JP2001330562A - 赤外線式ガス分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で分析でき、低コスト、省スペース化
が可能な赤外線式ガス分析計を提供する。 【解決手段】 試料セルとして長さの異なる二つのセル
を用い、一方をロングセル２、他方をショートセル３と
し、それぞれが直列に接続されて試料ガスが導入され
る。それぞれのセルが別々の光路に配置されており、ま
た遮蔽板９の回転による赤外光のチョッピングにより、
二つのセル２、３に交互に赤外線が導入されるので、検
出器６はそれぞれの試料セル２、３からの信号を時分割
して出力でき、一台の光源１、検出器６を用いて、長さ
の異なる二つのセルでの測定を同時に行うことができ、
さらに二つのセルからの信号を同時にかつ独立して得る
ことができる。この検出器６からの信号のうち、試料ガ
ス濃度に適した長さを有する試料セルから得られる信号
を分離して、試料ガスの濃度を算出する。これにより、
いかなる濃度の試料ガスに対しても、長さの異なるセル
への流路の切り替え、赤外測定部の複数台使用、予備的
な濃度測定、等の必要性は一切なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、ガス中の赤外吸収特性
を利用して、試料ガス中の特定成分のガス濃度を測定す
る赤外線式ガス分析計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種工業プロセスのガス濃度の管
理、制御や公害監視のための排ガス濃度測定において、
赤外線式ガス分析計が用いられている。

【０００３】図３に従来の赤外線式ガス分析計の概略構
成図を、図４に遮蔽板の概略構成図を示す。赤外線式ガ
ス分析計は、光源２０、長さの異なる試料セル２１、２
２、試料セル２１、２２とそれぞれ同じ長さを有する比
較セル２３、２４、赤外光を検出する検出器２５、増幅
器２６、演算回路２８、遮蔽板２７および遮蔽板２７を
回転させるモータ２９から構成されている。遮蔽板２７
には、外周側に開口部３０と、内周側に開口部３１が設
けられている。

【０００４】光源２０から発光された赤外光は、遮蔽板
２７の周期的な回転により、遮蔽板２７に設けられた開
口部３０または３１を通過し、試料セル２１、２２また
は比較セル２３、２４に導入される。試料セル２１、２
２には測定成分を含む試料ガスが導入され、比較セル２
３、２４には赤外光を吸収しない窒素ガスなどの比較ガ
スが封入されている。試料セル２１、２２または比較セ
ル２３、２４を透過した赤外光は、測定成分の吸収波長
のみに感度を有する検出器２５へ導入される。検出器２
５で検出された赤外光強度の信号は増幅器２６で増幅さ
れ、演算回路２８へ入力され、試料ガス中の測定成分の
濃度が求められる。

【０００５】一方、モータ２９が遮蔽板２７を回転さ
せ、開口部３０または３１を周期的に光路に配置するこ
とにより、光源２０で発生した赤外光は試料セル２１、
２２または比較セル２３、２４に周期的に照射される。
また、遮蔽板２７の外周部近傍に取り付けられたセンサ
３２によって、開口部３０を検出することにより、赤外
光が試料セル２１、２２に照射されているか比較セル２
３、２４に照射されているかを演算回路２８で検知し
て、増幅器２６より入力された信号が試料セル２１、２
２の透過光強度信号か、比較セル２３、２４の透過光強
度信号かを判別する。

【０００６】光源２０で発生する赤外光の強度や検出器
２５の感度は時間と共に変化してしまうため、この変化
による測定への影響を排除しなければならない。このた
めに、比較セル２３、２４が必要となってくる。すなわ
ち、試料セル２１、２２中で測定成分によって吸収波長
赤外光が吸収された後の透過光強度を、試料セル２１、
２２とそれぞれ同じ長さを有する比較セル２３、２４の
透過光強度で規格化する。この規格化した強度比は試料
ガス中の測定成分濃度と相関関係を有するので、演算回
路２８でこの強度比を算出することにより、試料ガス中
の測定成分の濃度を定量することができる。

