JP2024125074A - Laser gas analyzer and purge gas supply method - Google Patents

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Abstract

Figure 2024125074000001

【課題】パージガスの使用量を削減できるレーザ式ガス分析計及びパージガス供給方法を提供する。
【解決手段】レーザ式ガス分析計100は、第1領域22にパージガスを供給するパージガス供給部221と、測定対象成分を含む第2領域23に向けて測定光を射出する発光部11と、第1領域22で測定光を反射する第1反射部18と、第2領域23で測定光を反射する第2反射部28と、第1反射光及び第2反射光を受光する受光部13と、測定光の強度と第2反射光の強度とに基づいて第2領域23における測定対象成分の濃度を算出して測定結果として出力する制御部15とを備える。制御部15は、測定光の強度と第1反射光の強度とに基づいて第1領域22における測定対象成分の濃度を算出し、第1領域22における測定対象成分の濃度に基づいてパージガス供給部221の電磁弁の開閉を制御する。
【選択図】図2

Figure 2024125074000001

A laser gas analyzer and a purge gas supply method are provided that are capable of reducing the amount of purge gas used.
[Solution] A laser gas analyzer 100 includes a purge gas supply unit 221 that supplies a purge gas to a first region 22, a light emitter 11 that emits measurement light toward a second region 23 containing a component to be measured, a first reflector 18 that reflects the measurement light at the first region 22, a second reflector 28 that reflects the measurement light at the second region 23, a light receiver 13 that receives the first reflected light and the second reflected light, and a control unit 15 that calculates the concentration of the component to be measured in the second region 23 based on the intensity of the measurement light and the intensity of the second reflected light, and outputs the result as a measurement result. The control unit 15 calculates the concentration of the component to be measured in the first region 22 based on the intensity of the measurement light and the intensity of the first reflected light, and controls the opening and closing of a solenoid valve of the purge gas supply unit 221 based on the concentration of the component to be measured in the first region 22.
[Selected figure] Figure 2

Description

本開示は、レーザ式ガス分析計及びパージガス供給方法に関する。 This disclosure relates to a laser gas analyzer and a purge gas supply method.

従来、パージガス中の測定対象ガス成分濃度を測定するガス測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, gas measurement devices that measure the concentration of a gas component to be measured in a purge gas are known (see, for example, Patent Document 1).

中国特許出願公開第101393115号明細書Chinese Patent Publication No. 101393115

特許文献1に記載されている装置は、パージガスを流し続けている。パージガスの使用量の削減が求められる。 The device described in Patent Document 1 continues to flow purge gas. There is a need to reduce the amount of purge gas used.

本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、パージガスの使用量を削減できるレーザ式ガス分析計及びパージガス供給方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above points, and aims to provide a laser gas analyzer and a purge gas supply method that can reduce the amount of purge gas used.

(1)幾つかの実施形態に係るレーザ式ガス分析計は、筐体と、パージガス供給部と、発光部と、第1反射部と、第2反射部と、受光部と、制御部とを備える。前記筐体は、パージガスを供給する第1領域を画定する壁部と、測定対象成分を含む第2領域と前記第1領域との間で光を透過させる窓とを有する。前記パージガス供給部は、前記第1領域に前記パージガスを供給する電磁弁を有する。前記発光部は、前記第1領域に配置され、前記第2領域に向けて測定光を射出する。前記第1反射部は、前記第1領域に配置され、前記測定光のうち前記第1領域だけを進行してきた光を第1反射光として反射する。前記第2反射部は、前記第2領域に配置され、前記測定光のうち前記第2領域に進行してきた光を前記第1領域に向けて第2反射光として反射する。前記受光部は、前記第1領域に配置され、前記第1反射光及び前記第2反射光を受光する。前記制御部は、前記測定光の強度と前記第1反射光の強度とに基づいて前記第1領域における前記測定対象成分の濃度を算出して測定結果として出力する。前記制御部は、前記測定光の強度と前記第2反射光の強度とに基づいて前記第2領域における前記測定対象成分の濃度を算出する。前記制御部は、前記第1領域における前記測定対象成分の濃度に基づいて前記パージガス供給部の電磁弁の開閉を制御する。 (1) A laser gas analyzer according to some embodiments includes a housing, a purge gas supply unit, a light emitter, a first reflector, a second reflector, a light receiver, and a controller. The housing has a wall defining a first region to which purge gas is supplied, and a window that transmits light between the first region and a second region containing the component to be measured. The purge gas supply unit has an electromagnetic valve that supplies the purge gas to the first region. The light emitter is disposed in the first region and emits measurement light toward the second region. The first reflector is disposed in the first region and reflects the light of the measurement light that has traveled only through the first region as a first reflected light. The second reflector is disposed in the second region and reflects the light of the measurement light that has traveled to the second region as a second reflected light toward the first region. The light receiver is disposed in the first region and receives the first reflected light and the second reflected light. The control unit calculates the concentration of the measurement target component in the first region based on the intensity of the measurement light and the intensity of the first reflected light, and outputs the result as a measurement result. The control unit calculates the concentration of the measurement target component in the second region based on the intensity of the measurement light and the intensity of the second reflected light. The control unit controls the opening and closing of the solenoid valve of the purge gas supply unit based on the concentration of the measurement target component in the first region.

本実施形態に係るレーザ式ガス分析計によれば、第1領域における測定対象成分の濃度に基づいてパージガスの供給を制御することによって、パージガスの供給期間が限定される。つまりパージガスが常に供給されなくてもよい。パージガスの供給期間が限定されることによって、パージガスの使用量が削減される。 According to the laser gas analyzer of this embodiment, the supply of purge gas is controlled based on the concentration of the component to be measured in the first region, thereby limiting the supply period of the purge gas. In other words, the purge gas does not have to be supplied all the time. By limiting the supply period of the purge gas, the amount of purge gas used is reduced.

(2)上記(1)に記載のレーザ式ガス分析計において、前記パージガスに含まれる前記測定対象成分の濃度が第1閾値未満であってよい。前記制御部は、前記第1領域における前記測定対象成分の濃度が前記第1閾値以上である場合に前記パージガス供給部の電磁弁を開いてよい。前記制御部は、前記第1領域における前記測定対象成分の濃度が前記第1閾値未満である場合に前記パージガス供給部の電磁弁を閉じてよい。 (2) In the laser gas analyzer described in (1) above, the concentration of the measurement target component contained in the purge gas may be less than a first threshold. The control unit may open the solenoid valve of the purge gas supply unit when the concentration of the measurement target component in the first region is equal to or greater than the first threshold. The control unit may close the solenoid valve of the purge gas supply unit when the concentration of the measurement target component in the first region is less than the first threshold.

本実施形態に係るレーザ式ガス分析計は、パージガスの供給期間を限定しつつ、第1領域における測定対象成分の濃度を第1閾値未満に制御できる。その結果、パージガスの使用量の削減と、第2領域における測定対象成分の濃度の測定精度の維持とが両方とも実現される。 The laser gas analyzer according to this embodiment can control the concentration of the component to be measured in the first region to be less than the first threshold while limiting the supply period of the purge gas. As a result, it is possible to both reduce the amount of purge gas used and maintain the measurement accuracy of the concentration of the component to be measured in the second region.

(3)上記(1)に記載のレーザ式ガス分析計において、前記パージガス供給部の電磁弁は、前記パージガスとして計装空気と所定濃度の酸素ガスとを切り替えて前記第1領域に供給する三方電磁弁を含んでよい。前記制御部は、前記第1領域における酸素ガスの濃度が前記所定濃度を含む所定範囲内である場合に、前記第1領域に前記計装空気を供給するように前記三方電磁弁を制御してよい。前記制御部は、前記第1領域における酸素ガスの濃度が前記所定範囲外である場合に、前記第1領域に前記所定濃度の酸素ガスを供給するように前記三方電磁弁を制御してよい。 (3) In the laser gas analyzer described in (1) above, the solenoid valve of the purge gas supply unit may include a three-way solenoid valve that switches between instrument air and oxygen gas of a predetermined concentration as the purge gas and supplies the purge gas to the first region. The control unit may control the three-way solenoid valve to supply the instrument air to the first region when the concentration of oxygen gas in the first region is within a predetermined range including the predetermined concentration. The control unit may control the three-way solenoid valve to supply oxygen gas of the predetermined concentration to the first region when the concentration of oxygen gas in the first region is outside the predetermined range.

本実施形態に係るレーザ式ガス分析計は、原則としてパージガスとして第1領域に計装空気を供給しつつ、第1領域における酸素濃度が所定範囲外になった場合にパージガスとして所定濃度の酸素ガスを供給する。つまり、レーザ式ガス分析計は、第1領域における酸素濃度の測定結果に基づいて、第1領域にパージガスとして所定濃度の酸素ガスを供給するかを決定する。第1領域における酸素濃度が所定範囲内である場合にパージガスとしての酸素ガスの供給が停止されることによって、酸素ガスの使用量が削減される。酸素ガスの使用量が削減されることによって、コスト負担又は環境負荷が低減される。また、パージガスとして窒素ガス等の純度の高いガスの代わりに計装空気が用いられることによっても、コスト負担又は環境負荷が低減される。 The laser gas analyzer according to this embodiment supplies instrument air as a purge gas to the first region in principle, and supplies a predetermined concentration of oxygen gas as a purge gas when the oxygen concentration in the first region falls outside a predetermined range. In other words, the laser gas analyzer determines whether to supply a predetermined concentration of oxygen gas as a purge gas to the first region based on the measurement result of the oxygen concentration in the first region. When the oxygen concentration in the first region is within the predetermined range, the supply of oxygen gas as a purge gas is stopped, thereby reducing the amount of oxygen gas used. The reduction in the amount of oxygen gas used reduces the cost burden or the environmental load. In addition, the use of instrument air as a purge gas instead of a high purity gas such as nitrogen gas also reduces the cost burden or the environmental load.

(4)上記(1)から(3)までのいずれか1つに記載のレーザ式ガス分析計において、前記発光部は、第1発光部と第2発光部とを有してよい。前記受光部は、第1受光部と第2受光部とを有してよい。前記第1発光部は、前記第1反射部に向けて第1測定光を射出してよい。前記第1受光部は、前記第1反射部で反射された前記第1測定光を前記第1反射光として受光してよい。前記第2発光部は、前記第2反射部に向けて第2測定光を射出してよい。前記第2受光部は、前記第2反射部で反射された前記第2測定光を前記第2反射光として受光してよい。 (4) In the laser gas analyzer described in any one of (1) to (3) above, the light emitting unit may have a first light emitting unit and a second light emitting unit. The light receiving unit may have a first light receiving unit and a second light receiving unit. The first light emitting unit may emit a first measurement light toward the first reflecting unit. The first light receiving unit may receive the first measurement light reflected by the first reflecting unit as the first reflected light. The second light emitting unit may emit a second measurement light toward the second reflecting unit. The second light receiving unit may receive the second measurement light reflected by the second reflecting unit as the second reflected light.

