氣體分析裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用化學發(fā)光分析法的氣體分析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往公知有一種氣體分析裝置，使用化學發(fā)光分析法(CLA，ChemicalLuminescence Analysis method)，測量從煙道等產(chǎn)生的排氣中的成分濃度。
[0003]例如，在專利文獻I中公開了一種具備兼用于向反應槽供給臭氧和供給稀釋用空氣的臭氧流道的化學發(fā)光式氮氧化物測量裝置，該裝置配置有泵、流量調(diào)節(jié)器、流量計、臭氧產(chǎn)生器和平滑元件。在該氣體分析裝置中，為了稀釋CO2等消光性氣體，將臭氧流道的流量調(diào)節(jié)成適當?shù)牧髁浚⑹钩粞鯘舛茸罴鸦?，以能夠按照試樣氣體的氮氧化物濃度使化學發(fā)光的檢測靈敏度成為最大。此外，在所述氣體分析裝置中，通過脈寬調(diào)制型濃度設定器，控制對臭氧產(chǎn)生器進行驅(qū)動的高壓電源。
[0004]此外，專利文獻I中公開的化學發(fā)光式氮氧化物測量裝置在間歇產(chǎn)生臭氧過程中，設置使臭氧濃度為O的區(qū)間，在使臭氧產(chǎn)生為O的區(qū)間中對發(fā)光強度的測量系統(tǒng)(光檢測器及其放大系統(tǒng))進行校準。由此，可以進行高靈敏度的放大。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻1:日本專利公開公報特開平7-301603號
[0007]然而，在基于使用了臭氧產(chǎn)生器的化學發(fā)光法、而該臭氧產(chǎn)生器通過放電產(chǎn)生臭氧(O3)的氣體分析裝置中，特別是在試樣氣體中的測量對象成分(規(guī)定成分)的濃度低到數(shù)ppm (particle per mill1n)左右的情況下，存在不能高精度地測量試樣氣體中的規(guī)定成分的濃度的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于通過化學發(fā)光法高精度地測量試樣氣體中的規(guī)定成分的濃度。
[0009]下面，作為解決本發(fā)明的問題的技術(shù)方案，說明多種方式?？梢愿鶕?jù)需要任意組合所述方式。
[0010]本發(fā)明提供一種氣體分析裝置，其通過化學發(fā)光法測量試樣氣體的規(guī)定成分的濃度，所述氣體分析裝置具備:氣體分析部，能夠?qū)胨鲈嚇託怏w和/或標準氣體、以及包含與所述規(guī)定成分相互作用的發(fā)光誘發(fā)成分的發(fā)光誘發(fā)氣體，輸出基于通過所述相互作用而產(chǎn)生的反應光的強度的檢測信號；發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生部，通過隔開基于所述規(guī)定成分的濃度決定的放電產(chǎn)生間隔的時間反復產(chǎn)生的放電，產(chǎn)生所述發(fā)光誘發(fā)氣體，并且將產(chǎn)生的所述發(fā)光誘發(fā)氣體導入所述氣體分析部；以及，測量信號計算部，基于將所述試樣氣體和所述發(fā)光誘發(fā)氣體導入所述氣體分析部時輸出的第一檢測信號、以及將所述標準氣體和所述發(fā)光誘發(fā)氣體導入所述氣體分析部時輸出的第二檢測信號，計算用于測量所述規(guī)定成分的濃度的第一測量信號。
[0011]在氣體分析裝置中，首先，發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生部以放電產(chǎn)生間隔的時間間隔產(chǎn)生放電，產(chǎn)生包含發(fā)光誘發(fā)成分的發(fā)光誘發(fā)氣體。向氣體分析部導入所述發(fā)光誘發(fā)氣體。
[0012]接著，在向氣體分析部導入發(fā)光誘發(fā)氣體的狀態(tài)下，向氣體分析部導入標準氣體和/或試樣氣體。此時，當向氣體分析部導入標準氣體時，從氣體分析部輸出第二檢測信號，該第二檢測信號是基于通過導入標準氣體和發(fā)光誘發(fā)成分而產(chǎn)生的反應光的檢測信號。
[0013]另一方面，當向氣體分析部導入試樣氣體時，從氣體分析部輸出第一檢測信號，該第一檢測信號是基于通過導入試樣氣體和發(fā)光誘發(fā)氣體而產(chǎn)生的反應光的檢測信號。
[0014]在得到第一檢測信號和第二檢測信號之后，測量信號計算部基于得到的第一檢測信號和第二檢測信號，計算第一測量信號。
[0015]在所述氣體分析裝置中，基于試樣氣體中的規(guī)定成分的濃度決定發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生部的放電產(chǎn)生間隔。由此，可以基于規(guī)定成分的濃度來調(diào)整包含在發(fā)光誘發(fā)氣體中的二次生成物的量。其結(jié)果，能夠按照規(guī)定成分的濃度調(diào)整二次生成物對反應光造成的影響。其結(jié)果，可以使用第一檢測信號，高精度地測量規(guī)定成分的濃度。
