JPH0421096Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この考案は測定ガス中の酸素及び赤外線領域に
吸収波長を有する成分の濃度を連続的に測定する
赤外線ガス分析計に関する。

(ロ) 従来の技術 一般に、工場等の煙突から排出される排ガスの
燃焼反応状態を調べる場合には、その排ガス中に
含まれる酸素と一酸化炭素の濃度を測定すること
は、省エネルギ、安全面などから重要なことであ
る。

従来、この測定装置としては第４図及び第５図
に示すようなものがあり、第４図の装置は、工場
等の煙突（図示しない）から煙突外に延出されポ
ンプ１ａによつて煙突内の排ガスを圧送する圧送
路２ａに、順にニードル弁３ａ付流量計４ａ、一
酸化炭素分析用としての赤外線分析計５ａ及び酸
素分析計６ａを設けたものである。一方、第５図
の装置は、前記の圧送路２ｂを並列に設け、この
各圧送路に設けたニードル弁３ｂ付流量計４ｂ，
４ｂの下流側にそれぞれ一酸化炭素分析用として
の赤外線分析計５ｂ及び酸素分析計６ｂを設けた
ものである。

しかし、排ガス中の酸素と一酸化炭素との濃度
は時々刻々変化するため、第４図の装置のように
赤外線分析計５ａと酸素分析計６ａとが直列に配
列されている場合には、排ガス圧送時のある時点
において排ガス中に共存する酸素と一酸化炭素と
の濃度を同時に測定することは不可能であつた。
そのため、排ガス中の酸素濃度と一酸化炭素濃度
とを正確に把握できなかつた。一方、第５図の装
置の場合には、第４図の装置の欠点を解消できる
可能性はあるが、そのためにはポンプ１ｂから各
分析計５ｂ，６ｂまでの圧送路の容積等が同一に
なるよう設計しなければならない煩わしさあり、
その上ニードル弁３ｂ及び流量計４ｂをそれぞれ
２つずつ設ける必要があつた。

(ハ) 考案の目的 この考案は以上の事情に鑑みなされたもので、
その主要な目的は、簡単な構造で排ガス圧送時の
ある時点において、排ガス中に共存する酸素と一
酸化炭素との濃度を同時に測定できるようにして
排ガス中の一酸化炭素と酸素との濃度を正確に把
握することができるようにすることにある。

(ニ) 構成 この考案は、赤外線分析計であつて、凹状体か
らなるジルコニアセンサーと、このジルコニアセ
ンサーの側外壁面に巻回されたジルコニアセンサ
ー加熱用のヒータと、このヒータの加熱温度が所
定温度に達したときにヒータ及びジルコニアセン
サーから発光される赤外線の光路上に順に設けら
れた赤外線透過セル及び赤外線検出器とを備え、
この赤外線透過セルが測定ガス導入部と測定ガス
排出部を備えるとともに、赤外線検出器が前記測
定ガス又はこのガスと同等のガスが封入された赤
外線入射室を前後に備え、さらにこの両室の境界
部にその両室内の圧力差を検出する検出手段を備
えたものである。

この考案は上記のように構成したので、赤外線
吸収セルに試料ガスが導入され、ヒータが加熱作
動しジルコニアセンサーが所定温度に加熱される
と、ヒータ及びジルコニアセンサーから赤外線が
発光され試料ガス中の測定対象成分の濃度が測定
される。

(ホ) 実施例 以下図に示す実施例に基づいてこの考案を詳述
する。なお、これによつてこの考案は限定される
ものではない。

第１図において、赤外線ガス分析計７は、釣鐘
状のジルコニアセンサー８と、ジルコニアセンサ
ー８の釣鐘状の側外壁に巻回されたジルコニアセ
ンサー８加熱用のヒータ９と、赤外線透過セル
（１０，測定セル）と、赤外線検出器１１とから
主とし構成される。

測定セル１０は開口部１２を上部に有する有底
筒体からなり、その筒壁に測定ガス導入部１３及
び測定ガス排出部１４が設けられている。また、
測定セル１０には、その上部開口１２からその開
口１２を密閉するようその筒内にジルコニアセン
サー８が逆釣鐘状に挿入されている。

一方、赤外線検出器１１は、前記測定ガス又は
このガスと同等のガスが封入された第１及び第２
の赤外線入射室１５，１６を備え、この両室の境
界部にその両室の圧力差を検出する検出手段１７
が設けられており、上記赤外線入射室１５，１６
が測定セル１０の底面に対向するよう設置されて
いる。

赤外線検出器１１と測定セル１０との間には水
平にセクター１８が挿入されている。このセクタ
ー１８はアルミニユウムなどの材料からなり、赤
外線検出器１１の側面近傍に設けられモータ１９
によつて断続回転される。

