JPH059732B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチ流体変調方式（これは本発明
者らの名付けた名称である）という従来になかつ
た特異な手法を採用することによつて、ただ１個
の検出器を用いるだけでありながら、２つの（ま
たは２つの系に分流された）サンプル流体を、同
時にかつ連続的にしかも非常に精度良く分析する
ことができる、全く新規な流体分析装置を提供せ
んとしてなされたものである。

〔従来の技術〕

例えば、サンプル流体の一例である大気中に含
まれる自動車排気ガスや工場排気ガスなどの有害
成分（NO_x，H_yC_z、あるいは、CO_xなど）の濃
度（ひいては量）を分析するような場合に使用さ
れる流体分析装置としては、従来から、ケミカル
ルミネツセンス検出器（CLD）を備えた分析装
置とか、フレームイオン検出器（FID）を備えた
分析装置とか、あるいは、コンデンサマイクロフ
オン方式またはマイクロフロー方式等によるニユ
ーマテイツク型検出器やサーモパイルあるいは半
導体等の固体検出器を備えた非分散型赤外線分析
装置（NDIR）など、各種の検出器（センサー）
を採用して成る流体分析装置が用いられている。

ところで、前記のような流体分析を行うに際し
ては、例えば、NOとNO₂、あるいは、メタン
（CH₄）とメタン以外のHC（NMHC）、あるいは
また、COとCO₂というように、サンプル流体中
の２つの成分濃度を同時にかつ連続的に測定する
必要があることが多いが、従来一般の流体分析装
置によつてそれを実現するためには、どうしても
２個の検出器（センサー）が必要であつた。

即ち、NOとNO₂とを同時連続測定する場合に
は、サンプル流体を２つの測定系に分流し、一方
の系にはサンプルガス中のNO濃度をそれ単独で
測定するための第1NO検出器を設け、他方の系
にはサンプルガス中のNO₂をNOに変換する処理
を施して生成された処理流体中の全NO濃度を測
定するための第2NO検出器を設ける、というよ
うに２個のNO検出器が必要であり（NO₂濃度は
第2NO検出器による全NO濃度検出値と第1NO検
出器によるNO単独濃度検出値との差として得ら
れ、この手法は差量法と呼ばれる）、また、メタ
ンとメタン以外のHC（NMHC）とを同時連続測
定する場合には、サンプル流体を２つの測定系に
分流し、一方の系にはサンプル流体中の全HC濃
度（THC）を測定するための第1HC検出器を設
け、他方の系にはサンプル流体中のメタン以外の
HCを触媒燃焼させて除去する処理を施して生成
された処理ガス中のメタン濃度を測定するための
第2HC検出器を設ける、というように２個のHC
検出器が必要であり（この場合も差量法を用いて
おり、NMHCは弟1HC検出器によるTHC濃度検
出値と第2HC検出器によるメタン濃度検出値と
の差として得られる）、また、サンプル流体中の
COとCO₂とを同時連続測定する場合には、サン
プル流体を２つの測定系に分流し、一方の系には
CO検出器を設け他方の系にはCO₂検出器を設け
るというように、CO検出器とCO₂検出器の２個
の異なる検出器が必要である。

そして、上記のように同一サンプル流体を２つ
の系に分流することにより、そのサンプル流体中
の２つの成分の同時連続分析を行う場合に限ら
ず、２つの異なるサンプル流体について夫々の中
に含まれる特定成分の同時連続分析を行おうとす
る場合にも、同様に２つの検出器（センサー）を
必要とすることが明らかである。

しかしながら、上記したように、同一サンプル
流体中の２つの成分の同時連続分析、あるいは、
２つの異なるサンプル流体について夫々の中に含
まれる特定成分の同時連続分析を行うに際して、
前記従来装置におけるように２つの検出器を用い
なければならないということは、 (ア) 分析装置が大型化すると共に製造コストが高
くつく、 という問題のみならず、 (イ) ２つの検出器毎にゼロ・スパン調整などの
調整を必要とするので、測定に要する手間が大
きく非常に面倒である、 (ウ) 各検出器の調整が十分で無く、２つの検出
器の間にゼロ調整誤差や感度差が存在する場合
には、非常に大きな測定誤差が生じることにな
る、といつた種々の問題を引き起こす。

