JPS5954951A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種の工業、特に化学工業において工業計器
として使用される赤外線ガス分析計に関するものである
。　′　　　　　　　　　□各種の工業に□おい′て、
高度の生産性を確保していくためには、反応生成分の濃
度を知り、自動制御や工程管理を行□うことが重要で、
このため各種のガス分析計によって濃度を側御している
。このガス分析ｉ十としては、測定対極が比較的広□く
、シかも選択性すなわち、被検ガス吊に数−の成分が含
まれている場谷、他の成分にｉｇされることなしに測定
成分のみを検出できる佐ｉがすぐれている赤外線ガス分
析計が床上使用されている。

従来の一外線ガス分析計は第１図に示すように、光源１
に主って熊射さ□れる赤外線の光軸上集光器２との間＝
、モニタ３′で回転駆動される回転ホイー：ル４によシ
□交互にセットされる透過ガスセル５′。

基準ガスセル６を介して被検ガスが送給□され名サンプ
ルセルフが設ｉられ、これらセルを透過した光量をＪ′
例見ｍ　ｌＨｇｃａＴｅなどめセンサ８で受光するよう
゛に構成さ□れている。　　　　□前記基準ガスセル６
にｉ、測定しようとする成分ガ償倒えばＣ’Ｈ４がほぼ
飽和状態で封入されてａる。この基準プスセル６が回転
票イール４により光軸上に卆ットさ□れているときは、
センサ８の出力Ａとして第′２図（ａ）に示すよう逐波
長Ｂの３．３μ域に矢きな′パルス変動を肴する波形を
得□る。すなわち、ＣＨ４ガスは、３．３μの赤外線領
域を良く吸収　、、。

する性質があシ、逆にこの性質を利用してＣＨ，ガス濃
度を知□ること殖で、きる。　　　　　□　　１−′□
　°□：”１：：　　　・　　　１・ 自力前記透過ガスセル５に畔、光を遮らない（少なくと
も被検ガスの赤外線吸収領域を遮らない）−ガス例えば
Ｎ２ガスが封父され、基準ガスセル６が存在しない光軸
上の空間にｉ囲砥ガスが流入してこのガスが光をさえぎ
らないようにしている。

このときはサンプルセルフに送給される被検ガス中の各
成分ガスが遮光する波瘉と□して第２図（ｂ）を得るこ
とができる。。したがって被検ガス中のＣＨ４練度は、
竺２図（ａ）の３．３μ艷おけるパルスの大きさく１０
０％ｍ度）とｆ４２図（１））の同じ領域のパルスの大
きさの比から求めることができる。

ところで、赤外線ガス分析計においては、被検ガスの濃
度が低すぎるときは、単に基準ガスによる出力を比較し
ただけでは、その差が読みとりにくい。またその領域の
出力変化値はリニャリテイが悪くなυ測定精度が低くな
るという欠点があった。これを解決するためにサンプル
セルフを長くして、透過ガスセル５が光軸上にセットさ
れてい：　　′１　　　　　　′ るときの出力値がリニヤとなる領域内で変化する□ワｉ
ｉぶどとが行われている。

１　、　しかるに従、米やこの種赤外縁ガス分析計にお
い□・では、サンプルセルフを長さの異なる種々用意し
なければならないうえに、集光器２やセンサ８をサンプ
ルセルフの長さに応じて配設位置を換えなければならな
いという不具合があった。また外形々状が定まらないこ
とに起因する保護部内格納化の困難や操作の煩雑さなど
もｉ問題ｉなら′でいた。

本発明はこ？よ、うな事、情に鑑みり、されたも忙、サ
ンプルセルを通る光軸上、に１．測寓出ηを高める、、
濃度？被呻ガス成分、傘封界した調整ガスセルを着脱自
在に介装するというきわめて簡単な構成によシ、低濃度
の被検ガスであってもサンプルセルの長さなどの変更を
要せずに精度良く測定することができる赤外線ガス分析
計を提供するものである。

以下、その構成等を図に示す実施例によって詳細に説明
する。

第３図は本発明に係る赤外線Ｗ子分析計を示す断面図で
、同図において符号１１ｆｉすものは赤外線を照！す元
厚を仝し、この光源１．１．、ｆｉ　９享軸上にはこれ
に対向して後梼する輝整個の方ルを透過した透過光を一
巻する辞半器１２が設けられている。この集光シ１２と
前記、光曹１１との間にはモータ１３が前記光軸と平行
に固定され、このモータリの出力軸には円形の回転ホイ
ニル１４が軸装されていや。、この回転ホイール１４に
は、透過ガスセル１５．と基準ガでセル１６．とが交互
に軸線方向に装着され、これらのセル１５−６はモータ
１３の回転ホイール１．４．椰勲により、、交互に光源
１１の光ル申上に臨冥、よう一位讐疼めされる。

