(57)【要約】【課題】測定セルを交換するだけで、１つの装置で複数種の特定ガス成分の測定を行うことが可能な赤外吸収式ガス分析装置を提供する。【解決手段】制御部２０にある記憶部２３に、複数種の特定ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式を記憶させるとともに、これら複数種の特定ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式を切り換え可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定セルの内部に赤外光源および受光部が配置され、前記測定セル内に導入した試料ガスに前記赤外光源から赤外光を照射し、この赤外光を前記受光部で検出するとともに、制御部により前記受光部で検出した赤外光強度に基づいて試料ガス中の特定ガス成分の濃度を算出する赤外吸収式ガス分析装置において、前記制御部にある記憶部は、複数種の前記特定ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式を記憶しているとともに、前記複数種の特定ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式は切り換え手段により切り換え可能とされていることを特徴とする赤外吸収式ガス分析装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記特定ガス成分の濃度測定条件として、少なくとも赤外光源の種類および駆動条件を記憶していることを特徴とする請求項１に記載の赤外吸収式ガス分析装置。
【請求項３】
前記切り換え手段は、ディップスイッチであることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外吸収式ガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料ガス中の特定ガス成分の濃度を測定する赤外吸収式ガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料ガス中に含まれる特定ガス成分を測定するための装置として、非分散型赤外吸収式ガス分析装置（ＮＤＩＲ）が使用されている（例えば、特許文献１参照）。この非分散型赤外吸収式ガス分析装置の測定セルの一例を図３に示す。図３において、１０は試料ガス導入口１２および試料ガス排出口１４を有するセル本体、１６はセル本体１０内の一端側に配置された赤外光源、１８はセル本体１０内の他端側に配置された受光部を示す。本例の測定セルでは、試料ガス導入口１２からセル本体１０内に試料ガス２０を導入するとともに、セル本体１０内の試料ガス２０に赤外光源１６から赤外光を照射し、この赤外光を受光部１８で検出する。この場合、受光部１８に光学フィルタであるバンドパスフィルタ（図示せず）を設け、目的成分が吸収する波長以外の波長の光をカットする。
【０００３】
上述した非分散型赤外吸収式ガス分析装置は、ガス濃度計やガス漏洩検知器に利用されているが、目的ガス成分の濃度を測定するに当たり、目的ガス成分の赤外領域にある特定吸収波長帯域の吸光度を検出し、下記ランバート・ベルの法則によりガス濃度を決定している。具体的には、目的ガスの特定吸収波長での透過光（サンプル光）の強度を、その目的ガスの吸収がない波長における透過光（参照光）の強度に対する吸光度として演算し、これに温度等の条件を補正して濃度算出を行っている。
【０００４】
＜ランバート・ベルの法則＞
Ａ＝ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ１）＝εｃｄ
Ａ：吸光度
Ｉ０：参照光強度
Ｉ１：サンプル光強度
ε：物質固有の吸光係数
ｃ：ガス濃度
ｄ：セル長
【０００５】
【特許文献１】特公平５−１９６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した赤外吸収式ガス分析装置において、受光部で検出する赤外光の波長は、受光部の赤外線センサの前方に配置したバンドパスフィルタで決定している。したがって、赤外吸収式ガス分析装置では、目的ガス成分に対応したバンドパスフィルタの選択が必要であり、そのため目的ガス成分に対応した測定セルが必要である。
【０００７】
一方、赤外吸収式ガス分析装置を用いたガス測定では、目的ガス成分の吸光度を算出し、ガス濃度に換算する過程で、実際の濃度特性が曲線になった場合の直線化のための補正の有無、周囲温度の条件が変化した場合の温度補償の有無、測定濃度範囲、光源電圧、光源周波数等の濃度測定条件および濃度演算方式が目的ガス成分ごとに異なる。そのため、従来の赤外吸収式ガス分析装置では、目的ガス成分の種類ごとに、上記濃度測定条件および濃度演算方式を組み込んだ専用装置と測定セルが必要であった。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、測定セルを交換するだけで、１つの装置で複数種の特定ガス成分の測定を行うことが可能な赤外吸収式ガス分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明らは、前記目的を達成するため、測定セルの内部に赤外光源および受光部が配置され、前記測定セル内に導入した試料ガスに前記赤外光源から赤外光を照射し、この赤外光を前記受光部で検出するとともに、制御部により前記受光部で検出した赤外光強度に基づいて試料ガス中の特定ガス成分の濃度を算出する赤外吸収式ガス分析装置において、前記制御部にある記憶部は、複数種の前記特定ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式を記憶しているとともに、前記複数種の特定ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式は切り換え手段により切り換え可能とされていることを特徴とする赤外吸収式ガス分析装置を提供する。
