JPH0619311B2 - 多成分同時測定用ガス分析装置 - Google Patents
多成分同時測定用ガス分析装置Info
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- JPH0619311B2 JPH0619311B2 JP23594385A JP23594385A JPH0619311B2 JP H0619311 B2 JPH0619311 B2 JP H0619311B2 JP 23594385 A JP23594385 A JP 23594385A JP 23594385 A JP23594385 A JP 23594385A JP H0619311 B2 JPH0619311 B2 JP H0619311B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サンプルガス中の少なくとも２種類の成分ガ
スを同時に測定可能に構成された多成分同時測定用ガス
分析装置に関し、特に、高濃度の成分ガスと低濃度の成
分ガスが混在しているサンプルガスを対象とする場合で
あっても、夫々の成分ガス濃度を同時に且つ精度良く測
定したい、というこれまでには無理とされていた要求に
応え得る、全く新規な多成分測定用ガス分析装置を提供
せんとしてなされたものである。
スを同時に測定可能に構成された多成分同時測定用ガス
分析装置に関し、特に、高濃度の成分ガスと低濃度の成
分ガスが混在しているサンプルガスを対象とする場合で
あっても、夫々の成分ガス濃度を同時に且つ精度良く測
定したい、というこれまでには無理とされていた要求に
応え得る、全く新規な多成分測定用ガス分析装置を提供
せんとしてなされたものである。
少なくとも２種類の成分ガスを同時に測定できる多成分
同時測定用ガス分析装置を利用した装置の具体例として
は、従来から、例えば金属試料中に含まれている各種の
不純物の量を測定するためのガス抽出式金属試料分析装
置が知られている。
同時測定用ガス分析装置を利用した装置の具体例として
は、従来から、例えば金属試料中に含まれている各種の
不純物の量を測定するためのガス抽出式金属試料分析装
置が知られている。
このガス抽出式金属試料分析装置は、第６図に示すよう
に、ガス抽出部0Aとそれ連結された多成分（２成分）同
時測定用ガス分析部0Bとから構成され、前記ガス抽出部
0Aは、キャリヤガス導入流路00から供給されるキャリア
ガス（Ｈｅガスなどの不活性ガス）の存在下で試料金属
を加熱溶融することにより、その試料金属中に含まれて
いる各種不純物（酸素，窒素，水素など）に対応する各
種成分ガス（ＣＯガス，Ｎ2 ガス，Ｈ2 ガスなど）を抽
出すための加熱炉（例えば黒鉛るつぼ）01と、パージ用
電磁弁02とから成り、また、前記多成分（２成分）同時
測定用ガス分析部0Bは、前記ガス抽出部0Aのパージ用電
磁弁02に接続されたサンプルガス導入流路03に対して、
調圧器04と、流量調整用ニードル弁05と、ＣＯガス濃度
測定用として第１のガス濃度検出器0DI （ガスに対する
選択性に優れた非分散型赤外線検出器が通常用いられ
る）と、前記第１ガス濃度検出器0DI を通過したサンプ
ルガス中のＣＯガスおよびＨ2 ガスを酸化してＣＯ2 ガ
スおよびＨ2 Ｏガスに夫々変換するための酸化器06と、
そのＣＯ2 ガスをＣＯ2 除去剤との化学反応により除去
するためのＣＯ2 除去器07と、そのＨ2 ＯガスをＨ2 Ｏ
吸着剤により除去するためのＨ2 Ｏ除去器08と、Ｎ2 ガ
ス濃度測定用としての第２ガス濃度検出器0DII（熱伝導
度型検出器が通常用いられる）と、排出流路09とを、そ
の順に直列に接続して構成されている。
に、ガス抽出部0Aとそれ連結された多成分（２成分）同
時測定用ガス分析部0Bとから構成され、前記ガス抽出部
0Aは、キャリヤガス導入流路00から供給されるキャリア
ガス（Ｈｅガスなどの不活性ガス）の存在下で試料金属
を加熱溶融することにより、その試料金属中に含まれて
いる各種不純物（酸素，窒素，水素など）に対応する各
種成分ガス（ＣＯガス，Ｎ2 ガス，Ｈ2 ガスなど）を抽
出すための加熱炉（例えば黒鉛るつぼ）01と、パージ用
電磁弁02とから成り、また、前記多成分（２成分）同時
測定用ガス分析部0Bは、前記ガス抽出部0Aのパージ用電
磁弁02に接続されたサンプルガス導入流路03に対して、
調圧器04と、流量調整用ニードル弁05と、ＣＯガス濃度
測定用として第１のガス濃度検出器0DI （ガスに対する
選択性に優れた非分散型赤外線検出器が通常用いられ
る）と、前記第１ガス濃度検出器0DI を通過したサンプ
ルガス中のＣＯガスおよびＨ2 ガスを酸化してＣＯ2 ガ
スおよびＨ2 Ｏガスに夫々変換するための酸化器06と、
そのＣＯ2 ガスをＣＯ2 除去剤との化学反応により除去
するためのＣＯ2 除去器07と、そのＨ2 ＯガスをＨ2 Ｏ
吸着剤により除去するためのＨ2 Ｏ除去器08と、Ｎ2 ガ
ス濃度測定用としての第２ガス濃度検出器0DII（熱伝導
度型検出器が通常用いられる）と、排出流路09とを、そ
の順に直列に接続して構成されている。
ところが、上記したガス抽出式金属試料分析装置に用い
られているような多成分（２成分）同時測定用ガス分析
部0B構成する従来構成の多成分同時測定用ガス分析装置
には、次にような種々の欠点があった。
られているような多成分（２成分）同時測定用ガス分析
部0B構成する従来構成の多成分同時測定用ガス分析装置
には、次にような種々の欠点があった。
即ち、上記従来構成の多成分同時測定用ガス分析装置
は、精々数千ppm 程度を計測上限とする高感度のもので
あるため、前記のような金属試料中に極く少量だけ含ま
れている各種の不純物の量を測定するような場合には非
常に好適なものであり、また、試料が比較的多量の各種
含有物を有する場合であってもそれら各種含有物の量に
大きな差が無い場合には、その試料から抽出されたサン
