JPH0431345B2 - - Google Patents

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JPH0431345B2
JPH0431345B2 JP10787685A JP10787685A JPH0431345B2 JP H0431345 B2 JPH0431345 B2 JP H0431345B2 JP 10787685 A JP10787685 A JP 10787685A JP 10787685 A JP10787685 A JP 10787685A JP H0431345 B2 JPH0431345 B2 JP H0431345B2
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sample gas
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、全く新規な機能および構成を有する
ガス分析装置に係り、詳しくは、1台でもつて、
還元性を有する第1ガス、前記第1ガスを酸化す
ることにより生成可能な第2ガスおよび酸素ガス
等を含有するサンプルガスについて、前記3種類
の成分ガス夫々の濃度を精度良く測定可能なガス
分析装置に関する。
〔従来の技術〕
例えばボイラーの燃焼管理などを行うに際して
は、その燃焼排ガス中のCOガス、CO2ガス、O2
ガス等の濃度を検知することが必要であるが、従
来は、それら3種類のガスに対して夫々個別の検
出器を用いてその濃度測定を行つていた。即ち、
CO2ガスやCOガスについては、夫々、赤外線吸
光度法による非分散型赤外線分析計が通常用いら
れ、また、O2ガスについては、例えばジルコニ
アなどの固体電解物質から成る酸素ガス検出用セ
ルを備えた酸素ガス分析計が通常用いられてい
る。
第2図は、その酸素ガス分析計の基本的構成を
示し、内部ヒーター01によつて650〜850℃程度
の一定温度に温度調整可能とされた断熱材製ケー
シング02から成る加熱室03内に、サンプルガ
ス導入用流路04およびサンプルガス導出用流路
05を介してサンプルガスを流通させ得るように
構成されると共に、その加熱室03の内部にジル
コニアなどの固体電解物質から成る酸素ガス検出
用セル06が設けられているものである。なお、
図中07は出力用プリアンプを示している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、例えば前記したCOガス、CO2
ガス、O2ガスといつた、還元性を有する第1ガ
ス、その第1ガスを酸化することにより生成可能
な第2ガス、酸素ガス等を含有するサンプルガス
について、それら3種類の成分ガス夫々の濃度を
測定するに際して、上記したような従来手段によ
る場合には、各分析計へのサンプルガスの導入タ
イミングに時間差を生じざるを得ないため、前記
3種類の成分ガス夫々の濃度変化を同時に測定で
きない、という基本的な欠点があるばかりで無
く、測定システム全体が非常に複雑かつ大型で高
価になつてしまうと共に、その調整やメンテナン
スが面倒かつ困難である、といつた欠点もあつ
た。その上、前記酸素ガス分析計においては、酸
素ガス検出用セル04が設けられている加熱室0
3内に導入されたサンプルガス中のO2ガスの一
部は、同サンプルガス中のCOガスと反応して消
費されてしまうことになるため、そのO2ガスの
濃度を精度良く測定できない、という重大な欠点
もあつた。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、非常にシンプルかつコンパク
トで安価に構成できるものでありながら、1台で
もつて、還元性を有する第1ガス、前記第1ガス
を酸化することにより生成可能な第2ガスおよび
酸素ガス等を含有するサンプルガスについて、前
記3種類の成分ガス夫々の濃度を、同時にしかも
精度良く測定可能なガス分析装置を提供せんとす
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明によるガス
分析装置は、還元性を有する第1ガス、前記第1
ガスを酸化することにより生成可能な第2ガスお
よび酸素ガス等を含有するサンプルガスについ
て、前記3種類の成分ガス夫々の濃度を測定する
ためのガス分析装置であつて、サンプルガス導入
用流路およびサンプルガス導出用流路を介して前