前記透過および基準ガスセル１．５　、１６は少なくと
も光源１１に対向する部分力、；透光性財力々ら形成さ
れ、透過ガスセル１５中には、、光を遮艶ない（。

少なくとも被検クス、の赤外線吸収領域を遮らない）透
過ガスが封入され、光軸上に雰囲気ガス〃−を人して光
を遮る０烹防止５ｃ、ｚ、４．、、、基準ガフゞ′１６
内には、測定しようとする成分ガスが飽和状態（濃度１
ｏｏｓ）の、、基準ガスが封入されている。

１７は光軸上前記集光器１２の前方に設けられ、被検ガ
スが連続的にその内部に堺給されるサンプルセルで、透
過および基準ガそ古ル１５４１，６と同様に少なくとも
光源に対向するすなわち、光軸上？部分体透西惟材から
警戒されている。午のサン、ブルセノと１７は被検ガス
が低一度でちっても、従来のよ、う、に長さが変！され
るようなことがなく、一定長を有してい、る。これらサ
ンプルセル１７およ、び透過ガスセル１５塾るいは基準
ガそセル１６を透米し、た、、透過光は前記隼光轡１２
に集光される。

、こ、、れを±、イサ、１Ｂが受■し測定中力を得るこ
とができる。

１９は前記回転ホイール１４とす、ンプルセル１７と、
の間サンプルセルフ１Ｔを通る外軸上に着脱自在−介装
、された調整ガスセルで５．この調整、ガスセル１９は
少なくとも光軸上の部分は透光性材から形感さ杆テ、い
る。、その内部には被検ガスの濃度が低吟、とキ咳、カ
イ、す、１Ｂの測定出力を基準ガスセル１６内の基準ガ
スとの信号比較が容易なレベ／ｌ＜に高める濃度を有す
る被検ガス成分の調整勿スが封入されている。換言すれ
ば、′１１整ガス１９′め被検ガス成分は第２図（ｂ）
に示す七ン゛す出力にお□い罰読みとシやすいパルスが
樽６庇る□よう外１度□に調整されている。２０′は羊
の内部に挿入された前□記鯛整ガスセル１９を光軸上に
保持する保持織材□で、調整ガス毎ル１９が装着されな
いときには’Ｊ””Ｍ記透過ガスセル：１５と同様去セ
ルが装着１さ６雰囲気の内部流入を防止してい為。

このように構成された赤外線ガス分析計にお゛い□ては
、モータ１３によす向転糸イール′１４を駆動して光軸
上に、透過ガスセル１５と基′準切メセル１６とを交互
に選択的に臨ませ名ことができる：。

したがって光源１′１から照射される赤外線の光軸上に
は、透過ガスセル１９あるいは基兼ガスセル１６のいず
れか一方、調整ガスセル１９、サンプルセル１７、集光
器１２、センサリが郷設されるととになる。そしてサン
プルセル１７内の被検ガスの濃度は従来の赤外線ガス分
析計□と同様に、基準ガスセル１６を透過した赤外線と
透過ガスセル１′□′５を透過した赤外線あ□の比較に
よづそ求めるととがセき暮□′計前記基準′、／／″゛
支セル１６を透蓬し苑縁外−は、□前□記第２”　ｃｍ
’＜；＞に系４グラフ′ト：はとｔど喪ら′□萎い信号
とじソ樽られる７これは晃軸上に配鰻去孔だ基準ガスセ
ル１′６６漏準ガ１′ス濃館は、それ以外のセル内ガス
の信号が力りわ□つた程度では□はとん□ど信号□とし
て押圭ｉると□とのない１０６漬濃度に□近い値祉そ□
れだけで−Ｍ′足でしｉからである。

一方ｉ過ガスセル１虻を透過した赤外線は、サジ７′症
セル１′７′内にｍ１ｍＭ送綺さ社名被検勅夏のｉｍｌ
によって□、逐表出力さ砒名どとになる°。

左ころで尿発萌に示いて゛ｉ調ｉガスセル１９示着ｉ癲
に介装されているめで、補記被検ガ□スの□ｉ度がき□
わめて低い左きであづても、測定□出力”Ｍ調ｉガスセ
ル′１９内あ廟−ガスによって、基準ガスとの信号比較
が容易なレベルに高められて仏る。

こめたあ、基□準ガス−よる信号ど比祿され易いレベル
の値を得ることができる。□濃度め表示は高めた値を差
引くことによシ正確長行える。　　□また第４図に示す
ように濃面ＣによってＯ休ら□基準ガス濃度のＤ位置ま
で変化するセンサ出力Ａのり＝ヤリティが問題視され本
ことがあるが、本発明のように信号のいわゆる底上げが
自在にできれば、直−性の良いＥ部分に測命基亨点Ｆ（
ゼロ点）を移すことができ本から−その、４１の信号変
化が読み易く、その表示にも、・ｉ正を要部る・ことが
ない。　　　　　　　　　　　　　″：′第５図は第２
の実施例をぷす斜視図□、第６図り、、′、′　　　　
・ 第３の実施例を示す要部断面図で、と五ら、め図におい
て第３図に示すものと同一あるいは同等な部材には同一
符号を付す。第５図に示す実施例においては、多成分の
被検ガスを測定するために、回転ホイール１４には測定
しようとする成分の数（１６，１６が装着されている。

