JP2023144425A - ガス分析装置及び校正ガス供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】校正ガス中の対象成分が配管内に吸着することを抑制して、正確な濃度の校正ガスが測定部に供給されるようにする。【解決手段】ガス分析システム（１）は、測定部（２）と、校正ガスを測定部へ供給する校正ガス供給部（４）と、制御部（７６）と、を備えている。校正ガス供給部は、ソースガスボンベ（４４）と、希釈ガスボンベ（４６）と、ソースガスボンベから供給されるソースガスと希釈ガスボンベから供給される希釈ガスとを合流させる合流部（７４）と、ソースガスボンベの供給圧力を調節するためのレギュレータ（４８）と、希釈ガスボンベからの希釈ガスの供給流量を制御するための流量調節機構（７０）と、を備え、ソースガスボンベからのソースガスの供給流量はレギュレータのみによって調節される。制御部は、所定圧力に固定されたソースガスの供給圧力に基づいて、流量調節機構のみにより校正ガス中の対象成分の濃度を目標濃度に調節する。【選択図】図１

Description

本発明は、ガス分析装置及び校正ガス供給方法に関する。

ガス中に含まれる特定成分の濃度を測定する装置として種々の装置が存在するが、いずれの装置でも、検出器の信号と特定成分の濃度との関係を示す検量線が必要である。検量線を作成するためには、特定成分濃度が既知の校正ガスを用いて測定値の校正を行なう必要がある（特許文献１参照）。

ところで、大気汚染物質の代表的なものとしてＢＴＸ（Ｂ：ベンゼン、Ｔ：トルエン、Ｘ：キシレン）があるが、大気中に含まれているＢＴＸはごく微量である。そのため、大気中におけるＢＴＸの濃度を測定するためには、測定値の校正にＢＴＸの濃度が非常に低い校正ガスを使用しなければならない。一方、ボンベに充填可能なＢＴＸのソースガスの濃度は通常、１０ｐｐｍ程度が下限であり、それよりも低い濃度の校正ガスが必要な場合は、ソースガスをＮ２（窒素）ガスなどの希釈ガスで希釈して必要な濃度の校正ガスを作成する必要がある。

特開２００８－３０４２１３号公報

ＢＴＸなどの物質は他の物質に比べて沸点が高く（例えば、ベンゼンの沸点は約８０℃、キシレンの沸点は約１４０℃である）、常温で液化しやすく、配管の内壁などに吸着しやすい。特に、大気中のＢＴＸなどを測定するガス測定装置では、ＢＴＸなどの対象成分を低濃度にしか含まない校正ガスを使用する必要があるが、測定部に至る配管内で対象成分の吸着が発生すると、測定部に導入される校正ガスの対象成分の濃度が所望の濃度よりも低くなるため、正確な校正を行なうことができなくなる。

そこで、本発明は、校正ガス中に含まれる対象成分が測定部に至る配管内において吸着することを抑制して、正確な濃度の校正ガスが測定部に供給されるようにすることを目的とするものである。

ＢＴＸなどの高沸点物質を含むソースガスを希釈して低濃度の校正ガスを作成する場合、ソースガスと希釈ガスの流量比が所望の希釈倍率に応じたものとなるように、ソースガスと希釈ガスのそれぞれの流量をフローコントローラ（例えば、マスフローコントローラ）を用いて制御することが一般的である。ここで、本発明者らは、フローコントローラの内部の流路構成は複雑であり、フローコントローラ内にガスの流速が極端に遅くなる部分が形成されやすく、その部分に対象成分が吸着しやすいとの知見を得た。そして本発明者らは、校正ガスの作成に使用するソースガスの流通経路上からフローコントローラを排除することによってソースガスの流通経路の流路構成を単純化しながら、所望の濃度の校正ガスを作成できるようにするとの発想に至った。本発明はこのような発想に基づいてなされたものである。すなわち、本発明の概要は以下のとおりである。

本発明に係るガス分析装置は、ガス中の対象成分の濃度を測定するための測定部と、前記測定部の測定値の校正に使用する校正ガスを前記測定部へ供給するための校正ガス供給部と、前記測定部及び前記校正ガス供給部の動作を制御する制御部と、を備えている。前記校正ガス供給部は、前記対象成分を既知の濃度で含むソースガスを供給するソースガスボンベと、前記ソースガスを希釈するための希釈ガスを供給する希釈ガスボンベと、前記ソースガスボンベから供給される前記ソースガスと前記希釈ガスボンベから供給される前記希釈ガスとを合流させて前記校正ガスを作成する合流部と、前記ソースガスボンベと前記合流部との間に設けられ、前記ソースガスボンベから前記合流部へ供給される前記ソースガスの供給圧力を調節するためのレギュレータと、前記希釈ガスボンベと前記合流部との間に設けられ、前記希釈ガスボンベから前記合流部へ供給される前記希釈ガスの流量を制御するための流量調節機構と、を備えている。前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給流量は前記レギュレータのみによって調節される。前記制御部は、前記校正ガス供給部から前記測定部へ前記校正ガスを供給する際に、前記ソースガスの供給圧力が前記レギュレータによって前記校正ガス中の前記対象成分の目標濃度とは無関係な所定圧力で固定された状態で、前記所定圧力に固定された前記ソースガスの供給圧力に基づいて、前記流量調節機構のみにより前記校正ガス中の前記対象成分の濃度を前記目標濃度に調節するように構成されており、前記ガス分析装置は、前記合流部において前記目標濃度に調節された前記校正ガスのうち分析に必要な流量のみを取り出して前記測定部における測定に使用するように構成されている。

