not always used, the conversion efficiency is hardly lowered and it can be used for a long time. Therefore, since it is possible to maintain the conversion efficiency at the time of manufacture for a long time, it is also possible to take a method of storing the conversion efficiency at the time of manufacture and applying it to the calibration of the measurement component A or the error confirmation / correction. It is. However, since the calibration of the measurement component A plays an important role in this analyzer, the efficiency may be decreased in a relatively short period when the concentration of the measurement component A is high, so that it can be frequently inspected. preferable.
具体的には、測定成分A複数の測定成分A(濃度a)、測定成分B(濃度b)、測定成分C(濃度c)・・・を含む試料等を測定するとともに、その一部あるいは全部を変換効率がTの変換手段Xに導入した場合、測定成分Aの校正がされ誤差が無視できる状態において変換された試料を測定すると、測定手段の出力は、個別にA’=a×(1−T)、B’=a×T+b、C’=c、・・・となる(仮に、変換手段の変換効率Tが理想的に100%であれば、測定手段の出力は、個別にA’=0、B’=a+b、C=c、・・・となる)。
従って、変換手段の変換効率T=1−A’/aを算出することができる。
Specifically, a sample containing a plurality of measurement components A (concentration a), measurement component B (concentration b), measurement component C (concentration c)... Is introduced into the conversion means X having a conversion efficiency of T, when measuring the sample converted in a state where the measurement component A is calibrated and the error can be ignored, the output of the measurement means is individually A ′ = a × (1 −T), B ′ = a × T + b, C ′ = c,... (If the conversion efficiency T of the conversion means is ideally 100%, the output of the measurement means is individually A ′. = 0, B ′ = a + b, C = c,.
Therefore, the conversion efficiency T = 1−A ′ / a of the conversion means can be calculated.
(4)各機能の同時チェックあるいは処理
以上は、各機能を個別にチェックあるいは処理することができることを説明したが、現実には、出力Aの感度の変化や誤差が存在し、かつ変換効率Tが不明確な場合にチェックあるいは処理が必要となる。
(4) Simultaneous check or processing of each function As described above, it has been explained that each function can be checked or processed individually. However, in reality, there is a change or error in the sensitivity of the output A, and the conversion efficiency T It is necessary to check or process when it is unclear.
このとき、まずこれら3つの指標のうちの2つについて基準を定め(例えば、直前の校正係数の採用、誤差をゼロあるいは直前の誤差値の採用、変換効率100%の採用)、変換前後の出力Aおよび出力Bを比較演算して他の1つの指標を絞り込む。次に、絞り込んだ指標を使って比較演算を行い、順次これを繰り返し、校正、補正あるいは変換効率の決定を行うことによって、1つの条件下でのデータを基に、精度の高い実測値を得ることができる。あるいは、複数の測定条件での変換前後の出力Aおよび出力Bを比較演算することによって精度の高い実測値を得ることができる。具体的には、次項に詳しい。 At this time, first, a standard is set for two of these three indexes (for example, adoption of the immediately previous calibration coefficient, adoption of zero error or previous error value, adoption of 100% conversion efficiency), and output before and after conversion. A and B are compared and another one index is narrowed down. Next, a comparison operation is performed using the narrowed down index, and this is repeated in sequence, and calibration, correction, or conversion efficiency determination is performed to obtain highly accurate measured values based on data under one condition be able to. Alternatively, a highly accurate actual measurement value can be obtained by comparing and calculating the output A and the output B before and after conversion under a plurality of measurement conditions. Specifically, see the next section.
<本発明に係る分析装置の具体的なチェック方法および処理方法>
さらに、上記の分析装置の基本的なチェックあるいは処理機能を利用して、具体的にNO/NO2分析装置の計器校正、変換手段の変換効率のチェックおよび誤差の検査および補正方法について詳述する。
<Specific Checking Method and Processing Method for Analyzing Apparatus According to the Present Invention>
Further, using the basic check or processing function of the above-described analyzer, specifically, the instrument calibration of the NO / NO 2 analyzer, the conversion efficiency check of the conversion means, and the error inspection and correction method will be described in detail. .
通常分析装置は、測定開始前あるいは定期的にゼロガスおよびスパンガスによって校正を行うが、NO2成分については上述のように長期間安定なスパンガスの作製が困難であることから、ゼロ校正のみを行い、本分析装置におけるスパン校正は、NO成分のみスパンガスによる計器校正を行う。 Usually, the analyzer calibrates with zero gas and span gas before the start of measurement or periodically, but for the NO 2 component, since it is difficult to produce a stable span gas for a long period of time as described above, only zero calibration is performed. The span calibration in this analyzer is an instrument calibration using span gas only for the NO component.
また、本分析装置におけるNO2成分のスパン校正およびコンバータ4の変換効率Tの検査に関しては、以下の方法によって行うことができる。図1および図2に基づき述べる。
In addition, the span calibration of the NO 2 component and the inspection of the conversion efficiency T of the
(1)予め、ゼロ校正をNO成分およびNO2成分について行い、スパン校正はNO成分のみ行っておく。 (1) Perform zero calibration for the NO component and NO 2 component in advance, and perform span calibration only for the NO component.
(2)流路Sbを測定手段5と接続した状態で、NO2が所定量含まれるガスZ(濃度の正確さは問わない)を、試料ガスとして試料入口1または校正ガス入口8から測定手段5に導入する。
このときのNO用検出器22a及びNO2用検出器22bの出力をメモリしておく。
ここでは、NO成分の出力を0ppm、NO2成分の出力を100ppmと仮定する。
(2) In a state where the flow path Sb is connected to the measuring means 5, the gas Z containing a predetermined amount of NO 2 (regardless of the accuracy of concentration) is used as the sample gas from the
The outputs of the
Here, it is assumed that the output of the NO component is 0 ppm and the output of the NO 2 component is 100 ppm.
(3)次に、電磁弁7を作動させコンバータ4を含む流路Saを測定手段5に接続した状態で、流路Saを経由してガスZを測定手段5に導入する。
このときのNO用検出器22a及びNO2用検出器22bの出力をメモリする。
(3) Next, the gas Z is introduced into the measuring means 5 via the flow path Sa in a state where the
The outputs of the
(3−1)ここで、NO成分の出力が90ppm、NO2成分の出力が0ppmとなった場合を想定すると、NO2成分の出力に対する他の成分の干渉影響による誤差はない。また、NO2用検出器22bの出力の変化から、NO2成分が完全に変換されたことからコンバータ4の変換効率Tは100%となる。
このとき、NO成分の出力が90ppmであることから変換前のNO2成分の正確な値は、90ppmであることが分かる。
一方、(2)におけるNO2成分の出力は100ppmであることから、NO2成分のスパン校正として、NO2用検出器22bの出力に対し乗数(校正係数)90/100=0.9を掛ける処理を行うことによって正しい検出値を得ることができる。
また、このことは同時に、NO2用検出器22bが適切に機能していることを証明するものである。
(3-1) Here, assuming that the output of the NO component is 90 ppm and the output of the NO 2 component is 0 ppm, there is no error due to the interference effect of other components on the output of the NO 2 component. Further, the conversion efficiency T of the
At this time, since the output of the NO component is 90 ppm, it can be seen that the accurate value of the NO 2 component before conversion is 90 ppm.
On the other hand, since the output of the NO 2 component is 100ppm in (2), as the span calibration of NO 2 component, multiplied by a multiplier (calibration factor) 90/100 = 0.9 to the output of the NO 2 detector 22b A correct detection value can be obtained by performing the processing.
This also proves that the NO 2 detector 22b is functioning properly.
(3−2)次に、NO成分の出力が80ppm、NO2成分の出力が10ppmとなった場合を想定する。NO2成分の出力に対する他の成分の干渉影響による誤差がないとすれば、NO2用検出器22bの出力の変化から、コンバータ4の変換効率T=(100−10)/100=90%となる。
このとき、NO成分の出力が80ppmであることから変換前のNO2成分の正確な値は、80/90×100=89ppmであることが分かる。
一方、変換前におけるNO2成分の出力は100ppmであることから、NO2成分のスパン校正として、NO2用検出器22bの出力に対し乗数(校正係数)89/100=0.89を掛ける処理を行うことによって正しい検出値を得ることができる。
このことは同時に、NO2用検出器22bが適切に機能していることを証明するものである。
(3-2) Next, it is assumed that the output of the NO component is 80 ppm and the output of the NO 2 component is 10 ppm. If there is no error due to the influence of interference of other components on the output of the NO 2 component, the conversion efficiency T = (100−10) / 100 = 90% of the
At this time, since the output of the NO component is 80 ppm, it can be seen that the accurate value of the NO 2 component before conversion is 80/90 × 100 = 89 ppm.
On the other hand, since the output of the NO 2 component in the pre-conversion is 100 ppm, as the span calibration of NO 2 component, to the output of the NO 2 detector 22b multiplying the multiplier (calibration factor) 89/100 = 0.89 processing By performing the above, a correct detection value can be obtained.
This at the same time proves that the NO 2 detector 22b is functioning properly.