プルガスを適当に希釈すれば、この従来構成の多成分同
時測定用ガス分析装置を利用することに実用上特に問題
は無い。
は、精々数千ppm 程度を計測上限とする高感度のもので
あるため、前記のような金属試料中に極く少量だけ含ま
れている各種の不純物の量を測定するような場合には非
常に好適なものであり、また、試料が比較的多量の各種
含有物を有する場合であってもそれら各種含有物の量に
大きな差が無い場合には、その試料から抽出されたサン
プルガスを適当に希釈すれば、この従来構成の多成分同
時測定用ガス分析装置を利用することに実用上特に問題
は無い。
しかしながら、最近になって、例えばＳｉ3 Ｎ4 のよう
な数十％にも及び多量の窒素（主成分）と数％程度の極
く少量の酸素（不純物）を含むものとか、Ｆｅ2 Ｏ3 の
ような数十％にも及ぶ多量の酸素（主成分）と極く少量
の窒素（不純物）を含むものといったセラミックなどに
ついて、それに含有される多成分（主成分および不純
物）を同時に分析したいという要求が高まってきている
ところ、そのために適当な分析装置が存在しないため
に、やむを得ず上記従来構成多成分同時測定用ガス分析
装置が使用されていた。
な数十％にも及び多量の窒素（主成分）と数％程度の極
く少量の酸素（不純物）を含むものとか、Ｆｅ2 Ｏ3 の
ような数十％にも及ぶ多量の酸素（主成分）と極く少量
の窒素（不純物）を含むものといったセラミックなどに
ついて、それに含有される多成分（主成分および不純
物）を同時に分析したいという要求が高まってきている
ところ、そのために適当な分析装置が存在しないため
に、やむを得ず上記従来構成多成分同時測定用ガス分析
装置が使用されていた。
その場合、主成分に対応する高濃度成分ガスを測定可能
とするために、試料採取量を極めて少量（例えば１〜２
mg）とするか、あるいは、適当な量の試料から抽出され
たサンプルガスを極端に希釈することが必要となり、従
って、試料の計量に際して計量誤差が相対的に大きくな
ると共に試料内偏析による影響を避け難いため総合分析
精度の低下を招いたり、あるいはは、不純物に対応する
成分ガスの濃度が低すぎてその不純物成分と測定に著し
い精度低下を招く、という問題があった。
とするために、試料採取量を極めて少量（例えば１〜２
mg）とするか、あるいは、適当な量の試料から抽出され
たサンプルガスを極端に希釈することが必要となり、従
って、試料の計量に際して計量誤差が相対的に大きくな
ると共に試料内偏析による影響を避け難いため総合分析
精度の低下を招いたり、あるいはは、不純物に対応する
成分ガスの濃度が低すぎてその不純物成分と測定に著し
い精度低下を招く、という問題があった。
更に、上記従来構成の多成分同時測定用ガス分析装置に
おいては、第１ガス濃度検出器0DI と第２ガス濃度検出
器0DIIと直列に配置しているという構成から、基本的
に、前方に位置する第１ガス濃度検出器0DI に背圧影響
による感度増加に起因する測定誤差が生じ易いという問
題があり、特に、前記第６図に示した例のように、第２
ガウス濃度検出器0DIIとしてガスに対する選択性が無い
熱伝導度型検出器などを用いた場合には、その第２ガス
濃度検出器0DIIと第１ガス濃度検出器0DI との間に、酸
化器06，ＣＯ2 除去器07，Ｈ2 Ｏ除去器08等を設ける必
要かあるため、第１ガス濃度検出器0DI に対する背圧影
響が、主としてＣＯ2 除去器07の経時的な詰まりの進行
によって徐々に増大して、第１ガス濃度検出器0DI にお
ける感度増加による測定誤差が時間と共に増大しつてし
まう、という問題もあった。
おいては、第１ガス濃度検出器0DI と第２ガス濃度検出
器0DIIと直列に配置しているという構成から、基本的
に、前方に位置する第１ガス濃度検出器0DI に背圧影響
による感度増加に起因する測定誤差が生じ易いという問
題があり、特に、前記第６図に示した例のように、第２
ガウス濃度検出器0DIIとしてガスに対する選択性が無い
熱伝導度型検出器などを用いた場合には、その第２ガス
濃度検出器0DIIと第１ガス濃度検出器0DI との間に、酸
化器06，ＣＯ2 除去器07，Ｈ2 Ｏ除去器08等を設ける必
要かあるため、第１ガス濃度検出器0DI に対する背圧影
響が、主としてＣＯ2 除去器07の経時的な詰まりの進行
によって徐々に増大して、第１ガス濃度検出器0DI にお
ける感度増加による測定誤差が時間と共に増大しつてし
まう、という問題もあった。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、例えばセラミックの分析時におけるように、
たとえ高濃度の成分ガスと低濃度の成分ガスが混在して
いるようなサンプルガスヲ対象とする場合であっても、
夫々の成分ガス濃度を同時に且つ精度良く測定できうと
共に、各ガス濃度検出器が他のガス濃度検出器等の存在
による背圧影響を受け難い構成にすることにより、試料
中の不純物の同時分析は勿論、試料中の主成分および不
純物の同時分析等、従来は殆ど不可能であった広範囲の
用途に一台で応じられる多成分同時測定用ガス分析装置
を提供せんとすることにある。
の目的は、例えばセラミックの分析時におけるように、
たとえ高濃度の成分ガスと低濃度の成分ガスが混在して
いるようなサンプルガスヲ対象とする場合であっても、
夫々の成分ガス濃度を同時に且つ精度良く測定できうと
共に、各ガス濃度検出器が他のガス濃度検出器等の存在
による背圧影響を受け難い構成にすることにより、試料
中の不純物の同時分析は勿論、試料中の主成分および不
純物の同時分析等、従来は殆ど不可能であった広範囲の
用途に一台で応じられる多成分同時測定用ガス分析装置
を提供せんとすることにある。
上記目的を達成するために、本発明による多成分同時測
定用ガス分析装置は、例えば、第１図に示すように、キ
ャリヤガス導入流路０に接続されて試料中から各種成分
ガスを抽出してこれをキャリヤガスに担持させてサンプ
ルガスとするガス抽出部１と、そのガス抽出部１および
