JPS647308Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の属する技術分野） 本考案は、赤外光領域において試料ガスに含ま
れる測定ガスの赤外光吸収の強度変化を測定し、
測定ガス濃度を検出する非分散型の赤外線ガス分
析計検出器に関するものである。

（従来技術） 工業プロセスなどにおけるガス濃度の測定に用
いられる非分散型赤外線ガス分析計は雰囲気の悪
い場所において連続測定されるため、分析計の安
定度が高くかつ零点調整が容易で使い易いという
点が重要な要素となつている。

従来から測定セルと比較セルを備える２光束型
赤外線ガス分析計や前部受光室と後部受光室を赤
外光の光路に対し直列配置した赤外線ガス分析計
が使用されている。前者のタイプにあつては共存
ガスによる干渉を受け易く、検出精度の点で問題
があり、後者のタイプにあつては共存ガスにる干
渉は小さくなるが、前部受光室と後部受光室との
膨脹圧力が或るレベルの場合にしかその干渉が小
さくならないため、前部受光室と後部受光室との
膨脹圧力の調整をとる必要があり、その調整手段
の構造は複雑なもので製造コストが嵩むという問
題点があつた。

（考案の目的） 本考案は、前述の従来技術の有する欠点を解消
するもので、検出器の前、後部の受光室を赤外線
の光路方向に直列に配置するタイプの赤外線ガス
分析計において、後部受光室を多段構造に構成す
ると共に、前部受光室と後部受光室の圧力差を、
前部受光室に入射される赤外光の光量を制御する
シールド板（遮光板）の回動調整によりバランス
させる赤外線ガス分析計検出器を提供することを
目的とする。

（考案の構成） 本考案は、赤外光入射光路と対向する側に開口
部を有し、かつ軸心が該光路と同軸に位置する大
径の円筒状空間部、及び大径の円筒状空間部の内
周面端部に連接して直列に、該大径の円筒状空間
部よりも小径の円筒状空間部を有する検出器本体
と、上記検出器本体の大径の円筒状空間部の開口
部に装着した第１の窓板と、上記第１の窓板から
軸方向に隔てた、上記大径の円筒状空間部に装着
した第２の窓板と、上記第１及び第２の窓板によ
り区画され、上記大径の円筒状空間部からなる第
１の受光室と、該第２の窓板により区画され、上
記円筒状空間部の一部及び小径の円筒状空間部か
らなる第２の受光室とに連通する、可撓性電極板
により区画されている検出器を備えるとともに、
上記第１の窓板の外周部に、上記第２の受光室の
小径の円筒状空間部に対する非遮蔽状態において
弦部分が該小径の円筒状空間部の内周面上に位置
する形状の半円状遮光板を回動可能に取付けたこ
とにより、第１の受光室と第２の受光室との膨脹
圧力を調整し、そのバランスをとることができ
る。

以下において、従来の赤外線ガス分析計と本考
案の赤外線ガス分析計用の検出器の実施例につい
て説明する。

（実施例の説明）（第１図〜第４図） 第１図は従来の２光路型赤外線ガス分析計を示
す。

同図において、１はモータ、２は赤外線光源装
置、３はシヤツター、４はシヤフト、ｆは赤外線
発光用フイラメントである。モータ１はシヤフト
４を介してシヤツター３を連続回転させ、赤外線
光源装置２におけるフイラメントｆより発生され
る赤外光を測定光と比較光とに２分し、シヤツタ
ー３により断続的に測定セルと比較セルとに入射
される。５は測定セルで、被測定ガスを含む試料
ガスが矢印方向から流入され、測定セル５を通つ
て矢印方向に排出される。６は比較セルで窒素な
どの不活性ガスが封入されている。D₁はコンデ
ンサマイクロホン型検出器で、第１（試料側）検
出器室７と第２（比較側）検出器室８は隔板９に
より区分されると共に、可撓性の電極板１０によ
り区分されており、両室には測定ガスが封入され
ている。

