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この投稿は、2017年4月22日08時48分にyuchenchfによって最終的に編集されました。赤外線ガス成分分析装置は、主に工業分野においてガスの成分を分析するために使用されます。測定されるガスのパラメータの変化を分析することで、これらの成分の変動傾向を把握し、生産プロセス全体の動的な制御を実現するための指針となります。これは、理論計算であれ現場での操作であれ、非常に重要な意味を持ちます。この装置は、窒素肥料工場、製鉄所、ガス工場などの業界で、ガス、半水素化ガス、変換ガス、原料ガス中のCO2、CnHm、O2、CO、CH4、H2、NOxといった成分の分析に適しています。現在、市場には主にラボ用分析計とプロセス分析計の2つのタイプの分析機器があります。ここでは、ガスの成分分析に適した機器について簡単に紹介します。 一、一般的な実験室分析装置 1.オースト式ガス分析計 古典的な化学式による手動分析装置として、オースト式ガス分析計は価格が安く、操作が簡単で、メンテナンスも容易といった利点があり、広く利用されている。主にガス中のCO2、O2、CO、H2などの含有量を測定するために使用される。その原理は、吸収法を用いて酸性ガス、不飽和炭化水素、酸素、一酸化炭素を測定し、水素を酸化銅上で燃焼させ、飽和炭化水素は白金線上で空気中の酸素と燃焼させることで、重量法によって測定するものである。この装置は操作が簡単で価格も安いが、測定時の精度はそれほど高くなく、正確さは操作者の熟練度に依存する。また、測定データはLCDのように直感的で明瞭ではない。 オーストワルドガス分析計の実用上の欠点は主に以下の通りである：1）ブラシ状チューブの容積が分析結果に影響を与える； 2）Arは分析できず、オーストワルド装置では循環ガスの分析に適さないため、段階的にガスクロマトグラフを使用すべきである； 3）オーストワルド装置による可燃性分析の測定時間は長く、時に一定の誤差が生じることがある。また、化学反応の完全度にも注意を払わなければならず、そうでないと不正確な数値が生産に悪影響を及ぼす。 2.微量硫分析装置 常温での精密脱硫技術が導入されるにつれて、窒素肥料工場などでは、リン酸アルコール触媒やアンモニア合成触媒の安全性を確保するために、微量硫分析装置を備えることが不可欠となっている。これにより、生成される試料ガス中のさまざまな形態の微量硫分を定性・定量して検出するための、迅速かつ便利な手段が得られる。 3. 可燃性ガス検知器：オーストワルド法による動火分析では測定時間が長く、時に一定の誤差が生じるため、可燃性ガス検知器の使用を推奨する。 4. 工業用ガスクロマトグラフ 工業用ガスクロマトグラフはガス分析で最も多く利用され、ガス成分はH2、N2、CO、CO2の順に測定される。また、この技術は転炉ガスや焼結排ガス中のこの種の成分の分析にも利用できる。近年、クロマトグラフィー分析装置が普及してきましたが、この装置はガスを分離した上で検出する必要があるため、リアルタイムのオンライン測定は困難です。国内のごく少数の高炉で依然としてこの方法が用いられている以外、工業用ガスクロマトグラフは次第に質量分析法や赤外線分析システムに置き換えられている。 5. 工業用ガス質量分析計 質量分析計は、物質のイオンの質量電荷比を基準にして、定性および定量分析を行う。ガス質量分析計は通常、電子衝撃法によってイオン化され、すべての物質には特有の解離様式がある。質量分析計の特徴は、分析速度が非常に速く、同時に分析できる成分が多いこと、そして分析精度が高いことです。しかし、質量分析計の多成分かつ高速な分析性能は、高炉や焼結といった工程での利点はそれほど明確ではなく、検出前にガスを分離する必要があり、リアルタイムのオンライン分析を実現するのは困難で、装置のコストも非常に高い。現在、高精度な質量分析計は主に輸入品に頼っており、その修理用の部品も海外から輸入しなければならない。国内の代理店の対応もほとんどが遅く、これがシステムの稼働率に大きな影響を与えている。