JPH05126744A - 化学発光式濃度計 - Google Patents
化学発光式濃度計Info
- Publication number
- JPH05126744A JPH05126744A JP31388491A JP31388491A JPH05126744A JP H05126744 A JPH05126744 A JP H05126744A JP 31388491 A JP31388491 A JP 31388491A JP 31388491 A JP31388491 A JP 31388491A JP H05126744 A JPH05126744 A JP H05126744A
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- Japan
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- reaction tank
- gas
- nozzle
- reaction
- oscillator
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- Pending
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- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 反応槽の諸条件を一定に保ったままで試料濃
度と発光強度との直線関係を改善する。 【構成】 反応槽１０の中心軸上で上部からオゾンを含
んだ反応ガスを導入するノズル２が設けられ、ノズル２
の中心部には径の細い試料ガス導入用ノズル１が配置さ
れている。反応槽１０の底面は光取出し窓３になってお
り、光取出し窓３の外側に接して光検出器４が配置され
ている。反応槽１０内に音波を生成するために、中心軸
上で反応ガス導入ノズル２の上部の位置に音波発振源と
なる発振子６が取りつけられており、発振子６を駆動す
るために発振電源７が発振子６に接続されている。
度と発光強度との直線関係を改善する。 【構成】 反応槽１０の中心軸上で上部からオゾンを含
んだ反応ガスを導入するノズル２が設けられ、ノズル２
の中心部には径の細い試料ガス導入用ノズル１が配置さ
れている。反応槽１０の底面は光取出し窓３になってお
り、光取出し窓３の外側に接して光検出器４が配置され
ている。反応槽１０内に音波を生成するために、中心軸
上で反応ガス導入ノズル２の上部の位置に音波発振源と
なる発振子６が取りつけられており、発振子６を駆動す
るために発振電源７が発振子６に接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は試料ガス、試料ガス中の
被測定成分と反応して化学発光を生じさせる化学種を含
む反応ガスとを反応槽に導入し、発生した化学発光を測
定して被測定成分の濃度を計量する化学発光式濃度計に
関するものである。化学発光式濃度計は化学反応に起因
する発光量を測定するものであり、蛍光発光や紫外線発
光などの直接発光を検出するもののほかに、発熱反応に
よる赤外線輻射を検出するものなどがある。
被測定成分と反応して化学発光を生じさせる化学種を含
む反応ガスとを反応槽に導入し、発生した化学発光を測
定して被測定成分の濃度を計量する化学発光式濃度計に
関するものである。化学発光式濃度計は化学反応に起因
する発光量を測定するものであり、蛍光発光や紫外線発
光などの直接発光を検出するもののほかに、発熱反応に
よる赤外線輻射を検出するものなどがある。
【０００２】
【従来の技術】化学発光式濃度計の代表的な例として化
学発光式窒素酸化物濃度計について説明する。反応槽は
試料ガスを導入するノズルと、測定成分であるＮＯ（一
酸化窒素）と反応して化学発光を生じさせる化学種とし
てオゾンを含む空気を反応ガスとして導入するためのノ
ズルをそれぞれ備え、反応槽中でＮＯとオゾンが反応し
てＮＯ2（二酸化窒素）になるときに発生する光の強度
を検出する光検出器を備えている。その検出される光の
強度が反応槽に導入された試料ガス中のＮＯの量に比例
するので、その発光量を測定することによってＮＯ濃度
を知ることがでる。各ノズルから導入された試料ガスと
反応ガスが反応槽内で効率よく混ざり合わないと、反応
