JP7286271B2 - 光学セル及びガス分析装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光学セル及びガス分析装置に関するものである。
従来のガス分析装置として、例えば、特許文献１には、ガスが導入される内部空間を有する長尺状の光学セルを備えるガス分析装置であって、外部から内部空間にサンプルガスを導入するサンプルガス導入路と、外部から内部空間にパージガスを導入するパージガス導入路と、内部空間に導入されたサンプルガス及びパージガスを外部へ導出するガス導出路と、光学セルの内部空間へ向けて光を射出する光源と、光学セルの内部空間から出射した光を検出する光検出器と、を備えたものが開示されている。
ところで、この種のガス分析装置においては、内部空間に導入されたサンプルガスの温度を予め定められた設定値に保った状態で分析する必要がある。しかし、前記特許文献１に係るガス分析装置においては、内部空間に導入するサンプルガス及びパージガスの間に温度差がある場合、パージ動作を実行すると、サンプルガスによって高温になった内部空間がパージガスによって冷却される。このため、再度内部空間にサンプルガスを導入して分析しようとすると、内部空間の温度が設定値に上昇するまで待ち時間が必要となり、その結果、連続的に分析できないという問題があった。
さらに、この種のガス分析装置を長年使用し続けると、サンプルガス導入路の内面にサンプラガスの成分が付着する。このため、ガス導入路による内部空間に対するガス導入量が低下し、ガス置換速度が遅くなり、その結果、応答性が低下するという問題が生じる。
また、この種のガス分析装置は、例えば、自動車等のエンジンから排出される排ガスの成分を分析するために使用される。この場合、エンジンから排出される排ガスを光学セルに導入しながら連続的に分析し、エンジン状態と、そのエンジン状態における排ガスの成分とを照合しながら、各エンジン状態における排ガスの成分を判断する。そして、このような使用態様において、サンプルガス導入路による内部空間に対するガス導入量が低下すると、エンジンから排ガスが排出されるタイミングと、その排ガスを分析するタイミングとの間のずれが大きくなり、各エンジン状態における排ガスの成分を正確に判断できなくなるという問題が生じる。
ところが、前記特許文献１に係るガス分析装置においては、光学セルに対し、サンプルガス導入路が一体的に接続されているため、サンプルガス導入路を光学セルから容易に取り外すことができず、サンプルガス導入路による内部空間に対するガス導入量の低下を容易に解消することができなかった。
そこで、本発明は、ガス導入路による内部空間に対するガス導入量の低下を容易に解消することができ、また、内部空間に対して導入される各種ガスの温度差を比較的小さくすることができる光学セルを得ることを主な課題とするものである。
すなわち、本発明に係る光学セルは、ガスが導入される内部空間を有する光学セルであって、前記内部空間を形成するセル本体と、前記セル本体の長手方向に延びる外面に接続されるマニホールド部材と、前記マニホールド部材を加熱する加熱機構とを備え、前記セル本体が、前記外面から前記内部空間へ貫通する貫通孔を有し、前記マニホールド部材が、長手方向に沿って延びており、外部から取り込んだ前記ガスを前記長手方向の一方側から他方側へ導いた後に前記貫通孔を介して前記内部空間へ導入するガス導入路を有していることを特徴とするものである。
