JPS6035878Y2 - ガス分析装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、ガス分析装置におけるガスの除湿システム
の改良に関するものである。

ガス分析装置によっては、ガス中の水分含有量が分析濃
度指示値に誤差となって現われるものがある。

例えば赤外線吸収式分析計は、双極子モーメントを有す
る分子が各分子特有の波長の赤外線を吸収して、その振
動エネルギーレベル間の遷移を生ずることを利用したも
ので、一定の長さの試料セル内に試料ガスを導き、試料
セルを透過する赤外線につき、試料ガス中の濃度測定せ
んとしている分子に吸収される波長における該赤外線の
減衰率を測定することにより濃度測定を可能とするもの
である。

ところが試料ガス中に水分が含有されていると、水分は
比較的広範囲の波長にわたって赤外線を吸収する特性を
もつから、試料ガス中の濃度測定せんとする分子に吸収
される赤外線波長と水分により吸収される赤外線波長と
が重なり易く、その場合には、当該波長の赤外線の減衰
率を測定しても、水分により吸収された分だけ誤差を含
んだ濃度測定値が得られる。

従って試料ガスから出来るだけ水分を除去することが望
まれる。

一般的な赤外線ガス分析計では、動作の安定度を増すた
めに、試料セルとは別に赤外線を吸収しないガス（窒素
など）を基準ガスとして封入した基準セルを設け、試料
・基準の両セルの透過光の差を測定する方式が採られて
いる。

従ってこの方式では、試料ガスと基準ガスの両方のガス
中の水分量を等しくすれば、水分含有による誤差は互い
に打ち消し合うので濃度測定値に誤差は生じない。

具体例を説明すると、赤外線式アンモニアガス（ＮＨ３
）分析装置の場合は、試料ガス中のＮＨ３を熱式コンバ
ータにより一酸化窒素（ＮＯ）に変換し、本来的に試料
ガス中に存在するＮＯと変換されたＮＯとの合計を第１
の赤外線吸収セルに通し、他方、ＮＨ３を含んだままの
試料ガスを第２の同セルに通し、両セルによる赤外線吸
収量の差によって試料ガス中のＮＨ３濃度を求めること
ができる。

この場合、第１のセルと第２のセルに通される各ガスの
水分含有量を等しくしておけば、測定されたＮＨ３濃度
に水分による誤差が含まれることはない。

このような次第でガス分析装置と関連してガスの除湿器
が使用されるが、かかる除湿器としては、冷却除湿タイ
プの電子式ガス冷却器によるものと、そうでない半透膜
気相除湿器とがある。

前者では、除湿器の出口におけるガスの露点温度を１〜
３°Ｃにコントロールするもので、これ以上、露点温度
を下げることは凍るため出来ない。

他力、後者の半透膜気相除湿器では、露点温度が一２０
°Ｃ相当まで比較的容易に除湿することができる。

除湿の度合が低く、試料ガス中に水分が多く含まれてい
ると、赤外線ガス分析計などの光学系を有する分析装置
の場合、光学系の汚れが増し、指示計にもける零点ドリ
フトを生じ、また化学発光式分析計の場合には同様にし
てスパンドリフトを起こし、正確な分析値指示の妨げと
なる。

従って除湿能力の高い半透膜気相除湿器の方が、除湿能
力の劣る電子式ガス冷却器より優れていると云える。

第１図は、かかる半透膜気相除湿器の断面図であり、第
１Ａ図は第１図において線Ｘ−Ｘ’に沿って切断した断
面図である。

これらの図を参照する。

半透膜気相除湿器は、外管１と、この外管１の内部に仕
切板２，２を介して支持された多数の内管３． ３．３
によって構成され、各内管３は、イー・アイ・デュポン
社の商品名ナフィオン（ＮＡＦＩＯＮ）と称する化合物
によって構成されており、その内側から外側へ管壁を通
して水蒸気を選択透過させる機能を有している。

今、水蒸気を含んだウェットガスを入口４よりそれぞれ
の内管３内に導入し出口５より排出させながら、他方の
入口６より出ロアに向かってパージ用乾燥ガスを内管３
の外側に通すと、ウェットガス中の水蒸気が内管３の管
壁を通過して外ヘパージされる。

半透膜気相除湿器は、上述のような構成、機能を有する
ものであり、前述した理由によりガス分析装置において
使用される。

さて第２図は、ガス分析装置にかかる半透膜気相除湿器
を用いた従来例の構成概要図である。

同図を参照する。

サンプリングプローブ８により採取された採取ガス（例
えば自動車などの排ガスを想定する）は、二つの流路に
分流される。

その第１として、先ず採取ガスはＮＨ３（アンモニアガ
ス）コンバータ９において、採取ガス中のＮＨ３を全＄
０ （一酸化窒素）に変換され、さらにＮ０２（二酸化
窒素）コンバータ１０において採取ガス中のＮＯ２を全
部Ｎｏに変換される。