記サンプルガスを流通させ得る加熱室の内部に、
ジルコニアなどの固体電解物質から成る酸素ガス
検出用セルを設けて酸素ガスに対する分析計を構
成する一方、前記サンプルガス導入用流路から前
記加熱室内への入口部近くに第1赤外線透過窓を
設けると共に、その第1赤外線透過窓に対向させ
て赤外線発光法による前記第2ガスに対する第1
分析計を設け、かつ、前記加熱室内から前記サン
プルガス導出用流路への出口部近くに第2赤外線
透過窓を設けると共に、その第2赤外線透過窓に
対向させて赤外線発光法による前記第2ガスに対
する第2分析計を設け、更に、前記第1分析計に
よる検出結果に基いて前記サンプルガス中の第2
ガスの濃度を検出し、前記第1分析計および第2
分析計による両検出結果に基いて前記サンプルガ
ス中の第1ガスの濃度を検出し、その検出された
第1ガスの濃度と前記酸素ガスに対する分析計に
よる検出結果とに基いて前記サンプルガス中の酸
素ガスの濃度を検出するように構成された演算回
路を設けてある、という特徴を備えている。
〔作用〕
かかる特徴構成故に発揮される作用は次の通り
である。
以下の記載から明らかになるように、本発明
は、酸素ガス分析計の加熱室内に導入されたサン
プルガス中の酸素ガスの一部が、同サンプルガス
中の還元性ガスと反応して消費されてしまうため
に、その酸素ガスの濃度を精度良く測定できな
い、という従来は不都合とされていた問題点を、
むしろ有効に利用してなされたものであることを
先ず特記しておく。
さて、前記還元性を有する第1ガス、および、
その第1ガスを酸化することにより生成可能な第
2ガスとしては、例えば、COガスとCO2ガスの
組み合わせや、NOガスとNO2ガスの組み合わせ
等種々のものが考えられるが、ここでは前記第1
ガスがCOガス、前記第2ガスがCO2ガスの場合
を例にとつて説明する。
即ち、上記のように構成されたガス分析装置に
おいて、サンプルガス導入用流路から加熱室内へ
導入されたサンプルガスは、その加熱室内への入
口部近くにおいて熱せられるので、その導入サン
プルガス中に含有されている各成分ガスは夫々固
有の波長の赤外線を発生し、その赤外線は加熱室
内への入口部近くに設けられた第1赤外線透過窓
から外部へ放射される。そこで、先ず、その第1
赤外線透過窓に対向させて設けられた第1分析計
によつて、第2ガスであるCO2ガスの濃度が赤外
線発光法により検出される。このサンプルガス導
入時におけるCO2ガス濃度検出結果を〔CO2
IN〕とする。続いて、前記サンプルガスは加熱
室内へ流入するのであるが、その加熱室の内部に
おいては、そのサンプルガス中の酸素(O2)ガ
スと第1ガスであるCOガスとが次のような反応
を起こす。
CO+1/2O2→CO2 つまり、サンプルガス中のCOガスは全て酸化
されてCO2ガスに変換されるので、COガスは無
くなつてCO2ガスは本来の量よりも増加すること
になり、また、サンプルガス中のO2ガスはその
一部(COガス量の1/2に相当する量)が前記酸化
のために消費されて本来の量よりも減少すること
になる。従つて、前記加熱室の内部に設けられた
酸素ガス分析計により検出されるO2ガス濃度は、
真の値よりも小さな見掛けの値となる。このO2
ガス濃度検出結果を〔O2−O〕とする。そして、
続いて、サンプルガスは加熱室内からサンプルガ
ス導出用流路へ導入されるのであるが、その際
に、その導出サンプルガス中に含有されている各
成分ガスが夫々発生する固有の波長の赤外線が、
加熱室内からの出口部近くに設けられた第2赤外
線透過窓からやはり外部へ放出されるので、その
第2赤外線透過窓に対向させて設けられた第2分
析計によつて、第2ガスであるCO2ガスの増加後
の濃度が赤外線発光法により検出される。このサ
ンプルガス導出時におけるCO2ガス濃度検出結果
を〔CO2−OUT〕とする。
以上のようにして、第1分析計によりサンプル
ガス導入時における第2ガスとしてのCO2ガス濃
度検出結果〔CO2−IN〕が、そして、酸素ガス
分析計により見掛けのO2ガス濃度検出結果〔O2
−O〕が、また、第2分析計によりサンプルガス
導出時における第2ガスとしてのCO2ガス濃度検
出結果〔CO2−OUT〕が、夫々得られるのであ
るが、これらの検出結果に基いて、サンプルガス
中の第1ガスとしてのCOガスの真の濃度〔CO−
R〕、第2ガスとしてのCO2ガスの真の濃度
〔CO2−R〕、O2ガスの真の濃度〔O2−R〕が、