[0016]此外，在所述氣體分析裝置中，測量信號計算部基于第一檢測信號和第二檢測信號計算第一測量信號。即使僅導入標準氣體和發(fā)光誘發(fā)氣體時，在第二檢測信號中有時也產(chǎn)生不為零的信號。即，存在下述情況:在第一檢測信號中包含在導入標準氣體和發(fā)光誘發(fā)氣體時產(chǎn)生的信號成分。
[0017]在這種情況下，測量信號計算部可以從第一檢測信號中去掉包含在第一檢測信號中的所述信號成分，來計算測量信號。其結(jié)果，氣體分析裝置能夠使用第一測量信號，高精度地測量規(guī)定成分的濃度。
[0018]當規(guī)定成分的濃度成為規(guī)定濃度以下時，可以按照規(guī)定成分的濃度，調(diào)整放電產(chǎn)生間隔。由此，特別是當試樣氣體中的規(guī)定成分成為低濃度時，可以抑制發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生部的二次生成物的產(chǎn)生。其結(jié)果，能夠抑制二次生成物對反應光造成的影響。
[0019]氣體分析裝置還可以具備轉(zhuǎn)換部。轉(zhuǎn)換部從試樣氣體生成轉(zhuǎn)換試樣氣體。轉(zhuǎn)換試樣氣體包含轉(zhuǎn)換發(fā)光成分。轉(zhuǎn)換發(fā)光成分是與發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生伴隨發(fā)光的相互作用的成分。此時，當向氣體分析部導入轉(zhuǎn)換試樣氣體和發(fā)光誘發(fā)氣體時，氣體分析部輸出第三檢測信號。
[0020]此外，測量信號計算部可以基于第三檢測信號和第二檢測信號，計算用于測量轉(zhuǎn)換發(fā)光成分的濃度的第二測量信號。
[0021]由此，可以基于第二測量信號，測量包含在試樣氣體中的、原本不會與發(fā)光誘發(fā)成分發(fā)生產(chǎn)生反應光的相互作用的成分的濃度。
[0022]可以在第一周期內(nèi)交替向氣體分析部導入標準氣體和、試樣氣體或轉(zhuǎn)換試樣氣體。由此，可以在短時間內(nèi)取得第二檢測信號和、第一檢測信號或第三檢測信號。其結(jié)果，能夠高精度地測量規(guī)定成分或轉(zhuǎn)換發(fā)光成分的濃度。
[0023]可以在第二周期內(nèi)交替向氣體分析部導入試樣氣體和轉(zhuǎn)換試樣氣體。由此，可以在短時間內(nèi)取得第一檢測信號和第三檢測信號。其結(jié)果，能夠高精度地測量規(guī)定成分和轉(zhuǎn)換發(fā)光成分的濃度。
[0024]當向氣體分析部導入試樣氣體或轉(zhuǎn)換試樣氣體時，可以向氣體分析部導入第一混合氣體或第二混合氣體。第一混合氣體是試樣氣體和稀釋氣體的混合氣體。第二混合氣體是轉(zhuǎn)換試樣氣體和稀釋氣體的混合氣體。由此，能夠稀釋對規(guī)定成分和/或轉(zhuǎn)換發(fā)光成分與發(fā)光誘發(fā)成分的相互作用產(chǎn)生的發(fā)光進行妨礙的成分。
[0025]通過化學發(fā)光分析法，能夠高精度地測量試樣氣體中的成分濃度(和轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換發(fā)光成分的成分)。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示氣體分析裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖2是表示在發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生部中生成的發(fā)光誘發(fā)氣體的成分分析結(jié)果的圖。
[0028]圖3是表示放電產(chǎn)生間隔和二次生成物生成量的關(guān)系的圖。
[0029]圖4是表不反應部周圍的溫度和測量誤差的關(guān)系的圖。
[0030]圖5是表示試樣氣體導入部的詳細結(jié)構(gòu)的圖。
[0031]圖6A是表示氣體分析裝置的基本動作的流程圖。
[0032]圖6B是表示在成分濃度測量后調(diào)整放電產(chǎn)生間隔時氣體分析裝置動作的流程圖。
[0033]圖7是表示本實施方式的第一切換控制信號和第二切換控制信號的信號波形、向反應部導入氣體的氣體導入模式、以及檢測信號的信號波形的圖。
[0034]附圖標記說明
[0035]100氣體分析裝置
[0036]I氣體分析部
[0037]11反應部
[0038]13試樣氣體導入部
[0039]131轉(zhuǎn)換部
[0040]133第二氣體切換部