(4)また、実際に測定する試料に近い条件として、(2)におけるNO成分の出力を50ppm、NO2成分の出力を50ppmと仮定する。 (4) Further, as conditions close to the sample to be actually measured, it is assumed that the output of the NO component in (2) is 50 ppm and the output of the NO 2 component is 50 ppm.
(4−1)次に、電磁弁7を作動させコンバータ4を含む流路Saを測定手段5に接続した状態で、流路Saを経由してガスZを測定手段5に導入する。
(4-1) Next, the gas Z is introduced into the measuring means 5 via the flow path Sa in a state where the
(4−2)ここで、NO成分の出力が90ppm、NO2成分の出力が5ppmとなった場合、NO2成分の出力が他の成分の干渉影響による誤差がないと仮定すると、NO2用検出器22bの出力の変化から、コンバータ4の変換効率T=(50−5)/50=90%となる。
このとき、NO成分の出力が90ppmであることから変換前のNO2成分の正確な値は、(90−50)/90×100=44ppmであることが分かる。
一方、変換前のNO2成分の出力は50ppmであることから、NO2成分のスパン校正係数は、NO2成分の正確な値に対するNO2成分の出力の比(校正係数)44/50=0.88で表すことができ、NO2用検出器22bの出力に対し乗数0.88を掛ける処理を行うことによって正しい検出値を得ることができる。
(4-2) Here, when the output of the NO component is 90 ppm and the output of the NO 2 component is 5 ppm, assuming that the output of the NO 2 component has no error due to the interference effect of other components, it is for NO 2 From the change in the output of the
At this time, since the output of the NO component is 90 ppm, it can be seen that the accurate value of the NO 2 component before the conversion is (90-50) / 90 × 100 = 44 ppm.
On the other hand, since the output of the NO 2 component before conversion is 50 ppm, the span calibration factor NO 2 component, the ratio of the output of the NO 2 component to exact values of NO 2 component (calibration factor) 44/50 = 0 .88, and a correct detection value can be obtained by performing a process of multiplying the output of the NO 2 detector 22b by a multiplier of 0.88.
(5)一方、上記(3−2)および(4−2)の条件において、NO2成分の出力が他の成分の干渉影響による誤差があるか否かが不明な場合について検討する。 (5) On the other hand, the case where it is unclear whether the output of the NO 2 component has an error due to the interference effect of other components under the above conditions (3-2) and (4-2) will be considered.
(5−1)コンバータ4の変換効率Txが予め得られている場合であって、上記の変換効率Tと一致する場合には、NO2がNOに選択的に変換されていることを条件として他の成分の干渉影響による誤差がないことを表している。
(5-1) When the conversion efficiency Tx of the
(5−2)上記の変換効率Tが予め得られているコンバータ4の変換効率Txと一致しない場合には、コンバータ4の変換効率としてTxを適用し、NO2成分の出力誤差Δ(NO2)を得ることができる。
つまり、上記(3−2)と同一条件においては、真のNO2濃度は80/Tx(ppm)となる。次に、これと変換前後のNO2出力差(100−10)との比(校正係数)f=80/Tx/(100−10)=0.89から、変換前のNO2出力100に対する感度校正を行い、出力誤差Δ(NO2)を含む校正後の変換前のNO2出力を得る。これと真のNO2濃度との差が出力誤差Δ(NO2)となる。
Δ(NO2)=100×80/Tx/(100−10)−80/Tx
=8.9/Tx (ppm)
また、上記(4−2)と同一条件においては、真のNO2濃度は(90−50)/Tx(ppm)となる。次に、これと変換前後のNO2出力差(50−5)との比(校正係数)f=(90−50)/Tx/(50−5)=0.89から、変換前のNO2出力50に対する感度校正を行い、出力誤差Δ(NO2)を含む校正後の変換前のNO2出力を得る。これと真のNO2濃度との差が出力誤差Δ(NO2)となる。
Δ(NO2)=50×(90−50)/Tx/(50−5)−(90−50)/Tx
=4.4/Tx (ppm)
(5-2) When the above conversion efficiency T does not coincide with the conversion efficiency Tx of the
That is, under the same conditions as the above (3-2), the true NO 2 concentration is 80 / Tx (ppm). Next, from the ratio (calibration coefficient) f = 80 / Tx / (100-10) = 0.89 between this and the NO 2 output difference (100−10) before and after conversion, the sensitivity to the NO 2 output 100 before conversion Calibration is performed to obtain a post-conversion post-conversion NO 2 output that includes an output error Δ (NO 2 ). The difference between this and the true NO 2 concentration is the output error Δ (NO 2 ).
Δ (NO 2 ) = 100 × 80 / Tx / (100−10) −80 / Tx
= 8.9 / Tx (ppm)
Further, under the same conditions as the above (4-2), the true NO 2 concentration is (90-50) / Tx (ppm). Next, from the ratio (calibration coefficient) f = (90-50) / Tx / (50-5) = 0.89 between this and the NO 2 output difference before and after conversion (50-5), NO 2 before conversion Sensitivity calibration is performed on the output 50 to obtain a post-conversion NO 2 output after conversion including an output error Δ (NO 2 ). The difference between this and the true NO 2 concentration is the output error Δ (NO 2 ).
Δ (NO 2 ) = 50 × (90−50) / Tx / (50−5) − (90−50) / Tx
= 4.4 / Tx (ppm)
(5−3)また、上記のいずれにも該当しない場合にあっては、2つの測定条件においてコンバータ4による変換を行うことによって、校正係数f、変換効率TおよびNO2成分の出力誤差Δ(NO2)を得ることが可能となる。
具体的には、(4)の条件である「NO成分の出力を50ppm、NO2成分の出力を50ppm」が(4−2)の条件である「NO成分の出力が90ppm、NO2成分の出力が5ppm」となった場合に加え、例えば「NO成分の出力を70ppm、NO2成分の出力を30ppm」の条件の試料を変換して「NO成分の出力が90ppm、NO2成分の出力が4ppm」となった場合を設定し、比較演算することによって、正確な測定値の算出が可能である。
具体的には、NO2成分の出力の校正係数をf、コンバータ4の変換効率をT、NO2成分の出力誤差をΔ(上記2つの条件での差異はないとする)とすると、下式が成立し、
50+50×f×T=90 → f×T=0.8
50×f×(1−T)+Δ=5 → Δ+50f=45
30×f×(1−T)+Δ=4 → Δ+30f=28
f=0.925、Δ=0.25ppm、T=86.5%を得ることができる。
従って、通常の測定においては、(NO2成分の出力×f−Δ)をNO2成分の補正後の出力として適用することによって精度の高い測定が可能となる。
なお、Δを共存成分の変化に対応して演算可能であれば、さらに高い精度の測定値を得ることができる。
(5-3) If none of the above applies, conversion by the
Specifically, the condition (4) “NO component output 50 ppm, NO 2 component output 50 ppm” is (4-2) condition “NO component output 90 ppm, NO 2 component In addition to the case where the output is 5 ppm, for example, a sample having a condition of “NO component output of 70 ppm and NO 2 component output of 30 ppm” is converted, and “NO component output is 90 ppm and NO 2 component output is By setting the case of “4 ppm” and performing a comparison operation, an accurate measurement value can be calculated.
Specifically, if the calibration coefficient of the NO 2 component output is f, the conversion efficiency of the
50 + 50 × f × T = 90 → f × T = 0.8
50 × f × (1−T) + Δ = 5 → Δ + 50f = 45
30 × f × (1−T) + Δ = 4 → Δ + 30f = 28
f = 0.925, Δ = 0.25 ppm, T = 86.5% can be obtained.
Therefore, in normal measurement, (NO 2 component output × f−Δ) is applied as an output after correction of the NO 2 component, thereby enabling highly accurate measurement.
If Δ can be calculated in accordance with the change of the coexisting component, a measured value with higher accuracy can be obtained.
(6)以上の結果を、纏めると、表1の通りとなる。 (6) Table 1 summarizes the above results.
(7)以上のように、本分析装置によれば、特別なスパンガスを準備しなくてもNO2成分のスパン校正ができ、不安定なNO2の校正ガスが不要となる。また、同時にコンバータ4の変換効率Tの検査あるいは測定手段の機能および誤差の検査も可能となる。こうして得られた校正係数f、変換効率TおよびNO2成分の出力誤差Δ(NO2)は次回の機能確認および処理時まであるいは所定の期間メモリし、新規データとの比較によって、分析装置の保守の要否を判断する指標として有効に活用することができる。
さらに、通常の測定時は流路Saを使用することがないことから、コンバータ4は初期状態の変換効率T0が維持できているとする設定も可能であり、装置製造時の変換効率T0をメモリしておき、校正時に用いることも可能である。
特に、上記に用いた試料ガスは、実動時の試料そのものであり、実際の試料を測定中において随時変換手段に試料を切り換えて導入することによって、特定の測定成分についての検出感度の校正を行うことができ、かつ、変換手段の変換効率Tをも検査ができるという優れた機能を有する装置となる。
(7) As described above, according to the present analyzing apparatus, the span calibration of the NO 2 component can be performed without preparing a special span gas, and an unstable calibration gas of NO 2 becomes unnecessary. At the same time, it is possible to inspect the conversion efficiency T of the
Furthermore, since the flow path Sa is not used during normal measurement, the
In particular, the sample gas used above is the actual sample itself, and the detection sensitivity of a specific measurement component can be calibrated by switching the sample to the conversion means at any time during measurement of the actual sample. The apparatus has an excellent function that it can be performed and the conversion efficiency T of the conversion means can also be inspected.
