JP2002148183A - Heating high temperature gas cell - Google Patents
Heating high temperature gas cellInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱高温ガスセル
に関する。[0001] The present invention relates to a heated hot gas cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、測定対象であるガスを流入す
ると共に光源からの光を透過させるセル窓を有するセル
を形成し、このセルを透過した光のガスによる吸光度を
光検出器によって検出する光吸収を利用したガス分析計
が用いられている。また、このガス分析計によって分析
される測定対象のガスは様々であり、高温ガスをそのま
まの状態で分析する必要も生じている。2. Description of the Related Art Conventionally, a cell having a cell window through which a gas to be measured flows and light from a light source is transmitted is formed, and the absorbance of the light transmitted through the cell by the gas is detected by a photodetector. Gas analyzers utilizing light absorption are used. Further, there are various gases to be measured by the gas analyzer, and it is necessary to analyze a high-temperature gas as it is.
【０００３】前記高温ガスを分析する場合には、セルに
よって高温のガスが冷却されてしまうことことがあり、
この高温ガスが冷却されると測定対象となっている成分
の結露や再結晶化などの現象の発生がセル内で生じるこ
とが問題となっていた。特に、セル窓の部分には直接的
にヒータなどの加熱手段を設けることができないのでセ
ル窓が他の部分に比べて低温になることがあり、とりわ
けセル窓における測定対象成分の結露や再結晶化が問題
となっていた。When analyzing the high-temperature gas, the high-temperature gas may be cooled by the cell,
When this high-temperature gas is cooled, there has been a problem that phenomena such as dew condensation and recrystallization of components to be measured occur in the cell. In particular, since heating means such as a heater cannot be provided directly in the cell window, the cell window may be lower in temperature than other parts, and in particular, dew condensation or recrystallization of the component to be measured in the cell window. Had become a problem.
【０００４】そこで、特開昭５５−６６７３６号公報
（以下、従来技術という）では、内部に被分析気体を収
容するセルの両側に形成された光透過窓の外側に空間を
隔てて保温用光透過窓を設け、この保温用光透過窓まで
を加熱するようにして気密用光透過窓の温度が低下しな
いようにすることが提案されている。つまり、前記セル
はその本体をヒータなどによって加熱できるものの光を
透過させて透過光を測定するために設けられたセル窓を
ヒータなどによって直接加熱できないので、気密用透過
窓によって保温用の空間を設け、別途ヒータによって保
温用の空間ごとセル窓を加熱することが提案されてい
る。Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-66736 (hereinafter referred to as "prior art") discloses a heat insulating light with a space outside a light transmitting window formed on both sides of a cell containing a gas to be analyzed. It has been proposed to provide a transmission window and heat up to the heat retaining light transmission window so that the temperature of the airtight light transmission window does not decrease. In other words, the cell can be heated by a heater or the like, but the cell window provided for transmitting the light and measuring the transmitted light cannot be directly heated by the heater or the like. It has been proposed to separately provide and heat the cell window together with the heat retaining space by a heater.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術のような構成では、セル窓を保温用の空間ごと加
熱するためのヒータを別途設ける必要があり、それだ
け、製造コストを引き上げるだけでなく、ヒータによっ
て消費されるエネルギーの増加も問題となっていた。ま
た、高温に加熱された保温用光透過窓が常温の外気に接
するので、保温用光透過窓が高温に加熱されれば加熱さ
れるほど外気に対流を発生させ、これが測定光の揺らぎ
発生の原因となり、これによって測定誤差が発生するこ
とがあった。加えてセル窓と保温用光透過窓との間に設
けられた空間に存在する気体にも加熱による対流が生じ
て測定誤差を生み出すことも考えられる。However, in the configuration of the prior art, it is necessary to separately provide a heater for heating the cell window together with the space for keeping the heat, which not only raises the manufacturing cost but also increases the manufacturing cost. An increase in energy consumed by the heater has also been a problem. Also, since the heat-insulating light-transmitting window heated to a high temperature is in contact with the outside air at room temperature, the more the heat-insulating light-transmitting window is heated to a high temperature, the more convection occurs in the outside air as the temperature increases, which causes fluctuations in the measurement light This caused a measurement error. In addition, it is also conceivable that convection due to heating occurs in the gas existing in the space provided between the cell window and the heat-insulating light transmission window, thereby causing a measurement error.
