JPH0815151A - ガス分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 除湿器として高度な温度制御部を備えていな
い場合でも、測定成分濃度を正しく測定できるようにす
る。 【構成】 データ処理部５０は、温度と飽和水蒸気圧と
の関係を記憶している記憶部４４と、記憶部４４に記憶
された関係に基づき、除湿部の温度検出部が検出した温
度における試料ガス中の水分量を算出する水分量算出部
５２と、分析部の検出信号と水分量算出部５２により算
出された水分量に基づいて、検出された測定成分濃度を
水分量ゼロとした場合の値に補正する成分濃度算出部５
４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼排ガス、雰囲気炉の
雰囲気ガスなどに含まれるガス成分、例えばＣＯ、ＣＯ
₂、ＮＯｘなどの濃度を測定するガス分析計に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】測定しようとするガス、例えば燃焼排ガ
ス中には多量の水分が含まれているため、ＣＯなどの測
定成分濃度が水分で希釈されて測定されることになり、
乾燥状態での試料ガス中の濃度よりも小さい値として測
定される。そのため、分析部の前段には除湿器を備えた
前処理部を設け、その除湿器により試料ガス中の水分を
除去している。

【０００３】除湿器は試料ガスを０℃以下に冷却するこ
とはなく、試料ガスにはいくらかの水分が残る。一方、
分析部の校正には一般にボンベに充填された標準ガスが
用いられる。そのため、標準ガスの露点は低くドライな
状態であり、標準ガス中の水分はゼロであると考えるこ
とができる。そこで、試料ガスと標準ガスとの水分の有
無による濃度変化を無視するために、除湿器としては、
冷却により除湿するものに代えて半透膜を用いた除湿器
を使用して試料ガス中の水分をゼロにする方法と、標準
ガスと試料ガスとで同じ水分濃度とするために、標準ガ
スをいったん加湿器に通して加湿し、その後試料ガスと
同じ除湿器を通すことにより試料ガスと標準ガスとで水
分濃度を等しくして測定する方法の２つが行なわれてい
る。

【０００４】図１は標準ガスと試料ガスの水分濃度を等
しくするようにした後者の方法によるガス分析計の一例
を示したものである。試料ガスは試料ガス入口２からポ
ンプ６により導入されるが、その途中の流路でドレンセ
パレータ８により常温で結露したドレンが分離され、ポ
ンプ１０を経てドレン出口１２へ排出される。ドレンセ
パレータ８を経た試料ガスは切換えコック１６を経てニ
ードル弁１８で流量が調整された後、除湿器２０で除湿
される。除湿器２０の温度は１〜２℃に設定されてい
る。除湿器２０で水分が除去された後、フィルタ２６で
ダストが除去された試料ガスが、流量計２８で流量が監
視されて分析部３０へ導かれ、測定成分が検出される。
３２は測定後のガスを放出するガス出口である。除湿器
２０では除去した水分はポンプ２２によりドレン出口２
４へ排出される。

【０００５】一方、分析部３０の校正用に、標準ガスが
標準ガス入口４から導入される。標準ガスは水分を含ん
でいないので、試料ガスと同じ水分濃度にするために、
加湿器１４で加湿され、切換えコック１６を経て測定流
路に導入される。標準ガスもニードル弁１８で流量が調
整され、ポンプ６から除湿器２０、フィルタ２６及び流
量計２８を経て分析部３０に導かれる。分析部３０での
測定成分濃度に対応した検出信号は増幅器３４で増幅さ
れ、Ａ／Ｄコンバータ３６でデジタル信号に変換された
後、マイクロコンピュータ３８に導かれ、測定成分濃度
が算出されて出力される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】試料ガス中の水分をゼ
ロにするために除湿器として半透膜を用いた除湿器を使
用する場合は、除湿器でドライなパージガスが必要であ
ること、除湿器の寿命が短いこと、除湿器には定期的な
メンテナンスが必要であることなどの問題が生じる。

