JPS6145478Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、高温ガスを採取し、高温ガス中に含
まれる成分を光学的に分析するために用いる気体
セルに関し、特にヒータで加熱され、かつ光透過
窓の清掃を容易にできるようにされた加熱形気体
セルに関するものである。被測定ガス中に反応性
に富んだガスが混在する場合、低温になると分子
間の反応生成物が析出し、そのため光透過窓の透
過率の低下をきたす。また、沸点の低いガス、た
とえば水蒸気が含まれている場合には、温度低下
が生じると水蒸気が凝縮し光透過窓に付着する。
このような場合、光透過窓を高温のままに保つて
分析することが求められる。本考案はその際に有
用な加熱形気体セルを提供するものである。

従来、分析計にはその目的に応じてさみざまな
形体のセルが用いられてきた。二枚の透明体を対
向せしめ、その間に乾燥気体を封入して成る光学
窓を用いるもの（実公昭40−19357号）、あるいは
光を透過する窓を備えたフロー・スルー・セル
（実公昭40−14080号、特公昭49−38470号）など
である。もつと基本的な加熱形気体セルについて
第１図を用いて考察しておく。

第１図において、加熱形気体セルは筒体１、被
測定ガスの入口５と出口６を有する。２は光透過
窓、３はヒータ、４は保湿材である。光透過窓２
は筒体１の両端にそれぞれ接着されている。７は
温度検出素子である。

従来のセルでは、光透過窓２に物質が付着する
などして透過率が低下し、清掃が必要な場合に
は、光透過窓２の筒体１との接着部を破壊しなけ
ればならず、従つて清掃時に光透過窓２を損傷す
る恐れが大きかつた。光透過窓２の清掃後の取り
付けも接着作業が必要とされ、極めて不便であつ
た。さらに光透過窓２が露出していたため、低温
の雰囲気により冷やされていた。そのため被測定
ガスに水蒸気等の沸点の低いガスが含まれる場合
には、窓内面で水蒸気の凝縮を生じ、透過率の低
下が促進される。また被測定ガス中に反応性に富
んだ分子が多く含まれる場合には、窓内面に反応
生成物が析出し、透過率の低下が一層促進され
る。またさらに、窓内面に付着した凝縮水に被測
定成分が溶解する場合があり、被測定成分の濃度
の低下をきたす。

本考案は、のような従来の加熱形気体セルの欠
陥を除去するために、保温用と気密用の２つの窓
を備えた窓保持具を設け、その窓保持具と筒体と
を着脱可能にしたことが特徴であり、窓の清掃時
における窓の着脱を容易にするとともに、窓の温
度低下による透過率の低下を減少させた信頼度の
高い加熱形気体セルを提供するものである。

第２図は、本考案の概念を説明するための図で
あり、同図に沿つて本考案の要点を説明する。試
料ガスの入口５と出口６とを備えた筒体１の外側
に筒体１を加熱するためのヒータ３が巻かれてい
る。この筒体１の両端は中央部より太くなつてお
り、その部分に窓保持具９の大部分が収納できる
構造につている。また、筒体１の太くなつた部分
（窓保持具９を収納する部分）の外側にも加熱用
のヒータ３が巻かれており、このヒータ３によつ
て筒体１に収納された窓保持具９をも加熱するこ
とができる。一方、窓保持具９には気密用の光透
過窓２と不温用の光透過窓８とが空間を隔てて収
納されている。さらに、窓保持具９を筒体１に収
納した時、両窓２，８が筒体１の太くなつた部分
に十分に入り込むように窓保持具９に両窓２，８
が収納されている。窓保持具９を筒体１へ結合す
る方法は、例えば、筒体１の太くなつた部分の内
側にネジ溝を刻み、また窓保持具９の筒体１に収
納される部分の外側にネジ溝を刻んでおくことに
よりネジ込むことができる。セルの気密を保ため
に筒体１と気密用の光透過窓２との間にＯ（オ
ー）リング１０が配置されており、窓保持具９を
強くネジ込むことによりセルの気密が保たれる。

