JP5370319B2 - Infrared absorption gas analyzer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared absorption type gas analyzer using variations of gas pressure associated with IR spectral absorption, in which corrosion of a Ni element of a flow sensor used for detecting SO<SB POS="POST">2</SB>is prevented and a durable period of the flow sensor can be extended. <P>SOLUTION: It is supposed that NiSO<SB POS="POST">4</SB>is deposited only on a surface in a normal side face of a Ni element while NiS<SB POS="POST">2</SB>is produced to a deep portion in a corroded portion. Therefore, when Ni is sulfurized by SO<SB POS="POST">2</SB>to produce NiS<SB POS="POST">2</SB>, Ni corrodes the element into a deep portion to cut lines, but even when Ni is sulfurized, if Ni remains as NiSO<SB POS="POST">4</SB>and stays on only the surface and does not intrude into a deep portion, no problem is caused about disconnection. It is found that Ni is present as NiSO<SB POS="POST">4</SB>at 100&deg;C or lower, and NiS<SB POS="POST">2</SB>is produced at 100 or higher. Thus, by controlling the temperature of a resistance metal foil of the flow sensor to 100&deg;C or lower, production of NiS<SB POS="POST">2</SB>can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、赤外活性な被測定成分ガスの赤外線スペクトル吸収に伴うガス圧変動を利用して特定ガス種の濃度を計測する赤外線吸収式ガス分析計に関する。 The present invention relates to an infrared absorption type gas analyzer that measures the concentration of a specific gas species by using a gas pressure fluctuation accompanying infrared spectrum absorption of an infrared active component gas.

従来の技術Conventional technology

ガス成分の定量分析に用いるフローセンサは、抵抗の温度係数の大きい感温抵抗金属箔をガスフロー中に前後して配置し、それらの感温抵抗金属箔をブリッジ接続しそれら金属箔の抵抗変化からフロー中のガス成分の定量分析を行う。従来の非分散赤外分析計に用いられているフローセンサはセンサチップの裏表両面に、抵抗の温度係数の大きい櫛型抵抗体をガスフロー中に配置し、流れから熱を授受することにより生じる裏表両面の櫛型抵抗体の抵抗値のずれをブリッジ回路により検出することによりその流れを検知し、フロー中のガス成分の定量分析を行う。櫛型抵抗体には特許文献1に示すように抵抗の温度係数の大きな金属であるニッケル(Ni)などが使用される。 The flow sensor used for the quantitative analysis of gas components is a temperature-sensitive metal foil with a large temperature coefficient of resistance placed before and after the gas flow, and these temperature-sensitive metal foils are bridge-connected to change the resistance of these metal foils. Quantitative analysis of gas components in the flow. A flow sensor used in a conventional non-dispersive infrared analyzer is generated by arranging a comb resistor having a large temperature coefficient of resistance on both sides of a sensor chip in a gas flow and transferring heat from the flow. The flow is detected by detecting the deviation of the resistance values of the comb resistors on the front and back surfaces by a bridge circuit, and quantitative analysis of gas components in the flow is performed. As shown in Patent Document 1, nickel (Ni), which is a metal having a large temperature coefficient of resistance, is used for the comb resistor.

そして、フローセンサは、アルミ等の金属製の室内に設置され、室内は前室と後室に分かれているが、いずれの室内にも被測定成分ガスが充填されている。例えば、二酸化硫黄(SO)の検出を行う場合は、SOを充填するが、この場合は、SOを100%充填するよりも、アルゴン(Ar)等の不活性ガスで希釈した方が検出感度が向上するため、充填ガスはSOとAr等の混合ガスである。 The flow sensor is installed in a room made of metal such as aluminum, and the room is divided into a front room and a rear room, and both chambers are filled with the component gas to be measured. For example, when detecting sulfur dioxide (SO 2 ), it is filled with SO 2. In this case, it is preferable to dilute with an inert gas such as argon (Ar) rather than 100% SO 2. In order to improve detection sensitivity, the filling gas is a mixed gas of SO 2 and Ar.

