(57)【要約】【課題】バッチ式測定において、測定対象としていないガスのサンプルセルへの流入を一定時間内防止することを、簡単な構成によって実現できるガス測定装置を提供する。【解決手段】ガス供給装置１から供給される測定対象のサンプルガスＳが流れる流路２中に、前記サンプルガスＳが滞留するガスセル３を設けてあるガス測定装置Ｄであって、前記ガスセル３の上流側および下流側にバッファ手段４，５を設けた。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給装置から供給される測定対象のサンプルガスが流れる流路中に、前記サンプルガスが滞留するガスセルを設けてあるガス測定装置であって、前記ガスセルの上流側および下流側にバッファ手段を設けたことを特徴とするガス測定装置。
【請求項２】
ガス供給装置から供給される測定対象のサンプルガスが流れる流路中に、前記サンプルガスが滞留するガスセルを設けてあるガス測定装置であって、前記ガスセルの上流側にバッファ手段を設け、かつ、ガスセルの下流側に逆止弁または開閉弁を設けたことを特徴とするガス測定装置。
【請求項３】
前記サンプルセルが、１つのサンプルセルまたは互いに直列に接続された複数のサンプルセルである請求項１または２に記載のガス測定装置。
【請求項４】
前記バッファ手段が、バッファ用の配管によって構成されている請求項１〜３のいずれかに記載のガス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象とするサンプルガスが滞留するサンプルセルがガス流路の途中に設けられているガス測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平９−３１８４９８号公報
サンプルガスの測定には、分析部を構成するサンプルセルにサンプルガスを流しながら測定を行うフロー式と、サンプルガスを間欠的に流し、サンプルガスの流れを停止した状態のときに、サンプルセル内に滞留しているサンプルガスの測定を行うバッチ式とがあり、オゾン層破壊や地球温暖化に影響を及ぼすフロンガスなど大気中に大量に放出することが好ましくないサンプルガスの測定は、通常、流されるサンプルガスの総量が比較的に少ないバッチ式により行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記バッチ式による測定では、その測定中に、サンプルセルの上流側または下流側から、測定対象としていないガスがサンプルセル内へと流入することがある。例えば、測定対象のサンプルガスが、測定環境下に多く存在するガス（例えば空気）よりも十分に重いガスである場合などには、測定対象でない空気などのガスがサンプルセル内へと流入し、サンプルガスが希釈されると共に、サンプルガスがサンプルセルの外に流出してしまうことによって、精度のよい測定が行えなくなるという問題が生じていた。
【０００４】
前述のようなサンプルガスのガスセルからの流出を防ぐためには、セルの上流側および下流側において、電磁弁やコックなどの流路開閉手段を設けることが通常行われるが、しかしながら、このような電磁弁などの部品を流路の途中に設けることは、装置の複雑化を招くと同時に、装置の部品構成を増加させることによるコストアップの問題を生じさせるものである。なお、前記特許文献１に記されているように、分析部（ガスセル）の上流側のみに、大口径の配管を有するバイパス流路やバッファタンクを設けて、ガスセル内のガス濃度を安定させることが従来より行われているが、測定対象としていないガス（空気など）が、ガスセルの下流側から分析部（ガスセル）内に進入することを防止することはできなかった。
【０００５】
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、バッチ式測定において、測定対象としていないガスのサンプルセルへの流入を一定時間内防止することを、簡単な構成によって実現できるガス測定装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明のガス測定装置は、ガス供給装置から供給される測定対象のサンプルガスが流れる流路中に、前記サンプルガスが滞留するガスセルを設けてあるガス測定装置であって、前記ガスセルの上流側および下流側にバッファ手段を設けた（請求項１）。
【０００７】
また、ガス供給装置から供給される測定対象のサンプルガスが流れる流路中に、前記サンプルガスが滞留するガスセルを設けてあるガス測定装置であって、前記ガスセルの上流側にバッファ手段を設け、かつ、ガスセルの下流側に逆止弁または開閉弁を設けたとしてもよい（請求項２）。