本発明に係る校正ガス供給方法は、対象成分を既知の濃度で含むソースガスと前記ソースガスを希釈するための希釈ガスとを合流部において合流させて校正ガスを作成し、ガス中の前記対象成分の濃度を測定するための測定部へ前記校正ガスを供給する校正ガス供給方法である。当該方法は、前記ソースガスを供給するソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力をレギュレータのみによって所定圧力に固定した状態で前記合流部へ前記ソースガスを供給するソースガス供給ステップと、前記所定圧力に固定された前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力に基づいて、前記合流部において作成される前記校正ガス中の前記対象成分の濃度を目標濃度にするための前記希釈ガスの必要流量を割り出す流量割出しステップと、前記希釈ガスボンベから前記合流部へ供給される前記希釈ガスの流量が前記流量割出しステップで割り出した前記必要流量となるように、前記希釈ガスボンベからの前記希釈ガスの供給流量を流量調節機構により制御する流量制御ステップと、前記合流部において前記対象成分の濃度が前記目標濃度に調節された校正ガスのうちの所定流量を取り出して前記測定部での測定に使用する校正ガス取出しステップと、をその順に備えている。

本発明に係るガス分析装置では、校正ガス供給部から測定部へ供給される校正ガスの対象成分濃度が、対象成分を含むソースガスの供給圧力を固定しながら希釈ガスの流量を制御する方法によって目標濃度に調節されるように構成されている。このような構成により、ソースガスの流通経路上にフローコントローラが存在しないので、対象成分がフローコントローラの配管内で吸着することがなく、正確な濃度の校正ガスを測定部に供給することができる。

本発明に係る校正ガス供給方法では、測定部へ校正ガスを供給する際に、ソースガスの供給圧力をレギュレータのみよって固定し、希釈ガスの流量を流量調節機構によって制御することで校正ガスの対象成分濃度を目標濃度に調節する。これにより、ソースガスの流通経路上にフローコントローラを配置する必要がなく、対象成分がフローコントローラの配管内で吸着することを防止でき、正確な濃度の校正ガスを測定部に供給することができる。

ガス分析システムの一実施例を示す概略構成図である。 同実施例において、希釈して作成した校正ガス中の対象成分を捕集管に捕集する際の校正ガスの流れを説明するための図である。 同実施例において、希釈されていない校正ガス中の対象成分を捕集管に捕集する際の校正ガスの流れを説明するための図である。 同実施例において、サンプルガス中の対象成分を捕集管に捕集する際の校正ガスの流れを説明するための図である。 同実施例において、捕集管に捕集した対象成分の測定を行なう際のガスの流れを説明するための図である。 同実施例における校正ガス供給部の校正ガス作成動作の一例を示すフローチャートである。 校正ガス供給部のソースガスボンベの供給圧力を所定圧力にしたときのソースガスの流量（既定流量）を算出する動作の一例を示すフローチャートである。 既定流量を算出する動作の他の例を示すフローチャートである。 ガス分析システムの校正ガス供給部の流路構成の変形例を説明するための流路構成図である。

以下、本発明に係るガス分析システム及び校正ガス供給方法の一実施例について、図面を参照しながら説明する。

図１に示されているように、ガス分析システム１は、測定部２、校正ガス供給部４、制御部７６及び流量記憶部７８を備えている。この実施例において、測定部２はガスクロマトグラフであり、測定の対象成分は、例えば大気中に含まれるＢＴＸである。

測定部２は、分岐部１０、マルチポートバルブ１２、捕集管１４、第１分離カラム１６、第２分離カラム１８、検出器２０、及び吸引ポンプ２２を備えている。

分岐部１０には、サンプルガス流路６、校正ガス流路８、導入流路２４、及び排出流路４０が接続されている。サンプルガス流路６は、測定部２へサンプルガスを供給するための流路である。校正ガス流路８は、校正ガス供給部４から測定部２へ校正ガスを供給するための流路である。導入流路２４は、サンプルガス流路６を通じて供給されるサンプルガス、又は校正ガス流路８を通じて供給される校正ガスが流れる流路であり、マルチポートバルブ１２の１つのポートａに接続されている。排出流路４０は、校正ガス供給部４から供給される校正ガスの一部を外部へ排出するための流路である。排出流路４０上にはストップバルブ４２が設けられている。分岐部１０は、複数の配管を互いに接続する接手であってもよいし、マルチポートバルブなどの切替機構であってもよい。

捕集管１４は、導入流路２４を通じて導入されたサンプルガス及び校正ガス中に含まれる対象成分を捕集するためのものであり、捕集流路２６上に設けられている。捕集流路２６の一端は、マルチポートバルブ１２のポートのうちの導入流路２４が接続されているポートａと隣り合うポートｊに接続されており、捕集流路２６の他端は、マルチポートバルブ１２のポートのうちの吸引流路３２が接続されているポートｃと隣り合うポートｂに接続されている。吸引流路３２上に吸引ポンプ２２が設けられている。マルチポートバルブ１２において、導入流路２４が接続されているポートａと吸引流路３２が接続されているポートｂは互いに隣り合っている。

第１分離カラム１６及び第２分離カラム１８は、サンプルガス及び校正ガス中の対象成分を個々に分離するためのものである。第１分離カラム１６は第１分離流路２８上に設けられており、第２分離カラム１８は第２分離流路３０上に設けられている。第１分離流路２８の一端はマルチポートバルブ１２のポートｉに接続され、第１分離流路２８の他端はマルチポートバルブ１２のポートｅに接続されている。