槽に導入された試料ガス中のＮＯ量に光の強度が比例し
なくなるので、それぞれのノズルの形状や流量などの諸
条件に工夫をしている。更に、反応槽の光取り出し窓と
ガスどおしの混合位置との相関位置関係も効率よく光を
捉えるように工夫をしている。
学発光式窒素酸化物濃度計について説明する。反応槽は
試料ガスを導入するノズルと、測定成分であるＮＯ（一
酸化窒素）と反応して化学発光を生じさせる化学種とし
てオゾンを含む空気を反応ガスとして導入するためのノ
ズルをそれぞれ備え、反応槽中でＮＯとオゾンが反応し
てＮＯ2（二酸化窒素）になるときに発生する光の強度
を検出する光検出器を備えている。その検出される光の
強度が反応槽に導入された試料ガス中のＮＯの量に比例
するので、その発光量を測定することによってＮＯ濃度
を知ることがでる。各ノズルから導入された試料ガスと
反応ガスが反応槽内で効率よく混ざり合わないと、反応
槽に導入された試料ガス中のＮＯ量に光の強度が比例し
なくなるので、それぞれのノズルの形状や流量などの諸
条件に工夫をしている。更に、反応槽の光取り出し窓と
ガスどおしの混合位置との相関位置関係も効率よく光を
捉えるように工夫をしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】測定範囲が数ＰＰＭ〜
数１０００ＰＰＭの広い範囲のＮＯ濃度を１つの化学発
光式窒素酸化物濃度計で複数のレンジにわたって測定し
ようとすると、ＮＯ濃度と光の強度との間の直線性がず
れて曲がってくる。実例を挙げると、濃度が０〜２００
ＰＰＭレンジでは、図１（Ａ）に示されるように尻上が
りの傾向を示し、０〜５０００ＰＰＭレンジでは（Ｂ）
に示されるように低濃度域では尻上がり特性となり、高
濃度域では飽和特性となる。これは、低濃度域では数少
ないＮＯ分子がオゾン分子と単位時間内に接触する確率
が低く、高濃度領域では有限の濃度のオゾン分子が数多
いＮＯ分子との接触反応によって消費されて、未反応で
残っているＮＯ分子が残りのオゾン分子と単位時間内に
接触する確率が低くなることによると考えられる。この
ことは、各レンジごとにガスの導入流量やノズルの形状
など、反応槽の諸条件を変えると、各レンジごとにおけ
る直線性が改良されるという実験事実からも伺い知るこ
とができる。しかし、測定の各レンジごとに反応槽の諸
条件を変えるとなると、機構及び操作が複雑となり、実
際的な適用は困難である。
数１０００ＰＰＭの広い範囲のＮＯ濃度を１つの化学発
光式窒素酸化物濃度計で複数のレンジにわたって測定し
ようとすると、ＮＯ濃度と光の強度との間の直線性がず
れて曲がってくる。実例を挙げると、濃度が０〜２００
ＰＰＭレンジでは、図１（Ａ）に示されるように尻上が
りの傾向を示し、０〜５０００ＰＰＭレンジでは（Ｂ）
に示されるように低濃度域では尻上がり特性となり、高
濃度域では飽和特性となる。これは、低濃度域では数少
ないＮＯ分子がオゾン分子と単位時間内に接触する確率
が低く、高濃度領域では有限の濃度のオゾン分子が数多
いＮＯ分子との接触反応によって消費されて、未反応で
残っているＮＯ分子が残りのオゾン分子と単位時間内に
接触する確率が低くなることによると考えられる。この
ことは、各レンジごとにガスの導入流量やノズルの形状
など、反応槽の諸条件を変えると、各レンジごとにおけ
る直線性が改良されるという実験事実からも伺い知るこ
とができる。しかし、測定の各レンジごとに反応槽の諸
条件を変えるとなると、機構及び操作が複雑となり、実
際的な適用は困難である。
【０００４】本発明は、反応槽の諸条件を一定に保った
ままで光を効率よく捉える条件のもとで試料ガスと反応
ガスをより効率よく混ぜることによって簡易な操作で高
精度に被測定成分の濃度を測定することのできる化学発
光式濃度計を提供することを目的とするものである。
ままで光を効率よく捉える条件のもとで試料ガスと反応
ガスをより効率よく混ぜることによって簡易な操作で高
精度に被測定成分の濃度を測定することのできる化学発
光式濃度計を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の化学発光式濃度
計では、その反応槽内に音波を生成する手段を設けた。
計では、その反応槽内に音波を生成する手段を設けた。
【０００６】