【００１０】
本発明において、好ましくは、前記記憶部は、前記特定ガス成分の濃度測定条件として、少なくとも赤外光源の種類および駆動条件を記憶していることを特徴としている。
【００１１】
本発明において、好ましくは、前記切り換え手段は、ディップスイッチであることを特徴としている。
【００１２】
本発明では、測定対象となる複数の目的ガス成分のそれぞれの濃度測定条件および濃度演算方式を予め制御部に記憶させておき、この濃度測定条件および濃度演算方式を切り換え可能としたので、測定を行う目的ガス成分に対応する測定セルを使用するとともに、目的ガス成分に対応する濃度測定条件および濃度演算方式を選択することにより、測定セルを交換するだけで、１つの装置で複数種の特定ガス成分の測定を行うことが可能となる。
【００１３】
本発明において、制御部に記憶させる特定ガス成分の濃度測定条件としては、例えば、測定信号増幅率、測定濃度範囲、光源の種類、光源電圧、光源電流上限、光源周波数、セル長、特定ガス成分の吸光係数および透過率等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、制御部に記憶させる特定ガス成分の濃度演算方式としては、例えば、実際の濃度特性が曲線になった場合の直線化のための補正の有無、周囲温度の条件が変化した場合の温度補償の有無、周囲湿度の条件が変化した場合の湿度補償の有無等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
本発明において、前述した複数種の特定ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式を切り換え可能にする手段に限定はないが、例えば、ディップスイッチ、ドライバーなどの治具を挿入して回転させるロータリースイッチ、押しボタン式のテンキー等のスイッチ類によって切り換え可能とする手段が挙げられる。
【００１５】
本発明の赤外吸収式ガス分析装置は、非分散型赤外吸収式ガス分析装置等に構成することができる。また、本発明の赤外吸収式ガス分析装置としては、例えば、環境中の一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エタン、プロパン等のアルカン類、ハイドロフルオロカーボン、テトラフルオロメタン、テトラフルオロエタン等のパーフルオロカーボン類、六フッ化硫黄、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、亜酸化窒素、亜酸化窒素等の窒素酸化物類、二酸化硫黄等の硫黄酸化物類、無機ガス類といった赤外吸光活性物質を測定するものを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の赤外吸収式ガス分析装置は、測定セルを交換するだけで、１つの装置で複数種の特定ガス成分の測定を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１は本発明の一実施形態に係る非分散型赤外吸収式ガス分析装置を示すフロー図である。
【００１８】
本例の非分散型赤外吸収式ガス分析装置は、測定部１０と、制御部２０とを具備する。測定部１０は、赤外光源１２と、受光部１４と、受光部１４と連絡する増幅部１６とを有する。制御部２０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２２と、記憶部（メモリ）２３と、ＣＰＵ２２および測定部１０の増幅部１６と連絡するアナログ・デジタル変換回路（ＡＤＣ）２４と、ＣＰＵ２２と連絡するデジタル・アナログ変換回路（ＤＡＣ）２６と、ＣＰＵ２２と連絡するシリアル通信部２８と、ＣＰＵ２２と連絡するディップスイッチ（切り換え手段）３０と、ＣＰＵ２２および測定部１０の赤外光源１２と連絡する光源駆動電源３２とを有する。
【００１９】
本例の非分散型赤外吸収式ガス分析装置において、制御部２０のメモリ２３は、複数種の特定ガス成分のそれぞれの濃度測定条件および濃度演算方式を記憶している。そして、これら複数種の特定ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式は、ディップスイッチ３０の切り換え操作によってその信号がＣＰＵ２２に伝わり、ＣＰＵ２２によりメモリ２３にある所望の特定ガス成分の記憶領域を選択し、そのデータを抽出することによって切り換えることができるようになっている。より具体的には、記憶部２３は、下記表１に示すように、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）の濃度測定条件および濃度演算方式と、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）の濃度測定条件および濃度演算方式とを記憶している。