【０００６】加えて、セルの周囲の気体は周囲環境の変
化によって変動することがあるが、より厳密な測定を行
っている場合には測定対象ではなく外気によって吸収さ
れる光も無視できないことがあった。また、透過光を用
いたガス分析計では、測定対象ガスによる吸光度を測定
可能範囲に合わせて調整するために、セルの光路長を調
節することもあるが、セルの光路長を短くしたときに
は、例えば測定者が吐く息によって生じるＣＯ2 ガスや
Ｈ2 Ｏガスを検出してしまうという問題が発生すること
もあった。[0006] In addition, the gas around the cell may fluctuate due to changes in the surrounding environment. However, when a more precise measurement is performed, not only the object to be measured but also the light absorbed by the outside air cannot be ignored. there were. Further, in a gas analyzer using transmitted light, the light path length of the cell may be adjusted in order to adjust the absorbance of the gas to be measured according to the measurable range, but when the light path length of the cell is shortened, For example, there has been a case where a problem occurs in that a CO 2 gas or a H 2 O gas generated by a subject exhaled is detected.
【０００７】さらに、高温に加熱されたセルの熱は、特
に保温用光透過窓およびその保持部分から接触または空
気などの熱媒体を介して周囲に伝達し、検出器などの周
囲の機器に悪影響を与えることも考えられる。Further, the heat of the cell heated to a high temperature is transmitted to the surroundings from the heat-insulating light transmission window and the holding portion thereof through contact or a heat medium such as air, and adversely affects peripheral devices such as a detector. Is also conceivable.
【０００８】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的は、ガスセルの構造に関して、サンプ
ルの状態を保存しつつ、外気に影響されることなく精度
よく計測することができる加熱高温ガスセルを提供する
ことである。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and an object of the present invention is to accurately measure a gas cell structure without being affected by outside air while preserving the state of a sample. It is to provide a heated hot gas cell.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の加熱高温ガスセルは、測定対象である高温
ガスをセル本体に流入すると共に光源からの光を透過さ
せるセル窓を有し高温ガスによる吸光度を光検出器によ
って検出するためのガスセルであって、セル本体の外周
にセル本体を加熱するヒータを設けると共に、前記セル
窓の外側に真空の空間を設けてあることを特徴としてい
る。In order to achieve the above object, a heated high-temperature gas cell according to the present invention has a cell window through which a high-temperature gas to be measured flows into a cell body and through which light from a light source is transmitted. A gas cell for detecting the absorbance of a gas with a photodetector, wherein a heater for heating the cell body is provided on the outer periphery of the cell body, and a vacuum space is provided outside the cell window. .
【００１０】したがって、前記セル窓はセル本体を加熱
するヒータからの熱伝達によって高温化されると共に、
セル窓を冷却する熱媒体となる気体（空気など）に接触
することがないので断熱性能を得ることができ、高温を
保つことができる。すなわち、必要最小限の加熱によっ
て測定対象成分の結露および再結晶化を確実に防止で
き、高温ガスの状態を正しく計測することができる。ま
た、光路中に外乱の影響を受けかねない気体が存在しな
いので、それだけ分析精度を向上することができる。Therefore, the temperature of the cell window is raised by heat transfer from a heater for heating the cell body,
Since it does not come into contact with a gas (air or the like) serving as a heat medium for cooling the cell window, heat insulation performance can be obtained and high temperature can be maintained. That is, dew condensation and recrystallization of the measurement target component can be reliably prevented by the necessary minimum heating, and the state of the high-temperature gas can be measured correctly. Further, since there is no gas in the optical path which may be affected by disturbance, the analysis accuracy can be improved accordingly.
【００１１】前記真空の空間が、前記セル本体と同径の
熱伝導率の低い材料からなる筒形状でセル窓の外側に一
端部を取り付けられる筒体と、この筒体の他端部に形成
された光透過窓とからなる密閉空間によって形成される
場合には、真空の空間を容易に形成できるだけでなく、
万一セル窓が破損するような事態が発生したとしても、
セル本体内の高温ガスが外部に漏れ出すことを確実に防
止できる。すなわち、安全性を向上できる。The vacuum space has a cylindrical shape having the same diameter as that of the cell body and made of a material having a low thermal conductivity and having one end attached to the outside of the cell window, and another end formed at the other end of the cylindrical body. In the case of being formed by a closed space consisting of a light-transmitting window, not only can a vacuum space be easily formed,
Should a cell window break,
High temperature gas in the cell body can be reliably prevented from leaking to the outside. That is, safety can be improved.