本考案は、以上に説明したように、光透過窓を
着脱可能にし、気密も保てるようにする。また、
ヒータによつてセルの筒体はもちろん気密用の光
透過窓をも加熱できる構造とし、さらにこの気密
用の光透過窓の外側に空間（断熱効果をもたせる
ための空間）を隔てて不温用の光透過窓を設け、
この窓まで加熱するようにして気密用の光透過窓
の温度が低下しないようにすることを骨子とす
る。

窓保持具９を筒体１に着脱する方法として、ま
ず第２図に示すような“ねじ込み式”が考えられ
る。この場合、気密用の光透過窓を100℃以上に
維持するために窓保持具および筒体の両者ともね
じ部の材質はステンレス鋼等の高温で変質しにく
い金属を採用しなければならない。また、高温の
ためにこのねじ部が噛み合つてとりはずしができ
なくなることがあるから、特別な配慮を要する。
そのために、第３図ａに示したような外側の比較
的低温部分で“ネジ止めする方法”、第３図ｂに
示したような“フツク金具を用いる方法”あるい
は“バヨネツト式”などがよい。第３図ａはネジ
止めする方法を説明するための図である。同図に
おいて、窓保持具９は複数個のネジ１１により筒
体の端部外周付近で筒体に脱離可能に固着される
ようになつている。第３図ｂは、窓保持具と筒体
端部外側にフツク金具を備えて両者を結合させて
いる例を示している。第３図ａ，ｂいずれの場合
も、筒体にはその端部近くに筒の内径が広がる方
向に段差ができており、この段状構造で窓保持具
を筒体に受け入れられるようにしている。また、
窓保持具を筒体に固着する手段は、筒体の端部の
外側付近にあり、ヒータによつて加熱される内部
から離れた、比較的温度の低いところに備えられ
ている。第３図ｂにおいて、フツク１２に長方形
の環１１０がかかつており、この環１１０は掛具
１３が同図の状態にあるとき右方へ引られてお
り、したがつて窓保持具９を右方へ押しつけるこ
とができ、筒体１と気密用の光透過窓２との気密
も保たれる。窓保持具９を筒体１から外す時は、
掛具１３を押し上げると環１１０とフツク１２と
の間に余裕ができ、環１１０をフツク１２から外
すことができ、窓保持具９を筒体１より取り出す
ことができる。

また窓保持具と筒体との結合に、一般にカメラ
等に使用されているバヨネツト式を用いても良
い。つまり筒体端部と窓保持具との間にバヨネツ
ト式を構成することにより窓保持具を容易に着脱
することができる。

また、本考案では筒体１の保温、固定方法、外
観等を限定するものではないが、例えば第４図ａ
または第４図ｂに示す方法がある。第４図ａは筒
体１の外側に保温材４の保護と筒体の固定のため
の外筒１４を備えたセル本体の例を示すものであ
る。外筒１４への固定用に複数個の支柱１５が筒
体に設けられている。この支柱１５を介して筒体
１を外筒１４に固定できる構造になつている。第
４図ｂには第４図ａで用いられた外筒１４の代わ
りに外板１６を備えたセル本体の例を示すもので
ある。また第３図ｂに示すようにこの外板１６と
窓保持具との間にフツク金具を容易に取り付ける
ことができる。

第５図は本考案の実施例である。同図において
筒体１の両端部は太くなつており、その部分に窓
保持具９が収納される。窓保持具９の筒体への着
脱はネジ込み式である。筒体１と外筒１４とエン
ドリング２２で囲まれた空間には保温材４が詰め
られており、ヒータ３によつて発生される熱が発
散するのを防いでいる。外筒１４には試料ガスの
入口５および出口６に対応する位置に配管が接続
できるように穴が設けてある。窓保持具９は、外
周および内周にネジが刻まれた窓収納リング１
７、取手１９、保温用の光透過窓８、気密用の光
透過窓２、前記両窓８，２を隔てるスペーサ１
８、平座金２０、および窓固定用ネジ２１から構
成されている。この窓保持具９を筒体１にネジ込
んで装着した時、気密用の光透過窓２および保温
用の光透過窓８の両窓が、筒体１の内部に位置
し、ヒータ３の熱により両窓２，８も十分加熱で
きる構造になつている。また、窓保持具９を筒体
１にネジ込んだ時、気密用の光透過窓２がオーリ
ング１０（環状部材）に圧着され気密が保たれ
る。

