JP2018185194A - Gas analyzer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas analyzer of non-dispersed infrared type which has high detection sensitivity and is compact.SOLUTION: The present invention is a gas analyzer of non-dispersed infrared type for analyzing gas components in a sample gas. The gas analyzer comprises a gas cell 10 for containing a sample gas, a light source 21 for irradiating the gas cell with infrared light, a thermostat bath 3, an optical detector 23 for detecting light having passed through the gas cell and arranged in the thermostat bath, a vacuum pump 5, and a suction flow channel including a first suction flow channel 11, a second suction flow channel 12 and a third suction flow channel 13. The vacuum pump is connected to the first suction flow channel. The first suction flow channel is connected to the thermostat bath via the second suction flow channel and connected to the gas cell via the third suction flow channel. The suction flow channel has a flow channel switching device 4 capable of controlling the opening/closing of each of the second suction flow channel and the third suction flow channel at the least.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガス分析装置に関する。   The present invention relates to a gas analyzer.

例えば、油入変圧器の内部で異常が発生した場合、絶縁油や紙などが分解し、可燃性ガスが発生する。内部異常の兆候を検出するためには、油中に溶存している低濃度の可燃性ガスの濃度を測定する必要がある。   For example, when an abnormality occurs inside the oil-filled transformer, the insulating oil or paper is decomposed and flammable gas is generated. In order to detect signs of internal abnormalities, it is necessary to measure the concentration of low-concentration combustible gas dissolved in oil.

ガス分析装置の1つとしては、NDIR(Non Dispersive InfraRed:非分散型赤外線)方式のガス分析装置が知られている。特定の波長帯の赤外光を分析対象のガスに照射すると、赤外光のエネルギーがガス分子の振動や回転に変換され、検出器に到達する赤外光のエネルギーがその分減少する。NDIR方式のガス分析装置では、この赤外光のエネルギーの減少量を測定することにより、ガスの濃度を求めることができる。   As one of gas analyzers, NDIR (Non Dispersive InfraRed) type gas analyzers are known. When the analysis target gas is irradiated with infrared light of a specific wavelength band, the energy of the infrared light is converted into the vibration and rotation of gas molecules, and the energy of the infrared light reaching the detector is reduced accordingly. In the NDIR type gas analyzer, the concentration of gas can be obtained by measuring the amount of decrease in the energy of the infrared light.

このように、NDIR方式のガス分析装置では赤外光を検出に用いるため、検出器に温度変化があれば、熱がノイズとなり、低濃度のガス成分を検出することが困難になるという課題があった。   As described above, since the NDIR gas analyzer uses infrared light for detection, if there is a temperature change in the detector, heat becomes noise and it is difficult to detect a low-concentration gas component. there were.

その対策として、特許文献1(国際公開第2015/186407号)に記載の装置では、検出器を一定温度に保つために、検出器を内部に収納した容器が発泡ウレタンなどの断熱材で包まれている。   As a countermeasure, in the apparatus described in Patent Document 1 (International Publication No. 2015/186407), in order to keep the detector at a constant temperature, a container containing the detector is wrapped with a heat insulating material such as urethane foam. ing.

また、特許文献2(特開2006−30032号公報)に記載の装置では、検出部を収納した気密性容器に真空ポンプを接続して、容器内を真空状態に維持し、断熱性を向上することにより、容器内(検出部)の温度変化を抑制している。   Moreover, in the apparatus described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-30032), a vacuum pump is connected to an airtight container that houses a detection unit, and the inside of the container is maintained in a vacuum state to improve heat insulation. This suppresses the temperature change in the container (detection unit).

特許文献3(特開2008−16456号公報)に記載の装置においても、検出器や光源を収納したオプティカルチャンバを真空ポンプで真空状態に維持している。   Also in the apparatus described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-16456), an optical chamber containing a detector and a light source is maintained in a vacuum state by a vacuum pump.