そこで、このような問題を避けるために、ただ
１個の検出器を備えた分析装置を用いて、同一サ
ンプル流体中の２つの成分を交互に測定すると
か、あるいは、２つの異なるサンプル流体を交互
に測定するという、言わばバツチ的な分析方法に
よることも考えられるが、その場合には、同時連
続測定を行えないために、測定データが不連続に
なつてしまうという欠点があり、特に、前述した
差量法を用いた分析を行う場合には、測定精度の
大きな劣化を招く虞れがある。従つて、単に検出
器の個数を節約するためにのみ、このようなバツ
チ的分析方法を採用することは、流体分析の本来
の目的を大きく犠牲にすることになりかねず、得
策とは言えない。

そこで、かかる従来実情に鑑みて、本発明者ら
は、鋭意研究の結果、マルチ流体変調方式という
画期的な手法を採用することによつて、ただ１個
の検出器を用いるだけでありながら、複数の（ま
たは複数の系に分流された）サンプル流体を、同
時にかつ連続的に分析することができる、全く新
規な流体分析方法ならびに流体分析装置を開発す
るに至り、その基本的概念については、昭和62年
12月11日付け出願の特許願および昭和62年12月12
日付け出願の特許願等の先願により、既に提案し
ているところである。

即ち、そのマルチ流体変調方式による流体分析
装置（方法については、この装置において適用さ
れている）とは、第１０図に示す基本的概念図お
よび第１１図に示す要部具体的構成図に示すとこ
ろから明らかなように、 複数（この例では２つ）のサンプル流体Ｓ１，
Ｓ２（これらは、もともと異なるものでも、ある
いは、単一のサンプル流体を２つの系に分流した
ものでもよい）を、夫々、比較流体Ｒ１，Ｒ２に
より互いに異なる周波数Ｆ１，Ｆ２（ヘルツ）で
流体変調するための流体変調手段Ｖ１，Ｖ２と、 ただ一個の検出器Ｄを有すると共に、前記流体
変調された各サンプル流体Ｓ１，Ｓ２が同時にか
つ連続的に供給される分析部Ａと、 前記分析部Ａにおける前記検出器Ｄからの出力
信号Ｏを、適宜周波数分離手段および信号整流・
平滑手段（第１０図においては概念的に示してい
る）を用いて、前記各サンプル流体Ｓ１，Ｓ２に
対する各変調周波数Ｆ１，Ｆ２の信号成分Ｏ１，
Ｏ２に分離して夫々整流および平滑化処理するこ
とにより、前記各サンプル流体Ｓ１，Ｓ２に関す
る分析値を得るための信号処理手段Ｂとから成
り、 更に、前記信号処理手段Ｂを構成するに、第１
図に具体的に示しているように、 前記検出器Ｄからの出力信号Ｏから、前記各変
調周波数Ｆ１，Ｆ２付近の帯域の信号のみを夫々
通過させる２つのバンドパスフイルターａ１，ａ
２を互いに並列的に設けると共に、 前記各バンドパスフイルターａ１，ａ２の後段
に、その通過帯域周波数Ｆ１，Ｆ２に対応する流
体変調手段Ｖ１，Ｖ２による実際の流体変調動作
に同期して、そのバンドパスフイルターａ１，ａ
２からの出力信号を検波整流する同期検波整流器
ｂ１，ｂ２を設け、かつ、 前記各同期検波整流器ｂ１，ｂ２の後段に、そ
れからの出力信号を平滑化するための平滑素子ｃ
１，ｃ２を設けてある、 という特徴を備えているものである。

