JP3024904B2 - 光学式ガス分析計 - Google Patents
光学式ガス分析計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば赤外線ガス分
析計などの光学式ガス分析計に関する。
析計などの光学式ガス分析計に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線ガス分析計を用いて、例えばボイ
ラー燃焼ガスに含まれるＮＯX （一酸化窒素ガス）の濃
度を分析する場合、ベースガス（測定対象である特定成
分以外で濃度の高いガスのことをいう）の種類の違いに
よって感度に差が生ずることが知られている。これは、
例えばゼロ校正を窒素ガス（Ｎ2 ）によって行い、測定
時に大気〔Ｎ2 ７９％、Ｏ2 （酸素）２１％〕を吸引し
た場合、指示誤差が生ずることがある。図８は、このこ
とを説明するための図で、横軸はサンプルガスラインに
おけるＯ2 濃度を表し、縦軸は測定されたＮＯX 濃度を
表している。
ラー燃焼ガスに含まれるＮＯX （一酸化窒素ガス）の濃
度を分析する場合、ベースガス（測定対象である特定成
分以外で濃度の高いガスのことをいう）の種類の違いに
よって感度に差が生ずることが知られている。これは、
例えばゼロ校正を窒素ガス（Ｎ2 ）によって行い、測定
時に大気〔Ｎ2 ７９％、Ｏ2 （酸素）２１％〕を吸引し
た場合、指示誤差が生ずることがある。図８は、このこ
とを説明するための図で、横軸はサンプルガスラインに
おけるＯ2 濃度を表し、縦軸は測定されたＮＯX 濃度を
表している。
【０００３】上述の誤差は、従来においては、ほとんど
の場合、補正されず、補正されたとしても，前記影響値
を固定値として補正するようにしていた。このような手
法は、ＮＯX ガスなどの特定成分を一般的な精度で測定
する場合には、それほど問題にはならないが、高精度で
測定する場合にはこのような手法は不向きであった。
の場合、補正されず、補正されたとしても，前記影響値
を固定値として補正するようにしていた。このような手
法は、ＮＯX ガスなどの特定成分を一般的な精度で測定
する場合には、それほど問題にはならないが、高精度で
測定する場合にはこのような手法は不向きであった。
【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、ベースガス種の違いによる感度差を補正し、
高精度で測定を行うことができる光学式ガス分析計を提
供することを目的としている。
たもので、ベースガス種の違いによる感度差を補正し、
高精度で測定を行うことができる光学式ガス分析計を提
供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、燃焼排ガス中の特定の測定対象成分を
検出する光学式ガス分析計において、燃焼排ガス中の炭
酸ガスの濃度を連続的に測定し、この炭酸ガス濃度から
瞬時毎の酸素ガス濃度を求め、この酸素ガス濃度に基づ
いて酸素ガスによる影響を補正するように構成してい
る。
め、この発明は、燃焼排ガス中の特定の測定対象成分を
検出する光学式ガス分析計において、燃焼排ガス中の炭
酸ガスの濃度を連続的に測定し、この炭酸ガス濃度から
瞬時毎の酸素ガス濃度を求め、この酸素ガス濃度に基づ
いて酸素ガスによる影響を補正するように構成してい
る。
【０００６】前記炭酸ガス濃度を測定するに際して、サ
ンプルガスとしての燃焼排ガスが供給されるセルに炭酸
ガス用のセンサを設けるようにしたり、あるいは、前記
セルとは別にサンプルガスが供給されるセルを設け、こ
のセルによって炭酸ガス濃度を測定するようにしてもよ
い。
ンプルガスとしての燃焼排ガスが供給されるセルに炭酸
ガス用のセンサを設けるようにしたり、あるいは、前記
セルとは別にサンプルガスが供給されるセルを設け、こ
のセルによって炭酸ガス濃度を測定するようにしてもよ
い。
【０００７】
【作用】この発明によれば、校正ガスとサンプルガスと
におけるベースガス種の差に起因する測定対象成分の感
度差を補正することができ、従来より高精度で測定する
ことができる。
におけるベースガス種の差に起因する測定対象成分の感
度差を補正することができ、従来より高精度で測定する
ことができる。
【０００８】
【実施例】図１は、この発明の第１実施例を示し、例え
ばサンプルガスとしてのボイラー燃焼ガス中に含まれる
ＮＯX を分析する赤外線ガス分析計の構成を示してい
る。この図１において、１は例えば円筒状のセルで、ス
テンレス鋼など耐腐蝕性の材料よりなり、その内面は適
宜鏡面仕上げされている。このセル１には、サンプルガ
スＳやリファレンスガスＲなどのガスの入口２、出口３
が形成されるとともに、その両端部は、赤外線透過性材
料よりなるセル窓４，５で閉塞されている。
ばサンプルガスとしてのボイラー燃焼ガス中に含まれる
ＮＯX を分析する赤外線ガス分析計の構成を示してい
る。この図１において、１は例えば円筒状のセルで、ス
テンレス鋼など耐腐蝕性の材料よりなり、その内面は適
宜鏡面仕上げされている。このセル１には、サンプルガ