本実施形態に係るレーザ式ガス分析計は、発光部と受光部との組み合わせを2組備えることによって、第2領域における測定対象成分の濃度と、第1領域における測定対象成分の濃度とを並行して測定でき、第2領域における測定対象成分の濃度を測定しつつ、その測定精度を維持できる。 The laser gas analyzer according to this embodiment has two combinations of light-emitting and light-receiving parts, so that the concentration of the component to be measured in the second region and the concentration of the component to be measured in the first region can be measured in parallel, and the measurement accuracy can be maintained while measuring the concentration of the component to be measured in the second region.

(5)上記(1)から(3)までのいずれか1つに記載のレーザ式ガス分析計において、前記第1反射部は、前記発光部から前記第2反射部に前記測定光が進行する光路上に位置するビームスプリッタであってよい。前記受光部は、第1受光部と第2受光部とを有してよい。前記第1受光部は、前記ビームスプリッタで反射された前記測定光を前記第1反射光として受光してよい。前記第2受光部は、前記ビームスプリッタを通過して前記第2反射部で反射された前記測定光を前記第2反射光として受光してよい。 (5) In the laser gas analyzer described in any one of (1) to (3) above, the first reflecting section may be a beam splitter located on an optical path along which the measurement light travels from the light emitting section to the second reflecting section. The light receiving section may have a first light receiving section and a second light receiving section. The first light receiving section may receive the measurement light reflected by the beam splitter as the first reflected light. The second light receiving section may receive the measurement light that passes through the beam splitter and is reflected by the second reflecting section as the second reflected light.

本実施形態に係るレーザ式ガス分析計は、第1反射部としてビームスプリッタを備えることによって、発光部の1つを削減できる。 The laser gas analyzer of this embodiment can eliminate one of the light-emitting parts by providing a beam splitter as the first reflecting part.

(6)上記(1)から(3)までのいずれか1つに記載のレーザ式ガス分析計において、前記第1反射部は、前記発光部から前記第2反射部に前記測定光が進行する光路から外れる位置と、前記光路上の位置とのいずれかに移動可能に構成されてよい。前記受光部は、前記第1反射部が前記光路上に位置する場合に、前記第1反射部で反射された前記測定光を前記第1反射光として受光してよい。前記受光部は、前記第1反射部が前記光路から外れている場合に、前記第2反射部で反射された前記測定光を前記第2反射光として受光してよい。 (6) In the laser gas analyzer described in any one of (1) to (3) above, the first reflecting section may be configured to be movable between a position off the optical path along which the measurement light travels from the light emitting section to the second reflecting section, and a position on the optical path. When the first reflecting section is located on the optical path, the light receiving section may receive the measurement light reflected by the first reflecting section as the first reflected light. When the first reflecting section is off the optical path, the light receiving section may receive the measurement light reflected by the second reflecting section as the second reflected light.

本実施形態に係るレーザ式ガス分析計は、第1反射部として測定光の光路上に移動可能な反射部を備えることによって、発光部及び受光部を1つずつ削減できる。 The laser gas analyzer according to this embodiment can reduce the number of light-emitting elements and light-receiving elements by one by providing a movable reflecting element on the optical path of the measurement light as the first reflecting element.

(7)幾つかの実施形態に係るパージガス供給方法は、レーザ式ガス分析計によって実行される。前記レーザ式ガス分析計は、筐体と、パージガス供給部と、発光部と、第1反射部と、第2反射部と、受光部と、制御部とを備える。前記筐体は、パージガスを供給する第1領域を画定する壁部と、測定対象成分を含む第2領域と前記第1領域との間で光を透過させる窓とを有する。前記パージガス供給部は、前記第1領域に前記パージガスを供給する電磁弁を有する。前記発光部は、前記第1領域に配置され、前記第2領域に向けて測定光を射出する。前記第1反射部は、前記第1領域に配置され、前記測定光のうち前記第1領域だけを進行してきた光を第1反射光として反射する。前記第2反射部は、前記第2領域に配置され、前記測定光のうち前記第2領域に進行してきた光を前記第1領域に向けて第2反射光として反射する。前記受光部は、前記第1領域に配置され、前記第1反射光及び前記第2反射光を受光する。前記制御部は、前記測定光の強度と前記第2反射光の強度とに基づいて前記第2領域における前記測定対象成分の濃度を算出して測定結果として出力する。前記パージガス供給方法は、前記制御部が、前記測定光の強度と前記第1反射光の強度とを用いて算出される吸光度に基づいて前記第1領域における前記測定対象成分の濃度を算出するステップを含む。前記パージガス供給方法は、前記制御部が、前記第1領域における前記測定対象成分の濃度に基づいて前記パージガス供給部の電磁弁の開閉を制御するステップを含む。 (7) A purge gas supply method according to some embodiments is performed by a laser gas analyzer. The laser gas analyzer includes a housing, a purge gas supply unit, a light emitter, a first reflector, a second reflector, a light receiver, and a control unit. The housing has a wall that defines a first region to which purge gas is supplied, and a window that transmits light between a second region containing a component to be measured and the first region. The purge gas supply unit has an electromagnetic valve that supplies the purge gas to the first region. The light emitter is disposed in the first region and emits measurement light toward the second region. The first reflector is disposed in the first region and reflects the light of the measurement light that has traveled only through the first region as a first reflected light. The second reflector is disposed in the second region and reflects the light of the measurement light that has traveled to the second region as a second reflected light toward the first region. The light receiver is disposed in the first region and receives the first reflected light and the second reflected light. The control unit calculates the concentration of the measurement target component in the second region based on the intensity of the measurement light and the intensity of the second reflected light, and outputs the result as a measurement result. The purge gas supplying method includes a step in which the control unit calculates the concentration of the measurement target component in the first region based on the absorbance calculated using the intensity of the measurement light and the intensity of the first reflected light. The purge gas supplying method includes a step in which the control unit controls the opening and closing of an electromagnetic valve of the purge gas supplying unit based on the concentration of the measurement target component in the first region.

本開示に係るレーザ式ガス分析計及びパージガス供給方法によれば、パージガスの使用量が削減される。 The laser gas analyzer and purge gas supply method disclosed herein reduce the amount of purge gas used.

比較例に係るレーザ式ガス分析計の構成例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a laser gas analyzer according to a comparative example. 本開示の一実施形態に係るレーザ式ガス分析計の構成例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a laser gas analyzer according to an embodiment of the present disclosure. レーザ式ガス分析計の機能ブロックの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional block of a laser gas analyzer. 測定対象成分が酸素である場合の吸収スペクトルの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an absorption spectrum when the component to be measured is oxygen. 第1領域における酸素濃度を制御する電磁弁の制御手順例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a control procedure of a solenoid valve that controls the oxygen concentration in a first region. 第1領域における酸素濃度を制御する三方電磁弁の制御手順例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a control procedure of a three-way solenoid valve that controls the oxygen concentration in a first region. 第1反射部がビームスプリッタである場合の構成例を示す模式図である。10 is a schematic diagram showing a configuration example in which a first reflecting portion is a beam splitter; FIG. 第1反射部が移動式である場合の構成例を示す模式図である。11 is a schematic diagram showing a configuration example in which a first reflecting section is movable. FIG.

(比較例)
図1に示されるように、比較例に係るレーザ式ガス分析計900は、第1領域922と第2領域923とを備える。第1領域922は、測定対象ガスが流れている配管930の外の領域である。第2領域923は、測定対象ガスが流れている配管930の中の領域である。
Comparative Example
1, the laser gas analyzer 900 according to the comparative example includes a first region 922 and a second region 923. The first region 922 is a region outside a pipe 930 through which a gas to be measured flows. The second region 923 is a region inside the pipe 930 through which the gas to be measured flows.

比較例に係るレーザ式ガス分析計900は、端部914とフランジ929とハウジング921とを備える。レーザ式ガス分析計900は、フランジ929によって配管930に取り付けられる。第1領域922は、端部914とフランジ929との間の領域である。 The laser gas analyzer 900 according to the comparative example includes an end 914, a flange 929, and a housing 921. The laser gas analyzer 900 is attached to a pipe 930 by the flange 929. The first region 922 is the region between the end 914 and the flange 929.

第2領域923は、ハウジング921とフランジ929とに囲まれた領域である。ハウジング921は、第2領域923に測定対象ガスが出入りできるように、測定対象ガスが通過可能な開口を有する。 The second region 923 is an area surrounded by the housing 921 and the flange 929. The housing 921 has an opening through which the gas to be measured can pass so that the gas to be measured can enter and exit the second region 923.

比較例に係るレーザ式ガス分析計900は、第1領域922に位置する発光部911及び受光部913と、第2領域923に位置する反射部928とを備える。また、レーザ式ガス分析計900は、発光部911及び受光部913を制御する制御部915を備える。 The laser gas analyzer 900 according to the comparative example includes a light emitting section 911 and a light receiving section 913 located in a first region 922, and a reflecting section 928 located in a second region 923. The laser gas analyzer 900 also includes a control section 915 that controls the light emitting section 911 and the light receiving section 913.

発光部911は、測定光911aを反射部928に向けて射出する。反射部928は、測定光911aを反射して受光部913に向けて進行させる。受光部913は、反射部928で反射した測定光911aを受光する。測定光911aは、第1領域922及び第2領域923の両方を通過する。 The light emitting unit 911 emits the measurement light 911a toward the reflecting unit 928. The reflecting unit 928 reflects the measurement light 911a and causes it to travel toward the light receiving unit 913. The light receiving unit 913 receives the measurement light 911a reflected by the reflecting unit 928. The measurement light 911a passes through both the first region 922 and the second region 923.

制御部915は、発光部911が射出する測定光911aを制御する。また、制御部915は、受光部913における測定光911aの受光強度を取得する。制御部915は、発光部911が射出した測定光911aの強度と、受光部913における測定光911aの受光強度とに基づいて、第2領域923の測定対象成分の濃度を算出する。 The control unit 915 controls the measurement light 911a emitted by the light-emitting unit 911. The control unit 915 also acquires the received light intensity of the measurement light 911a at the light-receiving unit 913. The control unit 915 calculates the concentration of the measurement target component in the second region 923 based on the intensity of the measurement light 911a emitted by the light-emitting unit 911 and the received light intensity of the measurement light 911a at the light-receiving unit 913.