【０００７】上記のような構成の赤外線式ガス分析計で
測定を行う場合、測定対象のガス成分の濃度に応じて、
試料セル２１、２２の長さを調節しなければならない。
すなわち、測定成分のガス濃度が低濃度の場合、赤外光
吸収が小さいため、正確な測定を行うためには長い試料
セル２１を用いる必要がある。また、ガス濃度が高濃度
の場合には、試料ガスが赤外光をすべて吸収してしまわ
ないように、短い試料セル２２を使用しなければならな
い。このため、少なくとも２種類の長さの試料セルを用
意しておき、ガス流路を切り替えることにより適当な長
さの試料セルを使用できるようにして測定を行ってい
る。あるいは、長さの異なる試料セルを有している赤外
光測定部を２台用いて、それぞれの測定部で別々に測定
を行い、最適な試料セル長を有している測定部での測定
結果を採用している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、測定対
象のガス濃度により長さの異なる少なくとも２種類の試
料セルを用意し、ガス流路を切り替えて最適な長さの試
料セルを使用する場合、その流路構成が複雑になり、測
定部のスペースを大きくとらなければならない。また、
どの長さの試料セルが適当であるか、測定対象ガス毎に
確認する操作が必要であり、分析時間が長くなり、操作
も煩雑である。赤外光測定部を２台使用する場合は操作
の煩雑さは解決されるが、コストの上昇が避けられな
い。

【０００９】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、１台の赤外光測定部で長さの異なる２
種類の試料セルを用いて同時に測定を行うことを可能と
し、短時間で分析でき、低コスト、省スペース化が可能
な赤外線式ガス分析計を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の赤外線式ガス分析計は、赤外光を発光する
光源と、この赤外光が照射されるとともに試料が導入さ
れる試料セルと、この試料セルを透過した赤外光を検出
する検出器とを備えた赤外線式ガス分析計において、長
さの異なる複数の試料セルを、光路をずらせて直列に接
続して配置すると共に、試料ガスを一方のセルから他方
のセルに順次導入するようにしたものである。長いセル
をロングセルとし、低濃度ガス測定用として使用できる
ようにし、短いセルをショートセルとし、高濃度ガス測
定用として使用できるようにし、これらのセルを直列に
接続し、別々の光路に配置する。この時、遮蔽板の回転
により、一方の側のセルに赤外光が入っているときは、
他方の側は遮蔽されることになり、検出器はそれぞれの
試料セルからの信号を時分割して出力する。この検出器
からの信号のうち、試料ガス濃度に適した長さを有する
試料セルから得られる信号を分離して、試料ガスの濃度
を算出する。このような構成にすることにより、長さの
異なる複数の試料セルを用いて同時に測定を行うことが
でき、短時間での分析が可能で、低コスト、省スペース
化を実現できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の赤外線
式ガス分析計の一実施例の構成図である。

【００１２】まず、構成について説明する。本発明の赤
外線式ガス分析計は、赤外光を発光する光源１と、ロン
グセル２およびショートセル３と、比較セル４、５と、
赤外光を検出する検出器６と、増幅器７と、演算回路８
と、遮蔽板９および遮蔽板９を回転させるモータ１０お
よびセンサ１１から構成されている。遮蔽板９は、図４
で示される遮蔽板と同様のものを用いている。

【００１３】次に、動作について説明する。ショートセ
ル３とロングセル２は直列に接続されており、試料ガス
はショートセル３、ロングセル２の順で導入される。光
源１から発光された赤外光は、遮蔽板９の周期的な回転
により、遮蔽板９に設けられた開口部３０または３１を
通過し、ショートセル３かロングセル２に導入される。
ショートセル３あるいはロングセル２に導入された赤外
光は試料ガスの吸収を受けた後、セルを透過し検出器６
で検出さる。検出器６で検出された光は電気信号に変換
され、増幅器７で増幅された後、演算回路８で信号処理
され、試料ガスの濃度が算出される。