スＳやリファレンスガスＲなどのガスの入口２、出口３
が形成されるとともに、その両端部は、赤外線透過性材
料よりなるセル窓４，５で閉塞されている。
【０００９】６はセル１に対してサンプルガスＳとリフ
ァレンスガスＲとを交互に一定周期で切換え供給する、
例えばロータリバルブよりなるガス切換え供給部であ
る。すなわち、６１はバルブ本体で、このバルブ本体６
１には、サンプルガスＳの入口６２、リファレンスガス
Ｒの入口６３、サンプルガスＳまたはリファレンスガス
Ｒをセル１に供給するガス供給口６４、ガス排出口６５
が開設されるとともに、図示してないモータによって矢
印方向に回転する切換え部材６６が設けられている。な
お、図示してないが、セル１のガス入口２とガス切換え
供給部６のガス供給口６４との間は適宜の配管で接続さ
れている。
ァレンスガスＲとを交互に一定周期で切換え供給する、
例えばロータリバルブよりなるガス切換え供給部であ
る。すなわち、６１はバルブ本体で、このバルブ本体６
１には、サンプルガスＳの入口６２、リファレンスガス
Ｒの入口６３、サンプルガスＳまたはリファレンスガス
Ｒをセル１に供給するガス供給口６４、ガス排出口６５
が開設されるとともに、図示してないモータによって矢
印方向に回転する切換え部材６６が設けられている。な
お、図示してないが、セル１のガス入口２とガス切換え
供給部６のガス供給口６４との間は適宜の配管で接続さ
れている。
【００１０】７は一方のセル窓４に対向して設けられる
赤外光源、８は他方のセル窓５に対向して設けられる、
ＮＯX 濃度を検出するための例えばコンデンサマイクロ
ホン型検出器よりなる光検出器である。そして、９はこ
のＮＯX 濃度検出器８とセル窓５との間に介装される、
例えば多層膜干渉フィルタよりなる光学フィルタであ
る。
赤外光源、８は他方のセル窓５に対向して設けられる、
ＮＯX 濃度を検出するための例えばコンデンサマイクロ
ホン型検出器よりなる光検出器である。そして、９はこ
のＮＯX 濃度検出器８とセル窓５との間に介装される、
例えば多層膜干渉フィルタよりなる光学フィルタであ
る。
【００１１】前記ＮＯX 濃度検出器８は、主検出器とし
て機能する第１検出部８１と補償検出器として機能する
第２検出部８２とからなる。そして、第１検出部８１
は、セル１を透過した光が入射する第１受光室８１ａ
と、この第１受光室８１ａと連通する室８１ｂと、この
室８１ｂと可撓性の隔膜８１ｃで仕切られ、固定電極８
１ｄを備えた室８１ｅとからなる。また、第２検出部８
２は、第１受光部８１ａと光学的に直列に配置された第
２受光室８２ａと、この第２受光室８２ａと連通する室
８２ｂと、この室８２ｂと可撓性の隔膜８２ｃで仕切ら
れ、固定電極８２ｄを備えた室８２ｅとからなる。な
お、７１ｆ，７２ｆは受光室７１ａ，７２ａのそれぞれ
入光側に設けられた赤外線透過性材料よりなる受光窓で
ある。
て機能する第１検出部８１と補償検出器として機能する
第２検出部８２とからなる。そして、第１検出部８１
は、セル１を透過した光が入射する第１受光室８１ａ
と、この第１受光室８１ａと連通する室８１ｂと、この
室８１ｂと可撓性の隔膜８１ｃで仕切られ、固定電極８
１ｄを備えた室８１ｅとからなる。また、第２検出部８
２は、第１受光部８１ａと光学的に直列に配置された第
２受光室８２ａと、この第２受光室８２ａと連通する室
８２ｂと、この室８２ｂと可撓性の隔膜８２ｃで仕切ら
れ、固定電極８２ｄを備えた室８２ｅとからなる。な
お、７１ｆ，７２ｆは受光室７１ａ，７２ａのそれぞれ
入光側に設けられた赤外線透過性材料よりなる受光窓で
ある。
【００１２】そして、前記第１検出部８１には、ＮＯX
の吸収波長帯域に相当する赤外線を吸収するガスが封入
されているが、赤外吸収波長帯域の重なりからＨ2 Ｏに
対する干渉を受ける。この干渉を低減するために、第２
検出部８２にはＨ2 Ｏの吸収波長帯域に相当する赤外線
を吸収するガスが封入されている。したがって、赤外光
源７によって赤外線をセル１に照射している状態で、セ
ル１にサンプルガスＳとリファレンスガスＲとを交互に
一定周期で切換えながら供給すると、第１検出部７１か
らは、サンプルガスＳ中に含まれるＮＯX とＨ2 Ｏの濃
度に比例した交流信号ａが出力され、第２検出部７２か
らはＨ2 Ｏの濃度に比例した交流信号ｂが出力される。
の吸収波長帯域に相当する赤外線を吸収するガスが封入
されているが、赤外吸収波長帯域の重なりからＨ2 Ｏに
対する干渉を受ける。この干渉を低減するために、第２
検出部８２にはＨ2 Ｏの吸収波長帯域に相当する赤外線
を吸収するガスが封入されている。したがって、赤外光
源７によって赤外線をセル１に照射している状態で、セ
ル１にサンプルガスＳとリファレンスガスＲとを交互に
一定周期で切換えながら供給すると、第１検出部７１か
らは、サンプルガスＳ中に含まれるＮＯX とＨ2 Ｏの濃
度に比例した交流信号ａが出力され、第２検出部７２か
らはＨ2 Ｏの濃度に比例した交流信号ｂが出力される。
【００１３】そして、前記各検出部８１，８２の出力側
には、それぞれの出力を適宜波形整形する前置増幅器１