つまり、かかる構成を有するマルチ流体変調方
式による流体分析装置においては、例えばロータ
リーバルブとか３方切換電磁弁あるいは４方切換
電磁弁などで構成される適宜流体変調手段Ｖ１，
Ｖ２を用いて、比較流体Ｒ１，Ｒ２により互いに
異なる周波数Ｆ１，Ｆ２で夫々流体変調した２つ
の（または２つの系に分流された）サンプル流体
Ｓ１，Ｓ２を、ただ一個の検出器Ｄを有する分析
部Ａへ、同時にかつ連続的に供給することによ
り、先ず、そのただ一個の検出器Ｄから、全ての
サンプル流体Ｓ１，Ｓ２に対応する個々の測定信
号成分（Ｏ１，Ｏ２）が一括的に重畳されたひと
つの測定信号Ｏ（＝Ｏ１＋Ｏ２）を得る、という
従来常識では全く考えられなかつた特異な手法を
採用すると共に、次に、前記ただ一個の検出器Ｄ
からの出力信号Ｏを、例えば、第１０図に例示し
ているように適宜周波数分離手段と信号整流・平
滑手段とを組み合わせて構成された信号処理手段
Ｂを用いることによつて、前記各サンプル流体Ｓ
１，Ｓ２に対する各変調周波数Ｆ１，Ｆ２の信号
成分Ｏ１，Ｏ２に分離して夫々整流および平滑化
処理するという信号処理を行うことにより、前記
各サンプル流体Ｓ１，Ｓ２に関する分析値を得る
ようにしてあるから、たとえ、同一サンプル流体
中の２つの成分の同時連続分析、あるいは、２つ
の異なるサンプル流体について夫々の中に含まれ
る特定成分の同時連続分析を行うに際しても、た
だ１個の検出器（センサー）を設けるだけで済
み、従つて、２つの検出器を必要としていた従来
一般の流体分析装置の場合に比べて、装置全体の
小型化および簡素化ならびにコスト低減を容易に
図れると共に、検出器の調整を容易かつ短時間に
行え、かつ、従来のように複数の検出器間のゼロ
調整誤差や感度差は生じ得ないことから、常に良
好な測定精度を確保できるという基本的に優れた
利点を有している。

しかも、前記信号処理手段Ｂとしては、例えば
フーリエ解析（周波数分離処理に相当する）およ
び絶対値平均化処理（整流・平滑化処理に相当す
る）などの数値解析の演算処理が可能なコンピユ
ーターを用いるとか、あるいは、ロツクインアン
プなどの電気回路を用いるというように、種々の
ソフトあるいはハードによる適宜手段を構成する
ことが可能であるが、上記流体分析装置において
は、特に、バンドパスフイルターａ１，ａ２と、
同期検波整流器ｂ１，ｂ２と、例えばローパスフ
イルターやコンデンサーで構成される平滑素子ｃ
１，ｃ２とを直列接続して成る信号処理系列を２
系列並列に設けた構成としてあるため、前記のよ
うなコンピユーターあるいはロツクインアンプを
用いる手段に比べて、非常に簡単でかつ安価に構
成できるのみならず、バンドパスフイルターａ
１，ａ２のみでは不十分である虞れがある周波数
分離作用を同期検波整流器ｂ１，ｂ２により補足
してより一層精度の良い周波数分離を行えるよう
に構成してあるから、例えば、ただ単にバンドパ
ススフイルターのみで周波数分離した後で直ちに
絶対値整流するだけの構成のものに比べて、格段
に優れた信号処理性能（Ｓ／Ｎ比）を得ることが
できるという利点もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記したように種々の有用な利
点を備えているマルチ流体変調方式による流体分
析装置においても、なお次のような問題が残存し
ている。

即ち、前記第１１図を用いて説明したように、
前記信号処理手段Ｂにおいては、検出器Ｄから入
力される測定信号Ｏを、先ず、バンドパスフイル
ターａ１，ａ２によつて、両サンプル流体Ｓ１，
Ｓ２に対応する個々の測定信号成分Ｏ１（周波数
Ｆ１），Ｏ２（周波数Ｆ２）に分離するのである
が、それら両流体変調周波数Ｆ１，Ｆ２を十分に
大きく異なるものに設定するとか、あるいは、両
バンドパスフイルターａ１，ａ２として相当に鋭
い周波数カツト特性を有する高級なものを用い
る、などといつた実用上非常に困難な対策を講じ
ない限り、それらにより確実な周波数分離結果を
得ることはできず、従つて、各バンドパスフイル
ターａ１，ａ２を通過した信号には、本来の周波
数Ｆ１（Ｆ２）の信号Ｏ１以外に、どうしても他
方の流体変調周波数Ｆ２，Ｆ１によるノイズ成分
が混入してしまう、という相互干渉影響が生じる
ことになる。