前記各キャリヤガス導入流路０と並列に接続されて前記
ガス抽出部１から排出されるサンプルガスを分流し、か
つその分流されたサンプルガスをキャリヤガスで希釈す
るために複数の分流・希釈手段11I ，11IIと、その各分
流・希釈手段11I ，11II接続されたて分流・希釈された
サンプルガスの定量分析をおこなう複数のガス濃度検出
器Ｄ1 ，ＤIIとを備え、前記各分流・希釈手段11 ，1
1IIが、サンプルガスの分流比と希釈比とが比例するよ
うに可変設定されるべく構成されていることを特徴とし
ている。なお、ここにサンプルガスの希釈比とは、各分
流・希釈手段11I ，11IIによって希釈される希釈サンプ
ルガス中のサンプルガスの割合をいうものとする（表１
参照）。
定用ガス分析装置は、例えば、第１図に示すように、キ
ャリヤガス導入流路０に接続されて試料中から各種成分
ガスを抽出してこれをキャリヤガスに担持させてサンプ
ルガスとするガス抽出部１と、そのガス抽出部１および
前記各キャリヤガス導入流路０と並列に接続されて前記
ガス抽出部１から排出されるサンプルガスを分流し、か
つその分流されたサンプルガスをキャリヤガスで希釈す
るために複数の分流・希釈手段11I ，11IIと、その各分
流・希釈手段11I ，11II接続されたて分流・希釈された
サンプルガスの定量分析をおこなう複数のガス濃度検出
器Ｄ1 ，ＤIIとを備え、前記各分流・希釈手段11 ，1
1IIが、サンプルガスの分流比と希釈比とが比例するよ
うに可変設定されるべく構成されていることを特徴とし
ている。なお、ここにサンプルガスの希釈比とは、各分
流・希釈手段11I ，11IIによって希釈される希釈サンプ
ルガス中のサンプルガスの割合をいうものとする（表１
参照）。
上記特徴構成により発揮される作用は下記の通りであ
る。
る。
即ち、ガス抽出部１で、試料中から得た各種成分ガスが
キャリヤガス導入流路０から導入したキャリヤガスによ
って担持されてサンプルガスとされ、そのサンプルガス
が複数の分流・希釈手段11I ，11IIに分流され、かつそ
の分流された各サンプルガスが、キャリヤガス導入流路
０I ，０IIから導入したキャリヤガスによって、所望の
希釈比に希釈されてガス濃度検出器ＤI ，ＤIIに導入さ
れる。つまり、各分流・希釈手段11I ，IIIIにおいて、
相互に比例関係が成立する分流比と希釈比とを適宜な値
に設定することによって、キャリヤガスの流量を変化さ
せることなく、互いに並列に配置されたガス濃度検出器
ＤI ，ＤIIに所望の比率に希釈したサンプルガスを分流
・供給することができるのである。
キャリヤガス導入流路０から導入したキャリヤガスによ
って担持されてサンプルガスとされ、そのサンプルガス
が複数の分流・希釈手段11I ，11IIに分流され、かつそ
の分流された各サンプルガスが、キャリヤガス導入流路
０I ，０IIから導入したキャリヤガスによって、所望の
希釈比に希釈されてガス濃度検出器ＤI ，ＤIIに導入さ
れる。つまり、各分流・希釈手段11I ，IIIIにおいて、
相互に比例関係が成立する分流比と希釈比とを適宜な値
に設定することによって、キャリヤガスの流量を変化さ
せることなく、互いに並列に配置されたガス濃度検出器
ＤI ，ＤIIに所望の比率に希釈したサンプルガスを分流
・供給することができるのである。
このように、各分流・希釈手段11I ，11IIでは、相互に
比例関係が成立するように、サンプルガスの分流比と希
釈比とを設定することができるので、希釈比の設定変更
をおこなっても、キャリアガス導入路０に供給するキャ
リアガスの総量および抽出部１を流過させるキャリアガ
スの流量を変化させることなく、各ガズ濃度検出器Ｄ
I ，ＤIIに対して所望の希釈比に希釈したサンプルガス
を常に一定流量供給することができるのである。ちなみ
に、各分流・希釈手段11I ，11IIにおける分流比と希釈
比の設定例は表１に示される。
比例関係が成立するように、サンプルガスの分流比と希
釈比とを設定することができるので、希釈比の設定変更
をおこなっても、キャリアガス導入路０に供給するキャ
リアガスの総量および抽出部１を流過させるキャリアガ
スの流量を変化させることなく、各ガズ濃度検出器Ｄ
I ，ＤIIに対して所望の希釈比に希釈したサンプルガス
を常に一定流量供給することができるのである。ちなみ
に、各分流・希釈手段11I ，11IIにおける分流比と希釈
比の設定例は表１に示される。
よって、例えばセラミックの分析時におけるように、高
濃度の成分ガスと低濃度の成分ガスが混在しているサン
プルガスを測定する場合には、各分流・希釈手段で分流
比と希釈比とを適宜に設定することによって、キャリヤ
ガス導入流路から導入するキャリヤガスの流量を変化さ
せることなく、測定対象となる各成分ガスに適した濃度
にサンプルガスを希釈して互いに並列に配置された各ガ
ス濃度検出器に一定流量で供給することができ、これに
より検出器の指示の安定性を得ることができる。
濃度の成分ガスと低濃度の成分ガスが混在しているサン
プルガスを測定する場合には、各分流・希釈手段で分流
比と希釈比とを適宜に設定することによって、キャリヤ
ガス導入流路から導入するキャリヤガスの流量を変化さ
せることなく、測定対象となる各成分ガスに適した濃度
にサンプルガスを希釈して互いに並列に配置された各ガ
ス濃度検出器に一定流量で供給することができ、これに
より検出器の指示の安定性を得ることができる。
従って、高濃度の主成分ガスは勿論のこと、低濃度の不
純物ガスについても非常に精度よく同時に測定すること
ができるとともに、例えば所望の希釈比を得るために試
料の採取量を極端に少量にする必要もなく、試料採取操
作の簡易化を図ることができ、しかも、試料計量精度の
向上および試料内偏析影響の低減化をも図れ、総合分析
精度の大幅な向上が達成できる。
純物ガスについても非常に精度よく同時に測定すること