[0041]135導入部
[0042]15稀釋氣體導入部
[0043]17第一氣體切換部
[0044]19氣體合流部
[0045]2發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生部
[0046]3控制部
[0047]4排氣部
[0048]31測量信號計算部
[0049]33切換控制部
[0050]35發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生控制部
[0051]Gl 第一氣體口
[0052]G2 第二氣體口
[0053]G3第三氣體口
[0054]G4第四氣體口
[0055]G5第五氣體口
[0056]G6第六氣體口
[0057]S1、S2、S3 信號值
[0058]T1第一周期
[0059]T2第二周期
[0060]a、b、c、d、e、f 氣體口
【具體實施方式】
[0061](I)第一實施方式
[0062]1.氣體分析裝置的整體結(jié)構(gòu)
[0063]參照圖1，說明本實施方式的氣體分析裝置100的整體結(jié)構(gòu)。圖1是表示氣體分析裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的氣體分析裝置100使用化學分析法(CLA)，測量試樣氣體中規(guī)定成分的濃度。
[0064]氣體分析裝置100包括:氣體分析部1、發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生部2、控制部3和排氣部4。
[0065]氣體分析部I以氣體能夠流通的方式與排氣部4(后述)連接。此外，氣體分析部I以氣體能夠流通的方式與發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生部2 (后述)的出口側(cè)(后述)連接。由此，氣體分析部I利用來自排氣部4的抽吸，能夠?qū)朐诎l(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生部2中產(chǎn)生的發(fā)光誘發(fā)氣體(后述)。
[0066]此外，氣體分析部I利用來自排氣部4的抽吸，能夠?qū)朐嚇託怏w和/或稀釋氣體。
[0067]在此，對本實施方式的試樣氣體和稀釋氣體進行說明。試樣氣體包含氮化合物(氮氧化物(NOx)等)等。作為這種試樣氣體，例如有在煙道中流動的氣體、或在各種工序中產(chǎn)生的氣體等。
[0068]當向氣體分析部I導入試樣氣體和發(fā)光誘發(fā)氣體時，通過試樣氣體中的能發(fā)光成分(規(guī)定成分)與發(fā)光誘發(fā)氣體中的發(fā)光誘發(fā)成分(后述)的相互作用產(chǎn)生反應光，稀釋氣體主要起到稀釋妨礙產(chǎn)生所述反應光的成分(例如二氧化碳(CO2)等)的作用。因此，當將試樣氣體導入氣體分析部I時，稀釋氣體與試樣氣體一起導入。
[0069]因此，作為稀釋氣體，可以使用不包含作為測量對象的規(guī)定成分和妨礙產(chǎn)生所述反應光的成分的氣體。在本實施方式中，作為稀釋氣體，可以使用從試樣氣體除去了測量對象的規(guī)定成分和妨礙產(chǎn)生所述反應光的成分(二氧化碳(CO2))而得到的氣體。測量對象的規(guī)定成分(例如氮氧化物(NOx))和妨礙產(chǎn)生反應光的成分(二氧化碳(CO2))例如可以使用除去所述成分的吸附劑(沸石等)和吸收劑(堿石灰等)等來除去。此外，作為稀釋氣體也可以使用干燥空氣或氮氣(N2)等。
[0070]另一方面，在氣體分析裝置100中進行濃度測量過程中，標準氣體與發(fā)光誘發(fā)氣體一起導入反應部11。此外，把當將標準氣體和發(fā)光誘發(fā)氣體導入反應部11時從反應部11輸出的檢測信號(第二檢測信號(后述))作為測量成分濃度時的基準信號。在本實施方式中，標準氣體是與所述稀釋氣體相同的氣體。
[0071]氣體分析部I可以邊將發(fā)光誘發(fā)氣體導入氣體分析部I的反應部11 (后述)內(nèi)部邊將試樣氣體和/或稀釋氣體導入氣體分析部I的反應部11的內(nèi)部。通過邊導入發(fā)光誘發(fā)氣體邊導入試樣氣體和/或標準氣體，使包含在試樣氣體和/或標準氣體中的能發(fā)光成分(規(guī)定成分)與發(fā)光誘發(fā)氣體中的發(fā)光誘發(fā)成分產(chǎn)生相互作用。其結(jié)果，在反應部11的內(nèi)部產(chǎn)生反應光。
[0072]此外，氣體分析部I具備未圖示的光檢測器等，使用該光檢測器等，接收在反應部11的內(nèi)部產(chǎn)生的反應光。由此，氣體分析部I可以將基于使用該光檢測器等接收到的反應光的強度的信號作為檢測信號輸出。另外，將在后面對氣體分析部I的詳細結(jié)構(gòu)進行說明。
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