<上記分析装置の適用>
上記の構成・機能を有する分析装置は、NO2をNOに変換する変換手段を用いたNOx分析装置に適用することができるだけではなく、以下の分析装置にも適用可能である。
(1)NOをNO2に変換する変換手段を用い、NO検出器とNO2検出器を含む複数の検出器を有するNDIRまたはNDUVを用いたNOx(/NO/NO2)分析装置。大気中あるいは固定排出源や移動排出源からの排気ガスの測定などに有用である。
(2)NH3をNOやNO2に変換する変換手段を用い、NO検出器とNH3検出器を含む(NO2検出器を含めることも可能)複数の検出器を有するNDIRまたはNDUVを用いたNOxおよびNH3分析装置。脱硝プラントにおけるNH3注入量の監視・制御などに有用である。
(3)NH3とNOを反応させH2OとN2に変換する変換手段を用い、NO検出器とNH3検出器を含む(NO2検出器を含めることも可能)複数の検出器を有するNDIRまたはNDUVを用いたNOxおよびNH3分析装置。上記同様、脱硝プラントにおけるNH3注入量の監視・制御などに有用である。
(4)炭化水素(HC)をCOやCO2に変換する変換手段を用い、CO検出器とCO2検出器を含む複数の検出器を有するNDIRを用いたHC/CO/CO2分析装置。爆発予防などの安全監視用、あるいは廃棄物貯蔵サイロのガス監視などに有用である。
<Application of the above analyzer>
The analyzer having the above-described configuration and function can be applied not only to a NOx analyzer using a conversion unit that converts NO 2 into NO, but also to the following analyzers.
(1) A NOx (/ NO / NO 2 ) analyzer using NDIR or NDUV having a plurality of detectors including a NO detector and a NO 2 detector, using a conversion means for converting NO into NO 2 . It is useful for measuring the exhaust gas from the atmosphere or from fixed or mobile sources.
(2) Using NDIR or NDUV having a plurality of detectors including a NO detector and an NH 3 detector (including NO 2 detector) using a conversion means for converting NH 3 into NO or NO 2 There was NOx and NH 3 analyzer. This is useful for monitoring and controlling the NH 3 injection amount in a denitration plant.
(3) Using a conversion means for reacting NH 3 and NO to convert to H 2 O and N 2 , including a NO detector and an NH 3 detector (a NO 2 detector can also be included), a plurality of detectors NOx and NH 3 analyzer using NDIR or NDUV. As above, it is useful for monitoring and controlling the NH 3 injection amount in a denitration plant.
(4) An HC / CO / CO 2 analyzer using NDIR having a plurality of detectors including a CO detector and a CO 2 detector, using a conversion means for converting hydrocarbon (HC) into CO or CO 2 . It is useful for safety monitoring such as explosion prevention or gas monitoring of waste storage silos.
また、上記分析装置であっては、測定成分Aと測定成分Bが同一元素を含む物質である場合に本発明の特徴を有効に活かすことができる。つまり、変換手段によって酸化あるいは還元といった比較的簡単な変換処理によって、特定の測定成分を他の測定成分に変換することが可能となる。従って、上述のような2つの測定成分の相関から、分析装置の校正を容易にし、校正ガスの不要化あるいは共通化、あるいは変換手段の効率確認の容易化を可能にすることができる。 Moreover, in the said analyzer, when the measurement component A and the measurement component B are the substances containing the same element, the characteristic of this invention can be utilized effectively. That is, a specific measurement component can be converted to another measurement component by a relatively simple conversion process such as oxidation or reduction by the conversion means. Therefore, from the correlation between the two measurement components as described above, the calibration of the analyzer can be facilitated, calibration gas can be eliminated or shared, or the efficiency of the conversion means can be easily confirmed.
<本発明に係る分析装置の他の構成例(第2構成例)>
次に、上記第1構成例の応用として、従前の分析装置に対しても本発明の技術思想を適用し、機能チェックおよび処理のために変換手段Xを配設することが可能である。
具体的には、図4に例示するように、試料処理手段に測定成分Aを選択的に測定成分Bに変換する変換手段Yを有する流路Sa、および測定手段5に少なくとも測定成分Bの濃度を検出する検出部を有し、かつ該変換手段Yを通過した試料と通過しない試料とを切り換えて測定手段5に導入することによって、測定成分Aおよび測定成分Bの濃度を検出する分析装置において、その試料処理手段に測定成分Aを選択的に測定成分Bに変換する変換手段Xを有する流路Scを配設し、各機能をチェックおよび処理する方法を挙げることができる。以下同様に、測定手段としてNO用検出器のみを有するNDIRを用いたNOx分析装置に本発明を適用した場合として説明する。測定成分AがNO2となり、変換される測定成分BがNOとなる。
<Another configuration example of the analyzer according to the present invention (second configuration example)>
Next, as an application of the first configuration example, it is possible to apply the technical idea of the present invention to a conventional analyzer and to provide the conversion means X for function check and processing.
Specifically, as illustrated in FIG. 4, the flow path Sa having the conversion means Y that selectively converts the measurement component A into the measurement component B in the sample processing means, and the concentration of at least the measurement component B in the measurement means 5 An analyzer for detecting the concentrations of the measurement component A and the measurement component B by switching between the sample that has passed through the conversion means Y and the sample that has not passed through the conversion means Y and introducing them into the measurement means 5 A method of checking and processing each function by arranging a flow channel Sc having conversion means X for selectively converting measurement component A into measurement component B in the sample processing means can be mentioned. Similarly, the case where the present invention is applied to a NOx analyzer using NDIR having only a NO detector as a measuring means will be described below. The measurement component A becomes NO 2 and the converted measurement component B becomes NO.
試料入口1から吸引採取されダストフィルタ2によって清浄化した後の試料を分岐し、変換手段Yであるコンバータ4aによって試料中のNO2をNOに変換した試料Sa(流路Sa)と、前記清浄化された後何も処理されずに流路抵抗6を経由した試料Sb(流路Sb)と、機能チェックおよび処理のための変換手段Xであるコンバータ4cによって試料中のNO2をNOに変換した試料Sc(流路Sc)が、切換弁7aを介して測定手段5に導入される。通常測定時においては流路Saと流路Sbの切り換えが行われ、試料中のNO2が多い場合やNO2濃度測定が重要な役割を有する場合などには、常時あるいは高い頻度で行われる。機能チェックおよび処理時には、流路Saと流路Scとが切換弁7aによって切り換えられる。ガスの切換、校正ガスの導入、コンバータ4aおよび4cなどの構成要素は第1構成例と同様である。
A sample Sa (channel Sa) in which NO 2 in the sample is converted into NO by a
測定手段5は、NO用検出器を有する1成分用のNDIRを用いることができるが、SO2やCOなど他の測定成分用検出器をも有する多成分用NDIRを用いることも可能である。ここではNO用検出器のみを有するNDIRの場合について説明する。 The measuring means 5 can use a one-component NDIR having a NO detector, but can also use a multi-component NDIR having other detectors such as SO 2 and CO. Here, a case of NDIR having only a NO detector will be described.
通常の測定においては、切換弁7aによって流路Saと流路Sbを切り換え、試料Saと試料Sbを一定の周期で切り換えて測定手段5に導入することによって、NOx成分とNO成分の濃度を得ることができ、これら測定手段5からの出力を演算処理部27において減算することによって、NOx成分、NO成分およびNO2成分の濃度を同時に得ることができる。機能チェックおよび処理時においては、切換弁7aによって流路Saと流路Scを切り換え、試料Saと試料Scを一定の周期で切り換えて測定手段5に導入することによって、NO成分の濃度の変化はないが基準となるNOx成分の濃度を得ることができ、これら測定手段5からの出力を演算処理部27において減算することによって、NOx成分、NO成分およびNO2成分の基準となる濃度を同時に得ることができる。
In normal measurement, the flow path Sa and the flow path Sb are switched by the switching
<第2構成例に係る分析装置の基本的な機能>
次に、第2構成例に係る分析装置の基本的な機能について説明する。
第2構成例に係る分析装置は、サンプリング系に別途配設した変換手段Xに測定成分Aを含む試料等を導入し、変換された試料を測定手段5により検出し、導入前後の出力Aと導入前後の出力Bとを比較演算することによって、第1構成例と同様、(1)測定成分Aの校正機能、(2)測定成分Aの検出機能(干渉影響などの誤差のチェック機能を含む)、(3)試料処理手段の処理機能(本構成例については変換手段Yの変換機能を含む)、(4)演算処理手段の処理機能、のチェック、および/または、各機能のいずれかあるいはいくつかの組合せに基づく処理を行うことを可能となる。なお、試料測定中に機能をチェックあるいは処理を行うことができる点やチェックあるいは処理時に同時に複数の機能をチェックあるいは処理することができる点などは第1構成例と同様である。
<Basic function of analyzer according to second configuration example>
Next, basic functions of the analyzer according to the second configuration example will be described.
