JPH0577758U - ニューマティック型赤外線分析計の赤外線透過窓接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の樹脂系の接着剤に較べて、気密性を格
段に高めることができる赤外線分析計の赤外線透過窓接
合構造を提供すること。 【構成】 赤外光源３，４のケース本体９をFe-Ni-Co系
合金で形成するとともに、このケース本体９の一端に形
成した開口12の周縁表面にサファイア窓10の周縁背面
を、銀材料によってろう付け17してある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種ガス（例えばＨＣ，ＣＯ，ＮＯ等）の分析用、その他液体計測 用等に用いられるニューマティック型赤外線分析計、更に詳しくはその構成部品 である赤外光源、赤外線分析計用セル、赤外線検出器等の金属製ケース本体と、 このケース本体に形成した赤外線透過のための開口を覆う赤外線透過窓との接合 構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

前記赤外光源等の各構成部品においては、従来から、本体をアルミ製或いはＳ ＵＳ等とし、この本体に樹脂系の接着剤によってＣａＦ₂ の赤外線透過窓を接着 していた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、前記樹脂系の接着剤は、性状的に気密性が十分でなく、スローリーク したり、さらに内部に封入してあるガスと接着剤が反応し、種々のトラブルの原 因になっていた。例えば赤外光源では、光源ドリフトが生じたり、接着剤との反 応を安定化させるために３ケ月以上の長期間にわたるエージング作業が必要であ り、コストアップを招いていた。各種セルや赤外線検出器にあっては、封入ガス や測定ガスのリークによる感度の低下を招き、各種セルでは更に加えて腐食性の 測定ガスと接着剤との反応で思わぬ不都合を招いたり、又比較セルにおいてはN₂ を詰めていることが多いので、それがリークすることによる感度低下も問題にな っていた。 本考案者は、以上の従来構造の問題点に鑑み、種々試行錯誤の結果、赤外透過 窓をサファイアのみに絞り、単結晶サファイア基板に金属層を形成する技術がニ ューマティック型赤外線分析計に適用可能なことを発見して本考案を完成するに 至ったもので、従来の樹脂系の接着剤に較べて、気密性を格段に高めることがで きるニューマティック型赤外線分析計の赤外線透過窓接合構造を提供することを 目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために本考案のニューマティック型赤外線分析計の赤外 線透過窓接合構造はケース本体をFe-Ni-Co系合金で形成すると共に、該ケース本 体に赤外線透過のための開口を形成し、当該開口を、サファイア窓の周辺を前記 開口周囲の前記ケース本体に銀ろう付けすることによって、封じたものである。

【作用】

【０００５】 上記の構成によると、Fe-Ni-Co系合金製のケースはサファイアの線膨張係数に 近似である上に、このケースにサファイア窓を銀ろう付けさせるので、気密性を 、従来のものに比べて、格段に高くでき、併せて金属接合部での熱歪みが殆ど生 じず、高い強度の接合を可能にする。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１はケース開口に対する サファイア窓の金属接合部を示す断面図、図２は、本考案による赤外線分析計の 全体を示し、図３は、赤外光源の拡大断面図、図４はセルの拡大断面図、図５は ニューマティック型赤外線検出器の拡大断面図を示す。

【０００７】 図２は、本考案の一実施例に係るニューマティック型赤外線ガス分析計の全体 構成を示すもので、所謂ダブルセルタイプに構成してある。即ち、同図において 、１はガスの入口１ａ、出口１ｂを備えて成る測定セル、２は比較セルである。 ３，４はこれらのセル１，２の一端側に対向して設けられる光源で、赤外光を発 する。

【０００８】 ５はセル１，２の他端側に配置されたニューマティック型検出器で、上下に前 記測定セル１及び比較セル２に対応する二つの受光室５ａ，５ｂを備えている。 Ｃはセル１，２と光源３，４との間に設けられ、図外の駆動機構によって回転す るように構成された変調用のチョッパである。

【０００９】 そして、前記検出器の両受光室５ａ，５ｂには検出せんとするガスが封入され ていて、前記検出器５での検出出力を夫々前置増幅器６，７から演算器８に入力 することによって、ガスの濃度計測が行われる。

【００１０】 以上のようなニューマティック型赤外線分析計にあって、図３に示すように、 赤外光源３，４はそのケース本体９がFe-Ni-Co系合金（例えば商品名コバール） で形成されている。そしてこのケース本体９の一端にサファイア窓10の肉厚に等 しい寸法の表面平坦な凹入段部11を周縁に備えた開口12が形成されていると共に 、この開口12に引き続いてミラー部となる断面Ｕ字状の凹入13が形成され、且つ 、この凹入13の底部中央にカンタル線14を設け、更に前記開口12の凹入段部11に サファイア窓10の周縁が、この凹入段部11の表面と前記サファイア窓10の周縁背 面とが金属接合によって一体的に接合された状態で、嵌合止着されている。