なお、特許文献4(特開2001−41877号公報)には、光源、セル、検出器等の機器を収容した密閉容器を真空排気することによって、系内の水分を排出し、水分による影響を低減する方法が開示される。ただし、ガスセルと検出器が独立しておらず、この容器内にパージガスを導入して分析を行っている。このため、ガス分析時にはパージガスが容器内に充填されており、検出器の周囲は真空状態に維持されていない。したがって、検出器を一定温度に保つことはできない。   In Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-41877), the air in the system is discharged by evacuating a sealed container containing devices such as a light source, a cell, and a detector. A method for reducing is disclosed. However, the gas cell and the detector are not independent, and analysis is performed by introducing purge gas into the container. For this reason, the purge gas is filled in the container at the time of gas analysis, and the periphery of the detector is not maintained in a vacuum state. Therefore, the detector cannot be kept at a constant temperature.

国際公開第2015/186407号International Publication No. 2015/186407 特開2006−30032号公報JP 2006-30032 A 特開2008−16456号公報JP 2008-16456 A 特開2001−41877号公報JP 2001-41877 A

しかしながら、特許文献1の装置では、容器の周囲を断熱材で覆うため容器が大きくなるといった問題がある。   However, the apparatus of Patent Document 1 has a problem that the container becomes large because the periphery of the container is covered with a heat insulating material.

また、特許文献2の装置では、容器を真空状態に維持する真空ポンプとは別に、試料ガスをガスセルに導入するためのガスボンベ等も必要であるため、装置が大きくなるという問題がある。また、ガスボンベは、使用により内部容量が低下するため、定期的に交換する必要がある。   Further, the apparatus of Patent Document 2 has a problem that the apparatus becomes large because a gas cylinder or the like for introducing the sample gas into the gas cell is required in addition to the vacuum pump that maintains the container in a vacuum state. Moreover, since the internal capacity of the gas cylinder decreases due to use, it is necessary to replace the gas cylinder periodically.

特許文献3の装置においても、オプティカルチャンバとサンプルセルとが別のラインで構成されているため、オプティカルチャンバ内を真空状態にする真空ポンプとは別に、サンプルセルにガスを導入するためのエアポンプ、真空ポンプ、ガスボンベなどが必要である。このため、装置が大型化するという問題があった。また、ガスボンベは、使用により内部容量が低下するため、定期的に交換する必要がある。   Also in the apparatus of Patent Document 3, since the optical chamber and the sample cell are configured in separate lines, an air pump for introducing gas into the sample cell separately from the vacuum pump that evacuates the optical chamber, A vacuum pump, gas cylinder, etc. are required. For this reason, there existed a problem that an apparatus enlarged. Moreover, since the internal capacity of the gas cylinder decreases due to use, it is necessary to replace the gas cylinder periodically.

したがって、本発明は、高い検出感度を有し、かつ小型である、非分散型赤外線方式のガス分析装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-dispersive infrared gas analyzer having high detection sensitivity and a small size.

本発明のガス分析装置は、試料ガス中のガス成分を分析するための非分散型赤外線方式のガス分析装置である。   The gas analyzer of the present invention is a non-dispersive infrared type gas analyzer for analyzing gas components in a sample gas.

ガス分析装置は、試料ガスを収容するガスセルと、ガスセルに赤外光を照射する光源と、恒温槽と、恒温槽内に配置され、ガスセルを透過した光を検出する光学検出器と、真空ポンプと、第1吸引流路、第2吸引流路および第3吸引流路を含む吸引流路と、を備える。   The gas analyzer includes a gas cell that contains a sample gas, a light source that irradiates the gas cell with infrared light, a thermostat, an optical detector that is disposed in the thermostat and detects light transmitted through the gas cell, and a vacuum pump And a suction channel including a first suction channel, a second suction channel, and a third suction channel.

真空ポンプは第1吸引流路に接続される。第1吸引流路は、第2吸引流路を介して恒温槽に接続され、かつ第3吸引流路を介してガスセルに接続される。吸引流路は、少なくとも第2吸引流路および第3吸引流路の各々を開閉制御可能な流路切り替え装置を有する。   The vacuum pump is connected to the first suction channel. The first suction channel is connected to the thermostatic bath via the second suction channel and is connected to the gas cell via the third suction channel. The suction channel has a channel switching device capable of opening and closing each of at least the second suction channel and the third suction channel.

本発明によれば、高い検出感度を有し、かつ小型である、非分散型赤外線方式のガス分析装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a non-dispersive infrared gas analyzer having high detection sensitivity and a small size.