このように、各バンドパスフイルターａ１，ａ
２を通過した信号の中に、相互干渉影響による他
方の流体変調周波数Ｆ２，Ｆ１のノイズ成分が混
入していると、下記のような不都合が生じる。

つまり、前記両流体変調周波数Ｆ１，Ｆ２は、
通常、任意に設定され得るものであるが、その場
合には、一般に、その信号が同期検波整流器ｂ
１，ｂ２によつて同期検波整流された後において
も、前記干渉ノイズ成分に対応した信号が、測定
誤差要因として残存してしまうことになる（つま
り、その平滑値が０にならない）。

このことは、例えば、一方の流体変調周波数Ｆ
１を１Hz、他方の流体変調周波数Ｆ２を３Hzとし
た場合の例を示した第１２図イ，ロから容易に理
解されるであろう。

なお、上記のような相互干渉影響による測定誤
差要因は、特に、第１２図イから明らかなよう
に、低い方の周波数信号を測定信号とする系にお
いて非常に大きく現れるが、第１２図ロから明ら
かなように、高い方の周波数信号を測定信号とす
る系においてはそれほど大きく現れない（つま
り、高い方の周波数信号を測定信号とする系側か
ら低い方の周波数信号を測定信号とする系側への
干渉が大きい）傾向があることが実験的に判明し
ており、また、それは上記第１２図イ，ロのグラ
フから理論的にも検証することができる。

また、上記のような問題は、相互干渉影響によ
るノイズ成分に限らず、例えば、前記流体変調手
段Ｖ１，Ｖ２の機械的デユーテイのずれ等の他の
要因に起因する他の系の周波数Ｆ２，Ｆ１のノイ
ズ成分が混入している場合にも同様に生じるもの
である。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は、前述した先願に係るマルチ
流体変調方式による流体分析装置の種々の利点を
保持しながら、しかも、両流体変調周波数を十分
に大きく異なるものに設定したり、あるいは、信
号処理手段における両バンドパスフイルターとし
て鋭い周波数カツト特性を有する高級なものを用
いる、といつた実用上困難な対策には依らずに、
極く簡単に実施できる実用的手段をもつて、上記
したような一方の周波数信号を測定信号とする系
における他方の周波数信号の干渉ノイズ成分等に
起因する測定誤差を確実に低減させられるように
せんとすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明によるマル
チ流体変調方式による流体分析装置は、第１図に
示す基本的概念図および第２図に示す要部具体的
構成図（クレーム対応図）から明らかなように、 ２つの（また２つの系に分流された）サンプル
流体Ｓ１，Ｓ２を、夫々、比較流体、Ｒ１，Ｒ２
により互いに異なる周波数Ｆ１，Ｆ２（ヘルツ）
で流体変調するための流体変調手段Ｖ１，Ｖ２
と、 ただ一個の検出器Ｄを有すると共に、前記流体
変調された各サンプル流体Ｓ１，Ｓ２が同時にか
つ連続的に供給される分析部Ａと、 前記分析部Ａにおける前記検出器Ｄからの出力
信号Ｏを、前記各サンプル流体Ｓ１，Ｓ２に対す
る各変調周波数Ｆ１，Ｆ２の信号成分Ｏ１，Ｏ２
に分離して夫々整流および平滑化処理することに
より、前記各サンプル流体Ｓ１，Ｓ２に関する分
析値を得るために、前記検出器Ｄからの出力信号
Ｏから、前記各変調周波数Ｆ１，Ｆ２付近の帯域
の信号のみを夫々通過させる２つのバンドパスフ
イルターａ１，ａ２を互いに並列的に設けると共
に、前記各バンドパスフイルターａ１，ａ２の後
段に、その通過帯域周波数Ｆ１，Ｆ２に対応する
流体変調手段Ｖ１，Ｖ２による実際の流体変調動
作に同期して、そのバンドパスフイルターａ１，
ａ２からの出力信号を検波整流する同期検波整流
器ｂ１，ｂ２を設け、かつ、前記各同期検波整流
器ｂ１，ｂ２の後段に、それからの出力信号を平
滑化するための平滑素子ｃ１，ｃ２を設けて成る
信号分析手段Ｂとから構成してあり、 更に、前記両流体変調手段Ｖ１，Ｖ２を、それ
らによる流体変調周波数Ｆ１，Ｆ２の比が偶数ま
たは偶数分の１になるように設定してある、 という特徴を備えている。

