JPH056864B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は赤外線ガス分析計に関し、詳しくは
赤外線領域におけるガス分子の赤外線吸収の強さ
によりガス濃度を測定する非分散型赤外線ガス分
析計に関する。

(ロ) 従来の技術 一般に赤外線ガス分析計は、測定用の赤外線透
過セル（以下測定セルと称す。）と比較用の赤外
線透過セル（以下比較セルと称す。）を備え、こ
の両セルの赤外線透過光量の差を、コンデンサー
マイクロホン又はマイクロフローセンサーを用い
たガス封入形の検出器（ニユーマテイク検出器）
で圧力の差として検出するものである。

従来上記検出器を用いた測定方法には、ネガテ
イブフイルタ法とポジテイブフイルタ法とがあ
る。

このネガテイブフイルタ法の光学系は、第７図
に示すように、一対の光源エレメント１，１から
の赤外線が、それぞれ窒素ガスなどの不活性ガス
を封入した赤外線透過セル２と測定対象ガスを封
入した赤外線透過セル（３、以下ガスセルと称
す。）を透過し、さらに測定ガスが流通する測定
セル４と比較セル５とをそれぞれ透過し検出器６
のコンデンサ膜７によつて仕切られた２つの赤外
線吸収室８，９に入射されるよう構成されてい
る。なお、１０はチヨツパー、１１はチヨツパ駆
動モータである。

この方式において、両赤外線吸収室８，９に赤
外線が入射されると、両赤外線吸収室８，９内の
圧力が変化してコンデンサ膜７を測定セル４透過
後の赤外線が入射する赤外線吸収室８側にわん曲
させる。これによつて検出器６のコンデンサ容量
が変化して測定ガス中の測定対象成分の濃度が測
定される。

第８図及び第９図はチヨツパ１０の回転による
コンデンサ膜７のわん曲状態を示す図及び検出器
６のコンデンサ容量の変化を示すグラフである。

上記方式で測定ガスの濃度を測定した場合、測
定セル４透過後の赤外線が入射する赤外線吸収室
８では測定ガス中の測定対象成分と干渉成分の赤
外線の吸収が起る。一方もう１つの赤外線吸収室
９ではガスセル３で測定ガス中の測定対象成分の
殆どが吸収されるので、わずかな測定対象成分の
吸収と干渉成分の吸収が起る。このとき干渉成分
の吸収量を他の赤外線吸収室８の吸収量とほぼ同
じ大きさになるようにすると干渉のない測定を行
うことができる。

しかし、この場合、比較セル５透過後の赤外線
が入射する赤外線吸収室９においても測定ガス中
の測定対象成分の吸収がわずかに起つているた
め、別の赤外線吸収室８での測定ガス中の測定対
象成分の吸収がキヤンセルされる。これによつて
ネガテイブフイルタ法ではポジテイブフイルタ法
に比べ３〜４割検出器６の出力が小さくなる。し
たがつてネガテイブフイルタ法では測定ガス中の
測定対象成分の濃度が限界値より低くなると、そ
の濃度を測定できなくなる不都合があつた。ま
た、干渉を補償する場合、測定セル４と比較セル
５との長さを同一にすると、干渉の補償が大きく
なり干渉が負になることがある。したがつて、こ
の点を考慮してネガテイブフイルタ法の光学系を
設計する必要があつた。

この発明は以上の事情に鑑みなされたもので、
その主要な目的の１つは、ネガテイブフイルタ法
のコンデンサマイクロホンの出力が従来の２倍の
出力になるように構成し、測定ガス中の測定対象
成分の濃度が低くても高感度にその濃度を測定き
るようにすることにあり、もう１つの主要な目的
は、比較セルの長さを測定セルの長さに関係なく
干渉補償が最適になる長さにすることができきる
よう構成し、干渉の小さい光学系を作ることがで
きるようにすることにある。

(ハ) 構成 この発明は、赤外線ガス分析計であつて、赤外
線を対向して放射する一対の光源と、この両光源
間の光路上に設けられた赤外線透過セルと、この
赤外線透過セルに接続された赤外線検出器とを備
え、赤外線透過セルに測定ガス導入部及び測定ガ
ス排出部を設けるとともに、赤外線検出器を、光
路を介して対向して設置されかつ測定ガス又はこ
のガスと同等のガスが充填された一対の赤外線吸
収室と、光路を遮断しないよう両赤外線吸収室を
連結する連結部と、両赤外線吸収室間の光路上に
回動可能に設置された両面反射鏡と、両赤外線吸
収室に両光源からの赤外線が交互に入射しうるよ
う両面反射鏡を回動させる反射鏡駆動手段と、前
記連結部内に設けられ両赤外線吸収室内の圧力差
を検出し測定ガス中の測定対象成分の濃度測定信
号を出力する検出手段とから構成したものであ
る。

すなわち、この発明は、測定ガス中の測定対象
成分の濃度測定に際し、反射鏡駆動手段で反射鏡
を回動させると、赤外線が両赤外線吸収室に交互
に入射し、これによつて生ずる両赤外線吸収室の
圧力差を検出手段で検出するように構成したもの
である。

(ホ) 実施例 以下第１図から第５図に示す実施例に基づいて
この発明を詳述する。なお、これによつてこの発
明が限定されるものではない。

第１図におい赤外線ガス分析計１２は、赤外線
を対向して放射する一対の光源１３，１３と、両
光源１３，１３間の光路１４上にその一方の光源
１３側から他方の光源１３側に向かつて順に連設
された測定セル１５、赤外線検出器１６、比較セ
ル１７及び測定ガスが封入されたガスセル１８と
から主として構成される。