The analysis apparatus according to the second configuration example introduces a sample containing the measurement component A into the conversion means X separately provided in the sampling system, detects the converted sample by the measurement means 5, and outputs the output A before and after the introduction. By comparing and calculating the output B before and after introduction, as in the first configuration example, (1) a calibration function for the measurement component A, and (2) a detection function for the measurement component A (a function for checking errors such as interference effects) are included. ), (3) processing function of the sample processing means (including the conversion function of the conversion means Y in this configuration example), (4) check of the processing function of the arithmetic processing means, and / or any one of the functions or Processing based on several combinations can be performed. The point that the function can be checked or processed during sample measurement, the point that a plurality of functions can be checked or processed at the same time during the check or processing, and the like are the same as in the first configuration example.
(1)測定成分Aの校正機能のチェックあるいは処理、および
(2)測定対象成分Aの誤差のチェック機能のチェックあるいは処理、について
本構成例においては、通常は測定手段5が測定成分Aの濃度を検出する検出器を有しないことから、単独での測定成分Aの校正機能および誤差のチェック機能のチェックあるいは処理の必要がなく、測定成分Bの校正および誤差のチェックあるいは処理時に同時行うことが可能である。ただし、後述する変換手段Yの変換機能のチェックあるいは処理を実際の試料を測定中において行うことによって変換手段Yを含めた成分Aの実測精度の検査を行っていることになることから、実質的に成分Aの校正機能および誤差のチェック機能をチェックあるいは処理していることとなる(以下「実測精度の確認」という)。なお、本構成例においても測定手段5が測定成分Aの濃度を検出する検出器を有する場合には、第1構成例における各機能のチェックあるいは処理と同様の機能を適用することが可能である。
(1) Checking or processing of calibration function of measurement component A, and (2) Checking or processing of error check function of measurement target component A In this configuration example, the measurement means 5 normally has a concentration of measurement component A. Therefore, it is not necessary to check or process the calibration function of the measurement component A and the error check function independently, and to simultaneously perform the calibration of the measurement component B and the error check or processing. Is possible. However, since the actual measurement accuracy of the component A including the conversion means Y is inspected by checking or converting the conversion function of the conversion means Y, which will be described later, during the measurement of the actual sample, In addition, the component A calibration function and the error check function are checked or processed (hereinafter referred to as “confirmation of actual measurement accuracy”). Even in this configuration example, when the measuring means 5 has a detector for detecting the concentration of the measurement component A, it is possible to apply the same function as the check or processing of each function in the first configuration example. .
(3)変換手段Yの変換機能のチェックあるいは処理
変換手段Yの変換効率は、通常、分析装置製造時に検査し、実動時においては分析装置の定期点検時(例えば1回/年あるいは2年)に再検査する。しかし、本構成例においては、変換手段Yは常時使用され試料等に接することから効率低下のおそれがあり、測定成分Aの濃度が高い場合などにおいては短期間での効率低下の可能性があり、効率低下は測定成分Aの測定精度に直接影響する。従って、変換効率のチェックあるいは処理は重要であり、頻繁にチェックあるいは処理できることが好ましい。一方、変換手段Xは測定成分Aの校正時あるいは誤差の確認・補正時のみに使用し常時使用されることがないことから、その変換効率の低下は少なく長期間使用することが可能である。従って、製造時の変換効率を長期間維持することが可能であることから、製造時の変換効率をメモリしておき、その値を基準に測定成分Aの校正あるいは誤差の確認・補正を行うことが可能となる。また、変換手段Yの変換効率が低下している場合には、そのまま置換えて測定を継続することによって、測定精度の維持を図ることができる。このように2つの変換手段XとYは同じ機能を有するが、その役割を異にすることによって補完機能をも持たせることが可能となる。
(3) Checking or processing of conversion function of conversion means Y The conversion efficiency of the conversion means Y is normally inspected at the time of manufacturing the analyzer, and at the time of regular inspection of the analyzer during actual operation (for example, once / year or 2 years) ) Re-inspect. However, in this configuration example, the conversion means Y is always used and comes into contact with the sample or the like, so there is a risk of a decrease in efficiency. When the concentration of the measurement component A is high, the efficiency may be decreased in a short period of time. The decrease in efficiency directly affects the measurement accuracy of the measurement component A. Therefore, it is important to check or process the conversion efficiency, and it is preferable that it can be frequently checked or processed. On the other hand, the conversion means X is used only when calibrating the measurement component A or when confirming / correcting the error, and is not always used. Therefore, the conversion efficiency is not lowered and can be used for a long time. Therefore, since the conversion efficiency at the time of manufacture can be maintained for a long time, the conversion efficiency at the time of manufacture is stored in memory, and the measurement component A is calibrated or the error is confirmed and corrected based on the value. Is possible. In addition, when the conversion efficiency of the conversion means Y is lowered, the measurement accuracy can be maintained by replacing it as it is and continuing the measurement. Thus, the two conversion means X and Y have the same function, but it is also possible to have a complementary function by changing their roles.
具体的には、複数の測定成分A(濃度a)、測定成分B(濃度b)、測定成分C(濃度c)・・・を含む試料等を流路Saと流路Sbの切り換えを行い測定した場合、変換手段Yの変換効率Tとすると、測定手段の出力は、個別にA=a×TX=b、C=c、・・・となる。次に、流路Saの代わりに流路Scと流路Sbの切り換えを行い測定した場合、変換手段Xの変換効率Txとすると、測定手段の出力は、個別にA’=a×Tx、B’=b、C’=c、・・・となる。 Specifically, a sample including a plurality of measurement components A (concentration a), measurement component B (concentration b), measurement component C (concentration c),... Is measured by switching between the flow channel Sa and the flow channel Sb. In this case, when the conversion efficiency T of the conversion means Y is assumed, the outputs of the measurement means are individually A = a × TX = b, C = c,. Next, when measurement is performed by switching between the flow path Sc and the flow path Sb instead of the flow path Sa, and the conversion efficiency Tx of the conversion means X, the output of the measurement means is individually A ′ = a × Tx, B '= B, C' = c,...
つまり、a=A’/Txであることから、既知の変換効率Txを用いて真の測定成分Aの濃度aを求めることができる。従って、変換手段Yの変換効率T=A/a=A×Tx/A’を得ることができる。 That is, since a = A ′ / Tx, the true concentration a of the measurement component A can be obtained using the known conversion efficiency Tx. Therefore, the conversion efficiency T = A / a = A × Tx / A ′ of the conversion means Y can be obtained.
<第2構成例に係る分析装置の具体的なチェック方法および処理方法>
さらに、上記の分析装置の基本的なチェックあるいは処理機能を利用して、具体的にNO/NO2分析装置の計器校正、変換手段の変換効率のチェックおよび誤差の検査および補正方法について詳述する。
<Specific Checking Method and Processing Method of Analyzing Device According to Second Configuration Example>
Further, using the basic check or processing function of the above-described analyzer, specifically, the instrument calibration of the NO / NO 2 analyzer, the conversion efficiency check of the conversion means, and the error inspection and correction method will be described in detail. .
通常分析装置は、測定開始前あるいは定期的に各成分ごとにゼロガスおよびスパンガスによって校正を行うが、上述のようにNO2成分については校正および誤差のチェックおよび処理は不要であることから、NO成分についてのみ測定開始前あるいは定期的にゼロガスおよびスパンガスによって校正を行う。しかし、近年コージェネ発電あるいは自動車の燃焼条件や排気ガスの処理方法の改善に伴い試料中のNO2成分の濃度が高い場合も多くなってきており、コンバータ4aの変換効率Tを含めたNO2成分の実測精度の管理の重要性は高まる傾向にある。
Since usually analyzer, the measurement before the start or periodically calibrate the zero gas and span gas for each component, checking and processing of the calibration and error for NO 2 component as described above is not required, NO component Calibration is performed with zero gas and span gas only before starting measurement or periodically. However, in recent years, with the improvement of cogeneration power generation or automobile combustion conditions and exhaust gas treatment methods, the concentration of NO 2 component in the sample has increased, and the NO 2 component including the conversion efficiency T of the
本分析装置におけるコンバータ4aの変換効率TあるいはNO2成分の実測精度の検査に関しては、以下の方法によって行うことができる。図4に基づき述べる。
The inspection of the conversion efficiency T of the
(1)予め、NO成分についてゼロ校正およびスパン校正を行う。 (1) Perform zero calibration and span calibration for the NO component in advance.
