JP2017219499A

JP2017219499A - 赤外線ガス分析装置

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Publication number: JP2017219499A
Application number: JP2016115910A
Authority: JP
Inventors: 祐紀増永; Yuki Masunaga; 幸造赤尾; Kozo Akao
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2017-12-14

Abstract

【課題】濃度測定値の劣化を招くことなく比較ガスとして大気を利用でき、比較ガスの準備の手間が省かれ、簡易な運用が実現できる赤外線ガス分析装置を提供すること。【解決手段】赤外線ガス分析装置（１）は、試料ガスと比較ガスが交互に流通される測定セル（２、３）と、測定セル内で赤外線照射された試料ガス及び比較ガスの赤外線吸収量をそれぞれ検出する検出器（３４）と、検出器の検出信号を処理して試料ガスの濃度を演算する演算処理部（５）と、を具備している。標準ガスを用いた校正時に、標準ガスに対する検出器の検出信号と比較ガスに対する検出器の検出信号との差分値から標準ガスの濃度を演算する過程で、標準ガスと比較ガスの水分量差に応じた水分干渉補正を加える。【選択図】図１

Description

本発明は、試料ガスに含まれる測定対象成分の濃度を測定する赤外線ガス分析装置に関する。

発電所や焼却炉などの燃焼設備における排出ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの脱離技術の高度化に伴い、排出ガス監視用ガス分析計に求められる測定濃度も低濃度化の一途を辿っている。従来、測定対象成分を含まないガスを比較ガスとして用い、比較ガスと試料ガスの赤外線吸収量の差を検出することで試料ガス中の測定対象成分濃度を測定する赤外線ガス分析計が知られている。また、赤外線ガス分析計に適用される測定方式として、測定セルの汚染による零点ドリフトを防止するため、測定セルに導入する試料ガスと比較ガスを交互に切り換える切換方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような赤外線ガス分析計においては、比較ガスとして赤外線を吸収しないガスが用いられるため、排出ガスを測定する際には比較ガスを予め準備する必要がある。

実公昭５７−１１２５１号公報

しかしながら、赤外線を吸収しないガスを比較ガスとして使用する場合、かかる比較ガスを販売者から購入し、測定の度に比較ガスを赤外線ガス分析計に導入する必要があることから、手間が掛かり、赤外線ガス分析計の運用が煩雑となる問題がある。比較ガスに大気を使用することができれば、比較ガスを予め準備する必要はないので、煩雑な運用を簡素化できる利点があると考えられる。ところが、大気には水分（水蒸気）が含まれており、水分は赤外線吸収するため測定結果に影響が出てしまう問題が有る。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、濃度測定値の劣化を招くことなく比較ガスとして大気を利用でき、比較ガスの準備の手間が省かれ、簡易な運用が実現できる赤外線ガス分析装置を提供することである。

本発明の赤外線ガス分析装置は、試料ガスと比較ガスが交互に流通される測定セルと、前記測定セル内で赤外線照射された前記試料ガス及び前記比較ガスの赤外線吸収量をそれぞれ検出する検出器と、前記検出器の検出信号を処理して前記試料ガスの濃度を演算する演算処理部と、を具備した赤外線ガス分析装置であって、標準ガスを用いた校正時に、前記標準ガスに対する前記検出器の検出信号と前記比較ガスに対する前記検出器の検出信号との差分値から前記標準ガスの濃度を演算する過程で、前記標準ガスと前記比較ガスの水分量差に応じた水分干渉補正を加えることを特徴とする。

この構成により、校正時に水分を含まない標準ガスと水分を含む比較ガス（例えば大気）との間に生じる水分量の差異による測定への影響を補正できるため、比較ガスとして大気を利用することが可能になる。このため、比較ガスの準備の手間が省かれ、簡易なガス分析装置の運用が実現できる。

本発明によれば、校正時にドライガスの標準ガスと大気からなる比較ガスを用いることができ、比較ガスとして大気を利用できるため、濃度測定値の劣化を招くことなく比較ガスとして大気を利用でき、比較ガスの準備の手間が省かれ、簡易なガス分析装置の運用が実現できる。