特開2003‐097988号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-099788

赤外線吸収式ガス分析計をSOの検出目的に使用する場合、検出器の室内にはSOが封入されるが、この場合に、フローセンサの素子として温度による抵抗変化の大きいNiを用いたとき、SOとNiが反応し、Niが腐食して、フローセンサ素子が数年で断線する問題が生じる。この場合、Niを金メッキ加工してNiの表面を金属で覆い耐食性を高めることも考えられるが、コストアップになる。そこで、本発明は、フローセンサにNi素子を用いた赤外線吸収式ガス分析計において、コストアップをしない簡易な構成によって、フローセンサのNi素子の腐食を防止し、フローセンサの耐用期間を伸ばすことを目的とする。 When an infrared absorption gas analyzer is used for the purpose of detecting SO 2 , SO 2 is enclosed in the detector chamber. In this case, Ni having a large resistance change due to temperature is used as an element of the flow sensor. When SO 2 reacts with Ni, Ni corrodes and the flow sensor element is disconnected in several years. In this case, it is conceivable to increase the corrosion resistance by gold-plating Ni and covering the surface of Ni with metal, but this increases the cost. Therefore, the present invention provides an infrared absorption gas analyzer using an Ni element for the flow sensor, and prevents corrosion of the Ni element of the flow sensor and extends the useful life of the flow sensor with a simple configuration that does not increase the cost. With the goal.

上記の課題を解決するために、本発明は、赤外光を発する光源と、試料ガスを導入する測定セルと、測定セルを通過した赤外光の強度を検出する検出部とを備え、検出部はフローセンサを備えSOが封入されたものであり、フローセンサの櫛型抵抗体の材料はNiである赤外線吸収式ガス分析計において、櫛型抵抗体の温度をNiとSOが反応して硫化ニッケル(NiS)が生成しない温度にすることを特長とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes a light source that emits infrared light, a measurement cell that introduces a sample gas, and a detection unit that detects the intensity of infrared light that has passed through the measurement cell. The part is equipped with a flow sensor and SO 2 is enclosed, and the material of the comb resistor of the flow sensor is Ni. In an infrared absorption gas analyzer, the temperature of the comb resistor reacts between Ni and SO 2. Thus, the temperature is such that nickel sulfide (NiS 2 ) is not generated.

フローセンサの櫛型抵抗体のNiが検出部に封入されたSOによって硫化されNiSが生成すると、櫛型抵抗体の断線が生じるが、NiがSOによって硫化されてNiSが生成するのは特定温度以上の場合である。すなわち、当該特定温度以下の場合は表面のNiは硫酸ニッケル(NiSO)として存在するため深部まで反応が進まず、特定温度以上になってNiSが生成すると深部まで反応が進むことから、櫛型抵抗体の温度を特定温度以下に保てば、NiSによる硫化腐食を防ぐことができる。 When Ni comb resistor of the flow sensor is sulfurized by SO 2 enclosed in detector NiS 2 generates, although disconnection of the comb resistor occurs, Ni is NiS 2 to produce sulfurized by SO 2 This is the case above a specific temperature. That is, when the temperature is lower than the specific temperature, Ni on the surface exists as nickel sulfate (NiSO 4 ), so the reaction does not proceed to the deep part, and when NiS 2 is generated at the specific temperature or higher, the reaction proceeds to the deep part. If the temperature of the mold resistor is kept below a specific temperature, sulfidation corrosion due to NiS 2 can be prevented.

また、櫛型抵抗体の温度がNiSが生成しない温度になるように、櫛型抵抗体に印加する電圧を設定することができる。櫛型抵抗体の温度は、櫛型抵抗体に印加する電圧が高くなると、櫛型抵抗体の温度が上昇することから、櫛型抵抗体に印加する電圧をNiSが生成しない低い電圧にすることで、NiSによる硫化腐食を防ぐことができる。 Further, the voltage applied to the comb resistor can be set so that the temperature of the comb resistor becomes a temperature at which NiS 2 is not generated. Since the temperature of the comb resistor increases as the voltage applied to the comb resistor increases, the temperature of the comb resistor increases so that the voltage applied to the comb resistor is a low voltage that NiS 2 does not generate. Thus, sulfide corrosion due to NiS 2 can be prevented.