【０００８】
上記の構成によれば、バッチ式測定において、測定対象としていないガスのサンプルセルへの流入を一定時間内防止することを、簡単な構成によって実現できるガス測定装置を提供することが可能となる。
【０００９】
さらに、前記サンプルセルが、１つのサンプルセルまたは互いに直列に接続された複数のサンプルセルであるとしてもよい（請求項３）。
【００１０】
また、前記バッファ手段が、バッファ用の配管によって構成されているとしてもよい（請求項４）。すなわち、サンプルガスを長時間安定してサンプルセル内に滞留させなくとも、ある一定時間（測定の所要時間）滞留させることができればよく、そのための手段を、バッファ用の配管というごく簡単な構造によって構成できるのであり、この場合には製造コストを非常に低く抑えることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細について図を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一実施例に係るガス測定装置Ｄの構成を概略的に示す説明図である。
ガス測定装置Ｄは、上流端に接続口２ａを有し、測定対象とするサンプルガスＳを供給する供給源１としてのガス供給装置（図示せず）に接続口２ａを介して接続されるガス流路２と、このガス流路２の途中に設けられ、前記サンプルガスＳが滞留するガスセル（以下、サンプルセルという）３と、このサンプルセル３の上流側および下流側に設けられ、測定対象以外のガスがサンプルセル３へ一定時間内に進入することを防止する（または測定対象以外のガスがサンプルセル３へ進入することを遅らせる）ためのバッファ手段４，５と、前記ガス流路２における前記接続口２ａとサンプルセル３の上流側に配置されるバッファ手段４との間に三方切換弁６を介して接続されるゼロガス流路７とを備えている。
【００１２】
前記サンプルガスＳは、例えば、フロンガスである。
【００１３】
前記ガス流路２は、前記サンプルセル３の下流側に配置されるバッファ手段５の下流で大気開放されている。
【００１４】
前記サンプルセル３は、図２に示すように、光透過性を有し、対向する状態で配置される２枚のセル窓９，９と、これら２枚のセル窓９，９を所定のセル長を得るために間隔（例えば、０．４ｍｍまたは０．９ｍｍ）をあけて保持するためのセルホルダ１０とを備えており、その一端から他端にかけて、前記サンプルガスＳの流通を可能とする空間１１を有している。
【００１５】
また、前記サンプルセル３の２枚のセル窓９，９を挟むように光照射部および受光部（ともに図示せず）が配置されており、前記サンプルセル３，光照射部および受光部によって、前記サンプルガスＳを測定するための測定手段としての分析部１２が構成されている。
【００１６】
前記分析部１２は、例えば、ＮＤＩＲ法（非分散型赤外線分析法）を測定原理とするＮＤＩＲ測定器であり、分析部１２におけるサンプルガスＳの分析は、前記サンプルセル３内にサンプルガスＳを滞留させた状態とした後、前記光照射部から所定の波長を有する光（本実施例では赤外光）を照射し、前記受光部にて、前記光照射部から照射され、前記サンプルセル３の２枚のセル窓９，９の間のサンプルガスＳにより特定波長が吸収された赤外光を受光することによって行われる。
【００１７】
前記２つのバッファ手段４，５は、バッファ用の配管によって構成されており、このバッファ用の配管は、前記ガス流路２として使用している配管を延長することによって形成されており、例えば、前記バッファ手段４および５には、長さが２００〜１０００ｍｍ、径が１〜２ｍｍ、内容積が０．２〜３ｃｍ３　のステンレス製の管などが用いられている。このバッファ手段４および５によって、バッファ手段４および５の外側（上流側および下流側）からサンプルセル３に空気（大気）などの測定対象外のガスが流入するのを一定時間防ぐことが可能となっている。なお、前記バッファ手段４および５は、省スペース化を図るため、それぞれ螺旋状に形成されている。
【００１８】
前記三方切換弁６は、例えば、電磁弁（三方電磁弁）からなり、前記ガス流路２の上流側と下流側とが連通する第１状態と、前記ゼロガス流路７とガス流路２の下流側とが連通する第２状態とに切り換わるように構成されている。
【００１９】
前記ゼロガス流路７は、前記ガス流路２に大気（ゼロガスの一例）を送るためのものであり、上流側から順に、大気中のダストなどを除去するためのエアフィルタ１３と、大気を吸引してガス流路２へと送るためのポンプ１４とを有している。