マルチポートバルブ１２において、第１分離流路２８の一端が接続されているポートｉは、捕集流路２６の一端が接続されているポートｊとドレイン流路３８が接続されているポートｈとの間に位置しており、第１分離流路２８の他端が接続されているポートｅは、第１キャリアガス流路３４が接続されているポートｄと第２分離流路３０の上流端が接続されているポートｆとの間に位置している。マルチポートバルブ１２において第２分離流路３０の上流端が接続されているポートｆとドレイン流路３８が接続されているポートｈとの間に位置するポートｇには、第２キャリアガス流路３６が接続されている。第２分離流路３０の下流端は検出器２０へ通じている。第１キャリアガス流路３４及び第２キャリアガス流路３６は、キャリアガス（例えば、窒素ガス）を供給するための流路である。

マルチポートバルブ１２は２ポジションバルブであり、ポートａ－ｊ間、ｂ－ｃ間、ｄ－ｅ間、ｆ－ｇ間、及びｈ－ｉ間を連通させた第１の状態（図１の状態）、及びポートａ－ｂ間、ｃ－ｄ間、ｅ－ｆ間、ｇ－ｈ間、及びｉ－ｊ間を連通させた第２の状態（図４の状態）のいずれか一方の状態に切り替えることができる。

検出器２０は、第１分離カラム１６及び第２分離カラム１８から溶出してきた対象成分の濃度に応じた信号を出力するものである。検出器２０の種類は特に限定されないが、ＦＩＤ（水素炎イオン化検出器）のほか、ＴＣＤ（熱伝導度検出器）などを検出器２０として使用することができる。

校正ガス供給部４は、対象成分を所望の濃度で含む校正ガスを測定部２へ供給することができるように構成されている。校正ガス供給部４には、対象成分を既知の濃度で含むソースガスを供給するソースガスボンベ４４、及び、ソースガスを希釈するための希釈ガス（例えば、窒素ガス）を供給する希釈ガスボンベ４６が設けられている。

ソースガスボンベ４４の出口に供給圧力を調節するためのレギュレータ４８が設けられ、レギュレータ４８の下流にソースガス流路５０が接続されている。ソースガス流路５０は、希釈用流路５２、無希釈用流路５４及びパージ用流路６４に分岐している。希釈用流路５２上にはストップバルブ５６及び抵抗管５８が設けられ、無希釈用流路５４上にはストップバルブ６０及び抵抗管６２が設けられ、パージ用流路６４上にはストップバルブ６６が設けられている。希釈用流路５２、無希釈用流路５４及びパージ用流路６４はそれぞれストップバルブ５６、６０及び６６によって開閉される。希釈用流路５２は、ソースガスボンベ４４からのソースガスを希釈ガスによって希釈して校正ガスとする際に使用される流路であり、無希釈流路５４は、ソースガスボンベ４４からのソースガスを希釈せずに校正ガスとする際に使用される流路である。無希釈用流路５４上に設けられている抵抗管６２は希釈用流路５２上に設けられている抵抗管５８よりも流路抵抗が小さくなっている。このため、ソースガスを希釈せずに校正ガスとする場合に、ソースガスを希釈して校正ガスとする場合に比べてより高い流量でソースガスを流すことができる。

希釈ガスボンベ４６の出口に供給圧力を調節するためのレギュレータ６８が設けられ、レギュレータ６８の下流に希釈ガス流路６９が接続されている。希釈ガス流路６９上には流量調節機構としての圧力制御器７０及び抵抗管７２が設けられている。希釈ガス流路６９を流れる希釈ガスの流量は圧力制御器７０によって制御される。なお、圧力制御器７０に代えてマスフローコントローラなどのフローコントローラを使用することもできる。

希釈用流路５２、無希釈用流路５４、及び希釈ガス流路６９は合流部７４において合流し、分岐部１０に流体接続されている。

校正ガス供給部４では、校正ガスの供給が終了した後でパージ用流路６４のストップバルブ６６を開くことにより、ソースガスボンベ４４からストップバルブ５６及び６０までの間の流路内にあるガスを外部へパージすることができる。なお、図１では、無希釈用流路５４と枝分かれするようにパージ用流路６４が設けられているが、パージ用流路６４を別の位置に設けても同等の機能を果たすことができる。図９に示す変形例では、パージ用流路６４が、ストップバルブ５６と抵抗管５８との間の位置で希釈用流路５２から分岐するように設けられている。抵抗管５８は抵抗管６２に比べて流路抵抗が大きいため、希釈用流路５２を通じたソースガスの供給が終了してストップバルブ５６を閉じた後も、ストップバルブ５６と抵抗管５８との間が高圧で維持され、それに起因してソースガスが分岐部１０側へリークする可能性がある。図９の例のようにストップバルブ５６と抵抗管５８との間の位置で希釈用流路５２から分岐するようにパージ用流路６４が設けられていれば、希釈用流路５２を通じたソースガスの供給が終了した後でストップバルブ６６を僅かに開くことにより、ストップバルブ５６と抵抗管５８との間の残圧を除去することができる。なお、ソースガス流路５０のパージは、ストップバルブ５６及び６６を同時に開くことによって行なうことができる。