０，１１が設けられ、さらに、これら前置増幅器１０，
１１の後段には、これらの出力ａ，ｂの差ａ−ｂをとる
第１減算器１２が設けられている。したがって、この第
１減算器１１からはサンプルガスＳ中に含まれるＮＯX
の濃度を表す出力ｃ（＝ａ−ｂ）が得られる。
には、それぞれの出力を適宜波形整形する前置増幅器１
０，１１が設けられ、さらに、これら前置増幅器１０，
１１の後段には、これらの出力ａ，ｂの差ａ−ｂをとる
第１減算器１２が設けられている。したがって、この第
１減算器１１からはサンプルガスＳ中に含まれるＮＯX
の濃度を表す出力ｃ（＝ａ−ｂ）が得られる。
【００１４】１３はセル１の長さ方向の側部に設けられ
る、炭酸ガス（ＣＯ2 ）を検出するための例えば半導体
検出器よりなるＣＯ2 濃度検出器である。このＣＯ2 濃
度検出器１３は、詳細には図示してないが、ＣＯ2 吸収
波長帯域の赤外線のみを通過させる例えば多層膜干渉フ
ィルタよりなる光学フィルタ１３Ａを備えており、光源
７からＮＯX 濃度検出器８に向かって最短経路を進む直
線的に進む光の軸（以下、光軸という）１４に対して直
角な位置であってしかも、ＮＯX 濃度検出器８の実効セ
ル長より短い位置に設けられている。
る、炭酸ガス（ＣＯ2 ）を検出するための例えば半導体
検出器よりなるＣＯ2 濃度検出器である。このＣＯ2 濃
度検出器１３は、詳細には図示してないが、ＣＯ2 吸収
波長帯域の赤外線のみを通過させる例えば多層膜干渉フ
ィルタよりなる光学フィルタ１３Ａを備えており、光源
７からＮＯX 濃度検出器８に向かって最短経路を進む直
線的に進む光の軸（以下、光軸という）１４に対して直
角な位置であってしかも、ＮＯX 濃度検出器８の実効セ
ル長より短い位置に設けられている。
【００１５】なお、このようにセル１の側面に吸収係数
の大きい成分（この場合、ＣＯ2 ）に対応する光検出器
１３を設けたガス分析計としては、本願出願人に係る特
公平５−２９０６０号公報に示すものがある。
の大きい成分（この場合、ＣＯ2 ）に対応する光検出器
１３を設けたガス分析計としては、本願出願人に係る特
公平５−２９０６０号公報に示すものがある。
【００１６】このように構成した場合、光検出器１３へ
の入射光量が減少するとともに、吸収係数の大きいＣＯ
2 に対する実効セル長が短くなるので、吸収係数の大き
いＣＯ2 を最適の条件下で測定することができる。
の入射光量が減少するとともに、吸収係数の大きいＣＯ
2 に対する実効セル長が短くなるので、吸収係数の大き
いＣＯ2 を最適の条件下で測定することができる。
【００１７】１５は前記ＣＯ2 濃度検出器１２の出力ｄ
を波形整形する前置増幅器、１６はこの前置増幅器１５
の出力ｄに基づいて酸素濃度信号ｅを得る濃度変換回路
である。この濃度変換回路１６は、連続して得られる炭
酸ガス濃度信号ｄから瞬時毎の酸素ガス濃度信号ｅを求
めるもので、その変換原理は、次の通りである。
を波形整形する前置増幅器、１６はこの前置増幅器１５
の出力ｄに基づいて酸素濃度信号ｅを得る濃度変換回路
である。この濃度変換回路１６は、連続して得られる炭
酸ガス濃度信号ｄから瞬時毎の酸素ガス濃度信号ｅを求
めるもので、その変換原理は、次の通りである。
【００１８】すなわち、一般に、炭化水素の燃焼は、 Ｃm Ｈ4n＋（ｍ＋ｎ）・Ｏ2 →ｍ・ＣＯ2 ＋２ｎ・Ｈ2 Ｏ ……（１） なる式で表されるが、通常は過剰空気が存在するため、
燃焼後の残存ガスは、過剰酸素量をｘモル（ｍｏｌ）と
するとき、 Ｏ2 ：ｘモル ＣＯ2 ：ｍモル Ｈ2 Ｏ：（２ｎ＋α）モル Ｎ2 ：（ｍ＋ｎ＋ｘ）・７９／２１モル となる。
燃焼後の残存ガスは、過剰酸素量をｘモル（ｍｏｌ）と
するとき、 Ｏ2 ：ｘモル ＣＯ2 ：ｍモル Ｈ2 Ｏ：（２ｎ＋α）モル Ｎ2 ：（ｍ＋ｎ＋ｘ）・７９／２１モル となる。
【００１９】今、前記ガスを赤外線ガス分析計に導入す
ると、その試料処理部（例えば電子冷湿器または半透膜
除湿器、図示してない）において水分が除去され、Ｈ2
Ｏは無視できるので、Ｏ2 濃度〔Ｏ2 〕、ＣＯ2 濃度
〔ＣＯ2 〕はそれぞれ下記（２ ）、（３）式で表される。 〔Ｏ2 〕 ＝ｘ／｛ｘ＋ｍ＋（ｍ＋ｎ＋ｘ）・７９／２１｝ ……（２） 〔ＣＯ2 〕＝ｍ／｛ｘ＋ｍ＋（ｍ＋ｎ＋ｘ）・７９／２１｝ ……（３）
ると、その試料処理部（例えば電子冷湿器または半透膜
除湿器、図示してない）において水分が除去され、Ｈ2
Ｏは無視できるので、Ｏ2 濃度〔Ｏ2 〕、ＣＯ2 濃度
〔ＣＯ2 〕はそれぞれ下記（２ ）、（３）式で表される。 〔Ｏ2 〕 ＝ｘ／｛ｘ＋ｍ＋（ｍ＋ｎ＋ｘ）・７９／２１｝ ……（２） 〔ＣＯ2 〕＝ｍ／｛ｘ＋ｍ＋（ｍ＋ｎ＋ｘ）・７９／２１｝ ……（３）
【００２０】上記（２）、（３）式から 〔Ｏ2 〕 ＝〔２１／１００−｛１＋（７９／１００）・ｎ／ｍ｝〕・〔ＣＯ 2 〕 ……（４） の関係が得られる。ここで、ｎ／ｍは燃料によって定ま
る数値であり、ボイラーなどにおいては変動しない。
る数値であり、ボイラーなどにおいては変動しない。
【００２１】よって、ＣＯ2 濃度とＯ2 濃度は、例えば
