JPH06249809A - ガス濃度測定装置 - Google Patents

ガス濃度測定装置

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JPH06249809A
JPH06249809A JP6284993A JP6284993A JPH06249809A JP H06249809 A JPH06249809 A JP H06249809A JP 6284993 A JP6284993 A JP 6284993A JP 6284993 A JP6284993 A JP 6284993A JP H06249809 A JPH06249809 A JP H06249809A
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JP
Japan
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gas
measured
temperature
glass surface
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP6284993A
Other languages
English (en)
Inventor
Hironori Yamauchi
弘規 山内
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価に種々のガスの濃度測定のみができるよ
うにする。 【構成】 被測定ガスの測定に先立って被測定ガス成分
の濃度が既知の標準ガスをガラス面11,12と接触さ
せ、ガラス面11に凝縮が起こってガラス面11の反射
率又は透過率があらかじめ定めた値になるときのガラス
面11の温度を測定する。この測定を被測定ガス成分濃
度を変えた複数の標準試料について行なうことにより、
あらかじめ定めた反射率又は透過率における被測定ガス
成分濃度とガラス面温度との関係を示す検量線が求ま
る。被測定ガスの測定にあたっては、濃度が未知の被測
定ガスがガラス面11,12に接触し、ガラス面11で
の反射率又は透過率が検量線を作成したときの値になる
ように温調器13を介してガラス面11の温度が調節さ
れる。そのときの温度から検量線を用いてガス濃度が求
められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラント内のガス管を流
れる被測定ガスや、ガスセル内にある被測定ガスのガス
濃度を測定する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガス管を流れるガスやその他のガスの濃
度を測定するガス濃度測定方法には種々の方法がある。
例えば半導体式検出器を用いる方法は、安価で手軽にガ
ス濃度を測定することができるが、半導体式検出器はガ
スの種類によって選択性をもっているため、それぞれの
検出器で測定できるガスの種類が固定又は制約され、ガ
スの種類に応じてそれぞれの専用検出器が必要となる。
【0003】他の測定方法としては赤外線分光光度計を
用いたりガスクロマトグラフを用いる方法がある。赤外
線分光光度計やガスクロマトグラフは種々のガスに対し
て汎用の分析装置であり、種々のガスの定性測定も定量
測定も可能である。しかし、これらの測定装置は大がか
りになり、高価になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】プラント中のガス管を
流れるガスの種類は予め分かっており、そのため赤外線
分光光度計やガスクロマトグラフのように定性分析機能
を備えた測定装置は必要ではない。そこで、本発明は定
性分析の機能を備えずに、安価に種々のガスの定量測
定、すなわち濃度測定のみができるガス濃度測定装置を
提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では光を用い、被
測定ガス成分の凝縮による反射率や透過率の変化を利用
して被測定ガス濃度を測定する。本発明のガス濃度測定
装置は、被測定ガスと接すように配置されたガラス面
と、そのガラス面の温度を変化させる温度調節手段と、
測定光をそのガラス面に照射する光源部及びそのガラス
面による測定光の反射光又は透過光を検出する光検出器
を少なくとも含む光学系と、予め定められた反射率又は
透過率における前記ガラス面温度と被測定ガス濃度との
関係を保持し、前記光検出器の出力を取り込みその光検
出器出力に基づく測定光の反射率又は透過率が前記予め
定められた反射率又は透過率になるように前記温度調節
手段を介して前記ガラス面の温度を調節するとともに、
その調節された前記ガラス面温度をガラス面温度と被測
定ガス濃度との前記関係にあてはめて被測定ガス濃度を
求める制御・演算手段とを備えている。
【0006】
【作用】被測定ガスと接するガラス面の温度を下げてい
くと、被測定ガスの濃度がそのガラス面温度における飽
和蒸気圧となった時点でガラス面には被測定ガス成分が