測定セル５に入射された測定光束は、測定セル
５を流れる測定ガスにより或る特定波長の赤外光
が吸収された後に第１検出器室７に入射される。
比較セル６に入射された比較光束はなんらの赤外
光吸収を受けずに、第２検出器８に入射される。
第２検出室８においては、入射される比較光束は
比較セル６において赤外光吸収が行なわれていな
いため第２検出室８に封入されている測定ガスが
赤外光の吸収を行なつて膨脹し、その圧力は第１
検出室７における圧力よりも大となり、この圧力
差をコンデンサマイクロホン型検出器により検出
するものである。

このように構成された赤外線ガス分析計は、赤
外線光源装置からの赤外光を比較光束と測定光束
に２分し、コンデンサマイクロホン型検出器から
両者の圧力差を検出するものである。共存ガス中
に測定ガスと赤外吸収帯が重なる成分が存在し、
この濃度が高い場合には、共存ガスの干渉影響が
大きくなり、精度の点で問題があつた。

第２図は、検出器を前部受光室と後部受光室と
に分割した従来のシングルビーム型の赤外線ガス
分析計を示す。

同図において、２１はモータ、２４はそのシヤ
フト、２３はチヨツパ、２２は単光源単光路の赤
外線光源装置、２ｆはそのフイラメントである。
モータ２１の回転駆動によりシヤフト２４を介し
てチヨツパ２３は回転駆動され、赤外線光源装置
２２からの赤外光を断続光として測定セルに入射
させる。２６は測定セルで、測定ガスを含む試料
ガスが矢印方向から流入され、測定セル２６を通
つて矢印方向に排出される。D₂はコンデンサマ
イクロホン型検出器で、前部受光室２７と後部受
光室とに２分されており、かつ測定ガスが封入さ
れている。前部受光室２７と後部受光室２８との
赤外光入射側に、光を透過させるCaF₂（弗化カル
シウム）などの部材が設けられている。２０は可
撓性の電極板である。なお、前部受光室２７と後
部受光室２８とは、電極板２０に至る通路を含
め、同一体積でかつ同一形状に構成されている。

測定セル２６に入射された断続赤外光は、測定
セル２６において或る特定波長部分について吸収
され、コンデンサマイクロホン型検出器D₂に入
射される。前部受光室２７においては入射赤外光
の或る特定波長の中心部が吸収され、そして後部
受光室２８においてはその周辺部が吸収されるた
め、前部受光室２７の測定ガスの赤外光吸収によ
る膨脹圧力が後部受光室２８のそれよりも大とな
り、その圧力差を容量変化として検出する。

このタイプの検出器は、前部受光室と後部受光
室とが赤外光光路に対し直列配置となつているた
め、測定セル２６中に存在する共存ガスによる干
渉の影響が小さくなるという利点を有している。
しかし、前部受光室と後部受光室との圧力が或る
レベルの場合にだけその干渉が小さくなるのであ
つて、前記した場合以外においては前部受光室と
後部受光室との圧力を調整する必要がある。圧力
調整の手段として、封入ガス濃度を最適にするも
の、受光室の内容積を最適にするもの、光量調整
器を設けるものなどがあるが、これらの手段は製
造する際の困難性があり、かつ製造コストが高価
になるという問題点があつた。

