旧社名 日本サーモエレクトロン株式会社

Q & A

Q20:希釈器にはマスフローコントローラ式と超音速オリフィス式がありますが、各方式の特長と欠点を教えて下さい?

A20

マスフローコントローラ式は希釈ガスの流量制御と被希釈ガスの流量制御にマスフローコントローラを使用します。希釈ガス側には2〜5NL/m3、被希釈ガス側には10〜50NmL/m3が使われます。50NmL/m3のマスフローコントローラは精度から言うと5〜50NmL/m3の間で連続に可変できます。再現精度は通常フルスケールの±0.5%程度なので、もし50NmL/m3のマスフローコントローラを使って被希釈ガスを5NmL/m3に設定すると再現精度は±5%になってしまいますので注意が必要です。

マスフローセンサーは温度が高くしてあるのと材質に制限があるので
腐食性ガスは使用できません。SO2やNO2であっても使っているうちに流量誤差が大きくなっていきます。
一方、超音速オリフィス式は流量制御と被希釈ガスの流量制御に超音速オリフィス式を使用します。希釈ガス側は2〜5NL/m3の一定量でも事たるのですが、被希釈ガス側の流量を変える場合には超音速オリフィスを何本も用意しなければなりません。切換には電磁弁が必要で、特に被希釈ガスは配管のポケットを少なくする必要があり、そのため、今まで使われてこなかった理由です。
特長としては、1本1本のオリフィスは0.3%の流量誤差精度で作る事ができ、もし、被希釈ガスを5NmL/m3と50NmL/m3を使って切り替えた場合でも
0.3%の再現精度になります。
(マスフローコントローラの様に低流量で再現精度が大きくならない)
LNI社の超音速オリフィス式希釈器は配管のポケットを極力なくした特殊な構造になっていて、1000段階の切り替えが可能となっていますので、マスフローコントローラと同じように希釈比率をほぼ自由(0.1%毎に)に使えますが、高度な精密構造なのでマスフローコントローラ式より価格が高くなります。

超音速オリフィスは金製もあり、切換部等の材質を耐蝕材に変更(オプション)すると高濃度の腐食性ガスが使えます。標準品でも
500ppm程度までのHCL、NH3、H2S、NO2等の腐食性ガスに耐えます。
Q19:Model 15C、Model 15i、Model 43C、Model 43i、Model 450C、Model 450i、Model MIRAN SapphIRe 205B、EGIS2 は日本から持ち出し禁止ですか?

A19

はい、その通りです。米国商務省および国務省の輸出許可が必要です。
上記の機種は塩化水素または二酸化硫黄を測定できます。米国ではこれらの成分を測定できる測定器(濃度計・分析計)は、ミサイルの燃料の開発に使えると言うことで、特定の国に、米国から輸出または米国製の製品を再輸出する場合に、米国商務省(場合によっては国務省も)の輸出許可または再輸出許可が必要となります。
また、シリア、キューバは輸出できません。(2004年6月現在)
特定の国とは、イラン、イラク、リビア、北朝鮮、スーダン、旧共産圏等です。(2004年6月現在)

輸出許可は、最終ユーザーが自分の詳細と使用目的を申請用紙に書いてサインをしたものを米国商務省に提出して、公称では約2ヶ月待つと許可が下ります。しかし、バカンスの時期等になりますと3ヶ月かかることもありますし、国務省の許可が必要な場合は商務省から国務省に回され、さらに2ヶ月程度の日数を必要とします。
輸出許可が下りて初めて輸出できます。
例えば、中国に二酸化硫黄計Model 43Cを輸出する場合はこの許可が必要で、許可が下りて日本から再輸出または米国から輸出ができます。