ができるとともに、例えば所望の希釈比を得るために試
料の採取量を極端に少量にする必要もなく、試料採取操
作の簡易化を図ることができ、しかも、試料計量精度の
向上および試料内偏析影響の低減化をも図れ、総合分析
精度の大幅な向上が達成できる。
また、測定対象となる成分ガスが全て高濃度であるサン
プルガスの場合等においても、分流・希釈手段により分
流比と希釈比をそれぞれ適切な比率に設定することによ
って測定に適した濃度に設定することができ、精度よく
同時測定ができるのはいうまでもない。
プルガスの場合等においても、分流・希釈手段により分
流比と希釈比をそれぞれ適切な比率に設定することによ
って測定に適した濃度に設定することができ、精度よく
同時測定ができるのはいうまでもない。
さらに、各ガス濃度検出器がガス抽出部およびキャリヤ
ガス導入流路に対して互いに並列に接続されていること
により、それぞれのガス濃度検出器の下流側には他のガ
ス濃度検出器が存在せず、また、いずれかのガス濃度検
出器に、ガスに対する選択性がない熱伝導度型検出器等
を採用する場合には、酸化器６、ＣＯ2 除去器７、Ｈ2
Ｏ除去器８等をその上流側に配置すればよく、従来によ
うに、背圧影響に起因した測定誤差の発生を回避するこ
とができる。
ガス導入流路に対して互いに並列に接続されていること
により、それぞれのガス濃度検出器の下流側には他のガ
ス濃度検出器が存在せず、また、いずれかのガス濃度検
出器に、ガスに対する選択性がない熱伝導度型検出器等
を採用する場合には、酸化器６、ＣＯ2 除去器７、Ｈ2
Ｏ除去器８等をその上流側に配置すればよく、従来によ
うに、背圧影響に起因した測定誤差の発生を回避するこ
とができる。
以下、本発明の具体例実施例を図面（第１図ないし第３
図）に基いて説明する。
図）に基いて説明する。
第１図は、本発明の多成分同時測定用ガス分析装置の全
体構成を示す、その装置は、ガス抽出部Ａとそれに連結
された２成分同時測定用ガス分析部Ｂとにより構成され
ている。
体構成を示す、その装置は、ガス抽出部Ａとそれに連結
された２成分同時測定用ガス分析部Ｂとにより構成され
ている。
前記ガス抽出部Ａは、キャリアガス導入流路０から供給
されるキャリアガス（Ｈｅガスなどの不活性ガス）の存
在下で試料（セラミックや金属など）を加熱溶融するこ
とにより、その試料中に含まれてりう各種成分（この例
では、酸素，窒素，水素など）に対応する各種成分ガス
（ＣＯガス，Ｎ2 ガス，Ｈ2 ガスなど）を抽出するため
の加熱炉（例えば黒鉛るつぼ）１と、パージ用電磁弁２
とから構成されている。
されるキャリアガス（Ｈｅガスなどの不活性ガス）の存
在下で試料（セラミックや金属など）を加熱溶融するこ
とにより、その試料中に含まれてりう各種成分（この例
では、酸素，窒素，水素など）に対応する各種成分ガス
（ＣＯガス，Ｎ2 ガス，Ｈ2 ガスなど）を抽出するため
の加熱炉（例えば黒鉛るつぼ）１と、パージ用電磁弁２
とから構成されている。
そして、前記２成分同時測定用ガス分析部Ｂは、前記ガ
ス抽出部Ａのパージ用電磁弁２の接続されたサンプルガ
ス導入流路３に対して、ＣＯ濃度測定系ＩおよびＮ2 濃
度測定系IIとを、互いに並列となる状態で夫々接続して
構成されている。
ス抽出部Ａのパージ用電磁弁２の接続されたサンプルガ
ス導入流路３に対して、ＣＯ濃度測定系ＩおよびＮ2 濃
度測定系IIとを、互いに並列となる状態で夫々接続して
構成されている。
前記ＣＯ濃度測定系Ｉは、前記サンプルガス導入流路３
から分岐された第１分岐サンプルガス流路３I と、前
記、キャリアガス導入流路０から分岐された第１キャリ
アガス流路０I と、これら第１分岐サンプルガス流路３
I と第１キャリアガス流路０I とに亘って設けられた第
１調圧用ガバナ10Iと、前記第１分岐サンプルガス流路
３I および第１キャリアガス流路０I が導入された第１
分流比・希釈比設定器（分流・希釈手段）11I と、その
第１の分流比・希釈比設定器11I からの第１導出流路12
I に介装された第１調圧器４I ，第１流量調整用ニード
ル弁５I ，ＣＯガス濃度測定用非分散型赤外線検出器か
ら成る第１ガス濃度検出器ＤI と、第１排出流路９I と
から構成されている。
から分岐された第１分岐サンプルガス流路３I と、前
記、キャリアガス導入流路０から分岐された第１キャリ
アガス流路０I と、これら第１分岐サンプルガス流路３
I と第１キャリアガス流路０I とに亘って設けられた第
１調圧用ガバナ10Iと、前記第１分岐サンプルガス流路
３I および第１キャリアガス流路０I が導入された第１
分流比・希釈比設定器（分流・希釈手段）11I と、その
第１の分流比・希釈比設定器11I からの第１導出流路12
I に介装された第１調圧器４I ，第１流量調整用ニード
ル弁５I ，ＣＯガス濃度測定用非分散型赤外線検出器か
ら成る第１ガス濃度検出器ＤI と、第１排出流路９I と
から構成されている。
また、前記Ｎ2 濃度測定系IIは、前記サンプルガス導入
流路３から分岐された第２分岐サンプルガス流路３
IIと、前記キャリアガス導入流路０から分岐された第２
キャリアガス流路０IIと、これら第２分岐サンプルガス
流路３IIと第２キャリアガス流路０IIとに亘って設けら
れた第２調圧用ガバナ10IIと、前記第２分岐サンプルガ
ス流路３IIおよび第２キャリアガス流路０ＩＩが導入さ
れた第２分流比・希釈比設定器（分流・希釈手段）11II
と、その第２分流比・希釈比設定器11IIからの第２導出
流路12IIに介装された第２調圧器４II，第２流量調整用
ニードル弁５II，前記第１ガス濃度検出器ＤI を通過し
たサンプルガス中のＣＯガスおよびＨ2 ガスを酸化して
ＣＯ2 ガスおよびＨ2 Ｏガスに夫々変換するための酸化
器６、そのＣＯ２ガスをＣＯ2 除去剤の化学反応により
除去するためのＣＯ2 除去器７、そのＨ2 ＯガスをＨ2
Ｏ吸着剤により除去するためのＨ2 Ｏ除去器８，Ｎ2 ガ
ス濃度測定用熱伝導型検知器から成る第２ガス濃度検出