【００１２】前記セル本体が高温ガスの濃度によってセ
ル長を調節してなり、セル本体の両端部に取り付けられ
た筒体の長さによって全体の長さを一定に形成する場合
には、前記真空の空間を、測定システムのデッドスペー
スと置き換えることにより、セル長を調節しても周囲状
態の変動影響を受けることを防止できる。また、前記真
空の空間を含めた加熱高温ガスセルの全体的な長さが統
一されるので扱いやすくなる。In the case where the cell body is adjusted in cell length by the concentration of high-temperature gas, and the entire length is formed to be constant by the length of the cylinders attached to both ends of the cell body, the vacuum By replacing the space with the dead space of the measurement system, even if the cell length is adjusted, it is possible to prevent the influence of the fluctuation of the surrounding condition. Further, since the entire length of the heated high-temperature gas cell including the vacuum space is unified, it is easy to handle.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照しながら説明する。図１は、本発明の加熱高温ガスセ
ルを用いたガス分析計の例を示している。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a gas analyzer using the heated high-temperature gas cell of the present invention.
【００１４】図１は本発明の加熱高温ガスセル１を搭載
するガス分析計２の一例の全体構成を示す図である。図
１において、３は例えば測定対象試料である高温ガスＧ
を流入するガスセル、４はこのガスセル３に対して照射
する赤外光ＩＲを生成する赤外光源、５は赤外光源４か
らの赤外光ＩＲを変調する干渉計、６はガスセル３から
出力される赤外光ＩＲを検出する例えば半導体検出器な
どの赤外線検出器、７，８，９は光源４からの赤外光Ｉ
Ｒを加熱高温ガスセル３内に導き、検出器６に集光させ
るように配置された反射鏡である。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an example of a gas analyzer 2 equipped with a heated high-temperature gas cell 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 3 denotes a high-temperature gas G which is a sample to be measured, for example.
, An infrared light source that generates infrared light IR for irradiating the gas cell 3, an interferometer 5 that modulates infrared light IR from the infrared light source 4, and an output 6 from the gas cell 3. An infrared detector such as a semiconductor detector for detecting infrared light IR to be emitted;
R is a reflecting mirror arranged to guide R into the heated high-temperature gas cell 3 and focus it on the detector 6.
【００１５】また、１０は前記光学系を形成する各部材
４〜９を配置すると共に、その内部を窒素ガスなどの不
活性ガスによって密閉するか、パージするための容器で
ある。すなわち、前記加熱高温ガスセル３を用いたガス
分析計が、その光学系４〜９を形成した部分を不活性ガ
スによって密封またはパージすることにより、外気の湿
度などの成分による悪影響を受けないようにすることが
できる。なお、本例では前記容器１０は３つのブロック
１０ａ〜１０ｃに分けることにより、それぞれの部分に
適切な方法で外乱の影響を抑制可能とする例を示してい
るが、本発明はこの構成を限定するものではない。Reference numeral 10 denotes a container for arranging the members 4 to 9 forming the optical system and for sealing or purging the inside thereof with an inert gas such as nitrogen gas. That is, the gas analyzer using the heated high-temperature gas cell 3 seals or purges the portion where the optical systems 4 to 9 are formed with an inert gas so as not to be adversely affected by components such as humidity of the outside air. can do. In this example, the container 10 is divided into three blocks 10a to 10c, so that the influence of disturbance can be suppressed by an appropriate method for each part. However, the present invention restricts this configuration. It does not do.
【００１６】また、窒素ガスのような不活性ガスは人体
に無害であるから、これを容器１０内にパージする場合
は容器１０に小さな漏れ部分があっても可能であり、よ
り簡素で実施しやすいが、前記容器１０を密閉できる構
造にして不活性ガスを密封する方がランニングコストを
抑えることができる。さらに、光学系を構成する各部材
４〜９および容器１０が耐圧構造であるなら、不活性ガ
スのパージや封入に代えて前記容器１０内を真空引きす
ることにより、測定対象以外による光吸収をほぼ完全に
除去することができる。Further, since an inert gas such as nitrogen gas is harmless to the human body, it can be purged into the container 10 even if the container 10 has a small leaking part. Although it is easy, the running cost can be suppressed by making the structure capable of sealing the container 10 and sealing the inert gas. Furthermore, if each of the members 4 to 9 and the container 10 constituting the optical system have a pressure-resistant structure, the inside of the container 10 is evacuated instead of purging or sealing with an inert gas, so that light absorption by elements other than the object to be measured is reduced. It can be almost completely removed.