申請するだけだから簡単かというと、輸出許可が米国商務省に出されると、輸出先の米国大使館の商務担当官が実際に最終ユーザーを訪問して聞き取り調査をするようです。
また、輸出されて1、2年後に再度出向き、実際に使用されているか調査を行っているようです。
弊社が販売しました商品を海外に販売したり、1時的にでも持ち出しされる場合には、必ずご連絡下さい。
爆発物探知機EGISシリーズに関しては、上に書いてあることはもちろん、米国から日本に輸出する場合にも商務省の輸出許可が必要です。再輸出の場合も、カナダ以外の国は商務省の輸出許可が必ず必要です。
また、修理するための部品や消耗品でさえ日本国内で使用する場合でも米国商務省の輸出許可が必要になります。
修理や定期点検の時に必要な部品も2年毎に輸出許可が必要です。そのため、時間がかかりご迷惑をお掛けしますがお許し下さい。
弊社が販売しました商品を海外に販売したり、1時的にでも持ち出しされる場合には、必ずご連絡下さい。

Q18:Model 49C-PSオゾン標準ガス発生器を公的な検定機関で検定できないのですか?

A18

Model 49C-PSオゾン標準ガス発生器は米国標準機関のNISTで、発生させたオゾンガスの検査をしてくれますが、手続き、発送や支払いが大変なので、弊社が行います。
Model 49C-PSは調整する箇所がなく(もしNISTの標準と異なっていたとしても調整できません)、校正ではなく検査になります。
NISTで検査されたModel 49C-PSは、スイスのEMPAや日本の気象庁に設置されています。

Q17:Model 49C-PSオゾン標準ガス発生器はどのようにして校正しているのですか?

A17

Model 49C-PSオゾン標準ガス発生器は米国環境保護庁(EPA)で、オゾンガスの一次標準として認められています。
校正と言っても、基準ガスがあってそのガスに濃度を合わすわけではなく(もし合わせられるものであれば、一次標準とは呼べません)、また、他に基準もありません。
もう一台の基準とするModel 49C-PSと同じ濃度を発生させて、オゾン計で比較して同じ濃度を指示するか確認するだけです。

Q16:Model 49C-PSオゾン標準ガス発生器はなぜ一次標準器として認められているのですか?

A16

Model 49C-PSオゾン標準ガス発生器は米国環境保護庁(EPA)で、オゾンガスの一次標準として認められています。
Model 49C-PSは安定した濃度を発生、コントロールできるオゾン発生器と紫外線吸収方式のオゾン濃度測定部で構成されていて、ゼロガスとオゾン発生器で発生したオゾンガスの比較をオゾン濃度測定部で行い、オゾン発生器をコントロールして常に設定した一定濃度のオゾンガスを発生できるようになっています。
オゾン濃度測定部には劣化する様なオゾンスクラバーや分解器はなく、濃度測定は紫外線吸収の理論計算どおりとし、どこにも調整したり可変できる部分がありません。
もし、発生した濃度が狂っていると仮定すると、
  1. オゾン濃度測定部にオゾンガスが入ってから分解吸着された。
  1. オゾン濃度測定部の検出器の直線性の劣化、不良。
  1. オゾン濃度測定部のADコンバータ等の不良。
等の原因のみが考えられます。オゾン濃度を測定する前にオゾンガスが分解吸着されると、測定された濃度が低くなり、誤差が発生します。オゾンガスが高くなることはありません。
Model 49C-PSは発生したオゾンガスが、オゾン測定部に入ってすぐに2方に別れ、各々が別々の吸収セルに入り、吸収係数が測定されます。
数秒するとオゾンガスは交差して流れる様になっていますので、もしどちらかの吸収セルまたは吸収セルに入るまでに吸着・分解されたときは異なった濃度が指示されることになりますので、内蔵のコンピュータは異常であることを判断します。
また、ガスラインでの吸着と分解を検査できる様な構造になっています。オゾン濃度測定部の検出器の直線性の劣化、不良によって、測定した濃度に誤差が発生します。
通常、検出器には広範囲の直線性があり、誤差は考えられないのですが、不良の発生や劣化も考えられます。ADコンバータも故障が考えられます。
Model 49C-PSは2個の吸収セルと2個の検出器、2つのADコンバータ、2つの電気部を持ち、交互測定をしますので、どちらかの検出器に不良の発生や直線性の劣化が生じると測定値に差が生じて異常であることがわかる様になっています。
しかし、同時に全く同じように劣化したとすると異常であることがわかりませんが、同時に全く同じように劣化することが考えられませんので、問題はありません。
(ADコンバータにはDAC式ではなく、VFコンバータを使っています)Model 49C-PSは一口で言うと、2台のオゾンガス測定部が組み込まれていて、同じ濃度を指示していれば正常、異なった指示をしたときは故障と判断するようになっています。