さらには、櫛型抵抗体の温度がNiSが生成しない温度になるようにするための構成として、櫛型抵抗体と、電圧源と、固定抵抗とを接続してブリッジ回路を形成し、NiSが生成しない温度になるように電圧源の電圧値及び固定抵抗の抵抗値に選択することができる。櫛型抵抗体の温度は、櫛型抵抗体に印加する電圧が高くなると、櫛型抵抗体の温度が上昇することから、櫛型抵抗体の温度がNiSが生成しない温度になるように櫛型抵抗体に印加する電圧を設定すべきであるが、電圧の設定には次の方法がある。赤外線吸収式ガス分析計の信号処理部は、2つの櫛型抵抗体と2つの固定抵抗を組み合わせてブリッジ回路を形成するが、当該ブリッジ回路に供給する電圧源の電圧を変化させれば、これに伴い櫛型抵抗体に印加される電圧も変化するため、電圧源の電圧値を特定値に設定することができる。あるいは、電圧源の電圧値はそのままでも、固定抵抗の抵抗値を変化させることで、固定抵抗に加わる電圧値が変化し、櫛型抵抗に加わる電圧値が変化するため固定抵抗の抵抗値を特定値に設定することも可能である。 Further, as a configuration for setting the temperature of the comb resistor to a temperature at which NiS 2 is not generated, a comb circuit, a voltage source, and a fixed resistor are connected to form a bridge circuit. The voltage value of the voltage source and the resistance value of the fixed resistor can be selected so that the temperature does not generate 2 . Since the temperature of the comb resistor increases as the voltage applied to the comb resistor increases, the temperature of the comb resistor increases so that the temperature of the comb resistor does not generate NiS 2. The voltage to be applied to the mold resistor should be set, and there are the following methods for setting the voltage. The signal processing unit of the infrared absorption gas analyzer forms a bridge circuit by combining two comb resistors and two fixed resistors. If the voltage of the voltage source supplied to the bridge circuit is changed, Accordingly, the voltage applied to the comb resistor also changes, so that the voltage value of the voltage source can be set to a specific value. Alternatively, even if the voltage value of the voltage source remains the same, changing the resistance value of the fixed resistor changes the voltage value applied to the fixed resistor, and the voltage value applied to the comb resistor changes. It can also be set to a value.

そして、Ni、SO、Arを含む系の合計のギブスエネルギーが最小となる条件を熱力学計算プログラムで計算することにより、NiがSOによって硫化されてNiSが生成するのはおおよそ100度以上であることが求まることから、櫛型抵抗体はNiSが生成しないおおよそ100度以下の温度にするとよい。 Then, by calculating a condition that minimizes the total Gibbs energy of the system including Ni, SO 2 , and Ar with a thermodynamic calculation program, Ni is sulfided by SO 2 and NiS 2 is generated at approximately 100 degrees. Since it is calculated | required above, it is good to set the comb-type resistor to a temperature of approximately 100 degrees or less at which NiS 2 is not generated.

本発明によれば、フローセンサ素子の材料をNiから変更することなく、当該素子の温度をおおよそ100度以下にすることで、フローセンサ素子の腐食による破断を防ぎ、フローセンサの耐用期間を伸ばすことができる。また、フローセンサ素子の温度を調節するためには、フローセンサ素子に加わる電圧を調節すると簡易に温度を調節する事ができ、その際はブリッジ回路の電源電圧値又は固定抵抗値を調節すると従来から用いてきた部品でフローセンサ素子の温度調節をすることができる。 According to the present invention, without changing the material of the flow sensor element from Ni, the temperature of the element is set to approximately 100 degrees or less, thereby preventing breakage due to corrosion of the flow sensor element and extending the lifetime of the flow sensor. be able to. In order to adjust the temperature of the flow sensor element, it is possible to easily adjust the temperature by adjusting the voltage applied to the flow sensor element. In this case, the power supply voltage value or the fixed resistance value of the bridge circuit is conventionally adjusted. The temperature of the flow sensor element can be adjusted with the components that have been used.

本発明を適用する赤外線吸収式ガス分析計の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an infrared absorption gas analyzer to which the present invention is applied. 本発明を適用する赤外線吸収式ガス分析計の検出部の概略構成図。The schematic block diagram of the detection part of the infrared absorption type gas analyzer to which this invention is applied. 本発明を適用するフローセンサの正面概略図。The front schematic diagram of the flow sensor to which the present invention is applied. 本発明を適用するフローセンサの側面概略図。The side schematic diagram of the flow sensor to which the present invention is applied. 本発明を適用するフローセンサのブリッジ回路の概略図。The schematic diagram of the bridge circuit of the flow sensor to which the present invention is applied. 腐食部の組成測定結果。The composition measurement result of the corrosion part.

検出器としてフローセンサを搭載したシングルビーム式赤外線吸収式ガス分析計の構成を図1に示す。図に示すようにこの種の赤外線吸収式ガス分析計は、一般に、赤外光を発生するための光源部1、被測定ガス(試料ガス)が導入されるセル部2、セル部2を通過した赤外光の強度を計測することで最終的に試料濃度を計測するディテクター部3の3ユニットから構成されている。光源部1は、赤外光の発生を担い、赤外光を発生させるための発生源であるヒーター4と、赤外光を断続してセル部2およびディテクター部3に入射させるためのチョッパー5とから構成されている。 The configuration of a single beam infrared absorption gas analyzer equipped with a flow sensor as a detector is shown in FIG. As shown in the figure, this type of infrared absorption gas analyzer generally passes through a light source unit 1 for generating infrared light, a cell unit 2 into which a gas to be measured (sample gas) is introduced, and the cell unit 2. It comprises three units of the detector unit 3 that finally measures the sample concentration by measuring the intensity of the infrared light. The light source unit 1 is responsible for generation of infrared light, a heater 4 that is a generation source for generating infrared light, and a chopper 5 for intermittently inputting infrared light into the cell unit 2 and the detector unit 3. It consists of and.

