JP3216698U

JP3216698U - 赤外線ガス分析計

Info

Publication number: JP3216698U
Application number: JP2018001275U
Authority: JP
Inventors: 荒谷　克彦; 克彦荒谷
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2018-04-06
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2028-04-06

Abstract

【課題】セルのセル長を短くしたときの流体抵抗の上昇を抑制する赤外線ガス分析計を提供する。【解決手段】赤外線ガス分析計は、測定用の光を発する光源２と、被測定ガスを流通させるための空間であって、前記光源から発せられる光の光路上に配置されたセル４と、セル４を透過した光を検出するための検出部６と、被測定ガスをセル４へ供給するためのガス供給流路１０と、セル４から流出した被測定ガスが流れるガス排出流路１２と、ガス供給流路１０とガス排出流路１２との間を連通させ、ガス供給流路１０を流れる被測定ガスの一部を、セル４を介することなくガス排出流路１２へ導くように設けられたバイパス流路１６と、を備えている。【選択図】図１

Description

本考案は、赤外線ガス分析計に関するものである。

化学工場や製鉄所から排出されるガス、ボイラーや燃焼炉の燃焼ガス、大気、自動車排ガスといったガス中の測定成分濃度を測定する装置として、非分散赤外線吸収法（ＮＤＩＲ）を用いた赤外線ガス分析計が知られている（特許文献１参照。）。赤外線ガス分析計は、被測定ガスを流通させるための空間であるセルに対して赤外線を照射し、セルを通過した赤外線の強度を測定することにより、セルを流れる被測定ガスの吸光度から被測定ガス中の測定成分濃度を求めるものである。

このような赤外線ガス分析計では、赤外線の光軸方向のセルの幅寸法（以下、セル長と称する）は被測定ガスが赤外線を吸収する光路長となるため、セルにおいて赤外線の吸収が飽和しないように、被測定ガス中における測定対象成分及びその濃度に応じたセル長のセルを使用する必要がある。例えば、１００ｐｐｍＣＯを測定する場合のセル長は２００ｍｍ程度であるのに対し、５０ｖｏｌ％ＣＯを測定する場合のセル長は１ｍｍ程度にする必要がある。

特開２００５−０６９８７０号公報

セル長の短いセルを形成する場合、セルに被測定ガスを流通させるための出入口となる流路の口径をセル長よりも小さくする必要があり、被測定ガスを流したときのセルの入口部分や出口部分における流体抵抗が大きくなる。セルの入口部分や出口部分における流体抵抗が大きくなると、セル内の圧力が上がってセル内のガス密度が変わり、ガス濃度測定における誤差の要因になるほか、セルの前段に設置される被測定ガス中の水分やダストを除去する前処理装置に対する吐出圧力の要求が高くなり、前処理装置のコストが高くなるという問題があった。

本考案は上記問題に鑑みてなされたものであり、セルのセル長を短くしたときの流体抵抗の上昇を抑制することを目的とするものである。

本考案に係る赤外線ガス分析計は、測定用の光を発する光源と、被測定ガスを流通させるための空間であって、前記光源から発せられる光の光路上に配置されたセルと、前記セルを透過した光を検出するための検出部と、被測定ガスを前記セルへ供給するためのガス供給流路と、前記セルから流出した被測定ガスが流れるガス排出流路と、前記ガス供給流路と前記ガス排出流路との間を連通させ、前記ガス供給流路を流れる被測定ガスの一部を、前記セルを介することなく前記ガス排出流路へ導くように設けられたバイパス流路と、を備えている。

セル長を短くするとセルの内部容量も小さくなるため、セル長の短いセルを使用する場合には、セルに供給される被測定ガスの流量は、セル長の長いセルを使用する場合よりも小さくてよい。しかしながら、ガス供給流路を通じて供給される被測定ガスの流量をセル長に応じて小さくすることは難しい。そのため、セル長の短いセルを使用した場合に、被測定ガスが過剰な流量でセルに供給されてしまい、セルの入口部分や出口部分における流体抵抗が大きくなる。これに対し、本考案では、ガス供給流路を流れる被測定ガスの一部を、バイパス流路を通じてセルを介することなくガス排出流路へ導くので、セルの入口部分や出口部分における流体抵抗の上昇を抑制することができる。

前記バイパス流路は、前記セルを形成するためのセルブロック内に設けられていることが好ましい。そうすれば、配管によってバイパス流路を別途構築する必要がない。

本考案に係る赤外線ガス分析計は、ガス供給流路を流れる被測定ガスの一部を、バイパス流路を通じてセルを介することなくガス排出流路へ導くようになっているので、セルの入口部分や出口部分における流体抵抗の上昇を抑制することができる。これにより、被測定ガスを採取するためのポンプの吐出能力（耐圧性）が小さくてすむため、安価なポンプを採用することができる。

赤外線ガス分析計の一実施例を示す概略構成図である。セルブロックの一実施例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ位置における断面図である。