Q15:MIRANはどのような炭化水素でも測定できるのですか?

A15

MIRANは7ミクロンから14ミクロンの領域の赤外吸収の波長で成分を識別し、吸収率で濃度を測定しますので、理論的には7ミクロンから14ミクロンの領域で赤外吸収が生じる成分であれば測定できます。
しかし、すごい数の成分の吸収カーブを標準ガスを使って測定し、メモリーに入れておかないとどのような成分でも測定できることになりません。そして、MIRANの出荷検査の時、すごい数の標準ガスで校正しなくてはなりません。
そうするとMIRANの価格があまりにも高くなるのと出荷検査に時間がかかりすぎたり、標準ガスがなかったりしますので、良く使われそうな120成分で校正し、120成分の吸収カーブをメモリーに入れてあるのです。では、120成分以外の成分は測れないかというと、オプションのフルスキャン機能を組み込んでサンプルガスを測定し(7ミクロンから14ミクロンまでスキャンさせる)、測定データをパソコンに転送して、付属のThermoMatchと言うソフトウエアを使ってどの成分がどれぐらい入っているかを調べます。もし、120成分の中の成分で組み合わせられていれば、見事に濃度の結果を計算してくれます。
しかし、120成分以外の成分が入っているとマッチ度計数が悪く表示されます。その場合には、赤外の吸収データが載っているWeb Siteで探し当てて、その成分を合わせて再度ThermoMatchで調べることになります。
うまくいくか、いかないかは、予め出そうな成分の目安を付けておくことになります。

Q14:MIRANはどのように校正して出荷されているのですか?

A14: 

MIRANの校正は、サンプルガス吸引量が15リットル毎分とものすごく多く、普通に標準ガスを流すとすぐにガスが無くなってしまいます。その為、MIRANのサンプル系を閉ループにしておいて高濃度の標準ガスをマイクロシリンジで注入して、標準ガスの注入量とサンプル系の容積とでガス濃度を計算して校正します。
ほとんどの成分は標準ガスがありますが、標準ガスがない成分については標準液を注入し気化したときの濃度から算出して校正しています。
この作業は1台1台行いますので、1成分用に比べて120成分用はものすごく手間のかかる事になります。そのため、1成分用と30成分用また120成分用とでは価格が異なることになります。

Q13:MIRANはどのようなところで使用されるのですか?

A13: 

米国には労働作業環境について色々な規制があります。石油や合成化学プラントでガスが漏れると働いている人がその漏れたガスで健康を害することが考えられるわけです。
ガスの成分によって害を及ぼす割合が異なるので、ガス成分によって暴露される濃度が決められています。
決まった単一成分しか漏れるおそれのない場所ではPID方式やFID方式の全炭化水素計が使用されます。しかし、複数の成分のを測らねばならないときには、これらの全炭化水素計では測定できません。
MIRANは最大120成分中の5成分を区別して測定できます。
その他の用途として、麻酔ガスが測定できます。他の測定器では測定するのが困難かできないのですが、簡単に測定できます。ガス警報器と異なるところは、ガス警報器は濃度を測定するものではなく、危険濃度のガスがあるか、ないかを調べるためのものです。
MIRANはガスの濃度を測定するものなので用途は同じなのですが、精度を要求されます。また濃度計として使用できます。

Q12:MIRANは干渉ガスの影響はないのですか?