図７に示すように一次直線で表される。したがって、こ
のような関係式に基づいて、濃度変換回路１５は、ＣＯ
2 濃度信号ｄをＯ2 濃度信号ｅに変換することができ、
サンプルガスＳ中に含まれるＯ2 濃度に対応した信号ｅ
が得られる。
図７に示すように一次直線で表される。したがって、こ
のような関係式に基づいて、濃度変換回路１５は、ＣＯ
2 濃度信号ｄをＯ2 濃度信号ｅに変換することができ、
サンプルガスＳ中に含まれるＯ2 濃度に対応した信号ｅ
が得られる。
【００２２】１７は減算器１１の出力ｃと濃度変換回路
１５の出力ｅとの差ｃ−ｅをとる第２減算器で、減算出
力ｆ（＝ｃ−ｅ）を出力する。
１５の出力ｅとの差ｃ−ｅをとる第２減算器で、減算出
力ｆ（＝ｃ−ｅ）を出力する。
【００２３】上述のように構成された赤外線ガス分析計
において、赤外光源７によって赤外線をセル１に照射し
ている状態で、セル１にサンプルガスＳとリファレンス
ガスＲとを交互に一定周期で切換えながら供給すると、
ＮＯX 濃度検出器８からは、サンプルガスＳ中に含まれ
るＮＯX とＨ2 Ｏの濃度に比例した交流信号ａと、Ｈ2
Ｏの濃度に比例した交流信号ｂとが出力され、これらの
信号ａ，ｂは第１減算器１２に入力する。そして、この
第１減算器１２において、ａ−ｂなる演算が行われ、水
分濃度がキャンセルされることにより、ＮＯX 濃度を表
す信号ｃが出力され、この信号ｃは第２減算器１７に入
力される。
において、赤外光源７によって赤外線をセル１に照射し
ている状態で、セル１にサンプルガスＳとリファレンス
ガスＲとを交互に一定周期で切換えながら供給すると、
ＮＯX 濃度検出器８からは、サンプルガスＳ中に含まれ
るＮＯX とＨ2 Ｏの濃度に比例した交流信号ａと、Ｈ2
Ｏの濃度に比例した交流信号ｂとが出力され、これらの
信号ａ，ｂは第１減算器１２に入力する。そして、この
第１減算器１２において、ａ−ｂなる演算が行われ、水
分濃度がキャンセルされることにより、ＮＯX 濃度を表
す信号ｃが出力され、この信号ｃは第２減算器１７に入
力される。
【００２４】一方、前記信号ａ，ｂの出力と同時に、Ｃ
Ｏ2 濃度検出器１３からはＣＯ2 濃度を表す信号ｄが出
力され、この信号ｄは、濃度変換回路１６においては、
Ｏ2濃度信号ｅに変換される。このＯ2 濃度信号ｅは第
２減算器１７に入力される。そして、第２減算器１７に
おいて、ｃ−ｅなる演算が行われることにより、ベース
ガスであるＯ2 の影響がキャンセルされた信号ｆが得ら
れ、サンプルガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ること
ができる。
Ｏ2 濃度検出器１３からはＣＯ2 濃度を表す信号ｄが出
力され、この信号ｄは、濃度変換回路１６においては、
Ｏ2濃度信号ｅに変換される。このＯ2 濃度信号ｅは第
２減算器１７に入力される。そして、第２減算器１７に
おいて、ｃ−ｅなる演算が行われることにより、ベース
ガスであるＯ2 の影響がキャンセルされた信号ｆが得ら
れ、サンプルガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ること
ができる。
【００２５】図２は、この発明の第２実施例を示し、こ
の実施例では、前記図１に示した第１実施例の構成にお
いて、第２減算器１７の後段に第３減算器１８を設け、
この第３減算器１８に第２減算器１７の出力ｆと前置増
幅器１５の出力ｄを入力して、ｆ−ｄなる演算を行わ
せ、ベースガスであるＯ2 の影響をキャンセルするとと
もに、ＣＯ2 の干渉影響をキャンセルするように構成し
ている。この実施例によれば、より精度よくＮＯ濃度を
測定できる。
の実施例では、前記図１に示した第１実施例の構成にお
いて、第２減算器１７の後段に第３減算器１８を設け、
この第３減算器１８に第２減算器１７の出力ｆと前置増
幅器１５の出力ｄを入力して、ｆ−ｄなる演算を行わ
せ、ベースガスであるＯ2 の影響をキャンセルするとと
もに、ＣＯ2 の干渉影響をキャンセルするように構成し
ている。この実施例によれば、より精度よくＮＯ濃度を
測定できる。
【００２６】上記実施例においては、一つの光学系（セ
ル１、光源７、光検出器８，１３）のみでＮＯ濃度信号
ｃとＣＯ2 濃度信号ｄの両方を得るようにしていたが、
この発明はこれに限られるものではなく、これらの信号
ｃ，ｄを別々の光学系を用いて得るようにしてもよい。
以下、これを図３を参照しながら説明する。
ル１、光源７、光検出器８，１３）のみでＮＯ濃度信号
ｃとＣＯ2 濃度信号ｄの両方を得るようにしていたが、
この発明はこれに限られるものではなく、これらの信号
ｃ，ｄを別々の光学系を用いて得るようにしてもよい。
以下、これを図３を参照しながら説明する。
【００２７】図３は、この発明の第３実施例を示し、こ
の実施例においては、セル１、光源７、光検出器８より
なる一つの光学系Ｉのほかに、セル１と同様に構成され
たセル２１と、赤外光源７と同様に構成された赤外光源
２２と、例えばコンデンサマイクロホン型検出器よりな
る光検出器２３とによって、もう一つの光学系IIを形成