本実施の形態に係る赤外線ガス分析装置の全体構成図である。上記実施の形態に係る赤外線ガス分析装置における信号処理過程の説明図である。

以下、本発明の一実施の形態に係るガス分析装置について詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る赤外線ガス分析装置の全体構成図である。赤外線ガス分析装置１は、第１の測定セル２と、第２の測定セル３と、第１及び第２の測定セル２、３に導入するガスを交互に入れ替えるガス切換え機構４と、試料ガスの濃度演算及び校正処理を行う演算処理部５とを有する。

第１及び第２の測定セル２、３の一端側にはそれぞれ赤外線光源２２、３２が配置されている。赤外線光源２２、３２と測定セル２、３との間には、モータ２６、３６に連結されたチョッパ２５、３５が配置されている。チョッパ２５、３５は、モータ２６、３６によって回転駆動され、赤外光が一定周期で断続的に第１及び第２のセル２、３に入射されるように構成される。第１及び第２のセル２、３の他端側には第１、第２及び第３の赤外線検出器２３、３３、３４がそれぞれ配置されている。第１及び第２の赤外線検出器２３、３３は、試料ガス中の測定対象成成分が吸収する赤外線吸収波長と同一波長域の赤外線強度を検出する検出特性を有する。第３の赤外線検出器３４は、大気中の水分が吸収する赤外線吸収波長と同一波長域の赤外線強度を検出する検出特性を有する。例えば、第１及び第２の赤外線検出器２３、３３は、測定対象成分を含むガスが封入され、第３の検出器３４には水が封入されている。これにより、第１及び第２の赤外線検出器２３、３３は測定対象成分と同じ赤外線吸収特性を示すことができ、第３の赤外線検出器３４は水と同じ赤外吸収特性を示すことができる。

ガス切換え機構４は、ガス引き込み側が、サンプリングガス流路４１及び比較ガス流路４２に接続され、ガス導出側が、第１の測定セル側測定ガス流路４３及び第２の測定セル側測定ガス流路４４に接続されている。サンプリングガス流路４１は、測定時に試料ガスをサンプリング場所から引き込む試料ガスの供給路を構成する。比較ガス流路４２は、測定時及び校正時に大気環境の供給源から大気を比較ガスとして引き込む供給路を構成する。第１の測定セル側測定ガス流路４３は、第１の測定セル２のガス供給口２１ａに接続され、第２の測定セル側測定ガス流路４４は第２のセル３のガス供給口３１ａに接続されている。なお、第１及び第２の測定セル２、３に導入されたガスは排気口２１ｂ、３１ｂから外部へ排出される。

また、ガス切換え機構４は、サンプリングガス流路４１を、第１の測定セル側測定ガス流路４３又は第２の測定セル側測定ガス流路４４に選択的に接続する第１の流路切換え弁４８と、比較ガスの供給路となる比較ガス流路４２を第１の測定セル側測定ガス流路４３又は第２の測定セル側測定ガス流路４４に選択的に接続する第２の流路切換え弁４９と、を備えている。第１及び第２の流路切換え弁４８、４９は、例えば、三方電磁弁で構成することができる。三方電磁弁は、流入ポート（Ｃｏｍｍｏｎポート）と、ＮＣ（ＮｏｒｍａｌｌｙＣｌｏｓｅ）流出ポート及びＮＯ（ＮｏｒｍａｌｌｙＯｐｅｎ）流出ポートから構成されている。第１の流路切換え弁４８は、流入ポートがサンプリングガス流路４１に接続され、ＮＣ流出ポートが第２の測定セル側測定ガス流路４４に接続され、ＮＯ流出ポートが第１の測定セル側測定ガス流路４３に接続されている。第２の流路切換え弁４９は、流入ポートが比較ガス流路４２に接続され、ＮＯ流出ポートが第２の測定セル側測定ガス流路４４に接続され、ＮＣ流出ポートが第１の測定セル側測定ガス流路４３に接続されている。

演算処理部５は、第１、第２及び第３の検出器２３、３３、３４の検出信号をＡ／Ｄ変換部５１でバイナリデータに変換してから取り込む。演算処理部５は、試料ガスの濃度測定時に、第１及び第２の検出器２３、３３の検出信号を処理して試料ガス及び比較ガスに対応した各検出信号の差分値から試料ガスの濃度を演算する機能を有する。また、演算処理部５は、ゼロ点及びスパン点を含む各種校正時に、少なくとも第１、第２及び第３の検出器２３、３３、３４の検出信号を処理して標準ガスに対応した検出信号と比較ガスに対応した検出信号の差分値に、標準ガスと比較ガスの水分量差に応じた水分干渉補正を加える水分干渉補正処理を実施する。