チョッパー5は、例えば、光源4からの光の通過を許容するように、一部を切り欠いた切り欠き部が形成された2枚羽根の回転円板6とこの回転円板6を回転駆動するモータ7とで構成されており、回転円板6をモータ7で回転させることで、回転円板6の非切り欠き部(遮光部)が光源4の前に位置している際には光源4からの赤外光を遮光し、切り欠き部が光源4の前に位置している際には光源4からの赤外光が通過し、セル部2に照射される。 The chopper 5 rotates, for example, a two-bladed rotating disc 6 formed with a notch part of which is cut out so as to allow passage of light from the light source 4 and the rotating disc 6. When the rotating disk 6 is rotated by the motor 7 and the non-notched part (light-shielding part) of the rotating disk 6 is positioned in front of the light source 4, the light source 4. Infrared light from the light source 4 is shielded, and when the notch is positioned in front of the light source 4, the infrared light from the light source 4 passes through and is irradiated to the cell unit 2.

セル部2は、試料ガスが導入される部位であって、パイプ8の前後を赤外線が広いスペクトル域で透過可能な赤外線透過性ガラスやフッ化カルシウム(CaF
等の窓板9で封止し、パイプ8側面などに一端からもう一端へガスが流せるようガスの導出入孔10を備え、また、その内面は赤外光を効率よく反射するために、鏡面仕上げや金などのコーティングが施されている。
The cell part 2 is a part into which a sample gas is introduced, and infrared transmissive glass or calcium fluoride (CaF 2 ) capable of transmitting infrared rays in a wide spectral range before and after the pipe 8.
And a gas inlet / outlet hole 10 is provided on the side surface of the pipe 8 so that the gas can flow from one end to the other end. The inner surface of the pipe 8 has a mirror surface to efficiently reflect infrared light. Finish and gold coating are applied.

ディテクター部3は、図2に示すように、通常、アルミなどの金属製の前室となる前部ブロック11と後室となる後部ブロック12で構成されている。説明の便宜上、前部ブロック11と後部ブロック12と呼ぶが、両ブロックは後に接合一体化される。前部ブロック11と後部ブロック12は、赤外線吸収式ガス分析計の原理上、検出部は被測定成分ガス(試料ガス)が導入されたセルを透過してきた測定すべき赤外光を入射させるため、また、内封された受感ガスを昇圧させるための前後2室を形成するため、そして、前後室を連通する連通路内に前後室の圧力差を検出するフローセンサ等のセンサを配置するために用いられる。 As shown in FIG. 2, the detector unit 3 is generally composed of a front block 11 serving as a front chamber made of metal such as aluminum and a rear block 12 serving as a rear chamber. For convenience of explanation, the front block 11 and the rear block 12 are called, but both blocks are joined and integrated later. The front block 11 and the rear block 12 are based on the principle of an infrared absorption gas analyzer, so that the detection unit allows the infrared light to be measured that has passed through the cell into which the component gas to be measured (sample gas) is introduced. In addition, a sensor such as a flow sensor for detecting the pressure difference between the front and rear chambers is disposed in the communication path communicating with the front and rear chambers in order to form two front and rear chambers for increasing the pressure of the enclosed sensitive gas. Used for.

前後部ブロック11、12には同一径の貫通孔が形成されおり、前部ブロック11の貫通孔の両端と、後部ブロック12の前部ブロック11との接合面の反対側の貫通孔の一端が赤外光を透過する窓板13で封止されており、前部ブロック11の貫通孔を封止する後部ブロック12に面する窓板14が隔壁となって前室15と後室16の2室とされる。 The front and rear blocks 11 and 12 are formed with through holes having the same diameter, and both ends of the through holes of the front block 11 and one end of the through holes on the opposite side of the joint surface of the front block 11 of the rear block 12 are formed. It is sealed with a window plate 13 that transmits infrared light, and a window plate 14 facing the rear block 12 that seals the through hole of the front block 11 serves as a partition wall, and the front chamber 15 and the rear chamber 16 A room.