比較例に係るレーザ式ガス分析計900は、第1領域922にパージガスを供給するように構成され、第1領域922にパージガスを流すことによって、第1領域922をパージガスで満たす。測定対象成分が酸素である場合、パージガスとして窒素が用いられる。パージガスの成分は既知である。第1領域922がパージガスで満たされることによって、第1領域922の雰囲気が安定する。例えば測定対象成分が酸素である場合、純粋な窒素がパージガスとして供給されることによって、第1領域922を通過した測定光911aが酸素で吸収されないので、第2領域923における酸素濃度の測定精度が高められる。したがって、比較例に係るレーザ式ガス分析計900は、第1領域922がパージガスで常に満たされるようにパージガスを常時供給する。 The laser gas analyzer 900 according to the comparative example is configured to supply a purge gas to the first region 922, and fills the first region 922 with the purge gas by flowing the purge gas into the first region 922. When the component to be measured is oxygen, nitrogen is used as the purge gas. The components of the purge gas are known. When the first region 922 is filled with the purge gas, the atmosphere of the first region 922 is stabilized. For example, when the component to be measured is oxygen, pure nitrogen is supplied as the purge gas, so that the measurement light 911a that passes through the first region 922 is not absorbed by oxygen, and the measurement accuracy of the oxygen concentration in the second region 923 is improved. Therefore, the laser gas analyzer 900 according to the comparative example constantly supplies the purge gas so that the first region 922 is always filled with the purge gas.

しかし、パージガスを常時供給することによってパージガスの使用量が増大する。パージガスの使用量を削減することが求められる。本実施形態に係るレーザ式ガス分析計100は、パージガスの使用量を削減できる。以下、図面を参照し、本開示の一実施形態が説明される。 However, the constant supply of purge gas increases the amount of purge gas used. There is a need to reduce the amount of purge gas used. The laser gas analyzer 100 according to this embodiment can reduce the amount of purge gas used. An embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

(本開示の一実施形態に係るレーザ式ガス分析計100)
図2に示されるように、本実施形態に係るレーザ式ガス分析計100は、第1領域22と第2領域23とを備える。第1領域22は、測定対象ガスが流れている配管30の外の領域である。第2領域23は、測定対象ガスが流れている配管30の中の領域である。
(Laser-based gas analyzer 100 according to an embodiment of the present disclosure)
2, the laser gas analyzer 100 according to this embodiment includes a first region 22 and a second region 23. The first region 22 is a region outside the piping 30 through which the gas to be measured flows. The second region 23 is a region inside the piping 30 through which the gas to be measured flows.

第1領域22は、後述するように測定対象ガスに対して測定光を射出して反射光を受光することによって測定対象成分を分析する部分である。第1領域22は、測定対象ガスに含まれる測定対象成分を原則として含まないように制御され、非測定部とも称される。第2領域23は、測定光及び反射光を測定対象ガスに通過させて測定対象ガスに対応する吸収スペクトルで光吸収を生じさせる部分である。第2領域23は、測定対象ガスで満たされているので、測定部とも称される。 The first region 22 is a section that analyzes the components to be measured by emitting measurement light to the gas to be measured and receiving reflected light, as described below. The first region 22 is controlled so that it does not contain the components to be measured contained in the gas to be measured, and is also called the non-measurement section. The second region 23 is a section that passes the measurement light and reflected light through the gas to be measured, causing light absorption in the absorption spectrum corresponding to the gas to be measured. The second region 23 is also called the measurement section, as it is filled with the gas to be measured.

本実施形態において測定対象ガスは、酸素(O)、一酸化炭素(CO)又は二酸化炭素(CO)等の測定対象成分を含むガスであるとする。測定対象ガスは、1又は複数の測定対象成分を含んでよい。配管30は、図2において上下方向に延在する。測定対象ガスは、配管30が延在する方向に沿って流れる。 In this embodiment, the measurement target gas is a gas containing a measurement target component such as oxygen (O 2 ), carbon monoxide (CO), or carbon dioxide (CO 2 ). The measurement target gas may contain one or more measurement target components. The pipe 30 extends in the vertical direction in FIG. 2 . The measurement target gas flows along the extension direction of the pipe 30.

レーザ式ガス分析計100は、壁部12と端部14とフランジ29とハウジング21とを備える。レーザ式ガス分析計100は、フランジ29によって配管30に取り付けられる。フランジ29は、後述する第2測定光11aが第1領域22から第2領域23に透過し、かつ、第2反射光13aが第2領域23から第1領域22に透過するように構成される窓を有する。第1領域22は、壁部12と端部14とフランジ29とに囲まれた領域である。言い換えれば、第1領域22は、壁部12と端部14とフランジ29とによって画定される。壁部12とフランジ29の窓とを合わせた構成は、筐体とも称される。 The laser gas analyzer 100 includes a wall 12, an end 14, a flange 29, and a housing 21. The laser gas analyzer 100 is attached to a pipe 30 by the flange 29. The flange 29 has a window configured to allow the second measurement light 11a described below to pass from the first region 22 to the second region 23, and to allow the second reflected light 13a to pass from the second region 23 to the first region 22. The first region 22 is an area surrounded by the wall 12, the end 14, and the flange 29. In other words, the first region 22 is defined by the wall 12, the end 14, and the flange 29. The combination of the wall 12 and the window of the flange 29 is also referred to as a housing.

レーザ式ガス分析計100は、図3に示されるように、第1領域22にパージガスを供給するパージガス供給部221と第1領域22からパージガスを排出するパージガス排出部222とを備える。第1領域22を画定する壁部12又は端部14(図2参照)は、パージガス供給部221として、パージガスを供給する図示されていない配管を備える。パージガス供給部221は、第1領域22にパージガスを供給するときに開く電磁弁を備える。また、第1領域22を画定する壁部12又は端部14は、パージガス排出部222として、パージガスを排出する図示されていない配管を備える。パージガス排出部222は、第1領域22から第1領域22の外にガスを排出する方向だけにガスを流す逆止弁を備える。 As shown in FIG. 3, the laser gas analyzer 100 includes a purge gas supply unit 221 that supplies purge gas to the first region 22 and a purge gas exhaust unit 222 that exhausts the purge gas from the first region 22. The wall 12 or end 14 (see FIG. 2) that defines the first region 22 includes a pipe (not shown) that supplies purge gas as the purge gas supply unit 221. The purge gas supply unit 221 includes an electromagnetic valve that opens when supplying purge gas to the first region 22. The wall 12 or end 14 that defines the first region 22 also includes a pipe (not shown) that exhausts the purge gas as the purge gas exhaust unit 222. The purge gas exhaust unit 222 includes a check valve that allows gas to flow only in the direction of exhausting the gas from the first region 22 to the outside of the first region 22.

第1領域22は、パージガス供給部221からパージガス排出部222にパージガスを流すことによって、パージガスで満たされる。第1領域22は、パージガスで満たされた状態でパージガス供給部221の電磁弁を閉じることによって、パージガスを第1領域22内に封じることができるように構成される。つまり、第1領域22は、パージガス供給部221の電磁弁を閉じた状態において高い気密性を有するように構成される。 The first region 22 is filled with purge gas by flowing the purge gas from the purge gas supply section 221 to the purge gas exhaust section 222. The first region 22 is configured so that the purge gas can be sealed within the first region 22 by closing the solenoid valve of the purge gas supply section 221 when the first region 22 is filled with purge gas. In other words, the first region 22 is configured to have high airtightness when the solenoid valve of the purge gas supply section 221 is closed.

パージガスとして、測定対象ガス中の測定対象成分が含まれないガス、又は、測定対象成分の濃度が所定濃度未満のガスが供給されるとする。所定濃度は、第2領域23における測定対象成分の吸収スペクトルに影響を及ぼさない程度に十分に低い濃度であってよい。測定対象成分が酸素(O)である場合、パージガスとして例えば窒素(N)が用いられてよい。 As the purge gas, a gas that does not contain the target component in the measurement gas or a gas in which the concentration of the target component is less than a predetermined concentration is supplied. The predetermined concentration may be a concentration that is sufficiently low so as not to affect the absorption spectrum of the target component in the second region 23. When the target component is oxygen (O 2 ), for example, nitrogen (N 2 ) may be used as the purge gas.

第2領域23は、ハウジング21とフランジ29とに囲まれた領域である。言い換えれば、第2領域23は、ハウジング21とフランジ29とによって画定される。ハウジング21は、第2領域23に測定対象ガスが出入りできるように、測定対象ガスが通過可能な開口を有する。 The second region 23 is an area surrounded by the housing 21 and the flange 29. In other words, the second region 23 is defined by the housing 21 and the flange 29. The housing 21 has an opening through which the gas to be measured can pass so that the gas to be measured can enter and exit the second region 23.

レーザ式ガス分析計100は、図2及び図3に示されるように、第1領域22に位置する第1発光部16と第2発光部11と第1受光部17と第2受光部13とを備える。第1発光部16及び第2発光部11は、発光部とも総称される。第1受光部17及び第2受光部13は、受光部とも総称される。レーザ式ガス分析計100は、第1領域22に位置する第1反射部18と、第2領域23に位置する第2反射部28とを備える。レーザ式ガス分析計100は、発光部及び受光部を制御する制御部15を備える。 As shown in Figures 2 and 3, the laser gas analyzer 100 includes a first light emitter 16, a second light emitter 11, a first light receiver 17, and a second light receiver 13 located in a first region 22. The first light emitter 16 and the second light emitter 11 are also collectively referred to as the light emitter. The first light receiver 17 and the second light receiver 13 are also collectively referred to as the light receiver. The laser gas analyzer 100 includes a first reflector 18 located in the first region 22, and a second reflector 28 located in the second region 23. The laser gas analyzer 100 includes a control unit 15 that controls the light emitter and the light receiver.

第1発光部16は、第1測定光16aを第1反射部18に向けて射出するように構成される。第1反射部18は、第1測定光16aを反射し、第1反射光17aとして第1受光部17に向けて進行させるように構成される。第1受光部17は、第1発光部16から射出された第1測定光16aを第1反射部18で反射した第1反射光17aを受光する。第1測定光16a及び第1反射光17aは、第1領域22の中だけを通過する。 The first light emitter 16 is configured to emit the first measurement light 16a toward the first reflector 18. The first reflector 18 is configured to reflect the first measurement light 16a and cause it to travel toward the first light receiver 17 as the first reflected light 17a. The first light receiver 17 receives the first reflected light 17a that is the first measurement light 16a emitted from the first light emitter 16 and reflected by the first reflector 18. The first measurement light 16a and the first reflected light 17a pass only through the first region 22.

第2発光部11は、第2測定光11aを第2反射部28に向けて射出するように構成される。第2反射部28は、第2測定光11aを反射し、第2反射光13aとして第2受光部13に向けて進行させるように構成される。第2受光部13は、第2発光部11から射出された第2測定光11aを第2反射部28で反射した第2反射光13aを受光する。第2測定光11a及び第2反射光13aは、第1領域22及び第2領域23の両方を通過する。第2測定光11a及び第2反射光13aが通過する光路は、配管30が延在する方向に略直交する方向(図2において左右方向)に沿っているとする。 The second light emitter 11 is configured to emit the second measurement light 11a toward the second reflector 28. The second reflector 28 is configured to reflect the second measurement light 11a and cause it to travel toward the second light receiver 13 as the second reflected light 13a. The second light receiver 13 receives the second reflected light 13a that is the second measurement light 11a emitted from the second light emitter 11 and reflected by the second reflector 28. The second measurement light 11a and the second reflected light 13a pass through both the first region 22 and the second region 23. The optical path through which the second measurement light 11a and the second reflected light 13a pass is along a direction (left-right direction in FIG. 2) that is approximately perpendicular to the direction in which the piping 30 extends.