図２は、本実施の形態に係る赤外線ガス分析装置における信号処理過程の説明図である。演算処理部５は、図２に示すように、デジタルフィルタ、第１の温度補正、第２の温度補正（温度及び湿度補正）、校正処理、直線化処理、気圧補正、他ガス干渉補正を実施する機能を有している。第２の温度補正と校正処理は、校正時にのみアクティブにされる機能である。その他の処理は試料ガスの濃度測定時及び校正時にアクティブにされる処理である。第１の温度補正は、温度補正係数を試料ガス（及び比較ガス）の測定値に乗算して試料ガスに対する温度補正を加える処理である。直線化処理は、予め直線化された検量グラフに基づき、測定対象成分検出値から試料ガスの測定対象成分濃度補正用算出値を算出する処理である。気圧補正は、測定時の気圧に応じて変化する測定対象成分値を補正する処理である。他ガス干渉補正は、試料ガスに含まれている測定対象成分と赤外線吸収波長が近い成分の測定値への干渉を補正する処理である。第２の温度補正（温度及び湿度補正）は、校正時に実施され比較ガスに対する補正である。算出された試料ガスの測定対象成分濃度は、表示部６１に表示されると共に、Ｄ／Ａ変換器６２でアナログ信号に変換され、外部記録計６３に出力される。なお、演算処理部５は、各種処理を実行するマイクロプロセッサやメモリ等のハードウエアと、メモリから読み出されてマイクロプロセッサによって実行されるソフトウエアにより構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。

本実施の形態では、校正時には、標準ガスとしてドライでかつ測定対象成分の濃度が校正されているガスを用い、比較ガスとして水分を含む大気を使用する。比較ガス（大気）に含まれる水分の干渉影響を補正する補正係数を設定し、校正時にのみアクティブにする校正処理において、測定値に対して水分の干渉影響を補正する補正係数を乗算している。

表１は、赤外線ガス分析装置１におけるガス条件と水分干渉補正の要否について示されている。

表１に示すように、試料ガスは、測定時には排出ガス等が対象となるので大気と同様に水分を含んだウェットであり、比較ガスは大気を用いるのでウェットである。試料ガス及び比較ガス共に水分を含むことから、ガスに含まれる水分により赤外線吸収の影響は双方に同程度あらわれるので、水分干渉補正及び干渉の温度補正は不要である。

これに対し、校正時には、試料ガスに代えてドライでかつ測定対象成分の濃度が校正されている標準ガスが使用される一方、比較ガスは水分を含んだ大気が使用される。ゼロ点及びスパン点の校正に用いられる標準ガスにはシリンダー容器に封入されている水分を含まないドライガスが用いられる。したがって、校正時には標準ガスと比較ガスの間に水分量の差異が生じることになる。水分は赤外波長域に広く吸収特性を有するため、ゼロ点及びスパン点の校正のいずれにも測定値に影響を及ぼすことになる。ガス分析装置の測定濃度の低濃度化に伴い水分干渉は誤差範囲では収まらない程度となっている。さらに、温度や湿度等の周囲環境の変化によって比較ガス中の水分量が変動することも、校正時における測定値に影響を及ぼす。

このため本実施の形態においては、演算処理部５における校正処理において校正用干渉補正係数αを用いて、標準ガスと比較ガスとの間で生じる水分量の差異が測定に及ぼす干渉影響を補正する。また、校正用干渉温度補正係数βを用いて、温度及び湿度の変動に影響を受けて生じる比較ガスの水分量の変化が測定に及ぼす干渉影響を補正している。

ここで、演算処理部５で実行される校正内容の具体例について説明する。例えば、ゼロ点及びスパン点の校正は、第１及び第２の測定セル２、３の２つのセルを用いて行う場合と、第２の測定セル３だけを用いて行う場合があり得る。第１及び第２の測定セル２、３を用いて行う場合、第１の測定セル２には標準ガス（ドライガス）を供給し、同時に第２の測定セル３には大気からなる比較ガス（ウェット）を供給し、第１及び第２の測定セル２、３に赤外線ビームを入射し、第１、第２及び第３の検出器２３、３３、３４の検出信号を演算処理部５で処理する。