〔作用〕

上記特徴構成により発揮される作用は下記の通
りである。

即ち、全体的な基本構成としては、前述した先
願に係るマルチ流体変調方式による流体分析装置
と同様であるため、それと同様の種々の利点が十
分に保持されている上に、本発明においては、特
に、両流体変調手段Ｖ１，Ｖ２を、それらによる
流体変調周波数Ｆ１，Ｆ２の比が偶数または偶数
分の１になるように（例えば、ｈを整数として、
F1＝ｌHz、F2＝2hlHzまたはその逆になるよう
に）設定する、という手段を講じているから、例
えば、両流体変調周波数を十分に大きく異なるも
のに設定したり、あるいは、信号処理手段におけ
る両バンドパスフイルターとして鋭い周波数カツ
ト特性を有する高級なものを用いる、といつた実
用上困難な手段を用いること無く、前述したよう
な一方の周波数信号を測定信号とする系における
他方の周波数信号のノイズ成分に起因する測定誤
差を、確実にかつ容易に低減させることができる
ようになつた。

つまり、例えば、一方（低い方）の流体変調周
波数Ｆ１を１Hz、他方（高い方）の流体変調周波
数Ｆ２をその偶数倍（２倍）の２Hzとした場合に
おいて、第３図イに示すように、低い方の周波数
信号（１Hz）を測定信号とする系におけるバンド
パスフイルターａ１を通過した信号の中に、本来
の信号Ｏ１（１Hz）以外に、高い方の流体変調周
波数（２Hz）の干渉ノイズ成分が混入していたと
しても、その信号を同期検波整流器ｂ１によつて
同期検波整流すれば、前記ノイズ成分（２Hz）
は、その後における平滑素子ｃ１による平滑値が
プラス／マイナス相殺されて０になる形に同期検
波整流されることになり、従つて、平滑素子ｃ１
からは、本来の信号Ｏ１（１Hz）のみに対応する
正しい測定信号が得られることになる。また、上
記とは逆に、高い方の周波数信号（２Hz）を測定
信号とする系においても、低い方の周波数信号
（１Hz）の干渉ノイズ成分が同様にその平滑値が
プラス／マイナス相殺されて０になり、やはり、
測定誤差の無い正しい測定信号が得られること
が、第３図ロから容易に理解されよう。

〔実施例〕

以下、本発明に係るマルチ流体変調方式による
流体分析装置の具体的実施例を図面（第４図ない
し第９図）に基いて説明する。

第４図は第１実施例に係るマルチ流体変調方式
による流体分析装置の全体概略構成を示し、これ
は、例えば大気中や生産設備からの排気流体など
のサンプル流体中に含まれるNO_xあるいはH_yC_z
などの濃度を分析するような場合に用いられる。

さて、図示しているように、２つのサンプル流
体Ｓ１，Ｓ２（これは、もともと異なるものであ
つても、あるいは、後で詳述するように単一のサ
ンプル流体を２つの系に分流したものであつても
よい）を、夫々、流体変調手段Ｖ１，Ｖ２を用い
て、比較流体Ｒ１，Ｒ２（一般にはゼロガスが使
用される）により、互いに異なる周波数Ｆ１，Ｆ
２（ヘルツ）で流体変調した（つまり、サンプル
流体と比較流体とを所定の周波数で交互に通過さ
せた）後、それら流体変調された各サンプル流体
Ｓ１，Ｓ２，Ｒ１，Ｒ２を、ただ一個の検出器Ｄ
（センサー）を有する分析部Ａへ、同時にかつ連
続的に供給するように構成してある。