するとともに、この光学系IIを光学系Ｉに対して例えば
並列的に設け、一つのガス切換え供給部６によって、サ
ンプルガスＳとリファレンスガスＲとを、それぞれの光
学系Ｉ，IIに供給し、一方の光学系ＩからはＮＯ濃度信
号ｃを、他方の光学系IIからはＣＯ2 濃度信号ｄを得る
ように構成されている。
の実施例においては、セル１、光源７、光検出器８より
なる一つの光学系Ｉのほかに、セル１と同様に構成され
たセル２１と、赤外光源７と同様に構成された赤外光源
２２と、例えばコンデンサマイクロホン型検出器よりな
る光検出器２３とによって、もう一つの光学系IIを形成
するとともに、この光学系IIを光学系Ｉに対して例えば
並列的に設け、一つのガス切換え供給部６によって、サ
ンプルガスＳとリファレンスガスＲとを、それぞれの光
学系Ｉ，IIに供給し、一方の光学系ＩからはＮＯ濃度信
号ｃを、他方の光学系IIからはＣＯ2 濃度信号ｄを得る
ように構成されている。
【００２８】前記光検出器２３は、セル２１を透過した
光が入射する受光室２３ａと、この受光室２３ａと連通
する室２３ｂと、この室２３ｂと可撓性の隔膜２３ｃで
仕切られ、固定電極２３ｄを備えた室２３ｅとから構成
されている。また、２３ｆ，２３ｇは受光室２３ａに設
けられた赤外線透過性材料よりなる受光窓である。そし
て、この光検出器２３には、ＣＯ2 が封入されている。
２４はＣＯ2 吸収波長帯域の赤外線のみを通過させる例
えば多層膜干渉フィルタよりなる光学フィルタである。
２５は前置増幅器である。
光が入射する受光室２３ａと、この受光室２３ａと連通
する室２３ｂと、この室２３ｂと可撓性の隔膜２３ｃで
仕切られ、固定電極２３ｄを備えた室２３ｅとから構成
されている。また、２３ｆ，２３ｇは受光室２３ａに設
けられた赤外線透過性材料よりなる受光窓である。そし
て、この光検出器２３には、ＣＯ2 が封入されている。
２４はＣＯ2 吸収波長帯域の赤外線のみを通過させる例
えば多層膜干渉フィルタよりなる光学フィルタである。
２５は前置増幅器である。
【００２９】上記図３に示した第３実施例によっても、
図１に示した第１実施例と同様に、ベースガスであるＯ
2 の影響がキャンセルされた信号ｆが得られ、サンプル
ガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ることができる。
図１に示した第１実施例と同様に、ベースガスであるＯ
2 の影響がキャンセルされた信号ｆが得られ、サンプル
ガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ることができる。
【００３０】上述の実施例では、ＮＯ濃度検出器８を、
ニューマティック検出器の一種であるコンデンサマイク
ロホン型検出器で構成していたが、これに代えて、マイ
クロフローセンサを用いた他のニューマティック検出器
を用いることもできる。そして、さらに、これらのニュ
ーマティック検出器に代えて、半導体検出器や焦電検出
器などの固体検出器を用いることもできる。以下、これ
を図４を参照しながら説明する。
ニューマティック検出器の一種であるコンデンサマイク
ロホン型検出器で構成していたが、これに代えて、マイ
クロフローセンサを用いた他のニューマティック検出器
を用いることもできる。そして、さらに、これらのニュ
ーマティック検出器に代えて、半導体検出器や焦電検出
器などの固体検出器を用いることもできる。以下、これ
を図４を参照しながら説明する。
【００３１】図４は、この発明の第４実施例を示し、こ
の図において、図１と同じ符号は同一物を示している。
３１，３２は例えば半導体検出器で、半導体検出器３１
の受光面側にはＮＯの吸収波長帯域の赤外線のみを通過
させる例えば多層膜干渉フィルタよりなる光学フィルタ
３１Ａが設けられており、また、半導体検出器３２の受
光面側にはＨ2 Ｏの吸収波長帯域の赤外線のみを通過さ
せる例えば多層膜干渉フィルタよりなる光学フィルタ３
２Ａが設けられている。３３，３４は各検出器３１，３
２の後段に設けられる前置増幅器、３５は前置増幅器３
３，３４の出力信号を入力とし、前置増幅器３３の出力
から前置増幅器３４の出力を減算する第１減算器、３６
は第１減算器３５、濃度変換回路１５の出力信号を入力
とし、第１減算器３５の出力から濃度変換回路１５の出
力を減算する第２減算器である。
の図において、図１と同じ符号は同一物を示している。
３１，３２は例えば半導体検出器で、半導体検出器３１
の受光面側にはＮＯの吸収波長帯域の赤外線のみを通過
させる例えば多層膜干渉フィルタよりなる光学フィルタ
３１Ａが設けられており、また、半導体検出器３２の受
光面側にはＨ2 Ｏの吸収波長帯域の赤外線のみを通過さ
せる例えば多層膜干渉フィルタよりなる光学フィルタ３
２Ａが設けられている。３３，３４は各検出器３１，３
２の後段に設けられる前置増幅器、３５は前置増幅器３
３，３４の出力信号を入力とし、前置増幅器３３の出力
から前置増幅器３４の出力を減算する第１減算器、３６
は第１減算器３５、濃度変換回路１５の出力信号を入力
とし、第１減算器３５の出力から濃度変換回路１５の出