ここで、希釈用流路５２及び無希釈用流路５４に設けられている抵抗管５８及び６２の内部においてソースガス中の対象成分が吸着することを抑制するために、何らかのヒータ要素によって抵抗管５８及び６２が一定温度以上（例えば、８０℃）に加温されていることが好ましい。この実施例では、測定部２はガスクロマトグラフであり、第１分離カラム１６及び第２分離カラム１８を加温して一定に制御するためのカラムオーブン（図示は省略）を備えているので、抵抗管５８及び６２を第１分離カラム１６及び第２分離カラム１８とともにカラムオーブン内に収容して加温することができる。すなわち、ガスクロマトグラフ２のカラムオーブンを抵抗管５８及び６２を加温するヒータ要素として用いることができる。

次に、校正ガス及びサンプルガス中の対象成分の測定を行なう際の動作について、図２から図５を用いて説明する。

希釈ガスによって希釈したソースガスを校正ガスとして校正ガス供給部４から測定部２へ供給する際は、図２に示されているように、希釈用流路５２を通じてソースガスを合流部７４へ供給し、希釈ガス流路６９を通じて希釈ガスを合流部７４へ供給する。ソースガスは合流部７４において希釈ガスによって希釈されて校正ガスとなり、校正ガス流路８を通じて測定部２に供給される。測定部２では、マルチポートバルブ１２を、導入流路２４、捕集流路２６及び吸引流路３２を直列に接続する第１の状態にする。このとき、分岐部１０に供給される校正ガスのうちの所定流量のみが捕集流路２６に引き込まれるように吸引ポンプ２２を動作させ、校正ガス中の対象成分を捕集管１４に捕集する。分岐部１０に供給される校正ガスのうち捕集流路２６に引き込まれなかった部分は排出流路４０を通じて外部へ排出される。なお、校正ガス供給部４における校正ガスの対象成分濃度の調節については後述する。

ソースガスを希釈せずに校正ガスとして校正ガス供給部４から測定部２へ供給する際は、図３に示されているように、無希釈用流路５４及び校正ガス流路８を通じてソースガスのみを測定部２に供給する。測定部２では、マルチポートバルブ１２を、導入流路２４、捕集流路２６及び吸引流路３２を直列に接続する第１の状態にする。このとき、分岐部１０に供給される校正ガスのうちの所定流量のみが捕集流路２６に引き込まれるように吸引ポンプ２２を動作させ、校正ガス中の対象成分を捕集管１４に捕集する。分岐部１０に供給される校正ガスのうち捕集流路２６に引き込まれなかった部分は排出流路４０を通じて外部へ排出される。

また、サンプルガスを測定部２へ導入する際は、図４に示されているように、マルチポートバルブ１２を、導入流路２４、捕集流路２６及び吸引流路３２を直列に接続する第１の状態にする。このとき、サンプルガスが所定流量で捕集流路２６に引き込まれるように吸引ポンプ２２を動作させ、サンプルガス中の対象成分を捕集管１４に捕集する。

図２～図４の動作によって捕集管１４に捕集した校正ガス中の対象成分又はサンプルガス中の対象成分の測定は、図５に示されているように、マルチポートバルブ１２を、第１キャリアガス流路３４、捕集流路２６、第１分離流路２８、及び第２分離流路３０が直列に接続される第２の状態にし、第１キャリアガス流路３４からキャリアガスを供給することで行われる。捕集管１４に捕集された対象成分は、第１キャリアガス流路３４から供給されるキャリアガスによって第１分離カラム１６及び第２分離カラム１８へ搬送され、第１分離カラム１６及び第２分離カラム１８において個々の成分に時間的に分離されて溶出し、検出器２０に導入されてそれぞれの濃度に基づく信号が取得される。

次に、校正ガス供給部４における校正ガスの対象成分濃度の調節について、図１とともに図６のフローチャートを用いて説明する。

校正ガス供給部４から測定部２へ校正ガスを供給する際、制御部７６が校正ガスにおける対象成分の目標濃度を設定する（ステップ１０１）。ソースガスボンベ４４の出口に設けられているレギュレータ４８は、ソースガスの供給圧力が所定圧力になるように調節される（ステップ１０２）。レギュレータ４８の調節は、制御部７６によって自動的に行なわれるようになっていてもよいし、ユーザが手動で行なうようになっていてもよい。ソースガスボンベ４４の供給圧力が所定圧力に調節されているときのソースガスの供給流量は既定流量として流量記憶部７８に記憶されている。流量記憶部７８に記憶されている既定流量は、予め実行された流量算出動作によって算出されたものである。流量算出動作については後述する。

制御部７６は、ソースガスボンベ４４から合流部７４に供給されるソースガスの流量が流量記憶部７８に記憶されている既定流量であることを前提として、合流部７４において作成される校正ガス中における対象成分濃度を目標濃度にするための希釈ガスの必要流量を計算する（ステップ１０３）。そして、制御部７６は、圧力制御器７０により、合流部７４に供給される希釈ガスの流量を計算によって求めた必要流量に制御する（ステップ１０４）。

上記のように、制御部７６は、ソースガスボンベ４４からの供給圧力及び供給流量を一定に保ちながら希釈ガスの流量のみを圧力制御器７０で制御することによって、校正ガス供給部４から測定部２へ供給される校正ガスの対象成分濃度を目標濃度に制御する。

ここで、レギュレータ４８によってソースガスボンベ４４の供給圧力を所定圧力に調節したときのソースガスの流量（既定流量Ｖ_０）を算出する既定流量算出動作の一例について、図１とともに図７のフローチャートを用いて説明する。