(2)流路Saと流路Sbを周期的に切換ながら、NO2が所定量含まれるガスZを、試料ガスとして試料入口1または校正ガス入口8から測定手段5に導入する。
このときの流路Saと流路Sbに接続した時の測定手段5におけるNO用検出器出力を求める。ここで、それぞれを90ppm、0ppmと仮定すると、流路Saに接続した時の出力は(NO+NO2)の濃度、流路Sbに接続した時の出力はNOの濃度を表すことから、NO成分の出力は0ppm、NO2成分の出力は90ppmとなる。各値をメモリしておく。
(2) A gas Z containing a predetermined amount of NO 2 is introduced into the measuring means 5 from the
At this time, the NO detector output in the measuring means 5 when the channel Sa and the channel Sb are connected is obtained. Assuming that 90 ppm and 0 ppm, respectively, the output when connected to the flow path Sa represents the concentration of (NO + NO 2 ), and the output when connected to the flow path Sb represents the concentration of NO. The output is 0 ppm, and the output of the NO 2 component is 90 ppm. Store each value in memory.
(3)次に、切換弁7aの動作を変更し、コンバータ4cを含む流路Scと流路Saを周期的に切換ながら、ガスZを測定手段5に導入する。このとき、各流路に接続したときの出力から演算したNO成分およびNO2成分の出力をメモリする。
ここで、コンバータ4cの変換効率Txは予め製造時の値あるいは事前のチェックされた値をメモリしておくことが好ましい(上述のように、常時使用されることがないことから、その変換効率Txの低下は少なく、90〜100%の高い変換効率Txを保持している。)。NO成分の出力が0ppm、NO2成分の出力が95ppmとなった場合を想定し、コンバータ4cの変換効率Tx=95%をすると、NO成分の出力は0ppm、真のNO2成分の濃度aはa=95/Tx=100(ppm)となる。
従って、(2)におけるNO2成分の出力は90ppmであることから、コンバータ4aの変換効率T=90/100=90%を得ることができる。
(3) Next, the operation of the switching
Here, the conversion efficiency Tx of the
Therefore, since the output of the NO 2 component in (2) is 90 ppm, the conversion efficiency T = 90/100 = 90% of the
(4)また、実際に測定する試料に近い条件として、(2)におけるNO成分の出力を50ppm、NO2成分の出力を40ppmと仮定する。つまり、試料SaについてNOx測定値を90ppm、試料SbについてNO測定値50ppmと仮定する。 (4) Further, as conditions close to the sample to be actually measured, it is assumed that the output of the NO component in (2) is 50 ppm and the output of the NO 2 component is 40 ppm. That is, the NOx measurement value for the sample Sa is assumed to be 90 ppm, and the NO measurement value for the sample Sb is assumed to be 50 ppm.
(5)切換弁7aの動作を変更し、コンバータ4cを含む流路Scと流路Saを周期的に切換ながら、ガスZを測定手段5に導入する。
ここで、試料ScについてNOx測定値を95ppm、試料SbについてNO測定値50ppmとなった場合、つまり、NO成分の出力が50ppm、NO2成分の出力が45ppmとなった場合を仮定すると、変換効率Tx=95%であることから、NO成分の出力は50ppm、真のNO2成分の濃度aはa=45/0.95=47(ppm)となる。
従って、(4)におけるNO2成分の出力は40ppmであることから、コンバータ4aの変換効率T=40/47=84%を得ることができる。
(5) The operation of the switching
Here, assuming that the NOx measurement value for the sample Sc is 95 ppm and the NO measurement value for the sample Sb is 50 ppm, that is, the output of the NO component is 50 ppm and the output of the NO 2 component is 45 ppm, the conversion efficiency is assumed. Since Tx = 95%, the NO component output is 50 ppm, and the true NO 2 component concentration a is a = 45 / 0.95 = 47 (ppm).
Therefore, since the output of the NO 2 component in (4) is 40 ppm, the conversion efficiency T = 40/47 = 84% of the
(6)もし、上記変換効率Tが所定値(例えば90%)以下となった場合には、流路cを通常測定時に使用して変換効率95%を確保し、分析装置からコンバータ4aの保守・交換指示を出力するとともに、新品のコンバータ4aに交換後の流路aを機能チェックおよび処理用流路とすることによって、本発明に係る分析装置を構成することができる。
(6) If the conversion efficiency T falls below a predetermined value (for example, 90%), the flow path c is used during normal measurement to ensure a conversion efficiency of 95% and maintenance of the
(7)なお、以上の操作によってもたらされた情報は、単にコンバータ4aの変換効率のチェックおよび処理にとどまらず、NO検出器の出力を通じてNO2成分の検出機能のチェックおよび誤差の確認、さらに実質的にNO成分の校正を前提としたNO2成分の校正機能のチェック、つまり、実測精度の確認を行ったことになり、精度の高い測定値を確保することが可能となる。
(7) The information provided by the above operation is not limited to the checking and processing of the conversion efficiency of the
<第2構成例にかかる分析装置の適用>
上記の構成・機能を有する分析装置は、NO2をNOに変換する変換手段を用いたNOx分析装置に適用することができるだけではなく、以下の分析装置にも適用可能である。
(1)NO2をNOに変換する変換手段を用い、NO検出器としてCLDまたはNDUVを用いたNOx分析装置。大気中あるいは固定排出源や移動排出源からの排気ガスの測定などに有用である。
(2)NOをNO2に変換する変換手段を用い、NO2検出器を有するNDIRまたはNDUVを用いたNOx分析装置。上記同様、大気中あるいは固定排出源や移動排出源からの排気ガスの測定などに有用である。
(3)NH3をNOやNO2に変換する変換手段を用い、NO検出器を有するNDIRまたはNDUVを用いたNOxおよびNH3分析装置。脱硝プラントにおけるNH3注入量の監視・制御などに有用である。
(4)NH3とNOを反応させH2OとN2に変換する変換手段を用い、NO検出器を有するNDIRまたはNDUVを用いたNOxおよびNH3分析装置。上記同様、脱硝プラントにおけるNH3注入量の監視・制御などに有用である。
(5)炭化水素(HC)をCOやCO2に変換する変換手段を用い、CO2検出器を有するNDIRを用いたHC/CO/CO2分析装置。爆発予防などの安全監視用、あるいは廃棄物貯蔵サイロのガス監視などに有用である。
(6)H2をH2Oに変換する変換手段を用い、H2O検出器を有するNDIRまたはNDUVを用いたH2/H2O分析装置。爆発予防などの安全監視用、あるいは供給燃料の監視などに有用である。
(7)COをCO2に変換する変換手段を用い、CO2検出器を有するNDIRを用いたCO/CO2分析装置。安全監視用などに有用である。
(8)硫化水素(H2S)やメチルメルカプタン(CH3SH)など還元性硫黄化合物を二酸化硫黄(SO2)に変換する変換手段を用い、SO2検出器を有するNDIRまたはNDUVを用いた硫黄化合物(トータルS)/SO2分析装置。上記同様、大気中あるいは化学プロセスにおける硫黄化合物の挙動解析などに有用である。
<Application of analyzer according to second configuration example>
The analyzer having the above-described configuration and function can be applied not only to a NOx analyzer using a conversion unit that converts NO 2 into NO, but also to the following analyzers.
(1) A NOx analyzer using conversion means for converting NO 2 to NO and using CLD or NDUV as a NO detector. It is useful for measuring the exhaust gas from the atmosphere or from fixed or mobile sources.
(2) A NOx analyzer using NDIR or NDUV having a NO 2 detector using a conversion means for converting NO into NO 2 . Similarly to the above, it is useful for measuring exhaust gas in the atmosphere or from a fixed emission source or a mobile emission source.
(3) A NOx and NH 3 analyzer using NDIR or NDUV having a NO detector using a conversion means for converting NH 3 into NO or NO 2 . This is useful for monitoring and controlling the NH 3 injection amount in a denitration plant.
(4) A NOx and NH 3 analyzer using NDIR or NDUV having a NO detector using conversion means for reacting NH 3 and NO to convert them into H 2 O and N 2 . As above, it is useful for monitoring and controlling the NH 3 injection amount in a denitration plant.
(5) An HC / CO / CO 2 analyzer using NDIR having a CO 2 detector using a conversion means for converting hydrocarbon (HC) into CO or CO 2 . It is useful for safety monitoring such as explosion prevention or gas monitoring of waste storage silos.
(6) A H 2 / H 2 O analyzer using NDIR or NDUV having a H 2 O detector using a conversion means for converting H 2 to H 2 O. It is useful for safety monitoring such as explosion prevention or monitoring of supplied fuel.
(7) A CO / CO 2 analyzer using NDIR having a CO 2 detector using a conversion means for converting CO to CO 2 . Useful for safety monitoring.
(8) Using a conversion means for converting a reducing sulfur compound such as hydrogen sulfide (H 2 S) or methyl mercaptan (CH 3 SH) into sulfur dioxide (SO 2 ), NDIR or NDUV having an SO 2 detector was used. Sulfur compound (total S) / SO 2 analyzer. As above, it is useful for analyzing the behavior of sulfur compounds in the atmosphere or in chemical processes.