実施の形態1に係るガス分析装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a gas analyzer according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例に係るガス分析装置の概略構成図である。6 is a schematic configuration diagram of a gas analyzer according to a modification of the first embodiment. FIG. 実施の形態2に係るガス分析装置の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a gas analyzer according to a second embodiment. 実施の形態3に係るガス分析装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a gas analyzer according to a third embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

実施の形態1.
本実施の形態のガス分析装置は、試料ガス中のガス成分を分析するための非分散型赤外線(NDIR)方式のガス分析装置である。
Embodiment 1 FIG.
The gas analyzer of the present embodiment is a non-dispersive infrared (NDIR) type gas analyzer for analyzing gas components in a sample gas.

試料ガスとしては、特に限定されないが、例えば、変圧器等の油入電気機器内の絶縁油の溶存ガスが挙げられる。絶縁油から試料ガスを抽出する方法としては、例えば、絶縁油を密閉容器内に収容して該密閉容器の上部を真空空間にして、該真空空間に試料ガスを抽出する方法や、絶縁油に対してバブリングを行うことで試料ガスを抽出する方法、絶縁油中に配置したロータで攪拌することで試料ガスを抽出する方法が挙げられる。   Although it does not specifically limit as sample gas, For example, the dissolved gas of the insulating oil in oil-filled electrical apparatuses, such as a transformer, is mentioned. As a method for extracting the sample gas from the insulating oil, for example, the insulating oil is contained in a sealed container, the upper part of the sealed container is made into a vacuum space, and the sample gas is extracted into the vacuum space. On the other hand, there are a method of extracting the sample gas by bubbling and a method of extracting the sample gas by stirring with a rotor disposed in the insulating oil.

ガス成分としては、特に限定されないが、試料ガスが絶縁油中の溶存ガスである場合、例えば、絶縁油の分解によって生じる炭化水素が挙げられる。このような炭化水素としては、例えば、CH、C、C、Cなどが挙げられる。なお、これらのガス成分は、例えば、変圧器等の油入電気機器の状態(内部異常の有無)を監視するための指標となり得る。 Although it does not specifically limit as a gas component, When sample gas is dissolved gas in insulating oil, the hydrocarbon produced by decomposition | disassembly of insulating oil is mentioned, for example. Examples of such hydrocarbons include CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 6 , C 2 H 4 and the like. In addition, these gas components can become an index for monitoring the state (presence of internal abnormality) of oil-filled electrical equipment such as a transformer, for example.

図1を参照して、ガス分析装置は、試料ガスを収容するガスセル10と、ガスセル10に赤外光を照射する光源21と、恒温槽3と、恒温槽3内に配置され、ガスセル10を透過した光を検出する光学検出器23と、真空ポンプ5と、第1吸引流路11、第2吸引流路12および第3吸引流路13を含む吸引流路と、を備える。   Referring to FIG. 1, a gas analyzer is disposed in a gas cell 10 that contains a sample gas, a light source 21 that irradiates the gas cell 10 with infrared light, a thermostat 3, and a thermostat 3. An optical detector 23 that detects transmitted light, a vacuum pump 5, and a suction channel including a first suction channel 11, a second suction channel 12, and a third suction channel 13 are provided.

本実施の形態のガス分析装置は、上記のとおり、NDIR方式の光学測定機である。したがって、光源21は、赤外光を放射する光源であり、光学検出器23は、赤外光に対して感度を有し、ガスセル10は、赤外光が通過する両端に赤外透過窓22a,22bを有している。   As described above, the gas analyzer of the present embodiment is an NDIR optical measuring machine. Therefore, the light source 21 is a light source that emits infrared light, the optical detector 23 is sensitive to infrared light, and the gas cell 10 has infrared transmission windows 22a at both ends through which infrared light passes. , 22b.

なお、光源21から放射される赤外光は、中赤外光(波長:約3〜5μm)であることが好ましい。また、例えば、油入電気機器の絶縁油中に含まれるガス(油中ガス)等を分析する場合のように、分析対象ガスが低濃度であるときは、検出感度を上げるために、光源21から放射される赤外光は、各々のガス成分の最大吸収波長を含んでいることが好ましい。   The infrared light emitted from the light source 21 is preferably mid-infrared light (wavelength: about 3 to 5 μm). Further, for example, when the gas to be analyzed has a low concentration as in the case of analyzing gas (in-oil gas) contained in the insulating oil of the oil-filled electrical device, the light source 21 is used to increase the detection sensitivity. It is preferable that the infrared light radiated | emitted from contains the maximum absorption wavelength of each gas component.

