JPH0645246Y2

JPH0645246Y2 - 赤外線式ガス分析計

Info

Publication number: JPH0645246Y2
Application number: JP1987042400U
Authority: JP
Inventors: 龍三加納
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2002-03-23
Also published as: JPS63150355U

Description

【考案の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この考案は、複数の測定成分ガスを同時に分析できる赤
外線式ガス分析計に関する。

（ロ）従来の技術従来、非分散形の赤外線式ガス分析計は、１つの試料ガ
ス中に含まれる１つの測定成分ガス濃度を検出するもの
がほとんどであった。この従来の赤外線式ガス分析計
は、第７図に示すように、光源43、チョッパ48、試料セ
ル44、比較セル45及び赤外線検出器47よりなるものであ
る。

試料セル44内には、試料ガスが流される。一方、比較セ
ル45内には、赤外吸収不活性のガス（例えば窒素ガス）
が封入されている。光源43からの光は、チョッパ48によ
り断続的かつ交互に試料セル44及び比較セル45内に入射
する。

試料セル44及び比較セル45内を透過した光は、集光器46
に導かれて検出器47に至る。試料セル44内では、測定成
分ガス濃度に応じたエネルギの吸収が起こる。このた
め、試料セル44の透過光は、この吸収エネルギに応じた
分だけ、比較セル45の透過光よりも光量が小となってい
る。従って、試料セル44透過光に対する検出器47の信号
と、比較セル45透過光に対する検出器47の信号との差に
基づいて、測定成分ガス濃度を知ることができる。

（ハ）考案が解決しようとする問題点１つの試料ガスについて複数の測定成分を分析したい場
合、あるいは、複数の試料ガスのそれぞれについて測定
成分を分析したい場合には、複数台の上記従来の赤外線
式ガス分析計を１つのケースに収めたものを使用すれば
よい。しかし、上述のように、１台について１個のチョ
ッパ及びモータが必要となる。また、検出器の信号を処
理するためには、試料セルについての信号か比較セルに
ついての信号かを判別するためのタイミングセンサが必
要となるが、これもまた複数個必要となる。

従って、複数台の赤外線式ガス分析計を１つのケースに
収納する場合には、ガス分析計の数だけチョッパ、チョ
ッパモータ、タイミングセンサが必要であり、コストが
上昇すると共に、形状が大きくなる不都合があった。

この考案は、上記不都合に鑑みなされたもので、低コス
トでかつ小型である、多成分を分析可能な赤外線式ガス
分析計を提供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用上記不都合を解決するための手段として、この考案の赤
外線式ガス分析計は、光源と、この光源からの赤外線光
が導入される一対の試料セル及び比較セルと、この一対
の試料セル及び比較セルよりの透過光が導入される検出
器とよりなる光学系を複数備えると共に、これらの光学
系の試料セル及び比較セルの入射側又は透過側に回転可
能に配置され、一対の試料セル及び比較セルのそれぞれ
の入射側又は透過側に対応する位置に開口部が形成され
た１つの回転セクタを有し、この回転セクタの回転中心
を中心とする同心円上の内側と外側に配置された各光学
系の一対の試料セル及び比較セルよりの透過光を各光学
系の検出器に断続して導入させるチョッパ手段を備えた
構成を採用している。

従って、１つのチョッパ手段を複数の光学系で共用し、
部品数を減少させることができ、コストの低減及び小型
化を可能としている。

（ホ）実施例この考案の一実施例を、第１図乃至第５図に基づいて以
下に説明する。

この実施例赤外線式ガス分析計１は、第１図に示すよう
に、２つの光学系2a、2bを有し、試料ガス中の２成分に
ついて分析できるように構成してなるものである。

光学系2a、2bは、それぞれ光源3a、3b、試料セル4a、4
b、比較セル5a、5b、集光器6a、6b及び赤外線検出器7
a、7bにより構成されている。

試料セル4a、4b及び比較セル5a、5bには、それぞれ光源
3a、3bよりの赤外線光が導入される。試料セル4a、4b内
には、試料ガスが流されている。一方、比較セル5a、5b
内には、それぞれ赤外吸収不活性ガス、例えば空気、窒
素ガス等が封入されている。

集光器6a、6bは、それぞれ試料セル4a、4b、比較セル5
a、5bの透過光を検出器7a、7bに導くためのものであ
る。

検出器7a、7bは、それぞれ光の入射に対して前後に配置
される前室7aa、7ba及び後室7ab、7bbを有している。前
室7aa及び後室7abには、１つの測定成分ガスが封入され
ている。一方、前室7ba及び後室7bbには、他の測定成分
ガスが封入される。

7ac、7bcは、圧力差検出素子であり、コンデンサマイク
ロホンセンサ又はマイクロフロセンサが使用される。こ
の圧力差検出素子7ac、7bcは、それぞれ前室7aaと後室7
ab、前室7baと後室7bbの圧力差を検出するものである。
この圧力差は、前室7aaと後室7abとにおける光吸収のエ
ネルギの差に応じて生じるものである。

検出器7a（7bについても同様である）を前室7aa及び後
室7abを備えた構造としているのは、干渉ガスの影響を
排除するためである。干渉ガスとは、測定成分ガスの吸
収帯と重なる吸収帯を有するガスであり、これが試料ガ
ス中に含まれていると、分析に誤差を生じる。

この検出器7aでは、前室7aaにおいて、吸収帯のエネル
ギ最大の所が吸収され、後室7baにおいて、吸収帯の側
端部が吸収される。検出器7aの出力は、前室7aaと後室7
abのエネルギの差であるから、スペクトル感度は、第６
図の実線で示す特性となる。