なお、上記検出手段１７としては、コンデンサ
マイクロフオン、マイクロフローセンサー、半導
体センサーなどが用いられる。特に半導体センサ
ーを用いた赤外線検出器はセクターにオプチカル
フイルタを数種類入れることで赤外線の多成分濃
度の測定が可能となる。したがつて、酸素、一酸
化炭素及び二酸化炭素とかの成分の濃度測定が一
つの分析計で可能となる。

次に上記分析計７の作動について説明する。

まず、ヒータ９を加熱作動させてジルコニアセ
ンサー８を700℃前後の恒温に保つ。そして測定
ガス導入部１３から測定ガスを連続的に導入す
る。このとき、ジルコニアセンサー８の釣鐘状の
内外壁面において酸素濃度に差が生じると、その
両壁面において次式のごとく起電力が発生する。

Ｅ（mv）＝RT／4F10³lnPO₂／PO₁ ここでＲは気体定数、Ｆはフアラデー定数、Ｔ
は絶対温度、PO₁とPO₂はジルコニアセンサー８
の釣鐘状の内外壁面における酸素分圧である。

これによつて、ジルコニアセンサー８の測定セ
ル１０外の壁面を所定の酸素濃度、たとえば空気
にさらしておくと、測定セル１０に導入された測
定ガス中の酸素濃度を測定することができる。

一方、ジルコニアセンサー８の恒温部及びヒー
タ９からは赤外線が赤外線検出器１１に向けて発
光されている。この赤外線は、その特定波長が測
定ガス中の各成分の濃度に応じて吸収され、その
後セクター１８により断続光となり赤外線検出器
１１に入射する。赤外線検出器１１では、その箱
内に封入されている前記ガスが、測定セル１０で
未吸収の特定波長の赤外線がさらに吸収する。そ
こで赤外線検出器１１の赤外線入射室１５，１６
の温度及び圧力が上昇し、赤外線入射室１５と赤
外線入射室１６との間の温度差すなわち圧力差が
生じる。この圧力差を検出手段１７で検出し測定
ガス中の測定対象成分の濃度、たとえば一酸化炭
素の濃度を測定する。

第２図は他の実施例を示す図である。この場合
は、測定セル１０ａが直接煙道等の測定ガス通路
２０ａ内に設けられたもので、第１実施例と同様
のヒータ９ａ及びジルコニアセンサー８ａから発
光される赤外線は、測定セル１０ａの内底部に設
けられたミラー２１ａによつて反射されて測定ガ
ス通路２０ａ外に設けられた第１実施例と同様の
赤外線検出器１１ａに入射される。なお、１８ａ
はモータ１９ａによつて断続回転されるセクター
である。

第３図はもう１つの他の実施例で、第１実施例
と同一構成のヒータ９ｂ及びジルコニアセンサー
８ｂから発光される光路上に、順に測定ガス導入
部１３ｂ及び測定ガス排出部１４ｂを有する測定
セル１０ｂと赤外線検出器１１ｂを設けたもので
ある。

以上のごとく分析計７を構成することによつ
て、測定ガス中の各成分の濃度からの燃料状態を
正確に把握することができるばかりでなく、装置
をコンパクト化することができる。したがつて従
来のような圧送路を構成する配管、流量計などが
必要でなくなる。

(ヘ) 効果 この考案は、ヒータによつて所定温度に加熱さ
れたジルコニアセンサーの高温部が酸素分析計と
赤外線分析計の光源を兼用するよう構成したもの
であるから、装置をコンパクト化することができ
るとともに、連続して圧送される測定ガス中のあ
る時点において、測定ガス中に共存する酸素を含
む多成分の濃度を同時に測定することができる効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る赤外線ガス分析計の一
実施例を示す要部縦断面図、第２図はこの考案の
他の実施例を示す第１図相当図、第３図はもう一
つの他の実施例を示す要部構成説明図、第４図及
び第５図は従来例の要部構成説明図である。 ７……赤外線ガス分析計、８……ジルコニアセ
ンサー、９……ヒータ、１０……測定セル（赤外
線透過セル）、１１……赤外線検出器、１３……
測定ガス導入部、１４……測定ガス排出部、１５
……赤外線入射室、１６……赤外線入射室、１７
……検出手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 凹状体からなるジルコニアセンサーと、この
   ジルコニアセンサーの側外壁面に巻回されたジ
   ルコニアセンサー加熱用のヒータと、このヒー
   タの加熱温度が所定温度に達したときにヒータ
   及びジルコニアセンサーから発光される赤外線
   の光路上に順に設けられた赤外線透過セル及び
   赤外線検出器とを備え、その赤外線透過セルが
   測定ガス導入部と測定ガス排出部を備えるとと
   もに、赤外線検出器が前記測定ガス又はこのガ
   スと同等のガスが封入された赤外線入射室を前
   後に備え、さらにこの両室の境界部にその両室
   内の圧力差を検出する検出手段を備えてなる赤
   外線ガス分析計。 ２ 検出手段が、コンデンサマイクロホン、マイ
   クロフローセンサー、半導体センサーなどから
   なる請求の範囲第１項記載の赤外線ガス分析
   計。