また調整ガスエル１９内には、各成分ガスごとのセンサ
出力を基準ガスのものと容易に比較できるレベルに高め
る濃度の調整ガ〜が混合状態で封入されている。４たこ
の場合、調整ガスセル１Ｓは第６図に示す実施例のよう
に分離取出し、取換え可能に軸方向に分−９−〇□１ 割し、個々の調整ガスセル１９ａ＋１９ｂ、１９ｃ内に
各成分ガスごとの、・調整ガスをそれぞれ封入してもよ
い。

これらの実施例においても、サンプルセル１７内の被検
ガスの濃度は、基準ガスセル１６を透過した赤外線と透
過ガスセル１５を透過した赤外線□との比較によって求
めることができる。また赤外線の吸収波長域が成分ガス
ごとに異なるので、被検ガスが濃度差の天命１．な混、
會多１惑分ガスであっても、各成分を同一レンジで伺時
に測定することができる。

なお上記実施例においては調整ガスセル１９をサンプル
セルと基準ガスセル１１６あるいは透過ガスセル１５と
の間に介装している。が本発明はとれに限定される一〇
ではなく・光源１１と集光器１２との間サンプルセル１
Ｔを通る光軸上であれば、いかなる位置でもよいのはい
うまでもな諭。また回転ホイール１４によって透過ガス
セル１５および基準ガスセル１６を選択的に光軸上に臨
ませているが、光軸を２つに亦舊ル１．．それぞれの分
割光１０− 軸上で被検ガス、と基準ガス勺を比較すそよ、うにした
いわゆる「２ビーム方ぺ」の赤外線μネ盆−計にも実施
できるのはヤ論で、条る。、あら、かじメ竺濃反の調整
ノスセル１９を各種用意しておき交換す。

れば、ｐ４ｉ１変化刈激、しい構検ガスであ？ても少速
。

に対応することもできる。。　　。

以上叫−シたように不発−に、よればサン、プルセルを
通る光軸上に、基率、ガスとの信号比較が容易なレベル
に測定出力を高める。濃度の被検ガそ成分を封入した。

調整ガスセル、を：着脱自在に、空袋したから、被検ガ
スの濃度が、きセめて、低いときは、調整ガそセルによ
って、透過ガスセル、を導通した赤外線の測定出力を基
準ガスセルを透過した佐外線との信号比較が、帯易なレ
ベルに高めることかで竺、ヤと共に、センサ出力の測舅
、基準点を直線性の良い部分に移すことができる。、　
　　　　　　。

した、かって、被検ガスの濃度がきわめて低いときであ
、つても従来のよう、にサンプルセルを長くすることな
く、一定長のサンプルセルで高、一度に被検ガスの濃度
を測定できるとりう効果がある。この水め測定操作の簡
素化ならびに保護筒、内格納化がけか些るという幼果も
ある。

【図面の簡単な説明】

佛１図は従来の率外線オス分析計を牟す断面図、第、、
２図はセンサの出力と、（ａ）基準４スセルを透過した
赤外Ｍ（ｂ）透過ガスセル、、を送辞した赤外線の波長
と、の関％を示すグラフ、第３図は不発明に係る赤外線
ガス分析計の一実施例を示す断面図、第４図はセンサ出
力と濃度との関係を示すグラフ、第５図は本押明に係今
赤外線ガス分析社の第２の実施例、を示す斜視、図、第
６．図、は同、しく第３の実施例を示す要部断面図であ
る。　　　、、。 １１・・・・光源、１５・・・・透過ガスセル、１６−
・−・基準ガスセル、１７・・・・サンプル、セル、１
８・・Ｔセンサ、１９ＩＩ・・−調整ガスセル。　　　
　　　、。 特許出願人　　　　山武ハネウェル株式会社代理人　　
　山、用政樹（ほか１名） 第１図 第２図　　□ （Ｃ１） （ｂ）′ 第３図 、　第４図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検ガスが送給される一楚長さのサンプルセルを
   通る光軸上に、基準ガスとの□信号比軟が容易なレベル
   に測定出力を高める濃度の被検ガス成分を封入した調整
   ガスセルを着脱自在に介装し九εとを特徴とする赤外線
   ガス分析計。
2. （２）上記調整ガスセルは検出しようとする複数成分の
   ガスごとに分離取出し、取換え可能に軸方向に分割され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の赤
   外線ガス分析計。　　　　　′