【作用】反応槽内に音波を生成させると、反応槽内のガ
スが撹拌されて試料ガスと反応ガスが効率よく混ざり、
被測定成分の濃度と発光の検出強度の間の直線性が改良
される。
スが撹拌されて試料ガスと反応ガスが効率よく混ざり、
被測定成分の濃度と発光の検出強度の間の直線性が改良
される。
【０００７】
【実施例】図２は一実施例を表わす。円筒状の反応槽１
０の中心軸上で上部からオゾンを含んだ空気を反応ガス
として導入するノズル２が設けられ、試料ガス導入用ノ
ズル１が反応ガス導入用ノズル２の中心部に配置されて
いる。反応ガス導入用ノズル２は太く、試料ガス導入用
ノズル１は細くなって、試料ガスが高流速で導入される
ようになっている。反応槽１０の底面は紫外線に対して
透明な石英板の光取出し窓３になっており、光取出し窓
３の外側に接して光検出器４が配置されている。反応槽
１０の側面にはガス出口５が設けられている。
０の中心軸上で上部からオゾンを含んだ空気を反応ガス
として導入するノズル２が設けられ、試料ガス導入用ノ
ズル１が反応ガス導入用ノズル２の中心部に配置されて
いる。反応ガス導入用ノズル２は太く、試料ガス導入用
ノズル１は細くなって、試料ガスが高流速で導入される
ようになっている。反応槽１０の底面は紫外線に対して
透明な石英板の光取出し窓３になっており、光取出し窓
３の外側に接して光検出器４が配置されている。反応槽
１０の側面にはガス出口５が設けられている。
【０００８】反応槽１０内に音波を生成するために、中
心軸上で反応ガス導入ノズル２の上部の位置に音波発振
源となる発振子６が取りつけられており、発振子６を駆
動するために発振電源７が発振子６に接続されている。
反応槽１０の厚みＤはせいぜい５ｍｍぐらいであるの
で、図中に破線で示される定在波の波長もｍｍ単位とな
る。したがって、発振周波数は可聴周波数の高域から超
音波の範囲となるが、音圧振幅の腹と節が多いほど、即
ち周波数を高く設定するほど撹拌の高効率が期待される
ので、実施上はもっぱら超音波域を使用する。
心軸上で反応ガス導入ノズル２の上部の位置に音波発振
源となる発振子６が取りつけられており、発振子６を駆
動するために発振電源７が発振子６に接続されている。
反応槽１０の厚みＤはせいぜい５ｍｍぐらいであるの
で、図中に破線で示される定在波の波長もｍｍ単位とな
る。したがって、発振周波数は可聴周波数の高域から超
音波の範囲となるが、音圧振幅の腹と節が多いほど、即
ち周波数を高く設定するほど撹拌の高効率が期待される
ので、実施上はもっぱら超音波域を使用する。
【０００９】ノズル１から導入された試料ガスとノズル
２から導入された反応ガスは、光取出し窓３に衝突し、
ここで主にガスの混合及びそれに起因する発光を生じ
る。発振子６から出た縦波（平面波）は光取出し窓３に
垂直に入射して反射される。入射波と反射波とが重なり
合って進行しない音波、すなわち定在波（定状波）がで
きる。この定在波の音圧振幅の空間的分布は、反射面が
光取出し窓の表面であり、波長の１／２，１／１，……
の位置で振幅が最大となる。図２にはこの様子を破線で
示している。すなわち、光取出し窓６の表面は常に定在
波の音圧振幅の最大の位置である。したがって光取出し
窓３の表面上ではガス分子の振幅が最大になっており、
この振動によってガスの撹拌が生じてガスが効率よく混
ざり、またこの位置は光検出器４に最も接近した場所で
あるので、光を効率よく捉えることができる。
２から導入された反応ガスは、光取出し窓３に衝突し、
ここで主にガスの混合及びそれに起因する発光を生じ
る。発振子６から出た縦波（平面波）は光取出し窓３に
垂直に入射して反射される。入射波と反射波とが重なり
合って進行しない音波、すなわち定在波（定状波）がで
きる。この定在波の音圧振幅の空間的分布は、反射面が
光取出し窓の表面であり、波長の１／２，１／１，……
の位置で振幅が最大となる。図２にはこの様子を破線で
示している。すなわち、光取出し窓６の表面は常に定在
波の音圧振幅の最大の位置である。したがって光取出し
窓３の表面上ではガス分子の振幅が最大になっており、
この振動によってガスの撹拌が生じてガスが効率よく混
ざり、またこの位置は光検出器４に最も接近した場所で
あるので、光を効率よく捉えることができる。
【００１０】図２に破線で示した定在波の時間的位相