器ＤIIと、第２排出流路９ＩＩとから構成されている。
流路３から分岐された第２分岐サンプルガス流路３
IIと、前記キャリアガス導入流路０から分岐された第２
キャリアガス流路０IIと、これら第２分岐サンプルガス
流路３IIと第２キャリアガス流路０IIとに亘って設けら
れた第２調圧用ガバナ10IIと、前記第２分岐サンプルガ
ス流路３IIおよび第２キャリアガス流路０ＩＩが導入さ
れた第２分流比・希釈比設定器（分流・希釈手段）11II
と、その第２分流比・希釈比設定器11IIからの第２導出
流路12IIに介装された第２調圧器４II，第２流量調整用
ニードル弁５II，前記第１ガス濃度検出器ＤI を通過し
たサンプルガス中のＣＯガスおよびＨ2 ガスを酸化して
ＣＯ2 ガスおよびＨ2 Ｏガスに夫々変換するための酸化
器６、そのＣＯ２ガスをＣＯ2 除去剤の化学反応により
除去するためのＣＯ2 除去器７、そのＨ2 ＯガスをＨ2
Ｏ吸着剤により除去するためのＨ2 Ｏ除去器８，Ｎ2 ガ
ス濃度測定用熱伝導型検知器から成る第２ガス濃度検出
器ＤIIと、第２排出流路９ＩＩとから構成されている。
前記各分流比・希釈比設定器11I （11II）は、分岐サン
プルガス流路３I （３II）が一端側に導入されると共
に、前記キャリヤガス流路０I （０II）が他端側に導入
された流入側空間ａと、前記導出流路12I （12II）が導
出された流出側空間ｂと、それら流入側空間ａと流出側
空間ｂとを連通す複数本（この例えは５本）を流量素子
（例えばキャピラリー）ｃ…と、前記流入側空間ａを、
前記分岐サンプルガス流路３I （３II）が導入された側
の空間と、前記キャリアガス流路０I （０II）が導入さ
れた空間と６区画する弁体ｄとから構成されている。な
お、前記複数の流量素子（キャピラリー）ｃ…として
は、この例では全て同一の流量特性を有するものが用い
られている。また、前記キャリアガス流路０I （０II）
から導入されるキャリアガス（Ｈｅガス）は、この分流
比・希釈比設定器11I （11II）においては希釈用ガスと
して用いられている。そして、前記流入側空間ａの区画
用弁体ｄは、図中，，，，，で示す位置の
うち任意の位置に設定することができるように構成され
ている。つまり、各分流比・希釈比設定器11I （11II）
は、前記区画用弁体ｄの位置を所望に位置に任意に設定
することにより、各測定系Ｉ，II（各検出器Ｄ I，
ＤII）に対するサンプルガスの分流比、ならびに、その
夫々分流されたサンプルガスの希釈比を任意に調節可能
に構成され、しかも、各分流比・希釈比設定器11I （11
II）において、分流比を大きく設定したときには自動的
に希釈比が大きく（従ってトータル的な希釈度は小さ
く）設定され、また、分流比を小さく設定したときには
自動的に希釈比が小さく（従ってトータル的な希釈度は
大きく）設定されるように構成されている。なお、ここ
にサンプルガスの希釈比とは、各分流比・希釈比設定器
11I ，11IIによって希釈された希釈サンプルガス中にサ
ンプルガスの割合をいうものとし、各分流比・希釈比設
定器11I ，11IIが、その分流比と希釈比が比例するよう
に構成されている。従って、例えば第１図に示した状態
では、第１分流比・希釈比設定器11I の区画用弁体ｄは
の位置にあるため、３本の流量素子ｃ…に相当する量
のサンプルガスと２本の流量素子ｃ…に相当する量のキ
ャリアガスが、その第１分流比・希釈比設定器11I の流
出側空間ｂに流入し、一方、第２分流比・希釈比設定器
11IIの区画用弁体ｄはの位置なあるため、２本の流量
素子ｃ…に相当する量のサンプルガスと３本の流量素子
ｃ…に相当する量のキャリアガアが、その第２分流比・
希釈比設定器11IIの流出側空間ｂに流入することとな
り、従って、前記サンプルガス導入流路３からのサンプ
ルガスは３：２の比率で各分流比・希釈比設定器11I ，
11IIへ供給され、そして、第１分流比・希釈比設定器11
I においては３／５の希釈比で希釈されて測定系Ｉへ導
出され、また、第２分流比・希釈比設定器11IIにおいて
は２／５の希釈比で希釈されて測定系IIへ導出されるこ
とになる。
プルガス流路３I （３II）が一端側に導入されると共
に、前記キャリヤガス流路０I （０II）が他端側に導入
された流入側空間ａと、前記導出流路12I （12II）が導
出された流出側空間ｂと、それら流入側空間ａと流出側
空間ｂとを連通す複数本（この例えは５本）を流量素子
（例えばキャピラリー）ｃ…と、前記流入側空間ａを、
前記分岐サンプルガス流路３I （３II）が導入された側
の空間と、前記キャリアガス流路０I （０II）が導入さ
れた空間と６区画する弁体ｄとから構成されている。な
お、前記複数の流量素子（キャピラリー）ｃ…として
は、この例では全て同一の流量特性を有するものが用い
られている。また、前記キャリアガス流路０I （０II）
から導入されるキャリアガス（Ｈｅガス）は、この分流
比・希釈比設定器11I （11II）においては希釈用ガスと
して用いられている。そして、前記流入側空間ａの区画
用弁体ｄは、図中，，，，，で示す位置の
うち任意の位置に設定することができるように構成され
ている。つまり、各分流比・希釈比設定器11I （11II）
は、前記区画用弁体ｄの位置を所望に位置に任意に設定
することにより、各測定系Ｉ，II（各検出器Ｄ I，
ＤII）に対するサンプルガスの分流比、ならびに、その
夫々分流されたサンプルガスの希釈比を任意に調節可能
に構成され、しかも、各分流比・希釈比設定器11I （11
II）において、分流比を大きく設定したときには自動的
に希釈比が大きく（従ってトータル的な希釈度は小さ
く）設定され、また、分流比を小さく設定したときには
自動的に希釈比が小さく（従ってトータル的な希釈度は
大きく）設定されるように構成されている。なお、ここ
にサンプルガスの希釈比とは、各分流比・希釈比設定器
