JP2012150095A - ガス濃度測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試料ガス中の測定対象物の濃度を測定するガス濃度測定装置であって、光源が配置された光源ユニットと、前記光源の光路上に配置され、試料セルユニットと、前記光源の光路上に配置され、前記試料セルユニットを透過した前記光源の光を受光して前記測定対象物の濃度を測定する濃度測定センサが配置されたセンサユニットと、前記濃度測定センサ近傍に前記試料ガスを導入する導入手段とを備えたガス濃度測定装置。
【選択図】図1
Description
本発明の一見地に係るガス濃度測定装置は、試料ガス中の測定対象物の濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
光源を有する光源ユニットと、
光源の光路上に配置され、試料ガスが導入される試料セルユニットと、
光源の光路上に配置され、試料セルユニットを透過した光源の光を受光して測定対象物の濃度を測定する濃度測定センサを有するセンサユニットと、
試料ガスをセンサユニット又は光源ユニットの近傍に供給し、当該センサユニット又は光源ユニットの内部を試料ガスの雰囲気で満たすための導入手段とを備えることを特徴とする。
この構成により、光断続機構の近傍が試料ガスの雰囲気で満たされるので、測定環境雰囲気が変動する場合であっても、安定かつ正確に試料ガス中の測定対象物の濃度を測定することが可能である。特に、光断続機構を駆動するためのモータや外部電源が必要となり全体の部品点数が増加する結果、試料セルと濃度測定センサ又は光源との間に隙間が生じやすい。したがって、導入手段を光断続機構の近傍に設けることで、
光断続機構を設けたガス濃度測定装置における問題が解決される。
本実施の形態にかかるガス濃度測定装置1は、図1に示されるように、光源2が配置された光源ユニット3と、上記光源2の光路上に配置され、試料ガスが導入される試料セルユニット4と、上記光源2の光路上に配置され、上記試料セルユニット4を透過した上記光源2の光を受光して上記測定対象物の濃度を測定する濃度測定センサ5が配置されたセンサユニット6と、上記試料ガスを導入する導入手段7とを備えてなる。
log10(I1/I0)=−εcl (1)
(式中I0は入射光の強度、I1は出射光の強度、εはモル吸光係数、cはサンプル濃度、lは吸光層の厚さを指す)
以下、導入手段7が試料ガスをセンサユニット6に供給する実施形態を説明する。
・実施の形態1では、図1に示されるような試料セルユニット4とセンサユニット6との接続部41を覆うカバーを採用し、試料セルユニット4から導出された試料ガスを当該カバー内に導入している。具体的には、導出手段としてのカバーは、試料セルユニット4の本体部20の外周を覆うように配置されている。カバーには、本体部20から延びる導入管23が接続されている。また、カバーには、導出口25が設けられている。
・後述する実施の形態3では、試料セルユニット4とセンサユニット6とを隔てる隔壁に連通孔(図3および図4参照)を設けて導入手段7としている。
・後述する実施の形態4では、図5に示されるように、試料セルユニット4とセンサユニット6を接続する流路を別途設け、センサユニット6の一部(図5では側壁)に試料ガスの出口を設ける構成とする。
本実施の形態におけるガス濃度測定装置は、測定対象物がH2Oである以外は実施の形態1と同様であり、装置の構成そのものは図1および図2に示される実施の形態1にかかるガス濃度測定装置1と同様であるため、同一の参照符号を付して説明を省略する。
本実施の形態におけるガス濃度測定装置9は、図3および図4に示されるように、試料セルユニット4とセンサユニット6とを隔てる隔壁に連通孔を設けて導入手段7とした以外は実施の形態1と同様であり、同一の参照符号を付して説明を省略する。図3では、試料ガスが試料セルユニットに設けられた導入口21により導入され、センサユニット6に設けられた導出口27により排出される。なお、試料ガスが医療用空気などの特に汚染されていないガスの場合、センサユニット6内の濃度測定センサ5やその近傍が汚染されるおそれが無いことから、図4に示されるように、図3の導入口21を導出口として使用し、図3の導出口27を導入口として使用することも可能である。
本実施の形態におけるガス濃度測定装置10は、図5に示されるように、試料セルユニット4とセンサユニット6とを接続する流路31を設けて導入手段7とし、センサユニット6に試料ガスの導出口27を設けた以外は実施の形態1と同様であり、同一の参照符号を付して説明を省略する。図5では、当該流路31は試料セルユニット4の下部側壁からセンサユニット6の底部に接続されているが、当該流路を設ける箇所は特に制限されない。