【００１４】図２は、遮蔽板９の回転によりショートセ
ル３あるいはロングセル２に導入される赤外光と時間と
の関係および検出器６で得られる信号と時間との関係を
示している。ロングセル２とショートセル３には、遮蔽
板９が一回転するごとに一度ずつ交互に赤外光が導入さ
れる。ロングセル２を透過した赤外光から得られる信号
は、ショートセル３を透過した赤外光から得られる信号
と比較し、試料ガスにより大きな吸収を受けるため、小
さくなる。

【００１５】遮蔽板９の外周部近傍に取り付けられたセ
ンサ１１によって、開口部３０を検出することにより、
赤外光がショートセル３に照射されているかロングセル
２に照射されているかを演算回路８で検知して、増幅器
７より入力された信号がショートセル３の透過光強度信
号か、ロングセル２の透過光強度信号かを判別すること
ができる。これにより、図２に示すように、ロングセル
２からの信号とショートセル３からの信号を分離するこ
とが可能となり、従来例に見られるような、２種類の長
さの試料セルの流路を切り替えて測定を行うことなし
に、一台の光源１、検出器６を使用し、２種類の長さの
セルを用いて同時に測定することができる。この結果、
測定時間の短縮、低コスト化、流路構成の簡略化による
省スペース化が同時に可能となる。

【００１６】分離された２種類の信号から、試料ガス濃
度によって、適当な強度を示す信号が選択され、演算回
路８において試料ガス濃度が算出される。この時、比較
セル４、５には赤外光を吸収しない窒素ガスなどの比較
ガスが封入されており、あらかじめ試料導入前、あるい
は試料排出後に比較セル４、５を透過した赤外光が測定
され、ロングセル２からの信号に対しては、比較セル４
からの信号を使用して濃度計算が行われ、ショートセル
３からの信号に対しては、比較セル５からの信号を使用
して濃度計算が行われる。

【００１７】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を
行うことができる。例えば、ロングセル２とショートセ
ル３として半割れタンデム型セルを使用することがで
き、ロングセル２とショートセル３の長さの比は特に限
定されるものではなく、対象とする測定試料により適宜
選択することができる。また、遮蔽板９はロングセル２
およびショートセル３と検出器６の間に配置してもよ
い。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、試料セルとして長さの
異なる複数のセルを使用し、それぞれが直列に接続され
て試料ガスが導入され、それぞれのセルが別々の光路に
配置されているので、長さの異なるセルでの測定を同時
に行うことが可能となる。また、遮蔽板による赤外光の
チョッピングにより、複数のセルに交互に赤外線が導入
され、一台の光源、検出器を用いて、複数のセルからの
信号を同時にかつ独立して得ることができる。これによ
り、いかなる濃度の試料ガスに対しても、長さの異なる
セルへの流路の切り替え、赤外測定部の複数台使用、予
備的な濃度測定、等の必要性は一切なくなる。その結
果、分析時間が短く、低コストで省スペース化が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の赤外線式ガス分析計の一実施例の概略
構成を示す図である。

【図２】同実施例においてセルに入る光量と時間の関
係、および検出器で得られる信号と時間との関係を示し
た図である。

【図３】従来の赤外線式ガス分析計の概略構成を示す図
である。

【図４】赤外線式ガス分析計の遮蔽板の概略構成を示す
図である。

【符号の説明】

１、２０…光源 ２…ロングセル ３…ショートセル ４、５、２３、２４…比較セル ６、２５…検出器 ７、２６…増幅器 ８、２８…演算回路 ９、２７…遮蔽板 １０、２９…モータ １１、３２…センサ ２１、２２…試料セル ３０、３１…開口部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外光を発光する光源と、この赤外光が
   照射されるとともに試料が導入される試料セルと、この
   試料セルを透過した赤外光を検出する検出器とを備えた
   赤外線式ガス分析計において、長さの異なる複数の試料
   セルを、光路をずらせて直列に配置すると共に、試料ガ
   スを一方のセルから他方のセルに順次導入することを特
   徴とする赤外線式ガス分析計。