JPS6035877Y2 - 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。

例えば赤外線ガス分析計は、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。

しかし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℃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。

他方、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、指示計におけるゼロドリ
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サンプルガスを入口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の乾燥ガ
スを内管３の外側に通すと、ウェットサンプルガス中の
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、かかる除湿器を用いた従来の赤外線ガス分
析装置の構成例を第２図に示す。

同図を参照する。

基準ガスをサンプリングするためのプローブ８により採
取された基準ガスは、ガス流路１６を通りフィルタ９に
て除塵される。

またガス温度低下によりドレーンが発生する場合に備え
てドレーンポット１５が設けられる。

フィルタ９にて除塵された基準ガスは、ポンプ１０によ
り加圧されて半透膜気相除湿器１１の内管を通された後
、ニードル弁材流量計１２により一定流量に制御され、
更にフィルタ１３にて除塵されてから、赤外線ガス分析
計１４における基準セル１４Ａに入り、そこを出たガス
は乾燥パージガスとして半透膜気相除湿器１１の内管の
外側を通ってガス出口から大気へ放散される。

除湿器１１の内管へ導入される基準ガスは、ポンプ１０
により加圧され圧縮されているので水蒸気の分圧が高い
が、該除湿器１１の内管の外側を通ってガス出口から大
気へ放散されるガスは、大気へつながっているためすで
に大気圧近くまで減圧されていて水蒸気分圧が低いので
パージ用乾燥ガスの役割を果たすことができる。

プローブ８ａにより採取された試料ガスも全く同様にし
て、フィルタ９ａを通り、ポンプ１０ａにより加圧され
た後、除湿器１１ａの内管を通り、流量計１２ａ１フイ
ルタ１３ａを通って赤外線ガス分析計１４内の試料セル
１４Ｂに入り、そこを出たガスは除湿器１１ａの内管の
外側を通ってガス出口から大気へ放散される。

赤外線ガス分析計１４においては、基準セル１４Ａと試
料セル１４Ｂ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より駆動されるチョッパ
１４Ｅが配置され、それによって、光源１４Ｃ，１４Ｄ
からの赤外波長光を両セル１４Ａ、１４Ｂに交互に照射
する構成となっている。

そして両セル１４Ａ、１４Ｂ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１４Ｆが配
置され、これにより試料ガスの濃度測定が行なわれるよ
うになっている（なお赤外線ガス分析計の構成は周知で
あるからこれ以上詳説しない）。

従来は、以上第２図を参照して説明した如くに半透膜気
相除湿器を用いて除湿されたガスを分析計内へ導いてい
たが、この半透膜気相除湿器は、その周囲温度、ガス流
量、サンプルガスとパージ用乾燥ガスの圧力差などによ
り出口におけるガスの露点温度が変化するという欠点を
有するので、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
必要であり、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、上述の如き従来のガス分析装
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サンプルガスを他方の除湿器
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実施例を説明する。

第３図は、この考案の一実施例を示す構成概要図である
。

同図を第２図に示した従来の赤外線ガス分析装置の構成
と対比すると、除湿器１１を出た基準ガスは基準セル１
４Ａを通過した後、他方の除湿器１１ａのパージ用乾燥
ガスとして用いられ、また除湿器１１ａを出た試料ガス
は試料セル１４Ｂを通過した後、他方の除湿器１１ヘパ
ージ用乾燥ガスとして供給されていることが理解できる
であろう。

その他はほとんど変わるところがない。

なお１７は圧力計であり、除湿器１１の出口における基
準ガスの圧力を監視するためのものである。

ニードル弁材流量計１２において、二ドル弁の開度を調
整することによりガス流量を所定流量に調節すると、ガ
ス圧が変わり、除湿器１１の出口におけるガスの露点が
変わることがあるので、圧力計１７を設けてガス圧を監
視することが必要なわけである。

除湿器１１ａの出口側に設けた圧力計１７ａが同様の働
きをするものであることは説明するまでもないであろう
。

さて、半透膜気相除湿器では、その出口におけるガスの
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ば、基準側の除湿器の除湿
能力が高い（出口ガスの露点が低い）場合には、その基
準ガスを試料側の除湿器のパージ用乾燥ガスとして用い
るため試料ガスの除湿器が高まる（露点が下がる）。

試料側の露点の高いガスは、除湿能力の高い基準側除湿
器のパージ用乾燥ガスとして用いるため基準ガスの露点
温度は上がり、両ガスの露点温度が同じ値に近ずくわけ
である。

第３Ａ図は、第３図に示す実施例の変形要部を示す構成
国である。

同図は、第３図において細管式固定絞り機構１８を用い
れは圧力計１７を省略できることを示している。

細管式固定絞り機構というのは、テフロンまたはポリエ
チレンなどの有機化合物製の細管にて構成されるもので
、そこを流れる流量が例えばｏ、５１／分ならばそこで
の圧力降下は０．５ｋｏ ／ｃｆｔというように、流量
と圧力降下との関係が固定的であるように細管の内径と
長さが適当に選定されたものであり、それ自体は既知の
ものである。

第３Ａ図に示されるように、かかる細管式固定絞り機構
１８を除湿機１１の出側に設け、所定流量のガスが該機
構１８を流れるようにバイパスのニードル弁１９の開度
を調整する。

固定絞り機構１８に所定流量のガスが流れれば、該機構
における圧力降下は固定されるので、除湿器１１の出側
圧力も一定値に固定される筈であるから、出側圧力を監
視するための圧力計１７は省略してよい。

固定絞り機構１８ａとニードル弁１９ａについても全く
同様のことが云える。

以上説明した通りであるから、この考案によれば、従来
のガス分析装置において、高価な恒温槽などを要するこ
となく、単にガス流路の配管を接続替えするだけで、基
準ガスと試料ガスの水分含有量の均等化が図れ、誤差の
少ない濃度測定が可能になるという利点がある。

なお実施例の説明では、分析計は差動形１台の場合を例
示したが、差動形でない分析計２台を使用する場合にも
この考案を実施できることは勿論である。

なおまた、第３図の実施例においては、プローブ８，８
ａを用い、基準ガスと試料ガスとを独立的に採取する例
について述べたが、たとえば１個のプローブ８のみを用
い、このプローブ８の採取ガスをガス流路１６．１６ａ
に分岐させ、基準ガス流路１６に濃度測定すべき分析成
分ガスを除去するコンバータを設け、このコンバータの
出口ガスを基準ガスとして基準セル１４Ａに導くように
してもよい。

【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図は半透膜
気相除湿器を用いた従来の赤外線ガス分析計の構成例を
示す概要図、第３図はこの考案の一実施例を示す構成概
要図、第３Ａ図は第３図に示す実施例の変形要部を示す
構成国である。 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はフィルタ、１０はポンプ、１１は半
透膜気相除湿器、１２はニードル弁材流量計、１３はフ
ィルタ、１４は赤外線分析計、１５はドレーンポット、
１６はガス流路、１７は圧力計、１８は固定絞り機構、
１９はニードル弁、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
   湿された試料ガスが流通し光照射を受ける試料セルと、
   前記第２の除湿器により除湿された基準ガスが流通し光
   照射を受ける基準セルを、前記両セルの透過光の差を測
   定する手段とを有して戒り、前記透過光の差から試料ガ
   ス中のガス成分濃度を求めるガス分析装置において、前
   記第１の除湿器により除湿された試料ガスを前記第２の
   除湿器へパージ用乾燥ガスとして、また前記第２の除湿
   器により除湿された基準ガスを前記第１の除湿器へパー
   ジ用乾燥ガスとして流すことを特徴とするガス分析装置
   。