JPH10142119A - ガス状溶媒中の物質濃度の算出方法とその装置 - Google Patents
ガス状溶媒中の物質濃度の算出方法とその装置Info
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- JPH10142119A JPH10142119A JP9299747A JP29974797A JPH10142119A JP H10142119 A JPH10142119 A JP H10142119A JP 9299747 A JP9299747 A JP 9299747A JP 29974797 A JP29974797 A JP 29974797A JP H10142119 A JPH10142119 A JP H10142119A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
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- G01N33/0011—Sample conditioning
- G01N33/0018—Sample conditioning by diluting a gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス状溶媒中の物質濃度を正確に算出するこ
と。 【解決手段】 物質濃度の名目上の測定範囲を有する化
学センサを使用してガス状溶媒中の物質濃度を算出する
ための方法であって、ガス状溶媒からの試料流の採取
と、調整可能の希釈比をもつ測定ガス流に加えた混合装
置内での希釈ガス流と試料ガス流の混合と、検出信号を
発生するための化学センサへの測定ガス流の供給と、化
学センサによって検出された物質濃度が名目上の測定範
囲に保持される希釈比の再調整とにより、ガス溶媒中の
物質濃度を算出する方法において、試料ガス流（１）と
希釈ガス流（２）とがそれぞれ交互に相前後して限定さ
れた容積流で規則的時間間隔で混合装置（１６）に供給
され、かつ、希釈比が規則的時間間隔比に基づいて計算
されるようにする。
と。 【解決手段】 物質濃度の名目上の測定範囲を有する化
学センサを使用してガス状溶媒中の物質濃度を算出する
ための方法であって、ガス状溶媒からの試料流の採取
と、調整可能の希釈比をもつ測定ガス流に加えた混合装
置内での希釈ガス流と試料ガス流の混合と、検出信号を
発生するための化学センサへの測定ガス流の供給と、化
学センサによって検出された物質濃度が名目上の測定範
囲に保持される希釈比の再調整とにより、ガス溶媒中の
物質濃度を算出する方法において、試料ガス流（１）と
希釈ガス流（２）とがそれぞれ交互に相前後して限定さ
れた容積流で規則的時間間隔で混合装置（１６）に供給
され、かつ、希釈比が規則的時間間隔比に基づいて計算
されるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス状溶媒中の物
質濃度を算出するための方法と、前記方法に適した装置
とに関する。
質濃度を算出するための方法と、前記方法に適した装置
とに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガス状溶媒中の物質濃度を算出するため
の化学センサもしくは電気化学センサは、いわゆる名目
上の測定範囲を有し、この測定範囲内に限定された精度
で測定することが可能である。この名目上の測定範囲外
では、センサの作動が不正確になり、さらに名目上の測
定範囲から著しく逸脱する場合、破損する危険がある。
の化学センサもしくは電気化学センサは、いわゆる名目
上の測定範囲を有し、この測定範囲内に限定された精度
で測定することが可能である。この名目上の測定範囲外
では、センサの作動が不正確になり、さらに名目上の測
定範囲から著しく逸脱する場合、破損する危険がある。
【０００３】上述のようなセンサは、この結果まず第一
に、測定する物質に予想される濃度が、この名目上の測
定範囲内に予想しうる場合にのみ、ガス状溶媒の前述の
ような濃度測定に適しているにすぎない。この名目上の
測定範囲は、多くの適用事例にとり十分なものではな
い。なぜなら予想される濃度値がそれよりもはるかに大
きい帯域を有する可能性があるからである。
に、測定する物質に予想される濃度が、この名目上の測
定範囲内に予想しうる場合にのみ、ガス状溶媒の前述の
ような濃度測定に適しているにすぎない。この名目上の
測定範囲は、多くの適用事例にとり十分なものではな
い。なぜなら予想される濃度値がそれよりもはるかに大
きい帯域を有する可能性があるからである。
【０００４】上記の問題を解決するために、たとえばド
イツ特許第４４０７３４５Ａ１号から、本発明はこの特
許から出発しているが、該当する物質濃度がセンサの名
目上の測定範囲内にある場合に限り、希釈されている測
定ガス流を化学センサに供給することが知られている。
したがって、逆算によりガス状溶媒中の物質濃度の現在
値を決定することができる。
イツ特許第４４０７３４５Ａ１号から、本発明はこの特
許から出発しているが、該当する物質濃度がセンサの名
目上の測定範囲内にある場合に限り、希釈されている測
定ガス流を化学センサに供給することが知られている。
したがって、逆算によりガス状溶媒中の物質濃度の現在
値を決定することができる。
【０００５】したがって具体的には、まず初めにガス状
溶媒から試料ガス流が採取され、かつ、混合装置で希釈
ガス流を、特に周囲環境から得られた空気流を測定ガス
流に加えて混合される。このとき希釈比は、試料ガス流
と希釈ガス流の割合の変動によって変化し、かつ、一定
の値に調節することができる。このようにして得られた
測定ガス流が化学センサに案内され、この化学センサが
物質濃度の基準となる検出信号を発生する。検出された
濃度が名目上の測定範囲外にある場合、希釈比の再調整
により試料ガス流中の濃度が再処理される。ガス状溶媒
中の物質濃度は、これで希釈比を考慮して検出信号を評
価することにより算出される。
溶媒から試料ガス流が採取され、かつ、混合装置で希釈
ガス流を、特に周囲環境から得られた空気流を測定ガス
流に加えて混合される。このとき希釈比は、試料ガス流
と希釈ガス流の割合の変動によって変化し、かつ、一定
の値に調節することができる。このようにして得られた