制御部７６は、既定流量を算出するための既定流量算出モードを実行できるように構成されており、既定流量算出モードが実行されたときに下記の動作を実行する。

（ソースガス測定）
レギュレータ４８によってソースガスボンベ４４の供給圧力を所定圧力に調節する。制御部７６は、希釈ガスボンベ４６からの希釈ガスの供給流量をゼロにし、希釈されていないソースガスを捕集流路２６において一定時間、所定流量で流してソースガス中の対象成分を捕集管１４に捕集した後、捕集した対象成分をキャリアガスによって検出器２０へ導いて測定値Ａ_０を検出器２０により取得する（ステップ２０１）。

（第１校正ガス測定）
制御部７６は、ソースガスボンベ４４の供給圧力が所定圧力に調節された状態で、フローコントローラ７０によって希釈ガスの供給流量をＶ_１に制御して第１の対象成分濃度をもつ第１の校正ガスを作成する。そして、制御部７６は、作成した第１の校正ガスを捕集流路２６において一定時間、所定流量で流して第１の校正ガス中の対象成分を捕集管１４に捕集した後、捕集した対象成分をキャリアガスによって検出器２０へ導いて測定値Ａ_１を検出器２０により取得する（ステップ２０２）。

制御部７６は、上記の第１校正ガス測定での希釈ガスの供給流量Ｖ_１と、ソースガス測定及び第１校正ガス測定のそれぞれの測定値Ａ_０，Ａ_１の値を次式（１）に代入することによって、ソースガスボンベ４４の供給圧力を所定圧力に調節したときのソースガスの流量Ｖ_０（既定流量）を算出する（ステップ２０３）。
Ｖ_０＝Ｖ_１（Ａ_１／（Ａ_０－Ａ_１）） （１）
制御部７６は、上記式（１）を用いて算出した既定流量Ｖ_０の値を流量記憶部７８に記憶させる。

ここで、上記（１）式は、測定値Ａ_０、Ａ_１、既定流量Ｖ_０、供給流量Ｖ_１の間に理論上成立する次式（２）から導出される。
Ａ_１＝Ａ_０・（Ｖ_０／（Ｖ_０＋Ｖ_１）） （２）

図８は既定流量算出動作の他の例を表すフローチャートである。

この例の既定流量算出動作では、ソースガス測定に代えて後述の第２校正ガス測定を実行する。すなわち、上記の第１校正ガス測定（ステップ３０１）と後述の第２校正ガス測定（ステップ３０２）を実行し、それらの測定で得られた測定値を用いて既定流量Ｖ０を算出する（ステップ３０３）。

（第２校正ガス測定）
第１校正ガス測定（ステップ３０１）が終了した後、制御部７６は、ソースガスボンベ４４の供給圧力が所定圧力に調節された状態で、圧力制御器７０によって希釈ガスの供給流量をＶ_２に制御して第２の対象成分濃度をもつ第２の校正ガスを作成する。そして、制御部７６は、作成した第２の校正ガスを捕集流路２６において一定時間、所定流量で流して第２の校正ガス中の対象成分を捕集管１４に捕集した後、捕集した対象成分をキャリアガスによって検出器２０へ導いて測定値Ａ_２を検出器２０により取得する（ステップ３０２）。

制御部７６は、上記の第１校正ガス測定及び第２校正ガス測定での希釈ガスの供給流量Ｖ_１，Ｖ_２と、それぞれの測定の測定値Ａ_１，Ａ_２の値を次式（３）に代入することによって、ソースガスボンベ４４の供給圧力を所定圧力に調節したときのソースガスの流量Ｖ_０（既定流量）を算出する（ステップ３０３）。
Ｖ_０＝（Ａ_１Ｖ_１－Ａ_２Ｖ_２）／（Ａ_２－Ａ_１） （３）
制御部７６は、上記式（３）を用いて算出した既定流量Ｖ_０の値を流量記憶部７８に記憶させる。

ここで、上記式（３）は、以下のようにして導出される。

ソースガスのみを測定部２へ供給して得られる測定値をＡ_０とすると、上記の第１校正ガス測定で得られた測定値Ａ_１は、Ａ_０、既定流量Ｖ_０、供給流量Ｖ_１を用いて、次の（２）式のように表すことができる。
Ａ_１＝Ａ_０・（Ｖ_０／（Ｖ_０＋Ｖ_１）） （４）
この（４）式は上記した（２）式と同一の式である。
同様に、上記の第２校正ガス測定で得られた測定値Ａ_２は、Ａ_０、既定流量Ｖ_０、供給流量Ｖ_２を用いて、次の（５）式のように表すことができる。
Ａ_２＝Ａ_０・（Ｖ_０／（Ｖ_０＋Ｖ_２）） （５）

上記（４）、（５）式からＡ_０を消去するようにＶ_０について整理すると上述の（３）式となる。すなわち、ソースガスボンベ４４の供給圧力を所定圧力に調節したときのソースガスの流量Ｖ_０は、第１校正ガス測定及び第２校正ガス測定の２つの測定での希釈ガスの供給流量Ｖ_１、Ｖ_２と、測定値Ａ_１、Ａ_２を用いた計算によって求めることができる。

以上において説明した実施例は、本発明に係るガス分析システム及び校正ガス供給方法の実施形態の一例に過ぎない。本発明に係るガス分析システム及び校正ガス供給方法の実施形態は以下に示すとおりである。