【００１７】本発明の加熱高温ガスセル３はＳＵＳ３１
６などの金属を材料とし赤外光の入射窓１１ａ（セル
窓）と出射窓１１ｂ（セル窓）とを有するほぼ円筒状の
セル本体１１と、このセル本体１１の両セル窓１１ａ，
１１ｂの外側にそれぞれ一端部を取り付けてなる例えば
ガラス製の円筒状の筒体１２と、両筒体１２の他端部に
取り付けられる赤外光透過窓（光透過窓）１２ａとを有
している。なお、セル窓１１ａまたは１１ｂと赤外光透
過窓１２ａによって挟まれた空間Ａは真空引きされて、
その内部において熱媒体となる気体を排除する。The hot high-temperature gas cell 3 of the present invention is made of SUS31.
6, a substantially cylindrical cell body 11 having an entrance window 11a (cell window) and an exit window 11b (cell window) for infrared light, and both cell windows 11a,
A cylindrical tubular body 12 made of, for example, glass and having one end attached to the outside of 11b, and an infrared light transmission window (light transmission window) 12a attached to the other end of both cylinders 12. I have. The space A sandwiched between the cell window 11a or 11b and the infrared light transmitting window 12a is evacuated,
A gas serving as a heat medium is eliminated inside the inside.
【００１８】また、前記セル本体１１の外周にはこれを
加熱するヒータ１３を巻き付けると共に、セル本体１１
内に対する高温ガスＧの流入口１１ｃと流出口１１ｄと
を形成している。ヒータ１３はセル本体１１を常時高温
に加熱するように温調されており、高温ガスＧに含まれ
る各成分がセル本体１２で結露することがないようにし
ている。A heater 13 for heating the cell body 11 is wound around the outer periphery of the cell body 11 and the cell body 11
An inflow port 11c and an outflow port 11d of the high-temperature gas G to the inside are formed. The temperature of the heater 13 is controlled so that the cell body 11 is always heated to a high temperature, so that the components contained in the high-temperature gas G do not form dew on the cell body 12.
【００１９】さらに、ヒータ１３からの熱は両セル窓１
１ａ，１１ｂに伝達し、セル窓１１ａ，１１ｂの温度を
ほぼセル本体１１と同程度に加熱する。このとき、セル
窓１１ａ，１１ｂの外側には筒体１２と、赤外光透過窓
１２ａによって真空の空間Ａが形成されているので、外
気とセル窓１１ａ，１１ｂとの熱交換を遮断することが
できる。つまり、ヒータ１３から発生しセル本体１１を
介してセル窓１１ａ，１１ｂに伝わった熱は、何らかの
熱媒体を介して外部に放熱されることがない。Further, heat from the heater 13 is applied to both cell windows 1.
The temperature is transmitted to the cell windows 11a and 11b, and the temperatures of the cell windows 11a and 11b are heated to approximately the same level as the cell body 11. At this time, since the vacuum space A is formed by the cylindrical body 12 and the infrared light transmitting window 12a outside the cell windows 11a and 11b, heat exchange between the outside air and the cell windows 11a and 11b is blocked. Can be. That is, the heat generated from the heater 13 and transmitted to the cell windows 11a and 11b through the cell body 11 is not radiated to the outside through any heat medium.
【００２０】言い換えれば、上記構成のセル窓１１ａ，
１１ｂに加わる熱は対流熱伝達することも、熱伝導によ
って外部に伝達することもないので、ほとんど冷却され
ることがない。したがって、セル窓１１ａ，１１ｂだけ
が空気などの外気で冷却されることによって、セル窓１
１ａ，１１ｂにおいて結露や再結晶化が発生することを
確実に防止できる。In other words, the cell windows 11a, 11
Since the heat applied to 11b does not transfer by convection heat nor transfer to the outside by heat conduction, it is hardly cooled. Therefore, only the cell windows 11a and 11b are cooled by outside air such as air, so that the cell windows 1a and 11b are cooled.
Dew condensation and recrystallization in 1a and 11b can be reliably prevented.
【００２１】なお、本明細書において真空の空間Ａと表
現するのは真空ポンプ等によって気体を排除して、その
空間Ａに熱媒体となる気体が存在しないということがで
きる程度のものを示しており、僅かに気体が残されてい
ても熱伝達にほぼ影響を与えないものも含まれる。In this specification, the term "vacuum space A" is used to denote a space in which gas can be excluded by a vacuum pump or the like and no gas serving as a heat medium exists in the space A. In some cases, even if a slight amount of gas remains, it has almost no effect on heat transfer.