このようなものであれば、ガス導入路を有するマニホールド部材をセル本体から容易に分離することができるため、マニホールド部材を交換することにより、ガス導入路の詰りによって生じる問題を容易に解決することができる。また、ガス導入路によってガスを内部空間の長手方向の一端側から他端側へ導いているため、ガス導入路を流れるガスが加熱機構によって比較的長い時間加熱されるようになる。これにより、例えば、外部から取り込まれるサンプルガス及びパージガスに温度差が大きい場合であっても、ガス導入路を通過して内部空間に至る間に同様の温度に調整される。これにより、パージ動作後の温度の立ち上がり期間を短くすることができ、迅速に測定を行うことができるようになる。ガス導入路の外部へ連通する一端が異なる位置に設けられたマニホールド部材を用意することにより、光学セルに接続される各機器の配管を考慮してマニホールド部材を変更することができる。これにより、当該配管の取り回しが容易となる。
また、内部空間の一部にガスが滞留することを抑制したい場合には、内部空間へガスを導入する導入位置及び内部空間からガスを導出する導出位置を、互いに離間した状態にすればよい。
具体的には、前記セル本体が、長手方向に離間して配置された対をなす貫通孔を有し、前記マニホールド部材が、外部から取り込んだ前記ガスを前記一方の貫通孔を介して前記内部空間へ導入する前記ガス導入路を有すると共に、前記内部空間に導入された前記ガスを前記他方の貫通孔を介して外部へ導出するガス導出路をさらに有するようにしてもよい。
また、前記ガス導出路及び前記ガス導入路が、前記マニホールド部材の長手方向のいずれか一方側に前記外部へ連通する一端を有しているものであってもよい。
このようなものであれば、ガス導入路及びガス導出路の外部へ連通する一端がマニホールド部材の一箇所に集約して配置することができる。これにより、光学セルに接続される各機器からの配管の取り回しが容易となる。
また、サンプルガス及びパージガスを別のガス導入路としてもよい。具体的には、前記マニホールド部材には、前記一方のセル要素が、前記ガス導入路を二つ有し、一方がサンプルガスを導くサンプルガス導入路であり、他方がパージガスを導くパージガス導入路であり、前記加熱機構が、前記サンプルガス導入路及び前記パージガス導入路を加熱するものであってもよい。
この場合、前記パージガス導入路が、その途中で二つの分岐路に分岐し、前記一方の分岐路が、前記パージガスを前記内部空間の長手方向のいずれか一端側へ導入し、前記他方の分岐路が、前記パージガスを前記内部空間の長手方向の他端側へ導入するものであってもよい。
このようなものであれば、内部空間に対し、その内部空間の長手方向に離間した位置からパージガスを導入することができる。これにより、内部空間全体が満遍なくパージされる。
また、前記セル本体に接続された前記マニホールド部材を、当該セル本体の外面と直交し、かつ、前記対をなす貫通孔を結ぶ直線の中心を通る軸線を回転軸として１８０°回転させた場合に、その回転前後において前記ガス導入路に連通する前記貫通孔と前記ガス導出路に連通する前記貫通孔とが入れ替わるように構成されているものであってもよい。
このようなものであれば、マニホールド部材を１８０°回転してもセル本体と接続することができるようになる。これにより、ガス導入路及びガス導出路の外部と連通する一端（各ポート）の位置を入れ替えることができるようになり、光学セルと各機器との配管の自由度が増す。
この種のガス分析装置においては、内部空間に対する各種ガスの導入位置がサンプルガスの測定精度に影響を与える。すなわち、例えば、内部空間に対するパージガスの導入位置が不適切な場合には、内部空間のサンプルガスによる汚れが十分にパージされなくなり、その後のサンプルガスの測定精度に悪影響を及ぼす。また、内部空間に対するサンプルガスの導入位置が不適切な場合には、内部空間の一部にサンプルガスが滞留し、これが原因となってサンプルガスの測定精度に悪影響を及ぼす。