【００２０】
次に、上記の構成からなるガス測定装置Ｄの動作について説明する。
上記の構成からなるガス測定装置Ｄでは、前記供給源１からガス流路２へのサンプルガスＳの供給が停止された状態で、前記分析部１２においてサンプルガスＳの分析を行う、いわゆるバッチ式測定を採用している。詳しくは、まず、前記ガス流路２の接続口２ａを供給源１に接続するとともに、前記三方切換弁７を前記第１状態に切り換えるのであり、これにより、前記供給源１からのサンプルガスＳはガス流路２の上流から下流へと送られ、前記バッファ手段４，サンプルセル３，バッファ手段５を経た後、ガス流路２の下流端から大気中へと放出されることとなる。
【００２１】
上記のように前記供給源１からのサンプルガスＳの供給を所定時間行い、前記サンプルセル３にサンプルガスＳを十分充満させた後、前記三方切換弁６を前記第２状態に切り換える。これにより、前記供給源１からガス流路２（サンプルセル３）へのサンプルガスＳの供給が停止した状態となり、続いて、前記分析部１２にて所定の分析を行い、前記サンプルガスＳに対応する指示データを採取するのである。なお、このとき、前記ゼロガス流路７中のポンプ１４は停止している。
【００２２】
そして、本実施例のガス測定装置Ｄでは、前記分析部１２における分析を行っている間に、前記ゼロガス流路７の上流側または前記ガス流路２の下流側から、測定対象以外のガス（例えば、ガス測定装置Ｄの外部に存在する空気）がサンプルセル３内へと進入しようとした場合であっても、前記サンプルセル３だけでなく、前記バッファ手段４，５内にもサンプルガスＳが滞留した状態となっていることから、前記測定対象以外のガスの進入は短時間では行われないのである。すなわち、前記三方切換弁６を第２状態に切り換えてから、前記分析部１２の分析が終了するまでの時間（例えば、２０〜３０秒）内に、上述したような測定対象以外のガスのサンプルセル３への進入を防止できればよいのであり、前記バッファ手段４，５を構成する配管の長さは、前記分析部１２における分析の所要時間に応じて設定すればよい。
【００２３】
前記分析部１２における分析が終了した後は、前記ポンプ１４をＯＮにし、エアフィルタ１３を通してゼロガス（空気）を吸引してガス流路２へと送り、前記ガス流路２内をパージするとともに、分析部１２にてゼロ指示データを採取するのであり、これにより、前記ガス測定装置Ｄによる一連の測定動作が終了することとなる。
【００２４】
上記の構成からなるガス測定装置Ｄでは、バッチ式測定において、測定対象としていないガスのサンプルセル３への流入を一定時間内は確実に防止できる。すなわち、サンプルガスＳの流れを停止したときに、サンプルセル３内のサンプルガスＳの拡散、対流、圧送、吸引などによる希釈を防止する（遅らせる）ことができ、測定を行う（測定データを採取する）一定時間内に、サンプルセル３内のサンプルガスＳが希釈されないことから、より正確な測定を行うことができるのである。
【００２５】
さらに、前記ガス測定装置Ｄは、サンプルガスＳを長時間安定してサンプルセル３内に滞留させなくとも、ある一定時間（測定の所要時間）滞留させておけばよいという観点から、バッファ手段４，５というごく簡単な構造を採用しており、それに伴って、上記のような効果を低コストで実現できるものとなっている。
【００２６】
図３は、本発明の第二実施例に係るガス測定装置Ｄ２　の構成を概略的に示す説明図である。なお、上記第一実施例に示したものと同一構造の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
第二実施例のガス測定装置Ｄ２　は、第一実施例のガス測定装置Ｄに比して、前記サンプルセル３が、１つのサンプルセル３ではなく、互いに直列に接続された複数（本実施例では２つ）のサンプルセル３，３であり、これに伴って、前記分析部１２も直列に接続された状態で２つ設けられている点で異なる。
【００２７】
すなわち、上記ガス測定装置Ｄ２　では、前記２つのサンプルセル３，３の前記２つのセル窓９，９間の距離（セル長）を異ならせ、これにより、前記サンプルセル３，３を有する２つの分析部１２，１２で、分析するサンプルガスＳの成分を異ならせるようにし、サンプルガスＳの各成分を、その赤外吸光のレベルに応じたセル長をもつほうのサンプルセル３を有する分析部１２にて分析することで、分析可能な成分を増やすようにしているのである。本実施例では、一方のサンプルセル３のセル窓９，９間の距離を例えば０．４ｍｍとし、他方のサンプルセル３のセル窓９，９間の距離を例えば０．９ｍｍとするとともに、サンプルガスＳの成分のうち、赤外吸光レベルの高い３つの成分を前記一方のサンプルセル３を有する分析部１２によって分析するとともに、赤外吸光レベルの低い４つの成分を前記他方のサンプルセル３を有する分析部１２によって分析するようにしている。