【００２２】また、上記構成の加熱高温ガスセル３はい
わばセル窓１１ａ，１１ｂに加えて別のセル窓（光透過
窓）１２ａを有している。したがって、サンプル供給状
態の異常などにより、たとえセル窓１１ａ，１１ｂの破
損が生じたとしても、光透過窓１２ａにより外部からは
遮断されているので、サンプルガスＧが周囲へ漏出する
ことを防止できる。とりわけ、測定対象であるサンプル
ガスＧに毒性がある場合には、サンプルガスＧが周囲に
漏れないことが付加価値として重要である。The heated high-temperature gas cell 3 having the above-described structure has another cell window (light transmission window) 12a in addition to the cell windows 11a and 11b. Therefore, even if the cell windows 11a and 11b are damaged due to an abnormality in the sample supply state, the sample gas G can be prevented from leaking to the surroundings because the cell windows 11a and 11b are blocked from the outside by the light transmission window 12a. . In particular, when the sample gas G to be measured has toxicity, it is important as added value that the sample gas G does not leak to the surroundings.
【００２３】さらに、上記構成の加熱高温ガスセル３を
用いることにより、その全体的な長さを任意に調節する
ことができる。図２は加熱高温ガスセル３の変形例を示
す図である。Further, by using the heated high-temperature gas cell 3 having the above-described structure, the overall length thereof can be arbitrarily adjusted. FIG. 2 is a view showing a modification of the heated high-temperature gas cell 3.
【００２４】図２（Ａ）はセル本体１１の光路長を長く
設定した場合の加熱高温ガスセル１４の構成を示し、図
２（Ｂ）はセル本体１１の光路長を短く設定した場合の
加熱高温ガスセル１５の構成を示している。FIG. 2A shows the configuration of the heated high-temperature gas cell 14 when the optical path length of the cell body 11 is set long, and FIG. 2B shows the configuration of the heated high-temperature gas cell 14 when the optical path length of the cell body 11 is set short. 2 shows a configuration of a gas cell 15.
【００２５】図２（Ａ），２（Ｂ）において、Ｌは加熱
高温ガスセル１４，１５の全体的な長さを示しており、
この長さＬは図１において説明した加熱高温ガスセル３
の設置部分の長さ（容器１０ｂ，１０ｃの間の距離）と
同じとする。Ｌ1 ，Ｌ2 は加熱高温ガスセル１４，１５
の光路長であり、測定対象となるサンプルガスＧの濃度
によって適宜選択可能としている。2 (A) and 2 (B), L indicates the overall length of the heated high-temperature gas cells 14, 15.
The length L is equal to the heating high temperature gas cell 3 described in FIG.
(The distance between the containers 10b and 10c). L 1 and L 2 are heated high-temperature gas cells 14 and 15
The optical path length can be appropriately selected depending on the concentration of the sample gas G to be measured.
【００２６】本例の場合、セル本体１１の光路長Ｌ1 ，
Ｌ2 の長短によって生じるデッドスペースは筒体１２で
占有する真空の空間Ａの光路長によって調節される構成
となる。つまり、セル本体１１が高温ガスＧの濃度によ
ってセル長Ｌ1 ，Ｌ2 を調節してなり、セル本体１１の
両端部に取り付けられた筒体１２の長さによって全体の
長さＬを一定に形成する構成としている。In the case of this example, the optical path length L 1 of the cell body 11,
The dead space generated by the length of L 2 is adjusted by the optical path length of the vacuum space A occupied by the cylinder 12. That is, the cell body 11 adjusts the cell lengths L 1 and L 2 according to the concentration of the high-temperature gas G, and keeps the entire length L constant by the length of the cylinders 12 attached to both ends of the cell body 11. It is configured to be formed.
【００２７】より詳述すると、図２（Ａ）に示す加熱高
温ガスセル１４はその光路長Ｌ1 が、図２（Ｂ）に示す
加熱高温ガスセル１５の光路長Ｌ2 よりも長く形成して
いるので、加熱高温ガスセル１４は加熱高温ガスセル１
５よりも濃度の低いサンプルガスＧを測定する場合に用
いることができる。逆に、加熱高温ガスセル１４におい
て光吸収の測定範囲をオーバーするようなサンプルガス
Ｇの場合には、加熱高温ガスセル１５のように光路長Ｌ
2 がより短くなっているものを使用する。More specifically, the optical path length L 1 of the heated high-temperature gas cell 14 shown in FIG. 2A is longer than the optical path length L 2 of the heated high-temperature gas cell 15 shown in FIG. 2B. Therefore, the heated high-temperature gas cell 14 is
It can be used when measuring a sample gas G having a concentration lower than 5. Conversely, in the case of a sample gas G that exceeds the measurement range of light absorption in the heated high-temperature gas cell 14, the optical path length L
Use one with 2 shorter.