そこで、本発明に係る光学セルのように、ガスが導入される内部空間を有する光学セルであって、前記内部空間を形成する少なくとも二つのセル要素と、前記二つのセル要素のうちで一方のセル要素を加熱する加熱機構とを備え、前記一方のセル要素が、長手方向に沿って延びており、外部から取り込んだ前記ガスを前記長手方向の一方側から他方側へ導いた後に前記内部空間へ導入するガス導入路を有するようにしてもよい。
このようなものであれば、一方のセル要素を交換することにより、内部空間に対するガスの導入位置を容易に変更することができる。
また、この場合、前記一方のセル要素が、前記内部空間に導入された前記ガスを前記外部へ導出するガス導出路をさらに有し、前記ガス導入路及び前記ガス導出路の前記内部空間へ連通する一端が、前記一方のセル要素の長手方向に離間して配置してもよい。
また、本発明に係るガス分析装置は、前記いずれかに記載の光学セルと、前記光学セルの前記内部空間へ向けて光を射出する光源と、前記内部空間から出射した光を検出する光検出器と、前記光検出器で検出された光強度信号に基づいて前記ガスを分析する情報処理装置とを備えるものである。
このように構成した光学セルによれば、内部空間に対する各種ガスの導入位置を容易に変更することができ、また、内部空間に対して導入される各種ガスの温度差を比較的小さくすることができる。
以下に、本発明に係るガス分析装置を図面に基づいて説明する。
本実施形態のガス分析装置１００は、例えば、内燃機関から排出される排ガス等の試料ガスをＮＤＩＲ等の赤外分光法を用いて分析するものである。なお、本実施形態に係るガス分析装置は、排ガスの以外のガス（サンプルガス）を分析するために用いることもできる。
＜実施形態１＞ 本実施形態に係るガス分析装置１００は、具体的には、図１に示すように、光源たる半導体レーザ１０と、サンプルガスが導入されると共に、半導体レーザ１０からの光を多重反射させる光学セル２０と、光学セル２０から射出した光を検出する光検出器３０と、光検出器３０により検出された光強度信号に基づいてサンプルガスに含まれる成分を分析する情報処理装置４０とを備えている。なお、本発明に係るガス分析装置１００は、光学セル２０が特徴的であるので、まずはそれ以外の各部について説明する。
前記半導体レーザ１０は、ここでは半導体レーザ１０の一種である量子カスケードレーザ（QCL: Quantum Cascade Laser）であり、中赤外（４μｍ～１０μｍ）のレーザ光を発振する。この半導体レーザ１０は、与えられた電流（又は電圧）によって、発振波長を変調（変える）ことが可能なものである。なお、発振波長が可変でさえあれば、他のタイプのレーザを用いてよく、発振波長を変化させるために、温度を変化させるなどしてもよい。
前記光検出器３０は、ここでは、比較的安価なサーモパイルなどの熱型のものを用いているが、その他のタイプのもの、例えば、応答性がよいHgCdTe、InGaAs、InAsSb、PbSeなどの量子型光電素子を用いても構わない。
前記情報処理装置４０は、バッファ、増幅器などからなるアナログ電気回路と、ＣＰＵ、メモリなどからなるデジタル電気回路と、それらアナログ／デジタル電気回路間を仲立ちするＡＤコンバータ、ＤＡコンバータなどとを具備したものであり、前記メモリの所定領域に格納した所定のプログラムに従ってＣＰＵやその周辺機器が協働することによって、前記光検出器３０からの出力信号を受信し、その値を演算処理して測定対象成分の濃度を算出する機能を発揮する。
次に、本実施形態に係るガス分析装置１００の特徴である光学セル２０について詳述する。