測定セル１５及び比較セル１７は、筒状の赤外
線透過セルからなり、その筒壁には測定ガス導入
部１９，２０と測定ガス排出部２１，２２とがそ
れぞれ設けられている。

赤外線検出器１６は、第２図及び第３図に示す
ように、測定ガスが充填された一対の赤外線吸収
室２３，２３と、両面反射鏡（ミラー）２４と、
ミラー駆動モータ２５と、両赤外線吸収室２３の
圧力差を検出し検出信号を出力する検出手段２６
とを備え、両赤外線吸収室２３は、前記光路１４
を介して光路１４に直交する方向に対向して設置
され、光路１４を遮断しないように赤外線検出器
１６に設けられた連結部２７によつて連結されて
いる。一方、ミラー２４は、その面が光路１４に
直交し両赤外線吸収室２３側に回動可能に光路１
４上に設置されている。また、上記検出手段２６
は、金属薄膜（コンデンサ膜）２８と対極２９と
からなるコンデンサマイクロホンで構成されてい
る。なお、検出手段２６としてはこの他、マイク
ロフローセンサを用いてもよい。

次に上記分析計１２の作動を説明する。なお、
測定ガスとしては、一酸化炭素、二酸化イオン、
一酸化窒素などの排ガスが用いられる。

まず、測定ガスを測定セル１５及び比較セル１
７に導入する。次いで測定ガス中の測定対象成分
の濃度測定に際し、ミラー駆動モータ２５を作動
させてミラー２４を回動させると、赤外線が両赤
外線吸収室２３に交互に入射される。そこで、両
赤外線吸収室２３内に圧力差が生じ、これによつ
て金属薄膜２８は第４図に示すように両赤外線吸
収室２３側に交互にわん曲し、検出手段２６から
第５図に示すような信号が出力される。そしてこ
の出力信号に基づいて上記濃度が測定される。

このように検出手段２６のコンデンサ容量の変
化は従来の２倍となり高感度の濃度測定を行うこ
とができる。また、測定セル１５と光源１３との
間に不活性ガスを封入したセルを設ける必要がな
いので、従来より高感度の濃度測定ができる。さ
らに、測定セルの長さに関係なく比較セルの長さ
を設定できるため、干渉影響を極めて小さくする
ことができ、その上比較セルのみの長さを変えて
も余分な空間が分析計に生ずることがなくなるた
め、測定値が分析計周囲のガスの影響を受けるこ
とがなくなる。以上によつてＳ／Ｎ値の優れた赤
外線分析計を得ることができる。

第６図は他の実施例の示す図で、１３ａ，１３
ａは光源、１５ａは測定セル、２３ａ，２３ａは
赤外線吸収室、２４ａはミラーである。この実施
例は、第１実施例の比較セル１７及びガスセルを
除いて構成したものである。

(ヘ) 効果 この発明は、両光源からの赤外線が交互に両赤
外線吸収室に入射しうるよう構成したものである
から、検出手段の出力信号を従来の２倍にするこ
とができる。したがつて、高感度に測定ガス中の
測定対象成分の濃度を測定することができる効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る赤外線ガス分析装置の
一実施例を示す構成説明図、第２図はこの検出器
の縦断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面図、第
４図はこの金属薄膜のわん曲状態説明図、第５図
はコンデンサマイクロホンの出力信号を示すグラ
フ、第６図はこの他の実施例の第１図相当図、第
７図、第８図及び第９図はそれぞれ従来例の第１
図、第４図及び第５図相当図である。 １２……赤外線ガス分析計、１３……光源、１
４……光路、１５……測定セル（赤外線透過セ
ル）、１６……赤外線検出器、１９……測定ガス
導入部、２１……測定ガス排出部、２３……赤外
線吸収室、２４……ミラー（反射鏡）、２５……
ミラー駆動モータ（反射鏡駆動手段）、２６……
検出手段、２７……連結部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 赤外線を対向して放射する一対の光源と、こ
   の両光源間の光路上に設けられた赤外線透過セル
   と、この赤外線透過セルに接続された赤外線検出
   器とを備え、赤外線透過セルに測定ガス導入部及
   び測定ガス排出部を設けるとともに、赤外線検出
   器を、光路を介して対向して設置されかつ測定ガ
   ス又はこのガスと同等のガスを充填された一対の
   赤外線吸収室と、光路を遮断しないよう両赤外線
   吸収室を連結する連結部と、両赤外線吸収室間の
   光路上に回動可能に設置された両面反射鏡と、両
   赤外線吸収室に両光源からの赤外線が交互に入射
   しうるよう両面反射鏡を回動させる反射鏡駆動手
   段と、前記連結部内に設けられ両赤外線吸収室内
   の圧力差を検出し測定ガス中の測定対象成分の濃
   度測定信号を出力する検出手段とから構成してな
   る赤外線分析計。 ２ 検出手段が、コンデンサマイクロホンもしく
   はマイクロフローセンサからなる請求の範囲第１
   項記載の赤外線分析計。 ３ 赤外線検出器側の光源と赤外線検出器との間
   の光路上に、赤外線検出器に接続され測定ガス導
   入部及び測定ガス排出部を備えた比較用の赤外線
   透過セルと、この赤外線透過セルの赤外線検出器
   とは反対側に接続され測定ガス又はこのガスと同
   等のガスが封入された赤外線透過セルとを設けて
   なる請求の範囲第１項記載の赤外線ガス分析計。