JPH05307002A

JPH05307002A - 比較光分析装置

Info

Publication number: JPH05307002A
Application number: JP13637292A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Araya; 克彦荒谷
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1992-04-28
Publication date: 1993-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】光源を小型化し、赤外線の使用効率を上げ
る。【構成】光源１３と両セル１１、１２との間に導光板
１６を設ける。導光板１６には、光源１３の光を測定セ
ル１２に導く第１導光路１８と、光源１３からの光を比
較セル１１に導く第２導光路１７とが設けられており、
各導光路では、光源１３からの光は側面で反射して、全
て各セル１１、１２に投射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線式ガス分析計
等、平行に配置した測定セルと比較セルに光（赤外線、
紫外線等を含む）を投射し、両セルの光の透過率等の特
性を比較することによりガスや液体の濃度測定等を行な
う比較光分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば燃焼排ガス中の窒素酸化物（ＮＯ
x）濃度を連続的に測定する場合には、赤外線式ガス分
析計が用いられる。赤外線式ガス分析計は図５に示すよ
うに、２本の平行に配置された円筒状のセル４１、４
２、両セル４１、４２に赤外線を投射する光源４３、両
セル４１、４２を通過した赤外線を集光する集光器４
４、所定の赤外線の強度を選択的に検出する赤外線検出
器４５、及び、光源４３からの赤外線をいずれかのセル
に選択的に投射するためのチョッパ板４６から構成され
る。２本のセルのうち、一方（比較セル）４１には基準
となるガスを封入しておき、他方のセル（測定セル）４
２に測定ガスを流しておく。両セル４１、４２の上端及
び下端は測定光（赤外線）に対して透明となっており、
図６（ａ）に示すように、光源４３は両セル４１、４２
の端面をカバーするような大きさとなっている。チョッ
パ板４６には、外周側と内周側にそれぞれチョッパ板４
６の回転中心５０に対して同一の開き角を有する開口４
７、４８が設けられており、このチョッパ板４６がモー
タ４９により１回転される間に、光源４３からの赤外線
が同じ時間だけ各セル４１、４２に投射されるようにな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光源４３には、円筒状
の両セル４１、４２に対してその軸に平行に赤外線を投
射するため、内面が回転放物面となっている反射鏡５１
が設けられている。従来のガス分析計では両セル４１、
４２への赤外線投射の振り分けはチョッパ板４６の開口
４７、４８により行なっていたため、光源４３（すなわ
ち反射鏡５１）は両セル４１、４２の端面をカバーする
ように、各セルの直径の約２倍の大きさが必要であっ
た。しかし、図６（ｂ）に模式的に示すように、赤外線
がいずれか一方のセル（例えば、比較セル４１）へ入る
とき、その量は光源４３から出射された赤外線の約４分
の１にしかすぎず、残りの約４分の３はチョッパ板４６
により遮られて無駄となっている。このように、ガス分
析計の使用エネルギの大きな部分を占める光源４３の赤
外線使用効率が悪いことの他に、投入したエネルギの割
に測定に使用される赤外線の量が少ないことから、十分
な測定感度が得られないこと、また、光源のサイズが大
きい等の問題点があった。本発明はこのような課題を解
決するために成されたものであり、その目的とするとこ
ろは、光源を小型化し、しかも、赤外線の使用効率を向
上したガス分析計を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、光源からの光を平行に配置した
測定セル及び比較セルに交互に投射することによりセル
内の物質の分析を行なう比較光分析装置において、ａ）光源と両セルとの間に設けられた平板であって、面
内で第１の位置と第２の位置の間で移動可能であり、第
１の位置にあるときに光源の光を測定セルに導く第１導
光路と、第２の位置にあるときに光源からの光を比較セ
ルに導く第２導光路とを有する導光板と、ｂ）導光板を第１の位置と第２の位置との間で移動させ
る移動手段とを備えることを特徴としている。

【０００５】

【作用】移動手段ｂが導光板ａを第１の位置に移動させ
たとき、光源からの光は第１導光路により測定セルにの
み投射される。また、第２の位置に移動させたときに
は、第２導光路により比較セルにのみ投射される。従っ
て、光源に出射光の範囲を規制する反射鏡を設けて、導
光板の光源側の面における第１及び第２導光路の開口を
規制光束の大きさに合わせ、また、導光板のセル側の面
における第１及び第２導光路の開口を各セルの端面の大
きさに合わせることにより、光源からの光を無駄なく各
セルに投射することができる。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例である赤外線式ガス分析計
を図１〜図３により説明する。本実施例の赤外線式ガス
分析計においては、比較セル１１、測定セル１２、集光
器１４、赤外線検出器１５は図５に示した従来の装置と
同様に配置されているが、チョッパ板４６の代わりにモ
ータ１９で回転される円盤状の導光板１６を備えてい
る。また、光源１３の構造は従来のものと同様、発光体
の周囲を、内面が発光体を焦点とする回転放物面となっ
ている反射鏡２１で囲んだものとなっているが、反射鏡
２１の開口部の直径は図５に示した従来の装置の約半分
となっており、光源１３自体は従来よりも大幅に小型化
されている。