前記光学セル２０は、図２及び図３に示すように、ガスが導入される内部空間Ｓを有する長尺状のものであり、所謂多重反射セルである。なお、本実施形態の光学セル２０は、内部空間を有する略直方体状の筐体である。そして、光学セル２０は、内部空間Ｓを形成する二つのセル要素２１，２２と、前記二つのセル要素２１，２２のうちで一方のセル要素２１に設けられる加熱機構２３と、他方のセル要素２２に設けられる三つの反射部材２４と、を備えている。なお、以下においては、説明の便宜上、光学セル２０の長手方向を前後方向、光学セル２０の長手方向に直交する方向を左右方向、光学セル２０の前後方向及び左右方向に直交する方向を上下方向と言う。
前記二つのセル要素２１，２２は、光学セル２０の外形を形成するものであり、互いに分離可能になっている。なお、本実施形態の光学セル２０は、略直方体状の筐体であり、この筐体を構成する前側壁２０ａ、後側壁２０ｂ、左側壁２０ｃ、右側壁２０ｄ、上側壁２０ｅ及び下側壁２０ｆが、いずれかのセル要素２１，２２によって形成される。
具体的には、図３及び図４に示すように、前記一方のセル要素２１は、筐体を構成する長手方向に沿って延びる一つの側壁（上側壁２０ｅ）を形成している。よって、一方のセル要素２１は、板状をなしている。
前記一方のセル要素２１には、外部から導入されたガスを内部空間Ｓへ導くガス導入路Ｌ１と、内部空間Ｓから導出されたガスを外部へ導くガス導出路Ｌ２と、が設けられている。本実施形態においては、サンプルガス及びパージガスを一つのガス導入路Ｌ１によって内部空間Ｓへ導入するようになっている。なお、ガス導入路Ｌ１によって内部空間Ｓへ校正ガス等の他のガスを導入することもできる。
前記ガス導入路Ｌ１は、取込口Ｌ１ａが一方のセル要素２１の長手方向の一方側（一端側）に設けられており、排出口Ｌ１ｂが一方のセル要素２１の長手方向の他方側（他端側）に設けられている。すなわち、ガス導入路Ｌ１は、取込口Ｌ１ａから取り込んだガスを長手方向の一方側（一端側）から他方側（他端側）へ導いた後に排出口Ｌ１ｂから排出するように構成されている。別の言い方をすれば、ガス導入路Ｌ１は、取込口Ｌ１ａから取り込んだガスを内部空間Ｓの長手方向の中央（図３中、二点鎖線にて示す）を跨ぐように導いた後に排出口Ｌ１ｂから排出するようになっている。
本実施形態のガス導入路Ｌ１は、取込口Ｌ１ａが一方のセル要素２１の側面（左面２１ａ）に設けられており、排出口Ｌ１ｂが一方のセル要素２１の内部空間Ｓに臨む面（底面２１ｆ）に設けられている。なお、ガス導入路Ｌ１は、一方のセル要素３２における左右方向（幅方向）の中央を長手方向に延びる経路を通っている。
前記ガス導出路Ｌ２は、取込口Ｌ２ａ及び排出口Ｌ２ｂのいずれもが一方のセル要素２１の長手方向の一方側に設けられている。これにより、一方のセル要素２１において、ガス導入路Ｌ１の内部空間Ｓと連通する排出口Ｌ１ｂ及びガス導出路Ｌ２の内部空間Ｓと連通する取込口Ｌ２ａが長手方向に離間して配置された状態となる。すなわち、ガス導入路Ｌ１は、内部空間Ｓの長手方向の他方側へガスを導入し、ガス導出路Ｌ２は、内部空間Ｓの長手方向の一方側からガスを導出する。
本実施形態のガス導出路Ｌ２は、取込口Ｌ２ａが一方のセル要素２１の内部空間Ｓに臨む面（底面２１ｆ）に設けられており、排出口Ｌ２ｂが一方のセル要素２１の側面（左面２１ａ）に設けられている。なお、ガス導出路Ｌ２は、一方のセル要素２１における左右方向（幅方向）に延びる経路を通っている。
そして、前記一方のセル要素２１には、ガス導入路Ｌ１の取込口Ｌ１ａと連通する導入ポートＰ１と、ガス導出路Ｌ２の排出口Ｌ２ｂと連通する導出ポートＰ２とがその側面（左面２０ａ）から突出している。なお、導入ポートＰ１及び導出ポートＰ２は、一方のセル要素２１の長手方向の一方側に並列させて配置されている。