上記分析装置であっては、測定成分Aと測定成分Bが同一元素を含む物質である場合に本発明の特徴を有効に活かすことができる。つまり、変換手段によって酸化あるいは還元といった比較的簡単な変換処理によって、特定の測定成分を他の測定成分に変換することが可能となる。従って、上述のような2つの測定成分の相関から、分析装置の校正を容易にし、校正ガスの不要化あるいは共通化、あるいは変換手段の効率確認の容易化を可能にすることができる。さらに、1つの検出器によって複数の測定成分を検出すことが可能であり装置のコンパクト化とともに、異なる検出器による感度のズレなどの特性の相違がない点においても有用である。 In the analyzer, the characteristics of the present invention can be effectively utilized when the measurement component A and the measurement component B are substances containing the same element. That is, a specific measurement component can be converted to another measurement component by a relatively simple conversion process such as oxidation or reduction by the conversion means. Therefore, from the correlation between the two measurement components as described above, the calibration of the analyzer can be facilitated, calibration gas can be eliminated or shared, or the efficiency of the conversion means can be easily confirmed. Furthermore, it is possible to detect a plurality of measurement components with a single detector, which is useful in that the apparatus is compact and there is no difference in characteristics such as sensitivity deviation between different detectors.
<本発明に係る分析装置の他の構成例の2(第3構成例)>
次に、第2構成例の応用として、基準ガス、変換手段によって処理された試料、変換手段を経由しない試料、の3つのガスの切換を行うガス切り換え式測定法あるいは流体変調式測定法に基づく測定手段であって、その一部に少なくとも測定対象成分Bの濃度を検出する検出部を有する試料中の複数成分測定用分析装置を挙げる。上記同様、NDIRを用いたNOx分析装置に本発明を適用した場合を、その一例として説明する。図5は、この発明に係る分析装置の構成を例示している。
<2 of another configuration example of the analyzer according to the present invention (third configuration example)>
Next, as an application of the second configuration example, it is based on a gas switching type measurement method or a fluid modulation type measurement method in which three gases of a reference gas, a sample processed by the conversion unit, and a sample not passing through the conversion unit are switched. An analyzer for measuring multiple components in a sample, which is a measuring means and includes a detection unit that detects at least the concentration of the measurement target component B as a part of the measuring means. Similarly to the above, a case where the present invention is applied to a NOx analyzer using NDIR will be described as an example. FIG. 5 illustrates the configuration of the analyzer according to the present invention.
第2構成例の構成に加え、(a)大気あるいは清浄ガスを精製手段9によって精製した基準ガスR(流路R)を切換手段7a設けた点および(b)流路Saを経由したガスを再度測定することを可能とした点に特徴がある。常時基準を明確にすることによって、検出器のオフセットの変化や温度影響によるゼロ度リフトとなどの測定手段5の誤差要因を排除することができる。流路Sa、流路Sbおよび流路Scが切り換えられて測定手段5に導入される機能や、ガスの切換、校正ガスの導入、コンバータ4aおよび4cなどの構成要素は第2構成例と同様であり、測定成分AがNO2となり、変換される測定成分BがNOとなる。
In addition to the configuration of the second configuration example, (a) the reference gas R (flow path R) obtained by purifying the atmosphere or the clean gas by the purification means 9 is provided with the switching means 7a, and (b) the gas passing through the flow path Sa. It is characterized in that it can be measured again. By clarifying the reference at all times, it is possible to eliminate error factors of the measuring means 5, such as changes in the offset of the detector and zero-degree lift due to temperature effects. The functions of the flow path Sa, the flow path Sb, and the flow path Sc that are switched to be introduced into the measuring means 5, the gas switching, the introduction of the calibration gas, and the
測定手段5は、NO用検出器を有する1成分用のNDIRを用いることができるが、SO2やCOなど他の測定成分用検出器をも有する多成分用NDIRを用いることも可能である。ここではNO用検出器のみを有するNDIRの場合について説明する。 The measuring means 5 can use a one-component NDIR having a NO detector, but can also use a multi-component NDIR having other detectors such as SO 2 and CO. Here, a case of NDIR having only a NO detector will be described.
通常の測定においては、切換弁7aによって流路R、流路Sa、流路Sbを切り換え、基準ガスR、試料Sa、試料Sbを一定の周期で切り換えて測定手段5に導入することによって、NOx成分とNO2成分あるいはNO成分の濃度を得ることができ、これら測定手段5からの出力を演算処理部27において減算することによって、NOx成分、NO成分およびNO2成分の濃度を同時に得ることができる。
In normal measurement, the flow path R, the flow path Sa, and the flow path Sb are switched by the switching
また、本装置においては、さらに図4の破線によって示すように、(CHECK1)流路Saと同様コンバータ4cによって試料中のNO2をNOに変換する流路Scを設ける(通常の測定時には使用せず、コンバータ4の変換効率Tの確認時あるいはNO2成分の実測精度の検査時に使用する。通路Cを経由したガスを試料Scという。)、あるいは(CHECK2)流路Saを経由したガスを再度試料入口1から導入する、構成を付加することを特徴とする。
Further, in this apparatus, as indicated by the broken line in FIG. 4, a flow path Sc for converting NO 2 in the sample into NO is provided by the
後述するコンバータ4aの変換効率Tの検査などを行うときは、
(CHECK1)流路Saに代えて流路Scを用い、流路R、流路Sc、流路Sbを切り換え、基準ガスR、試料Sc、試料Sbを一定の周期で切り換えて測定手段5に導入することによって、基準となるコンバータ4cの変換効率Txと実測時に使用するコンバータ4aの変換効率Tの比較を行うことができる。
(CHECK2)流路Saを経由したガスを再度試料入口1から導入し、切換弁7aによって流路R、流路Sa、流路Sbを切り換え、基準ガスR、試料Sa、試料Sbを一定の周期で切り換えて測定手段5に導入することによって、当初のNOx成分とNO2成分の濃度との比較からコンバータ4aの変換効率Tを求めることができる。
When performing an inspection of the conversion efficiency T of the
(CHECK1) The flow path Sc is used instead of the flow path Sa, the flow path R, the flow path Sc, and the flow path Sb are switched, and the reference gas R, the sample Sc, and the sample Sb are switched at a constant cycle and introduced into the measurement means 5. By doing so, it is possible to compare the conversion efficiency Tx of the
(CHECK2) The gas passing through the flow path Sa is introduced again from the
上記にいう(A)ガス切り換え式測定法と(B)流体変調式測定法を用いた場合について、以下説明する。 The case of using the above-described (A) gas switching measurement method and (B) fluid modulation measurement method will be described below.
(A)ガス切り換え式測定法
測定手段5として、図3と同様、光源部からの赤外線が試料セル部を介して検出器に導入される光学系の中間にチョッパを有し、赤外線が断続光となってNO検出器に投入されることによって、試料セル部に導入された試料ガス中の測定成分による赤外線吸収の変化のみを検出するNDIR(図示せず)を用いる。試料セルへのガスの導入あるいは切り換えの有無に関係なく、試料セル内部での赤外線の吸収量(NO濃度)に相当する出力が得られる。
(A) Gas switching type measurement method As in the case of FIG. 3, the measurement means 5 has a chopper in the middle of the optical system in which the infrared light from the light source part is introduced into the detector via the sample cell part, and the infrared light is intermittent light. Thus, an NDIR (not shown) that detects only a change in infrared absorption due to a measurement component in the sample gas introduced into the sample cell portion is used. Regardless of whether or not gas is introduced into the sample cell or switched, an output corresponding to the amount of infrared absorption (NO concentration) inside the sample cell can be obtained.
このときの動作および出力を、図6(A)〜(C)に示す。
(1)図6(A)に示すように、切換弁7aによって流路R、流路Sa、流路Sbを切り換え、試料Sa−試料Sb−基準ガスRを一定の時間間隔で周期的に切り換えて測定手段5に導入する。
(2)図6(B)に示すように、各々の時間間隔において、所定時間経過後安定した検出器出力をホールドし、濃度換算する。
(3)各出力は、図6(C)に示すように、順に、NOx成分の濃度−NO成分の濃度−濃度ゼロ、を意味する。従って、
(NO2成分の濃度)=(NOx成分の濃度)−(NO成分の濃度)
であることから、上式を演算することによって、NO2成分の濃度を得ることができる。
以上によって、NOx成分/NO成分/NO2成分の濃度を得ることができる。
The operation and output at this time are shown in FIGS.
(1) As shown in FIG. 6A, the flow path R, the flow path Sa, and the flow path Sb are switched by the switching
(2) As shown in FIG. 6B, in each time interval, a stable detector output is held after a lapse of a predetermined time, and the concentration is converted.
(3) As shown in FIG. 6C, each output means NOx component concentration-NO component concentration-concentration zero in order. Therefore,
(The concentration of NO 2 component) = (concentration of NOx component) - (concentration of NO component)
Therefore, the concentration of the NO 2 component can be obtained by calculating the above equation.
Above, it is possible to obtain a concentration of the NOx component / NO component / NO 2 component.