力を減算する第２減算器である。
【００３２】上述のように構成された赤外線ガス分析計
においては、半導体検出器３１からはサンプルガスＳ中
に含まれるＮＯX と干渉成分であるＨ2 Ｏの濃度に比例
した交流信号ａが、また、半導体検出器３２からはサン
プルガスＳ中に含まれるＨ2Ｏの濃度に比例した交流信
号ｂが出力される。この実施例においても、第１減算器
３５において、ａ−ｂなる演算が行われ、水分濃度がキ
ャンセルされることにより、ＮＯX 濃度を表す信号ｃが
出力され、さらに、この信号ｃがＯ2 濃度信号ｅととも
に第２減算器３６に入力され、この第２減算器３６にお
いて、ｃ−ｅなる演算が行われることにより、ベースガ
スであるＯ2 の影響がキャンセルされた信号ｆが得ら
れ、サンプルガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ること
ができるのである。
においては、半導体検出器３１からはサンプルガスＳ中
に含まれるＮＯX と干渉成分であるＨ2 Ｏの濃度に比例
した交流信号ａが、また、半導体検出器３２からはサン
プルガスＳ中に含まれるＨ2Ｏの濃度に比例した交流信
号ｂが出力される。この実施例においても、第１減算器
３５において、ａ−ｂなる演算が行われ、水分濃度がキ
ャンセルされることにより、ＮＯX 濃度を表す信号ｃが
出力され、さらに、この信号ｃがＯ2 濃度信号ｅととも
に第２減算器３６に入力され、この第２減算器３６にお
いて、ｃ−ｅなる演算が行われることにより、ベースガ
スであるＯ2 の影響がキャンセルされた信号ｆが得ら
れ、サンプルガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ること
ができるのである。
【００３３】上述の実施例はいずれも一つのセルおよび
光源に対してサンプルガスＳとリファレンスガスＲとを
交互に一定周期で切換えながら供給する所謂シングルビ
ームの流体変調型であったが、この発明はこれに限られ
るものではなく、所謂ダブルビームの流体変調型にも適
用できる。以下、これについて、図５を参照しながら説
明する。
光源に対してサンプルガスＳとリファレンスガスＲとを
交互に一定周期で切換えながら供給する所謂シングルビ
ームの流体変調型であったが、この発明はこれに限られ
るものではなく、所謂ダブルビームの流体変調型にも適
用できる。以下、これについて、図５を参照しながら説
明する。
【００３４】図５は、この発明の第５実施例を示し、こ
の図において、図１と同じ符号は同一物を示している。
４１，４２は互いに並列的に配置されるセルで、ガスの
入口４１ａ，４２ａ、出口４１ｂ，４２ｂ、セル窓４１
ｃ，４２ｃ，４１ｄ，４２ｄを備えており、前記セル１
と同様に構成されている。そして、一方のセル４１にＣ
Ｏ2 濃度検出器１３が光学フィルタ１３Ａとともに設け
られている。
の図において、図１と同じ符号は同一物を示している。
４１，４２は互いに並列的に配置されるセルで、ガスの
入口４１ａ，４２ａ、出口４１ｂ，４２ｂ、セル窓４１
ｃ，４２ｃ，４１ｄ，４２ｄを備えており、前記セル１
と同様に構成されている。そして、一方のセル４１にＣ
Ｏ2 濃度検出器１３が光学フィルタ１３Ａとともに設け
られている。
【００３５】４３，４４はセル４１，４２の一方のセル
窓４１ｃ，４２ｃ側にそれぞれ設けられる赤外光源であ
る。また、４５はセル４１，４２の他方のセル窓４１
ｄ，４２ｄ側に設けられる、例えばコンデンサマイクロ
ホン型検出器である。
窓４１ｃ，４２ｃ側にそれぞれ設けられる赤外光源であ
る。また、４５はセル４１，４２の他方のセル窓４１
ｄ，４２ｄ側に設けられる、例えばコンデンサマイクロ
ホン型検出器である。
【００３６】前記コンデンサマイクロホン型検出器４５
は、可撓性の隔膜４５ａで仕切られた２つの受光室４５
ｂ，４５ｃをセル４１，４２のセル窓４１ｄ，４２ｄに
それぞれ対応するように設けられている。そして、各受
光室４５ｂ，４５ｃには、ＮＯX の吸収波長帯域に相当
する赤外線を吸収するガスが封入されている。また、受
光室４５ｃには固定極４５ｄが設けられている。また、
４６は前置増幅器である。
は、可撓性の隔膜４５ａで仕切られた２つの受光室４５
ｂ，４５ｃをセル４１，４２のセル窓４１ｄ，４２ｄに
それぞれ対応するように設けられている。そして、各受
光室４５ｂ，４５ｃには、ＮＯX の吸収波長帯域に相当
する赤外線を吸収するガスが封入されている。また、受
光室４５ｃには固定極４５ｄが設けられている。また、
４６は前置増幅器である。
【００３７】４７，４８は前記各受光室４５ｂ，４５ｃ
の受光面側に設けられる、例えば多層膜干渉フィルタよ
りなる光学フィルタで、一方の光学フィルタ４７は、Ｎ
Ｏの吸収波長帯域の赤外線のみを通過させるように、ま
た、他方の光学フィルタ４８は、Ｈ2 Ｏの吸収波長帯域
の赤外線のみを通過させるように構成されている。４９
は前置増幅器４６の出力と濃度変換回路１６の出力とを
入力とし、前者から後者を減算する減算器である。
の受光面側に設けられる、例えば多層膜干渉フィルタよ