凝縮する。ガラス面にガス成分が凝縮することによりそ
のガラス面による測定光の反射率や透過率が低下する。
【0007】被測定ガスの測定に先立って被測定ガス成
分の濃度が既知の標準ガスをガラス面と接触させ、その
ガラス面に凝縮が起こってそのガラス面の反射率又は透
過率があらかじめ定めた値になるときのそのガラス面の
温度を測定する。この測定を被測定ガス成分濃度を変え
た複数の標準試料について行なうことにより、あらかじ
め定めた反射率又は透過率における被測定ガス成分濃度
とガラス面温度との関係が求まる。この関係が検量線と
なる。
【0008】被測定ガスの測定にあたっては、濃度が未
知の被測定ガスがガラス面に接触し、ガラス面での反射
率又は透過率が検量線を作成したときの値になるように
温度調節手段を介してガラス面の温度が調節される。そ
のときの温度から検量線を用いてガス濃度が求められ
る。
【0009】
【実施例】図1は一実施例を表わしたものである。14
はプラント内におけるガス管であり、その中を被測定ガ
ス15が流れる。ガス管14はこの測定装置が設置され
る部分では透明ガラス製にするか、少なくとも測定光が
透過する部分には透明ガラス製の窓板が設けられるよう
にする。ガス管14の壁面の一部には測定側平面鏡11
がその鏡面をガス管14内に露出させてガス管14内を
流れるガス15と直接接触するように取りつけられてい
る。平面鏡11の裏面にはペルチェ素子などの温調器1
3が取りつけられており、平面鏡11の温度を調整す
る。ガス管14の他の部分の壁面には参照側平面鏡12
がその鏡面をガス管14内に露出させてガス管14内を
流れるガス15と直接接触するように取りつけられてい
る。
【0010】平面鏡11,12による反射光を測定して
反射率を検出するための光学系がガス管14を挾んで平
面鏡11,12と反対側に設けられている。1は白色光
源であり、その光源1からの測定光を平行光束とするた
めにコリメータレンズ2が配置されている。測定光を測
定側平面鏡11側と参照側平面鏡12側とに分離するた
めに、半透鏡4がその測定光の光路に配置され、半透鏡
4を透過した測定光がガス管14を透過して測定側平面
鏡11に入射し、平面鏡11で反射されるように光学系
が配置されている。平面鏡11からの反射光を測定側光
検出器9へ導くために、光路に半透鏡5が配置され、半
透鏡5で反射された測定光を光検出器9に集光するため
に集光レンズ7が配置されている。
【0011】一方、半透鏡4で反射された測定光を方向
を変えて参照側平面鏡12に入射させるために、半透鏡
6が配置され、平面鏡12で反射された測定光を参照側
光検出器10に導くために、集光レンズ8が配置されて
いる。
【0012】測定側光検出器9の検出出力と、参照側光
検出器10の検出出力は制御・演算装置16に取り込ま
れる。制御・演算装置16は平面鏡12からの反射光強
度を参照光として平面鏡11からの反射光の反射率を算
出する。制御・演算装置16はまた温調器13を制御し
て測定側平面鏡11の温度を変化させるとともに、測定
側平面鏡11の温度を検出する。
【0013】次に、図1の実施例の動作について説明す
る。検量線作成 ガス管14内を被測定ガス成分濃度が既知の標準ガスを
流す。平面鏡12はガス温度になっており、平面鏡12
上には被測定ガス成分は凝縮しない。平面鏡11は温調
器13によって温度が低下させられ、平面鏡11上にガ
ス成分が凝縮して平面鏡11が曇った状態となる。平面
鏡11上にガス成分が凝縮する温度は、ガス管14内の
ガスの濃度がその成分の飽和蒸気圧となる温度又はそれ
以下の温度である。
【0014】光学系では、光源1を出た光がコリメータ
レンズ2で平行光となり、その一部はガス管内の測定側
平面鏡11で反射され、半透鏡5で方向を変えて集光レ
ンズ7を経て光検出器9に到達する。半透鏡4で反射さ
れた測定光は、半透鏡6で方向を変えて温調されない平
面鏡12で反射し、半透鏡6を素通りして集光レンズ8
を経て光検出器10に到達する。これにより、平面鏡1
2を反射した光を参照光とする平面鏡11の反射率(R
%)が制御・演算装置16で求められる。
【0015】いま、被測定ガス成分濃度がC1で既知の
標準ガスをガス管14に流したとき、平面鏡11を温調
器13で冷却して反射率があらかじめ定めた値R1にな
るときの平面鏡11の温度をT1とする。同様にして別
の濃度C2,C3,……の各標準ガスについても同様に反
射率がR1になるときの平面鏡11の温度T2,T3,…
…を求める。このように、標準ガス測定によって図2に
示されるようにある反射率R1に対する検量線が得られ
る。反射率は他の値に設定することもできる。求められ
た検量線のデータは制御・演算装置16に保持される。
【0016】被測定ガス測定 次に、濃度が未知の被測定ガスの測定を行なう場合につ
いて説明する。ガス管14に濃度が未知の被測定ガスを
流す。制御・演算装置16は温調器13を介して平面鏡
11の反射率がR1となるように、平面鏡11の温度を
調節する。制御・演算装置16ではそのときの平面鏡1