測定ガス流が化学センサに案内され、この化学センサが
物質濃度の基準となる検出信号を発生する。検出された
濃度が名目上の測定範囲外にある場合、希釈比の再調整
により試料ガス流中の濃度が再処理される。ガス状溶媒
中の物質濃度は、これで希釈比を考慮して検出信号を評
価することにより算出される。
【０００６】これに関連して、特に可能な限り正確な希
釈比の知見を得ることが重要である。なぜならこの希釈
比が測定結果の精度を直接決めるからである。この目的
のために（別の）物質成分の濃度が希釈する前後に測定
され、かつ、ここから希釈比が決められる。そのための
前提条件は、この（別の）物質成分が両方の位置の一方
で、すなわち混合前または混合後の位置で知られ、か
つ、一定であることである。好ましく再現される解決策
の１つは、希釈ガス流として空気流を使用することであ
り、この空気流は周囲環境から採取される。試料ガス流
と混合する前の、公知の一定量存在する物質成分とし
て、たとえば酸素を考慮することができる。混合前と混
合後の酸素濃度の比率から、確実に希釈比を決定するこ
とができる。
釈比の知見を得ることが重要である。なぜならこの希釈
比が測定結果の精度を直接決めるからである。この目的
のために（別の）物質成分の濃度が希釈する前後に測定
され、かつ、ここから希釈比が決められる。そのための
前提条件は、この（別の）物質成分が両方の位置の一方
で、すなわち混合前または混合後の位置で知られ、か
つ、一定であることである。好ましく再現される解決策
の１つは、希釈ガス流として空気流を使用することであ
り、この空気流は周囲環境から採取される。試料ガス流
と混合する前の、公知の一定量存在する物質成分とし
て、たとえば酸素を考慮することができる。混合前と混
合後の酸素濃度の比率から、確実に希釈比を決定するこ
とができる。
【０００７】この場合の欠点は、希釈比を算出するため
のコストが比較的高いことである。たとえば追加のセン
サを１つ設け、特に該センサの検出信号を評価する必要
がある。これに伴って生ずるソフトウエアのコストはか
なりの額に上り、特に動的処理過程で、すなわち希釈比
を再調整する必要のある測定物質濃度が変動する場合で
ある。
のコストが比較的高いことである。たとえば追加のセン
サを１つ設け、特に該センサの検出信号を評価する必要
がある。これに伴って生ずるソフトウエアのコストはか
なりの額に上り、特に動的処理過程で、すなわち希釈比
を再調整する必要のある測定物質濃度が変動する場合で
ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明が解
決しようとする問題点は、上述の欠点を防ぐことができ
る、冒頭に述べた方式の、ガス状溶媒中の物質濃度を算
出するための方法と装置を開発することである。特に、
化学センサの名目上の測定範囲を維持することは、この
名目上の範囲外にあるガス状溶媒の物質濃度において
も、可能な限り簡単な構造の手段と、可能な限り少ない
ソフトウエアコストとで実現しなければならない。
決しようとする問題点は、上述の欠点を防ぐことができ
る、冒頭に述べた方式の、ガス状溶媒中の物質濃度を算
出するための方法と装置を開発することである。特に、
化学センサの名目上の測定範囲を維持することは、この
名目上の範囲外にあるガス状溶媒の物質濃度において
も、可能な限り簡単な構造の手段と、可能な限り少ない
ソフトウエアコストとで実現しなければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この問題は請求項１の特
徴を有する方法により解決される。そして、その好まし
い方法の変形態様は、以下の従属請求項に定義されてい
る。
徴を有する方法により解決される。そして、その好まし
い方法の変形態様は、以下の従属請求項に定義されてい
る。
【００１０】さらに、上記問題は、請求項１１の特徴に
記載されている、前記方法を実施するために適した装置
によって解決される。この装置の好ましい実施態様は、
以下の従属請求項に記載されている。
記載されている、前記方法を実施するために適した装置
によって解決される。この装置の好ましい実施態様は、
以下の従属請求項に記載されている。
【００１１】本発明は、試料ガス流と希釈ガス流とを交
互に相前後して規則的時間間隔で供給し、かつ、規則的
時間間隔比から希釈比を計算するという考え方に基づい
ている。そのための前提条件は、試料ガス流と希釈ガス
流とがそれぞれ限定された容積流で搬送されることであ
る。この長所は、希釈比を決定するために特別のセンサ
を必要としないことである。規則的時間間隔比は、一方
で試料ガス流と、他方で希釈ガス流の供給に割当てられ
る時間割合の商から問題なく決定することができる。時
間測定は、それ自体ありふれたことであり、通常、マイ
クロプロセッサユニットによって制御されているタイマ
モジュールを利用しておこなうことができる。
互に相前後して規則的時間間隔で供給し、かつ、規則的
時間間隔比から希釈比を計算するという考え方に基づい
ている。そのための前提条件は、試料ガス流と希釈ガス
流とがそれぞれ限定された容積流で搬送されることであ
る。この長所は、希釈比を決定するために特別のセンサ
を必要としないことである。規則的時間間隔比は、一方
で試料ガス流と、他方で希釈ガス流の供給に割当てられ
る時間割合の商から問題なく決定することができる。時
間測定は、それ自体ありふれたことであり、通常、マイ
クロプロセッサユニットによって制御されているタイマ
モジュールを利用しておこなうことができる。
【００１２】希釈比の計算は、試料ガス流と希釈ガス流
との容積流が同じ値を有するとき、特に簡単におこなう
ことができる。この場合には、規則的時間間隔比はすで
に直接希釈比に相当する。この場合の計算もしくはソフ
トウエアコストは極くわずかである。
との容積流が同じ値を有するとき、特に簡単におこなう
ことができる。この場合には、規則的時間間隔比はすで
に直接希釈比に相当する。この場合の計算もしくはソフ
トウエアコストは極くわずかである。
【００１３】好ましくは、試料ガス流と希釈ガス流は混
合弁を介して供給され、その際、特に簡単な構造上の構
成は、往復切替により交互に試料ガス流と体積ガス流と
を明渡す３／２路弁を使用することにより可能になる。
このとき制御装置は、単に所望の希釈比に調整するため