本発明に係るガス分析システムの一実施形態では、
ガス中の対象成分の濃度を測定するための測定部と、
前記測定部の測定値の校正に使用する校正ガスを前記測定部へ供給するための校正ガス供給部と、
前記測定部及び前記校正ガス供給部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記校正ガス供給部は、
前記対象成分を既知の濃度で含むソースガスを供給するソースガスボンベと、
前記ソースガスを希釈するための希釈ガスを供給する希釈ガスボンベと、
前記ソースガスボンベから供給される前記ソースガスと前記希釈ガスボンベから供給される前記希釈ガスとを合流させて前記校正ガスを作成する合流部と、
前記ソースガスボンベと前記合流部との間に設けられ、前記ソースガスボンベから前記合流部へ供給される前記ソースガスの供給圧力を調節するためのレギュレータと、
前記希釈ガスボンベと前記合流部との間に設けられ、前記希釈ガスボンベから前記合流部へ供給される前記希釈ガスの流量を制御するための流量調節機構と、を備え、前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給流量は前記レギュレータのみによって調節され、
前記制御部は、前記校正ガス供給部から前記測定部へ前記校正ガスを供給する際に、前記ソースガスの供給圧力が前記レギュレータによって前記校正ガス中の前記対象成分の目標濃度とは無関係な所定圧力で固定された状態で、前記所定圧力に固定された前記ソースガスの供給圧力に基づいて、前記流量調節機構のみにより前記校正ガス中の前記対象成分の濃度を前記目標濃度に調節するように構成されており、
前記ガス分析装置は、前記合流部において前記目標濃度に調節された前記校正ガスのうち分析に必要な流量のみを取り出して前記測定部における測定に使用するように構成されている。

本発明に係るガス分析システムの一実施形態の第１態様では、前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力であるときの前記合流部への前記ソースガスの供給流量を既定流量Ｖ_０として記憶する流量記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記校正ガス供給部から前記測定部へ前記校正ガスを供給する際に、前記校正ガス中の前記対象成分の濃度を前記目標濃度にするために必要な前記希釈ガスの供給流量を前記流量記憶部に記憶されている前記既定流量Ｖ_０に基づいて算出し、算出した流量の前記希釈ガスを前記流量調節機構により供給するように構成されている。

本発明に係るガス分析システムの一実施形態の第２態様では、前記制御部は、前記既定流量Ｖ_０を求めるための既定流量算出モードが実行されたときに、
前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力で固定された状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を０にし、前記測定部へ前記ソースガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_０を取得するソースガス測定ステップと、
前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力で固定された状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第１流量Ｖ_１に調節して第１の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第１の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_１を取得する第１校正ガス測定ステップと、
前記ソースガス測定ステップ及び前記第１校正ガス測定ステップが終了した後で、前記既定流量Ｖ_０を、
Ｖ_０＝Ｖ_１（Ａ_１／（Ａ_０－Ａ_１））
を用いて算出する算出ステップと、を実行するように構成されており、
前記流量記憶部は前記算出ステップにおいて算出された前記既定流量Ｖ_０を記憶するように構成されている。なお、この第２態様は上記第１態様と組み合わせることができる。

本発明に係るガス分析システムの一実施形態の第３態様では、前記制御部は、前記既定流量Ｖ_０を求めるための既定流量算出モードが実行されたときに、
前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力で固定された状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第１流量Ｖ_１に調節して第１の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第１の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_１を取得する第１校正ガス測定ステップと、
前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力で固定された状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第２流量Ｖ_２に調節して第２の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第２の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_２を取得する第２校正ガス測定ステップと、
前記第１校正ガス測定ステップ及び前記第２校正ガス測定ステップが終了した後で、前記既定流量Ｖ_０を、
Ｖ_０＝（Ａ_１Ｖ_１－Ａ_２Ｖ_２）／（Ａ_２－Ａ_１）
を用いて算出する算出ステップと、を実行するように構成されており、
前記流量記憶部は前記算出ステップにおいて算出された前記既定流量Ｖ_０を記憶するように構成されている。
なお、この第３態様は上記第１態様と組み合わせることができる。

本発明に係るガス分析システムの一実施形態の第４態様では、前記校正ガス供給部は、前記レギュレータの下流に設けられた抵抗管を備えており、前記ガス分析システムは、前記抵抗管を加温するヒータ要素を備えている。これにより、ソースガス中の対象成分が抵抗管内で吸着することが抑制される。
なお、この第３態様は上記第１態様、及び／又は第２態様と第３態様のいずれかと組み合わせることができる。

上記第４態様において、前記測定部が、ガス中の測定対象成分を他の成分から分離するための分離カラム、及び前記分離カラムを内部に収容して前記分離カラムの温度を所定温度に制御するためのカラムオーブンを備えたガスクロマトグラフである場合、前記校正ガス供給部の前記抵抗管は前記ヒータ要素としての前記カラムオーブン内に収容することができる。これにより、ガスクロマトグラフを構成するカラムオーブンに抵抗管を加温するためのヒータ要素としての機能を果たさせることができ、新たなヒータ要素を設ける必要がなくなる。

本発明に係る校正ガス供給方法の一実施形態は、対象成分を既知の濃度で含むソースガスと前記ソースガスを希釈するための希釈ガスとを合流部において合流させて校正ガスを作成し、ガス中の前記対象成分の濃度を測定するための測定部へ前記校正ガスを供給する校正ガス供給方法であって、
前記ソースガスを供給するソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力をレギュレータのみによって所定圧力に固定した状態で前記合流部へ前記ソースガスを供給するソースガス供給ステップと、
前記所定圧力に固定された前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力に基づいて、前記合流部において作成される前記校正ガス中の前記対象成分の濃度を目標濃度にするための前記希釈ガスの必要流量を割り出す流量割出しステップと、
希釈ガスボンベから前記合流部へ供給される前記希釈ガスの流量が前記流量割出しステップで割り出した前記必要流量となるように、前記希釈ガスボンベからの前記希釈ガスの供給流量を流量調節機構により制御する流量制御ステップと、
前記合流部において前記対象成分の濃度が前記目標濃度に調節された校正ガスのうちの所定流量を取り出して前記測定部での測定に使用する校正ガス取出しステップと、をその順に備えている。