りなる光学フィルタで、一方の光学フィルタ４７は、Ｎ
Ｏの吸収波長帯域の赤外線のみを通過させるように、ま
た、他方の光学フィルタ４８は、Ｈ2 Ｏの吸収波長帯域
の赤外線のみを通過させるように構成されている。４９
は前置増幅器４６の出力と濃度変換回路１６の出力とを
入力とし、前者から後者を減算する減算器である。
【００３８】このように構成された赤外線ガス分析計に
おいては、赤外光源４３，４４によって赤外線をセル４
１，４２に照射している状態で、セル４１，４２にサン
プルガスＳとリファレンスガスＲとを交互に一定周期で
切換えながら供給すると、コンデンサマイクロホン型検
出器４５からは、Ｈ2 Ｏの濃度がキャンセルされたＮＯ
X 濃度を表す信号ｃが出力され、この信号ｃが減算器４
９に入力される。
おいては、赤外光源４３，４４によって赤外線をセル４
１，４２に照射している状態で、セル４１，４２にサン
プルガスＳとリファレンスガスＲとを交互に一定周期で
切換えながら供給すると、コンデンサマイクロホン型検
出器４５からは、Ｈ2 Ｏの濃度がキャンセルされたＮＯ
X 濃度を表す信号ｃが出力され、この信号ｃが減算器４
９に入力される。
【００３９】一方、前記信号ｃの出力と同時に、ＣＯ2
濃度検出器１２からはＣＯ2 濃度を表す信号ｄが出力さ
れ、この信号ｄは、濃度変換回路１５においては、Ｏ2
濃度信号ｅに変換され、さらに、このＯ2 濃度信号ｅは
減算器４９に入力される。そして、減算器４９におい
て、ｃ−ｅなる演算が行われることにより、ベースガス
であるＯ2 の影響がキャンセルされた信号ｆが得られ、
サンプルガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ることがで
きるのである。
濃度検出器１２からはＣＯ2 濃度を表す信号ｄが出力さ
れ、この信号ｄは、濃度変換回路１５においては、Ｏ2
濃度信号ｅに変換され、さらに、このＯ2 濃度信号ｅは
減算器４９に入力される。そして、減算器４９におい
て、ｃ−ｅなる演算が行われることにより、ベースガス
であるＯ2 の影響がキャンセルされた信号ｆが得られ、
サンプルガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ることがで
きるのである。
【００４０】上述の実施例はいずれも流体変調方式を採
用したものであったが、この発明はこれに限られるもの
ではなく、所謂チョッパ方式の赤外線ガス分析計にも適
用できる。以下、これについて、図６を参照しながら説
明する。
用したものであったが、この発明はこれに限られるもの
ではなく、所謂チョッパ方式の赤外線ガス分析計にも適
用できる。以下、これについて、図６を参照しながら説
明する。
【００４１】図６は、この発明の第６実施例を示し、こ
の図において、図１と同じ符号は同一物を示している。
この実施例では、セル１のセル窓４と赤外光源７との間
にモータ５１によって回転駆動されるチョッパ５２を設
けて赤外光源７からの光線をチョッピングするととも
に、セル１に対してサンプルガスＳをガス切換え供給部
６を介することなく供給する。このように構成しても、
サンプルガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ることがで
きる。
の図において、図１と同じ符号は同一物を示している。
この実施例では、セル１のセル窓４と赤外光源７との間
にモータ５１によって回転駆動されるチョッパ５２を設
けて赤外光源７からの光線をチョッピングするととも
に、セル１に対してサンプルガスＳをガス切換え供給部
６を介することなく供給する。このように構成しても、
サンプルガスＳ中のＮＯX 濃度を精度よく得ることがで
きる。
【００４２】なお、上記図３〜図６に示した実施例にお
いても、これを図２に示した実施例のように構成するこ
とができることはいうまでもない。そして、上述の第１
〜第６の実施例からも理解されるように、この発明によ
れば、ＮＯX を極めて高精度で分析することができる
が、セルに充填されるガス、光学フィルタを適宜選定す
ることにより、ＳＯX （酸化イオウ）やＣＯの測定にも
適用できる。
いても、これを図２に示した実施例のように構成するこ
とができることはいうまでもない。そして、上述の第１
〜第６の実施例からも理解されるように、この発明によ
れば、ＮＯX を極めて高精度で分析することができる
が、セルに充填されるガス、光学フィルタを適宜選定す
ることにより、ＳＯX （酸化イオウ）やＣＯの測定にも
適用できる。
【００４３】また、上述の実施例はいずれも赤外線ガス
分析計であったが、この発明はこれに限られるものでは
なく、紫外線ガス分析計にも適用できる。
分析計であったが、この発明はこれに限られるものでは
なく、紫外線ガス分析計にも適用できる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、校正ガスとサンプルガスとにおけるベースガス種の
差による測定成分の感度差を補正することができ、した
がって、高精度でガス分析を行なえるようになった。
ば、校正ガスとサンプルガスとにおけるベースガス種の