【０００７】標準ガスと試料ガスの水分濃度を等しくす
る図１のガス分析計では、冷却により除湿する除湿器を
用いる限り、その除湿器の温度が変動すると水分濃度も
変動するため、それがそのまま成分濃度測定値の誤差と
なる。試料ガス中の測定成分濃度は、含まれる水分の割
合だけ体積濃度が低くなって現れるからである。そのた
め、除湿器２０の冷却温度を例えば温度のふらつきが±
０.３℃以内というように高度に制御した一定温度に温
調する必要がある。このことは、除湿器の温度制御部と
して高精度なものを必要とすることであり、ガス分析計
全体のコストを高める原因になっている。本発明は除湿
器として高度な温度制御部を備えていない場合でも、測
定成分濃度を正しく測定することのできるガス分析計を
提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、試料ガス入口
から取り込んだ試料ガスを冷却して除湿する除湿部、標
準ガスを導入する標準ガス導入部、並びに導入された標
準ガス中及び除湿された試料ガス中の測定成分を検出す
る分析部を備えたガス分析計であり、その除湿部には試
料ガスの冷却温度を検出する温度検出部を備え、分析部
の検出信号から測定成分濃度を算出するデータ処理部５
０は、図２に示されるように、温度と飽和水蒸気圧との
関係を記憶している記憶部４４と、記憶部４４に記憶さ
れた関係に基づき、除湿部の温度検出部が検出した温度
における試料ガス中の水分量を算出する水分量算出部５
２と、分析部の検出信号と水分量算出部５２により算出
された水分量に基づいて、検出された測定成分濃度を水
分量ゼロとした場合の値に補正する成分濃度算出部５４
とを備えている。

【０００９】

【作用】本発明の動作を図３に示す。除湿部の内部に取
りつけられた温度検出部により試料ガスが何度に冷却さ
れたかが検出される。その検出された温度をＴとする。
分析部からは除湿器を通った後の試料ガス中の成分濃度
に対応した検出信号ｘが取り込まれる。記憶部４４には
温度と飽和水蒸気圧の関係が記憶されているので、検出
された温度Ｔに対応した飽和水蒸気圧が記憶部４４から
読み出されて水分量算出部５２で試料ガス中の水分量ｙ
（％）が算出される。成分濃度算出部５４は検出信号ｘ
に対応した成分濃度Ｃｘを、試料ガス中の水分量ｙ
（％）により、水分を除いた場合の成分濃度Ｃ₀に補正
し出力する。Ｃ₀は、例えば Ｃ₀＝Ｃｘ（１００／（１００＋ｙ）） として算出される。

【００１０】

【実施例】図４は一実施例を表わす。試料ガスは試料ガ
ス入口２から導入され、ドレンセパレータ８で常温で結
露したドレンがポンプ１０によりドレン出口１２へ排出
され、ドレンセパレータ８を経た試料ガスが除湿器２０
ａに導かれる。除湿器２０ａでは例えば１〜２℃に設定
された温度で除湿され、除去された水分はポンプ２２に
よりドレン出口２４へ排出される。除湿器２０ａは図１
に示された従来の除湿器２０ほどの高度な温度制御を行
なう温度制御部を備えている必要はない。除湿器２０ａ
には試料を冷却する温度を検出する温度検出器４０が設
けられている。温度検出器４０としては、熱電対、サー
ミスター、白金抵抗体、半導体センサなど一般に温度検
出に使用されているものを使用することができる。温度
検出部４０の検出温度は増幅器４２で増幅され、Ａ／Ｄ
コンバータ３６ａによりデジタル信号に変換されてデー
タ処理部のマイクロコンピュータ３８ａに取り込まれ
る。

【００１１】除湿器２０ａを経た試料ガスは切換えコッ
ク１６を経て、流量調整用ニードル弁１８からポンプ
６、ダスト除去用のフィルタ２６を経て流量監視用の流
量計２８から分析部３０へ導かれ、測定成分が検出され
てガス出口３２へ排出される。

【００１２】一方、標準ガスは標準ガス入口４から切換
えコック１６を経て測定用の流路に導入される。その後
は試料ガスと同様に、ニードル弁１８、ポンプ６、フィ
ルタ２６、流量計２８を経て分析部３０へ導かれて測定
成分が検出され、ガス出口３２へ排出される。標準ガス
が測定用流路に導入される位置は切換えコック１６の位
置であり、この位置が除湿器２０ａの下流側に設けられ
ている。また標準ガス導入流路には図１のような加湿器
は設けられておらず、標準ガスは乾燥状態で分析部３０
へ導かれる。

【００１３】分析部３０での測定成分濃度に対応した検
出信号は増幅器３４で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ３６
ａでデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータ３
８ａに取り込まれる。マイクロコンピュータ３８ａには
除湿器２０ａでの温度による試料ガス中の水分を求める
ために、温度と飽和水蒸気圧の関係を記憶した記憶部４
４が接続されている。記憶部４４は不揮発性メモリ装置
であり、例えばＥＰＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＲＯＭなどの半
導体メモリ装置や、フロッピーディスク装置やハードデ
ィスク装置などのファイルメモリ装置を用いることがで
きる。マイクロコンピュータ３８ａにおいて、分析部３
０が検出した信号に対応した試料ガスの測定成分濃度か
ら、水分をゼロとした場合の測定成分濃度を導くための
機能は図２に示されたものであり、図３の動作に従って
測定成分濃度の補正を行なうものである。