また、前記一方のセル要素２１には、加熱機構２３が設けられている。なお、加熱機構２３は、ガス導入路Ｌ１を介して内部空間Ｓへ導入されるガスの温度を予め定められた設定値（分析時の内部空間Ｓの温度）に近づくように調節するものである。具体的には、加熱機構２３は、一方のセル要素２１の内部に差し込まれる一対のヒータ２３ａ，２３ｂである。そして、加熱機構２３は、一方のセル要素２１全体を加熱し、これにより、一方のセル要素２１の内部を通過するガス導入路Ｌ１を流れるガスも加熱される。なお、加熱機構２３は、他方のセル要素２２に設けてもよい。これにより、光学セル２０の内部空間Ｓに導入されたガスの温度変化を抑制することができる。
ここで、前記ガス導入路Ｌ１の長さは、ガス導入路Ｌ１を通過するガスの通過時間と、ガス導入路Ｌ１を通過するガスの温度上昇値とに基づき設定される。具体的には、通過時間は、ガス導入路Ｌ１の取込口Ｌ１ａから取り込まれたガスが排出口Ｌ１ｂへ達するまでの時間によって定まり、温度上昇値は、ガス導入路Ｌ１の取込口Ｌ１ａから取り込まれるガスの温度と排出口Ｌ１ｂから排出されるガスの温度との差によって定まる。そして、加熱機構は、通過時間及び温度上昇値等に基づき加熱温度が設定される。因みに、温度上昇値は、ガス導入路Ｌ１の排出口Ｌ１ｂから排出されるガスの温度が前記設定値近傍になるように設定することが好ましい。
前記他方のセル要素２２は、筐体を構成する他の側壁、具体的には、前側壁２０ａ、後側壁２０ｂ、左側壁２０ｃ、右側壁２０ｄ及び下側壁２０ｆを形成している。よって、他方のセル要素２２は、一方へ開口する筐状をなしている。そして、他方のセル要素２２の開口を一方のセル要素２１によって塞ぐことにより、内部空間Ｓが形成されるようになっている。なお、一方のセル要路２１は、他方のセル要素２２に対してネジ止めできるようになっている。
前記他方のセル要素２２には、図２に示すように、長手方向において対向する一対の側壁（前側壁２０ａ及び後側壁２０ｂ）にそれぞれ反射部材２４が設置されている。具体的には、対向する一対の側壁のうちで一方の側壁（前側壁２０ａ）には、第１反射部材２４ａが設置されており、他方の側壁（後側壁２０ｂ）には、二つの第２反射部材２４ｂ，２４ｃが設置されている。なお、第１反射部材２４ａと二つの第２反射部材２４ｂ、２４ｃとは、互いに反射面を対向させており、二つの第２反射部材２４ｂ、２４ｃは、反射面を第１反射部材２４ａへ向けるように内側へ傾斜している。
また、前記他方のセル要素２２には、第１反射部材２４ａが設置された一方の側壁（前側壁２０ａ）に、光を内部空間Ｓへ入射させる入射窓Ｗ１及び光を内部空間Ｓから射出させる出射窓Ｗ２が設けられている。具体的には、入射窓Ｗ１及び出射窓Ｗ２は、第２反射部材２４ｂ，２４ｃの配列方向に沿って第１反射部材２４ａを挟んだ位置に設けられている。
本実施形態の光学セル２０においては、入射窓Ｗ１から入射した光は、当該入射窓Ｗ１から視て遠い方の第２反射部材２４ｃに入射するように構成されている。つまり、入射窓Ｗ１は、遠い方の第２反射部材２４ｃを向くように傾斜して設けられている。一方、出射窓Ｗ２は、当該出射窓Ｗ２から視て遠い方の第２反射部材２４ｂを向くように傾斜して設けられている。その他、入射窓Ｗ１は、近い方の第２反射部材２４ｂを向いて設けられ、出射窓Ｗ２も、近い方の第２反射部材２４ｃを向いて設けられたものであっても良い。これにより、入射窓Ｗ２から内部空間Ｓに入射した光は、三つの反射部材２４の間で反射を繰り返した後、出射窓Ｗ２から出射するようになっている。
＜実施形態２＞ 本実施形態は、前記実施形態１に係るガス分析装置に使用される光学セルの変形例である。本実施形態に係る光学セル２０は、図５に示すように、内部空間Ｓを形成するセル本体２６と、セル本体２６に分離可能に接続されるマニホールド部材２７と、を備えている。なお、図示しないが、マニホールド部材２７は、前記実施形態１の一方のセル要素２１と同様に加熱機構を備えている。また、セル本体２６は、所謂ヘリオットセルであり、内部空間Ｓに対向する一対の反射部材２４を備えている。