演算回路によつて夫々次のようにして検出され
る。
即ち、CO2ガスの真の濃度〔CO2−R〕とし
て、前記第1分析計による検出結果〔CO2−IN〕
をそのまま採用して、 〔CO2−R〕=〔CO2−IN〕 として求められ、 COガスの真の濃度〔CO−R〕については、前
記第2分析計による検出結果〔CO2−OUT〕と
前記第1分析計による検出結果〔CO2−IN〕と
の差、 〔CO−R〕=〔CO2−OUT〕−〔CO2−IN〕 として求められ、 O2ガスの真の濃度〔O2−R〕については、前
記酸素ガス分析計による見掛けのO2ガス濃度検
出結果〔O2−O〕に対して、酸化による減少分
を補正すべく、上記のように求められたCOガス
の真の濃度〔CO−R〕の1/2を加算して、 〔O2−R〕=〔O2−O〕+1/2〔CO−R〕 として、夫々容易に求められるのである。
なお、上記のような演算を行う演算回路は、極
く簡単な加減算と乗(除)算を実行できれば足り
るものであるから、非常に簡素なハード構成のも
ので実現可能である。
ところで、上記の説明が成り立つためには、サ
ンプルガス中に含まれるO2ガスの量が還元性第
1ガス(COガス)の量よりも多くなければなら
ないが、サンプルガスが例えばボイラーや燃焼炉
の排ガスや車の排ガス等の一般的なものである場
合には、それに含まれる還元性第1ガス(COガ
ス)の量はO2ガスの量よりも格段に少ないのが
普通であるから、その点における支障は通常は生
じない。
以上のように、本発明によるガス分析装置によ
れば、ジルコニアなどの固体電解物質を用いた酸
素ガス分析計と赤外線発光性によるガス分析計と
を、合理的に組み合わせた非常にシンプルかつコ
ンパクトで安価に構成できるものでありながら、
1台でもつて、還元性を有する第1ガス、前記第
1ガスを酸化することにより生成可能な第2ガス
および酸素ガス等を含有するサンプルガスについ
て、それら3種類の成分ガス夫々の濃度を、同時
にしかも精度良く測定することができるのであ
る。
〔実施例〕
以下、本発明によるガス分析装置の一実施例を
第1図に基いて説明する。
図において、Aは酸素ガス分析計であつて、内
部電気ヒーター1によつて650〜850℃程度の一定
温度に温度調整可能とされた断熱材製ケーシング
2から成る加熱室3内に、サンプルガス導入用流
路4およびサンプルガス導出用流路5を介して、
サンプルガスを流通させ得るように構成されると
共に、その加熱室3の内部にジルコニアなどの固
体電解物質から成る酸素ガス検出用セル6が設け
られている。なお、前記サンプルガスとしては、
ボイラーや燃焼炉の排ガスや車の排ガス等が該当
し、還元性を有する第1ガス(例えばCOガスと
かNOガス)、前記第1ガスを酸化することによ
り生成可能な第2ガス(例えばCO2ガスとかNO2
ガス)および酸素(O2)ガス等を含有するもの
である。
そして、前記サンプルガス導入用流路4から前
記加熱室3内への入口部近くには第1赤外線透過
窓8Bが設けられると共に、その第1赤外線透過
窓8Bに対向させて赤外線発光法による前記第2
ガスに対する第1分析計Bに設けられている。な
お、9Bは、前記第1赤外線透過窓8Bを介して外
部へ放射される赤外線を断続的に前記第1分析計
Bへ入射させるための回転チヨツパーである。
また、前記加熱室3内から前記サンプルガス導
出用流路5への出口部近くには第2赤外線透過窓
Cが設けられると共に、その第2赤外線透過窓
Cに対向させて、やはり赤外線発光法による前
記第2ガスに対する第2分析計Cが設けられてい
る。9Cは、前記第2赤外線透過窓8Cを介して外
部へ放射される赤外線を断続的に前記第2分析計
Cへ入射させるための回転チヨツパーである。
前記第1分析計Bにより得られたサンプルガス
導入時における第2ガス濃度検出結果、前記酸素
ガス分析計Aにより得られた酸素ガス濃度検出結
果および前記第2分析計Cによりサンプルガス導
出時における第2ガス濃度検出結果は、夫々、演
算回路Dへ入力される。
その演算回路Dは、図示するように、前記酸素
ガス分析計Aに対するプリアンプ10、前記第1
分析計Bに対するプリアンプ11、前記第2分析
計Cに対するプリアンプ12、前記第2分析計C
に対するプリアンプ12の出力信号と前記第1分
析計Bに対するプリアンプ11の出力信号との差
を演算する減算用アンプ13、前記減算用アンプ
13の出力信号を所定の比率(例えば1/2)で変
換する除算用(または乗算用)アンプ14、前記