本実施の形態におけるガス濃度測定装置11は、図6に示されるように、導入手段7にスクラバ12が設けられている以外は実施の形態1と同様であり、同一の参照符号を付して説明を省略する。
以下に述べる実施形態では、図7に示すように、ガス濃度測定装置51は、試料セルユニット53と比較セルユニット55が並んで配置され、それぞれに対応する一対の光源57、一対の濃度測定センサ59(コンデンサマイクロフォンなどのニューマチック検出器を含む)、一対の光学フィルタ61が設けられている。試料セルユニット53及び比較セルユニット55と一対の光学フィルタ61との間には、光断続手段8としてのチョッパーが設けられている。試料セルユニット53には、試料ガスが導入される導入口54が設けられている。
以下、導入手段7が試料ガスを光源ユニット3に供給する実施形態を説明する。なお、ガス濃度測定装置71の基本的な構造は実施の形態6と同様であるので説明を省略する。
その結果、光源ユニット56内が試料ガスで充満されることとなる。そのため、安定かつ正確な測定が可能となる。
導入管にスクラバを設けてもよい。
導入手段として、試料セルの光源側隔壁に連通孔を形成してもよい。
前記実施形態では、いずれも光断続手段を有していた。しかし、光断続手段を有していないガス濃度測定装置において導入手段を設けてもよい。その場合にも前述と同様の効果が得られる。なお、この場合は、赤外線光源から発せられる赤外線そのものが間欠的に照射される。
光源:赤外線光源(カンタル線、約7W)
試料ガス:N2(流速:1L/min)
測定対象物:CO2
濃度測定センサ:焦電型赤外線検出器(パイロセンサ)
光断続手段:チョッパー(回転周波数:5Hz)
導入手段:プラスチック製カバー
ガス濃度測定装置の設置場所:(株)堀場製作所内実験室
上記ガス濃度測定装置を用いてCO2濃度の経時変化を測定した。結果を図9に示す。
表1における参照符号Rcは周辺CO2濃度(ppm)を示し、参照符号R1は実施例1のCO2濃度測定結果(FS%(Full Scale %))を示す。
導入手段を設けない上記ガス濃度測定装置を用いてCO2濃度の経時変化を測定した。結果を図9に示す。参照符号R2は比較例1のCO2濃度測定結果(FS%)を示す。
例えば、実施の形態1〜5のガス濃度測定装置の基本的構造に対して、実施の形態6又は7の導出手段を適用してもよい。さらに実施の形態6及び7のガス濃度測定装置の基本的構造に対して実施の形態1〜5のいずれかの導出手段を適用してもよい。
また、前記実施形態では、光源側及びセンサ側のいずれか一方のみに導入手段を設けていたが、両側に導入手段を設けてもよい。
2 光源
3 光源ユニット
4 試料セルユニット
5 濃度測定センサ
6 センサユニット
6a 赤外線透過窓
7 導入手段
8 光断続手段
8a モータ
8b チョッパー
12 スクラバ
19 装置収納ケース
A 光路
A1 試料ガスの経路
A2 チョッパーの回転方向
G ガスケット
Rc 周辺CO2濃度
R1 実施例1のCO2濃度測定結果
R2 比較例1のCO2濃度測定結果
S 隙間
Claims (6)
- 試料ガス中の測定対象物の濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
光源を有する光源ユニットと、
前記光源の光路上に配置され、試料ガスが導入される試料セルユニットと、
前記光源の光路上に配置され、前記試料セルユニットを透過した前記光源の光を受光して前記測定対象物の濃度を測定する濃度測定センサを有するセンサユニットと、
前記試料ガスを前記センサユニット又は前記光源ユニットの近傍に供給し、当該センサユニット又は前記光源ユニットの内部を前記試料ガスの雰囲気で満たすための導入手段とを備えたガス濃度測定装置。 - 前記導入手段は、前記試料セルユニットと前記センサユニット又は前記光源ユニットとの接続部を覆うカバーである請求項1記載のガス濃度測定装置。
- 前記センサユニット又は前記光源ユニットに、赤外線光源から発せられた赤外線を間欠的に遮蔽する光断続機構が設けられてなる請求項1または2記載のガス濃度測定装置。
- 前記導入手段は、前記光断続機構の近傍に設けられている、請求項2又は3に記載のガス濃度測定装置。
- 前記試料ガス中の測定対象物が、二酸化炭素または水である請求項1〜4のいずれかに記載のガス濃度測定装置。
- 前記導入手段が、スクラバをさらに備える請求項1〜5のいずれかに記載のガス濃度測定装置。
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