(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルガスを測定セルに供給する複数のサンプルガス供給路、
測定セル中のサンプルガスに赤外線を照射して該赤外光の吸光度に基づいてサンプルガス中の測定対象成分の濃度を分析する分析部、
前記複数のサンプルガス供給路に各々設けた第１開閉弁と測定セルとの間の複数のサンプルガス供給路に合流してパージ用のガスを供給するパージライン、
前記パージラインに設けた第２開閉弁、
前記第１および第２開閉弁を開閉して、サンプルガスの供給および濃度測定とパージとを順次繰り返す赤外線ガス分析システムにおいて、
前記パージ中に測定セルを流れるガスの濃度を分析し、該濃度と所定の閾値に基づいてパージが完了したか否かを判別し、パージが完了した場合には、前記パージラインの第２開閉弁を閉止すると共に、所定のサンプルガス供給路の第１開閉弁を開弁するようにした赤外線ガス分析システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記赤外線ガス分析システムは、赤外線を照射した際に得られる吸収スペクトルに基づいてサンプルガス中に含まれる複数成分の濃度を分析するフーリエ変換赤外線ガス分析システムであって、
前記測定した第１のサンプルガスと次回に測定する第２のサンプルガスとの比較上、該第２のサンプルガスにおける最も相対濃度が小さい測定対象成分の濃度に基づいて前記閾値が設定されている赤外線ガス分析システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１および第２のサンプルガスの比較上、全ての測定対象成分について、第２のサンプルガスの方が濃度が大きい場合には、パージを行わないようにした赤外線ガス分析システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記第２開閉弁の最大開弁時間を予め設定し、該最大開弁時間の経過時にパージが完了していないと判別した場合には異常信号を出力するようにした赤外線ガス分析システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線ガス分析システムにおけるパージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりフーリエ変換赤外線ガス分析システム（以下「FT-IR 」という。）が知られている。このFT-IR の一例を図４に示す。
図４において、FT-IR は分析部１００を有している。分析部１００は測定装置１０１と該測定装置１０１の出力であるインターフェログラムを処理するデータ処理装置１０２とを備えている。
【０００３】
前記測定装置１０１は平行な赤外線Ｒを発するように構成された赤外光源１０３と、ビームスプリッタ１０４、固定ミラー１０５、可動ミラー１０６からなる干渉機構１０７と、測定試料などを収容し干渉機構１０７を介して赤外光源１０３からの赤外線Ｒが照射される測定セルＳと、半導体検出器などからなる検出器１０８とから構成されている。
【０００４】
前記データ処理装置１０２は、たとえばインターフェログラムを加算平均する加算平均処理部、この加算平均処理部からの出力データに高速でフーリエ変換を施す高速フーリエ変換処理部、この高速フーリエ変換処理部からの出力データに基づいて測定対象成分に関するスペクトル演算を行うスペクトル演算部などから構成されている。
【０００５】
なお、図示していないが、前記FT-IR には、干渉機構１０７の可動ミラー１０６をたとえばＸ方向に駆動するための駆動機構が設けてあり、また、この駆動機構およびデータ処理装置１０２の各処理部を制御するコントローラが設けてある。
【０００６】
このように構成されたFT-IR によれば、測定セルＳに比較試料または測定試料をそれぞれ収容して赤外光源１０３からの赤外線Ｒを測定セルＳに照射し、比較試料および測定試料のインターフェログラムを測定する。そして、これらのインターフェログラムをそれぞれフーリエ変換してパワースペクトルを得た後、バックグラウンドのパワースペクトルに対する測定試料のパワースペクトルの比を求め、これを吸光度スケールに変換することにより、吸収スペクトルが得られる。該吸収スペクトルに表れた吸光度に基づいてサンプルガス中の測定対象成分の濃度が求められる。
【０００７】
こうしたFT-IR では、各々、第１開閉弁（電磁弁）ＳＶ１〜ＳＶ３を設けた多数のサンプルライン１，２，３から多種類のサンプルガスを順次導入して、複数のサンプルガスについて分析を行う場合がある。一方、サンプルライン１，２，３を切り換える際に、濃度の大きい成分が測定セルＳの中に残っていると分析精度の低下を招く。そのため、従来より、パージラインＰを設けてパージが行われている。
【０００８】
