JPH06207903A

JPH06207903A - ガス濃度測定装置

Info

Publication number: JPH06207903A
Application number: JP1929293A
Authority: JP
Inventors: Isao Hishikari; 功菱刈; Katsuyuki Miyauchi; 克之宮内; Kosei Aikawa; 孝生相川
Original assignee: Chino Corp
Current assignee: Chino Corp
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】安定的にガス濃度を測定することができるガス
濃度測定装置を提供する。【構成】容器１には内部にガスが導入され加熱体３で所
定温度Ｔ１に加熱され、窓ガラス２を介し放射エネルギ
ーがフィルタ５を介し検出素子６に入射され、検出信号
Ｖ１が得られる。この検出信号Ｖ１から、温度センサ８
による検出素子６を保持する保持体７自体の温度Ｔ２を
用い補正を測定手段９で行い、ガス濃度に対応した出力
Ｅｏが得られる。加熱体３によるヒータ３の温度は温度
センサ３０、制御手段４により一定に制御され、必要に
応じその出力Ｔ１は測定手段で利用して補正に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学的に炭酸ガス
（二酸化炭素、ＣＯ２）等のガス濃度を測定するガス
濃度測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＯ２等のガス濃度を測定する
場合、光源からの光を測定対象に投光し、その吸収から
ガス濃度を測定していた。また、測定ガスに関する測定
波長と基準波長との２色を利用して測定する方法もあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者で
は、光源を使用するため、その電源変動、光路の汚れ等
による影響を受けやすく誤差を発生する問題点があっ
た。また、後者では、２色のためフィルタ、素子等を多
く必要となり、構造が複雑となる問題点があった。

【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、安定
的にガス濃度を測定することができるガス濃度測定装置
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、測定ガスが
供給され加熱体で所定温度に加熱される容器と、この容
器内からの放射エネルギーを検出する検出手段と、この
検出手段の温度を検出する温度センサと、前記検出手段
の出力を温度センサの出力で補正してガス濃度を測定す
る測定手段とを備えるようにしたガス濃度測定装置であ
り、また、前記容器は、上方に行くに従って狭くなる傾
斜状とされたことを特徴とするようにしたものである。

【０００６】

【実施例】図１は、この発明の一実施例を示す構成説明
図である。

【０００７】図において、１は、測定ガスＡが導入口１
１から導入、供給され、排出口１２から排出される容器
（測定セル）で、下部に窓２を有している。容器１は、
アルミニウムＡｌ等で内面の反射率を高めてあり、その
外周には、加熱体（ヒータ）３が設けられ、温度センサ
３０でその温度Ｔ１が測定され、制御手段４で図示しな
い電源から電力を供給し、所定温度となるよう制御され
る。そして、容器１は、外側が断熱材１０で断熱されて
いる。

【０００８】窓ガラス２の近くには、前面に測定ガス
（たとえばＣＯ２）に相当する透過波長をもつフィル
タ５を有し検出素子７を保持する熱伝導が良好な金属ブ
ロック等よりなる保持体７が設けられこれら検出素子６
等で検出手段を構成し、容器１の内部からの放射エネル
ギーがフィルタ５を介し検出素子６に入射する。この検
出素子６または保持体７の温度Ｔ２は温度センサ８で検
出され検出素子６の出力Ｖ１とともに測定手段９に供給
され補正演算がなされガス濃度の測定が行われる。な
お、検出素子６が焦電素子等の場合は、フィルタ５と窓
２との間に光を断続するためのモータＭで回転するチョ
ッパ１３を設けるようにすればよい。

【０００９】また、必要に応じ、温度センサ３の出力Ｔ
１を直接または制御手段４を介し測定手段９に供給し、
用いるようにしてもよい。

【００１０】つまり、容器１からの放射エネルギーを受
光する検出素子６の出力Ｖ１は、容器１の内部からの放
射エネルギーＬｏと、検出素子６等の温度Ｔ２に関連す
る検出素子６等を含んで保持する保持体７から輻射され
る放射エネルギーＬ２との差に対応し、概略下式とな
る。