は、振幅が０となる位置を越える毎に逆位相となる。し
たがって、入射と反射の軸方向での圧力勾配は振幅が０
となる位置で最大となり、この付近のガス分子は軸方向
にゆさぶられ、ここでもこの振動によってガスの撹拌が
生じてガスが効率よく混ざる。
は、振幅が０となる位置を越える毎に逆位相となる。し
たがって、入射と反射の軸方向での圧力勾配は振幅が０
となる位置で最大となり、この付近のガス分子は軸方向
にゆさぶられ、ここでもこの振動によってガスの撹拌が
生じてガスが効率よく混ざる。
【００１１】図２の実施例の動作について説明すると、
ノズル１から導入された試料ガスとノズル２から導入さ
れたオゾンを含んだ反応ガスは、試料ガスのガスの流れ
の束の外周で試料ガスが反応ガスと接触し、また反応ガ
スを巻き込むとともに、発振子６からの音波によるガス
分子の振動と撹拌効果によって更に効率よく混合する。
その結果、ＮＯ濃度と光の強度との直線性がよくなり、
各レンジごとに諸条件を変えなくても、多レンジにわた
って精度よく測定することが可能となる。
ノズル１から導入された試料ガスとノズル２から導入さ
れたオゾンを含んだ反応ガスは、試料ガスのガスの流れ
の束の外周で試料ガスが反応ガスと接触し、また反応ガ
スを巻き込むとともに、発振子６からの音波によるガス
分子の振動と撹拌効果によって更に効率よく混合する。
その結果、ＮＯ濃度と光の強度との直線性がよくなり、
各レンジごとに諸条件を変えなくても、多レンジにわた
って精度よく測定することが可能となる。
【００１２】図３は第２の実施例を表わす。図２の実施
例と同等の部分には同一の符号を用いる。試料ガス導入
用ノズル１とオゾンを含んだ反応ガス導入用ノズル２は
ともに反応槽１０の側面で反応槽１０の接線方向から導
入される。両ノズル１と２はともに細く、それらのノズ
ルからの導入ガスは高速流となって反応槽１０に導入さ
れる。反応槽１０の軸上で上の底面には発振子６が配置
されており、下の底面には光取出し窓３が設けられ、光
取出し窓３に接して反応槽１０の外側に光検出器４が配
置されている。
例と同等の部分には同一の符号を用いる。試料ガス導入
用ノズル１とオゾンを含んだ反応ガス導入用ノズル２は
ともに反応槽１０の側面で反応槽１０の接線方向から導
入される。両ノズル１と２はともに細く、それらのノズ
ルからの導入ガスは高速流となって反応槽１０に導入さ
れる。反応槽１０の軸上で上の底面には発振子６が配置
されており、下の底面には光取出し窓３が設けられ、光
取出し窓３に接して反応槽１０の外側に光検出器４が配
置されている。
【００１３】図３の実施例では、試料ガスと反応ガスは
反応槽１０の円周内面に沿って渦流となり、ここでガス
の混合とそれに起因する発光を生じる。さらに、発振子
６からの音波によってガス分子の振動と撹拌が加えられ
て混合効率が高められる。なお、発振子６と光取出し窓
３との距離は、反応槽１０内での音波の乱反射や光検出
器４を含めた光学系の位置などによって、最適なところ
を実験によって求めて定める。
反応槽１０の円周内面に沿って渦流となり、ここでガス
の混合とそれに起因する発光を生じる。さらに、発振子
６からの音波によってガス分子の振動と撹拌が加えられ
て混合効率が高められる。なお、発振子６と光取出し窓
３との距離は、反応槽１０内での音波の乱反射や光検出
器４を含めた光学系の位置などによって、最適なところ
を実験によって求めて定める。
【００１４】反応槽内に音波を生成する手段としては、
実施例の発振子のほかに、ノズル１又は２の先端又は途
中に超音波の笛を設け、その笛を音波発振源としてもよ
い。その超音波の笛はノズル１又は２を流れるガスによ
って駆動される。そのような超音波の笛は、例えば動物
の調教用などに使用されており、それを小型にしてノズ
ルに設ける。本発明は実施例に示した化学発光式窒素酸
化物濃度計に限らず、他の化学発光式濃度計にも適用さ
れる。
実施例の発振子のほかに、ノズル１又は２の先端又は途
中に超音波の笛を設け、その笛を音波発振源としてもよ
い。その超音波の笛はノズル１又は２を流れるガスによ
って駆動される。そのような超音波の笛は、例えば動物
の調教用などに使用されており、それを小型にしてノズ
ルに設ける。本発明は実施例に示した化学発光式窒素酸
化物濃度計に限らず、他の化学発光式濃度計にも適用さ
れる。