に、切替パルスを規則的時間間隔で与えるだけである。
同様に、３／２路弁の代わりに、２つの平行配置した２
／２路弁を使用することも可能である。
合弁を介して供給され、その際、特に簡単な構造上の構
成は、往復切替により交互に試料ガス流と体積ガス流と
を明渡す３／２路弁を使用することにより可能になる。
このとき制御装置は、単に所望の希釈比に調整するため
に、切替パルスを規則的時間間隔で与えるだけである。
同様に、３／２路弁の代わりに、２つの平行配置した２
／２路弁を使用することも可能である。
【００１４】好ましくは、中央制御装置によって混合弁
が作動され、前記中央制御装置が化学センサの検出信号
を評価し、かつ、直接そこから必要な規則的時間間隔比
を決定し、この規則的時間間隔比は名目上の測定範囲を
維持するために必要になる。この結果、ガス状溶媒中の
物質濃度を迅速に算出することが可能になる。
が作動され、前記中央制御装置が化学センサの検出信号
を評価し、かつ、直接そこから必要な規則的時間間隔比
を決定し、この規則的時間間隔比は名目上の測定範囲を
維持するために必要になる。この結果、ガス状溶媒中の
物質濃度を迅速に算出することが可能になる。
【００１５】この結果原則として本発明に基づく方法
は、動的測定法としても指定することができ、この測定
法では希釈比が連続的に再調整される。算出する物質濃
度の変動は、連続的に希釈比に適合させることにより、
測定ガス流が常に化学センサの名目上の測定範囲内の濃
度を有する場合に補償される。
は、動的測定法としても指定することができ、この測定
法では希釈比が連続的に再調整される。算出する物質濃
度の変動は、連続的に希釈比に適合させることにより、
測定ガス流が常に化学センサの名目上の測定範囲内の濃
度を有する場合に補償される。
【００１６】極端な場合では、測定ガス流の濃度が実質
的に一定であり−かつそれとともにセンサの最適測定値
に−維持されるため、この結果、規則的時間間隔比はガ
ス状溶媒中の物質の初期濃度に直接比例する。測定結果
の精度は、これによりまず第一に時間測定の精度に依存
するが、これは実際上まったく問題はない。
的に一定であり−かつそれとともにセンサの最適測定値
に−維持されるため、この結果、規則的時間間隔比はガ
ス状溶媒中の物質の初期濃度に直接比例する。測定結果
の精度は、これによりまず第一に時間測定の精度に依存
するが、これは実際上まったく問題はない。
【００１７】希釈ガス流として、空気流の使用が好まし
いことが証明されており、この空気流は直接周囲環境か
ら得ることができる。通常、空気は直接周囲環境から採
取できるが、必要がある場合には空気フィルタを介して
直接混合装置に供給することもできる。
いことが証明されており、この空気流は直接周囲環境か
ら得ることができる。通常、空気は直接周囲環境から採
取できるが、必要がある場合には空気フィルタを介して
直接混合装置に供給することもできる。
【００１８】同様に、希釈ガス流として別のガス流、た
とえばボトルからのガス流を使用することができる。特
に適性が証明されているのは窒素ガスである。たとえば
バイパス付きポンプ、バイパス付き圧力制御装置のよう
な適切な措置を講ずることにより、希釈ガス流が混合弁
に無圧で供給されることを保証しなければならない。
とえばボトルからのガス流を使用することができる。特
に適性が証明されているのは窒素ガスである。たとえば
バイパス付きポンプ、バイパス付き圧力制御装置のよう
な適切な措置を講ずることにより、希釈ガス流が混合弁
に無圧で供給されることを保証しなければならない。
【００１９】本発明に基づくその他の構成は、複数の化
学センサがガス状溶媒の複数の物質を検出するために備
えられることを考慮している。その場合では、希釈比の
調整は測定開始時に予想される名目上の測定範囲から最
も離れている化学センサの検出信号を基準にしておこな
われる。これにより大幅に危険にさらされるセンサを確
実に保護することが保証される。
学センサがガス状溶媒の複数の物質を検出するために備
えられることを考慮している。その場合では、希釈比の
調整は測定開始時に予想される名目上の測定範囲から最
も離れている化学センサの検出信号を基準にしておこな
われる。これにより大幅に危険にさらされるセンサを確
実に保護することが保証される。
【００２０】好ましくは、１つまたはそれ以上の先行す
る測定の検出信号から出発して、十分に予想されるそれ
以後に出てくる測定の検出信号が決められ、これにした
がって希釈比が濃差形成により調整することができる。
予想されるこの検出信号の前評価により、測定値が名目
上の測定範囲内に生ずるような仕方で迅速に再調整する
ことができる。これにより多くの場合、現在の検出信号
がすでにセンサの名目上の測定範囲に関係することにな
るので、再調整を省くことができる。
る測定の検出信号から出発して、十分に予想されるそれ
以後に出てくる測定の検出信号が決められ、これにした
がって希釈比が濃差形成により調整することができる。
予想されるこの検出信号の前評価により、測定値が名目
上の測定範囲内に生ずるような仕方で迅速に再調整する
ことができる。これにより多くの場合、現在の検出信号
がすでにセンサの名目上の測定範囲に関係することにな
るので、再調整を省くことができる。
【００２１】連続的に測定する場合、希釈比は段階的に
変化させることができる。すなわち、名目上の測定範囲
を越える場合である。他方、連続的にあたかも無段階的
に希釈比を変化させる方法があり、これにより測定値
は、名目上の測定範囲もしくは最適測定値の比較的狭い
間隔に維持することができる。
変化させることができる。すなわち、名目上の測定範囲
を越える場合である。他方、連続的にあたかも無段階的
に希釈比を変化させる方法があり、これにより測定値
は、名目上の測定範囲もしくは最適測定値の比較的狭い
間隔に維持することができる。
【００２２】本発明に基づく、化学センサの名目上の測
定範囲を保持するためのガス状溶媒から採取される試料
ガス流の動的希釈の方法は、名目上の測定範囲が維持さ
れているか否かを確認するために、このセンサの電気検
出信号を使用する。この検出信号が名目上の測定範囲
（全測定範囲の部分領域）外にあるとき、希釈比が変化
する。ここで希釈比が、規則的時間間隔で交互に試料ガ
ス流と希釈ガス流とを順番に供給することにより達成さ
れる。
定範囲を保持するためのガス状溶媒から採取される試料