第１の測定セル２に設けられた第１の検出器２３は、水分による赤外線吸収の影響を受けていない赤外線強度（測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線減衰量）を検出する。一方、第２の測定セル３に設けられた第２の検出器３３は、大気中に含まれた水分による赤外線吸収の影響を受けた赤外線強度（測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線減衰量）を検出し、第３の検出器３４は、大気中に含まれた水分による赤外線吸収の影響を受けた赤外線強度（水分による赤外線吸収域の赤外線減衰量）を検出する。

演算処理部５は、第３の検出器３４の検出信号から大気に含まれる水分濃度（単位容積中の水分量）を求め、求めた水分濃度から予め記憶されている補正係数テーブルから水分量に対応した校正用干渉補正係数αを求める。そして、第１の検出器２３から出力される標準ガスの測定値（測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線減衰量）、第２の検出器３３から出力される比較ガス（大気）の測定値（測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線減衰量）の差分値に、今回求めた校正用干渉補正係数αを乗算して水分干渉補正を加える。水分干渉補正を加えた測定値に基づいて校正（ゼロ点、スパン点）する。ゼロ点を校正する場合はゼロ点校正用の標準ガスを用いて校正を行い、スパン点を校正する場合はスパン点校正用の標準ガスを用いて校正を行う。大気中の水分量を測定した後は、標準ガス及び比較ガスを供給するセルを一定期間で交互に切り換えて、上記校正動作を繰り返して実施し、校正精度の信頼性を高めてもよい。

また、第２の測定セル３だけを用いて校正を行う場合、標準ガスと比較ガス（大気）を交互に第２の測定セル３へ供給する。標準ガスの供給時には第２の検出器３３からの検出信号を演算処理部５へ取込み、比較ガスの供給時には第２及び第３の検出器３３、３４からの検出信号を演算処理部５へ取込む。そして、上記同様に第３の検出器３４の検出信号から大気に含まれる水分の濃度（単位容積中の水分量）を求め、求めた水分濃度から、予め記憶されている補正係数テーブルから大気の水分量に対応した応じた校正用干渉補正係数αを求める。さらに、第２の検出器３３からの検出信号から標準ガスの測定値（測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線減衰量）と、比較ガス（大気）の測定値（測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線減衰量）とを求め、両者の差分値に今回求めた校正用干渉補正係数αを乗算して水分干渉補正を加える。水分干渉補正を加えた測定値に基づいて校正（ゼロ点、スパン点）する。

さらに、演算処理部５は、比較ガスである大気の温度及び湿度に応じた第２の温度補正を行う。大気中に含まれる水分は温度特性を有するため、比較ガスに対して温度及び湿度に応じた水分変動を補正するため第２の温度補正を行う。第２の温度補正は、上記水分干渉補正の前に行う。温度及び湿度に応じて変動する水分量が測定対象成分の赤外線吸収域に与える影響を見込んだ校正用干渉温度補正係数βを補正係数テーブルに登録しておく。演算処理部５５は、不図示の温度センサ及び湿度センサから大気の温度及び湿度の測定値を取り込む。そして、温度及び湿度測定値から、予め記憶されている補正係数テーブルから温度及び湿度に応じた校正用干渉温度補正係数βを求める。標準ガスの測定値（測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線減衰量）と、比較ガス（大気）の測定値（測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線減衰量）との差分値に今回求めた校正用干渉温度補正係数βを乗算して第２の温度補正を加える。

このように、校正用干渉補正係数α、校正用干渉温度補正係数βを用いて校正時に補正することで、校正時に比較ガスとして使用する大気中の水分量に起因する校正ズレを補正することができる。

次に、以上のように構成された本実施の形態における測定動作について説明する。

試料ガスに含まれた測定対象成分の濃度を測定する場合、第１の測定セル２と第２の測定セル３に並列に試料ガスと比較ガス（大気）を供給して試料ガスと比較ガスを２セルで並列に測定し、所定時間が経過したら試料ガスと比較ガス（大気）を供給する測定セルを切り換えて試料ガスと比較ガスを２セルで並列に測定する。以降、同様に試料ガスと比較ガス（大気）を供給する測定セルを交互に切り換えて測定を繰り返す。