第1発光部16は、第1測定光16aとしてレーザ光を射出するレーザと、レーザに電流を供給するレーザ駆動回路とを有している。第2発光部11は、第2測定光11aとしてレーザ光を射出するレーザと、レーザに電流を供給するレーザ駆動回路とを有している。レーザは、例えば測定対象ガスの吸収波長を含む範囲で波長を掃引(スキャン)できる、波長可変型の半導体レーザを含んで構成されてよい。レーザ駆動回路は、制御部15からの制御信号に基づいてレーザに駆動電流を供給可能なトランジスタ又はレーザ駆動IC(Integrated Circuit)等を含んで構成されてよい。 The first light emitter 16 has a laser that emits laser light as the first measurement light 16a, and a laser driving circuit that supplies current to the laser. The second light emitter 11 has a laser that emits laser light as the second measurement light 11a, and a laser driving circuit that supplies current to the laser. The laser may be configured to include a tunable semiconductor laser that can sweep (scan) the wavelength in a range including the absorption wavelength of the gas to be measured. The laser driving circuit may be configured to include a transistor or a laser driving IC (Integrated Circuit) that can supply a driving current to the laser based on a control signal from the control unit 15.

第1受光部17は、第1領域22だけを通過し、パージガスで光吸収を受けた第1反射光17aを受光する。第2受光部13は、第1領域22及び第2領域23の両方を通過し、パージガス及び測定対象ガスの両方で光吸収を受けた第2反射光13aを受光する。受光部は、例えば、フォトダイオード又はフォトトランジスタ等の受光素子と、受光素子からの光検出電流を電圧変換する電圧変換回路と、増幅器とを含んで構成されてよい。受光部は、受光した反射光を受光素子で検出し、受光強度を制御部15に出力する。受光素子は、フォトダイオード又はフォトトランジスタに限られず他の種々の素子を含んでもよい。 The first light receiving unit 17 receives the first reflected light 17a that passes only through the first region 22 and is optically absorbed by the purge gas. The second light receiving unit 13 receives the second reflected light 13a that passes through both the first region 22 and the second region 23 and is optically absorbed by both the purge gas and the gas to be measured. The light receiving unit may include, for example, a light receiving element such as a photodiode or a phototransistor, a voltage conversion circuit that converts the light detection current from the light receiving element into a voltage, and an amplifier. The light receiving unit detects the received reflected light with the light receiving element and outputs the received light intensity to the control unit 15. The light receiving element is not limited to a photodiode or a phototransistor and may include various other elements.

制御部15は、第1発光部16及び第2発光部11を制御して、第1測定光16a及び第2測定光11aの発光強度を制御する。制御部15は、発光部が射出するレーザ光の発光波長若しくは強度、又は、発光部がレーザ光をパルスで射出する場合のパルス幅若しくはデューティ比等を制御してよい。 The control unit 15 controls the first light-emitting unit 16 and the second light-emitting unit 11 to control the emission intensity of the first measurement light 16a and the second measurement light 11a. The control unit 15 may control the emission wavelength or intensity of the laser light emitted by the light-emitting unit, or the pulse width or duty ratio when the light-emitting unit emits the laser light in pulses.

制御部15は、第1受光部17及び第2受光部13から、受光強度に対応する出力信号を取得して出力信号を処理する。制御部15は、出力信号に基づいて、第1領域22又は第2領域23における吸収スペクトルを算出してよい。制御部15は、第1領域22における吸収スペクトルに基づいてパージガスに含まれる成分又はその濃度を算出してよい。制御部15は、第2領域23における吸収スペクトルに基づいて測定対象ガスに含まれる成分又はその濃度を算出してよい。 The control unit 15 acquires output signals corresponding to the received light intensity from the first light receiving unit 17 and the second light receiving unit 13, and processes the output signals. The control unit 15 may calculate the absorption spectrum in the first region 22 or the second region 23 based on the output signals. The control unit 15 may calculate the components contained in the purge gas or their concentrations based on the absorption spectrum in the first region 22. The control unit 15 may calculate the components contained in the measurement target gas or their concentrations based on the absorption spectrum in the second region 23.

制御部15は、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ又はFPGA(Field Programmable Gate Array)等の専用回路を含んで構成されてよい。制御部15は、レーザ式ガス分析計100の種々の機能を実現するプログラムを実行するように構成されてよい。制御部15は、記憶部を備えてよい。記憶部は、制御部15の動作に用いられる各種情報、又は、制御部15の機能を実現するためのプログラム等を格納してよい。記憶部は、制御部15のワークメモリとして機能してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、制御部15と別体で構成されてもよい。 The control unit 15 may be configured to include a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a dedicated circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array). The control unit 15 may be configured to execute programs that realize various functions of the laser gas analyzer 100. The control unit 15 may include a memory unit. The memory unit may store various information used in the operation of the control unit 15, or programs for realizing the functions of the control unit 15. The memory unit may function as a work memory for the control unit 15. The memory unit may be configured, for example, as a semiconductor memory. The memory unit may be configured separately from the control unit 15.

レーザ式ガス分析計100は、インタフェースを更に備えてよい。インタフェースは、例えば、有線又は無線によって外部装置と通信する通信インタフェースを含んでよい。インタフェースは、表示デバイスを備えてもよい。表示デバイスは、例えば液晶ディスプレイ等の種々のディスプレイを含んでよい。インタフェースは、スピーカ等の音声出力デバイスを備えてもよい。インタフェースは、ユーザからの入力を受け付ける入力デバイスを含んでもよい。入力デバイスは、例えば、キーボード又は物理キーを含んでもよいし、タッチパネル若しくはタッチセンサ又はマウス等のポインティングデバイスを含んでもよい。 The laser gas analyzer 100 may further include an interface. The interface may include, for example, a communication interface for communicating with an external device by wire or wirelessly. The interface may include a display device. The display device may include various displays such as a liquid crystal display. The interface may include an audio output device such as a speaker. The interface may include an input device for accepting input from a user. The input device may include, for example, a keyboard or physical keys, or may include a touch panel or touch sensor, or a pointing device such as a mouse.

(レーザ式ガス分析計100による測定対象成分の濃度測定の動作例)
本実施形態のレーザ式ガス分析計100は、TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)法に基づく分析計である。TDLASでは、ガス吸収線幅よりはるかに狭い線幅の半導体レーザ光を測定対象ガスに透過させ、その駆動電流を高速変調することでその波長を掃引(スキャン)し、透過光量を測定して、1本の独立した吸収スペクトルを測定する。具体的に、レーザ式ガス分析計100において、制御部15は、発光部のレーザを駆動する駆動電流の大きさを連続的に変化させることによって、測定光の波長を所定範囲で変化させる。測定光が測定対象ガスを通過することによって、測定対象ガスに対応する波長の成分が吸収される。例えば、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO)、炭化水素(C)、アンモニア(NH)又は酸素(O)等の多くのガス分子は、赤外から近赤外域までの波長範囲で分子の振動及び回転エネルギーの遷移による光吸収スペクトルを持つ。吸収スペクトルは成分分子固有である。Lambert-Beerの法則によれば、吸光度が成分濃度と光路長に比例する。したがって、吸収スペクトル強度を測定することによって対象成分の濃度が算出される。
(Example of operation of measuring the concentration of a measurement target component by the laser gas analyzer 100)
The laser gas analyzer 100 of this embodiment is an analyzer based on the TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) method. In TDLAS, a semiconductor laser beam with a line width much narrower than the gas absorption line width is transmitted through the gas to be measured, and the wavelength is swept (scanned) by modulating the driving current at high speed, and the amount of transmitted light is measured to measure one independent absorption spectrum. Specifically, in the laser gas analyzer 100, the control unit 15 changes the wavelength of the measurement light within a predetermined range by continuously changing the magnitude of the driving current that drives the laser of the light emitting unit. When the measurement light passes through the gas to be measured, components of the wavelength corresponding to the gas to be measured are absorbed. For example, many gas molecules such as carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), hydrocarbons (C n H m ), ammonia (NH 3 ), or oxygen (O 2 ) have light absorption spectra due to the transition of molecular vibration and rotational energy in the wavelength range from infrared to near infrared. The absorption spectrum is specific to the component molecule. According to the Lambert-Beer law, absorbance is proportional to the component concentration and the optical path length, so the concentration of the target component can be calculated by measuring the absorption spectrum intensity.

測定対象ガスの吸収スペクトルは、測定対象ガスに含まれる測定対象成分の種類及び濃度に基づいて定まる。例えば測定対象成分が酸素(O)である場合の吸収スペクトルが図4に示される。図4において横軸は波長を表す。縦軸は光強度を表す。図4の吸収スペクトルにおいて、波長λO2における光強度が、近接する他の波長の光強度と比較して局所的に低下している。測定対象成分で吸収されていない光強度はIと表される。測定対象成分で吸収された光強度はIで表される。 The absorption spectrum of a gas to be measured is determined based on the type and concentration of the component to be measured contained in the gas to be measured. For example, the absorption spectrum when the component to be measured is oxygen (O 2 ) is shown in FIG. 4 . In FIG. 4 , the horizontal axis represents wavelength. The vertical axis represents light intensity. In the absorption spectrum of FIG. 4 , the light intensity at wavelength λ O2 is locally reduced compared to the light intensity at other nearby wavelengths. The light intensity not absorbed by the component to be measured is represented as I n . The light intensity absorbed by the component to be measured is represented as I a .

制御部15は、測定対象成分が酸素(O)である場合に、波長λO2を含む所定の波長範囲で測定光の波長を掃引させる。波長を掃引させる範囲は、図4に示されるように、波長λO2の短波長側及び長波長側において、光強度のグラフが波長に依存しない平坦なグラフとなるように決定されてよい。測定光のスキャン範囲は、測定対象成分がOである場合、例えば0.1nm~0.2nmに設定されてよい。また、測定光の線幅は、例えば0.0002nmに設定されてよい。 When the component to be measured is oxygen (O 2 ), the control unit 15 sweeps the wavelength of the measurement light in a predetermined wavelength range including the wavelength λ O2 . The range in which the wavelength is swept may be determined so that the light intensity graph becomes a flat graph independent of the wavelength on the short wavelength side and the long wavelength side of the wavelength λ O2 as shown in FIG. 4. When the component to be measured is O 2 , the scan range of the measurement light may be set to, for example, 0.1 nm to 0.2 nm. The line width of the measurement light may be set to, for example, 0.0002 nm.

レーザに供給する駆動電流を変化させることで測定光の波長を掃引する場合、受光部で検出される短波長側の光強度と長波長側の光強度とは異なる。制御部15は、短波長側の光強度と長波長側の光強度とが同じになるようにベースラインの平坦化処理を行う。 When the wavelength of the measurement light is swept by changing the drive current supplied to the laser, the light intensity on the short wavelength side and the light intensity on the long wavelength side detected by the light receiving unit are different. The control unit 15 performs a baseline flattening process so that the light intensity on the short wavelength side and the light intensity on the long wavelength side are the same.