【００２８】何れにしても、加熱高温ガスセル３，１
４，１５の全体的な長さＬが共通となっているので、こ
れらの加熱高温ガスセル３，１４，１５を取り替えて
も、図２に示した光学系に外気に接する隙間を作ること
がなく、周囲環境の変動、例えばＣＯ2 ガス量、Ｈ2 Ｏ
ガス量、空気のゆらぎなどの測定に対する悪影響を排除
することができる。つまり、より高精度の測定を行うこ
とができる。In any case, the heated high-temperature gas cells 3 and 1
Since the overall length L of the heating high-temperature gas cells 3, 14 and 15 is changed, there is no gap in the optical system shown in FIG. Changes in the surrounding environment, such as the amount of CO 2 gas, H 2 O
Adverse effects on the measurement such as gas amount and air fluctuation can be eliminated. That is, more accurate measurement can be performed.
【００２９】さらに、ヒータ１３から発生した熱はセル
本体１１を介してセル窓１１ａ，１１ｂに容易に伝達
し、セル窓１１ａ，１１ｂを高温に加熱するが、筒体１
２は熱伝導率の低い材料の一例であるガラスによって形
成されているので、ヒータ１３からの熱が筒体１２を介
して外部に伝達することを効果的に防止できる。従っ
て、セル本体１１を高温に加熱している状態でもこの熱
が外部の機器に悪影響を及ぼすことを防止できる。逆
に、セル窓１１ａ，１１ｂが外気などによって冷却され
て、サンプルガスＧの結露や再結晶が発生することも防
止できる。Further, the heat generated from the heater 13 is easily transmitted to the cell windows 11a and 11b through the cell body 11 and heats the cell windows 11a and 11b to a high temperature.
2 is made of glass, which is an example of a material having low thermal conductivity, so that heat from the heater 13 can be effectively prevented from being transmitted to the outside via the cylindrical body 12. Therefore, even when the cell body 11 is heated to a high temperature, this heat can be prevented from adversely affecting external devices. Conversely, it is possible to prevent the cell windows 11a and 11b from being cooled by the outside air or the like, thereby preventing the sample gas G from being dewed or recrystallized.
【００３０】加えて、図２（Ａ），（Ｂ）に仮想線によ
って示すように、ヒータ１３を筒体１２の一端部（セル
窓１１ａ，１１ｂに近い部分）まで拡大した場合には、
セル窓１１ａ，１１ｂの加熱をより確実に行うことがで
きる。このように構成することによって、筒体１２の一
端部においてヒータ１３から発生し、セル窓１１ａ，１
１ｂを加熱するための熱が筒体１２の一端部側外周から
外気に放出されることを防止できる。In addition, as shown by phantom lines in FIGS. 2A and 2B, when the heater 13 is expanded to one end of the cylindrical body 12 (a part close to the cell windows 11a and 11b),
The heating of the cell windows 11a and 11b can be performed more reliably. With this configuration, the cell window 11 a, 1 is generated from the heater 13 at one end of the cylindrical body 12.
The heat for heating 1b can be prevented from being released to the outside air from the outer periphery of the one end of the cylindrical body 12.
【００３１】なお、前記加熱高温ガスセル３を用いたガ
ス分析計は、干渉計５を用いたガス分析計２に限定され
るものではなく、非分散形赤外線ガス分析計や、紫外線
など波長の異なる光を用いる分析計など、光の吸光度を
測定するガス分析計であればどんなものにも活用するこ
とができる。It should be noted that the gas analyzer using the heated high-temperature gas cell 3 is not limited to the gas analyzer 2 using the interferometer 5, but may be a non-dispersive infrared gas analyzer or a different wavelength such as an ultraviolet ray. It can be used for any gas analyzer that measures the absorbance of light, such as an analyzer that uses light.