A12: 

MIRANは赤外の吸収率を測定するだけの濃度計で、高度で精密な測定方法を採用していません。そのため、軽くて振動にも強く、屋外で測定できるのです。そのため干渉ガスの影響はある成分とない成分とがあります。
MIRANは干渉成分の影響を少なくするため、まず第一に、測定成分が吸収波長を複数持っている場合は、干渉ガスの影響を避けられる波長を選んで測定できるようになっています。
第二は、MIRANは一度に5成分を測定できるのですが、同時に干渉成分も5成分測定でき、干渉成分の濃度を測定して、干渉を補正することができるようになっています。

Q11:フォルムアルデヒド計の校正はどのようにするのですか?

A11: 

フォルムアルデヒド計の校正には、エアのゼロガスとエア・バランスで低濃度のフォルムアルデヒドの標準ガスが必要です。
エアのゼロガスは高圧容器入りのエアゼロガスがあり、また、大気からフォルムアルデヒドを取り除いて作ることができます。
一方、スパンの校正に必要なエア・バランスで低濃度のフォルムアルデヒドの標準ガスは、フォルムアルデヒドは変化しやすく、高圧容器の壁にくっついたり、圧力をかけると液化したり、バランスガスと化合したりするので、エアバランスのフォルムアルデヒドの高圧容器入り標準ガスは今のところ製作できません。
へリュームと窒素バランスであればできますが、寿命が3ヶ月か半年と短く、充填圧力も最高50Kg/cm2しか詰められません。このガスに酸素を添加すれば、校正に用いることができます。しかし、1ppmから99ppmの価格は1本40万円もします。ガス代だけで、1年に100万円から200万円以上もかかってしまうのです。

フォルムアルデヒドはパーメーションチューブで作ることができます。パーメーションチューブは長期安定性は良いのですが、恒温槽やそのシステムが必要なので、初期投資が必要になります。
NO、SO2とかCO等の一般のガスは価格が安いので希釈器を使っても安価にできます。
また、直接使用できる場合はさらに安価にできますので、パーメーションチューブは使いません。
しかし、フォルムアルデヒドのようにガスの価格があまりに高いとパーメーションチューブの方が安定度の面からも良く、コスト的にも2年以内に充分採算が取れるようになります。
パーメーション・チューブ式標準ガス発生器パーメーション・チューブとは、簡単に言えば、テフロン等の多孔質のチューブに蒸発したときに希望するガスが出てくる液体を入れて密封したものです。一定温度にすると一定量の液が気化するので、一定量のゼロガスを通すと、一定の濃度のガスが発生します。
ここで問題になるのがパーメーション・チューブ内の液とチューブの温度で、
0.1℃変化すると発生するガスの濃度が約1%変化します。
そのため、パーメーション・チューブは常時恒温槽に入れたままにして、恒温槽はいつも一定温度にしておきます。また、ゼロガスも一定量流しておかないと、ゼロガスの温度が変化すると発生濃度が変化してします。
通常、パーメーション・チューブを恒温槽に入れて、恒温槽を温度制御させ、同時にゼロガスを一定量流し始めてから72時間経過してから使用できるようになります。
また、ゼロガスの全量をパーメーション・チューブが入っている恒温槽に流すのではなく、ゼロガスの一部分を一定量流します。濃度は、パーメーション・チューブの蒸発レートから計算して出します。また、NBSでパーメーション・チューブの蒸発レートが検定されたものもありますが、恒温槽の温度が異なれば変わりますので注意が必要です。
正確な濃度は、恒温槽の中に3日以上入れて実際の状態でガスを発生させておいてから重量を測定します。
パーメーション・チューブが寿命になるまでに再度重量を測定し、チューブの内液の分子量と全体のゼロガス流量とで、発生濃度を算出します。
精密で高感度の秤があれば、使用開始後1週間とか1ヶ月後に測定して濃度を求めることができます。この方法は日本では一般的に行われていない方法ですが、米国等の外国ではかなりの割合で使われてきました。その理由は、大気モニター用の低濃度のガスがなかったので、希釈法かパーメーション・チューブ法が使われてきたのです。最近ではアルミ容器のシリンダーとか低濃度のガスが安定に作れるようになってきたので徐々に減ってきているようです。
一方日本では、大気モニターとして湿式法が採用され、標準ガスで校正しなかったので、希釈法もパーメーション・チューブ法も必要がなかったのです。そのため、多くの実績がなく、知られていません。
標準ガスの作れない成分はこの方法で作られるようになると考えられます。フォルムアルデヒドのようにバランスガスと変化するとか、また不安定なガスを発生させるのに最適な方法です。
 