(B)流体変調式測定法
測定手段5として、図7(A)に示すように、光源部24からの赤外線が試料セル部25を介して検出器22に導入され、試料セル部に導入された試料ガス中の測定成分による赤外線吸収の変化のみを検出する流体変調式NDIRを用いる。光学系にチョッパなどの変調手段がないことから、試料セルへのガスの導入あるいは切り換えがなければ検出器22の主力はゼロとなるとともに、試料セルに導入されたガスによる試料セル内部での赤外線の吸収の変化量に相当する出力が得られる。
(B) Fluid Modulation Measurement Method As shown in FIG. 7A, infrared light from the
このときの動作および出力を、図7(B)〜(E)に示す。
(1)図7(B)に示すように、切換弁7aによって流路R、流路Sa、流路Sbを切り換え、試料Sa−基準ガスR−試料Sb−基準ガスRを一定周期例えば2Hz(変調周期)で切り換えて測定手段5に導入する。
(2)図7(C)に示すように、検出器出力は変調周期1Hzの出力と2Hzの出力とを混合した出力となる。
(3)検出器出力を変調周期1Hzおよび2Hzに同期させて整流する。
変調周期1Hzに同期した出力は、図7(D)に示すように、(NOx成分の濃度−NO成分の濃度)の平均値を意味する。つまり、NO2成分の濃度の平均値を意味する。
一方、変調周期2Hzに同期した出力は、図7(E)に示すように、(NOx成分の濃度+NO成分の濃度)の平均値を意味する。
(4)従って、各々の変調周波数に同期整流された両出力を加算することによってNOx成分の濃度の2倍の出力、両出力を減算することによってNO成分の濃度の2倍の出力を得ることができる。
以上によって、NOx成分/NO成分/NO2成分の濃度を得ることができる。
The operation and output at this time are shown in FIGS.
(1) As shown in FIG. 7B, the flow path R, the flow path Sa, and the flow path Sb are switched by the switching
(2) As shown in FIG. 7C, the detector output is an output obtained by mixing the output of the modulation period of 1 Hz and the output of 2 Hz.
(3) The detector output is rectified in synchronization with the modulation periods of 1 Hz and 2 Hz.
The output synchronized with the modulation period of 1 Hz means an average value of (NOx component concentration-NO component concentration) as shown in FIG. That is, it means the average value of the concentration of the NO 2 component.
On the other hand, the output synchronized with the modulation period of 2 Hz means an average value of (NOx component concentration + NO component concentration) as shown in FIG.
(4) Therefore, by adding both outputs that are synchronously rectified to each modulation frequency, an output that is twice the concentration of the NOx component is obtained, and an output that is twice the concentration of the NO component is obtained by subtracting both outputs. Can do.
Above, it is possible to obtain a concentration of the NOx component / NO component / NO 2 component.
なお、測定手段5は、NO用検出手段を有する方法であれば、特に制限はなく、NDIR以外にもNDUVを用いることも可能である。また、NDIRについても第1構成例において説明した固体検出器を有するNDIRを適用することが可能である。 The measuring means 5 is not particularly limited as long as it has a method for detecting NO, and NDUV can be used in addition to NDIR. Moreover, it is possible to apply NDIR which has the solid state detector demonstrated in the 1st structural example also about NDIR.
<第3構成例に係る分析装置の基本的な機能>
次に、第3構成例に係る分析装置の基本的な機能について説明する。
第3構成例に係る分析装置は、サンプリング系に別途配設した変換手段Xに測定成分Aを含む試料等を導入し、変換された試料を測定手段5により検出し、導入前後の出力Aと導入前後の出力Bとを比較演算することによって、第2構成例と同様、(1)測定成分Aの校正機能、(2)測定成分Aの検出機能(干渉影響などの誤差のチェック機能を含む)、(3)試料処理手段の処理機能(本構成例については変換手段Yの変換機能を含む)、(4)演算処理手段の処理機能、のチェック、および/または、各機能のいずれかあるいはいくつかの組合せに基づく処理を行うことを可能となる。なお、試料測定中に機能をチェックあるいは処理を行うことができる点やチェックあるいは処理時に同時に複数の機能をチェックあるいは処理することができる点などは第2構成例と同様である。
<Basic functions of the analyzer according to the third configuration example>
Next, basic functions of the analyzer according to the third configuration example will be described.
The analysis apparatus according to the third configuration example introduces a sample containing the measurement component A into the conversion means X separately provided in the sampling system, detects the converted sample by the measurement means 5, and outputs the output A before and after the introduction. By comparing and calculating the output B before and after introduction, as in the second configuration example, (1) a calibration function for the measurement component A, and (2) a detection function for the measurement component A (a function for checking errors such as interference effects) are included. ), (3) processing function of the sample processing means (including the conversion function of the conversion means Y in this configuration example), (4) check of the processing function of the arithmetic processing means, and / or any one of the functions or Processing based on several combinations can be performed. The point that the function can be checked or processed during the sample measurement, the point that a plurality of functions can be checked or processed at the same time during the check or processing, and the like are the same as in the second configuration example.
(1)測定成分Aの校正機能のチェックあるいは処理、
(2)測定対象成分Aの誤差のチェック機能のチェックあるいは処理、および
(3)変換手段Yの変換機能のチェックあるいは処理、については
基本的な機能は、第2構成例と同様であるが上記(a)および(b)の2点の特徴に基づく機能が相違する。
(a)実際の試料測定時およびチェックあるいは処理時において、試料Saおよび試料Sbに加え、基準ガスRをも検出することによって、基準値からの変位に基づいて測定成分Aや測定成分Bの機能をチェックあるいは処理することができる点において、第2構成例よりも高い測定精度を確保することが可能となる。
(b)流路Saを経由した試料、つまり試料中の測定成分Aの殆どが測定成分Bに変換された試料を再度測定することを可能としたことによって、未変換の測定成分Aを測定することができ、最初の出力Aと後の出力Aとの比較から変換手段Yの変換効率を算出することが可能となる。
(1) Check or process the calibration function of measurement component A,
(2) Checking or processing of the error checking function of the measurement target component A, and (3) Checking or processing of the conversion function of the converting means Y have the same basic functions as those of the second configuration example. The functions based on the characteristics of the two points (a) and (b) are different.
(A) The function of the measurement component A and the measurement component B based on the displacement from the reference value by detecting the reference gas R in addition to the sample Sa and the sample Sb at the time of actual sample measurement and check or processing It is possible to ensure higher measurement accuracy than the second configuration example in that it can be checked or processed.
(B) The unconverted measurement component A is measured by making it possible to measure again the sample that has passed through the flow path Sa, that is, the sample in which most of the measurement component A in the sample has been converted to the measurement component B. Therefore, the conversion efficiency of the conversion means Y can be calculated from the comparison between the first output A and the subsequent output A.
<第3構成例に係る分析装置の具体的なチェック方法および処理方法>
さらに、上記の分析装置の基本的なチェックあるいは処理機能を利用して、具体的にNO/NO2分析装置の計器校正、変換手段の変換効率のチェックおよび誤差の検査および補正方法について詳述する。
<Specific Checking Method and Processing Method of Analyzing Device According to Third Configuration Example>
Further, using the basic check or processing function of the above-described analyzer, specifically, the instrument calibration of the NO / NO 2 analyzer, the conversion efficiency check of the conversion means, and the error inspection and correction method will be described in detail. .
本分析装置におけるコンバータ4aの変換効率TあるいはNO2成分の実測精度の検査に関しては、以下の方法によって行うことができる。
(1)予め、NO成分についてゼロ校正およびスパン校正を行う。
(2)NO2が所定量含まれるガスZ(濃度の正確さは問わない)を、試料ガスとして試料入口1から導入する。
このときのNOx成分の出力およびNO成分の出力をメモリする。
(3)ここで、NOx成分の出力が90ppm、NO成分の出力が0ppmとなった場合、コンバータ4aの変換効率はTであることから、試料ガス中のNO2成分の濃度は90/T(ppm)となる。
(4:CHECK1)流路Saに代えて、流路R、流路Sc、流路Sbを切り換え、基準ガスR、試料Sc、試料Sbを一定の周期で切り換えて測定手段5に導入する。
(4−1)このとき、コンバータ4cの変換効率はTxであることから、NOx成分の出力は、計算上90/T×Tx(ppm)となる。
(4−2)ここで、実測のNOx成分の出力が95ppm、NO成分の出力が0ppmとなった場合、90/T×Tx=95となる。
Tx=100%とすると、T=90/(95×1.00)=95%となる。
また、このときのNO2成分の濃度は90/T=95(ppm)となる。
このことは同時に、NO2成分の測定機能が適切であることを証明するものである。
(5:CHECK2)流路Saを経由したガスを再度試料入口1から導入し、通常の測定同様電磁弁7によって流路R、流路Sa、流路Sbを切り換え、基準ガスR、試料Sa、試料Sbを一定の周期で切り換えて測定手段5に導入する。
(5−1)このとき、コンバータ4aの変換効率はTであることから、NOx成分の出力は、90/T2(ppm)となる。
(5−2)ここで、実測のNOx成分の出力が95ppm、NO成分の出力が0ppmとなった場合、90/T2=95となる。
従って、T=√(90/95)=97%となる。
また、当初のNO2成分の濃度は90/T=93ppmとなる。
(6)また、実際に測定する試料に近い条件として、NO成分の濃度が50ppm、NO2成分の濃度が略50ppm程度の試料を測定した場合を仮定する。
ここで、NOx成分の出力が90ppm、NO成分の出力が50ppmとなった場合、コンバータ4aの変換効率をTとすれば、試料ガス中のNO2成分の濃度は(90−50)/T(ppm)となる。
(7:CHECK1)流路Saに代えて、流路R、流路Sc、流路Sbを切り換え、基準ガスR、試料Sc、試料Sbを一定の周期で切り換えて測定手段5に導入する。
(7−1)このとき、コンバータ4cの変換効率をTxとすると、NOx成分の出力は、計算上40/T×Tx(ppm)となる。
(7−2)ここで、実測のNOx成分の出力が95ppm、NO成分の出力が50ppmとなった場合、40/T×Tx=95−50となる。
Tx=100%とすると、T=40/(95−50)=89%となる。
また、このときのNO2成分の濃度は40/T=45ppmとなる。
(8:CHECK2)流路Saを経由したガスを再度試料入口1から導入し、通常の測定同様電磁弁7によって流路R、流路Sa、流路Sbを切り換え、基準ガスR、試料Sa、試料Sbを一定の周期で切り換えて測定手段5に導入する。
(8−1)このとき、コンバータ4aの変換効率はTであることから、NOx成分の出力は、(90−50)/T2(ppm)となる。
(8−2)ここで、実測のNOx成分の出力が95ppm、NO成分の出力が50ppmとなった場合、40/T2=95−50となる。
従って、T=√(40/45)=94%となる。
また、当初のNO2成分の濃度は40/T=43ppmとなる。
(9)以上のように、本分析装置によれば、簡便な手法によってコンバータ4aの変換効率Tの検査も可能となる。また、上記に用いた試料ガスは実動時の試料そのものであり、実際の試料を測定中においても同様の確認を行うことができることから、実質的にコンバータ4aの変換効率Tを含めたNO2成分の実測精度の検査を行っていることになる。つまり、特別なスパンガスを準備しなくてもNO2成分の実測精度の検査ができるという優れた機能を有する装置となる。
The inspection of the conversion efficiency T of the
(1) Perform zero calibration and span calibration for the NO component in advance.