また、前部ブロック11と後部ブロック12には、両ブロックを接合一体化した際に接続されて連通路17を形成するトンネル18、19が形成されており、前部ブロック11に形成されたトンネル18は前室15からトンネル19に繋がっており、前室15に繋がる細穴部にセンサ20を配置できるスペースが設けられている。 Further, the front block 11 and the rear block 12 are formed with tunnels 18 and 19 which are connected when the both blocks are joined and integrated to form the communication path 17, and the tunnel formed in the front block 11 is formed. 18 is connected to the tunnel 19 from the front chamber 15, and a space in which the sensor 20 can be arranged is provided in a narrow hole portion connected to the front chamber 15.

さらに、これら2室15、16には、赤外線ガス分析計の被測定対象となる、例えば、二酸化炭素(CO)等の化学種のみ、あるいは、この化学種をAr、ヘリウム(He)
等の不活性ガスで希釈されたガスが充填(内封)されている。また、連通路17に配置されるセンサ20としては、前後室の圧力差を検出できるものであればどのようなものでもよいが、センサが、前後室の圧力差で連通路17内の内封ガスの流れを検出するフローセンサである場合には、一般に、小型で高精度な薄膜技術で製作された薄膜型熱線式フローセンサが使用されている。
Further, in these two chambers 15 and 16, only a chemical species such as carbon dioxide (CO 2 ) or the like to be measured by the infrared gas analyzer, or this chemical species is Ar, helium (He).
A gas diluted with an inert gas such as is filled (enclosed). The sensor 20 disposed in the communication path 17 may be any sensor 20 as long as it can detect the pressure difference between the front and rear chambers. In the case of a flow sensor that detects a gas flow, a thin film type hot-wire flow sensor manufactured by a thin and highly accurate thin film technology is generally used.

赤外線ガス分析計に用いるフローセンサは、図3および図4に示すように、構成されている。フローセンサは、抵抗の温度係数の大きい感温抵抗金属箔をガスフロー中に前後して配置し、それらの感温抵抗金属箔をブリッジ接続しそれら金属箔の抵抗変化からフロー中のガス成分の定量分析を行う。 The flow sensor used for the infrared gas analyzer is configured as shown in FIGS. In the flow sensor, temperature-sensitive metal foils with a large temperature coefficient of resistance are arranged before and after the gas flow, and the temperature-sensitive metal foils are bridge-connected to change the resistance of the metal foils to change the gas components in the flow. Perform quantitative analysis.

フローセンサ構成は、中央にガス流通孔21を持つスペーサ22の表裏両面に、抵抗金属箔23、24を配置し、熱絶縁板25、26で挟むことにより、これら抵抗金属箔23、24を固定する。熱絶縁板25、26にも、同様なガス流通孔27、28が設けられている。抵抗金属箔23、24には、直列に連なっている櫛型抵抗体29、30が形成されており、この櫛型抵抗体29、30の部分がガス流通孔21、27、28において露出している。抵抗金属箔23、24の両端のパッドにはワイヤ31、32、33、34が接続されるが、これらを外部に導くために横穴35、36、37、38が熱絶縁板25、26に設けられる。 In the flow sensor configuration, resistance metal foils 23 and 24 are arranged on both front and back surfaces of a spacer 22 having a gas flow hole 21 in the center, and sandwiched between heat insulating plates 25 and 26, thereby fixing the resistance metal foils 23 and 24. To do. Similar gas flow holes 27 and 28 are also provided in the heat insulating plates 25 and 26. Comb resistors 29 and 30 connected in series are formed on the resistance metal foils 23 and 24, and the portions of the comb resistors 29 and 30 are exposed in the gas flow holes 21, 27 and 28. Yes. Wires 31, 32, 33, and 34 are connected to the pads at both ends of the resistive metal foils 23 and 24, and lateral holes 35, 36, 37, and 38 are provided in the heat insulating plates 25 and 26 to guide them to the outside. It is done.

抵抗金属箔23、24としては、抵抗の温度係数の大きな金属であるNiなどが使用される。熱絶縁板25、26およびスペーサ22にはガラスやセラミックなどが使用される。 As the resistance metal foils 23 and 24, Ni which is a metal having a large temperature coefficient of resistance is used. Glass or ceramic is used for the heat insulating plates 25 and 26 and the spacer 22.