Q10:大気モニターはどのようなコンセプトで作っているの?

A10

あくまで検出器部分には原理に忠実に作って基本的な性能を確保しています。コンピューターのソフトウエアで小細工をして、検出器部分のコストを下げるようなことはしない、つまりまじめに作っています。そのため、他社に比べて、1桁高感度の製品をいとも簡単にしかも多量に作れるのです。

Q9:大気モニターは世界一の納入実績と言っているけれど、どれ位の実績があるの?

A9

NOx計、SO2計、CO計、O3計共10,000台近い、または以上、合計5万台以上と、他社に比べて圧倒的に多くの実績があります。
 
Q8:超高感度シリーズ(TL)は、一般大気用の中からノイズの少ないものを選び出して、
    レンジを拡大したものなの?

A8

大気モニターを開発するとき、まず最高の性能が出るように作ります。これがTLシリーズの分析計となります。そして余裕を持って性能を(感度を)落とした物が、一般大気用の分析計になります。すでに20数年の実績が有るので、ノウハウは充分持っています。そのため、一般大気用の中からノイズの少ないものを選び出して高感度の製品を作る必要はありません。
 
Q7:ガス相関法の CO、CO2、N2O 計はふつうのNDIRと比べてなぜ振動の影響やセルの汚れに強いの?

A7

ガス相関法は原理的に干渉ガスの影響が少ないので、検出器で干渉ガスの影響を少なくする必要がありません。そのためセンサーとして半導体センサーが使用できます。半導体センサーは振動の影響を受けないのです。
また、セルの汚れに強いのはサンプルガスセルの壁面反射を使っていないのと、レファレンス光とサンプル光が全く同一光路を通るので、光量の変化が完全に補償されて影響しません。

Q6:ガス相関法の CO、CO2、N2O 計はふつうのNDIRの CO、CO2、N2O 計と比べてなぜ数十倍も感度が高いの?

A6

高価な多重反射セルで何重にも吸収を受けるようになっているので感度が高くなります。しかし、普通のNDIRの場合は多重反射セルを使うことができないので高感度にできないのです。 

Q5:ガス相関法の CO、CO2、N2O 計はふつうのNDIRと比べてなぜ干渉が格段に少ないの?

A5

ガス相関法は、レファレンス光とサンプル光共にサンプルセルの同一経路を通るので、共に干渉ガスの影響を受けて干渉ガスの影響をキャンセルできるのです。
一方、ふつうのNDIR方式の場合は、レファレンス光は窒素ガスが封入されたセル(干渉ガスは入っていない)の中を通り、サンプル光は干渉ガスの入っているサンプルガス中を通るので、干渉ガスの影響をまともに受けます。 

Q4:ガス相関法とはどのような原理?

A4

ガス相関法は、光源の光をサンプルガスセルの中を通し、サンプルガスで吸収された光をサンプル光と呼びます。
また、高濃度の測定ガス(CO計の時はCOガス、N2O計の時はN2Oガス)を封入した相関セルを通ってサンプルガスセルの中を通った光をレファレンス光と呼びます。サンプルガスセルの中に測定したいガスが入っていた場合、サンプル光は吸収を受けて少なくなります。しかし、レファレンス光は高濃度の測定ガスを封入した相関セルで強力な吸収を受けているので、サンプルガスの中に測定したいガスが入っていてもほとんど吸収を受けません。つまり、サンプル光のみが変化し、濃度を測定できるのです。 

Q3:EZ-Flashに今まで使っているインテグレーターやデータ処理はつかえますか?