試料ガスを第１の測定セル２に導入し、比較ガスを第２の測定セル３へ導入する場合、図１に示すように、第１の流路切換え弁４８のＮＣ流出ポートが閉じられ、ＮＯ流出ポートが開かれる一方で、第２の流路切換え弁４９のＮＣ流出ポートが閉じられ、ＮＯ流出ポートが開かれる。これにより、第１の測定セル２に試料ガスが流通され、第２の測定セル３に比較ガスとしての大気が流通される。赤外光は、試料ガス中の測定対象成分の濃度に応じて試料ガスに吸収される。一方で、赤外光は測定対象成分を略含まない大気には略吸収されない。第１の検出器２３では第１の測定セル２において試料ガスを透過した赤外光の光量が検出される。第１の検出器２３は、試料ガスに含まれた測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線強度を検出して出力する。一方、第２の検出器３３では第２の測定セル３において比較ガスである大気を透過した赤外光の光量が検出される。第２の検出器３３は、比較ガスである大気を透過した赤外光のうち測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線強度を検出して出力する。

次に、試料ガスを第２の測定セル３に導入し、比較ガスを第１の測定セル２へ導入するように流路が切り換えられる。すなわち、第１の流路切換え弁４８のＮＣ流出ポートが開かれ、ＮＯ流出ポートが閉じられる一方で、第２の流路切換え弁４９のＮＣ流出ポートが開かれ、ＮＯ流出ポートが閉じられる。これにより測定セル２、３に流通されるガスが切り換わり、第１の測定セル２に比較ガスとしての大気が流通され、第２の測定セル３に試料ガスが流通される。第１の検出器２３では第１の測定セル２の比較ガス（大気）を透過した赤外光のうち測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線強度を検出して出力する。また、第２の検出器３３では第２の測定セル３の試料ガスを透過した赤外光のうち測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線強度を検出して出力する。なお、第１の測定セル２及び第２の測定セル３に供給されたガスは、排気ガス流路４５、４６を通って排気される。

演算処理部５では、第１及び第２の検出器２３、３３から出力される検出信号がＡ／Ｄ変換部５１でバイナリデータに変換されて取り込まれる。演算処理部５は、第１及び第２の検出器２３、３３の検出信号に含まれた測定対象成分の濃度測定値（赤外線減衰量）を処理して試料ガスの濃度測定値と比較ガスの濃度測定値との差から試料ガス中の測定対象成分の濃度を算出する。このとき、試料ガス及び比較ガスに含まれる水分が環境温度に応じて変動するため、測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線吸収量に影響を与える。そのため、不図示の温度センサから環境温度を取り込み、濃度測定値に対して温度に応じた赤外線吸収量の影響を補正する第１の温度補正が加えられる。水分干渉補正及び第２の温度補正は加えないものとする。第１の温度補正が加えられた濃度測定値に対して直線化補正、気圧補正及び他ガス干渉補正を加える。以上の補正が加えられた試料ガスの濃度測定値は、試料ガスの測定対象成分濃度として表示部６１に表示されると共に、外部記録計６３に出力される。

なお、上記したように、試料ガスと比較ガスは、第１及び第２の流路切換え弁４８、４９により、第１の測定セル２と第２の測定セル３に交互に供給される。これは、第１の測定セル２及び第２の測定セル３に供給される試料ガスと比較ガスを入れ替えることにより、セルの汚れを平均化して、セルの汚れにより引き起こされる零点ドリフトを除去するためである。例えば、第１の測定セル２に試料ガスが供給され、第２の測定セル３に比較ガスが供給されているとき、試料ガス濃度に相当する信号をＣ、零点ドリフトに相当する信号をΔｄとすると、演算処理部５に取り込まれる検出信号は、Ｃ＋Δｄとなる。また第１の測定セル２に比較ガスが供給され、第２の測定セル３に試料ガスが供給されているとき、演算処理部５に取り込まれる検出信号は、−Ｃ＋Δｄとなる。これらの値から差分値をとると、（Ｃ＋Δｄ）−（−Ｃ＋Δｄ）＝２Ｃとなり、零点ドリフト分Δｄを除去することができる。