ガス流の動的希釈の方法は、名目上の測定範囲が維持さ
れているか否かを確認するために、このセンサの電気検
出信号を使用する。この検出信号が名目上の測定範囲
（全測定範囲の部分領域）外にあるとき、希釈比が変化
する。ここで希釈比が、規則的時間間隔で交互に試料ガ
ス流と希釈ガス流とを順番に供給することにより達成さ
れる。
【００２３】前記方法の実施に適している装置は、以下
の主要構成要素を有する。 ａ）試料ガス流を採取するための装置 ｂ）試料ガス流と希釈ガス流が混合弁を介して規則的時
間間隔で交互に混合装置に供給され、ここで測定ガス流
に加えて混合される、希釈ガス流を含む試料ガス流を希
釈するための希釈装置 ｃ）測定ガス流中の物質濃度の基準となる検出信号を発
生するための少なくとも１つの化学センサ ｄ）測定ガス流中の物質濃度が化学センサの名目上の測
定範囲で保持されるように、規則的時間間隔を与えるこ
とにより検出された濃度に応じて希釈比を再調整するた
めの制御装置。
の主要構成要素を有する。 ａ）試料ガス流を採取するための装置 ｂ）試料ガス流と希釈ガス流が混合弁を介して規則的時
間間隔で交互に混合装置に供給され、ここで測定ガス流
に加えて混合される、希釈ガス流を含む試料ガス流を希
釈するための希釈装置 ｃ）測定ガス流中の物質濃度の基準となる検出信号を発
生するための少なくとも１つの化学センサ ｄ）測定ガス流中の物質濃度が化学センサの名目上の測
定範囲で保持されるように、規則的時間間隔を与えるこ
とにより検出された濃度に応じて希釈比を再調整するた
めの制御装置。
【００２４】上記装置は、構造的に簡単な構成を特徴と
し、さらに希釈比の調整もしくはその再処理が非常に簡
単になる。
し、さらに希釈比の調整もしくはその再処理が非常に簡
単になる。
【００２５】好ましくは、可能な限り試料ガス流と希釈
ガス流との集中的な均一の混合を保証するため、組込型
渦流発生装置を備えた混合室として混合装置が仕上げら
れる。これは本発明との関連においては特に重要であ
る。なぜなら部分ガス流が交互に混合室に供給されるか
らである。渦流発生装置として、たとえばノズル、キャ
ピラリまたは、いわゆる激しい渦流の発生により内部の
混合を比較的小容積で可能にする静混合装置が適してい
る。
ガス流との集中的な均一の混合を保証するため、組込型
渦流発生装置を備えた混合室として混合装置が仕上げら
れる。これは本発明との関連においては特に重要であ
る。なぜなら部分ガス流が交互に混合室に供給されるか
らである。渦流発生装置として、たとえばノズル、キャ
ピラリまたは、いわゆる激しい渦流の発生により内部の
混合を比較的小容積で可能にする静混合装置が適してい
る。
【００２６】好ましくは、採取された試料ガス流が直接
化学センサに供給される、希釈装置を迂回するためのバ
イパスが設けられる。上述のような変形態様は、予想さ
れる濃度値に基づいて化学センサが名目上の測定範囲で
駆動することができ、かつ、希釈が個別的な場合にのみ
測定値を越えることから必要になる場合に、提供され
る。
化学センサに供給される、希釈装置を迂回するためのバ
イパスが設けられる。上述のような変形態様は、予想さ
れる濃度値に基づいて化学センサが名目上の測定範囲で
駆動することができ、かつ、希釈が個別的な場合にのみ
測定値を越えることから必要になる場合に、提供され
る。
【００２７】一種の緩衝装置として利用され、試料ガス
流の供給領域における変動を調整することができる前室
を、直接混合弁の前に前置することも長所とすることが
できる。
流の供給領域における変動を調整することができる前室
を、直接混合弁の前に前置することも長所とすることが
できる。
【００２８】最後に、測定ガス流のための搬送ポンプが
混合室に後置されることが長所である。混合弁の瞬間の
位置に依存して、この搬送ポンプは試料ガスまたは希釈
ガスを搬送する。この混合室の後に選択した配列によ
り、測定ガス流が均一に混合されポンプに吸込まれ、セ
ンサへの供給が保証される。
混合室に後置されることが長所である。混合弁の瞬間の
位置に依存して、この搬送ポンプは試料ガスまたは希釈
ガスを搬送する。この混合室の後に選択した配列によ
り、測定ガス流が均一に混合されポンプに吸込まれ、セ
ンサへの供給が保証される。
【００２９】
【発明の実施の形態】本発明は、以下に図示した例をも
とにしてより詳しく説明される。
とにしてより詳しく説明される。
【００３０】原則的な処理方法は、図１から明らかであ
る。これは、調査するガス状溶媒１００、たとえば焼却
施設の排煙中の特定物質の含有量（濃度）について調査
するものである。このために化学センサ２０が備えら
れ、該化学センサの検出信号２２が中央制御装置２４に
供給され、この中央制御装置で前記検出信号が評価かつ
例示され、記憶または再処理される。化学センサ２０
は、調査する物質濃度に対し、それぞれ固有の名目上の
測定範囲を有し、この測定範囲は検出信号２２の名目上
の域値と関係する。
る。これは、調査するガス状溶媒１００、たとえば焼却
施設の排煙中の特定物質の含有量（濃度）について調査
するものである。このために化学センサ２０が備えら
れ、該化学センサの検出信号２２が中央制御装置２４に
供給され、この中央制御装置で前記検出信号が評価かつ
例示され、記憶または再処理される。化学センサ２０
は、調査する物質濃度に対し、それぞれ固有の名目上の
測定範囲を有し、この測定範囲は検出信号２２の名目上
の域値と関係する。
【００３１】ガス状溶媒１００から試料ガス流１が採取
される。このために搬送ポンプ１０が設けられ、この搬
送ポンプが試料ガス流１を連続的にかつ一定の容積流で
搬送し、この容積流はあらゆる運転状態で常に一定であ
る。試料ガス流１は、混合室１６の混合弁３０を介して
供給される。混合弁３０は規則的に運動する３／２路弁
であり、この弁を制御装置２４が制御信号２６で駆動す
る。
される。このために搬送ポンプ１０が設けられ、この搬
送ポンプが試料ガス流１を連続的にかつ一定の容積流で
搬送し、この容積流はあらゆる運転状態で常に一定であ
る。試料ガス流１は、混合室１６の混合弁３０を介して
供給される。混合弁３０は規則的に運動する３／２路弁
であり、この弁を制御装置２４が制御信号２６で駆動す
る。
【００３２】さらに混合弁３０を介して、希釈ガス流２
が混合室１６に供給され、この混合室で、ここに詳しく