【００１１】 前記サファイア窓10とケース本体９の凹入段部11との金属接合の具体構成は、 図１に示すように、サファイア窓10の上面の外周面にモリブデン・マンガン層15 を共晶結合によって形成すると共に、その上面にニッケルメッキ16を施し、かつ 、当該サファイア窓10を開口12のケース内面側に位置させて、このサファイア窓 10の前記ニッケルメッキ16部分を、銀材料を介して開口12周縁の凹入段部11にろ う付け17してある。なお、図例では開口12周縁に凹入段部11を形成したが、この 凹入段部11を設けずに開口12周縁外表面に直接にサファイア窓10を接合させても よい。

【００１２】 尚、前記ケース本体９を形成するFe-Ni-Co系合金は、その線膨張係数がサファ イア窓10を形成するサファイアの線膨張係数に近似している。 即ち、単結晶サファイアの線膨張係数は、５０℃の温度下における面方向の線 膨張係数が６７×１０^-7／℃であり、同温度下での鉛直方向における線膨張係数 が５０×１０^-7／℃である。

【００１３】 一方、Fe-Ni-Co系合金の線膨張係数は、３０〜２００℃における平均線膨張係 数が４３．３〜５３．０×１０^-7／℃であり、３０〜５００℃における平均線膨 張係数が５７．１〜６２．１×１０^-7／℃である。

【００１４】 その結果、前記開口12にサファイア窓10を銀材料でろう付け17する金属接合の 形態をとっても、金属接合部でのケース本体９の熱歪みは殆ど生ぜず、気密性の 高い高強度の接合が達成される。

【００１５】 次に、図４はセルに適用した場合を示し（図例では測定セル）、筒状のケース 本体９をFe-Ni-Co系合金製とすると共に、その軸線方向両端に夫々、前記と同様 に、銀材料を介してろう付け17することによって、サファイア窓10が接合止着さ れている。この場合も前記と同様に、気密性の高い高強度の接合が達成され、測 定ガスなどがリークすることによる感度ドリフトを防止できる上に、接着剤とガ スとの反応による不都合等をうまく解消できる。尚、前記実施例では、測定セル の場合を示したが、比較セルあるいは、干渉成分を低減するためのガスセルに本 考案を適用してもよい。

【００１６】 更に、図５はニューマティック型赤外線検出器に適用した場合を示し、検出器 本体９をFe-Ni-Co系合金製とすると共に、両受光室５ａ，５ｂには、サファイア 窓10の肉厚に等しい寸法の表面平坦な凹入段部11を周縁に備えた開口12が形成さ れていると共に、この開口12の凹入段部11にサファイア窓10の周縁が、この凹入 段部11の表面と前記サファイア窓10の周縁背面とが、前記と同様に、銀材料を介 してろう付け17されることによって、一体的に接合止着されている。この場合も 前記と同様に、気密性の高い高強度の接合が達成され、封入ガスのスローリーク にまつわるトラブルを解消でき、検出器の信頼性向上、長期安定性を図ることが てきた。

【００１７】 尚、上記検出器は、図例のコンデンサマイク型に限らず、例えばニューマティ ックフローセンサー等であってもよい。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案のニューマティック型赤外線分析計の赤外線透過 窓接合構造によれば、金属製のケースとして、これを線膨張係数が当該ケースの 開口に設けられるサファイア窓の線膨張係数に近似するFe-Ni-Co系合金製とし、 併せて金属製ケースに対するサファイア窓の接合を銀ろう付けによって行うこと により、従来とは全く異なって、ケース本体とサファイア窓との接合を金属接合 よる気密性の高い高強度にでき、従って、エージングが不要で、安定で低廉な赤 外光源や、感度ドリフトが防止でき安定した分析を行える各種セル、更には信頼 性の向上、長期の安定性が期待できる赤外線検出器等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ケース開口に対するサファイア窓の金属接合部
を示す断面図である。

【図２】本考案に係る赤外線分析計の一実施例を示す構
成図である。

【図３】赤外光源の拡大断面図である。

【図４】セルの拡大断面図である。

【図５】検出器の拡大断面図である。

【符号の説明】

９─ケース本体、10─サファイア窓、12─開口、15─モ
リブデン・マンガン層、16─ニッケルメッキ、17─ろう
付け。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース本体がFe-Ni-Co系合金で形成され
   ていると共に、該ケース本体に赤外線透過のための開口
   が形成され、当該開口は、サファイア窓の周辺を前記開
   口周囲の前記ケース本体に銀ろう付けすることによっ
   て、封じられていることを特徴とするニューマティック
   型赤外線分析計の赤外線透過窓接合構造。