このようにしてＮＨ３とＮＯ２を含有しなくなった採取
ガスは、基準ガスとして、ポンプ１３により加圧されて
半透膜気相除湿器１２へ送り込まれることにより除湿さ
れ、赤外線ガス分析計１５のセル１５Ａを通過した後、
大気へ放散される。

またプローブ８により採取された採取ガスの第２の流路
として、先づ採取ガスはＮＯ２コンバータ１１において
、採取ガス中のＮＯ２をＮｏに変換される。

従ってＮＨ３とＮＯを含有する採取ガスは、試料ガスと
して、ポンプ１３ａにより加圧されて半透膜気相除湿器
１２ａに送り込まれることにより除湿され、さらに分析
計１５の第２のセル１５Ｂを通過した後、大気へ放散さ
れる。

赤外線ガス分析計１５においては、第１のセル１５Ａと
第２のセル１５Ｂが空間的に並列に配置されており、そ
れらの前方に、図示せざるモータに駆動されるチョッパ
１５Ｅが配置され、それによって光源１５Ｃ，１５Ｄか
らの赤外線波長光を両セル１５Ａ、１５Ｂに交互に照射
する構成となっている。

そして両セル１５Ａと１５Ｂの後方には、両セルにおけ
る赤外線吸収量の差を検出するための検出器１５Ｆが配
置されている。

唯今の例では、第１のセル１５ＡにはＮＨ３を含まぬ基
準ガスが、また第２のセル１５ＢにはＮＨ３を含む試料
ガスが存在するので、検出器１５が検出する赤外線吸収
量の差は、ＮＨ３の存在に起因するものであり、このよ
うにしてＮＨ３の濃度を測定することができる。

半透膜気相除湿器１２．１２ａに用いるパージ用乾燥ガ
スとしては別途用意される清浄な乾燥空気（計装用空気
と云う）を用い、これを図示せざるポンプにより加圧し
て除湿器１２．１２ａの内管の外側に通した後大気へ放
散していた。

そころが、これらの半透膜気相除湿器は、その周囲温度
、ガス流量、採取ガスとパージ用乾燥ガスの圧力差など
により出口における採取ガスの露点温度が変化するとい
う欠点を有するものであり、これを解決するため、除湿
器そのものを恒温槽に入れガス圧力を一定に保持してや
るなどの配慮が従来は必要であったから、そのためコス
ト高を招くという難点があった。

この考案は、上述の如き従来技術の難点を除去するため
になされたものであり、従ってこの考案の目的は、高価
な恒温槽を用いたりすることなく、両除湿器出口におけ
る各ガスの露点温度を同一ならしめ、それにより各ガス
中の水分含有量を等しくし、水分含有量の相違に起因す
る測定誤差の発生することのないようにしたガス分析装
置を提供することにある。

この考案の構成の要点は、従来のガス分析装置において
、２個の半透膜気相除湿器について一方の除湿器の出口
から排出された採取ガスを分析計内のセルへ導く際、そ
の一部を分流させて、他力の除湿器のパージ用乾燥ガス
として相互に用い、両除湿器の出口における各ガスの露
点温度を均等ならしめる点にある。

次に図を参照してこの考案の一実施例を詳しく説明する
。

第３図はこの考案の一実施例要部の構成概要図である。

同図を、従来の構成を示す第２図と対比すると、相違点
は次の通りである。

すなわち、除湿器１２において除湿された採取ガスは、
基準ガスとして、ニードル弁材流量計１４を介して分析
計１５内のセル１５Ａへ導かれると共に、該採取ガスの
一部は別のニードル弁材流量計１５を介して他方の除湿
器１２ａへ、パージ用乾燥ガスとして供給され、また除
湿器１２ａにおいて除湿された採取ガスは、試料ガスと
して、ニードル弁材流量計１４ａを介して分析計１５内
のセル１５Ｂへ導かれると共に、該採取ガスの一部は別
のニードル弁材流量計１５ａを介して他方の除湿器１２
へ、パージ用乾燥ガスとして供給される点が相違するだ
けで、他の構成は変わるところがない。