【００１４】図１のような従来のガス分析計では除湿器
の温調精度が測定成分濃度の測定精度に直接影響するた
め、除湿器の温度制御部に温度のふらつきが±０.３℃
以内というような高度な機能を備えたものが必要とされ
ていたが、本発明では検出した温度に対応した水分量を
算出し、補正を行なうようにしているので、除湿器２０
ａの温度のふらつきは±数℃以内というように低精度で
すみ、そのような簡易な温度制御部は例えばバイメタル
により容易に実現することができる。

【００１５】切換えコック１６は試料ガスと標準ガスを
切り換えて測定流路に導くためのものであるが、切り換
えコック１６の位置は標準ガスが測定用流路に導入され
る位置となり、その位置は除湿器２０ａより下流側にな
っている。除湿器が図１や図４のように、冷却して分離
させた水分をポンプで強制排出する方式である場合に
は、図１のように標準ガスが測定用流路に導入される位
置が除湿器より上流側にあるときは、標準ガスの一部が
除湿器からドレン出口に排出されるのを避けることがで
きないため、高価な標準ガスが無駄に排出される。しか
し、図４の実施例のように標準ガスが除湿器２０ａの下
流側に導入される方式であれば、そのような標準ガスの
無駄はなくなる。

【００１６】切り換えコック１６は電磁弁に置き換える
こともできる。また、この実施例では標準ガス導入流路
に加湿器を用いていないので、使用前に加湿器に水を充
填する手間が不要であり、加湿器からの水漏れにより分
析計を損傷することもない。

【００１７】本発明は図４の流路のものに限定されるも
のではない。例えば図１の流路を用い、除湿器２０に代
えて図４の温度検出部４０を備えた除湿器２０ａを用
い、図４と同様に、除湿器２０ａでの温度により分析部
３０での測定成分濃度検出値を補正するようにすること
もできる。その場合にも除湿器２０ａの温度制御部を簡
略化することができるという利点がある。また、図４の
実施例ではドレンセパレータ８と除湿器２０ａでのドレ
ンをポンプで強制排出するようにしているが、ドレンを
いったん容器（ドレンポット）に溜めた後に排出するよ
うにしてもよい。

【００１８】本発明の他の態様としては次のものがあ
る。 （１）標準ガスは加湿器を経ずに除湿器より下流の測定
用流路へ導入される。これにより除湿器が分離した水分
をポンプで強制排出する場合にも標準ガスが無駄に排出
するのを防ぐことができる。

【発明の効果】

【００１９】本発明では除湿器の温度を検出し、その温
度における試料ガス中の水分から測定成分濃度を補正す
るようにしたので、除湿器における高精度な温度制御が
不要になり、構成が簡略化されるとともに、低コストに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のガス分析計を示す流路図である。

【図２】本発明におけるデータ処理部の機能を示すブロ
ック図である。

【図３】本発明の動作を示すフローチャート図である。

【図４】一実施例を示す流路図である。

【符号の説明】

２０ａ 除湿器 ３０ 分析部 ３８ａ マイクロコンピュータ ４０ 温度検出部 ４４ 記憶部 ５０ データ処理部 ５２ 水分量算出部 ５４ 成分濃度算出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料ガス入口から取り込んだ試料ガスを
   冷却して除湿する除湿部、標準ガスを導入する標準ガス
   導入部、並びに導入された標準ガス中及び除湿された試
   料ガス中の測定成分を検出する分析部を備えたガス分析
   計において、 前記除湿部には試料ガスの冷却温度を検出する温度検出
   部を備え、 前記分析部の検出信号から測定成分濃度を算出するデー
   タ処理部には、温度と飽和水蒸気圧との関係を記憶して
   いる記憶部と、前記記憶部に記憶された関係に基づき、
   前記温度検出部が検出した温度における試料ガス中の水
   分量を算出する水分量算出部と、前記分析部の検出信号
   と前記水分量算出部により算出された水分量に基づい
   て、検出された測定成分濃度を水分量ゼロとした場合の
   値に補正する成分濃度算出部とを備えたことを特徴とす
   るガス分析計。