真空ポンプ5は第1吸引流路11に接続されている。第1吸引流路11は、上流側で分岐しており、第2吸引流路12を介して恒温槽3に接続され、かつ第3吸引流路13を介してガスセル10の下流側に接続される。なお、試料ガスおよびキャリアガスの流れ方向において、ガスセル10の上流側に供給流路15が接続され、ガスセル10の下流側に第3吸引流路13が接続されている。   The vacuum pump 5 is connected to the first suction channel 11. The first suction channel 11 is branched on the upstream side, is connected to the thermostatic chamber 3 through the second suction channel 12, and is connected to the downstream side of the gas cell 10 through the third suction channel 13. The In the flow direction of the sample gas and the carrier gas, the supply channel 15 is connected to the upstream side of the gas cell 10, and the third suction channel 13 is connected to the downstream side of the gas cell 10.

吸引流路は、少なくとも第2吸引流路12および第3吸引流路13の各々を開閉制御可能な流路切り替え装置4を有する。図1に示すガス分析装置では、流路切り替え装置4は、第2吸引流路12に設けられた弁4aと、第3吸引流路13に設けられた弁4bと、からなる。流路切り替え装置4を自動制御可能とする観点からは、弁4a,4bは電磁弁であることが好ましい。   The suction flow path includes a flow path switching device 4 that can control opening and closing each of at least the second suction flow path 12 and the third suction flow path 13. In the gas analyzer shown in FIG. 1, the flow path switching device 4 includes a valve 4 a provided in the second suction flow path 12 and a valve 4 b provided in the third suction flow path 13. From the viewpoint of enabling the flow path switching device 4 to be automatically controlled, the valves 4a and 4b are preferably electromagnetic valves.

恒温槽内への試料ガスおよびキャリアガスの混入を防止する観点からは、流路切り替え装置は、第2吸引流路および第3吸引流路を同時に開放しないことが好ましい。したがって、弁4a,4bは電磁弁である場合、流路切り替え装置は、弁4aおよび弁4bが両方同時に開放されないように弁4a,4bの開閉を制御(シーケンス制御)する制御機構を有することが好ましい。   From the viewpoint of preventing the sample gas and the carrier gas from being mixed into the thermostat, the flow path switching device preferably does not open the second suction flow path and the third suction flow path at the same time. Therefore, when the valves 4a and 4b are electromagnetic valves, the flow path switching device may have a control mechanism that controls opening / closing of the valves 4a and 4b (sequence control) so that both the valves 4a and 4b are not opened simultaneously. preferable.

恒温槽3は、第2吸引流路12との接続部以外は密閉された密閉容器である。真空ポンプ5により、少なくとも分析中は恒温槽3内が真空状態に維持される。   The thermostatic chamber 3 is a hermetically sealed container except for the connection portion with the second suction channel 12. The inside of the thermostatic chamber 3 is maintained in a vacuum state by the vacuum pump 5 at least during the analysis.

具体的には、例えば、ガス分析を実施する前に、真空ポンプ5を作動させ、弁4aを開放することにより、第1吸引流路11および第2吸引流路12を介して、恒温槽3と真空ポンプ5との間を連通させることで、恒温槽3内の空気を排気し、恒温槽3内を真空状態にする。恒温槽3内が真空状態になることで、光学検出器の周囲が真空断熱され、外部からの熱が遮断されることで、光学検出器23の温度変化が抑制される。   Specifically, for example, before the gas analysis is performed, the thermostatic chamber 3 is operated via the first suction channel 11 and the second suction channel 12 by operating the vacuum pump 5 and opening the valve 4a. And the vacuum pump 5 are communicated with each other, whereby the air in the thermostat 3 is exhausted, and the thermostat 3 is evacuated. Since the inside of the thermostatic chamber 3 is in a vacuum state, the surroundings of the optical detector are thermally insulated from the vacuum, and heat from the outside is blocked, so that the temperature change of the optical detector 23 is suppressed.

従来のように(例えば、特許文献1参照)、光学検出器を恒温槽内に配置し、その周りを断熱材で覆うことにより検出器の温度変化を抑制する場合、恒温槽が大きくなり、装置が大型化してしまうという問題があった。   As in the past (see, for example, Patent Document 1), in the case where an optical detector is placed in a thermostat and the temperature change of the detector is suppressed by covering the periphery with a heat insulating material, the thermostat becomes large and the device There has been a problem of increasing the size.