このような構成で、光源部1から発した赤外光は、セル部2を通過してディテクター部3に入射する。この時、セル内部に被測定成分ガスが存在すると、セル内のガス濃度に応じて、入射した赤外光の一部がセル内のガスに吸収され、残りの赤外光はディテクター部3に入射する。ディテクター部3の前室15の正面から入射した赤外光は、前室15および後室16で吸収されるが、その多くは前室15で吸収される。吸収された光エネルギーは分子の並進運動に変換されることになり、前後室15、16間に圧力差が発生し、これによって両室を連通する連通路17内に内封ガスの流れが生る。このガス流の流速は、ディテクター部3への入射光強度に依存するので、前後室15、16の連通路17内に配置された薄膜型熱線式フローセンサ20の熱線抵抗素子の抵抗値の変化として計測することで、ディテクター部3への入射前後の赤外光強度、すなわち、セル中の被測定成分ガス濃度を計測することができる。 With such a configuration, the infrared light emitted from the light source unit 1 passes through the cell unit 2 and enters the detector unit 3. At this time, if the component gas to be measured exists in the cell, a part of the incident infrared light is absorbed by the gas in the cell according to the gas concentration in the cell, and the remaining infrared light is absorbed by the detector unit 3. Incident. Infrared light incident from the front of the front chamber 15 of the detector unit 3 is absorbed by the front chamber 15 and the rear chamber 16, but most of the infrared light is absorbed by the front chamber 15. The absorbed light energy is converted into the translational movement of the molecule, and a pressure difference is generated between the front and rear chambers 15 and 16, thereby generating a flow of the enclosed gas in the communication passage 17 that communicates both chambers. The Since the flow velocity of this gas flow depends on the intensity of incident light to the detector unit 3, the change in the resistance value of the hot wire resistance element of the thin film type hot wire flow sensor 20 disposed in the communication passage 17 of the front and rear chambers 15 and 16 is achieved. By measuring as above, it is possible to measure the infrared light intensity before and after incidence on the detector unit 3, that is, the concentration of the component gas to be measured in the cell.

ここで、SOの検出を行う場合、前室15、後室16には、SOが充填されるが、この場合にフローセンサの抵抗金属箔23、24の材料としてNiを用いると、SOによってNiが硫化され腐食してNiSが生成し、硫化の度合いが進むと抵抗金属箔23、24が断線する問題が生じる場合がある。そのため、通電中に断線した素子の腐食部分の1molあたりの成分構成を電子線マイクロアナライザ装置(EPMA)により測定してみたところ、図6のように、正常部側面の硫黄(S)と酸素(O)の比は約1:4であることからNiの表面にNiSOが付着していると推定され、腐食部分はSの割合が正常部側面の割合と比較して高いことからNiSであることが推定される。よって、NiがSOで硫化されてNiSが生成されると深部までNiが腐食して断線するが、NiがSOと反応してもNiSOとして表面のみに止まれば断線の問題は生じないといえる。 Here, when detecting SO 2 , the front chamber 15 and the rear chamber 16 are filled with SO 2. In this case, if Ni is used as the material of the resistance metal foils 23 and 24 of the flow sensor, SO 2 is used. 2 NiS 2 is generated by Ni is sulfidation corrosion by, in some cases problems that disconnection and resistance metal foil 23, 24 the degree of sulfide proceeds occurs. Therefore, when the component structure per mol of the corroded portion of the element disconnected during energization was measured with an electron beam microanalyzer (EPMA), as shown in FIG. 6, the sulfur (S) and oxygen ( Since the ratio of O) is about 1: 4, it is estimated that NiSO 4 is attached to the surface of Ni, and the corrosion part is NiS 2 because the ratio of S is higher than the ratio of the side surface of the normal part. It is estimated that there is. Therefore, when Ni is sulfided with SO 2 and NiS 2 is generated, Ni corrodes to the deep part and breaks. However, even if Ni reacts with SO 2 , if NiSO 4 stops only on the surface, the problem of breakage occurs. I can say no.

そこで、NiSとNiSOが生成する条件を調べるために、Ni、SO、Arを含む系の合計のギブスエネルギーが最小となる条件を計算したところ、100℃以下では、NiSOが生成し、100℃以上でNiSが生成することが分かった。そのため、櫛型抵抗体29、30の温度を100℃以下にすることにより、NiSの生成を防ぐことができる。 Therefore, in order to examine the conditions under which NiS 2 and NiSO 4 generates, Ni, was calculated the conditions Gibbs energy of total system including SO 2, Ar is minimized, at the 100 ° C. or less, NiSO 4 generates It was found that NiS 2 was produced at 100 ° C. or higher. Therefore, the generation of NiS 2 can be prevented by setting the temperature of the comb resistors 29 and 30 to 100 ° C. or lower.

