JPH0489554A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は試料ガスによる赤外線の吸収作用を利用した赤
外線ガス分析計てあって、この赤外線を断続光とする回
転セクタを備えたものに関する。

〔従来の技術〕

赤外線ガス分析計は試料ガスによる赤外線の吸収量から
測定成分の濃度を測定するもので、第６図にその概要構
成を示す。

第６図において、赤外線ガス分析計は赤外線光源１と、
この赤外線光源１から放射された赤外線を断続光とする
ため切り欠きがあるいはスリットが適宜設けられた回転
セクタ６と、この回転セクタ６により断続光とされた赤
外線を三光束に分光する分配セル２と、この分配セル２
で分光された赤外線が照射される試料セル４および基準
セル３と、これら両セル間の赤外線吸収量の差を検出す
るための検出部５とにより構成されている。なお試料ガ
スは試料ガス人口４１から試料セル４内に流入し、試料
セル４内を流れて試料ガス出口４２から流出する。一方
、基準セル３の中には基準ガスとして例えば窒素などの
不活性ガスが流入されている。

かかる構成の赤外線ガス分析計において、赤外線光源ｌ
から赤外線が放射されると、赤外線は回転セクタ６によ
り断続光となり、分配セル２を介して試料セル４および
基準セル３を照射する。この場合試料セル４内では試料
ガス中に含まれる測定成分により赤外線が吸収され、こ
の分だけ試料セル４を透過する光量が少なくなる。一方
基準サル３内では不活性ガスにより赤外線の吸収は起こ
らない、検出部５は、赤外線がこれら基準セル３および
試料セル４を透過した個所に置かれ、基準セル３側には
基準セル側検出槽５３が、試料セル４側には試料セル側
検出槽５４がそれぞれ設けられ、これらの検出槽５３お
よび５４には分析しようとするガスと同種のガスが封入
されている。基準セル側検出槽５３と試料セル側検出槽
５４とは微量のガスの流れを検出する、所謂、マイクロ
フローセンサ５１を介して連通して結合されている。試
料セル４を透過し試料セル側検出槽５４に照射される赤
外線の光量は、前述したように、試料セル４において試
料ガス中に含まれる測定成分により赤外線が吸収された
れた分だけ少なくなっており、一方、基準セル側検出槽
５３に照射される赤外線の光量は基準セル３において赤
外線の吸収はない、従って、試料側検出槽５４に照射さ
れる赤外線は、基準側検出槽５３に照射される赤外線よ
り、測定成分の濃度に比例して若干光量が少なくなって
おり、回転セクタ６により断続された赤外線がこれら試
料側および基準側検出槽を照射するときは、基準側検出
槽のガス温度は試料側検出槽のそれより僅かに高くなり
、ガスは膨脹して、基準側検出槽からマイクロフローセ
ンサ５１を通って、試料側検出槽に流れ、赤外線がしゃ
断されるときは、これら基準側および試料側検出槽の温
度は同一となり、ガスは平衡するように戻る。マイクロ
フローセンサ５１で、このガスの微少な流れを検出し、
この検出値を電気信号に変え、増幅器１３により増幅し
て出力信号Ｓとして出す、この出力信号Ｓは回転セクタ
６の回転に従って繰り返して出力される。ところで、回
転セクタ６は、通常、一定の繰り返し出力信号Ｓを得る
ために、時間に対して回転速度が一定な同期モータ１１
で駆動される。同期モータは原理的に起動回転力が零で
あるので、くま取りコイルなどを付して起動回転力を持
たせるようにしているが、これによる起動回転力は一般
に小さいので、回転セクタ６と同期モータ１１との間に
クラッチ機構１２を設け、まず、低ｊＬ荷で同期モータ
１１を起動し、同期運転に入ってからクラッチ機構１２
により回転セクタ６に動力を伝達するようにする。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の赤外線ガス分析計では、赤外線を断続光とするた
めに回転セクタを用いているが、回転セクタに微少の機
械的がたがあっても、断続する赤外線の光量に変化が生
じ、分析計としての精度が低下するという問題がある。