図示していない渦流発生装置により、測定ガス流３に加
えて試料ガス流１が集中的に混合される。測定ガス流３
は、搬送ポンプ１２を使用して限定かつ一定に維持され
た容積流でキャピラリ１８を介して化学センサ２０に供
給される。化学センサ２０は、これにより（希釈され
た）測定ガス流３内の該当する物質濃度を把握し、希釈
比に依存してガス状溶媒１００内に存在する（真の）濃
度へこの濃度が逆算されなければならない。
が混合室１６に供給され、この混合室で、ここに詳しく
図示していない渦流発生装置により、測定ガス流３に加
えて試料ガス流１が集中的に混合される。測定ガス流３
は、搬送ポンプ１２を使用して限定かつ一定に維持され
た容積流でキャピラリ１８を介して化学センサ２０に供
給される。化学センサ２０は、これにより（希釈され
た）測定ガス流３内の該当する物質濃度を把握し、希釈
比に依存してガス状溶媒１００内に存在する（真の）濃
度へこの濃度が逆算されなければならない。
【００３３】混合弁３０は、規則的に試料ガス流１と希
釈ガス流２との間で交互に往復切替をし、この結果、混
合弁３０と混合室１６との間の（ここに詳しく示してい
ない）管部分でその都度順番に試料ガス流１と希釈ガス
流２の部分容積（パッケージ）が存在する。混合弁３０
は単に２つの切替状態をもつだけなので、試料ガス流１
のための流路または希釈ガス流２のための流路が明け渡
される。混合弁３０が試料ガス流１のための流路を明け
渡している間、希釈ガス流２の流路は閉じられている。
混合弁３０の切替時に、試料ガス流１のための流路が閉
じられ、それと同時に希釈ガス流２のための流路が明け
渡される。希釈ガス流２は、搬送ポンプ１２が混合室１
６と混合弁３０を介して周囲環境から空気を吸込むこと
により生ずる。
釈ガス流２との間で交互に往復切替をし、この結果、混
合弁３０と混合室１６との間の（ここに詳しく示してい
ない）管部分でその都度順番に試料ガス流１と希釈ガス
流２の部分容積（パッケージ）が存在する。混合弁３０
は単に２つの切替状態をもつだけなので、試料ガス流１
のための流路または希釈ガス流２のための流路が明け渡
される。混合弁３０が試料ガス流１のための流路を明け
渡している間、希釈ガス流２の流路は閉じられている。
混合弁３０の切替時に、試料ガス流１のための流路が閉
じられ、それと同時に希釈ガス流２のための流路が明け
渡される。希釈ガス流２は、搬送ポンプ１２が混合室１
６と混合弁３０を介して周囲環境から空気を吸込むこと
により生ずる。
【００３４】この切替状態が持続する間、搬送ポンプ１
０がさらに試料ガスを搬送するので、流れ方向に見たと
き、混合弁３０の前に分岐１４が生じ、この分岐を介し
て試料ガス流１がバイパス流４として、たとえば下向流
領域（排気口）におけるガス状溶媒１００に還流され
る。この場合には、試料ガス流１の容積流はバイパス流
４の容積流に相当する。
０がさらに試料ガスを搬送するので、流れ方向に見たと
き、混合弁３０の前に分岐１４が生じ、この分岐を介し
て試料ガス流１がバイパス流４として、たとえば下向流
領域（排気口）におけるガス状溶媒１００に還流され
る。この場合には、試料ガス流１の容積流はバイパス流
４の容積流に相当する。
【００３５】混合弁３０が新たに試料ガス流１のための
管を明け渡したとき、直ちに試料ガス流が混合室１６に
供給され、しかも搬送ポンプ１２によって設定された容
積流で供給される。この容積流は搬送ポンプ１０によっ
て搬送された試料ガス流１よりも少ないので、試料ガス
の一部はさらにバイパス流４を経由して逃れる。
管を明け渡したとき、直ちに試料ガス流が混合室１６に
供給され、しかも搬送ポンプ１２によって設定された容
積流で供給される。この容積流は搬送ポンプ１０によっ
て搬送された試料ガス流１よりも少ないので、試料ガス
の一部はさらにバイパス流４を経由して逃れる。
【００３６】上述から明らかなことは、希釈比、すなわ
ち希釈ガス流２の容積流に対する試料ガス流１の容積流
の比率は、規則的時間間隔比を変化させることにより調
整することができ、これにより混合弁３０が往復切替さ
れる。そのために必要な制御信号２６は中央制御装置２
４によって作られるので、簡単な方法で検出信号２２を
評価することにより、検出信号２２が所定の域値の範囲
内にないような場合でも、直ちに再調整することができ
る。この簡単な措置で希釈比を変化させることにより、
化学センサは常にその名目上の測定範囲で駆動すること
が保証される。特にこのコンセプトは、測定値が非常に
激しい時間的変動を受けるような場合でも、物質濃度の
連続的（動的）な把握も可能にする。
ち希釈ガス流２の容積流に対する試料ガス流１の容積流
の比率は、規則的時間間隔比を変化させることにより調
整することができ、これにより混合弁３０が往復切替さ
れる。そのために必要な制御信号２６は中央制御装置２
４によって作られるので、簡単な方法で検出信号２２を
評価することにより、検出信号２２が所定の域値の範囲
内にないような場合でも、直ちに再調整することができ
る。この簡単な措置で希釈比を変化させることにより、
化学センサは常にその名目上の測定範囲で駆動すること
が保証される。特にこのコンセプトは、測定値が非常に
激しい時間的変動を受けるような場合でも、物質濃度の
連続的（動的）な把握も可能にする。
【００３７】上述の例で実現されたように、試料ガス流
１と希釈ガス流２の容積流が一致している場合、規則的
時間間隔比と、測定ガス流３で算出された物質濃度値と
からガス状溶媒１００中に存在する（真の）濃度値に直
接換算することができる。たとえば混合弁３０は、１／
１０秒対９／１０秒の比率で、試料ガス流１と希釈ガス
流２との間で往復切替されたとき、これは１０対１の希
釈比をもつ測定ガス流３を生じさせる。化学センサ２０
により検出された濃度値は、この結果、実際に支配して
いる濃度を定量するために、単に係数１０を乗じればよ
いことになる。有効な測定範囲は、この場合、係数１０
の分だけ増加されている。
１と希釈ガス流２の容積流が一致している場合、規則的
時間間隔比と、測定ガス流３で算出された物質濃度値と
からガス状溶媒１００中に存在する（真の）濃度値に直
接換算することができる。たとえば混合弁３０は、１／
１０秒対９／１０秒の比率で、試料ガス流１と希釈ガス
流２との間で往復切替されたとき、これは１０対１の希