本発明に係る校正ガス供給方法の一実施形態の第１態様では、前記ソースガス供給ステップの前に、前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力であるときの前記合流部への前記ソースガスの供給流量を既定流量Ｖ_０として求める既定流量算出ステップと、
前記既定流量算出ステップにおいて算出した前記既定流量を記憶する流量記憶ステップと、をさらに備え、
前記流量割出しステップでは、前記既定流量Ｖ_０を用いて前記必要流量を割り出す。

上記第１態様において、
前記既定流量算出ステップは、
前記ソースガスの供給圧力を前記所定圧力で固定した状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を０にし、前記測定部へ前記ソースガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_０を取得するソースガス測定ステップと、
前記ソースガスの供給圧力を前記所定圧力で固定した状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第１流量Ｖ_１に調節して第１の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第１の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_１を取得する第１校正ガス測定ステップと、
前記ソースガス測定ステップ及び前記第１校正ガス測定ステップが終了した後で、前記既定流量Ｖ_０を、
Ｖ_０＝Ｖ_１（Ａ_１／（Ａ_０－Ａ_１））
を用いて算出する算出ステップと、を備えていてもよい。

また、上記第１態様において、
前記既定流量算出ステップは、
前記ソースガスの供給圧力を前記所定圧力で固定した状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第１流量Ｖ_１に調節して第１の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第１の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_１を取得する第１校正ガス測定ステップと、
前記ソースガスの供給圧力を前記所定圧力で固定した状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第２流量Ｖ_２に調節して第２の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第２の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_２を取得する第２校正ガス測定ステップと、
前記第１校正ガス測定ステップ及び前記第２校正ガス測定ステップが終了した後で、前記既定流量Ｖ_０を、
Ｖ_０＝（Ａ_１Ｖ_１－Ａ_２Ｖ_２）／（Ａ_２－Ａ_１）
を用いて算出する算出ステップと、を備えていてもよい。

１ ガス分析システム
２ 測定部
４ 校正ガス供給部
６ サンプルガス流路
８ 校正ガス流路
１０ 分岐部
１２ マルチポートバルブ
１４ 捕集管
１６ 第１分離カラム
１８ 第２分離カラム
２０ 検出器
２２ 吸引ポンプ
２４ 導入流路
２６ 捕集流路
２８ 第１分離流路
３０ 第２分離流路
３２ 吸引流路
３４ 第１キャリアガス流路
３６ 第２キャリアガス流路
３８ ドレイン流路
４０ 排出流路
４２，５６，６０，６６ ストップバルブ
４４ ソースガスボンベ
４６ 希釈ガスボンベ
４８，６８ レギュレータ
５０ ソースガス流路
５２ 希釈用流路
５４ 無希釈用流路
５８，６２，７２ 抵抗管
６４ パージ用流路
６９ 希釈ガス流路
７０ 圧力制御器
７４ 合流部
７６ 制御部
７８ 流量記憶部

Claims (10)