次に、本実施の形態における校正動作について説明する。

第１の測定セル２に標準ガスが流通され、第２の測定セル３に比較ガスとしての大気が流通されるように流路を制御する。具体的には、第１の流路切換え弁４８のＮＣ流出ポートが閉じられ、ＮＯ流出ポートが開かれる一方で、第２の流路切換え弁４９のＮＣ流出ポートが閉じられ、ＮＯ流出ポートが開かれる。第１の検出器２３では第１の測定セル２の標準ガスを透過した赤外光のうち測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線強度が検出され、第２の検出器３３では第２の測定セル３の比較ガス（大気）を透過した赤外光のうち測定対象成分による赤外線吸収域の赤外線強度が検出される。さらに第３の検出器３４では第２の測定セル３の比較ガス（大気）を透過した赤外光のうち水分による赤外線吸収域の赤外線強度が検出される。

なお、第１及び第２の測定セル２、３に流通されるガスを交互に切り替えて、校正用に標準ガスと比較ガスの濃度測定を繰り返してもよい。

演算処理部５では、第１、第２及び第３の検出器２３、３３、３４からの検出信号をＡ／Ｄ変換部５１でバイナリデータに変換して取り込む。演算処理部５は、第３の検出器３４の検出信号が示す赤外線強度を水分濃度に変換し、得られた水分濃度から水分干渉補正に用いる校正用干渉補正係数αを補正係数テーブルから求める。そして、第１及び第２の検出器２３、３３の検出信号が示す測定対象成分検出値（赤外線強度）の差分値を求め、標準ガスの測定対象成分検出値と比較ガス（大気）の測定対象成分検出値の差を校正用干渉補正係数αで補正する。これにより、比較ガスに用いた水分を含む大気とドライガスである標準ガスとの水分量差が赤外線吸収量に与える影響を補正する水分干渉補正が加えられたことになる。

なお、本実施の形態では、水分干渉補正の前に、比較ガスである大気の温度及び湿度に応じた第２の温度補正を加えている。演算処理部５５は、不図示の温度センサ及び湿度センサからから取り込まれた温度及び湿度測定値に基づいて、補正係数テーブルから温度及び湿度に応じて変動する大気の水分量に応じた校正用干渉温度補正係数βを求める。そして、標準ガスの測定対象成分検出値と比較ガス（大気）の測定対象成分検出値の差を今回求めた校正用干渉温度補正係数βで補正する第２の温度補正を加えている。

以上のように第２の温度補正と水分干渉補正が加えられた両ガスの測定対象成分検出値の差を測定対象成分の濃度に変換し、標準ガスの本来の濃度と比較してゼロ点を校正する。また、測定対象成分濃度が異なる標準ガスを用いてスパン点の校正を行う。

以上のように、第２の温度補正が行われた後に校正処理が行われることが望ましい。大気中に含まれる水分は温度及び湿度の影響を受けるため、校正処理は第２の温度補正の処理過程よりも後工程に設定されている。

校正時に校正用干渉補正係数αを用いることで、大気中に含まれる水分により校正が干渉影響を受けることを防止できるため、測定時及び校正時問わず比較ガスとして大気を使用することができる。よって、ガス分析に際して試料ガス以外にガスの準備を必要とせず、ガス分析計の運用を簡易にすることができる。また、校正時に校正用干渉温度補正係数βを用いることで環境変動による大気ガスに含まれる水分量の変化の影響を受けることを防止できるため、昼夜、季節を問わす、校正時に比較ガスとして大気を使用することができる。

以上のように、本実施の形態に係る赤外線ガス分析装置１によれば、校正時に水分を含まない標準ガスと水分を含む比較ガス（例えば大気）との間に生じる水分量の差異による測定への影響を補正できるため、比較ガスとして大気を利用することが可能になる。このため、比較ガスの準備の手間が省かれ、簡易なガス分析計の運用が実現できる。

上記実施の形態においては、校正時に第２の温度補正及び校正処理が共に行われる構成としたが、大気中に含まれる水分の影響を防止できれば、いずれかの処理を行う構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、第１の測定セル２及び第２の測定セル３の２つのセルを使用して並列に異なるガスを測定する構成を例示したが、この構成に限定されず、１つの測定セル（第２の測定セルの構成を有する）に試料ガス（校正時は標準ガス）と比較ガス（大気）を交互に供給する構成であってもよい。