なお、前記両流体変調手段Ｖ１，Ｖ２は、それ
らによる流体変調周波数Ｆ１，Ｆ２の比が偶数ま
たは偶数分の１になるように設定されている。つ
まり、一方の周波数（Ｆ１またはＦ２）がｌHzで
ある場合には、他方の周波数（Ｆ２またはＦ１）
を2hlHz（ｈは整数）になるように設定してある。
本実施例の具体的数値は、F1＝１Hz、F2＝２Hz
（ｌ＝１、ｈ＝１）とされている。

ところで、この実施例の場合には、前記分析部
Ａにおける検出器Ｄとしては、一般に、NO検出
用のケミカルルミネツセンス検出器（CLD）、あ
るいは、メタン（CH₄）検出用のフレームイオン
検出器（FID）などのように、サンプル流体が直
接通過するタイプのものが用いられるため、前記
流体変調された両サンプル流体Ｓ１，Ｓ２は、混
合状態で前記検出器Ｄへ供給される。

従つて、プリアンプ２を介して前記検出器Ｄか
ら出力される信号Ｏは、図中模式的に示している
ように、両サンプル流体Ｓ１，Ｓ２に対応する
個々の測定信号成分（Ｏ１，Ｏ２）が一括的に重
畳されたひとつの測定信号（Ｏ＝O1＋O2）とし
て得られることになる。

そこで、前記検出器Ｄからの出力信号Ｏを、第
４図においては概念的に例示しているように、周
波数分離回路３と信号整流回路４とを組み合わせ
て構成された電気回路から成る信号処理手段Ｂを
用いて、前記各サンプル流体Ｓ１，Ｓ２に対する
各変調周波数Ｆ１（１Hz）、Ｆ２（２Hz）の信号
成分Ｏ１，Ｏ２に分離して夫々整流処理するとい
う信号処理を行うことにより、前記各サンプル流
体Ｓ１，Ｓ２に関する分析値を得るようにしてあ
る。

而して、前記信号処理手段Ｂの具体的な回路構
成は第５図に示すようなものとされている。

即ち、前記プリアンプ２を介して検出器Ｄから
出力された信号Ｏを、互いに並列に設けられた複
数の信号処理系列（この例では２系列）に分岐
し、一方の信号処理系列には、サンプル流体Ｓ１
に対する変調周波数（１Hz）の信号Ｏ１のみを分
離して取り出す（通過させる）ためのバンドパス
フイルターａ１を設けると共に、その後段に、サ
ンプル流体Ｓ１に対する流体変調手段Ｖ１に付設
された同期信号発生器１ａからの同期信号（流体
変調手段Ｖ１による実際の流体変調動作を表す信
号：F1＝１Hz）により、前記バンドパスフイル
ターａ１のみでは不十分である虞れがある周波数
分離作用を補足してより一層精度の良い分離を行
えると同時に、分離された交流を直流に変換でき
るように、前記バンドパスフイルターａ１からの
出力信号Ｏ１を同期整流するための同期検波整流
器ｂ１を設け、更に、その後段に、前記同期検波
整流器ｂ１からの出力信号を平滑化すると共に高
周波ノイズを除去するための平滑素子ｃ１として
のローパスフイルター（L.P.F）を設け、また、
他方の信号処理系列には、サンプル流体Ｓ２に対
する変調周波数（２Hz）の信号Ｏ２のみを分離し
て取り出す（通過させる）ためのバンドパスフイ
ルターａ２を設けると共に、その後段に、サンプ
ル流体Ｓ２に対する流体変調手段Ｖ２に付設され
た同期信号発生器１ｂからの同期信号（流体変調
手段Ｖ２による実際の流体変調動作を表す信号：
F2＝２Hz）により、前記バンドパスフイルター
ａ２のみでは不十分である虞れがある周波数分離
作用を補足してより一層精度の良い分離を行える
と同時に、分離された交流を直流に変換できるよ
うに、前記バンドパスフイルターａ２からの出力
信号Ｏ２を同期整流するための同期検波整流器ｂ
２を設け、更に、その後段に、前記同期検波整流
器ｂ２からの出力信号を平滑化すると共に高周波
ノイズを除去するための平滑素子ｃ２としてのロ
ーパスフイルター（L.P.F）を設けたものであ
る。