これに対して、本実施形態のガス分析装置では、真空ポンプを用いて恒温槽内を真空状態にすることにより光学検出器の温度変化を抑制するため、断熱材が必要なく、恒温槽が大きくならないため、ガス分析装置の小型化が可能である。   On the other hand, in the gas analyzer of the present embodiment, since the temperature change of the optical detector is suppressed by making the inside of the thermostatic chamber into a vacuum state using a vacuum pump, no heat insulating material is required, and the thermostatic bath is large. Therefore, the gas analyzer can be downsized.

また、本実施の形態のガス分析装置では、恒温槽3内を真空状態にするための真空ポンプ5が、キャリアガスや試料ガスをガスセル10中に導入する吸引ポンプの役割も兼ね備えているため、ポンプ数を増やす必要もなく、装置を簡便化および小型化することができる。   Moreover, in the gas analyzer of the present embodiment, the vacuum pump 5 for making the inside of the thermostatic chamber 3 into a vacuum state also serves as a suction pump for introducing the carrier gas and the sample gas into the gas cell 10. There is no need to increase the number of pumps, and the apparatus can be simplified and miniaturized.

以下、図1を参照して、ガス分析装置の操作の一例について説明する。基本的に、ガスセル10内へのガス(試料ガス,キャリアガス等)の導入を行わないときは、弁4b(第3吸引流路13)は閉止される。また、恒温槽3と真空ポンプ5間とを接続する第2吸引流路12の弁4aは開放され、真空ポンプ5によって恒温槽3内が真空状態に維持される。   Hereinafter, an example of the operation of the gas analyzer will be described with reference to FIG. Basically, when gas (sample gas, carrier gas, etc.) is not introduced into the gas cell 10, the valve 4b (third suction flow path 13) is closed. Further, the valve 4 a of the second suction channel 12 that connects between the thermostatic chamber 3 and the vacuum pump 5 is opened, and the inside of the thermostatic chamber 3 is maintained in a vacuum state by the vacuum pump 5.

次に、真空ポンプ5を作動させた状態で、流路切り替え装置4において、弁4a(第2吸引流路12)を閉止し、弁4b(第3吸引流路13)を開放することで、供給流路15からガスセル10中に、試料ガスが所定のキャリアガスと共にガスセル10に導入される。   Next, in the flow channel switching device 4 with the vacuum pump 5 activated, the valve 4a (second suction flow channel 12) is closed and the valve 4b (third suction flow channel 13) is opened. A sample gas is introduced into the gas cell 10 from the supply channel 15 into the gas cell 10 together with a predetermined carrier gas.

ガスセル10中にガスが導入された後、弁4bを閉止することにより、キャリアガスおよび試料ガスをガスセル10中に滞留させることができる。なお、弁4bを閉止する際、真空ポンプ5の作動を続ける場合は、弁4aを開放してもよく、閉止したままにしてもよい。ただし、真空ポンプ5の作動を停止する場合は、停止の前に弁4bを閉止したままにするほうが好ましい。   After the gas is introduced into the gas cell 10, the carrier gas and the sample gas can be retained in the gas cell 10 by closing the valve 4 b. When the valve 4b is closed, when the operation of the vacuum pump 5 is continued, the valve 4a may be opened or may be kept closed. However, when stopping the operation of the vacuum pump 5, it is preferable to keep the valve 4b closed before the stop.