【００１５】
【発明の効果】本発明では反応槽内に音波を発生させて
試料ガスと反応ガスの混合を促進するようにしたので、
被測定成分の濃度と光の強度との直線性がよくなり、各
レンジごとに諸条件を変えることなく、多レンジにわた
って精度よく測定することができる。また、試料ガスと
反応ガスの混合がよくなるにつれて単位時間当りの反応
量が増え、したがって光の量も増えるので、感度が上が
り、Ｓ／Ｎ比が向上する。
試料ガスと反応ガスの混合を促進するようにしたので、
被測定成分の濃度と光の強度との直線性がよくなり、各
レンジごとに諸条件を変えることなく、多レンジにわた
って精度よく測定することができる。また、試料ガスと
反応ガスの混合がよくなるにつれて単位時間当りの反応
量が増え、したがって光の量も増えるので、感度が上が
り、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【図１】従来の濃度計におけるＮＯ濃度と光の強度の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図２】一実施例を示す断面図である。
【図３】他の実施例を示す断面図である。
１ 試料ガス導入用ノズル ２ オゾンを含んだ反応ガス導入用ノズル ３ 光取出し窓 ４ 光検出器 ６ 発振子 ７ 発振電源
Claims (1)
- 【請求項１】 試料ガス、試料ガス中の被測定成分と反
応して化学発光を生じさせる化学種を含む反応ガスとを
反応槽に導入し、発生した化学発光を測定して被測定成
分の濃度を計量する化学発光式濃度計において、前記反
応槽内に音波を生成する手段を設けたことを特徴とする
化学発光式濃度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31388491A JPH05126744A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 化学発光式濃度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31388491A JPH05126744A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 化学発光式濃度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126744A true JPH05126744A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=18046676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31388491A Pending JPH05126744A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 化学発光式濃度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05126744A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010216839A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | 固体表面反応に由来する化学発光の有無の検出方法、固体表面反応に由来する化学物質種の同定方法及びそれらの方法に用いる固体表面反応に由来する化学発光の検出装置 |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP31388491A patent/JPH05126744A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010216839A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | 固体表面反応に由来する化学発光の有無の検出方法、固体表面反応に由来する化学物質種の同定方法及びそれらの方法に用いる固体表面反応に由来する化学発光の検出装置 |
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