また、国内の運用環境は海外と異なり、機器の故障率も高く、メンテナンスが頻繁に必要で、その費用もかさみます。 6.その他 その他によく使われるものには、導電率計、酸度計、分光光度計、水分測定器などがある。 二、一般的なプロセス分析装置 1.微量ガス分析計 精製ガス中の微量な(CO+CO2)の測定は、窒素肥料工場において重要な分析項目です。含有量が低い（CO+CO2≤25×10-6）ため、場合によってはガスの濃度がppbレベルという極めて低い値になり、手動の方法ではその成分を測定することが困難です。 2.熱伝導式分析計 熱伝導式分析計は、最も早く登場し、種類が多く、広く利用されているオンライン分析計の一種で、混合ガス中のH2、Ar、SO2などの各種ガスの体積分率を自動的に測定するためによく使用されます。 3.酸素分析計 ガス中の酸素含有量をオンラインで分析する際には、電気化学式または熱磁式の酸素分析計がよく使用される。感度が高く、警報装置も設置可能で、メンテナンスや交換も容易である。 4. 定常赤外線ガス分析計 定常赤外線ガス分析計は、さまざまな混合ガス中のCO、CO2、NH3、CH、H2、O2などの含有量を連続的に測定するためによく使用され、オンライン分析計の中でも特に重要なものです。非分光赤外線（NDIR）ガス分析計は、迅速かつ正確なガス分析技術として、特に連続汚染物質監視システム（CEMS）や自動車排気ガスの検出用途で広く利用されています。国内のNDIRガス分析計の主要メーカーは、ほとんどが国際的に1980年代初頭に確立された赤外線ガス分析方式を採用しており、例えば赤外線光源としてニッケル・アンチモン線を使用したり、電動機械によって赤外線を変調したり、センサーとして薄膜コンデンサーマイクロフォンやInSbなどを使用している。電動機による機械的制御を採用しているため、装置の消費電力が大きく、安定性も悪い上、装置のコストも非常に高い。また、薄膜コンデンサーマイクロフォンをセンサーとして使用することで、装置は振動に非常に敏感になるため、携帯型の測定には適していません。赤外線光源、センサー、および電子技術の発展に伴い、NDIR赤外線ガスセンサーは国内外で急速に発展してきました。主な特長は、機械的な調整装置を持たず、新しい型の赤外線センサーや電気的に調整可能な光源を採用している点です。また、装置の回路には低消費電力の組み込みシステムが使用されているため、体積、消費電力、性能、価格の面で、これまでの装置とは比較にならない優位性を持っています。 現在市場に出回っているガス分析計Gasboard-3100（オンラインタイプ）は、世界をリードする非分光赤外線ガス分析技術、長寿命の電気化学センサ技術、およびMEMSを活用した熱伝導技術を採用しており、ガスやバイオガスの発熱量に加えて、CO、CO2、CH4、H2、O2、CnHmといったガスの体積濃度も同時にオンラインで測定することができます。 ガス分析計Gasboard-3100（オンライン型）は、窒素肥料工場、製鉄所、ガス工場などにおけるガス、半水素ガス、変換ガス、原料ガスなど、ガス産業のプロセスガス中の多成分ガスの体積濃度を測定するために広く使用されています。測定されたガスのパラメータ変化を分析することで、これらの成分の変動傾向を把握し、それによって生産プロセス全体の動的な監視を実現する。 “「分析技術の機器化、分析機器の自動化」が主な発展方向である。分析手法と技術は分析機器の指針であり、標準化された分析試験手法はすべて機器装置に変換される必要がある。生産が継続的に発展するにつれて、分析の品質や性能に対する要求も高まっており、ラボ用分析機では連続的で自動化された生産の監視や制御に対応できなくなっている。分析機器の自動化は、現在発展している電子技術や計算技術を活用するだけでなく、注目されている組み込み型インテリジェントプラットフォーム技術や超微細精密加工技術も総合的に活用する必要がある。プロセスアナライザーは、我が国の中小企業において徐々に普及しており、リアルタイムで企業の生産を動的に制御・監視しています。