【００２０】
【表１】
2009150827.tif 000003
【００２１】
本例の非分散型赤外吸収式ガス分析装置によれば、亜酸化窒素用測定セルを用い、ディップスイッチ３０の操作によって亜酸化窒素用濃度測定条件および濃度演算方式を選択することにより、亜酸化窒素の測定を行うことができる。また、テトラフルオロメタン用測定セルを用い、ディップスイッチ３０の操作によってテトラフルオロメタン用濃度測定条件および濃度演算方式を選択することにより、テトラフルオロメタンの測定を行うことができる。したがって、本例の非分散型赤外吸収式ガス分析装置は、測定セルを交換するだけで、１つの装置で複数種の特定ガス成分（亜酸化窒素およびテトラフルオロメタン）の測定を行うことが可能である。
【００２２】
また、本例の非分散型赤外吸収式ガス分析装置では、図２に示す赤外線制御システムを用いることができる。本例の赤外線制御システムは、赤外光源（１つのみ図示）１１０（図１の光源１２が該当）と、制御部１１２（図１のＣＰＵ２２が該当）と、特定ガス成分の濃度測定条件としての複数の赤外光源１１０の種類および駆動条件を記憶した記憶部１１４（図１のメモリ２３が該当）と、光源駆動電源３２（図１参照）とから構成される。さらに、上記光源駆動電源３２は、赤外光源１１０の駆動電圧を制御する電圧制御回路１１６と、赤外光源１１０の駆動電圧を検出する電圧検出回路１１８と、赤外光源１１０の駆動電流を検出する電流検出回路１２０とを具備する。
【００２３】
制御部１１２は、記憶部１１４、電圧制御回路１１６、電圧検出回路１１８および電流検出回路１２０と接続されているとともに、下記機能（１）および（２）を有する。
（１）電圧検出回路１１８により検出した赤外光源１１０の駆動電圧１２２に基づき、記憶部１１４に記憶した電圧駆動条件に合わせて電圧制御回路１１６により赤外光源１１０の駆動電圧を制御する機能。
（２）電流検出回路１２０で検出した赤外光源１１０の駆動電流１２４と記憶部１１４に記憶した電流駆動条件とを比較することにより駆動電流１２４の正常または異常を判定するとともに、駆動電流１２４が異常と判定したときにこの異常に対する処理を行う機能。
【００２４】
上記異常に対する処理としては、下記（ａ）〜（ｅ）から選ばれる１つ以上を行うことができる。
（ａ）電圧制御回路１１６により赤外光源１１０の駆動電圧を低下させる。
（ｂ）電圧制御回路１１６により赤外光源１１０の駆動電圧を切断する。
（ｃ）赤外吸収式ガス分析装置による測定を中止する。
（ｄ）赤外吸収式ガス分析装置が異常であることを外部に発信する。
（ｅ）赤外吸収式ガス分析装置の測定値が利用できないことを外部に発信する。
【００２５】
上記赤外光源１１０としては、パルスあるいは連続点灯可能なフィラメントや、薄膜を熱源とする赤外光源等を用いることができるが、本例では表１に示すように複数の赤外光源としてタングステン光源およびＩＲ（赤外線）光源の２種類を使用し、光源種類としてＮ２Ｏガスではタングステン光源、ＣＦ４ガスではＩＲ光源を記憶部１１４に記憶させ、それらの駆動条件として前記表１に示す光源電圧および電流上限を記憶部１１４に記憶させる。
【００２６】
本例の赤外線制御システムでは、特定ガス成分の濃度測定条件として複数の赤外光源の種類および駆動条件を記憶部（メモリ）に記憶させ、この駆動条件を用いて制御部の制御により目的ガス成分の測定に適した赤外光源を駆動することにより、１つの実装回路（電圧制御回路）で複数の赤外光源を駆動することが可能となる。この場合、上記記憶部には、赤外光源の種類および駆動条件以外の特定ガス成分の濃度測定条件および濃度演算条件も記憶させることができる。
【００２７】
なお、本発明の赤外吸収式ガス分析装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。例えば、上記実施形態では２種類の目的ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式をＣＰＵに記憶させたが、３種類以上の目的ガス成分の濃度測定条件および濃度演算方式を記憶させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る非分散型赤外吸収式ガス分析装置を示すフロー図である。
【図２】実施形態で用いた赤外線制御システムを示すフロー図である。
【図３】非分散型赤外吸収式ガス分析装置の測定セルの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  測定部
１２  赤外光源
１４  受光部
１６  増幅部
２０  制御部
２２  中央演算処理装置
２３  記憶部
２４  アナログ・デジタル変換回路
２６  デジタル・アナログ変換回路
２８  シリアル通信部
３０  ディップスイッチ
３２  光源駆動電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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