（本考案の実施例の説明）（第３図、第４図） 第３図は前部受光室と後部受光室とを備える検
出器、第４図はシールド板による赤外光遮蔽の態
様を示す。

第３図ａは前記した検出器の断面図、同図ｂは
その上面図を示す。

同図ａ及びｂにおいて、３１は検出器本体で、
図示しない赤外光入射光路と対向する側に開口部
を有し、軸心がその赤外光入射光路と同軸に位置
し、径ａを有する大径の円筒状空間部と、大径の
円筒状空間部の内周面の端部に連接して直列に、
大径の円筒状空間部の径ａより小なる径ｂと内周
面長さｌを持つ小径の円筒状空間部とが形成され
ている。この検出器本体３１の大径の円筒状空間
部の開口部に赤外光を透過させるための第１の窓
板３２が装着されるとともに、第１の窓板３２か
ら軸方向に隔てた大径の円筒状空間部に同様に赤
外光を透過させるための第２の窓板３３が装着さ
れ、そして第１の窓板３２と第２の窓板３３とに
より区画され、大径の円筒状空間部からなる第１
の受光室３４、つまり前部受光室が形成される一
方、第２の窓板３３により区画されて大径の円筒
状空間部の一部及び小径の円筒状空間部からなる
第２の受光室３５、つまり後部受光室が形成され
る。前部受光室３４と後部受光室３５とが、コン
デンサ型マイクロホン検出器D₃における可撓性
電極板３６で区分されている検出部に連通してい
る。

そして、第１の窓板３２の外周部に設けられた
溝にはリング３８が設けられ、このリング３８に
摺動して回動するように取付けられた支柱３９に
は、弦部分が大径の円筒状空間部の中心側に面す
るとともに、非遮蔽状態においては小径の円筒状
空間部の内周面上に位置し、回動するにつれて小
径の円筒状空間部上に位置し、小径の円筒状空間
部に対する遮蔽面積を連続して可変する形状の三
日月状遮光板３７が取付けられている。

第４図ａからｃはシールド板３７を矢印方向に
回動させて前部受光室と後部受光室とを遮蔽して
いる態様を示す。

同図ａにおいて、シールド板３７は前部受光室
３４の一部と、後部受光室３５の前部受光室３４
と同一直径ａを持つ円筒部分の一部とを遮蔽して
いるが、後部受光室３５の直径ｂを持つ円筒部分
を遮蔽していない。第３図ａから明らかなよう
に、このシールド板３７による前部受光室３４の
入射赤外光に対する狩蔽面積は、シールド板３７
が前部受光室３４の中心点を基準としてその周囲
を回動するものであるから、シールド板３７がど
の位置にあろうと常に一定である。従つて、前部
受光室３４に入射される赤外線光量は常に一定と
なり、赤外光吸収による膨脹圧力は不変となる。
一方、後部受光室３５においては、前部受光室３
４の直径ａと同じ直径ａを持つ円筒部分に入射さ
れる赤外光の遮蔽面積は前部受光室３４のそれと
同じであるが、小なる直径ｂと深さｌを持つ円筒
部分はシールド板３７により遮蔽されておらずし
かも光路長ｌがあるため、入射赤外光による膨脹
圧力は最大である。

同図ｂにおいて、シールド板３７は矢印方向に
回動され、後部受光室３５の極く一部を遮蔽し、
停止させられている。この状態においては、前部
受光室３４と直径ａを有する後部受光室３５の円
筒部分とに対する入射赤外光の遮蔽面積は第４図
ａの場合と同一であるが、直径ｂを有する後部受
光室３５の極く一部がシールド板３７により遮蔽
されているため、第４図ａにおける場合よりもそ
の膨脹圧力は比較的小となる。

同図ｃにおいて、シールド板３７は矢印方向に
回動され、直径ｂを有する後部受光室３５の円筒
状部分の遮蔽を最大に行なつている。この状態に
おいても、前部受光室３４と直径ａを有する後部
受光室３５の円筒状部分に対する入射赤外光の遮
蔽面積は第４図ａ，ｂの場合と同一である。しか
し、直径ｂを有する後部受光室３５の円筒状部分
はシールド板３７により最大に遮蔽されているた
め、その膨脹圧力は最小となる。

このようにシールド板３７を適当に回動させて
入射赤外光を遮蔽することにより、前部受光室の
膨脹圧力は一定に保持し、後部受光室の膨脹圧力
のみを変化させて、検出器の膨脹圧力の調整を行
なうことができる。