酸素ガス分析計Aの出力信号と前記除算用(また
は乗算用)アンプ14の出力信号との和を演算す
る加算用アンプ15等を備えており、前記第1分
析計Bによる検出結果をそのまま用いて前記サン
プルガス中に本来含まれていた第2ガスの真の濃
度を検出し、前記第1分析計Bおよび第2分析計
Cによる両検出結果の差から前記サンプルガス中
に本来含まれていた第1ガスの真の濃度を検出
し、その検出された第1ガスの濃度と前記酸素ガ
ス分析計Aによる検出結果とに基いて前記サンプ
ルガス中に本来含まれていた酸素ガスの真の濃度
を検出するように構成されている。なお、この演
算回路Dの動作については、前述の〔作用〕の欄
において既に詳細に説明しているので、重複を避
けるためにここではその記載を省略する。
〔発明の効果〕
以上詳述したところから明らかなように、本発
明に係るガス分析装置によれば、ジルコニアなど
の固体電解物質を用いた酸素ガス分析計と赤外線
発光法によるガス分析計とを、合理的に組み合わ
せた非常にシンプルかつコンパクトで安価に構成
できるものでありながら、サンプルガス中に含ま
れる還元性を有する第1ガス、前記第1ガスを酸
化することにより生成可能な第2ガスおよび酸素
ガスの3種類の成分ガス夫々の濃度を、1台でも
つて同時にしかも精度良く測定することができ
る、という優れた効果が発揮されるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るガス分析装置の一実施例
を示す一部縦断全体概略構成図である。また、第
2図は本発明の技術的背景ならびに従来技術を説
明するためのものであつて、従来の一般的な酸素
ガス分析計の一部縦断概略構成図を示している。 A……酸素ガス分析計、B……第2ガスに対す
る第1分析計、C……第2ガスに対する第2分析
計、D……演算回路、3……加熱室、4……サン
プルガス導入用流路、5……サンプルガス導出用
流路、6……酸素ガス検出用セル、8B……第1
赤外線透過窓、8C……第2赤外線透過窓。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 還元性を有する第1ガス、前記第1ガスを酸
    化することにより生成可能な第2ガスおよび酸素
    ガス等を含有するサンプルガスについて、前記3
    種類の成分ガス夫々の濃度を測定するためのガス
    分析装置であつて、サンプルガス導入用流路およ
    びサンプルガス導出用流路を介して前記サンプル
    ガスを流通させ得る加熱室の内部に、ジルコニア
    などの固体電解物質から成る酸素ガス検出用セル
    を設けて酸素ガスに対する分析計を構成する一
    方、前記サンプルガス導入用流路から前記加熱室
    内への入口部近くに第1赤外線透過窓を設けると
    共に、その第1赤外線透過窓に対向させて赤外線
    発光法による前記第2ガスに対する第1分析計を
    設け、かつ、前記加熱室内から前記サンプルガス
    導出用流路への出口部近くに第2赤外線透過窓を
    設けると共に、その第2赤外線透過窓に対向させ
    て赤外線発光法による前記第2ガスに対する第2
    分析計を設け、更に、前記第1分析計による検出
    結果に基いて前記サンプルガス中の第2ガスの濃
    度を検出し、前記第1分析計および第2分析計に
    よる両検出結果に基いて前記サンプルガス中の第
    1ガスの濃度を検出し、その検出された第1ガス
    の濃度と前記酸素ガスに対する分析計による検出
    結果とに基いて前記サンプルガス中の酸素ガスの
    濃度を検出するように構成された演算回路を設け
    てあることを特徴とするガス分析装置。
JP60107876A 1985-05-20 1985-05-20 ガス分析装置 Granted JPS61265554A (ja)

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CN104266991A (zh) * 2014-10-22 2015-01-07 中山欧麦克仪器设备有限公司 一种便携式气体检测仪
JP7025232B2 (ja) * 2018-02-01 2022-02-24 東京窯業株式会社 ガス濃度検出方法及びガス濃度検出装置

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