【００３２】さらに、上述の各例ではセル窓の外側に設
けた真空の空間Ａは、前記セル本体１１とほぼ同径の熱
伝導率の低い材料からなる筒形状でセル窓１１ａ，１１
ｂの外側に一端部を取り付けられる筒体１２と、この筒
体１２の他端部に形成された光透過窓１２ａによって形
成した例を開示しているが、本発明はこの構成を限定す
るものではない。すなわち、前記ガスセル本体１１を全
体として真空引きされた空間Ａ内に配置した状態でガス
分析することも可能である。この場合、加熱高温ガスセ
ルはセル本体１１およびその周囲を真空引きするための
容器を含む。Further, in each of the above-mentioned examples, the vacuum space A provided outside the cell window has a cylindrical shape made of a material having a low thermal conductivity and substantially the same diameter as the cell body 11 and has a cell shape.
b, an example in which a cylindrical body 12 having one end attached thereto and a light transmitting window 12a formed in the other end of the cylindrical body 12 is disclosed, but the present invention limits this configuration. is not. That is, it is possible to perform gas analysis in a state where the gas cell main body 11 is entirely disposed in the evacuated space A. In this case, the heated high-temperature gas cell includes a container for evacuating the cell body 11 and its surroundings.
【００３３】また、前記筒体１２を設ける場合に、上述
の例では筒体１２を構成する材料として熱伝導率の低い
材料の一例としてガラスからなる例を開示しているが、
本発明はこれに限られるものではなく、ガラスに一部金
属を組み合わせたもので形成されていてもよい。In the case where the cylinder 12 is provided, the above-mentioned example discloses an example in which the cylinder 12 is made of glass as an example of a material having a low thermal conductivity.
The present invention is not limited to this, and may be formed by combining glass with a part of metal.
【００３４】図３は前記筒体１２の部分の構成を拡大し
て示す図である。図３において、１２Ａ，１２Ｂはそれ
ぞれ異なる材質で形成された筒部分であり、その一端部
分１２Ａを金属、他端部分１２Ｂをガラスによって形成
する。また、この一端部分１２Ａと他端部分１２Ｂは融
着によって接合されており、一端部分１２Ａの端部には
取り付け用のフランジ１２ｂを設けている。なお、図３
において図１，２と同じ符号を付した部材は同一または
同等の部材であるから、その詳細な説明を省略する。FIG. 3 is an enlarged view showing the structure of the cylindrical body 12. As shown in FIG. In FIG. 3, reference numerals 12A and 12B denote cylindrical portions each formed of a different material. One end portion 12A is formed of metal and the other end portion 12B is formed of glass. The one end portion 12A and the other end portion 12B are joined by fusion, and a mounting flange 12b is provided at an end of the one end portion 12A. Note that FIG.
1 and 2 are the same or equivalent members, and the detailed description thereof will be omitted.
【００３５】１６は前記フランジ１２ｂを用いて筒体１
２をセル本体１１に取り付けるための止めネジ、１７は
前記止めネジ１６によって筒体１２をセル本体１１に取
り付けたときにその接合部分の気密性を保つためのメタ
ルＯリング、１２ｃは前記金属部分に設けられた吸引開
口部であって、この吸引開口部１２ｃには真空ポンプ１
８がバルブ１９を介して接続されている。Numeral 16 denotes a cylinder 1 using the flange 12b.
2 is a set screw for attaching the cylindrical body 12 to the cell body 11, 17 is a metal O-ring for maintaining the airtightness of the joint portion when the cylindrical body 12 is attached to the cell body 11 by the set screw 16, and 12 c is the metal part The suction opening 12c is provided in the vacuum pump 1
8 is connected via a valve 19.
【００３６】すなわち、前記止めネジ１６によって筒体
１２をセル本体１１に取り付けた後に、前記真空ポンプ
１８を稼働することにより、筒体１２，光透過窓１２ａ
セル本体１１およびセル窓１１ａなどによって閉ざされ
た空間Ａ（セル窓１１ａと光透過窓１２ａによって挟ま
れた空間）を容易に真空にすることができる。That is, after the cylinder 12 is attached to the cell main body 11 by the set screw 16, the vacuum pump 18 is operated so that the cylinder 12, the light transmitting window 12 a
The space A (the space between the cell window 11a and the light transmission window 12a) closed by the cell body 11 and the cell window 11a can be easily evacuated.
【００３７】また、金属部分１２Ａは筒体１２の一端部
にのみ形成されているので、ヒータ１３からの熱は金属
部分１２Ａには容易に伝わるものの、これ以上の熱の伝
達は他端側に形成されたガラスなどの熱伝導率の低い材
料からなる他端部分１２Ｂによって阻まれるので、この
熱が外部に容易に発散することもない。すなわち、筒体
１２は全体として熱伝導率の低い材料からなる。Further, since the metal portion 12A is formed only at one end of the cylindrical body 12, heat from the heater 13 is easily transmitted to the metal portion 12A, but further heat is transmitted to the other end. Since the heat is blocked by the other end portion 12B made of a material having a low thermal conductivity such as formed glass, the heat is not easily radiated to the outside. That is, the cylindrical body 12 is made of a material having a low thermal conductivity as a whole.