さらに、該窓保持具９を筒体１にネジ込んだ
時、気密用の光透過窓２がオーリング１０（環状
部材）に圧着され気密が保たれるについて、第７
図により詳細に説明する。

第７図は、前記第２図に示した本考案の特徴部
分を説明するための拡大図である。

図に示すように、該オーリング１０（環状部
材）が前記筒体１と該気密用の光透過窓２との間
に介在するので、これにより、筒体１と窓保持具
９との間の気密並びに筒体１と気密用の光透過窓
２との間の気密が、共に有効的に保たれる。

よつて、符号ａ，a′のルートと符号ｂ，b′のル
ートにおける被分析気体の流失を防ぐことができ
る。

温度検出素子７をヒータ３と共に温度調節器に
接続すれば、筒体１および気密用の光透過窓２を
一定の高温に保つことができる。

気密用の光透過窓２の透過率が低下し、その清
掃をする場合には、ネジ込まれている窓保持具９
を取婦１９を持つて逆に廻わすことにより、窓保
持具９が筒体１より外れ、気密用の光透過窓２の
清掃が行える。一般には、窓の汚れは試料ガスと
の諏触面だけであるから、窓は窓保持具９に収納
されたまま試料ガス接触面を柔らかい布または紙
で拭えばよい。汚れのひどい時や、保温用の光透
過窓８が汚れた時などは、両窓２，８を窓保持具
９から外して清掃する。両窓２，８を窓保持具９
から外す作業は、窓固定用ネジ２１を窓保持具９
から外すことにより簡単に行える。

また、ヒータ３が筒体１の太い部分（窓保持具
９が収納される部分）の端部まで巻かれているた
め、筒体１の内側にある気密用の光透過窓２およ
び保温用の光透過窓８も十分加熱される。しかも
スペーサ１８により隔てられて保温用の光透過窓
８が装着されているので、この両窓２，８の間の
空間が断熱効果をもち、気密用の光透過窓２が雰
囲気によつて冷やされることがない。したがつ
て、気密用の光透過窓２内面でのガスの凝縮、反
応生成物の析出により透過率が低下することを防
ぐことができる。本実施例において、エンドリン
グ２２には断熱材を使用し、外部への放熱を減少
させた。また、取手１９も断熱材を使用し、窓保
持具９の着脱の際、やけどをしないようにしてあ
る。

第６図は本考案の別の実施例を示すものであ
る。窓保持具９が単独にヒータ３Ｂを備えてお
り、筒体１への着脱と同時にヒータ３Ｂの電気的
な接続、切断が行なえるようになつている。窓保
持具９は外周にヒータ３Ｂが巻かれた窓収納リン
グ１７、ヒータ３Ｂの放熱を防ぐ保温材４Ｂ、保
温材の固定と保護を兼ねた取手１９、保温用の光
透過窓８、気密用の光透過窓２、スペーサ１８、
ソケツト２３および窓固定用ネジ２１から構成さ
れている。ヒータ３Ｂはソケツト２３により筒体
用のヒータ３Ａと電気的に接続、切断ができるよ
うになつている。ネジ２４を外すと窓保持具９が
筒体から外すことができる。と同時にソケツト２
３が外れヒータ３Ａと３Ｂが電気的に切断され
る。第６図に示した実施例は筒体内部に両窓２，
８が位置するものではないが、考案の骨子である
光透過窓の筒体への着脱が可能なこと、筒体と共
に２枚の光透過窓を加熱すること、保温用の光透
過窓により気密用の光透過窓を保温することと同
様の思想に基ずくものである。

以上の説明で明らかなように、本考案の加熱形
気体セルは気密用の光透過窓が雰囲気に影響され
ず高温に保たれているため、窓内面での水蒸気の
凝縮、反応生成物の析出による窓の透過率の低下
が少ない。したがつて、窓の清掃頻度が少ない。
さらに筒体への窓保持具の着脱が可能であるの
で、窓の清掃も容易であるという利点を有する。