パージを行うには、第２開閉弁（電磁弁）ＳＶｐを一定時間開弁して、不活性ガスである窒素ガス（Ｎ2 ）からなるパージ用のガスを流す。このＮ2 ガスによって、サンプルライン１，２，３や測定セルＳに残っている高濃度の測定対象成分が追い出されて、パージが完了する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、パージ時間を一定に設定して管理したのでは、測定セルＳ中の測定対象成分の濃度が実際にどうなっているのか分からない。すなわち、確実にパージができているか否か分からない。そのため、分析精度が低下するおそれがある。一方、確実にパージを行うためにパージ時間を長くすると、パージが完了しているにもかかわらず、余分なＮ2 ガスを流すことになり、パージ時間が長くなる。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、パージを確実に行って分析精度の低下を防止すると共に、パージ時間をできるだけ短くし得る赤外線ガス分析システムを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の赤外線ガス分析システムは、パージ中に測定セルを流れるガスの濃度を分析し、該濃度と所定の閾値に基づいてパージが完了したか否かを判別し、パージが完了した場合には、パージラインを閉止すると共に、所定のサンプルガス供給路を開放することを特徴としている。
【００１２】
フーリエ変換ガス分析システムのように、複数成分の濃度を分析するシステムにおいては、測定した第１のサンプルガスと次回に測定する第２のサンプルガスとの比較上、該第２のサンプルガスにおける最も相対濃度が小さい測定対象成分の濃度に基づいて前記閾値を定める。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、本実施形態の赤外線ガス分析システムは、赤外線を照射した際に得られる吸収スペクトルに基づいて、サンプルガス中に含まれる複数成分の濃度を分析する、たとえばFT-IR からなる。該FT-IR はサンプルライン（サンプルガス供給路）１，２，３、パージラインＰおよび分析部１０を備えている。サンプルライン１，２，３には、サンプルガスとして各々エチレンガス（Ｃ2 Ｈ4 ）が供給されており、本分析システムはエチレンガス中の一酸化炭素（ＣＯ）および二酸化炭素（ＣＯ2 ）の濃度を測定するものである。
【００１４】
各サンプルライン１〜３における第１開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３と測定セルＳとの間には、複数のサンプルライン１，２，３に合流するパージラインＰが設けられている。
【００１５】
分析部１０は測定装置１０１、マイコン（データ処理装置）１２および弁制御装置１３を有しており、パージラインＰの第２開閉弁ＳＶｐおよび第１開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３は、弁制御装置１３によって開閉制御される。測定装置１０１および弁制御装置１３とマイコン１２とは、図示しないインターフェイスを介してそれぞれ接続されている。
【００１６】
マイコン１２はＣＰＵ１４およびメモリ１５などを備えている。メモリ１５は、測定装置１０１から出力されたインターフェログラムに基づいて、サンプルガス中の測定対象成分であるＣＯやＣＯ2 の濃度を算出する演算プログラムを記憶している。該メモリ１５は、第１開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３および第２開閉弁ＳＶｐを開閉させて、各サンプルガスおよびパージ用のガスを測定セルＳに順次供給させるためのパージプログラムを記憶している。また、メモリ１５には前記パージプログラムに用いる閾値ＳＨ１，ＳＨ２および最大パージ時間などが記憶されている。
【００１７】
ＣＰＵ１２はパージ中に測定セルＳを流れるガスの濃度を分析し、該濃度と前記所定の閾値ＳＨ１，ＳＨ２に基づいてパージが完了したか否かを判別し、パージラインＰの第２開閉弁ＳＶｐを閉止すると共に、所定のサンプルライン１〜３の第１開閉弁ＳＶ１〜ＳＶ３を開弁させる。
【００１８】
前記閾値ＳＨ１，ＳＨ２は、前回測定した第１のサンプルガスの測定成分と、次回に測定する第２のサンプルガスの測定成分とを比較して、該第２のサンプルガスにおける最も相対濃度が小さい測定対象成分の濃度に基づいて予め設定されている。たとえばサンプルライン１，２，３から供給されるガス（Ｃ2 Ｈ4 ）の測定対象成分が表１の基準値で、かつ、サンプルライン１，２，３，１の順序に切り換える場合には、閾値ＳＨ１，ＳＨ２は表２のように設定される。
【００１９】
【表１】
0003720549.tif 000002
【００２０】
【表２】
0003720549.tif 000003
【００２１】
たとえば、表１のサンプルライン１とサンプルライン２とを比較すると、サンプルライン２における最も相対濃度が小さい測定成分ＣＯの濃度1ppmを閾値ＳＨ１の値としている。一方、サンプルライン３からサンプルライン１に切り換えて測定を行う場合、表１のサンプルライン３とサンプルライン１との比較上、全ての測定成分ＣＯ，ＣＯ2 についてサンプルライン１のガスの方が濃度が大きいので、予めパージを行わないように設定されている。なお、閾値ＳＨ１，ＳＨ２は、第１のサンプルガスと第２のサンプルガスとの比較上、第２のサンプルガスにおける最も相対濃度が小さい測定成分の濃度以下であればよく、たとえば閾値ＳＨ１を0.8ppm、閾値ＳＨ２を4ppmとしてもよい。
【００２２】
図１の前記最大パージ時間は、第２開閉弁ＳＶｐの最大開弁時間であり、予め所定の値に設定されている。ＣＰＵ１４は最大パージ時間が経過してもパージが完了していないと判別した場合には、たとえば図示しないホストコンピュータに異常信号を出力する。なお、最大パージ時間は、切り換えるラインの種類ごとに設定してもよく、たとえばサンプルライン１からサンプルライン２に切り換える場合には１０分とし、サンプルライン２からサンプルライン３に切り換える場合には３分としてもよい。