【００１１】Ｖ１＝ｋ・（Ｌｏ−Ｌ２）（１）ここでｋは定数で、検出素子６の温度Ｔ２が変動すれ
ば、Ｌ２も変動するので補償する必要がある。

【００１２】次に容器１の内部からの放射エネルギーＬ
ｏは測定ガスの濃度Ｃの関数である放射率を含む放射エ
ネルギーＬｇ（ｃ）と容器１内の壁からの温度Ｔ１に相
当する放射エネルギーＬ１との和に相当し、温度Ｔ１が
一定であればＬ１は一定で既知となり、次式が成り立
つ。

【００１３】Ｌｏ＝Ｌｇ（ｃ）＋Ｌ１（２）（２）式を（１）式へ代入すると次式が得られる。

【００１４】Ｖ１＝ｋ・（Ｌｇ（ｃ）＋Ｌ１−Ｌ２）（３）ここで検出素子６等の温度Ｔ２を温度センサ８で測定し
て測定手段９で放射エネルギーＬ２に相当する信号Ｖ２
（ｋ・Ｌ２に相当）に換算して加算することにより検出
素子６を保持する保持体７等の温度変動を除去した出力
Ｅｏが次式より得られる。

【００１５】Ｅｏ＝Ｖ１＋Ｖ２＝ｋ・（Ｌｇ（ｃ）＋Ｌ１−Ｌ２）＋ｋＬ２＝ｋ・（Ｌｇ（ｃ）＋Ｌ１）（４）この（４）式でＬ１は、温度Ｔ１が一定であれば所定値
であり、また、測定で求まるので、この出力Ｅｏからガ
ス濃度Ｃが求まる。このようにして、検出素子６の出力
Ｖ１に対し、その温度Ｔ２で補正することにより、容器
１内のガス濃度が求まる。

【００１６】また、容器１の上部または容器１全体は、
上方に行くに従って狭くなる傾斜状の構造とされている
ので、ガスが円滑に上方に抜けることができガス置換性
がよく、応答性が高まり、また、図において点線で光路
例を示すように、容器１内で十分な多重反射がくり返さ
れるので光路長が長くなり、小型であっても十分な感度
が得られる。

【００１７】この（４）式の示すように、測定手段９で
検出素子６の容器１内からの放射エネルギーの検出出力
Ｖ１に対し、温度センサ３０、８の出力Ｔ１、Ｔ２で補
正するようにすることで高精度にガス濃度を測定するこ
とができる。

【００１８】また、測定ガスがない状態での検出素子６
の出力は次式となり、Ｖ１＝ｋ・Ｌ１（５）この出力Ｖ１に対し温度センサ３０の温度Ｔ１に対応す
る出力Ｌ１を減算すればＶ１＝０となり、校正もでき
る。次いで測定ガスを導入して測定すればよい。なお、
検出素子６を保持する保持体７の部分の温度Ｔ２を一定
となるように制御する等して一定温度としておいても同
等の効果が得られる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明は、検出素
子を保持する保持体自体の温度を温度センサで検出して
補正するようにしているので、周囲の温度が変動しても
安定的に測定することができる。また、容器の温度を測
定して補正演算をすることにより、加熱体の温度変動に
対応できる。また、容器の形状を上方で狭くすることに
より、ガス置換性が良好で、応答が速く、また、容器内
で十分な多重反射がくり返されるので光路長が長くな
り、小型で十分な性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１容器２窓３加熱体３０、８加熱体４制御装置５フィルタ６検出素子７保持体９測定手段１０断熱材１１導入口１２排出口１３チョッパ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定ガスが供給され加熱体で所定温度に加
熱される容器と、この容器内からの放射エネルギーを検
出する検出手段と、この検出手段の温度を検出する温度
センサと、前記検出手段の出力を温度センサの出力で補
正してガス濃度を測定する測定手段とを備えたことを特
徴とするガス濃度測定装置。
【請求項２】測定ガスが供給され加熱体で所定温度に加
熱される容器と、この容器内からの放射エネルギーを検
出する検出手段と、この検出手段の出力からガス濃度を
測定する測定手段とを備え、前記容器は、容器全体また
は容器の上部が上方に行くに従って狭くなる傾斜状とさ
れたことを特徴とするガス濃度測定装置。