11I ，11IIによって希釈された希釈サンプルガス中にサ
ンプルガスの割合をいうものとし、各分流比・希釈比設
定器11I ，11IIが、その分流比と希釈比が比例するよう
に構成されている。従って、例えば第１図に示した状態
では、第１分流比・希釈比設定器11I の区画用弁体ｄは
の位置にあるため、３本の流量素子ｃ…に相当する量
のサンプルガスと２本の流量素子ｃ…に相当する量のキ
ャリアガスが、その第１分流比・希釈比設定器11I の流
出側空間ｂに流入し、一方、第２分流比・希釈比設定器
11IIの区画用弁体ｄはの位置なあるため、２本の流量
素子ｃ…に相当する量のサンプルガスと３本の流量素子
ｃ…に相当する量のキャリアガアが、その第２分流比・
希釈比設定器11IIの流出側空間ｂに流入することとな
り、従って、前記サンプルガス導入流路３からのサンプ
ルガスは３：２の比率で各分流比・希釈比設定器11I ，
11IIへ供給され、そして、第１分流比・希釈比設定器11
I においては３／５の希釈比で希釈されて測定系Ｉへ導
出され、また、第２分流比・希釈比設定器11IIにおいて
は２／５の希釈比で希釈されて測定系IIへ導出されるこ
とになる。
なお、第１分流比・希釈比設定器11I での分流比は３／
５、第２分流比・希釈比設定器11IIでの分流比は２／５
となる。
５、第２分流比・希釈比設定器11IIでの分流比は２／５
となる。
以上のように構成されたガス抽出式試料分析装置によれ
ば、下記にような広範囲のサンプルガス対象とした種々
の測定を行うことができる。
ば、下記にような広範囲のサンプルガス対象とした種々
の測定を行うことができる。
例えばＦｅ2 Ｏ3 のような酸化物で、多量の酸素（主成
分）と極く少量の窒素（不純物）を含む試料の分析を行
場合には、第２図（イ）に示すように、第１分流比・希
釈比設定器11I の区画用弁体ｄを例えばの位置に設定
すると共に、第２分流比・希釈比設定器11IIの区画用弁
体ｄを例えばの位置に設定することにより、サンプル
ガス導入流路３からのサンプルガスを１：４の比率で各
分流比・希釈比設定器11I ，11IIへ供給すると共に、第
１分流比・希釈比設定器11I では１／５という小さい希
釈比で希釈し、一方、第２分流比・希釈比設定器11IIで
は４／５という大きい希釈比で希釈して、多量の主成分
酸素に対応するＣＯ濃度測定系Ｉへは非常に大きな希釈
度で希釈されたサンプルガスを供給し、一方、極く少量
の不純物窒素に対応するＮ2 濃度測定系IIへは極く小さ
な希釈度で希釈されたサンプルガスを供給するようにす
れば良い。
分）と極く少量の窒素（不純物）を含む試料の分析を行
場合には、第２図（イ）に示すように、第１分流比・希
釈比設定器11I の区画用弁体ｄを例えばの位置に設定
すると共に、第２分流比・希釈比設定器11IIの区画用弁
体ｄを例えばの位置に設定することにより、サンプル
ガス導入流路３からのサンプルガスを１：４の比率で各
分流比・希釈比設定器11I ，11IIへ供給すると共に、第
１分流比・希釈比設定器11I では１／５という小さい希
釈比で希釈し、一方、第２分流比・希釈比設定器11IIで
は４／５という大きい希釈比で希釈して、多量の主成分
酸素に対応するＣＯ濃度測定系Ｉへは非常に大きな希釈
度で希釈されたサンプルガスを供給し、一方、極く少量
の不純物窒素に対応するＮ2 濃度測定系IIへは極く小さ
な希釈度で希釈されたサンプルガスを供給するようにす
れば良い。
なお、第１分流比・希釈比設定器11I での分流比は１／
５、第２分流比・希釈比設定器11IIでの分流比は４／５
となる。
５、第２分流比・希釈比設定器11IIでの分流比は４／５
となる。
また、例えばＳｉ3 Ｎ4 のような窒化物で、多量の窒素
（主成分）と極く少量の酸素（不純物）を含む試料の分
析を行う場合には第２図（ロ）に示すように、第１分流
比・希釈比設定器11I の区画用弁体ｄを例えばの位置
に設定すると共に、第２分流比・希釈比設定器11IIの区
画用弁体ｄを例えばの位置に設定することにおり、サ
ンプルガス導入流路３からのサンプルガスを４：１の比
率で各分流比・希釈比設定器11I ，11IIへ供給すると共
に、第１分流比・希釈比設定器11I では４／５という大
きい希釈比で希釈し、一方、第２分流比・希釈比設定器
11IIでは１／５という小さい希釈比で希釈して、極く少
量の不純物酸素に対応するＣＯ濃度測定系Ｉへは極く小
さな希釈度で希釈されたサンプルガスを供給し、一方、
多量の主成分窒素に対応するＮ2 濃度測定系IIへは非常
に大きな希釈度で希釈されたサンプルガスを供給するよ
うにすれば良い。
（主成分）と極く少量の酸素（不純物）を含む試料の分
析を行う場合には第２図（ロ）に示すように、第１分流
比・希釈比設定器11I の区画用弁体ｄを例えばの位置
に設定すると共に、第２分流比・希釈比設定器11IIの区
画用弁体ｄを例えばの位置に設定することにおり、サ
ンプルガス導入流路３からのサンプルガスを４：１の比
率で各分流比・希釈比設定器11I ，11IIへ供給すると共
に、第１分流比・希釈比設定器11I では４／５という大
きい希釈比で希釈し、一方、第２分流比・希釈比設定器
11IIでは１／５という小さい希釈比で希釈して、極く少
量の不純物酸素に対応するＣＯ濃度測定系Ｉへは極く小
さな希釈度で希釈されたサンプルガスを供給し、一方、
多量の主成分窒素に対応するＮ2 濃度測定系IIへは非常
に大きな希釈度で希釈されたサンプルガスを供給するよ
うにすれば良い。
なお、第１分流比・希釈比設定器11I の分流比は４／
５、第２分流比・希釈比設定器11IIでの分流比は１／５
となる。
５、第２分流比・希釈比設定器11IIでの分流比は１／５
となる。
更にまた、極く少量でかつ同程度の量の酸素や窒素など
の不純物を含む金属材料などの分析を行う場合には、第
２図（ハ）に示すように、第１分流比・希釈比設定器11
I および第２分流比・希釈比設定器11IIの区画用弁体ｄ