ここで、測定成分ガスの吸収帯よりわずかにずれている
ような干渉ガスの吸収帯（破線で示す）の影響を考える
と、斜線で示すように、正の部分ｐと負の部分ｑより成
立っているため、互いに打消しあうこととなり、干渉ガ
スの影響を排除することができる。

８はチョッパである。チョッパ８は、回転セクタ９、モ
ータ10、及び回転セクタ９に付設され、図示しないフォ
トカプラにより構成されている。

回転セクタ９は、光源3a、3bと、試料セル4a、4b及び比
較セル5a、5bとの間（セルの入射側）に位置している。
回転セクタ９には、第２図に示すように、開口部9a、9b
を設けており、また、モータ10により回転駆動されてい
る。第２図は、開口部9aが試料セル4a上に、開口部9bが
試料セル4b上に位置した状態を示している。この状態で
は、光源3a、3bよりの赤外線光はそれぞれ試料セル4a、
4bを透過し、検出器7a、7bに至る。試料セル4a、4b内で
は、測定成分ガス濃度に応じて赤外線吸収が起こる。な
お、このタイミングは、前記フォトカプラにより検出さ
れる。

回転セクタ９が180°回転すると、開口部9bが比較セル5
a上に、開口部9aが比較セル5b上に位置する。そして、
光源3a、3bよりの赤外線光は、それぞれ比較セル5a、5b
を透過して検出器7a、7bに至る。

次に、この実施例赤外線式ガス分析計１の使用方法を説
明する。なお、以下の説明では、光学系2aについて説明
するが、光学系2bについても全く同様である。

試料ガス中の測定成分ガス濃度の測定は、試料セル4aの
透過光が入射した時の赤外線検出器7aの測定信号と、比
較セル5aの透過光が入射した時の検出器7aの測定信号と
の差をとって得られる出力信号に基づいて行われる。な
お、この２つの測定信号はフォトカプラの出力により区
別される。

先ず、試料セル4a内に測定成分を含まないゼロガスを流
し、その時の出力信号をゼロ点とする。次に、試料セル
4aに測定成分を一定濃度含むスパンガスを流し、その時
の出力信号をスパン点とする。続いて、試料セル4aに分
析しようとする試料ガスを流し、得られる出力信号を既
に測定したスパン点とゼロ点との間で比例配分し、その
試料ガス中の測定成分ガス濃度が求められる。なお、こ
の発明は、測定成分の濃度決定を要部とするものではな
いので、その詳細は省略する。

第３図及び第４図は、この実施例の変形に係る回転セク
タ19、29を示している。第３図は、４つの光学系12a、1
2b、12c、12dを備えた場合を示している。回転セクタ19
には、開口部19aと、この開口部19aと180°回転したと
ころに位置する開口部19bを設けたものである。回転セ
クタ19が90°回転する毎に、開口部19aが試料セル14a、
14b、14c、14d上に順次位置し、開口部19bが比較セル15
c、15d、15a、15b上に順次位置する。

第４図は、３つの光学系22a、22b、22cを備えた場合を
示しており、回転セクタ29には、120°の角度をおい
て、開口部29a、29bが設けられている。第３図と同様
に、回転セクタ29が120°回転する毎に、開口部29aが試
料セル24a、24b、24c上に順次位置し、開口部29bが比較
セル25c、25a、25b上に順次位置する。

第５図は、さらにこの実施例赤外線式ガス分析計の変形
を示している。この変形分析計31は、チョッパ38の回転
セクタ39を、試料セル4a、4b、比較セル5a、5bと、集光
器6a、6bとの間（セルの透過側）に位置させたものであ
る。40は、回転セクタ39を回転駆動させるためのモータ
である。なお、第５図中の符号のうち、第１図中の符号
と同じものは、同一のものを示している。

なお、光学系の数、各セルの配置等は、上記実施例のも
のに限定されず、適宜設計変更可能である。

また、検出器も、前室・後室を備えたものに限定され
ず、半導体検出素子を使用する等、適宜変更可能であ
る。

（ヘ）考案の効果以上説明したように、この考案の赤外線式ガス分析計
は、１つのチョッパ手段を共用して、回転セクタの回転
中心を中心とする同心円上の内側と外側に配置された各
光学系の一対の試料セル及び比較セルよりの透過光を各
光学系の検出器に断続して導入させるものであるから、
部品数が少なくて済み、コストが低減できると共に、小
型化が可能となる利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例に係る赤外線式ガス分析
計の構成を説明する図、第２図は、同赤外線式ガス分析
計の回転セクタを上方より見た図、第３図及び第４図
は、それぞれ同赤外線式ガス分析計の変形に係る回転セ
クタを上方より見た図、第５図は、同赤外線式ガス分析
計の他の変形例の構成を示す図、第６図は、同赤外線式
ガス分析計に使用される検出器の特性を説明する図、第
７図は、従来の赤外線式ガス分析計の構成を説明する図
である。 2a・2b:光学系、3a・3b:光源、 4a・4b:試料セル、5a・5b:比較セル、 7a・7b:検出器、８・38:チョッパ、９・39:回転セクタ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】光源と、この光源からの赤外線光が導入さ
れる一対の試料セル及び比較セルと、この一対の試料セ
ル及び比較セルよりの透過光が導入される検出器とより
なる光学系を複数備えると共に、これらの光学系の試料
セル及び比較セルの入射側又は透過側に回転可能に配置
され、一対の試料セル及び比較セルのそれぞれの入射側
又は透過側に対応する位置に開口部が形成された１つの
回転セクタを有し、この回転セクタの回転中心を中心と
する同心円上の内側と外側に配置された各光学系の一対
の試料セル及び比較セルよりの透過光を各光学系の検出
器に断続して導入させるチョッパ手段を備えたことを特
徴とする赤外線式ガス分析計。