そして、図1に示されるように光源21からガスセル10(試料ガス)に赤外光を照射し、ガスセル10内および赤外透過窓22a,22bを通過した赤外光を光学検出器23で検出することにより、検出された光の強度等を基に、試料ガス中に含まれるガス成分の分析が可能である。具体的には、例えば、光源21から照射される赤外光がガスセル10中の試料ガスに吸収されるため、光学検出器23に入力される赤外光の光量(測定対象となるガス成分の吸収波長に応じた特定の波長範囲の光の強度等)が減少する。このため、光学検出器23で検出される光量の減少量、光透過率の変化量等を求めることにより、試料ガス中のガス成分の分析(ガス成分の検出、濃度測定など)が可能である。測定対象となるガス成分の吸収波長に応じた特定の波長範囲の光を照射する方法としては、例えば、特定の波長範囲の光のみを通過させるバンドパスフィルタを通過させる方法や、特定の波長範囲の光のみを照射するLEDを使用する方法が挙げられる。   Then, as shown in FIG. 1, the light source 21 irradiates the gas cell 10 (sample gas) with infrared light, and the optical detector 23 detects the infrared light that has passed through the gas cell 10 and the infrared transmission windows 22a and 22b. By doing so, it is possible to analyze the gas component contained in the sample gas based on the detected light intensity and the like. Specifically, for example, since the infrared light irradiated from the light source 21 is absorbed by the sample gas in the gas cell 10, the amount of infrared light input to the optical detector 23 (the gas component to be measured) The intensity of light in a specific wavelength range according to the absorption wavelength, etc.) decreases. For this reason, it is possible to analyze the gas component in the sample gas (detection of the gas component, concentration measurement, etc.) by obtaining the decrease amount of the light amount detected by the optical detector 23, the change amount of the light transmittance, and the like. . Examples of the method of irradiating light in a specific wavelength range corresponding to the absorption wavelength of the gas component to be measured include a method of passing through a bandpass filter that passes only light in a specific wavelength range, and a specific wavelength range. The method of using LED which irradiates only this light is mentioned.

なお、ガス分析の終了後は、次回の分析への影響をなくすために、真空ポンプ5を作動させた状態で弁4bを開放し、ガスセル10中のキャリアガスおよび試料ガスを排気する。なお、このとき、キャリアガスおよび試料ガスが恒温槽3内に混入するのを防止するために、弁4aは閉止しておくことが好ましい。排気が完了した後は、弁4bを閉止し、弁4aを開放することで、恒温槽3を真空状態にし、次回の測定までその状態を維持する。   After the gas analysis is completed, the valve 4b is opened while the vacuum pump 5 is operated in order to eliminate the influence on the next analysis, and the carrier gas and the sample gas in the gas cell 10 are exhausted. At this time, the valve 4a is preferably closed in order to prevent the carrier gas and the sample gas from being mixed into the thermostat 3. After the exhaust is completed, the valve 4b is closed and the valve 4a is opened, so that the thermostatic chamber 3 is brought into a vacuum state and the state is maintained until the next measurement.

なお、キャリアガスとして大気を用いることができる場合は、ガスセルの上流側に接続された供給管の上流側が大気に開放されていてもよい。このように、キャリアガスとして大気を用いることにより、ガスボンベ等が不要となり、ガス分析装置の小型化、簡略化等がより容易になる。   In addition, when air | atmosphere can be used as carrier gas, the upstream of the supply pipe connected to the upstream of the gas cell may be open | released by air | atmosphere. Thus, by using the atmosphere as the carrier gas, a gas cylinder or the like becomes unnecessary, and the gas analyzer can be more easily downsized and simplified.

なお、第1吸引流路11に弁を設けてもよい。第1吸引流路11に設けられる弁は、例えば、通常は開放されたままでよく、真空ポンプをガス分析装置から取り外すときなどに閉止されればよい。   A valve may be provided in the first suction channel 11. For example, the valve provided in the first suction channel 11 may normally remain open, and may be closed when the vacuum pump is removed from the gas analyzer.

ガスセル10の光路長が長い程、NDIR方式のガス分析装置は感度が高くなる。試料ガスが絶縁油から抽出されたガスのように微量(例えば、数十cc程度)のガスである場合、ガスセル10として、内径が細いセル(例えば、中空ファイバなど)を用いることが好ましい。これにより、微量の試料ガスを収容したガスセル10の光路長を長くすることができ、ガス分析装置の感度が高くなる。   The longer the optical path length of the gas cell 10, the higher the sensitivity of the NDIR gas analyzer. When the sample gas is a very small amount (for example, about several tens of cc) of gas such as gas extracted from insulating oil, it is preferable to use a cell having a small inner diameter (for example, a hollow fiber) as the gas cell 10. Thereby, the optical path length of the gas cell 10 containing a small amount of sample gas can be increased, and the sensitivity of the gas analyzer is increased.