1の温度T’が求められ、保持されている検量線に従っ
て図3のようにガス濃度C’が求められる。
【0017】実施例では検量線の作成及びその検量線を
用いて被測定ガスの濃度を求める演算操作を制御・演算
装置16で行なわせるようにしているので、測定が容易
である。しかし、この演算操作を測定者がするようにし
てもよい。
【0018】図1の実施例では平面鏡11を直接被測定
ガスと接触させているが、例えば図4に示されるよう
に、ガス管14には透明ガラス窓板17を取りつけ、被
測定ガスの凝縮をその窓板17の表面に生じさせるとと
もに、平面鏡11はその窓板17の外部に配置するよう
にしてもよい。その場合には窓板17の温度を変化させ
ることになるので、窓板17の周囲に温調器13を配置
する。この場合は窓板17の透過率(吸収率)をパラメ
ータとしてガス濃度を測定することになる。また、図4
の実施例において、平面鏡11の位置に測定側集光レン
ズ7と光検出器9を配置するようにしてもよい。
【0019】装置の安定性を向上させ、設置を容易にす
るために、図1における平面鏡11,12をコーナーキ
ューブに置き換えてもよい。測定するガスによっては測
定光を白色光とせず、制限された波長域の光の方が有利
な場合や、複数成分のガス中のあるガスについてのみ選
択的に測定する場合には、平面鏡11又は窓板17上に
凝縮したガス成分に特有の測定光を照射できるように、
図1の光学系でコリメートレンズ2と半透鏡4の間の光
路上にバンドパスフィルタ3を設けるようにすればよ
い。また、被測定ガス成分に応じた特定の単一波長の光
を測定光とした方が好都合な場合は、光源1に代えてレ
ーザを用いることもできる。実施例はガス管14中を流
れる被測定ガスの濃度を測定する実施例を示している
が、ガス管14に代えてガスセル中の被測定ガスを測定
するために本発明を適用することもできる。
【0020】
【発明の効果】本発明では被測定ガス中のガス成分の凝
縮温度とガス濃度との関係を利用してガス濃度を測定す
るようにしたので、従来のガスクロマトグラフや赤外分
光光度計のような大がかりな装置を用いる必要がなく、
簡単な構成で、ガス濃度を連続的に監視することができ
るようになる。この測定装置は連続運転されるプラント
においてガス管を流れるガス濃度を監視する場合に特に
有効である。また、ガスに特有の検出器を使用しないの
で、種々のガスに対応することができる。さらに、分光
フィルタを追加すれば、多成分のガスの濃度測定にも適
用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例を示す概略構成図である。
【図2】本発明における検量線を示す図である。
【図3】検量線を用いてガス濃度を測定する方法を示す
図である。
【図4】他の実施例を示す要部の概略正面断面図であ
る。
【符号の説明】
1 光源 2 コリメートレンズ 3 バンドパスフィルタ 4,5,6 半透鏡 7,8 集光レンズ 9,10 光検出器 11,12 平面鏡 13 温調器 14 ガス管 15 被測定ガスの流れ 16 制御・演算装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定ガスと接すように配置されたガラ
    ス面と、 前記ガラス面の温度を変化させる温度調節手段と、 測定光を前記ガラス面に照射する光源部及びそのガラス
    面による測定光の反射光又は透過光を検出する光検出器
    を少なくとも含む光学系と、 予め定められた反射率又は透過率における前記ガラス面
    温度と被測定ガス濃度との関係を保持し、前記光検出器
    の出力を取り込みその光検出器出力に基づく測定光の反
    射率又は透過率が前記予め定められた反射率又は透過率
    になるように前記温度調節手段を介して前記ガラス面の
    温度を調節するとともに、その調節された前記ガラス面
    温度をガラス面温度と被測定ガス濃度との前記関係にあ
    てはめて被測定ガス濃度を求める制御・演算手段と、を
    備えたことを特徴とするガス濃度測定装置。
JP6284993A 1993-02-26 1993-02-26 ガス濃度測定装置 Pending JPH06249809A (ja)

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JP (1) JPH06249809A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003042981A (ja) * 2001-08-02 2003-02-13 Paloma Ind Ltd ガス種判別装置
JP2011232210A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Toyota Motor Corp ガス組成検出システム及びエンジンの制御システム

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