【００３８】そして、一端部分１２Ａを、形成後に加工
可能な材料の一例である金属によって形成することによ
りフランジ１２ａに対する止めネジ１６挿通用の孔の形
成や、前記吸引開口部１２ｃの形成を容易に行うことが
できる。By forming the one end portion 12A of a metal which is an example of a material which can be processed after the formation, it is easy to form a hole for inserting the set screw 16 into the flange 12a and to form the suction opening 12c. It can be carried out.
【００３９】さらに、上述した各例に示す加熱高温セル
３，１４，１５は高温に加熱した状態でその成分を測定
する必要のある全てのガスを、その種類に関係なくサン
プルガスＧとして使用することが可能である。Further, the heating high-temperature cells 3, 14 and 15 shown in each of the above-described examples use all gases whose components need to be measured in a state of being heated to a high temperature as the sample gas G regardless of the type. It is possible.
【００４０】特に、サンプルガスＧが高温ガスであって
もセル内で結露や再結晶が生じることがないので、極め
て正確に再現性のよい薄膜の生成を可能とする。また、
本発明の加熱高温ガスセルを用いることにより、外気の
成分変化による測定値への影響を最小限に抑えることが
できるので、その精度向上を達成できる。In particular, even when the sample gas G is a high-temperature gas, dew condensation and recrystallization do not occur in the cell, so that it is possible to extremely accurately form a thin film having good reproducibility. Also,
By using the heated high-temperature gas cell of the present invention, the influence on the measured value due to a change in the components of the outside air can be minimized, and the accuracy can be improved.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の加熱高温
ガスセルを用いれば、セル窓がセル本体を加熱するヒー
タからの熱伝達によって高温化され、これを冷却する熱
媒体となる気体がセル窓に接することがないので断熱性
能を得ることができ、高温を保つことができる。すなわ
ち、外気などによってセル窓が冷却して測定対象成分が
セル窓上で結露したり再結晶化することを効果的に防止
できる。また、光学系の光路中に外乱の影響を受けかね
ない気体が存在しないので、それだけ分析精度を向上す
ることができる。As described above, when the heated high-temperature gas cell of the present invention is used, the temperature of the cell window is raised by the heat transfer from the heater for heating the cell body, and the gas serving as the heat medium for cooling the cell window is heated. Since it does not come into contact with the window, heat insulation performance can be obtained and high temperature can be maintained. That is, it is possible to effectively prevent the component to be measured from being condensed or recrystallized on the cell window due to the cooling of the cell window by outside air or the like. Further, since there is no gas in the optical path of the optical system which may be affected by disturbance, the analysis accuracy can be improved accordingly.
【図１】本発明の加熱高温ガスセルを用いたガス分析計
の構成を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a gas analyzer using a heated high-temperature gas cell of the present invention.
【図２】加熱高温ガスセルの変形例を示す図である。FIG. 2 is a view showing a modified example of the heated high-temperature gas cell.
【図３】加熱高温ガスセルの部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of a heated high-temperature gas cell.
３…加熱高温セル本体、４…光源、６…検出器、１１…
セル本体、１１ａ，１１ｂ…セル窓、１２…筒体、１２
ａ…光透過窓、１３…ヒータ、Ａ…真空の空間（密閉空
間）、Ｇ…高温ガス、ＩＲ…光（赤外光）、Ｌ1 ，Ｌ2
…セル長、Ｌ…全体の長さ。3 ... heated high-temperature cell body, 4 ... light source, 6 ... detector, 11 ...
Cell body, 11a, 11b: Cell window, 12: Cylindrical body, 12
a: light transmission window, 13: heater, A: vacuum space (closed space), G: high temperature gas, IR: light (infrared light), L 1 , L 2
... cell length, L ... overall length.
Claims (1)
入すると共に光源からの光を透過させるセル窓を有し高
温ガスによる吸光度を光検出器によって検出するための
ガスセルであって、セル本体の外周にセル本体を加熱す
るヒータを設けると共に、前記セル窓の外側に真空の空
間を設けてあることを特徴とする加熱高温ガスセル。1. A gas cell having a cell window through which a high-temperature gas to be measured flows into a cell main body and through which light from a light source is transmitted, for detecting absorbance by the high-temperature gas with a photodetector, wherein the cell main body is provided. A heated high-temperature gas cell, wherein a heater for heating the cell body is provided on the outer periphery of the cell, and a vacuum space is provided outside the cell window.
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