前記マニホールド部材２７は、セル本体２６の長手方向に延びる一つの外面２６ａに接続される長尺状のものである。本実施形態のマニホールド部材２７には、セル本体２６と対向する対向面２７ａに、セル本体２６の外面２６ａに設けられた凹部２６ｂと合致する凸部２７ｂを有している。これにより、マニホールド部材２７の凸部２７ｂをセル本体２６の凹部２６ｂに嵌め込むことにより、セル本体２６に対してマニホールド部材２７が位置決めされる。
また、前記マニホールド部材２７には、外部から導入されたサンプルガスを内部空間Ｓへ導くサンプルガス導入路Ｌ１と、外部から導入されたパージガスを内部空間Ｓへ導くパージガス導入路Ｌ３と、内部空間Ｓから導出されたサンプルガス及びパージガスを外部へ導くガス導出路Ｌ２と、が設けられている。
前記サンプルガス導入路Ｌ１は、取込口Ｌ１ａがマニホールド部材２７の長手方向の一方側に設けられており、排出口Ｌ１ｂがマニホールド部材２７の長手方向の他方側に設けられている。すなわち、サンプルガス導入路Ｌ１は、取込口Ｌ１ａから取り込んだガスを長手方向の一方側から他方側へ導いた後に排出口Ｌ１ｂから排出するように構成されている。
前記パージガス導入路Ｌ３は、取込口Ｌ３ａがマニホールド部材２７の長手方向の一方側に設けられており、排出口Ｌ３ｂがマニホールド部材２７の長手方向の一方側及び他方側の両側に設けられている。すなわち、パージガス導入路Ｌ３は、その途中で二つの分岐路Ｌ３ｘ，Ｌ３ｙに分岐している。そして、一方の分岐路Ｌ３ｘが、マニホールド部材２７の長手方向の一方側へ延びており、他方の分岐路Ｌ３ｙが、マニホールド部材２７の長手方向の他方側へ延びている。なお、パージガス導入路Ｌ３は、サンプルガス導入路Ｌ１と並列して延びている。
前記ガス導出路Ｌ２は、取込口Ｌ２ａ及び排出口Ｌ２ｂのいずれもがマニホールド部材２７の長手方向の一方側に設けられている。これにより、マニホールド部材２７において、サンプルガス導入路Ｌ１の内部空間Ｓと連通する排出口Ｌ１ｂ及びガス導出路Ｌ２の内部空間Ｓと連通する取込口Ｌ２ａが長手方向に離間して配置された状態となる。
また、前記セル本体２６の外面２６ａには、サンプルガス導入路Ｌ１の排出口Ｌ１ｂに対応する貫通孔Ｈ１と、パージガス導入路Ｌ３の二つの排出口Ｌ３ｂに対応する二つ貫通孔Ｈ３と、ガス導出路Ｌ２の取込口Ｌ２ａに対応する貫通孔Ｈ２と、が設けられている。なお、貫通孔Ｈ１及び一方の貫通孔Ｈ３は、セル本体２６における内部空間Ｓの長手方向の一方側へ貫通しており、貫通孔Ｈ２及び他方の貫通孔Ｈ３は、セル本体における内部空間Ｓの長手方向の他方側へ貫通している。
そして、セル本体２６にマニホールド部材２７を接続した状態において、サンプルガス導入路Ｌ１と貫通孔Ｈ１とが連通し、パージガス導入路Ｌ３と二つの貫通孔Ｈ３とが連通し、ガス導出路Ｌ２と貫通孔Ｈ２とが連通するようになっている。
なお、本実施形態においては、セル本体２６に接続されたマニホールド部材２７を、セル本体２６の外面（マニホールド部材２７の対向面２７ａ）と直交し、かつ、対をなす貫通孔（貫通孔Ｈ１と貫通孔Ｈ２、又は、両貫通孔Ｈ３，Ｈ３）を結ぶ直線（図５中、一点鎖線にて示す。）の中心Ｘを通る軸線Ｙを回転軸として１８０°回転させた場合に、その回転前後においてサンプルガス導入路Ｌ１に連通する貫通孔Ｈ１とガス導出路Ｌ２に連通する貫通孔Ｈ２とが入れ替わると共に、パージガス導入路Ｌ３の一方の分岐路Ｌ３ｘに連通する貫通孔Ｈ３とパージガス導入路Ｌ３の他方の分岐路Ｌ３ｙに連通する貫通孔Ｈ３とが入れ替わる。これにより、セル本体２６に対してマニホールド部材２７を接続する場合に、マニホールド部材２７に設置された各ポートＰ１～Ｐ３をセル本体２６の長手方向に対していずれの位置（一方側又は他方側）に配置するか選択できるようになり、光学セル１００の各機器との接続に自由度が増す。なお、対をなす貫通孔（貫通孔Ｈ１と貫通孔Ｈ２、又は、両貫通孔Ｈ３，Ｈ３）を結ぶ直線は、その中心Ｘが互いに重なっている。