さて除湿器１２（または１２ａ）の内管へ導入された採
取ガスの圧力は、ポンプ１３（または１３ａ）により加
圧されているので、該ガスにおける水蒸気の分圧が高い
が、除湿器１２ａ（または１２）の内管外側を通って大
気へ放散されるガスは、すでに大気圧近くまで減圧され
ているので水蒸気分圧が低く、そのためパージ用乾燥ガ
スの役割を果たすことができる。

半透膜気相除湿器では、その出口における採取ガスの露
点温度は、パージ用乾燥ガスの露点温度によって変わる
。

また製品によるバラツキも若干ある。

この考案の実施例の如くすれは、一方の側の第１の除湿
器の除湿能力が高い（出口ガスの露点が低い）場合には
、それにより除湿されたガスを他方の側の第２の除湿器
へパージ用乾燥ガスとして供給するため、第２の除湿器
における除湿能力が高まる（露点が下がる）。

他方、第２の除湿器よりの露点の高いガスは、除湿能力
の高い第１の除湿器のパージ用乾燥ガスとして用いられ
るため、第１の除湿器の除湿能力は下がる。

このようにして結局、第１と第２の各除湿器の除湿能力
は均等化され、両除湿器により除湿された各ガスの露点
温度が同じ値に近ずくわけである。

なお除湿器１２を出た採取ガス（基準ガス）の一部をニ
ードル弁材流量計１５を介して直接他方の除湿器１２ａ
へパージ用乾燥ガスとして供給する代りに、除湿器１２
を出て分析計１５におけるセル１５Ａに導かれ、該セル
１５Ａを出たガスを他方の除湿器１２ａへパージ用乾燥
ガスとして供給することも可能であるが、セル１５Ａを
出たガスが腐蝕性を帯びるような場合は、かかる腐蝕性
ガスを通された除湿器がやはり腐蝕を起こし損傷するの
で前述の方法は適当でない。

例えば分析計が化学発光式分析計のような場合である。

化学発光式分析計は、化学的に励起された活性化分子の
放出する光を光電子増倍管で測定するものであり、試料
ガスの一定量と反応ガス（例えばオゾン）とを反応セル
内で反応させ発光を検出することにより試料ガスの濃度
測定を行なうが、その反応により腐蝕性ガス（例えば硝
酸、硫酸ミスト）が生皮されることがある。

かかる腐蝕性ガスは捨てるはかなく、パージ用乾燥ガス
には使用できない。

第４図は、この考案の第２の実施例の要部を示す概要図
である。

同図を第３図と対比すると、第３図では１台の差動計分
析計１５を使用しているに対し、第４図では、差動形で
ない普通の分析計を２台１５’、１５″使用している点
が相違するだけで、動作の態様は全く同じであるから、
第４図についてこれ以上説明することは不要であろう。

以上説明した通りであるから、この考案によれば、ガス
分析装置において、高価な恒温槽等を要することなく、
一方の半透膜気相除湿器を出た採取ガスを他方の除湿器
へパージ用乾燥ガスとして相互に流すようにするだけで
、誤差の少ない正確な濃度測定が可能になるという利点
があり、特に化学発光式分析計のように、測定径分析計
から排出されるガスが腐蝕性を帯びるような場合に用い
て好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、半透膜気相除湿器の断面図、第１Ａ図は第１
図において線Ｘ−Ｘ’に沿った断面図、第２図は従来の
ガス分析装置の構成概要図、第３図はこの考案の一実施
例要部の構成概要図、第４図はこの考案の別の実施例の
要部を示す概要図である。 図において、１は外管、２は仕切板、３は内管、４は入
口、５は出口、６は入口、７は出口、８はガスサンプリ
ングプローブ、９はＮＨ３コンバータ、１０はＮＯ２コ
ンバータ、１１もＮＯ□コンバータ、１２は半透膜気相
除湿器、１３はポンプ、１４と１５はそれぞれニードル
弁材流量計、を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半透膜の内側にウェットガスを流し、外側にパージ用乾
   燥ガスを流すことにより、ウェットガス中の水蒸気を該
   膜を透過して外側ヘパージすることのできる第１および
   第２の半透膜気相除湿器と、前記第１の除湿器により除
   湿されたガス（試料ガス）が流通する試料セルと、前記
   第２の除湿器により除湿されたガス（基準ガス）が流通
   する基準セルと、前記両セルにおける各ガスの特性の差
   を測定する手段と、前記試料ガスを試料セルへ導く際、
   その一部を第２の除湿器へ、また前記基準ガスを基準セ
   ルへ導く際、その一部を第１の除湿器へ、それぞれパー
   ジ用乾燥ガスとして供給する手段とを有して成ることを
   特徴とするガス分析装置。