なお、中空ファイバは、内部にガスを導入させることができ、曲げた状態でも赤外光を長さ方向に通過させることができ、例えば、曲げ半径が十数cm程度での曲げが可能であるため、ガスセル10が直線状である場合よりも、ガス分析装置を小型化できる利点も有している。   The hollow fiber can introduce gas into the inside, and can pass infrared light in the length direction even in a bent state. For example, the hollow fiber can be bent with a bending radius of about several tens of centimeters. Therefore, there is an advantage that the gas analyzer can be downsized as compared with the case where the gas cell 10 is linear.

図2は、実施の形態1の変形例に係るガス分析装置の概略構成図である。図2に示されるように、本変形例では、第3吸引流路13が恒温槽3の内部を通過せずにガスセル10に接続されている。図1の場合は、第3吸引流路13およびガスセル10に対して恒温槽3の密閉性を保つための加工等が必要であるのに対して、図2に示される変形例の場合は、ガスセル10に対してのみ密閉性を保てばよいため、装置が簡便化され、装置の製造も容易になる利点がある。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a gas analyzer according to a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 2, in the present modification, the third suction channel 13 is connected to the gas cell 10 without passing through the inside of the thermostatic chamber 3. In the case of FIG. 1, processing or the like for maintaining the hermeticity of the thermostatic chamber 3 with respect to the third suction flow path 13 and the gas cell 10 is necessary, whereas in the case of the modification shown in FIG. Since only the gas cell 10 needs to be sealed, there is an advantage that the device is simplified and the device is easily manufactured.

なお、本実施の形態のガス分析装置は、ガス成分を分析するための他の分析装置(例えば、光イオン化検出器、水素を測定するために水素センサなど)をガスセル10の上流側等にさらに備えていてもよい。   Note that the gas analyzer of the present embodiment further includes another analyzer for analyzing gas components (for example, a photoionization detector, a hydrogen sensor for measuring hydrogen, etc.) on the upstream side of the gas cell 10 or the like. You may have.

実施の形態2.
図3を参照して、本実施の形態のガス分析装置は、さらに、恒温槽3に第4吸引流路14を介して接続された光源用恒温槽31を備え、光源21は光源用恒温槽31内に配置されている点で、実施の形態1とは異なる。それ以外の点は、実施の形態1と基本的に同じである。
Embodiment 2. FIG.
Referring to FIG. 3, the gas analyzer of the present embodiment further includes a light source thermostat 31 connected to the thermostat 3 via the fourth suction flow path 14, and the light source 21 is a light source thermostat. 31 is different from the first embodiment in that it is disposed within the area 31. The other points are basically the same as in the first embodiment.

光源21は光源用恒温槽31内に配置されており、光源用恒温槽31が光学検出器23用の恒温槽3と第4吸引流路14で接続されているため、光源21の周囲も真空状態となる。これによって、光源21も真空断熱され、光源21の温度変化が抑制される。したがって、光源21から照射される赤外光も一定となり、実施の形態1よりも光学検出器23の熱ノイズが低減され、ガス分析装置の感度を向上させることが可能となる。   Since the light source 21 is disposed in the light source thermostat 31 and the light source thermostat 31 is connected to the thermostat 3 for the optical detector 23 by the fourth suction flow path 14, the surroundings of the light source 21 are also vacuumed. It becomes a state. Thereby, the light source 21 is also thermally insulated by vacuum, and the temperature change of the light source 21 is suppressed. Therefore, the infrared light emitted from the light source 21 is also constant, the thermal noise of the optical detector 23 is reduced as compared with the first embodiment, and the sensitivity of the gas analyzer can be improved.

実施の形態3.
図4を参照して、本実施の形態のガス分析装置は、光学検出器23は冷却器6に接続されている(冷却器6によって温度を一定に保つように制御される)点で、実施の形態1とは異なる。それ以外の点は、実施の形態1と基本的に同じである。
Embodiment 3 FIG.
Referring to FIG. 4, the gas analyzer according to the present embodiment is implemented in that optical detector 23 is connected to cooler 6 (the temperature is controlled to be kept constant by cooler 6). This is different from the first form. The other points are basically the same as in the first embodiment.

光学検出器23に用いられる光導電素子等は温度が低いほど感度が高くなる特性がある。このため、例えば、ペルチェなどの冷却器6を熱伝導率の高い金属バーで光学検出器23と接続することにより、光学検出器23を冷却することで、さらにガス分析装置を高感度化することができ、光学検出器23の温度変化をさらに抑制することが可能となる。なお、真空ポンプ5によって恒温槽3内を真空状態にしているため、光学検出器23の冷却により恒温槽3の内部の水分によって結露が生じるといた問題も生じない。   The photoconductive element or the like used for the optical detector 23 has a characteristic that the sensitivity increases as the temperature decreases. For this reason, for example, by connecting the cooler 6 such as Peltier to the optical detector 23 with a metal bar having high thermal conductivity, the optical detector 23 is cooled to further increase the sensitivity of the gas analyzer. Thus, the temperature change of the optical detector 23 can be further suppressed. In addition, since the inside of the thermostat 3 is made into the vacuum state by the vacuum pump 5, the problem that dew condensation arises by the water | moisture content inside the thermostat 3 by cooling of the optical detector 23 does not arise.

冷却器としては、特に限定されないが、例えば、ペルチェ素子を用いた冷却器などが挙げられる。冷却器は、光学検出器23の温度を一定に保つための温度制御機構(サーモスタットなど)を有していることが好ましい。   Although it does not specifically limit as a cooler, For example, the cooler using a Peltier device etc. are mentioned. The cooler preferably has a temperature control mechanism (such as a thermostat) for keeping the temperature of the optical detector 23 constant.

なお、上述の実施の形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。例えば、実施の形態2に実施の形態3の冷却器等を採用してもよい。   Note that the above-described embodiment is an exemplification, and it is needless to say that partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments is possible. For example, the cooler of the third embodiment may be adopted as the second embodiment.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 光学測定機、10 ガスセル、11 第1吸引流路、12 第2吸引流路、13 第3吸引流路、14 第4吸引流路、15 供給流路、21 赤外光源、22a,22b 赤外透過窓、23 光学検出器、3 恒温槽、31 光源用恒温槽、4 流路切り替え装置、4a,4b 弁、5 真空ポンプ、6 冷却器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical measuring device, 10 Gas cell, 11 1st suction flow path, 12 2nd suction flow path, 13 3rd suction flow path, 14 4th suction flow path, 15 Supply flow path, 21 Infrared light source, 22a, 22b Red External transmission window, 23 optical detector, 3 thermostatic chamber, 31 thermostatic bath for light source, 4 flow path switching device, 4a, 4b valve, 5 vacuum pump, 6 cooler.

Claims (3)

試料ガス中のガス成分を分析するための非分散型赤外線方式のガス分析装置であって、
前記試料ガスを収容するガスセルと、
前記ガスセルに赤外光を照射する光源と、
恒温槽と、
前記恒温槽内に配置され、前記ガスセルを透過した光を検出する光学検出器と、
真空ポンプと、
第1吸引流路、第2吸引流路および第3吸引流路を含む吸引流路と、を備え、
前記真空ポンプは前記第1吸引流路に接続され、
前記第1吸引流路は、前記第2吸引流路を介して前記恒温槽に接続され、かつ前記第3吸引流路を介して前記ガスセルに接続され、
前記吸引流路は、少なくとも前記第2吸引流路および前記第3吸引流路の各々を開閉制御可能な流路切り替え装置を有する、ガス分析装置。
A non-dispersive infrared gas analyzer for analyzing gas components in a sample gas,
A gas cell containing the sample gas;
A light source for irradiating the gas cell with infrared light;
A thermostat,
An optical detector that is disposed in the thermostat and detects light transmitted through the gas cell;
A vacuum pump,
A suction channel including a first suction channel, a second suction channel, and a third suction channel;
The vacuum pump is connected to the first suction flow path;
The first suction channel is connected to the thermostatic chamber via the second suction channel, and is connected to the gas cell via the third suction channel,
The gas analysis apparatus, wherein the suction flow path includes a flow path switching device capable of opening and closing at least each of the second suction flow path and the third suction flow path.
さらに、前記恒温槽に第4吸引流路を介して接続された光源用恒温槽を備え、
前記光源は前記光源用恒温槽内に配置されている、請求項1に記載のガス分析装置。
Furthermore, a thermostat for light source connected to the thermostat via a fourth suction channel,
The gas analyzer according to claim 1, wherein the light source is disposed in the constant temperature bath for the light source.
前記光学検出器は冷却器に接続されている、請求項1または2に記載のガス分析装置。   The gas analyzer according to claim 1, wherein the optical detector is connected to a cooler.
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