上記のように構成されたマルチ流体変調方式に
よる流体分析装置によれば、前述の〔作用〕の欄
で詳細に説明したところから明らかなように、一
方の周波数信号を測定信号とする系における他方
の周波数信号の干渉ノイズ成分に起因する測定誤
差を確実にかつ容易に低減させることができる。

第６図は第２実施例に係るマルチ流体変調方式
による流体分析装置の要部概略構成を示し、これ
は、例えば大気中や生産設備からの排気流体など
のサンプル流体中に含まれるCO_xなどの濃度を分
析するような場合に用いられる。

この場合には、装置分析部Ａは、一般に、非分
散型赤外線分析計（NDIR）で構成され、従つ
て、検出器Ｄ（センサー）としては、コンデンサ
マイクロフオン方式あるいはマイクロフロー方式
等によるニユーマテイツク型検出器やサーモパイ
ルあるいは半導体等の固体検出器などのようにサ
ンプル流体が直接通過しないタイプのものが用い
られる。ただし、この図に示すように、分析部Ａ
を、ただ一個のセルＣを用いた所謂シングルセル
タイプのNDIRで構成する場合には、やはり、上
記第１実施例の場合と同様に、流体変調された両
サンプル流体Ｓ１，Ｓ２，Ｒ１，Ｒ２は、混合状
態で前記セルＣへ供給され、そのセルＣを通過す
る測定用赤外線の吸光度が検出器Ｄにより測定さ
れる。

なお、この実施例におけるその他の構成等につ
いては、上記第１実施例のものと同様であるか
ら、同じ機能を有する部材には同じ参照符号を付
することにより、その説明は省略する。

第７図は第３実施例に係るマルチ流体変調方式
による流体分析装置の要部概略構成を示し、これ
も、CO_xなどの濃度を分析するような場合に用い
られる。

この場合には、分析部Ａを、２個のセルC1，
C2を有する所謂ダブルセルタイプの非分散型赤
外線分析計（NDIR）で構成してあるから、流体
変調された両サンプル流体Ｓ１，Ｓ２，Ｒ１，Ｒ
２は、互いに混合されること無く、各別のセルＣ
１，Ｃ２内へ供給されることになるが、それら両
セルＣ１，Ｃ２を通過した各測定用赤外線の吸光
度は、１個の検出器Ｄにより同時に測定される。
なお、図示はしていないが、前記２個のセルＣ
１，Ｃ２には、例えば、その一方にCO測定用の
ソリツドフイルターが、そして、他方にCO₂測定
用のソリツドフイルターが、夫々、付設されてい
る。

また、この実施例におけるその他の構成等につ
いては、前記第１実施例および第２実施例のもの
と同様であるから、同じ機能を有する部材には同
じ参照符号を付することにより、その説明は省略
する。

ところで、前記２つのサンプル流体Ｓ１，Ｓ２
は、例えば２つの排気流路から各別に導いてくる
場合のように、もともと異なるものであつてもよ
いし、あるいは、第８図に例示するように、単一
のサンプル流体Ｓ０を２つの系に分流したもので
あつてもよい。これは、一般に、同一サンプル流
体Ｓ０中のCOとCO₂とか、NOとNO₂とか、メタ
ンとメタン以外のHC（NMHC）とを同時連続測
定する場合などに適用されるが、その場合には、
図示しているように、少なくとも一方の系に、
NO₂をNOに変換するための、あるいは、COを
CO₂に変換するためコンバータ５とか、図示はし
ていないが、ノンメタン除去装置、あるいは、所
要のフイルターなどが設けられるのが普通であ
る。なお、この第８図に例示しているように、前
記比較流体Ｒ１，Ｒ２についても、共通のものＲ
０（例えばゼロガス）を用い得るように構成して
もよい。