【００２８】
上記の構成からなるガス測定装置Ｄ２　では、上記第一実施例のガス測定装置Ｄにて得られる効果と同様の効果を得ることができる。また、上述したように、サンプルセル３，３（分析部１２，１２）を直列に接続してある場合、サンプルガスＳを流しながら測定を行う（いわゆるフロー式測定を行う）と、上流側のサンプルセル３と下流側のサンプルセル３とで圧力損失が異なり、このことが各サンプルセル３を有する分析部１２の測定値にも影響を与えるという不都合が生じてしまうが、本実施例では、フロー式測定ではなくバッチ式測定を行うことから、上記のような不都合が生じないのである。
【００２９】
なお、上記２つの実施例では、前記バッファ手段４，５を、ガス流路２として使用している配管を延長することによって形成されたバッファ用の配管によって構成しているが、このような構成に限るものではなく、例えば、図４に示すように、サンプルセル３の下流側に設けられるバッファ手段５を、二方電磁弁などの開閉弁１５によって構成してもよいし、また、図５に示すように、前記バッファ手段４，５のいずれか一方または両方を、バッファタンク１６によって構成してもよい。
【００３０】
さらに、２つのバッファ手段４，５の内、前記サンプルセル３の下流側に設けられるバッファ手段５を、ガス流路２内をその上流側から下流側へと流れるガスの流れを妨げず、かつ下流側から上流側へと流れようとするガスの流れ（逆流）を妨げる逆止弁（図示せず）によって構成してもよい。
【００３１】
また、前記サンプルガスＳが測定環境下に多く存在するガス（空気など）よりも重い場合などにおいては、図６（Ａ）に示すように、ガス流路２として用いられているバッファ手段４，５としての配管を、サンプルセル３よりも高い位置に配置することが好ましい。逆に、前記サンプルガスＳが測定環境下に多く存在するガス（空気など）よりも軽い場合などにおいては、図６（Ｂ）に示すように、ガス流路２として用いられているバッファ手段４，５としての配管を、サンプルセル３よりも低い位置に配置することが好ましい。
【００３２】
また、前記２つのバッファ手段４，５のいずれか一方または両方を、内径が０．１〜１ｍｍ程度である細管（図示せず）によって構成してもよい。この場合には、上述した分析部１２による分析を行う間に、サンプルセル３におけるサンプルガスＳの拡散を抑制でき、かつガス流路２に流す必要があるサンプルガスＳの総量を少なくでき、ひいては、ガス測定装置Ｄ，Ｄ２　全体をコンパクトにすることも可能となる。さらに、この場合には、前記細管を、ガス流路２を流れるガスの流量を制限（制御）するための固定絞り（流路絞り）に兼用させることも可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、上記の構成からなる本発明によれば、バッチ式測定において、測定対象としていないガスのサンプルセルへの流入を一定時間内防止することを、簡単な構成によって実現できるガス測定装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係るガス測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】上記実施例におけるサンプルセルの構成を概略的に示す説明図である。
【図３】本発明の第二実施例に係るガス測定装置の構成を概略的に示す説明図である。
【図４】上記実施例におけるバッファ手段の変形例の構成を概略的に示す説明図である。
【図５】前記バッファ手段の他の変形例の構成を概略的に示す説明図である。
【図６】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、前記バッファ手段のさらに他の変形例の構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】１…ガス供給装置、２…ガス流路、３…サンプルセル、４，５…バッファ手段、Ｄ…ガス測定装置、Ｓ…サンプルガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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