を例えば共にの位置に設定することにより、サンプル
ガス導入流路３からのサンプルガスを１：１の比率で各
分流比・希釈比設定11I ，11IIへ供給すると共に、第１
分流比・希釈比設定器11Iおよび第２分流比・希釈比設
定器11IIにおける希釈比を１（希釈度０）にするという
ように、分流は行うが希釈はしなものにすればよい。
の不純物を含む金属材料などの分析を行う場合には、第
２図（ハ）に示すように、第１分流比・希釈比設定器11
I および第２分流比・希釈比設定器11IIの区画用弁体ｄ
を例えば共にの位置に設定することにより、サンプル
ガス導入流路３からのサンプルガスを１：１の比率で各
分流比・希釈比設定11I ，11IIへ供給すると共に、第１
分流比・希釈比設定器11Iおよび第２分流比・希釈比設
定器11IIにおける希釈比を１（希釈度０）にするという
ように、分流は行うが希釈はしなものにすればよい。
なお、第１分流比・希釈比設定器11I での分流比は１／
２、第２分流比・希釈比設定器11IIでの分流比は１／２
となる。
２、第２分流比・希釈比設定器11IIでの分流比は１／２
となる。
その他、対象とするサンプルガスに応じて、例えば第２
図（ニ）に示すよう、第１分流比・希釈比設定器11I の
区画用弁体ｄおよび第２分流比・希釈比設定器11IIの区
画用弁体ｄを、夫々、任意の適当位置に設定して測定す
るとによって、種々の成分ガス濃度分布を有する広範囲
のサンプルガスに対して、一台の装置でもって、常に高
精度の同時測定を行うことができる。
図（ニ）に示すよう、第１分流比・希釈比設定器11I の
区画用弁体ｄおよび第２分流比・希釈比設定器11IIの区
画用弁体ｄを、夫々、任意の適当位置に設定して測定す
るとによって、種々の成分ガス濃度分布を有する広範囲
のサンプルガスに対して、一台の装置でもって、常に高
精度の同時測定を行うことができる。
ちなみに、第２図の（イ）〜（ニ）の場合における分流
比と希釈比を表−１に示す。
比と希釈比を表−１に示す。
第３図は別の実施例を示し、サンプルガス導入流路３
に、導入されたサンプルガスに含有されている各成分ガ
スの大体の濃度を予め検出するための予備濃度検出器１
３を介装すると共に、各分流比・希釈比設定器11I ，11
IIの区画用弁体ｄ，ｄにアクチュエート機構ｅ，ｅを夫
々付設して、前記予備濃度検出器１３により検出された
各成分ガスの概略濃度比に基いて、前記アクチュエート
機構ｅ，ｅ付き区画用弁対ｄ，ｄを、コントローラＣに
より夫々適当な位置に自動設定されるように構成したも
のである。その他の構成は上記実施例のものと同様であ
る。
に、導入されたサンプルガスに含有されている各成分ガ
スの大体の濃度を予め検出するための予備濃度検出器１
３を介装すると共に、各分流比・希釈比設定器11I ，11
IIの区画用弁体ｄ，ｄにアクチュエート機構ｅ，ｅを夫
々付設して、前記予備濃度検出器１３により検出された
各成分ガスの概略濃度比に基いて、前記アクチュエート
機構ｅ，ｅ付き区画用弁対ｄ，ｄを、コントローラＣに
より夫々適当な位置に自動設定されるように構成したも
のである。その他の構成は上記実施例のものと同様であ
る。
なお、上記各実施例においては、２成分を同時に測定可
能なガス分析装置を例示したが、３成分以上の各成分同
時測定用ガス分析装置を構成することも容易である。ま
た、各分流・希釈手段11I ，11IIは、分流手段と希釈手
段とを別対に構成したものとしてもよいことはいうまで
もない。
能なガス分析装置を例示したが、３成分以上の各成分同
時測定用ガス分析装置を構成することも容易である。ま
た、各分流・希釈手段11I ，11IIは、分流手段と希釈手
段とを別対に構成したものとしてもよいことはいうまで
もない。
以上詳述したところから明らかなように、本発明の多成
分同時測定用ガス分析装置によれば、キャリヤガス及び
サンプルガスの流量を変えることなく、サンプルガスを
所定に比率で分流し、かつキャリヤガスで希釈してか
ら、互いに並列に配設された複数のガス濃度検出器に対
して夫々供給するように構成してあるから、例えばセラ
ミックの分析時におけるように、高濃度の成分ガスと低
濃度の成分ガスが混合しているようなサンプルガスを対
象とする場合であっても、分流・希釈手段による分流比
および希釈比を適宜に調節設定することによって、夫々
の成分ガスに対応するガス濃度検出器へ供給される各サ
ンプルガスを夫々の測定に適した濃度にすることがで
き、高濃度の主成分ガスは勿論、低濃度に不純物ガスに
ついても非常に精度良く同時測定できる。
分同時測定用ガス分析装置によれば、キャリヤガス及び
サンプルガスの流量を変えることなく、サンプルガスを
所定に比率で分流し、かつキャリヤガスで希釈してか
ら、互いに並列に配設された複数のガス濃度検出器に対
して夫々供給するように構成してあるから、例えばセラ
ミックの分析時におけるように、高濃度の成分ガスと低
濃度の成分ガスが混合しているようなサンプルガスを対
象とする場合であっても、分流・希釈手段による分流比
および希釈比を適宜に調節設定することによって、夫々
の成分ガスに対応するガス濃度検出器へ供給される各サ
ンプルガスを夫々の測定に適した濃度にすることがで
き、高濃度の主成分ガスは勿論、低濃度に不純物ガスに
ついても非常に精度良く同時測定できる。
また、試料採取量を極端に少量する必要が無くなるの
で、試料採取操作の簡単化を図ることができ、しかも、
試料計量精度を向上および試料内偏析影響の低減化を図
れるので、総合分析精度の大幅な向上を達成できる。
で、試料採取操作の簡単化を図ることができ、しかも、
試料計量精度を向上および試料内偏析影響の低減化を図
れるので、総合分析精度の大幅な向上を達成できる。
あるいは、金属中の不純物分析時におけるように、全て
の成分ガスが低濃度であるサンプルガスを対象とする場
合や、全ての成分がガスが高濃度であるサンプルガスを
対象とするその他の場合等においても、上記と同様に、