また、前記各流体変調手段Ｖ１，Ｖ２は、サン
プル流体Ｓ１，Ｓ２と比較流体Ｒ１，Ｒ２とを所
定の周波数で交互に切り換え得るものでありさえ
すれば、その構成は任意であり、例えば、第９図
イに示すようなロータリーバルブで構成してもよ
く、あるいは、第９図ロに示すような４方切換電
磁弁で構成してもよく、また、図示はしていない
が、３方切換電磁弁を用いて構成しても差し支え
無い。

〔発明の効果〕

以上詳述したところから明らかなように、本発
明に係るマルチ流体変調方式による流体分析装置
によれば、前述した先願に係るマルチ流体変調方
式による流体分析装置と同様の種々の利点が十分
に保持されている上に、特に、両流体変調手段
を、それらによる流体変調周波数の比が偶数また
は偶数分の１になるように設定する、という容易
に実施例できる実用的な手段を用いるのみであり
ながら、一方の周波数信号を測定信号とする系に
おける他方の周波数信号の干渉ノイズ成分に起因
する測定誤差等を確実に低減させることができ
る、という優れた効果が発揮されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係るマルチ流
体変調方式による流体分析装置の基本的概念、お
よび、その要部の具体的構成の説明図（クレーム
対応図）を示し、また、第３図イ，ロは夫々その
作用の説明図を示している。そして、第４図ない
し第９図は本発明に係るマルチ流体変調方式によ
る流体分析装置の各種具体的実施例を示し、第４
図は第１実施例の全体概略構成図、第５図はその
要部具体的回路構成図であり、第６図は第２実施
例の要部概略構成図であり、第７図は第３実施例
の要部概略構成図であり、第８図は各実施例に対
する補足説明のための要部概略構成図であり、第
９図イ，ロは夫々各実施例に対する別の補足説明
のための要部概略構成図である。更に、第１０図
ないし第１２図は、本発明の技術的背景ならびに
先行技術における問題点を説明するためのもので
あつて、第１０図および第１１図は、先行技術に
かかるマルチ流体変調方式による流体分析装置の
基本的概念、および、その要部の具体的構成の説
明図を示し、そして、第１２図イ，ロは夫々その
問題点の説明図を示している。 Ｓ１，Ｓ２：サンプル流体、Ｒ１，Ｒ２：比較
流体、Ｆ１，Ｆ２：流体変調周波数、Ｖ１，Ｖ
２：流体変調手段、Ａ：分析部、Ｄ：検出器、
Ｂ：信号処理手段、Ｏ：検出器Ｄからの出力信
号、Ｏ１，Ｏ２：各サンプル流体Ｓ１，Ｓ２に対
する各変調周波数Ｆ１，Ｆ２の信号成分、ａ１，
ａ２：バンドパスフイルター、ｂ１，ｂ２：同期
検波整流器、ｃ１，ｃ２：ローパスフイルター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの（また２つの系に分流された）サンプ
   ル流体を、夫々、比較流体により互いに異なる周
   波数で流体変調するための流体変調手段と、 ただ一個の検出器を有すると共に、前記流体変
   調された各サンプル流体が同時にかつ連続的に供
   給される分析部と、 前記分析部における前記検出器からの出力信号
   を、前記各サンプル流体に対する各変調周波数の
   信号成分に分離して夫々整流および平滑化処理す
   ることにより、前記各サンプル流体に関する分析
   値を得るために、前記検出器からの出力信号か
   ら、前記各変調周波数付近の帯域の信号のみを
   夫々通過させる２つのバンドパスフイルターを互
   いに並列的に設けると共に、前記各バンドパスフ
   イルターの後段に、その通過帯域周波数に対応す
   る流体変調手段による実際の流体変調動作に同期
   して、そのバンドパスフイルターからの出力信号
   を検波整流する同期検波整流器を設け、かつ、前
   記各同期検波整流器の後段に、それからの出力信
   号を平滑化するための平滑素子を設けて成る信号
   分析手段とから構成してあり、 更に、前記両流体変調手段を、それらによる流
   体変調周波数の比が偶数または偶数分の１になる
   ように設定してある、 ことを特徴とするマルチ流体変調方式による流体
   分析装置。