＜その他の実施形態＞ 前記実施形態１及び２においては、一方のセル要素２１を一つの側壁（上側壁２０ｅ）によって構成し、他方のセル要素２２を他の五つの側壁（前側壁２０ａ、後側壁２０ｂ、左側壁２０ｃ、右側壁２０ｄ及び下側壁２０ｆ）によって構成したが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、一方のセル要素２１を上側壁２０ｅ及び後側壁２０ｂによって構成し、他方のセル要素２２を他の四つの側壁（前側壁２０ａ、左側壁２０ｃ、右側壁２０ｄ及び下側壁２０ｆ）によって構成したものであってもよい。この場合、光学セル２０を、前記実施形態２の光学セル２０と同様にヘリオットセルとすれば、一方のセル要素２１に一方の反射部材を設け、他方のセル要素２２に他方の反射部材を設けることになる。このように、一方のセル要素２１は、少なくとも一つの長手方向に沿って延びる側壁を備える構成にすればよく、このような構成により、ガス導入路Ｌ１を長手方向に沿って延ばすことができ、ガス導入路Ｌ１を通過するガスの加熱機構による加熱区間を長くすることができる。
また、前記実施形態１のガス導入路Ｌ１は、外部から取り込んだガスを一方のセル要素２１の長手方向の一方側から他方側へ導いた後に内部空間Ｓへ導入する構成であればよい。よって、例えば、図７（ａ）に示すように、ガス導入路Ｌ１は、一方のセル要素２１の長手方向の一方側に設けられた取込口Ｌ１ａから取り込んだガスを蛇行させながら他方側へ導いた後、当該他方側に設けられた排出口Ｌ１ｂから内部空間Ｓへ導入する構成であってもよい。また、図７（ｂ）に示すように、ガス導入路Ｌ１は、一方のセル要素２１の長手方向の一方側に設けられた取込口Ｌ１ａから他方側へ導き、再度一方側へ導いた後、一方側に設けられた排出口Ｌ１ｂから内部空間Ｓへ導入する構成であってもよい。このように、ガス導入路Ｌ１は、外部から取り込んだガスを一方のセル要素２１の長手方向の一方側から他方側へ導く途中の経路や一方側から他方側へ導いた後の経路が特に限定されない。
また、前記各実施形態においては、光学セル２０の実施形態として多重反射セルを例示して説明したが、本発明に係る光学セル２０は、光学セル２０の一端側に光源１０を設置し、光学セル２０の他端側に光検出器３０を設置し、光源１０から出射した光を内部空間Ｓへ入射した後、その内部空間Ｓを往復することなく通過した光を光検出器３０で検出する所謂ワンパスタイプのガス分析装置に対しても使用することもできる。
また、前記実施形態１においては、光学セル２０を二つのセル要素２１，２２によって構成しているが、三つ以上のセル要素によって構成してもよい。
その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００ ガス分析装置
１０ 光源
２０ 光学セル
２１ 一方のセル要素
２２ 他方のセル要素
２３ 加熱機構
２６ セル本体
２６ａ 外面
２７ マニホールド部材
Ｈ１～Ｈ３ 貫通孔
Ｌ１ ガス導入路（サンプルガス導入路）
Ｌ２ ガス導出路
Ｌ３ パージガス導入路
３０ 光検出器
４０ 情報処理装置
１０ 光源
２０ 光学セル
２１ 一方のセル要素
２２ 他方のセル要素
２３ 加熱機構
２６ セル本体
２６ａ 外面
２７ マニホールド部材
Ｈ１～Ｈ３ 貫通孔
Ｌ１ ガス導入路（サンプルガス導入路）
Ｌ２ ガス導出路
Ｌ３ パージガス導入路
３０ 光検出器
４０ 情報処理装置
Claims (9)