差による測定成分の感度差を補正することができ、した
がって、高精度でガス分析を行なえるようになった。
【図１】この発明の第１実施例を示す図である。
【図２】この発明の第２実施例を示す図である。
【図３】この発明の第３実施例を示す図である。
【図４】この発明の第４実施例を示す図である。
【図５】この発明の第５実施例を示す図である。
【図６】この発明の第６実施例を示す図である。
【図７】燃焼ガスにおけるＣＯ2 濃度とＯ2 濃度との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図８】ベースガスの影響を説明するための図である。
Ｓ…サンプルガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−75654（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼排ガス中の特定の測定対象成分を検
出する光学式ガス分析計において、燃焼排ガス中の炭酸
ガスの濃度を連続的に測定し、この炭酸ガス濃度から瞬
時毎の酸素ガス濃度を求め、この酸素ガス濃度に基づい
て酸素ガスによる影響を補正するように構成したことを
特徴とする光学式ガス分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12824694A JP3024904B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | 光学式ガス分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12824694A JP3024904B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | 光学式ガス分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07311154A JPH07311154A (ja) | 1995-11-28 |
| JP3024904B2 true JP3024904B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=14980116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12824694A Expired - Fee Related JP3024904B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | 光学式ガス分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3024904B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3336256B2 (ja) * | 1998-07-02 | 2002-10-21 | 日本酸素株式会社 | レーザ光によるガスの分光分析方法 |
| JP5411833B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2014-02-12 | 大阪瓦斯株式会社 | シロキサンの分析方法 |
| JP4660273B2 (ja) * | 2004-09-02 | 2011-03-30 | 大阪瓦斯株式会社 | シロキサン含有ガス中のシロキサンの分析装置および分析方法 |
| JP5221881B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2013-06-26 | 大陽日酸株式会社 | ガス分析装置 |
| JP5729285B2 (ja) * | 2011-12-06 | 2015-06-03 | 株式会社島津製作所 | 燃焼排ガス分析装置 |
| CN107027320A (zh) * | 2014-07-04 | 2017-08-08 | 宇部兴产株式会社 | 红外线气体分析装置及其使用方法 |
| JP7135608B2 (ja) * | 2018-09-03 | 2022-09-13 | 株式会社島津製作所 | ガス吸収分光装置、及びガス吸収分光方法 |
| JP7335727B2 (ja) | 2019-06-07 | 2023-08-30 | 株式会社堀場製作所 | 排ガス分析装置、排ガス分析方法、排ガス分析用プログラム及び機械学習装置 |
| CN218524582U (zh) * | 2019-12-17 | 2023-02-24 | 株式会社堀场制作所 | 分析装置及分析系统 |
-
1994
- 1994-05-17 JP JP12824694A patent/JP3024904B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07311154A (ja) | 1995-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |