JP2020063953A - ガス分析装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような小さなスケールの火炎においては、燃焼生成ガスの発生が小流量でなされるので、ガス分析装置への燃焼生成ガスの導入によって燃焼場の流動特性が影響を受けないようにするため、微小流量でのサンプリングが必要とされる。
特に、複数のガス成分の濃度を同時に測定できるFTIR(Fourier Transform Infrared)ガス分析計や量子カスケードレーザー吸光(QCL−IR)法を採用したガス分析計等においては、毎分数リットル以上の大流量の試料ガスをサンプリングする必要がある。
特許文献1に記載にガス分析装置は、試料ガスが導入される第1の供給路、希釈ガスが導入される第2の供給路、第1の供給路からの試料ガスと第2の供給路からの希釈ガスが混合され混合ガスとなる導入配管、導入配管からの混合ガスを分岐する第1の分岐路、および導入配管からの混合ガスを並行して分岐する第2の分岐路を備えている。
図1は、本発明の1実施例によるガス分析装置の概略構成を示す図である。
図1を参照して、本発明のガス分析装置は、微小流量の試料ガスが導入されるサンプリング流路1と、予め設定された濃度の指標ガスを供給する指標ガス供給源2を備えている。
指標ガスは、試料ガスには含まれないガス成分のみ、または当該ガス成分に試料ガス中の対象ガス成分ではないガス成分を混合したものからなっている。
ガス濃度測定部5としては、例えば、FTIRガス分析計、質量分析計およびQCL−IRガス分析計等が使用可能であり、また、ガス濃度測定部5を複数のガス分析計から構成することもできる。
なお、ポンプ6をガス濃度測定部5の排気系に配置することもできる。
ポンプ6および流量制御器7は、混合ガス流路4内の混合ガスの流量がガス濃度測定部5の測定能力に応じた流量(ガス濃度測定部5の標準測定流量)となるように調節されている。
なお、指標ガス濃度計8をガス濃度測定部5に組み込まずに、混合ガス流路4に配置することもできる。
こうして、正確に設定され、また測定された数値に基づいて試料ガス中の対象ガス成分濃度値を測定するので、試料ガスのガス組成の分析が常に高精度で行える。
図1の実施例は、指標ガスが、前記試料ガスには含まれないガス成分のみ、または当該ガス成分に前記試料ガス中の対象ガス成分ではないガス成分を混合したものからなっている場合に、試料ガスのガス組成の分析が高精度で行えるようにしたものであるのに対し、図2に示した実施例は、試料ガスが指標ガス濃度計の測定対象ガス成分を含んでいる場合であっても、高精度で試料ガスのガス組成の分析が行えるようにしたものである。
サンプリング流路11には、第1の流量計13が配置されている。
なお、ポンプ21をガス濃度測定部20の排気系に配置することもできる。
なお、指標ガス濃度計22をガス濃度測定部20に組み込まずに、混合ガス流路19に配置することもできる。
まず、関係するパラメータを以下のように定義する。
Cis:試料ガス中の指標ガスの濃度
Ci10:先に供給された指標ガスの濃度設定値
Ci20:次に供給された指標ガスの濃度設定値
Ci1:先に供給された指標ガスの濃度測定値
Ci2:次に供給された指標ガスの濃度測定値
Qs:試料ガスの体積流量
Qi1:先に供給された指標ガスの体積流量
Qi2:次に供給された指標ガスの体積流量
Cs1:先の指標ガス供給時のガス濃度測定部20の濃度測定値(対象ガス成分の濃度測定値)
Cs2:次の指標ガス供給時のガス濃度測定部20の濃度測定値(対象ガス成分の濃度測定値)
Cs0:指標ガスと混合される前の試料ガス中の対象ガス成分の濃度
図3を参照して、この実施例では、指標ガス供給部は、指標ガス流路12の上流端12aから分岐した第1および第2の分岐流路14a、14bと、第1の分岐流路14aに接続され、第1の濃度の指標ガスを供給する第1の指標ガス供給源15aと、第2の分岐流路14bに接続され、第2の濃度の指標ガスを供給する第2の指標ガス供給源15bと、第1の分岐流路14aに配置された第1の流量制御器25aと、第2の分岐流路14bに配置された第2の流量制御器25bとを有している。
また、第2の流量計18が第1および第2の分岐路14a、14bに各1つ配置されている。
そして、第1および第2の流量制御器25a、25bの開閉が交互に切り替えられることによって、第1および第2の濃度の指標ガスの供給が切り替えられる。
1a 下流端
2 指標ガス供給源
3 指標ガス流路
3a 一端
3b 他端
4 混合ガス流路
5 ガス濃度測定部
6 ポンプ
7 流量制御器
8 指標ガス濃度計
9 指標ガス濃度設定値入力部
10 ガス濃度演算部
11 サンプリング流路
11a 下流端
12 指標ガス流路
12a 上流端
13 第1の流量計
14a 第1の分岐流路
14b 第2の分岐流路
15a 第1の指標ガス供給源
15b 第2の指標ガス供給源
16 流路切替バルブ
17 流量制御器
18 第2の流量計
19 混合ガス流路
20 ガス濃度測定部
21 ポンプ
22 指標ガス濃度計
23 指標ガス濃度設定値入力部
24 ガス濃度算出部
25a 第1の流量制御器
25b 第2の流量制御器
Claims (4)
- 微小流量の試料ガスが導入されるサンプリング流路と、
予め設定された濃度の指標ガスを供給する指標ガス供給源と、を備え、
前記指標ガスは、前記試料ガスには含まれないガス成分のみ、または当該ガス成分に前記試料ガス中の対象ガス成分ではないガス成分を混合したものからなり、さらに、
前記サンプリング流路の下流端に合流し、前記指標ガス供給源から前記指標ガスを供給する指標ガス流路と、
前記サンプリング流路および前記指標ガス流路の合流点からのび、前記試料ガスと前記指標ガスとの混合ガスが流れる混合ガス流路と、
前記混合ガス流路の下流端に接続され、前記試料ガス中の対象ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定部と、
前記混合ガス流路または前記ガス濃度測定部の排気系に配置され、前記混合ガスを前記ガス濃度測定部に送給するポンプと、
前記指標ガス流路に配置された流量制御器と、を備え、
前記ポンプおよび前記流量制御器は、前記混合ガス流路内の前記混合ガスの流量が前記ガス濃度測定部の測定能力に応じた流量となるように調節され、さらに、
前記ガス濃度測定部に組み込まれ、または前記混合ガス流路に配置され、前記指標ガス中の前記試料ガスには含まれないガス成分の濃度を測定する指標ガス濃度計と、
前記指標ガスの濃度設定値の入力を受ける指標ガス濃度設定値入力部と、
前記指標ガス濃度計の測定値および前記指標ガス濃度設定値入力部に入力された前記濃度設定値に基づき前記指標ガスの混合率を求め、前記指標ガスの混合率と前記ガス濃度測定部の測定値を用いて、前記指標ガスと混合される前の前記試料ガス中の前記対象ガス成分の濃度を算出するガス濃度算出部と、を備えたものであることを特徴とするガス分析装置。 - 微小流量の試料ガスが導入されるサンプリング流路と、
予め設定された2つの異なる濃度の指標ガスを切り替えて供給する指標ガス供給部と、
前記サンプリング流路の下流端に合流し、前記指標ガス供給部から前記指標ガスを前記サンプリング流路に供給する指標ガス流路と、
前記サンプリング流路および前記指標ガス流路の合流点からのび、前記試料ガスと前記指標ガスとの混合ガスが流れる混合ガス流路と、
前記混合ガス流路の下流端に接続され、前記試料ガスに含まれる対象ガス成分の濃度を測定するガス濃度測定部と、
前記混合ガス流路または前記ガス濃度測定部の排気系に配置され、前記混合ガスを前記ガス濃度測定部に送給するポンプと、を備え、
前記ポンプの回転数、および前記指標ガス供給部からの前記指標ガスの供給量は、前記混合ガス流路内の前記混合ガスの流量が前記ガス濃度測定部の測定能力に応じた流量となるように調節され、さらに、
前記サンプリング流路に配置され、前記試料ガスの流量を測定する第1の流量計と、
前記指標ガス流路に配置され、または前記指標ガス供給部に組み込まれ、前記指標ガス供給部から前記指標ガス流路に供給される前記指標ガスの流量を測定する第2の流量計と、
前記ガス濃度測定部に組み込まれ、または前記混合ガス流路に配置され、前記指標ガスの濃度を測定する指標ガス濃度計と、
前記指標ガスの前記2つの異なる濃度の設定値の入力を受ける指標ガス濃度設定値入力部と、
前記第1の流量計および前記ガス濃度測定部のそれぞれの測定値が一定に維持される間に、前記指標ガス流路に前記指標ガスが切り替え供給されたとき、先に供給された前記指標ガスに関する濃度設定値、前記第2の流量計の測定値および前記指標ガス濃度計の測定値と、その次に供給された前記指標ガスに関する濃度設定値、前記第2の流量計の測定値および前記指標ガス濃度計の測定値と、前記ガス濃度測定部の測定値とを用いて、前記指標ガスと混合される前の前記試料ガス中の前記対象ガス成分の濃度を算出するガス濃度算出部と、を備えたものであることを特徴とするガス分析装置。 - 前記指標ガス供給部は、
前記指標ガス流路の上流端から分岐した第1および第2の分岐流路と、
前記第1の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第1の濃度の前記指標ガスを供給する第1の指標ガス供給源と、
前記第2の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第2の濃度の前記指標ガスを供給する第2の指標ガス供給源と、
前記第1および第2の分岐流路と前記指標ガス流路の分岐点に設けられ、前記第1および第2の分岐流路間で流路を切り替える流路切替バルブと、
前記指標ガス流路における前記分岐点の下流側に配置された流量制御器と、を有していることを特徴とする請求項2に記載のガス分析装置。 - 前記指標ガス供給部は、
前記指標ガス流路の上流端から分岐したが第1および第2の分岐流路と、
前記第1の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第1の濃度の前記指標ガスを供給する第1の指標ガス供給源と、
前記第2の分岐流路に接続され、前記2つの異なる濃度のうちの第2の濃度の前記指標ガスを供給する第2の指標ガス供給源と、
前記第1の分岐流路に配置された第1の流量制御器と、
前記第2の分岐流路に配置された第2の流量制御器と、を有し、
前記第2の流量計が、前記第1および第2の分岐路にそれぞれ各1つずつ配置されていることを特徴とする請求項2に記載のガス分析装置。
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