釈比をもつ測定ガス流３を生じさせる。化学センサ２０
により検出された濃度値は、この結果、実際に支配して
いる濃度を定量するために、単に係数１０を乗じればよ
いことになる。有効な測定範囲は、この場合、係数１０
の分だけ増加されている。
【００３８】制御装置２４は、たとえば規則的時間間隔
比が所定の段階で、現在の検出信号２２が先行する域値
を離れるおそれがあるとき、常に変更するようにプログ
ラムすることができる。この関連の中で目的に応じて、
その都度規則的時間間隔比が２倍にできるので、この結
果、希釈工程の順番は二重になる。
比が所定の段階で、現在の検出信号２２が先行する域値
を離れるおそれがあるとき、常に変更するようにプログ
ラムすることができる。この関連の中で目的に応じて、
その都度規則的時間間隔比が２倍にできるので、この結
果、希釈工程の順番は二重になる。
【００３９】同様に、希釈比の変化は無段階でおこなう
ことも可能であり、これにより最終的に、現在の（真
の）物質濃度をもっぱら（連続的に変化する）希釈比と
関係させるために、測定値を常に一定の所定の最適値に
維持することも可能である。このためには当然ながら、
ガス流路内のむだ時間とセンサの遅れ時間とを考慮する
ために、比較的高い見積コストが必要になる。
ことも可能であり、これにより最終的に、現在の（真
の）物質濃度をもっぱら（連続的に変化する）希釈比と
関係させるために、測定値を常に一定の所定の最適値に
維持することも可能である。このためには当然ながら、
ガス流路内のむだ時間とセンサの遅れ時間とを考慮する
ために、比較的高い見積コストが必要になる。
【００４０】図２に示した構成は、図１に記載した当初
の構成に基づくものである。２つの平行に接続された流
路に分割されている化学センサ２０の数が多くなるほ
か、特に全構成要素を迂回するバイパス管３６が際立
ち、この構成要素が試料ガス流１の希釈を遂行する。バ
イパス管３６は、分岐１４で２つに分かれ、搬送ポンプ
１２の後とキャピラリ１８の前で還流される。このバイ
パス管は、これにより引き続きいわゆる標準運転を可能
にし、この運転では試料ガス流１が希釈されずに化学セ
ンサ２０に供給される。さらに、バイパス管３６の中に
弁３２が挿入され、この弁は３／２路弁として仕上げら
れ、それぞれの切替位置に応じてバイパス管３６を連通
させ、または該バイパス管を排気口に案内する流路の明
け渡して遮断する。
の構成に基づくものである。２つの平行に接続された流
路に分割されている化学センサ２０の数が多くなるほ
か、特に全構成要素を迂回するバイパス管３６が際立
ち、この構成要素が試料ガス流１の希釈を遂行する。バ
イパス管３６は、分岐１４で２つに分かれ、搬送ポンプ
１２の後とキャピラリ１８の前で還流される。このバイ
パス管は、これにより引き続きいわゆる標準運転を可能
にし、この運転では試料ガス流１が希釈されずに化学セ
ンサ２０に供給される。さらに、バイパス管３６の中に
弁３２が挿入され、この弁は３／２路弁として仕上げら
れ、それぞれの切替位置に応じてバイパス管３６を連通
させ、または該バイパス管を排気口に案内する流路の明
け渡して遮断する。
【００４１】さらにバイパス管３６の還流点に弁３４が
設けられ、この弁は選択によりバイパス管３６を介した
流路に、または測定ガス流３のための流路に明け渡す。
設けられ、この弁は選択によりバイパス管３６を介した
流路に、または測定ガス流３のための流路に明け渡す。
【００４２】標準運転では弁３２、３４（および混合弁
３０）が静止位置にあり、この結果、試料ガス流１はバ
イパス管３６を介した流路を取る。試料ガス流１は、搬
送ポンプ１０によって維持される。搬送ポンプ１２はオ
フである。
３０）が静止位置にあり、この結果、試料ガス流１はバ
イパス管３６を介した流路を取る。試料ガス流１は、搬
送ポンプ１０によって維持される。搬送ポンプ１２はオ
フである。
【００４３】希釈運転のために弁３２、３４が連通され
る（通流される）。搬送ポンプ１０が試料ガスを緩衝装
置として作用する前室１５に搬送し、そこで規則的に運
動する混合弁３０を介して混合室１６へ搬送する。あふ
れた試料ガスは、依然として分岐１４と連通された弁３
２とを介して排気口に送風することができる。さらに搬
送ポンプ１２により、希釈ガス流は規則的に運動する混
合弁３０を介して吸込まれ、同様に混合室１６に供給さ
れる。これにより、この運転方式は、冒頭で述べた処理
方法と一致する。
る（通流される）。搬送ポンプ１０が試料ガスを緩衝装
置として作用する前室１５に搬送し、そこで規則的に運
動する混合弁３０を介して混合室１６へ搬送する。あふ
れた試料ガスは、依然として分岐１４と連通された弁３
２とを介して排気口に送風することができる。さらに搬
送ポンプ１２により、希釈ガス流は規則的に運動する混
合弁３０を介して吸込まれ、同様に混合室１６に供給さ
れる。これにより、この運転方式は、冒頭で述べた処理
方法と一致する。
【００４４】念のために述べておくことにするが、試料
ガス流１が希釈されない、いわゆる標準運転は、原則と
して図１に記載の構成によっても実現することができ
る。このために、混合弁３０は、試料ガス流１の流路で
一定に連通される。測定精度が高いために、本発明は希
釈による高濃度の排煙の組成の測定に適しているのみな
らず、さらにこれにより、一連のさまざまな濃度の測定
をもとにして測定装置の補正を実施するために、公知の
組成の高濃度の試料ガスを限定して希釈することにも使
用することができる。
ガス流１が希釈されない、いわゆる標準運転は、原則と
して図１に記載の構成によっても実現することができ
る。このために、混合弁３０は、試料ガス流１の流路で
一定に連通される。測定精度が高いために、本発明は希
釈による高濃度の排煙の組成の測定に適しているのみな
らず、さらにこれにより、一連のさまざまな濃度の測定
をもとにして測定装置の補正を実施するために、公知の
組成の高濃度の試料ガスを限定して希釈することにも使
用することができる。
【図１】本方法を実施するための基本接続図である。
【図２】本方法に適した装置の基本接続図である。
１ 試料ガス流 ２ 希釈ガス流 ３ 測定ガス流 ４ バイパス流 １０ 搬送ポンプ １２ 搬送ポンプ １３ キャピラリ １４ 分岐 １５ 前室 １６ 混合室 １８ キャピラリ ２０ 化学センサ ２２ 検出信号 ２４ 制御装置 ２６ 制御信号 ３０ 混合弁 ３２ 弁 ３４ 弁 ３６ バイパス管 １００ ガス状溶媒