(2) A gas Z containing a predetermined amount of NO 2 (regardless of concentration accuracy) is introduced from the
The NOx component output and NO component output at this time are stored.
(3) Here, when the output of the NOx component is 90 ppm and the output of the NO component is 0 ppm, the conversion efficiency of the
(4: CHECK 1) Instead of the flow path Sa, the flow path R, the flow path Sc, and the flow path Sb are switched, and the reference gas R, the sample Sc, and the sample Sb are switched at a constant cycle and introduced into the measuring means 5.
(4-1) At this time, since the conversion efficiency of the
(4-2) Here, when the measured NOx component output is 95 ppm and the NO component output is 0 ppm, 90 / T × Tx = 95.
When Tx = 100%, T = 90 / (95 × 1.00) = 95%.
Further, the concentration of the NO 2 component at this time is 90 / T = 95 (ppm).
This at the same time proves that the measurement function of the NO 2 component is appropriate.
(5: CHECK2) The gas passing through the flow path Sa is introduced again from the
(5-1) At this time, since the conversion efficiency of the
(5-2) Here, when the measured NOx component output is 95 ppm and the NO component output is 0 ppm, 90 / T 2 = 95.
Therefore, T = √ (90/95) = 97%.
The initial concentration of the NO 2 component is 90 / T = 93 ppm.
(6) Further, as a condition close to a sample to be actually measured, it is assumed that a sample having a NO component concentration of 50 ppm and a NO 2 component concentration of approximately 50 ppm is measured.
Here, when the output of the NOx component is 90 ppm and the output of the NO component is 50 ppm, if the conversion efficiency of the
(7: CHECK 1) Instead of the flow path Sa, the flow path R, the flow path Sc, and the flow path Sb are switched, and the reference gas R, the sample Sc, and the sample Sb are switched at a constant cycle and introduced into the measuring means 5.
(7-1) At this time, assuming that the conversion efficiency of the
(7-2) Here, when the measured NOx component output is 95 ppm and the NO component output is 50 ppm, 40 / T × Tx = 95-50.
When Tx = 100%, T = 40 / (95-50) = 89%.
Further, the concentration of the NO 2 component at this time is 40 / T = 45 ppm.
(8: CHECK2) The gas passing through the flow path Sa is introduced again from the
(8-1) At this time, since the conversion efficiency of the
(8-2) Here, when the measured NOx component output is 95 ppm and the NO component output is 50 ppm, 40 / T 2 = 95-50.
Therefore, T = √ (40/45) = 94%.
The initial concentration of the NO 2 component is 40 / T = 43 ppm.
(9) As described above, according to this analyzer, the conversion efficiency T of the
<第3構成例にかかる分析装置の適用>
上記の構成・機能を有する分析装置は、NO2をNOに変換する変換手段を用いたNOx分析装置に適用することができるだけではなく、第2構成例と同様にNOx分析装置やHC/CO/CO2分析装置などの種々の分析装置にも適用可能である。
<Application of analyzer according to third configuration example>
The analyzer having the above-described configuration / function can be applied not only to the NOx analyzer using the conversion means for converting NO 2 into NO, but also to the NOx analyzer and HC / CO / as in the second configuration example. The present invention can also be applied to various analyzers such as a CO 2 analyzer.
また、上記では、各請求項に係る発明によって形成される機能を、一部組合せた構成例を挙げて説明したが、むろん、本発明はこれに限定されるものではなく、他の組合せ、あるいは本願に記載の事項との任意の組合せが可能であることはいうまでもない。 Further, in the above, the functions formed by the invention according to each claim have been described with reference to a configuration example in which a part of the functions is combined, but of course, the present invention is not limited to this, and other combinations, or Needless to say, any combination with the matters described in the present application is possible.
以上は、大気中のNOx分析装置について述べたが、同様の技術は、大気中の他の成分分析装置のみならず、排気ガス中の特定成分の分析装置、あるいは各種プラントやプロセスにおける特定成分の分析装置についても適用されるものであり、また、本発明は、上記のような気体の測定だけでなく、液体等の成分測定や、また、各種測定原理にも適用が可能であり、上記に限定されるものでないことはいうまでもない。 The above describes the NOx analyzer in the atmosphere, but the same technique is applicable not only to other component analyzers in the atmosphere, but also to analyzers of specific components in exhaust gas or specific components in various plants and processes. The present invention can also be applied to analyzers, and the present invention can be applied not only to the measurement of gas as described above, but also to the measurement of components such as liquids and various measurement principles. Needless to say, it is not limited.
1 試料入口
2 ダストフィルタ
3 吸引ポンプ
4、4a、4c 変換手段(コンバータ)
5 測定手段
6 流路抵抗
7 電磁弁(切換弁)
7a 切換弁
8 校正ガス入口
Sa,Sb,Sc,R 流路
DESCRIPTION OF
5 Measuring means 6
Claims (5)
前記サンプリング系に別途配設した測定対象成分Aを選択的に測定対象成分Bに変換する変換手段Xに測定対象成分Aを含む試料を導入し、変換された試料を前記測定手段により検出し、導入前後の測定手段の測定対象成分Aに係る出力と、導入前後の測定手段の測定対象成分Bに係る出力とを比較演算することによって、
前記測定手段の測定対象成分Aの検出機能および/または測定対象成分Aの校正機能および/または前記試料処理手段および/または演算処理手段の処理機能のチェックを行うこと、および/または該機能に基づく処理を行うことを特徴とする分析装置。 An analyzer having a sampling system comprising a sample collection means, a sample processing means and a calibration means, a measurement means, and an arithmetic processing means, and is capable of detecting at least the concentrations of the measurement target component A and the measurement target component B,
A sample containing the measurement target component A is introduced into the conversion means X for selectively converting the measurement target component A separately provided in the sampling system into the measurement target component B, and the converted sample is detected by the measurement means; By comparing and calculating the output related to the measurement target component A of the measurement means before and after the introduction and the output related to the measurement target component B of the measurement means before and after the introduction,
Checking the detection function of the measurement target component A and / or the calibration function of the measurement target component A and / or the processing function of the sample processing means and / or the arithmetic processing means of the measurement means, and / or based on the function An analyzer characterized by performing processing.
前記試料を測定中に変換手段Xに導入し前記比較演算を行うことによって、前記測定手段の測定対象成分Aについての校正を行うことを特徴とする分析装置。 2. The analyzer according to claim 1, wherein the measurement unit includes a detection unit that detects at least the concentration of the measurement target component A and a detection unit that detects the concentration of the measurement target component B.
An analyzer characterized by calibrating the measurement target component A of the measuring means by introducing the sample into the converting means X during the measurement and performing the comparison operation.
前記試料を測定中に変換手段Xに導入し前記比較演算を行うことによって、前記測定対象成分Aに係る出力に対する試料中の他成分による干渉影響を含む、測定対象成分Aの濃度に対する誤差を補正することを特徴とする分析装置。 The analyzer according to claim 2,
By introducing the sample into the conversion means X during the measurement and performing the comparison operation, an error with respect to the concentration of the measurement target component A including the influence of interference by other components in the sample on the output of the measurement target component A is corrected. Analyzing device characterized by doing.
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- 2005-05-26 JP JP2005154054A patent/JP2006329823A/en active Pending
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