【０００７】図３（ａ）に示すように、導光板１６に
は、比較セル用及び測定セル用の導光路１７、１８がそ
れぞれ設けられている。図３（ｂ）に示すように、両導
光路１７、１８は導光板１６を斜めに貫通しており、導
光板１６の光源側の面（図３（ａ））においては両導光
路１７、１８の開口部は導光板１６の中心２０から等し
い半径の位置に、等しい開き角βとなるように設けられ
ている。一方、セル側の面（図３（ｃ））においては、
両導光路１７、１８の開口部は各セルの端面に相当する
半径位置に、同様に等しい開き角βとなるように設けら
れている。図２に示すように、各導光路１７、１８の両
側の側壁は同じ傾斜角αで傾斜した鏡面となっており、
回転放物面反射鏡２１により垂直方向に平行な光束とさ
れた光源１３の光は、両側壁により２度反射されて再び
垂直方向の光束となり、セルに入射する。なお、この側
壁の傾斜角αを４５°としておくことにより、光源から
の光は無駄なく全てセルに入射されるようになる。

【０００８】従って、このような導光板１６をモータ１
９で回転させることにより、両セル１１、１２に交互
に、等量の赤外線を投射することができる。しかも、光
源１３からの赤外線は全てセルに投射されるため、エネ
ルギの無駄がなくなり、効率は従来の４倍となる。これ
により、分析感度が向上するとともに、分析計の小型化
を図ることができる。

【０００９】なお、図３の例では導光路１７、１８の形
状がやや複雑であるが、図４（ａ）に示すように、各導
光路２７、２８を斜め方向のストレートな貫通孔とし
て、機械加工が容易となるようにしてもよい。ただしこ
の場合には、内周側のセル（図１の例では測定セル１
２）に対応する導光路２８の光源側の面における開き角
β2は外周側の導光路２７の開き角β1よりもやや小さく
なる。また、導光板の全体を厚くしておく必要はなく、
図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、薄い板３６の上
に、導光路部分のみに厚い板を設けて導光路３７、３８
を確保してもよい。さらに、導光路としては、上記実施
例のような側面の反射を利用するのではなく、光ファイ
バ束を詰めることにより、両側の開口の間の赤外線の伝
達を光ファイバで行なうようにしてもよい。

【００１０】上記実施例では導光板１６、２６、３６は
回転するものとしたが、往復運動をするようなものでも
よい。また、分析の目的に応じて、セルに投射する光は
赤外線以外にも、可視光或いは紫外線でもよい。

【００１１】

【発明の効果】本発明に係る比較光分析装置では、光源
と両セルとの間には単なるチョッパ板ではなく、光源か
ら各セルへ光を導く導光路が設けられている。そのた
め、光源に出射光の範囲を規制する反射鏡を設けて導光
板の光源側の面における第１及び第２導光路の開口を規
制光束の大きさに合わせ、また、セル側の面における第
１及び第２導光路の開口を各セルの端面の大きさに合わ
せることにより、光源からの光を無駄なく各セルに投射
することができるようになる。これにより、光源のエネ
ルギ効率は従来に比べて大幅に向上し、分析感度も向上
させることができる。また、光源のサイズを小さくする
ことができる。なお、本発明は上記実施例で挙げたガス
分析計のみならず、液体分析計等、同様の構造を持つあ
らゆる分析計に応用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である赤外線式ガス分析計
の構成を示す断面図。

【図２】実施例のガス分析計の導光板の導光路部分の
構造を示す断面図。

【図３】実施例のガス分析計の導光板の光源側の平面
図（ａ）、ｂ−ｂ断面図（ｂ）、及びセル側の平面図
（ｃ）。

【図４】導光板の別の例を示す平面図（ａ）、更に別
の例を示す平面図（ｂ）及び断面図（ｃ）。

【図５】従来の赤外線式ガス分析計の構成を示す断面
図。

【図６】従来のガス分析計のチョッパ板と光源及びセ
ルの位置関係を示す平面図（ａ）及び光源からの光の使
用効率を示すための説明図（ｃ）。

【符号の説明】

１１、４１…比較セル１２、４２…測
定セル１３、４３…光源１６…導光板１７、２７、３７、１８、２８、３８…導光路４６…チョッパ板４７、４８…開
口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を平行に配置した測定セル
及び比較セルに交互に投射することによりセル内の物質
の分析を行なう比較光分析装置において、ａ）光源と両セルとの間に設けられた平板であって、面
内で第１の位置と第２の位置の間で移動可能であり、第
１の位置にあるときに光源の光を測定セルに導く第１導
光路と、第２の位置にあるときに光源からの光を比較セ
ルに導く第２導光路とを有する導光板と、ｂ）導光板を第１の位置と第２の位置との間で移動させ
る移動手段とを備えることを特徴とする比較光分析装
置。