以上のように、本発明の赤外線ガス分析装置は、試料ガスと比較ガスが交互に流通される測定セルと、前記測定セル内で赤外線照射された前記試料ガス及び前記比較ガスの赤外線吸収量をそれぞれ検出する検出器と、前記検出器の検出信号を処理して前記試料ガスの濃度を演算する演算処理部と、を具備した赤外線ガス分析装置であって、標準ガスを用いた校正時に、前記標準ガスに対する前記検出器の検出信号と前記比較ガスに対する前記検出器の検出信号との差分値から前記標準ガスの濃度を演算する過程で、前記標準ガスと前記比較ガスの水分量差に応じた水分干渉補正を加えることを特徴とする。

この構成により、校正時に水分を含まない標準ガスと水分を含む比較ガス（例えば大気）との間に生じる水分量の差異による測定への影響を補正できるため、比較ガスとして大気を利用することが可能になる。このため、比較ガスの準備の手間が省かれ、簡易なガス分析計の運用が実現できる。

本発明の赤外線ガス分析装置は、試料ガスと比較ガスが並列に流通される複数の測定セルと、前記各測定セル内で赤外線照射された前記試料ガス又は前記比較ガスの赤外線吸収量をそれぞれ検出する複数の検出器と、前記各検出器の検出信号を処理して前記試料ガスの濃度を演算する演算処理部と、を具備した赤外線ガス分析装置であって、標準ガスを用いた校正時に、前記測定セルの一方に標準ガスを流通すると共に前記測定セルの他方に前記比較ガスを流通し、前記標準ガスに対する前記検出器の検出信号と前記比較ガスに対する前記検出器の検出信号との差分値から前記標準ガスの濃度を演算する過程で、前記標準ガスと前記比較ガスの水分量差に応じた水分干渉補正を加えることを特徴とする。

本発明の赤外線ガス分析装置は、前記水分干渉補正を加える前段で、前記比較ガスの温度に応じた水分変動が赤外線吸収量に与える影響を補正する温度補正を加えてもよい。この構成により、温度及び湿度の変動による比較ガスの水分量の変化が校正に与える影響を補正してから、標準ガスと比較ガスとの水分量差に応じた補正をすることができるため、校正時に周囲環境の変動を考慮した効果的な校正を行うことができる。

本発明の赤外線ガス分析装置は、測定時及び校正時に用いられる前記比較ガスは大気であり、前記標準ガスはドライでかつ測定対象成分の濃度が校正されていてもよい。

１赤外線ガス分析装置
２第１の測定セル
３第２の測定セル
５演算処理部
２３第１の検出器
３３第２の検出器
３４第３の検出器
α 校正用干渉補正係数
β 校正用干渉温度補正係数

Claims

試料ガスと比較ガスが交互に流通される測定セルと、前記測定セル内で赤外線照射された前記試料ガス及び前記比較ガスの赤外線吸収量をそれぞれ検出する検出器と、前記検出器の検出信号を処理して前記試料ガスの濃度を演算する演算処理部と、を具備した赤外線ガス分析装置であって、
標準ガスを用いた校正時に、前記標準ガスに対する前記検出器の検出信号と前記比較ガスに対する前記検出器の検出信号との差分値から前記標準ガスの濃度を演算する過程で、前記標準ガスと前記比較ガスの水分量差に応じた水分干渉補正を加えることを特徴とする赤外線ガス分析装置。
試料ガスと比較ガスが並列に流通される複数の測定セルと、前記各測定セル内で赤外線照射された前記試料ガス又は前記比較ガスの赤外線吸収量をそれぞれ検出する複数の検出器と、前記各検出器の検出信号を処理して前記試料ガスの濃度を演算する演算処理部と、を具備した赤外線ガス分析装置であって、
標準ガスを用いた校正時に、前記測定セルの一方に標準ガスを流通すると共に前記測定セルの他方に前記比較ガスを流通し、前記標準ガスに対する前記検出器の検出信号と前記比較ガスに対する前記検出器の検出信号との差分値から前記標準ガスの濃度を演算する過程で、前記標準ガスと前記比較ガスの水分量差に応じた水分干渉補正を加えることを特徴とする赤外線ガス分析装置。
前記水分干渉補正を加える前段で、前記比較ガスの温度に応じた水分変動が赤外線吸収量に与える影響を補正する温度補正を加えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の赤外線ガス分析装置。
測定時及び校正時に用いられる前記比較ガスは大気であり、前記標準ガスはドライでかつ測定対象成分の濃度が校正されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の赤外線ガス分析装置。