その他の構成は図４の従来例と同様であり、したがってその、詳しい説明および図示を省略する。
【００２３】
次に、濃度測定方法について図２および図３を用いて説明する。
図２において、分析システムがスタートするとステップＳ１で初期パージを行う。まず、パージラインＰの第２開閉弁ＳＶｐを開いて、パージラインＰと合流しているサンプルライン１，２，３を介してパージ用のガスを測定セルＳに所定の時間流す。つづいて、ステップＳ２に進み、バックグラウンドを測定し、次のステップＳ３で第２開閉弁ＳＶｐを閉止して第１開閉弁ＳＶ１を開弁することにより、サンプルライン１から測定セルＳにサンプルガスを供給する。次のステップＳ４では、測定セルＳ中のサンプルガスに赤外線Ｒを照射して、該赤外線（赤外光）の吸光度に基づいて測定対象成分の濃度を算出する。
【００２４】
次のステップＳ５では、サンプルライン１の第１開閉弁ＳＶ１を閉止し、パージラインＰの第２開閉弁ＳＶｐを開弁することにより、パージラインＰからパージ用のガスを測定セルＳに流す。つづいて、ステップＳ６に進み、ＣＯの濃度測定を行い、当該ＣＯの濃度が所定の閾値ＳＨ１以下の場合には、パージが完了したと判断して図３のステップＳ１０に進む。一方、図２の前記ステップＳ６において、ＣＯの濃度が所定の閾値ＳＨ１よりも大きい場合には、パージが完了していないと判別し、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では最大パージ時間が経過したか否かを判別し、該判別の結果、最大パージ時間が経過していない場合は、ステップＳ６に戻り、ＣＯの濃度測定と閾値の比較を行う。一方、ステップＳ７において、所定の最大パージ時間が経過したと判別した場合には、ステップＳ８に進み、ホストコンピュータ等に異常信号を出力する。
【００２５】
図３のステップＳ１０からステップＳ１５では、前記ステップＳ３からステップＳ８とほぼ同様な動作をサンプルライン２について行う。すなわち、ステップＳ１０からステップＳ１２では、ラインを切り換えて分析およびパージを行う。ステップＳ１３では、前回測定した第１のサンプルガスの測定成分と、次回に測定する第２のサンプルガスの測定成分との比較上、該第２のサンプルガスにおける最も相対濃度が小さい測定対象成分ＣＯ2 の濃度測定を行う。濃度測定の結果、パージが完了したと判断した場合はステップＳ２０に進み、一方、パージが完了していないと判断した場合はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４で最大パージ時間を経過したと判別した場合には、ステップＳ１５に進み異常信号を出力する。
【００２６】
ステップＳ２０，Ｓ２１は、前記ステップＳ３，Ｓ４と同様な動作であるラインの切り換えと、分析とをサンプルライン３について行う。ステップＳ２２では、サンプルライン１とサンプルライン３との比較上、全ての測定成分ＣＯ，ＣＯ2 についてサンプルライン１のガスの方が濃度が大きいので、パージを行わずに、サンプルライン３からサンプルライン１に直接切り換えて、ステップＳ４に戻る。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パージ中に測定セルを流れるガスの濃度を分析し、該濃度と所定の閾値に基づいてパージが完了したか否かを判別し、パージが完了したと判別した場合には、パージラインを閉止すると共に、所定のサンプルガス供給路を開放するので、パージを確実に行って分析精度の低下を防止することができると共に、パージ時間をできるだけ短くすることができる。
【００２８】
また、請求項２の発明によれば、フーリエ変換ガス分析システムのように、複数成分の濃度を分析するシステムにおいては、測定の終了した第１のサンプルガスと次回に測定する第２のサンプルガスとの比較上、該第２のサンプルガスにおける最も相対濃度が小さい測定対象成分の濃度に基づいて前記閾値を定めるので、パージを確実に行って分析精度の低下を防止することができると共に、パージ時間をできるだけ短くすることができる。
【００２９】
さらに、第１および第２のサンプルガスの比較上、全ての測定対象成分について、第２のサンプルガスの方が濃度が大きい場合には、パージを行わないようにすれば、無駄な（不必要な）パージを行う必要がない。
【００３０】
また、パージラインに設けた第２開閉弁の最大開弁時間を予め設定し、該最大開弁時間の経過時にパージが完了していないと判別した場合には異常信号を出力するようにすれば、パージラインなどの異常を検出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるFT-IR の概略構成図である。
【図２】ライン切り換えのフローチャートである。
【図３】同フローチャートである。
【図４】従来のFT-IR を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１，２，３：サンプルライン（サンプルガス供給路）
１０：分析部
Ｐ：パージライン
Ｒ：赤外線
ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３：第１開閉弁
ＳＨ１，ＳＨ２：閾値
ＳＶｐ：第２開閉弁
【図１】
0003720549.tif 000004
【図２】
0003720549.tif 000005
【図３】
0003720549.tif 000006
【図４】
0003720549.tif 000007