- ガスが導入される内部空間を有する光学セルであって、
前記内部空間を形成するセル本体と、
前記セル本体に対向する対向面を有し、その対向面が前記セル本体の外面に接続されるマニホールド部材と、
前記マニホールド部材を加熱する加熱機構とを備え、
前記セル本体が、前記外面から前記内部空間へ貫通する第１の貫通孔を有し、
前記マニホールド部材が、前記セル本体の前記外面に沿うように延びており、外部から取り込んだ前記ガスを前記第１の貫通孔を介して前記内部空間へ導入するガス導入路を有し、
前記ガス導入路が、前記マニホールド部材の内部に形成されており、
前記加熱機構が、前記ガス導入路に沿って設けられていることを特徴とする光学セル。 - 前記セル本体が、前記第１の貫通孔と対をなし、前記第１の貫通孔から長手方向に離間して配置された第２の貫通孔を有し、
前記マニホールド部材が、外部から取り込んだ前記ガスを前記第１の貫通孔を介して前記内部空間へ導入する前記ガス導入路を有すると共に、前記内部空間に導入された前記ガスを前記第２の貫通孔を介して外部へ導出するガス導出路をさらに有している請求項１記載の光学セル。 - 前記ガス導出路及び前記ガス導入路が、前記マニホールド部材の長手方向のいずれか一方側に外部へ連通する一端を有している請求項２記載の光学セル。
- 前記マニホールド部材が、前記ガス導入路を二つ有し、一方がサンプルガスを導くサンプルガス導入路であり、他方がパージガスを導くパージガス導入路であり、
前記加熱機構が、前記サンプルガス導入路及び前記パージガス導入路を加熱している請求項１乃至３のいずれかに記載の光学セル。 - 前記パージガス導入路が、その途中で二つの分岐路に分岐し、一方の前記分岐路が、前記パージガスを前記内部空間の長手方向のいずれか一方側へ導入し、他方の前記分岐路が、前記パージガスを前記内部空間の長手方向の他方側へ導入する請求項４記載の光学セル。
- 前記セル本体に接続された前記マニホールド部材を、当該セル本体の外面と直交し、かつ、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を結ぶ直線の中心を通る軸線を回転軸として１８０°回転させた場合に、その回転前後において前記ガス導入路に連通する前記第１の貫通孔又は前記第２の貫通孔の一方と前記ガス導出路に連通する前記第１の貫通孔又は前記第２の貫通孔との他方とが入れ替わるように構成されている請求項２記載の光学セル。
- ガスが導入される内部空間を有する光学セルであって、
前記内部空間を形成する少なくとも二つのセル要素と、
前記二つのセル要素のうちで一方のセル要素を加熱する加熱機構とを備え、
前記一方のセル要素が、他方のセル要素に対向する対向面を有し、その対向面が前記他方のセル要素の外面に接続されており、
前記一方のセル要素が、外部から取り込んだ前記ガスを前記内部空間へ導入するガス導入路を有し、
前記ガス導入路が、前記一方のセル要素の内部に形成されており、
前記加熱機構が、前記ガス導入路に沿って前記一方のセル要素の内部に設けられていることを特徴とする光学セル。 - 前記一方のセル要素が、前記内部空間に導入された前記ガスを前記外部へ導出するガス導出路をさらに有し、
前記ガス導入路及び前記ガス導出路の前記内部空間へ連通する一端が、前記一方のセル要素の長手方向に離間して配置される請求項７記載の光学セル。 - 請求項１乃至８のいずれかに記載の光学セルと、
前記光学セルの前記内部空間へ向けて光を射出する光源と、
前記内部空間から出射した光を検出する光検出器と、
前記光検出器で検出された光強度信号に基づいて前記ガスを分析する情報処理装置とを備えるガス分析装置。
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