以下、図面を参照しながら本考案に係る赤外線ガス分析計及びセル部について説明する。

赤外線ガス分析計は、赤外線を発する光源２と、被測定ガスを流通させるためのセル４と、セルを透過した赤外線を検出するための検出部６と、検出部６で得られた検出信号の処理を行なうための信号処理回路８と、被測定ガスをセル４へ供給するためのガス供給流路１０と、セル４から流出したガスが流れるガス排出流路１２と、ガス供給流路１０上に設けられた調湿器１４と、ガス供給流路１０とガス排出流路１２との間を接続するバイパス流路１６と、を備えている。

被測定ガスは調湿器１４によって湿度を調整された後、ガス供給流路１０を通じてセル４に供給されてセル４を流れ、ガス排出流路１２を通じてセル４の外部へ排出される。セル４には光源２から赤外線が照射されており、セル４を透過した赤外線の強度が検出器６によって検出される。検出器６で得られた検出信号は信号処理回路８に取り込まれ、セル４を流れる被測定ガスの吸光度が求められる。

光源２から発せられる赤外線の光軸方向におけるセル４の長さ（図において左右方向の幅寸法）、すなわちセル長は例えば１ｍｍに設計されており、測定対象成分を高濃度に含む被測定ガスの測定に対応している。このようにセル長が小さい場合、セル４への入口部分や出口部分での流体抵抗が大きくなる。

この実施例では、ガス供給流路１０を流れる被測定ガスの一部をバイパス流路１６によってセル４を介させることなくガス排出流路１２へ導くので、セル４への入口部分や出口部分における流体抵抗を低減することができる。

このようなバイパス流路１６は、ガス供給流路１０とガス排出流路１２との間を連通させる配管によって実現することもできるが、セル４を形成するためのセルブロック内に設けることもできる。

図２はセル４を形成するためのセルブロック３の一実施例を示す図である。

セルブロック３には、上下の面に窓板が貼られることによって試料セル（セル）４及び参照セル５を形成する略半円形上の２つの貫通孔が形成されている。セルブロック３の内部には、ガス供給流路１０をなす配管とガス排出流路１２をなす配管をそれぞれ接続するための流路接続部１８、２０と、流路接続部１８と試料セル４との間を連通させるための入口流路２２、流路接続部２０と試料セル４との間を連通させるための出口流路２４、さらには、入口流路２２と流路接続部２０との間を連通させるためのバイパス流路１６が設けられている。

このセルブロック３により形成される試料セル４及び参照セル５のセル長は、例えば１ｍｍである。セル長を１ｍｍとする場合、入口流路２２の試料セル４への入口部分の内径及び出口流路２４の試料セル４からの出口部分の内径はそれぞれ１ｍｍ未満である。

セル長を１ｍｍ、入口流路２２の試料セル４への入口部分の内径を０．７５ｍｍ、出口流路２４の試料セル４からの出口部分の内径を０．７５ｍｍ、被測定ガスの流量を１．５Ｌ／ｍｉｎとしたとき、流体の管摩擦の計算によって求められるバイパス流路１６が設けられていない場合の圧力損失は４．６１ｋＰａであるのに対し、バイパス流路１６を設けて試料セル４へ流入する被測定ガスを０．１０Ｌ／ｍｉｎに低減した場合の圧力損失は０．４４ｋＰａとなる。このように、バイパス流路１６を設けることによって圧力損失を１／１０以下に抑えることができる。これにより、被測定ガスを採取するためのポンプの吐出能力が小さくてすみ、コストの低減を図ることができる。また、調湿器１４（図１参照）に用いられる除湿用電子クーラのドレンの排出に高価なローラポンプではなく、安価なドレンポット水封方式を採用することも可能となる。

また、試料セル４内の圧力は出口流路２４における圧力損失の影響を受ける。被測定ガスの流量を１．５Ｌ／ｍｉｎとしたとき、バイパス流路１６が設けられていない場合の出口流路２４での圧力損失は２．２２ｋＰａとなり、大気圧に対して約２．２％圧力が増加する。この圧力増加は試料セル４内での赤外線吸収量増加につながり、ガス濃度測定において圧力増加率と同じ約２．２％の誤差となって現れる。一方で、バイパス流路１６を設けて試料セル４へ流入する被測定ガスを０．１０Ｌ／ｍｉｎに低減した場合の出口流路２４での圧力損失は０．１４ｋＰａであり、ガス濃度の測定誤差は訳０．１４％となる。すなわち、バイパス流路１６を設けることによって測定精度の向上を図ることができる。

２光源
３セルブロック
４セル（試料セル）
５参照セル
６検出部
８信号処理回路
１０ガス供給流路
１２ガス排出流路
１４調湿器
１６バイパス流路
１８，２０流路接続部
２２入口流路
２４出口流路

Claims

測定用の光を発する光源と、
被測定ガスを流通させるための空間であって、前記光源から発せられる光の光路上に配置されたセルと、
前記セルを透過した光を検出するための検出部と、
被測定ガスを前記セルへ供給するためのガス供給流路と、
前記セルから流出した被測定ガスが流れるガス排出流路と、
前記ガス供給流路と前記ガス排出流路との間を連通させ、前記ガス供給流路を流れる被測定ガスの一部を、前記セルを介することなく前記ガス排出流路へ導くように設けられたバイパス流路と、を備えた赤外線ガス分析計。
前記バイパス流路は、前記セルを形成するためのセルブロック内に設けられている、請求項１に記載の赤外線ガス分析計。