1. ガス中の対象成分の濃度を測定するための測定部と、
   前記測定部の測定値の校正に使用する校正ガスを前記測定部へ供給するための校正ガス供給部と、
   前記測定部及び前記校正ガス供給部の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記校正ガス供給部は、
   前記対象成分を既知の濃度で含むソースガスを供給するソースガスボンベと、
   前記ソースガスを希釈するための希釈ガスを供給する希釈ガスボンベと、
   前記ソースガスボンベから供給される前記ソースガスと前記希釈ガスボンベから供給される前記希釈ガスとを合流させて前記校正ガスを作成する合流部と、
   前記ソースガスボンベと前記合流部との間に設けられ、前記ソースガスボンベから前記合流部へ供給される前記ソースガスの供給圧力を調節するためのレギュレータと、
   前記希釈ガスボンベと前記合流部との間に設けられ、前記希釈ガスボンベから前記合流部へ供給される前記希釈ガスの流量を制御するための流量調節機構と、を備え、前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給流量は前記レギュレータのみによって調節され、
   前記制御部は、前記校正ガス供給部から前記測定部へ前記校正ガスを供給する際に、前記ソースガスの供給圧力が前記レギュレータによって前記校正ガス中の前記対象成分の目標濃度とは無関係な所定圧力で固定された状態で、前記所定圧力に固定された前記ソースガスの供給圧力に基づいて、前記流量調節機構のみにより前記校正ガス中の前記対象成分の濃度を前記目標濃度に調節するように構成されており、
   前記ガス分析装置は、前記合流部において前記目標濃度に調節された前記校正ガスのうち分析に必要な流量のみを取り出して前記測定部における測定に使用するように構成されている、ガス分析装置。
2. 前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力であるときの前記合流部への前記ソースガスの供給流量を既定流量Ｖ_０として記憶する流量記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記校正ガス供給部から前記測定部へ前記校正ガスを供給する際に、前記校正ガス中の前記対象成分の濃度を前記目標濃度にするために必要な前記希釈ガスの供給流量を前記流量記憶部に記憶されている前記既定流量Ｖ_０に基づいて算出し、算出した流量の前記希釈ガスを前記流量調節機構により供給するように構成されている、請求項１に記載のガス分析装置。
3. 前記制御部は、前記既定流量Ｖ_０を求めるための既定流量算出モードが実行されたときに、
   前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力で固定された状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を０にし、前記測定部へ前記ソースガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_０を取得するソースガス測定ステップと、
   前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力で固定された状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第１流量Ｖ_１に調節して第１の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第１の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_１を取得する第１校正ガス測定ステップと、
   前記ソースガス測定ステップ及び前記第１校正ガス測定ステップが終了した後で、前記既定流量Ｖ_０を、
   Ｖ_０＝Ｖ_１（Ａ_１／（Ａ_０－Ａ_１））
   を用いて算出する算出ステップと、を実行するように構成されており、
   前記流量記憶部は前記算出ステップにおいて算出された前記既定流量Ｖ_０を記憶するように構成されている、請求項１又は２に記載のガス分析装置。
4. 前記制御部は、前記既定流量Ｖ_０を求めるための既定流量算出モードが実行されたときに、
   前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力で固定された状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第１流量Ｖ_１に調節して第１の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第１の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_１を取得する第１校正ガス測定ステップと、
   前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力で固定された状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第２流量Ｖ_２に調節して第２の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第２の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_２を取得する第２校正ガス測定ステップと、
   前記第１校正ガス測定ステップ及び前記第２校正ガス測定ステップが終了した後で、前記既定流量Ｖ_０を、
   Ｖ_０＝（Ａ_１Ｖ_１－Ａ_２Ｖ_２）／（Ａ_２－Ａ_１）
   を用いて算出する算出ステップと、を実行するように構成されており、
   前記流量記憶部は前記算出ステップにおいて算出された前記既定流量Ｖ_０を記憶するように構成されている、請求項１又は２に記載のガス分析装置。
5. 前記校正ガス供給部は、前記レギュレータの下流に設けられた抵抗管を備えており、
   前記ガス分析システムは、前記抵抗管を加温するヒータ要素を備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載のガス分析装置。
6. 前記測定部は、ガス中の測定対象成分を他の成分から分離するための分離カラム、及び前記分離カラムを内部に収容して前記分離カラムの温度を所定温度に制御するためのカラムオーブンを備えたガスクロマトグラフであり、
   前記校正ガス供給部の前記抵抗管は前記ヒータ要素としての前記カラムオーブン内に収容されている、請求項５に記載のガス分析装置。
7. 対象成分を既知の濃度で含むソースガスと前記ソースガスを希釈するための希釈ガスとを合流部において合流させて校正ガスを作成し、ガス中の前記対象成分の濃度を測定するための測定部へ前記校正ガスを供給する校正ガス供給方法であって、
   前記ソースガスを供給するソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力をレギュレータのみによって所定圧力に固定した状態で前記合流部へ前記ソースガスを供給するソースガス供給ステップと、
   前記所定圧力に固定された前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力に基づいて、前記合流部において作成される前記校正ガス中の前記対象成分の濃度を目標濃度にするための前記希釈ガスの必要流量を割り出す流量割出しステップと、
   希釈ガスボンベから前記合流部へ供給される前記希釈ガスの流量が前記流量割出しステップで割り出した前記必要流量となるように、前記希釈ガスボンベからの前記希釈ガスの供給流量を流量調節機構により制御する流量制御ステップと、
   前記合流部において前記対象成分の濃度が前記目標濃度に調節された校正ガスのうちの所定流量を取り出して前記測定部での測定に使用する校正ガス取出しステップと、をその順に備えている校正ガス供給方法。
8. 前記ソースガス供給ステップの前に、前記ソースガスボンベからの前記ソースガスの供給圧力が前記所定圧力であるときの前記合流部への前記ソースガスの供給流量を既定流量Ｖ_０として求める既定流量算出ステップと、
   前記既定流量算出ステップにおいて算出した前記既定流量を記憶する流量記憶ステップと、をさらに備え、
   前記流量割出しステップでは、前記既定流量Ｖ_０を用いて前記必要流量を割り出す、請求項７に記載の校正ガス供給方法。
9. 前記既定流量算出ステップは、
   前記ソースガスの供給圧力を前記所定圧力で固定した状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を０にし、前記測定部へ前記ソースガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_０を取得するソースガス測定ステップと、
   前記ソースガスの供給圧力を前記所定圧力で固定した状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第１流量Ｖ_１に調節して第１の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第１の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_１を取得する第１校正ガス測定ステップと、
   前記ソースガス測定ステップ及び前記第１校正ガス測定ステップが終了した後で、前記既定流量Ｖ_０を、
   Ｖ_０＝Ｖ_１（Ａ_１／（Ａ_０－Ａ_１））
   を用いて算出する算出ステップと、を備えている、請求項８に記載の校正ガス供給方法。
10. 前記既定流量算出ステップは、
    前記ソースガスの供給圧力を前記所定圧力で固定した状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第１流量Ｖ_１に調節して第１の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第１の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_１を取得する第１校正ガス測定ステップと、
    前記ソースガスの供給圧力を前記所定圧力で固定した状態で前記希釈ガスボンベから前記合流部への前記希釈ガスの供給流量を第２流量Ｖ_２に調節して第２の校正ガスを作成し、前記測定部へ前記第２の校正ガスを前記所定流量で供給したときの前記測定部の測定値Ａ_２を取得する第２校正ガス測定ステップと、
    前記第１校正ガス測定ステップ及び前記第２校正ガス測定ステップが終了した後で、前記既定流量Ｖ_０を、
    Ｖ_０＝（Ａ_１Ｖ_１－Ａ_２Ｖ_２）／（Ａ_２－Ａ_１）
    を用いて算出する算出ステップと、を備えている、請求項８に記載の校正ガス供給方法。

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