このためには、回転セクタの径を大きくして、機械的が
たの割合を下げる方法が一般に行われる。しかしながら
、径の大きな回転セクタを用いるとその慣性モーメント
は大きくなり、大きい容量の駆動モータが必要となる。

また、起動のために用いるクラッチ機構は機械的構造か
らなり、長期間使用の際にはクラッチの保持力が低下し
て回転むらを生じ、測定精度が低下してしまう問題があ
る。

更に、この赤外線ガス分析計が、プロセスラインで製品
の成分分析に使用される場合、前述の赤外線ガス分析計
では瞬時停電などにより、回転セクタが一度停止すると
起動回転力がないのでそのまま停止し、再起動のために
は作業者がクラッチ機構を用いて起動操作を行うことが
必要であり、プロセスライン用として操作性が悪い問題
がある。

本発明の課題は前述の問題点を解決し、小さい容量のモ
ータで径の大きな回転セクタを安定して起動させること
を可能とし、更に、瞬時停電などによる回転セクタの停
止に対し、停電回復とともに自動的に再起動可能な回転
セクタの駆動ｖｔＩを提供することにある。

（Ｉｌｌｌを解決するための手段〕 前述の課題を解決するために、本発明の赤外線ガス分析
計においては、光源から放射された赤外線を回転セクタ
により断続光とし、この断続光を試料ガスが流れる試料
セルと、基準ガスが封入された基準セルとに照射し、試
料ガスと基準ガスの赤外線吸収量の差から試料ガス中の
測定成分の濃度を測定する赤外線ガス分析計に、前記回
転セクタを駆動するステッピングモータと、このモータ
に低周波より順次高周波に移行する出力周波数のパルス
状の電圧を供給するモータドライブ回路とを備えた。更
に回転セクタの回転速度を検出し、その出力信号をモー
タドライブ回路に供給する回転検出器を備えた。更にま
た、ステッピングモータのドライブ電流を検出し、その
信号出力をモータドライブ回路に供給する電流検出器を
備えた。

〔作用〕

回転力が回転数にほぼ逆比例し、低速において大きな回
転力を発揮するという性質を有するステッピングモータ
に、出力周波数可変のモータドライブ回路からパルス状
の電圧を低出力周波数から始めて順次その出力周波数を
上げながら供給することにより、ステッピングモータは
大きな回転力で起動され、次いで所定の定常回転速度ま
で順次加速されるので、大径の回転セクタをも小容量の
モータによって容易に且つ安定に起動することが出来る
。

また回転セクタの回転速度を検出する回転検出器或いは
ステッピングモータのドライブ電流を検出する電流検出
器から回転セクタ停止の信号が入力されると、モータド
ライブ回路はパルス状の電圧を低出力周波数から始めて
順次その出力周波数を上げながらステッピングモータに
供給して、自動的に回転セクタを再起動させる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例としての赤外線ガス分析計の
要部構成図である。同図において、回転セクタ６はステ
ッピングモータフにより駆動される。このステッピング
モータフには出力周波数可変のモータドライブ回路８か
らパルス状の電圧が１ｍされる。ステッピングモータ７
はモータドライブ回路の出力パルス数、すわなち出力周
波数に対応して回転し、これにより駆動される回転セク
タ６は、第６図に示す同期モータ駆動の場合と全く同様
に、定常時は一定速度で回転する。ステッピングモータ
は、第２図に示すようにモータの回転数にほぼ逆比例す
る回転力を有し、低速において大きな回転力を有してい
る。モータドライブ回路８から起動時は、第３図１）の
電圧波形に示されるように、低周波のパルス状の電圧が
出力し、順次高周波に移行し、定常時は第３図２）に示
す所定の高周波が出力する。これら一連の動作はモータ
ドライブ回路８の起動制御部８３より発振部８２を制御
し、更に発振部８２の信号出力を出力部８１の図示しな
いスイッチング素子に加えることにより得られる。この
ように、起動時に大きな回転力を得ることによって小さ
い容量のモータで径の大きな回転セクタを安定して起動
することができる。