そして、前記した後部受光室の直径ｂ、深さｌ
を最適な寸法とすることにより、さらに干渉を最
小にし得る検出器を構成することができる。

さらに、前述の実施例において後部受光室３５
を異心、異直径の円筒を２段にして構成したもの
について説明してあるが、段数をｎ段に増加させ
ることにより細かく圧力調整をすることができ
る、そして検出器としてはコンデンサマイクロホ
ン型に限られず、マイクロフローセンサを用いて
も同様に検出することができる。

なお、シールド板の形状は三日月型に限定され
るものではなく、半円状のものでも三日月型の形
状のものにその内径側の中心部に直径の小なる円
形を連接して成るものを用いることもできる。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によると、赤外光入
射光路と対向する側に開口部を有し、かつ軸心が
その光路と同軸に位置する大径の円筒状空間部、
及び大径の円筒状空間部の内周面端部に連接して
直列に、大径の円筒状空間部よりも小径の円筒状
空間部を有する検出器本体と、検出器本体の大径
の円筒状空間の開口部に装着した第１の窓板と、
第１の窓板から軸方向に隔てた、その大径の円筒
状空間部に装着した第２の窓板と、第１及び第２
の窓板により区画され、大径の円筒状空間部から
なる第１の受光室と、第２の窓板により区画さ
れ、円筒状空間部の一部及び小径の円筒状空間部
からなる第２の受光室とに連通する、可撓性電極
板により区画されている検出部とを備えるととも
に、第１の窓板の外周部に、第２の受光室の小径
の円筒状空間部に対する非遮蔽状態において弦部
分が小径の円筒状空間部の内周面上に位置する形
状の半円状遮光板を回動可能に取付る構成とした
ので、遮光板を回動さることにより、第１の受光
室の膨脹圧を一定にしながら、第２の受光室の膨
脹圧を可変にし、両室の膨脹圧力のバランス調整
をすることができ、このため圧力調整が容易に行
なえ、また回動可能な遮光板と、大径の円筒状空
間部を有する第１の受光室と、大径の円筒状空間
部の一部及び小径の円筒状空間部を有する第２の
受光室とを備える構成であるので、検出器の圧力
調整の構造が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の２光路型赤外線分析計のブロツ
ク図、第２図は従来の前部受光室と後部受光室と
を備える検出器を有するシングルビーム型赤外線
分析計のブロツク図、第３図は本考案の赤外線分
析計用の検出器の実施例を示し、同図ａはその断
面図、同図ｂはその上面図、第４図はシールド板
によるシールド態様を示し、同図ａは前部受光室
のみをシールドしている状態図、同図ｂは後部受
光室の一部をシールドしている状態図、同図ｃは
後部受光室を最大に遮蔽している状態図を示す。 図中、３２と３３は窓板、３４は前部受光室、
３５は後部受光室、３６はコンデンサマイクロホ
ン型検出器、３７はシールド板、３８はリング、
３９は支柱を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 赤外光入射光路と対向する側に開口部を有
   し、かつ軸心が該光路と同軸に位置する大径の
   円筒状空間部、及び 該大径の円筒状空間部の内周面端部に連接し
   て直列に、該大径の円筒状空間部よりも小径の
   円筒状空間部を有する検出器本体と、 上記検出器本体の大径の円筒状空間部の開口
   部に装着した第１の窓板と、 上記第１の窓板から軸方向に隔てた、上記大
   径の円筒状空間部に装着した第２の窓板と、 上記第１及び第２の窓板により区画され、上
   記大径の円筒状空間部からなる第１の受光室
   と、 該第２の窓板により区画され、上記円筒状空
   間部の一部及び小径の円筒状空間部からなる第
   ２の受光室とに連通する、可撓性電極板により
   区画されている検出器を備えるとともに、 上記第１の窓板の外周部に、上記第２の受光
   室の小径の円筒状空間部に対する非遮蔽状態に
   おいて弦部分が該小径の円筒状空間部の内周面
   上に位置する形状の半円状遮光板を回動可能に
   取付けた ことを特徴とする赤外線ガス分析計用検出器。 (2) 上記した半円状遮光板を三日月状に形成した
   ことを特徴とする赤外線ガス分析計用検出器。