分流比および希釈比を適宜に調節設定することによっ
て、夫々の成分ガスに対応するガス濃度検出器へ供給さ
れる各サンプルガスを夫々の測定に適した濃度にするこ
とができ、同様に、精度の良い同時分析が可能である。
の成分ガスが低濃度であるサンプルガスを対象とする場
合や、全ての成分がガスが高濃度であるサンプルガスを
対象とするその他の場合等においても、上記と同様に、
分流比および希釈比を適宜に調節設定することによっ
て、夫々の成分ガスに対応するガス濃度検出器へ供給さ
れる各サンプルガスを夫々の測定に適した濃度にするこ
とができ、同様に、精度の良い同時分析が可能である。
しかも、複数のガス濃度検出器を互いに並列に配設した
構成であるため、各ガス濃度検出器の下流側には他のガ
ス濃度検出器が存在することが無く、また、それら複数
のガス濃度検出器の何れかにガスに対する選択性が無い
熱伝導度型検出器などを用いて、酸化器，ＣＯ2 除去
器，Ｈ2 除去器等を設ける必要がある場合にも、それら
酸化器，ＣＯ2 除去器，Ｈ2 除去器等は、その熱伝導度
型ガス濃度検出器の上流側にのみ設ければ足りるので、
どのガス濃度検出器にも、従来生じていたような背圧影
響に起因する測定誤差は生じることが無く、この点から
も総合分析精度の大幅な向上が達成できるようになった
のである。
構成であるため、各ガス濃度検出器の下流側には他のガ
ス濃度検出器が存在することが無く、また、それら複数
のガス濃度検出器の何れかにガスに対する選択性が無い
熱伝導度型検出器などを用いて、酸化器，ＣＯ2 除去
器，Ｈ2 除去器等を設ける必要がある場合にも、それら
酸化器，ＣＯ2 除去器，Ｈ2 除去器等は、その熱伝導度
型ガス濃度検出器の上流側にのみ設ければ足りるので、
どのガス濃度検出器にも、従来生じていたような背圧影
響に起因する測定誤差は生じることが無く、この点から
も総合分析精度の大幅な向上が達成できるようになった
のである。
以上要するに、本発明による多成分同時測定用ガス分析
装置によれば、種々の成分ガス濃度分布を有する広範囲
のサンプルガスに対して、一台のみで十分に対応できる
と共に、常に高濃度の同時測定を行うことができる、と
いう極めて優れた効果が発揮されるのである。
装置によれば、種々の成分ガス濃度分布を有する広範囲
のサンプルガスに対して、一台のみで十分に対応できる
と共に、常に高濃度の同時測定を行うことができる、と
いう極めて優れた効果が発揮されるのである。
第１図は本発明の多成分同時測定用ガス分析装置の一実
施例を示す構成図、第２図（イ），（ロ），（ハ），
（ニ）は測定対象成分に応じた使用例を示すための説明
図、第３図は別の実施例を示す構成図、第４図は従来の
ガス分析装置の構成図である。 ０……キャリヤガス導入流路、１……ガス抽出部、1
1Ｉ，11II……分流・希釈手段、ＤＩ，ＤII……ガス濃
度検出器。
施例を示す構成図、第２図（イ），（ロ），（ハ），
（ニ）は測定対象成分に応じた使用例を示すための説明
図、第３図は別の実施例を示す構成図、第４図は従来の
ガス分析装置の構成図である。 ０……キャリヤガス導入流路、１……ガス抽出部、1
1Ｉ，11II……分流・希釈手段、ＤＩ，ＤII……ガス濃
度検出器。
フロントページの続き (72)発明者 山田 毅 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−184531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−86393（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−99990（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】キャリヤガス導入流路が複数に分岐され、
その一枝に接続されて試料中から各種成分ガスを抽出し
てこれをキャリヤガスに担持させてサンプルガスとする
ガス抽出部と、そのガス抽出部および前記各キャリヤガ
ス導入流路と並列に接続されて前記ガス抽出部から排出
されたサンプルガスを分流し、かつその分流されたサン
プルガスをキャリヤガスで希釈するための複数の分流・
希釈手段と、その各分流・希釈手段に接続されて分流・
希釈されたサンプルガスの定量分析をおこなう複数のガ
ス濃度検出器とを備え、前記各分流・希釈手段が、サン
プルガスの分流比と希釈比とが比例するように可変設定
されるべく構成されていることを特徴とする多成分同時
測定用ガス分析装置。 - 【請求項２】前記各分流・希釈手段にサンプルガスの分
流・希釈比を自動設定できるアクチュエート機構を設け
るとともに、前記各アクチュエート機構に制御出力を送
出し、前記各ガス濃度検出器に対するサンプルガスの希
釈比を任意に設定できるコントローラを設けてなること
を特徴とする特許請求の範囲(1)項に記載の多成分同時
測定用ガス分析装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP23594385A JPH0619311B2 (ja) | 1985-10-19 | 1985-10-19 | 多成分同時測定用ガス分析装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP23594385A JPH0619311B2 (ja) | 1985-10-19 | 1985-10-19 | 多成分同時測定用ガス分析装置 |
Publications (2)
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Family
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|---|---|---|---|
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