この気体セルが用いられるサンプルガス中にダ
ストが含まれている場合は、気密用の窓面にダス
トが付着して汚れるから、定期的に窓面の清掃を
しなければならない。これは分析計ユーザが行な
うものであるから、窓保持具が容易に着脱できる
構造は久しく望まれていたものであり、この考案
の光透過窓と保温用の光透過窓の２つの窓を隔置
して保持する窓保持具を着脱容易とした構造のも
たらす効果は大きく、したがつて、反応性に富ん
だ成分を多く含む煙道排ガスの測定、気相反応プ
ロセスの研究等その応用範囲も多岐にわたり、そ
の貢献度は大である。

本考案の加熱形気体セルの効果を、その構造と
の関係において要約すれば、 (1) 本体を構成する筒体の端部に段状構造部を設
け、そこに気密用の光透過窓と、保温用の光透
過窓との２つを保持する窓保持具を受け入れる
ようにし、この段状構造部も、筒体とともに、
外側から加熱するようにしたから、気密用の光
透過窓の温度を200℃を上まわる温度に維持で
きるようになり、水蒸気以外の高温ガス成分
（例えば、亜硫酸ガスとアンモニアガスの結合
によつて生ずる硫安または酸性硫安）の凝縮を
防ぐことが可能となり、光の透過性を高く保つ
ことができるようになつた。

(2) 筒体は端部に、外側に径が広がるような段状
構造を持つ部分（段状構造部）を備えるように
したから、セルの内容積を増すことなく、した
がつて、サンプルガスの置換に要する時間（分
析計の応答時間）を悪くすることなく、作業者
が手で取扱うのに適当な大きさとすることがで
きた。

(3) 分析計用のセルにあつては、光透過性を一定
水準に維持しなければならないから、光透過窓
を清掃しなければならず、その目的のために窓
保持具を脱離可能に筒体の端部に装着できるよ
うにし、しかも、この装着に際しては、筒体の
段状構造部と、窓保持具で保持される光透過窓
との間にオーリングで代表される環状部材を介
在させるようにしたから、１つのオーリングに
よつて、窓保持具の着脱部分の気密と、気密用
の光透過窓の取りはずし部分の気密とを維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の加熱形気体セルを切断した側面
図である。第２図は本考案の骨子を示す図であ
る。第３図ａは筒体１と窓保持具とのネジによる
結合例を示す図である。第３図ｂは同じく筒体１
と窓保持具とのフツク金具による結合例を示す図
である。第４図ａは筒体が外側に外筒１４を備え
た例を示す図である。第４図ｂは筒体が外板１６
を備えた例を示す図である。第５図は本考案の実
施例を示すもので左側が窓保持具９を分離したも
の、中央は筒体の右下側を中心より切断した断面
であり、右上は外筒１４をはがした実体図であ
る。第６図は本考案の別の実施例を示す断面図で
ある。第７図は第２図に示す本考案の特徴部分を
説明するための拡大図である。 図において、１は筒体、２は気密用の光透過
窓、３はヒータ、４は保温材、５は入口、６は出
口、７は温度検出素子、８は保温用の光透過窓、
９は窓保持具、１０はオーリング、１４は外筒、
１８はスペーサを示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 気密用の光透過窓と；保温用の光透過窓と；
   前記両光透過窓を隔置して保持する窓保持具
   と；内部に被分析気体を収容する筒部と、該両
   光透過窓をその内部に位置せしめるように該窓
   保持具を着脱可能に該筒部の端部に装着するよ
   うに該筒部の端部の外側に径が広がるごとき段
   状構造部とを有する筒体と；該窓保持具が該筒
   体に装着されるとき、該筒体の該段状構造部と
   前記光透過窓との間に介在する環状部材と；前
   記筒体の筒部および該段状構造部の内部を昇温
   させるために該筒体の外側に備えられたヒータ
   と；該筒体の端部外周付近に設けられた、前記
   窓保持具を脱離可能に固着する手段とを備えた
   加熱形気体セル。 (2) 前記固着する手段が窓保持具と筒体端部外側
   に構成されたフツク金具であることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の加熱形
   気体セル。 (3) 前記固着する手段が窓保持具と筒体の端部に
   構成されたバヨネツト結合手段であることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   加熱形気体セル。