Claims (15)
- 【請求項１】 物質濃度の名目上の測定範囲を有する化
学センサを使用してガス状溶媒中の物質濃度を算出する
ための方法であって、 ａ）ガス状溶媒からの試料流の採取と、 ｂ）調整可能の希釈比をもつ測定ガス流に加えた混合装
置内での希釈ガス流と試料ガス流の混合と、 ｃ）検出信号を発生するための化学センサへの測定ガス
流の供給と、 ｄ）化学センサによって検出された物質濃度が名目上の
測定範囲に保持される希釈比の再調整と、 によりガス溶媒中の物質濃度を算出する方法において、 試料ガス流（１）と希釈ガス流（２）とがそれぞれ交互
に相前後して限定された容積流で規則的時間間隔で混合
装置（１６）に供給され、かつ、 希釈比が規則的時間間隔比に基づいて計算されることを
特徴とする方法。 - 【請求項２】 試料ガス流（１）と希釈ガス流（２）の
容積流が一致した値を有することを特徴とする請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 試料ガス流（１）と希釈ガス流（２）と
が混合装置（１６）の前に配設された混合弁を介して、
好ましくは３／２路弁（３０）の形態で供給され、前記
混合弁が交互に試料ガス流（１）と希釈ガス流（２）と
を明渡すことを特徴とする請求項１または２記載の方
法。 - 【請求項４】 混合弁（３０）が中央制御装置（２４）
によって駆動され、前記中央制御装置が規則的時間間隔
比を検出信号（２２）に依存して与えることを特徴とす
る請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 希釈比が連続的に再調整されることを特
徴とする上記請求項のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 希釈ガス流（２）として周囲環境から得
られた空気流またはボトルまたはそれと類似のものから
得られたガス流を使用することを特徴とする上記請求項
のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 化学センサ（２０）が確実に該化学セン
サの名目上の測定範囲で作動するように、始めに希釈比
が設定されることを特徴とする上記請求項のいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項８】 複数の化学センサ（２０）が複数の異な
る物質を検出するために設けられ、かつ、希釈比の制御
が前記化学センサ（２０）の検出信号（２２）に基づい
ておこなわれ、開始時に該化学センサの名目上の測定範
囲から最も離れていることを特徴とする上記請求項のい
ずれか１項記載の方法。 - 【請求項９】 先行する測定の化学センサ（２０）の検
出信号（２２）から出発して、前もって予想されるその
後の測定の検出信号（２２）が定められ、かつ、該検出
信号から出発して希釈比が濃差形成により調整されるこ
とを特徴とする上記請求項のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】 化学センサ（２０）の検出信号（２
２）が所定の名目上の測定範囲の間隔で段階的または無
段階的に希釈比を変化させることにより保持されること
を特徴とする上記請求項のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれか１項記
載の方法を実施するための装置であって、 ａ）試料ガス流（１）を採取するための装置と、 ｂ）試料ガス流（１）と希釈ガス流（２）とが混合弁
（３０）を介して、好ましくは３／２路弁の形式で規則
的時間間隔で交互に混合装置（１６）に供給され、か
つ、そこで測定ガス流（３）に加えて混合される希釈ガ
ス流（２）を含む試料ガス流（１）を希釈するための希
釈装置と、 ｃ）測定ガス流（３）内の物質濃度の基準として検出信
号（２２）を発生するための少なくとも１つの化学セン
サ（２０）と、 ｄ）測定ガス流（３）内の物質濃度が化学センサ（２
０）の名目上の測定範囲で保持されるように検出された
濃度に応じて規則的時間間隔を与えることにより希釈比
を再調整するための制御装置（２４）とを、 備えたことを特徴とする装置。 - 【請求項１２】 混合装置（２４）が、たとえばノズ
ル、キャピラリまたは静混合装置のような渦流発生装置
を組み込んだ混合室として仕上げられることを特徴とす
る請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 希釈装置を迂回するために切替可能の
バイパスを特徴とする請求項１１または１２記載の装
置。 - 【請求項１４】 混合弁（３０）に前置された前室（１
５）を特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項
記載の装置。 - 【請求項１５】 混合室（１６）に後置された測定ガス
流のための搬送ポンプ（１２）を特徴とする請求項１１
ないし１４のいずれか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19643981.7 | 1996-10-31 | ||
| DE19643981A DE19643981C2 (de) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Vorrichtung zum Ermitteln der Konzentration eines Stoffes in einem gasförmigen Medium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10142119A true JPH10142119A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3648618B2 JP3648618B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=7809716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29974797A Expired - Fee Related JP3648618B2 (ja) | 1996-10-31 | 1997-10-31 | ガス状溶媒中の物質濃度の算出方法とその装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5880352A (ja) |