A3

EZ-FlashやFlash-GCで得られるクロマトグラムはピークの半値幅が0.3秒程度のものすごく早いものです。これを一般のインテグレーターやデータ処理に取り込んでクロマトグラムを書かしてみると、下の図のようなデータになってしまいます。
これでは、取り込み精度が悪くなると考えるかもしれないのですが、ピーク値で濃度算出する場合はかなりの誤差になります。
しかし、積分型(VFコンバータを使ってAD変換するタイプや高速のADコンバータを使うタイプ)のインテグレーターやデータ処理の場合は全く問題ありません。
積分型であっても、0.05秒か0.1秒間にAD変換器からでてくるパルスの数をカウントして、0.05秒か0.1秒毎に積分した値を出力します。0.05秒か0.1秒毎にしか出力を変化させないので、分解能がないように見えますが、クロマトグラムのピークの半値幅が0.3秒程度であっても、ものすごい分解能で積分しています。
今使われているインテグレーターやデータ処理が積分型であるかを確かめてお使い下さい。

EZ-Flashのクロマトグラムの部分拡大図

Q2:EZ-Flashは5mの短いカラムを使い恒温槽を数分で昇温しても、
   クロマトグラムのピークを分離できるのですか?

A2

5mの専用キャピラリーカラムは、カラムでの吸脱着が少なく、ピークの幅が広がらないので、分離が良くなります。30mのカラムではかなりブロードになってしまいます。ヲ高速で昇温すると、クロマトグラムが広がらずに鋭いピークとなって押し出されます。一般のガスクロマトグラフのカラム恒温槽は温度分布があり、また揺らぎが大きいので、クロマトグラムが広がりブロードになります。
Flash-GC、EZ-Flashのカラムの温度は13ミリ秒という速さで温度検知と加熱をしていますので、均一でゆらぎが少なく、クロマトグラムがシャープになります。昇温カーブをさまざまに変化させる事でも、分離を良くできます。
EZ-Flashの5mカラムでは、一般のガスクロマトグラフに30mのカラムを装着して1時間ほどかかって昇温分析した場合に比べて分離は今ひとつでしたが、あまり分離を必要としないアプリケーションでは1〜2分程度(30倍から50倍も早い!)の素晴らしい早さで分析できました。
1999年12月から10mのカラムを供給できるようになり、一般のガスクロマトグラフに30mのカラムを装着して1時間ほどかかって昇温分析した場合とほぼ同じ分離が得られるようになりました。
分析時間はそれでも2〜5分程度(10倍から30倍も早い!)の素晴らしい早さで分析できます。
Flashテクノロジーを採用すると10mのカラムで一般のガスクロで30mのカラムを使った場合とほぼ同じぐらいの性能になります。しかし、30mのカラムと同じまでとはいかないサンプルもあります。

Q1:EZ-Flashはなぜ早く分析できるのですか?

A1

キャピラリーカラムを金属シースに入れ、金属シース自身に電流を流して直接加熱する方式なので、非常に早い昇温ができます。5mの専用キャピラリーカラムを使うので、カラムでの吸脱着が少なく、ピークの幅が広がらないので分離が良く、昇温速度を早くできるのです。ガスクロマトグラフの恒温槽は80℃までしか昇温させないので、カラムの温度は1分もあれば50℃に戻ります。恒温槽の冷却と安定に30分も待たなくて良いのです。カラムの温度が均一でゆらぎが少ないのでクロマトグラムがシャープになり、昇温速度を早くできるのです。
 と言った理由で早く分析できます。

ご意見、ご質問、要求資料などございましたら sales@thermo.co.jp へ電子メールにてお問い合わせください。