測定対象成分が酸素(O)である場合の波長λO2における吸光度Abは以下の数式(1)で表される。 When the component to be measured is oxygen (O 2 ), the absorbance Ab at the wavelength λ O2 is expressed by the following formula (1).

Lambert-Beerの法則によれば、測定対象ガスの吸光度Abは、測定対象ガスの成分濃度と、測定対象ガスに晒される測定光及び反射光の光路長とに比例する。制御部15は、測定対象ガスに入射する前の光強度Iを発光部の制御情報に基づいて取得し、測定対象ガスを通過した後の光強度Iを受光部の出力信号に基づいて取得し、光強度Iと光強度Iとを上述の式(1)に適用して吸光度Abを算出する。制御部15は、算出した吸光度Abと、測定対象ガスを通過する測定光及び反射光の光路長とに基づいて、測定対象ガスの成分濃度を算出できる。例えば図2において、第2反射部28で第2測定光11aが略180度の向きに反射される場合、測定対象ガスを通過する第2測定光11a及び第2反射光13aの光路長は、配管30から第2反射部28までの距離の2倍の長さである。吸収スペクトルから測定対象成分の濃度に換算するための手法として、ピーク高さ法、スペクトル面積法又は2f法等の種々の手法が用いられてもよい。 According to the Lambert-Beer law, the absorbance Ab of the measurement target gas is proportional to the component concentration of the measurement target gas and the optical path length of the measurement light and the reflected light exposed to the measurement target gas. The control unit 15 acquires the light intensity I n before entering the measurement target gas based on the control information of the light emitting unit, acquires the light intensity I a after passing through the measurement target gas based on the output signal of the light receiving unit, and calculates the absorbance Ab by applying the light intensity I n and the light intensity I a to the above-mentioned formula (1). The control unit 15 can calculate the component concentration of the measurement target gas based on the calculated absorbance Ab and the optical path length of the measurement light and the reflected light passing through the measurement target gas. For example, in FIG. 2, when the second measurement light 11a is reflected by the second reflecting unit 28 in a direction of approximately 180 degrees, the optical path length of the second measurement light 11a and the second reflected light 13a passing through the measurement target gas is twice the length from the pipe 30 to the second reflecting unit 28. As a method for converting the absorption spectrum into the concentration of the component to be measured, various methods such as the peak height method, the spectrum area method, or the 2f method may be used.

本実施形態において、レーザ式ガス分析計100の制御部15は、第2発光部11を制御して第2測定光11aを射出し、第2反射部28で反射した第2反射光13aを第2受光部13で受光したときの受光強度を取得し、測定対象成分に対応する波長の吸光度を算出する。例えば測定対象成分が酸素である場合、測定対象成分に対応する波長はλO2である。制御部15は、測定対象成分に対応する波長の吸光度と光路長とに基づいて、第2領域23における測定対象成分の濃度を算出して測定対象成分の測定結果として出力する。 In this embodiment, the control unit 15 of the laser gas analyzer 100 controls the second light emitter 11 to emit the second measurement light 11a, obtains the received light intensity when the second reflected light 13a reflected by the second reflector 28 is received by the second light receiver 13, and calculates the absorbance of the wavelength corresponding to the component to be measured. For example, when the component to be measured is oxygen, the wavelength corresponding to the component to be measured is λO2 . The control unit 15 calculates the concentration of the component to be measured in the second region 23 based on the absorbance of the wavelength corresponding to the component to be measured and the optical path length, and outputs the result as the measurement result of the component to be measured.

(第1領域22における測定対象成分の濃度を第1閾値未満に制御する動作例)
上述したように、レーザ式ガス分析計100は、測定対象成分が酸素(O)である場合、第2測定光11aの射出時の強度と、第2反射光13aを第2受光部13で受光した強度とに基づいて波長λO2における吸光度Abを算出する。ここで、第2測定光11a及び第2反射光13aは、第1領域22の中も通過する。第1領域22を満たす雰囲気に酸素が含まれる場合、吸光度Abは第1領域22を満たす雰囲気に含まれる酸素の影響を受けて変化する。
(Example of operation for controlling the concentration of the measurement target component in the first region 22 to be less than the first threshold value)
As described above, when the component to be measured is oxygen ( O2 ), the laser gas analyzer 100 calculates the absorbance Ab at the wavelength λO2 based on the intensity of the second measurement light 11a at the time of emission and the intensity of the second reflected light 13a received by the second light receiving unit 13. Here, the second measurement light 11a and the second reflected light 13a also pass through the first region 22. When the atmosphere filling the first region 22 contains oxygen, the absorbance Ab changes under the influence of the oxygen contained in the atmosphere filling the first region 22.

レーザ式ガス分析計100は、第1領域22にパージガスを供給することによって第1領域22を満たす雰囲気に含まれる測定対象成分の濃度を制御する。 The laser gas analyzer 100 controls the concentration of the components to be measured contained in the atmosphere filling the first region 22 by supplying a purge gas to the first region 22.

上述したように、第1領域22は、パージガス供給部221及びパージガス排出部222の電磁弁を閉じた状態において高い気密性を有するように構成される。しかし、第1領域22を画定する壁部12、端部14若しくはフランジ29のいずれか、又は、これらの接合部分からのリークによって、第1領域22に外部のガスが侵入することがある。第1領域22に外部のガスとして酸素が侵入した場合、第1領域22における酸素濃度が高くなる。 As described above, the first region 22 is configured to have high airtightness when the solenoid valves of the purge gas supply section 221 and the purge gas discharge section 222 are closed. However, external gas may enter the first region 22 due to leakage from any of the wall section 12, the end section 14, or the flange 29 that defines the first region 22, or from the joints between these. When oxygen enters the first region 22 as an external gas, the oxygen concentration in the first region 22 increases.

レーザ式ガス分析計100が測定対象成分を酸素として測定対象ガスを分析する場合、第1領域22を満たす雰囲気に含まれる酸素の影響によって、第2領域23の測定対象ガスに含まれる酸素濃度の測定結果に誤差が生じる。第2領域23の測定対象ガスに含まれる酸素濃度の測定結果に誤差を生じさせないために、第1領域22における酸素濃度を低下させることが求められる。具体的に、第1領域22における酸素濃度が高くなった場合、第1領域22にパージガスとして例えば窒素ガスを供給しつつ排出することによって第1領域22から酸素を追い出して酸素濃度を低下させることができる。 When the laser gas analyzer 100 analyzes a gas to be measured using oxygen as the component to be measured, the influence of oxygen contained in the atmosphere filling the first region 22 causes an error in the measurement result of the oxygen concentration contained in the gas to be measured in the second region 23. In order to prevent an error in the measurement result of the oxygen concentration contained in the gas to be measured in the second region 23, it is necessary to reduce the oxygen concentration in the first region 22. Specifically, when the oxygen concentration in the first region 22 becomes high, oxygen can be expelled from the first region 22 by supplying a purge gas, such as nitrogen gas, to the first region 22 while discharging it, thereby reducing the oxygen concentration.

比較例に係るレーザ式ガス分析計900について述べたように、第1領域22にパージガスを流し続けることによって、第1領域22における酸素濃度がパージガスの酸素濃度で維持される。しかし、比較例について述べたように、パージガスを流し続けることによる損失が生じる。 As described for the laser gas analyzer 900 in the comparative example, by continuing to flow purge gas into the first region 22, the oxygen concentration in the first region 22 is maintained at the oxygen concentration of the purge gas. However, as described for the comparative example, losses occur due to the continued flow of purge gas.

そこで、本実施形態に係るレーザ式ガス分析計100において、パージガスを流すことによって生じる損失を低減させるために、制御部15は、第1領域22における酸素濃度を測定し、第1領域22における酸素濃度が第1閾値以上になったときに、第1領域22における酸素濃度が第1閾値未満になるように、第1領域22にパージガスを供給する。第1閾値は、第2領域23の酸素濃度の測定に要求される精度に応じて定められてよい。第1閾値は、例えば0.5%に設定されてよいが、これに限られない。 Therefore, in the laser gas analyzer 100 according to this embodiment, in order to reduce losses caused by flowing purge gas, the control unit 15 measures the oxygen concentration in the first region 22, and when the oxygen concentration in the first region 22 becomes equal to or greater than a first threshold, supplies purge gas to the first region 22 so that the oxygen concentration in the first region 22 becomes less than the first threshold. The first threshold may be determined according to the accuracy required for measuring the oxygen concentration in the second region 23. The first threshold may be set to, for example, 0.5%, but is not limited to this.

具体的に、レーザ式ガス分析計100の制御部15は、第1発光部16を制御して第1測定光16aを射出し、第1反射部18で反射した第1反射光17aを第1受光部17で受光したときの受光強度を取得し、測定対象成分に対応する波長の吸光度を算出する。例えば測定対象成分が酸素である場合、測定対象成分に対応する波長はλO2である。制御部15は、測定対象成分に対応する波長の吸光度と光路長とに基づいて、第1領域22における測定対象成分の濃度を算出する。 Specifically, the control unit 15 of the laser gas analyzer 100 controls the first light emitter 16 to emit the first measurement light 16a, obtains the received light intensity when the first reflected light 17a reflected by the first reflector 18 is received by the first light receiver 17, and calculates the absorbance of the wavelength corresponding to the component to be measured. For example, when the component to be measured is oxygen, the wavelength corresponding to the component to be measured is λO2 . The control unit 15 calculates the concentration of the component to be measured in the first region 22 based on the absorbance of the wavelength corresponding to the component to be measured and the optical path length.

制御部15は、測定対象成分が酸素である場合、第1領域22における測定対象成分の濃度として酸素濃度を測定する。制御部15は、第1領域22における酸素濃度が第1閾値以上である場合、第1領域22における酸素濃度を第1閾値未満に下げるために、パージガス供給部221の電磁弁を開き、パージガスを第1領域22に流す。一方で、第1領域22における酸素濃度が第1閾値未満である場合、酸素濃度を下げる必要がない。つまり、パージガスを第1領域22に流す必要がない。したがって、制御部15は、第1領域22における酸素濃度が第1閾値未満である場合、パージガス供給部221の電磁弁を閉じる。 When the component to be measured is oxygen, the control unit 15 measures the oxygen concentration as the concentration of the component to be measured in the first region 22. When the oxygen concentration in the first region 22 is equal to or greater than the first threshold, the control unit 15 opens the solenoid valve of the purge gas supply unit 221 and flows the purge gas into the first region 22 in order to reduce the oxygen concentration in the first region 22 to less than the first threshold. On the other hand, when the oxygen concentration in the first region 22 is less than the first threshold, there is no need to reduce the oxygen concentration. In other words, there is no need to flow the purge gas into the first region 22. Therefore, when the oxygen concentration in the first region 22 is less than the first threshold, the control unit 15 closes the solenoid valve of the purge gas supply unit 221.