図5に示す櫛型抵抗体29、30が接続されたブリッジ回路を用いて櫛型抵抗体29、30の温度を100℃以下にする構成を説明する。櫛型抵抗体29、30の温度を100℃以下に調節するためには、櫛型抵抗体29、30における発熱量を抑える必要がある。ここで、発熱量K(J)は、電力P(W)、時間t(秒)とすると、K=P・tとなり、電力P(W)は、電流I(A)、電圧E(V)、抵抗R(Ω)とすると、P=I・E=E/Rとなるため、櫛型抵抗体29、30の発熱量を調節するためには、櫛型抵抗体29、30に加わる電圧を調節する必要がある。そのためには、電圧源40の印加電圧を調節するか、ブリッジ回路の固定抵抗41,42の抵抗値を特定値に調節する必要がある。電圧源40の電圧値を低くすると、櫛型抵抗体29、30、固定抵抗41,42のそれぞれの抵抗における印加電圧が小さくなるので、櫛形抵抗体における発熱量が減少する。また、電圧源40の電圧値を調節しなくても、固定抵抗41、42の値を大きくすれば、固定抵抗における電圧降下が大きくなるので、櫛形抵抗体における電圧降下が減少し櫛形抵抗体における発熱量が減少する。よって、電圧源40又は固定抵抗41、42の値を調節することで、櫛型抵抗体29、30における発熱量を減らし、櫛型抵抗体29、30の温度を100℃以下に調節することができる。 A configuration in which the temperature of the comb resistors 29 and 30 is set to 100 ° C. or lower using a bridge circuit to which the comb resistors 29 and 30 shown in FIG. 5 are connected will be described. In order to adjust the temperature of the comb resistors 29 and 30 to 100 ° C. or less, it is necessary to suppress the amount of heat generated in the comb resistors 29 and 30. Here, if the calorific value K (J) is electric power P (W) and time t (seconds), K = P · t, and electric power P (W) is current I (A) and voltage E (V). When resistance R (Ω), P = I · E = E 2 / R, and therefore, the voltage applied to the comb resistors 29, 30 is required to adjust the amount of heat generated by the comb resistors 29, 30. Need to be adjusted. For this purpose, it is necessary to adjust the applied voltage of the voltage source 40 or to adjust the resistance values of the fixed resistors 41 and 42 of the bridge circuit to a specific value. When the voltage value of the voltage source 40 is lowered, the applied voltage at each of the resistors of the comb resistors 29 and 30 and the fixed resistors 41 and 42 is reduced, so that the amount of heat generated in the comb resistor is reduced. Even if the voltage value of the voltage source 40 is not adjusted, if the value of the fixed resistors 41 and 42 is increased, the voltage drop in the fixed resistor increases, so the voltage drop in the comb resistor decreases and the comb resistor The calorific value is reduced. Therefore, by adjusting the value of the voltage source 40 or the fixed resistors 41 and 42, the amount of heat generated in the comb resistors 29 and 30 can be reduced, and the temperature of the comb resistors 29 and 30 can be adjusted to 100 ° C. or lower. it can.

また、抵抗Rは、長さl(m)、断面積A(m)、体積抵抗率ρ(Ω・m)とすると、R=ρ・l/Aとなり、金属の電気抵抗は温度により上昇することが知られており、特定温度における体積抵抗率も既知である(例えば、Niの100℃における体積抵抗率は10.3であることが知られている)。そのため、櫛型抵抗体29、30の長さや断面積を調節して抵抗を調節することによっても、櫛型抵抗体29、30における発熱量を調節することができる。 Further, when the resistance R is length l (m), cross-sectional area A (m 2 ), and volume resistivity ρ (Ω · m), R = ρ · l / A, and the electric resistance of the metal increases with temperature. The volume resistivity at a specific temperature is also known (for example, the volume resistivity of Ni at 100 ° C. is known to be 10.3). Therefore, the amount of heat generated in the comb resistors 29 and 30 can also be adjusted by adjusting the resistance by adjusting the length and cross-sectional area of the comb resistors 29 and 30.

このように、櫛型抵抗体29、30における電圧を低減することにより、櫛型抵抗体29、30の温度を100℃以下に低減することができるが、電圧を低減すると、フローセンサの感度が低下するため、フローセンサの感度を考慮した場合、電圧を必要以上に下げることは性能上好ましくない。そのため、当該温度が100℃以下を満たす最大の電圧値に調節することが、NiSが生成しない条件においてフローセンサの感度が最大になる条件となる。 Thus, by reducing the voltage at the comb resistors 29 and 30, the temperature of the comb resistors 29 and 30 can be reduced to 100 ° C. or lower. However, when the voltage is reduced, the sensitivity of the flow sensor is reduced. In view of the sensitivity of the flow sensor, it is not preferable in terms of performance to reduce the voltage more than necessary. Therefore, adjusting to the maximum voltage value at which the temperature satisfies 100 ° C. or lower is a condition that maximizes the sensitivity of the flow sensor under the condition that NiS 2 is not generated.