第４図は本発明の興なる実施例の要部構成図を示し、回
転セクタ６の回転速度を検出する回転検出器９が設けら
れ、この信号出力がモータドライブ回ＷＩ１８の起動制
御部８３に加えられている０回転セクタ６が停止したこ
とあるいは回転速度が所定値以下に低下したことを示す
検出器９からの出力信号によって起動制御部が動作し、
モータドライブ回路８は低周波から順次高周波のパルス
状の電圧を出力しモータは自動的に再起動する。

第５図は本発明の更にことなる実施例の要部構成図を示
し、モータのドライブ電流を検出する電流検出器ｌＯが
、例えば電源Ｅとモータドライブ回ａＳの出力部８１と
の間に設けられ、この信号出力は起動制御部８３に加え
られている。電流検出器１゜によりモータドライブ電流
の増加或いは所定値を超えたことを検出することにより
回転セクタ６の停止を検出する０回転セクタ６の停止し
た場合には、このことを示す検出器１ｏからの出力信号
を受信して起動制御部が動作し、モータは自動的に再起
動する。

なお、本発明は、赤外線ガス分析計に関するものの他に
、回転セクタを使用する機器、例えば、紫外線汚濁針な
どに用いることができることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明においては、赤外線ガス分析
計の回転セクタの駆動にステッピングモータを用いこの
モータにパルス状の電圧を供給する可変出力周波数のモ
ータドライブ回路を設け、このドライブ回路の出力周波
数を低周波より順次高周波に移行することによりステッ
ピングモータは低速度より所定の高速度まで順次加速さ
れて起動するようにしたので、小容量のモータで径の大
きな回転セクタを安定して起動でき、更にはガス分析計
の小形、軽量化、低コスト化が図られる。

また、機械的構造のクラッチｍ’ｓを診き、電気的な構
成を多くしたので装置の信頼性が向上する。

更にまた、回転セクタの停止を検出する回転検出器ある
いはモータドライブ電流の検出器を設け、これら検出器
からの信号出力をモータドライブ回路に加えることによ
り、ステッピングモータ、すなわち、回転セクタを自動
的に再起動するようにしたので、プロセスラインで使用
する際の信頼性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例における赤外線ガス分析計の
要部構成図、第２図は第１図のステッピングモータの回
転数と回転力の関係を説明するための特性線図、第３図
は第１図のモータドライブ回路の出力電圧の波形図、第
４図は本発明の興なる実施例の要部構成図、第５図は本
発明の更に興なる実施例の要部構成図、第６図は従来の
赤外線ガス分析計の概要構成図である。 ６：回転セクタ、７：ステッピングモータ、８：モータ
ドライブ回路、９：回転検出器、１０：電流検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光源から放射された赤外線を回転セクタにより断続
   光とし、この断続光を試料ガスが流れる試料セルと、基
   準ガスが封入された基準セルとに照射し、試料ガスと基
   準ガスの赤外線吸収量の差から試料ガス中の測定成分の
   濃度を測定する赤外線ガス分析計において、 前記回転セクタを駆動するステッピングモータと、この
   モータに低周波より順次高周波に移行する出力周波数の
   パルス状の電圧を供給するモータドライブ回路とを備え
   たことを特徴とする赤外線ガス分析計。 ２）請求項１）記載の赤外線ガス分析計において、回転
   セクタの回転速度を検出し、その出力信号をモータドラ
   イブ回路に供給する回転検出器を備えたことを特徴とす
   る赤外線ガス分析計。 ３）請求項１）記載の赤外線ガス分析計において、ステ
   ッピングモータのドライブ電流を検出し、その信号出力
   をモータドライブ回路に供給する電流検出器を備えたこ
   とを特徴とする赤外線ガス分析計。