<フローチャートの例>
レーザ式ガス分析計100の制御部15は、図5に例示されるフローチャートの手順例を含む、パージガス供給方法を実行してよい。パージガス供給方法は、制御部15を構成するプロセッサに実行させるパージガス供給プログラムとして実現されてもよい。パージガス供給プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。
<Flowchart example>
The control unit 15 of the laser gas analyzer 100 may execute a purge gas supplying method including an example of a procedure of a flowchart illustrated in Fig. 5. The purge gas supplying method may be realized as a purge gas supplying program executed by a processor constituting the control unit 15. The purge gas supplying program may be stored in a non-transitory computer-readable medium.

制御部15は、非測定部の酸素濃度を測定する(ステップS1)。非測定部は、上述したように第1領域22に対応する。酸素濃度は、測定対象成分に対応する。制御部15は、非測定部の酸素濃度が第1閾値未満であるか判定する(ステップS2)。 The control unit 15 measures the oxygen concentration in the non-measurement area (step S1). The non-measurement area corresponds to the first region 22 as described above. The oxygen concentration corresponds to the component to be measured. The control unit 15 determines whether the oxygen concentration in the non-measurement area is less than a first threshold value (step S2).

制御部15は、非測定部の酸素濃度が第1閾値未満でない場合(ステップS2:NO)、つまり非測定部の酸素濃度が第1閾値以上である場合、非測定部にパージガスを供給して非測定部の酸素濃度を下げるためにパージガス供給部221の電磁弁を開く(ステップS3)。制御部15は、パージガス供給部221の電磁弁を開いた後、ステップS1の測定手順に戻る。制御部15は、非測定部の酸素濃度が第1閾値未満になるまで、ステップS1からS3までの手順を繰り返す。 If the oxygen concentration in the non-measurement part is not less than the first threshold (step S2: NO), that is, if the oxygen concentration in the non-measurement part is equal to or greater than the first threshold, the control part 15 opens the solenoid valve of the purge gas supply part 221 to supply purge gas to the non-measurement part to lower the oxygen concentration in the non-measurement part (step S3). After opening the solenoid valve of the purge gas supply part 221, the control part 15 returns to the measurement procedure of step S1. The control part 15 repeats the procedures from steps S1 to S3 until the oxygen concentration in the non-measurement part becomes less than the first threshold.

制御部15は、非測定部の酸素濃度が第1閾値未満である場合(ステップS2:YES)、非測定部にパージガスを供給する必要がないので、パージガス供給部221の電磁弁を閉じる(ステップS4)。制御部15は、ステップS4の手順の実行後、図5のフローチャートの手順の実行を終了する。制御部15は、ステップS4の手順の実行後、ステップS1の測定手順に戻ってもよい。 When the oxygen concentration in the non-measurement part is less than the first threshold value (step S2: YES), the control unit 15 closes the solenoid valve of the purge gas supply unit 221 (step S4) since there is no need to supply purge gas to the non-measurement part. After executing the procedure of step S4, the control unit 15 ends execution of the procedure of the flowchart in FIG. 5. After executing the procedure of step S4, the control unit 15 may return to the measurement procedure of step S1.

<小括>
以上述べてきたように、本実施形態に係るレーザ式ガス分析計100は、測定部である第2領域23における測定対象成分の濃度の測定精度を維持するために、非測定部である第1領域22における測定対象成分の濃度を第1閾値未満に制御する。レーザ式ガス分析計100は、第1領域22における測定対象成分の濃度を測定し、測定対象成分の濃度が第1閾値以上になった場合に、測定対象成分の濃度を下げるために第1領域22にパージガスを供給する。つまり、レーザ式ガス分析計100は、第1領域22における測定対象成分の濃度の測定結果に基づいて、第1領域22にパージガスを供給するかを決定し、パージガス供給部221の電磁弁の開閉を制御する。第1領域22における測定対象成分の濃度が第1閾値未満である場合にパージガスの供給が停止されることによって、パージガスの使用量が削減される。
<Summary>
As described above, the laser gas analyzer 100 according to this embodiment controls the concentration of the target component in the first region 22, which is a non-measurement region, to be less than the first threshold value in order to maintain the measurement accuracy of the concentration of the target component in the second region 23, which is a measurement region. The laser gas analyzer 100 measures the concentration of the target component in the first region 22, and when the concentration of the target component becomes equal to or greater than the first threshold value, supplies a purge gas to the first region 22 to reduce the concentration of the target component. In other words, the laser gas analyzer 100 determines whether to supply a purge gas to the first region 22 based on the measurement result of the concentration of the target component in the first region 22, and controls the opening and closing of the solenoid valve of the purge gas supply unit 221. When the concentration of the target component in the first region 22 is less than the first threshold value, the supply of the purge gas is stopped, thereby reducing the amount of purge gas used.

また、本実施形態に係るレーザ式ガス分析計は、パージガスの供給期間を限定しつつ、第1領域における測定対象成分の濃度を第1閾値未満に制御できる。その結果、パージガスの使用量の削減と、第2領域における測定対象成分の濃度の測定精度の維持とが両方とも実現される。 The laser gas analyzer according to this embodiment can control the concentration of the target component in the first region to be less than the first threshold while limiting the supply period of the purge gas. As a result, it is possible to both reduce the amount of purge gas used and maintain the measurement accuracy of the concentration of the target component in the second region.

レーザ式ガス分析計100は、第1発光部16と第1受光部17とを用いて第1領域22における測定対象成分の濃度を測定しつつ、第2発光部11と第2受光部13とを用いて第2領域23における測定対象成分の濃度を測定できる。レーザ式ガス分析計100は、発光部と受光部との組み合わせを2組備えることによって、第2領域23における測定対象成分の濃度と、第1領域22における測定対象成分の濃度とを並行して測定でき、第2領域23における測定対象成分の濃度を測定しつつ、その測定精度を維持できる。 The laser gas analyzer 100 can measure the concentration of the target component in the first region 22 using the first light emitter 16 and the first light receiver 17, while measuring the concentration of the target component in the second region 23 using the second light emitter 11 and the second light receiver 13. By providing two combinations of light emitters and light receivers, the laser gas analyzer 100 can measure the concentration of the target component in the second region 23 and the concentration of the target component in the first region 22 in parallel, and can maintain the measurement accuracy while measuring the concentration of the target component in the second region 23.

パージガスは、窒素ガスに限られず、測定対象成分の濃度が第1閾値未満になっているガスであれば他の種々のガスであってよい。 The purge gas is not limited to nitrogen gas, but may be any other gas in which the concentration of the component to be measured is less than the first threshold value.

(計装空気でパージする場合の動作例)
上述してきたように、パージガスは、非測定部である第1領域22において測定対象成分による吸収の影響を低減して第2領域23における測定対象成分の濃度の測定精度を高めるために用いられる。パージガスは、他の目的として、非測定部である第1領域22の雰囲気を安定させることによって、第1領域22に配置されている発光部又は受光部等の素子を周囲環境から保護するために用いられてもよい。この場合、レーザ式ガス分析計100は、非測定部である第1領域22における測定対象成分の濃度を、所定範囲内に制御してよい。
(Example of operation when purging with instrument air)
As described above, the purge gas is used to reduce the influence of absorption by the components to be measured in the first region 22, which is a non-measurement region, and to increase the measurement accuracy of the concentration of the components to be measured in the second region 23. The purge gas may also be used for another purpose, such as to stabilize the atmosphere in the first region 22, which is a non-measurement region, thereby protecting elements such as a light-emitting unit or a light-receiving unit arranged in the first region 22 from the surrounding environment. In this case, the laser gas analyzer 100 may control the concentration of the components to be measured in the first region 22, which is a non-measurement region, within a predetermined range.

本実施例において、測定対象成分は酸素であるとする。また、本実施例において、パージガスとして、計装空気と、濃度を所定濃度に調整した酸素ガスとのいずれか一方が第1領域22に供給されるとする。濃度を所定濃度に調整した酸素ガスは、所定濃度の酸素ガスとも称される。パージガス供給部221は、計装空気と、所定濃度の酸素ガスとのいずれか一方に切り替えて第1領域22に供給できるように三方電磁弁を含んで構成される。所定濃度は、第1領域22における測定対象成分の濃度を制御する目標である所定範囲に含まれる濃度であるとする。酸素濃度の所定範囲は、20%~22%に設定されるとする。所定濃度は21%に設定されるとする。酸素濃度の所定範囲又は所定濃度は、上述した例に限られず他の値に設定されてもよい。計装空気に含まれる酸素濃度は所定範囲内に制御されていないとする。また、第2領域23に流れる測定対象ガスに含まれる酸素濃度は所定範囲内に制御されていないとする。 In this embodiment, the component to be measured is oxygen. In addition, in this embodiment, either instrument air or oxygen gas whose concentration has been adjusted to a predetermined concentration is supplied to the first region 22 as the purge gas. Oxygen gas whose concentration has been adjusted to a predetermined concentration is also called oxygen gas of a predetermined concentration. The purge gas supply unit 221 includes a three-way solenoid valve so that either instrument air or oxygen gas of a predetermined concentration can be switched to supply to the first region 22. The predetermined concentration is a concentration included in a predetermined range that is a target for controlling the concentration of the component to be measured in the first region 22. The predetermined range of oxygen concentration is set to 20% to 22%. The predetermined concentration is set to 21%. The predetermined range or the predetermined concentration of oxygen concentration is not limited to the above example and may be set to other values. The oxygen concentration included in the instrument air is not controlled within the predetermined range. In addition, the oxygen concentration included in the measurement target gas flowing into the second region 23 is not controlled within the predetermined range.

レーザ式ガス分析計100の制御部15は、第1領域22における測定対象成分の濃度として酸素濃度を測定する。制御部15は、第1領域22における酸素濃度が所定範囲内である場合、第1領域22に計装空気を供給し続けるように、パージガス供給部221の三方電磁弁を制御する。一方で、制御部15は、第1領域22における酸素濃度が所定範囲外である場合、第1領域22における酸素濃度を所定範囲内に制御するために、所定濃度の酸素ガスを第1領域22に供給するように、パージガス供給部221の三方電磁弁を制御する。 The control unit 15 of the laser gas analyzer 100 measures the oxygen concentration as the concentration of the component to be measured in the first region 22. When the oxygen concentration in the first region 22 is within a predetermined range, the control unit 15 controls the three-way solenoid valve of the purge gas supply unit 221 to continue supplying instrument air to the first region 22. On the other hand, when the oxygen concentration in the first region 22 is outside the predetermined range, the control unit 15 controls the three-way solenoid valve of the purge gas supply unit 221 to supply a predetermined concentration of oxygen gas to the first region 22 in order to control the oxygen concentration in the first region 22 to be within the predetermined range.

<フローチャートの例>
レーザ式ガス分析計100の制御部15は、図6に例示されるフローチャートの手順例を含む、パージガス供給方法を実行してよい。
<Flowchart example>
The control unit 15 of the laser gas analyzer 100 may execute a purge gas supply method including an example of the procedure of the flowchart illustrated in FIG.

制御部15は、非測定部の酸素濃度を測定する(ステップS11)。非測定部は、上述したように第1領域22に対応する。酸素濃度は、測定対象成分に対応する。制御部15は、非測定部の酸素濃度が所定範囲内であるか判定する(ステップS12)。 The control unit 15 measures the oxygen concentration in the non-measurement area (step S11). The non-measurement area corresponds to the first region 22 as described above. The oxygen concentration corresponds to the component to be measured. The control unit 15 determines whether the oxygen concentration in the non-measurement area is within a predetermined range (step S12).

制御部15は、非測定部の酸素濃度が所定範囲内である場合(ステップS12:YES)、パージガス供給部221の三方電磁弁を制御して非測定部にパージガスとして計装空気を流す(ステップS13)。制御部15は、ステップS13の手順の実行後、ステップS11の測定手順に戻る。 If the oxygen concentration in the non-measurement section is within the predetermined range (step S12: YES), the control section 15 controls the three-way solenoid valve of the purge gas supply section 221 to flow instrument air as purge gas to the non-measurement section (step S13). After executing the procedure of step S13, the control section 15 returns to the measurement procedure of step S11.

制御部15は、非測定部の酸素濃度が所定範囲内でない場合(ステップS12:NO)、つまり非測定部の酸素濃度が所定範囲外である場合、パージガス供給部221の三方電磁弁を制御して非測定部にパージガスとして所定濃度の酸素ガスを流す(ステップS14)。制御部15は、ステップS14の手順の実行後、ステップS11の測定手順に戻る。 If the oxygen concentration in the non-measurement section is not within the predetermined range (step S12: NO), that is, if the oxygen concentration in the non-measurement section is outside the predetermined range, the control section 15 controls the three-way solenoid valve of the purge gas supply section 221 to flow oxygen gas of the predetermined concentration as purge gas to the non-measurement section (step S14). After executing the procedure of step S14, the control section 15 returns to the measurement procedure of step S11.

制御部15は、図6のフローチャートの手順を繰り返すことによって、非測定部である第1領域22における酸素濃度を所定範囲内に制御できる。 The control unit 15 can control the oxygen concentration in the first region 22, which is the non-measurement region, to within a predetermined range by repeating the steps in the flowchart of FIG. 6.

<小括>
以上述べてきたように、本実施形態に係るレーザ式ガス分析計100は、通常時にパージガスとして第1領域22に計装空気を供給しつつ、第1領域22における酸素濃度が所定範囲外になった場合にパージガスとして所定濃度の酸素ガスに切り替えて供給する。つまり、レーザ式ガス分析計100は、第1領域22における酸素濃度の測定結果に基づいて、第1領域22にパージガスを所定濃度の酸素ガスに切り替えて供給するかを決定する。第1領域22における酸素濃度が所定範囲内である場合に酸素ガスの供給が停止されることによって、酸素ガスの使用量が削減される。酸素ガスの使用量が削減されることによって、コスト負担又は環境負荷が低減される。また、パージガスとして窒素ガス等の純度の高いガスの代わりに計装空気が用いられることによっても、コスト負担又は環境負荷が低減される。
<Summary>
As described above, the laser gas analyzer 100 according to this embodiment normally supplies instrument air as a purge gas to the first region 22, and when the oxygen concentration in the first region 22 falls outside a predetermined range, switches to oxygen gas of a predetermined concentration as the purge gas. That is, the laser gas analyzer 100 determines whether to switch to oxygen gas of a predetermined concentration as the purge gas to be supplied to the first region 22 based on the measurement result of the oxygen concentration in the first region 22. When the oxygen concentration in the first region 22 is within the predetermined range, the supply of oxygen gas is stopped, thereby reducing the amount of oxygen gas used. The reduction in the amount of oxygen gas used reduces the cost burden or the environmental load. In addition, the use of instrument air as a purge gas instead of a high-purity gas such as nitrogen gas also reduces the cost burden or the environmental load.

(発光部、受光部及び反射部に関する他の構成例)
上述してきた実施形態において、レーザ式ガス分析計100は、発光部として第1発光部16と第2発光部11とを備え、受光部として第1受光部17と第2受光部13とを備える。また、第1反射部18は、第1測定光16aを反射する。第2反射部28は、第2測定光11aを反射する。以下、発光部、受光部及び反射部に関する他の構成例が説明される。
(Other configuration examples regarding the light emitting section, the light receiving section, and the reflecting section)
In the embodiment described above, the laser gas analyzer 100 includes the first light emitter 16 and the second light emitter 11 as the light emitter, and the first light receiver 17 and the second light receiver 13 as the light receiver. The first reflector 18 reflects the first measurement light 16a. The second reflector 28 reflects the second measurement light 11a. Other configuration examples regarding the light emitter, the light receiver, and the reflector will be described below.

図7に示されるように、レーザ式ガス分析計100は、第1反射部18としてビームスプリッタ185を備えてよい。ビームスプリッタ185は、第2測定光11aの光路上に配置される。ビームスプリッタ185は、第2測定光11aのうち一部の光を反射して第1反射光17aとして第1受光部17に進行させる。ビームスプリッタ185は、第2測定光11aのうち反射しなかった残りの光を一部の光を透過し、第2領域23及び第2反射部28に進行させる。 As shown in FIG. 7, the laser gas analyzer 100 may include a beam splitter 185 as the first reflecting section 18. The beam splitter 185 is disposed on the optical path of the second measuring light 11a. The beam splitter 185 reflects a portion of the second measuring light 11a and causes it to proceed to the first light receiving section 17 as the first reflected light 17a. The beam splitter 185 transmits a portion of the remaining light of the second measuring light 11a that is not reflected, and causes it to proceed to the second region 23 and the second reflecting section 28.

レーザ式ガス分析計100の制御部15は、ビームスプリッタ185による第2測定光11aの透過率と第2測定光11aの強度との積を、第2領域23の測定対象ガスに入射する前の光強度Iとして用い、第2受光部13で受光する第2反射光13aの受光強度を、第2領域23の測定対象ガスを通過した後の光強度Iとして用いて、第2領域23の測定対象成分における吸光度を算出してよい。制御部15は、ビームスプリッタ185による第2測定光11aの反射率と第2測定光11aの強度との積を、第1領域22の測定対象ガスに入射する前の光強度Iとして用い、第1受光部17で受光する第1反射光17aの受光強度を、第1領域22の測定対象ガスを通過した後の光強度Iとして用いて第1領域22の測定対象成分における吸光度を算出してよい。 The control unit 15 of the laser gas analyzer 100 may use the product of the transmittance of the second measurement light 11a by the beam splitter 185 and the intensity of the second measurement light 11a as the light intensity I n before entering the measurement gas in the second region 23, and use the received light intensity of the second reflected light 13a received by the second light receiving unit 13 as the light intensity I a after passing through the measurement gas in the second region 23, to calculate the absorbance of the measurement component in the second region 23. The control unit 15 may use the product of the reflectance of the second measurement light 11a by the beam splitter 185 and the intensity of the second measurement light 11a as the light intensity I n before entering the measurement gas in the first region 22, and may use the received light intensity of the first reflected light 17a received by the first light receiving unit 17 as the light intensity I a after passing through the measurement gas in the first region 22, to calculate the absorbance of the measurement component in the first region 22.

図7に例示されるレーザ式ガス分析計100は、第1反射部18としてビームスプリッタ185を備えることによって、第1発光部16を備えなくてもよい。つまり、発光部の1つが削減される。 The laser gas analyzer 100 illustrated in FIG. 7 does not need to include the first light-emitting unit 16 by including a beam splitter 185 as the first reflecting unit 18. In other words, one of the light-emitting units is eliminated.

図8に示されるように、レーザ式ガス分析計100は、第1反射部18として移動式の反射部を備えてもよい。移動式の反射部は、第2測定光11aの光路から外れる位置と光路上の位置とのいずれかに移動可能に構成される。移動式の反射部は、第2測定光11aの光路から外れている状態で反射部181として表され、第2測定光11aの光路の上に位置する状態で反射部182として表されている。 As shown in FIG. 8, the laser gas analyzer 100 may include a movable reflector as the first reflector 18. The movable reflector is configured to be movable to either a position off the optical path of the second measurement light 11a or a position on the optical path. The movable reflector is represented as reflector 181 when it is off the optical path of the second measurement light 11a, and as reflector 182 when it is on the optical path of the second measurement light 11a.

移動式の反射部が第2測定光11aの光路から外れている状態(反射部181の状態)において、レーザ式ガス分析計100は、第2測定光11aが第2反射部28で反射された第2反射光13aを第2受光部13で受光できる。この場合、レーザ式ガス分析計100の制御部15は、第2測定光11aの強度と第2受光部13における第2反射光13aの受光強度とに基づいて第2領域23の測定対象成分における吸光度を算出できる。 When the movable reflector is out of the optical path of the second measurement light 11a (in the state of the reflector 181), the laser gas analyzer 100 can receive the second reflected light 13a, which is the second measurement light 11a reflected by the second reflector 28, at the second light receiving unit 13. In this case, the control unit 15 of the laser gas analyzer 100 can calculate the absorbance of the measurement target component in the second region 23 based on the intensity of the second measurement light 11a and the received intensity of the second reflected light 13a at the second light receiving unit 13.

一方で、移動式の反射部が第2測定光11aの光路の上に位置する状態(反射部182の状態)において、レーザ式ガス分析計100は、測定光11bが反射部182で反射された反射光13bを第2受光部13で受光できる。測定光11bは第2領域23を通過していないので第1測定光16aに相当する。また、反射光13bは第2領域23を通過していないので第1反射光17aに相当する。したがって、レーザ式ガス分析計100の制御部15は、第1測定光16aに相当する測定光11bの強度と、第1反射光17aに相当する反射光13bの第2受光部13における受光強度とに基づいて、第1領域22の測定対象成分における吸光度を算出できる。 On the other hand, when the movable reflector is positioned on the optical path of the second measurement light 11a (the state of the reflector 182), the laser gas analyzer 100 can receive the reflected light 13b, which is the measurement light 11b reflected by the reflector 182, at the second light receiving unit 13. The measurement light 11b does not pass through the second region 23, so it corresponds to the first measurement light 16a. Also, the reflected light 13b does not pass through the second region 23, so it corresponds to the first reflected light 17a. Therefore, the control unit 15 of the laser gas analyzer 100 can calculate the absorbance of the measurement target component in the first region 22 based on the intensity of the measurement light 11b corresponding to the first measurement light 16a and the received intensity at the second light receiving unit 13 of the reflected light 13b corresponding to the first reflected light 17a.

図8に例示されるレーザ式ガス分析計100は、第2領域23の測定対象成分における吸光度と第1領域22の測定対象成分における吸光度とを、測定する期間を分割して測定できる。図8に例示されるレーザ式ガス分析計100は、第1反射部18として移動式の反射部を備えることによって、第1発光部16及び第1受光部17を備えなくてもよい。つまり、発光部及び受光部が1つずつ削減される。 The laser gas analyzer 100 illustrated in FIG. 8 can measure the absorbance of the measurement target component in the second region 23 and the absorbance of the measurement target component in the first region 22 by dividing the measurement period. The laser gas analyzer 100 illustrated in FIG. 8 does not need to have the first light emitter 16 and the first light receiver 17 by providing a movable reflector as the first reflector 18. In other words, one light emitter and one light receiver are eliminated.

以上、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。 The above describes an embodiment of the present disclosure with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and various modifications are also included within the scope that does not deviate from the spirit of this disclosure.

100 レーザ式ガス分析計
11 第2発光部(11a、11b:測定光)
12 壁部
13 第2受光部(13a、13b:反射光)
14 端部
15 制御部
16 第1発光部(16a:測定光)
17 第1受光部(17a:反射光)
18 第1反射部(181、182:移動式の反射部)
185 ビームスプリッタ
21 ハウジング
22 第1領域(221:パージガス供給部、222:パージガス排出部)
23 第2領域
28 第2反射部
29 フランジ
30 配管
100 Laser gas analyzer 11 Second light emitting unit (11a, 11b: measurement light)
12 Wall part 13 Second light receiving part (13a, 13b: reflected light)
14 End 15 Control unit 16 First light emitting unit (16a: measurement light)
17 First light receiving section (17a: reflected light)
18 First reflecting unit (181, 182: movable reflecting unit)
185 Beam splitter 21 Housing 22 First region (221: purge gas supply section, 222: purge gas exhaust section)
23 Second region 28 Second reflecting portion 29 Flange 30 Pipe

Claims (7)

パージガスを供給する第1領域を画定する壁部と、測定対象成分を含む第2領域と前記第1領域との間で光を透過させる窓とを有する筐体と、
前記第1領域に前記パージガスを供給する電磁弁を有するパージガス供給部と、
前記第1領域に配置され、前記第2領域に向けて測定光を射出する発光部と、
前記第1領域に配置され、前記測定光のうち前記第1領域だけを進行してきた光を第1反射光として反射する第1反射部と、
前記第2領域に配置され、前記測定光のうち前記第2領域に進行してきた光を前記第1領域に向けて第2反射光として反射する第2反射部と、
前記第1領域に配置され、前記第1反射光及び前記第2反射光を受光する受光部と、
前記測定光の強度と前記第2反射光の強度とに基づいて前記第2領域における前記測定対象成分の濃度を算出して測定結果として出力する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記測定光の強度と前記第1反射光の強度とに基づいて前記第1領域における前記測定対象成分の濃度を算出し、
前記第1領域における前記測定対象成分の濃度に基づいて前記パージガス供給部の電磁弁の開閉を制御する、
レーザ式ガス分析計。
A housing having a wall portion defining a first region to which a purge gas is supplied, and a window that transmits light between a second region containing a component to be measured and the first region;
a purge gas supply unit having an electromagnetic valve for supplying the purge gas to the first region;
a light emitting unit disposed in the first region and configured to emit measurement light toward the second region;
a first reflecting portion disposed in the first region and configured to reflect, as a first reflected light, light of the measurement light that has traveled only through the first region;
a second reflecting portion disposed in the second region and configured to reflect the light of the measurement light traveling to the second region toward the first region as a second reflected light;
a light receiving section disposed in the first region and configured to receive the first reflected light and the second reflected light;
a control unit that calculates a concentration of the measurement target component in the second area based on the intensity of the measurement light and the intensity of the second reflected light, and outputs the calculated concentration as a measurement result;
The control unit is
calculating a concentration of the measurement target component in the first region based on the intensity of the measurement light and the intensity of the first reflected light;
controlling opening and closing of the solenoid valve of the purge gas supply unit based on the concentration of the measurement target component in the first region;
Laser gas analyzer.
前記パージガスに含まれる前記測定対象成分の濃度が第1閾値未満であり、
前記制御部は、
前記第1領域における前記測定対象成分の濃度が前記第1閾値以上である場合に前記パージガス供給部の電磁弁を開き、
前記第1領域における前記測定対象成分の濃度が前記第1閾値未満である場合に前記パージガス供給部の電磁弁を閉じる、
請求項1に記載のレーザ式ガス分析計。
The concentration of the measurement target component contained in the purge gas is less than a first threshold value,
The control unit is
opening an electromagnetic valve of the purge gas supply unit when the concentration of the measurement target component in the first region is equal to or greater than the first threshold value;
closing the solenoid valve of the purge gas supply unit when the concentration of the measurement target component in the first region is less than the first threshold value;
2. The laser gas analyzer according to claim 1.
前記パージガス供給部の電磁弁は、前記パージガスとして計装空気と所定濃度の酸素ガスとを切り替えて前記第1領域に供給する三方電磁弁を含み、
前記制御部は、
前記第1領域における酸素ガスの濃度が前記所定濃度を含む所定範囲内である場合に、前記第1領域に前記計装空気を供給するように前記三方電磁弁を制御し、
前記第1領域における酸素ガスの濃度が前記所定範囲外である場合に、前記第1領域に前記所定濃度の酸素ガスを供給するように前記三方電磁弁を制御する、
請求項1に記載のレーザ式ガス分析計。
the solenoid valve of the purge gas supply unit includes a three-way solenoid valve that switches between instrument air and oxygen gas having a predetermined concentration as the purge gas and supplies the purge gas to the first region,
The control unit is
When the concentration of oxygen gas in the first region is within a predetermined range including the predetermined concentration, the three-way solenoid valve is controlled to supply the instrument air to the first region;
When the concentration of oxygen gas in the first region is outside the predetermined range, the three-way solenoid valve is controlled so as to supply oxygen gas of the predetermined concentration to the first region.
2. The laser gas analyzer according to claim 1.
前記発光部は、第1発光部と第2発光部とを有し、
前記受光部は、第1受光部と第2受光部とを有し、
前記第1発光部は、前記第1反射部に向けて第1測定光を射出し、
前記第1受光部は、前記第1反射部で反射された前記第1測定光を前記第1反射光として受光し、
前記第2発光部は、前記第2反射部に向けて第2測定光を射出し、
前記第2受光部は、前記第2反射部で反射された前記第2測定光を前記第2反射光として受光する、
請求項1から3までのいずれか一項に記載のレーザ式ガス分析計。
The light emitting unit has a first light emitting unit and a second light emitting unit,
the light receiving unit includes a first light receiving unit and a second light receiving unit,
The first light emitting unit emits a first measurement light toward the first reflecting unit,
the first light receiving unit receives the first measurement light reflected by the first reflecting unit as the first reflected light;
The second light emitting unit emits a second measurement light toward the second reflecting unit,
The second light receiving unit receives the second measurement light reflected by the second reflecting unit as the second reflected light.
4. A laser gas analyzer according to claim 1.
前記第1反射部は、前記発光部から前記第2反射部に前記測定光が進行する光路上に位置するビームスプリッタであり、
前記受光部は、第1受光部と第2受光部とを有し、
前記第1受光部は、前記ビームスプリッタで反射された前記測定光を前記第1反射光として受光し、
前記第2受光部は、前記ビームスプリッタを通過して前記第2反射部で反射された前記測定光を前記第2反射光として受光する、
請求項1から3までのいずれか一項に記載のレーザ式ガス分析計。
the first reflecting unit is a beam splitter located on an optical path along which the measurement light travels from the light emitting unit to the second reflecting unit,
the light receiving unit includes a first light receiving unit and a second light receiving unit,
The first light receiving unit receives the measurement light reflected by the beam splitter as the first reflected light,
The second light receiving unit receives, as the second reflected light, the measurement light that passes through the beam splitter and is reflected by the second reflecting unit.
4. A laser gas analyzer according to claim 1.
前記第1反射部は、前記発光部から前記第2反射部に前記測定光が進行する光路から外れる位置と、前記光路上の位置とのいずれかに移動可能に構成され、
前記受光部は、
前記第1反射部が前記光路上に位置する場合に、前記第1反射部で反射された前記測定光を前記第1反射光として受光し、
前記第1反射部が前記光路から外れている場合に、前記第2反射部で反射された前記測定光を前記第2反射光として受光する、
請求項1から3までのいずれか一項に記載のレーザ式ガス分析計。
The first reflecting unit is configured to be movable between a position outside an optical path along which the measurement light travels from the light emitting unit to the second reflecting unit and a position on the optical path,
The light receiving unit is
When the first reflecting portion is located on the optical path, the measurement light reflected by the first reflecting portion is received as the first reflected light;
When the first reflecting unit is out of the optical path, the measurement light reflected by the second reflecting unit is received as the second reflected light.
4. A laser gas analyzer according to claim 1.
パージガスを供給する第1領域を画定する壁部と、測定対象成分を含む第2領域と前記第1領域との間で光を透過させる窓とを有する筐体と、
前記第1領域に前記パージガスを供給する電磁弁を有するパージガス供給部と、
前記第1領域に配置され、前記第2領域に向けて測定光を射出する発光部と、
前記第1領域に配置され、前記測定光のうち前記第1領域だけを進行してきた光を第1反射光として反射する第1反射部と、
前記第2領域に配置され、前記測定光のうち前記第2領域に進行してきた光を前記第1領域に向けて第2反射光として反射する第2反射部と、
前記第1領域に配置され、前記第1反射光及び前記第2反射光を受光する受光部と、
前記測定光の強度と前記第2反射光の強度とに基づいて前記第2領域における前記測定対象成分の濃度を算出して測定結果として出力する制御部と
を備えるレーザ式ガス分析計が実行するパージガス供給方法であって、
前記制御部が、前記測定光の強度と前記第1反射光の強度とに基づいて前記第1領域における前記測定対象成分の濃度を算出するステップと、
前記制御部が、前記第1領域における前記測定対象成分の濃度に基づいて前記パージガス供給部の電磁弁の開閉を制御するステップと
を含む、パージガス供給方法。
A housing having a wall portion defining a first region to which a purge gas is supplied, and a window that transmits light between a second region containing a component to be measured and the first region;
a purge gas supply unit having an electromagnetic valve for supplying the purge gas to the first region;
a light emitting unit disposed in the first region and configured to emit measurement light toward the second region;
a first reflecting portion disposed in the first region and configured to reflect, as a first reflected light, light of the measurement light that has traveled only through the first region;
a second reflecting portion disposed in the second region and configured to reflect the light of the measurement light traveling to the second region toward the first region as a second reflected light;
a light receiving section disposed in the first region and configured to receive the first reflected light and the second reflected light;
a control unit that calculates a concentration of the measurement target component in the second region based on an intensity of the measurement light and an intensity of the second reflected light, and outputs the calculated concentration as a measurement result,
a step of the control unit calculating a concentration of the measurement target component in the first region based on an intensity of the measurement light and an intensity of the first reflected light;
and a step in which the control unit controls opening and closing of an electromagnetic valve of the purge gas supply unit based on a concentration of the component to be measured in the first region.
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