以上のようにして櫛型抵抗体29、30の温度を100度以下にすることで、Niの腐食による櫛型抵抗体29、30の破断を防ぎ、フローセンサの耐用期間を伸ばすことができる。 By making the temperature of the comb resistors 29 and 30 100 degrees or less as described above, the comb resistors 29 and 30 can be prevented from being broken by corrosion of Ni, and the service life of the flow sensor can be extended.

1 光源部
2 セル部
3 ディテクター部
4 ヒーター
5 チョッパー
6 回転円板
7 モータ
8 パイプ
9 窓板
10 ガスの導出入孔
11 前部ブロック
12 後部ブロック
13 窓板
14 窓板
15 前室
16 後室
17 連通路
18、19 トンネル
20 センサ
21、27、28 ガス流通孔
22 スペーサ
23、24 抵抗金属箔
25、26 熱絶縁板
29、30 櫛型抵抗体
31、32、33、34 ワイヤ
35、36、37、38 横穴
40 電圧源
41、42 固定抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source part 2 Cell part 3 Detector part 4 Heater 5 Chopper 6 Rotating disk 7 Motor 8 Pipe 9 Window plate 10 Gas lead-in / out hole 11 Front block 12 Rear block 13 Window plate 14 Window plate 15 Front chamber 16 Rear chamber 17 Communication path 18, 19 Tunnel 20 Sensor 21, 27, 28 Gas flow hole 22 Spacer 23, 24 Resistance metal foil 25, 26 Thermal insulation plate 29, 30 Comb resistor 31, 32, 33, 34 Wire 35, 36, 37 , 38 Side hole 40 Voltage source 41, 42 Fixed resistance

Claims (4)

赤外光を発する光源と、試料ガスを導入する測定セルと、測定セルを通過した赤外光の強度を検出する検出部とを備え、前記検出部はフローセンサを備え二酸化硫黄が封入されたものであり、前記フローセンサの櫛型抵抗体の材料はニッケルである赤外線吸収式ガス分析計において、前記櫛型抵抗体の温度を前記櫛型抵抗体表面のニッケルが硫酸ニッケルとして存在する温度にすることを特徴とする赤外線吸収式ガス分析計。 A light source that emits infrared light; a measurement cell that introduces a sample gas; and a detection unit that detects the intensity of infrared light that has passed through the measurement cell. The detection unit includes a flow sensor and is filled with sulfur dioxide. are those, in the infrared absorption gas analyzer material of the comb resistor is nickel of the flow sensor, the temperature of the comb-shaped resistor to a temperature at which the nickel of the comb resistor surface is present as nickel sulfate An infrared absorption gas analyzer characterized by 前記櫛型抵抗体表面のニッケルが硫酸ニッケルとして存在する温度に、前記櫛型抵抗体に印加する電圧を設定することを特徴とする請求項1に記載された赤外線吸収式ガス分析計。 The infrared absorption gas analyzer according to claim 1, wherein a voltage applied to the comb resistor is set to a temperature at which nickel on the surface of the comb resistor exists as nickel sulfate . 前記櫛型抵抗体と、電圧源と、固定抵抗とを接続してブリッジ回路を形成し、前記櫛型抵抗体表面のニッケルが硫酸ニッケルとして存在する温度に電圧源の電圧値及び前記固定抵抗の抵抗値を選択したことを特徴とする請求項2に記載された赤外線吸収式ガス分析計。 The comb resistor, the voltage source, and a fixed resistor are connected to form a bridge circuit, and the voltage value of the voltage source and the fixed resistor are set at a temperature at which nickel on the surface of the comb resistor exists as nickel sulfate . The infrared absorption gas analyzer according to claim 2, wherein a resistance value is selected. 前記櫛型抵抗体表面のニッケルが硫酸ニッケルとして存在する温度は摂氏100度以下であることを特徴とする請求項1、2又は3に記載された赤外線吸収式ガス分析計。 4. The infrared absorption gas analyzer according to claim 1, wherein the temperature at which nickel on the surface of the comb resistor exists as nickel sulfate is 100 degrees Celsius or less. 5.
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