| EP (1) | EP0840117B1 (ja) |
| JP (1) | JP3648618B2 (ja) |
| AT (1) | ATE201767T1 (ja) |
| DE (2) | DE19643981C2 (ja) |
| ES (1) | ES2159077T3 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| EP1192426A1 (en) * | 1999-07-12 | 2002-04-03 | Unit Instruments, Inc. | Pressure insensitive gas control system |
| AT413081B (de) * | 2000-03-03 | 2005-11-15 | V & F Analyse & Messtechnik | Verfahren und vorrichtung zur überführung realer, reaktiver gasgemische in einen stabilen, inerten gaszustand |
| US20020086430A1 (en) * | 2000-12-28 | 2002-07-04 | Hopmeier Michael J. | Detection technology in agriculture operations |
| EP1293769A3 (en) * | 2001-09-07 | 2004-11-03 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Flammable gas sensor and gas concentration measurement method and apparatus |
| US7200495B2 (en) | 2002-04-11 | 2007-04-03 | The Charles Stark Draper Laboratory | Method and apparatus for analyzing spatial and temporal processes of interaction |
| DE102004041621B4 (de) * | 2004-08-27 | 2007-08-02 | Testo Ag | Vorrichtung zur Analyse eines Messfluids |
| DE102006003560B4 (de) * | 2006-01-23 | 2008-01-24 | Union Apparatebaugesellschaft Mbh | Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Konzentration eines Gasbestandteils in einem Gasgemisch |
| DE102008038289A1 (de) | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Testo Ag | Verfahren zur Konzentrationsbestimmung in einem gasförmigen Medium und Vorrichtung |
| DE102009022814B4 (de) * | 2009-05-27 | 2023-06-15 | Testo Ag | Geräteanordnung zur Analyse einer Messprobe |
| US10857538B2 (en) * | 2015-12-04 | 2020-12-08 | Ttp Plc | Sample preparation system and cartridge |
| US11609216B2 (en) * | 2020-04-28 | 2023-03-21 | Teledyne Instruments, Inc. | Electro-pneumatic module for enhanced gas titration/dilution processing |
| CN111551755B (zh) * | 2020-05-12 | 2023-04-18 | 佳思德科技(深圳)有限公司 | 酒精标准气体产生装置的工作方法 |
| CN111679038B (zh) * | 2020-06-17 | 2023-08-11 | 中国计量科学研究院 | 一种烟气排放二氧化碳浓度的在线自校准监测仪 |
| CN113567612B (zh) * | 2021-06-28 | 2024-07-16 | 上海神开石油科技有限公司 | 一种基于催化燃烧原理的气测录井全烃检测方法和装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3923461A (en) * | 1974-06-07 | 1975-12-02 | Meloy Lab | Apparatus and method employing gas-permeable membrane for separating, diluting, or concentrating molecular species |
| JPS5522377A (en) * | 1978-08-08 | 1980-02-18 | Kansai Paint Co Ltd | Treatment of water paint waste water |
| JPS56118652A (en) * | 1980-02-25 | 1981-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | Humidity sensor |
| DE3135455A1 (de) * | 1981-09-08 | 1983-04-21 | Drägerwerk AG, 2400 Lübeck | Gasmischvorrichtung |
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