JPH0666724A - 拡散型気体サンプル室の改善 - Google Patents

拡散型気体サンプル室の改善

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JPH0666724A
JPH0666724A JP5037353A JP3735393A JPH0666724A JP H0666724 A JPH0666724 A JP H0666724A JP 5037353 A JP5037353 A JP 5037353A JP 3735393 A JP3735393 A JP 3735393A JP H0666724 A JPH0666724 A JP H0666724A
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tube
sample chamber
radiation
diffusion
gas sample
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ジェイコブ・ワイ・ワン
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GAZUTEKU INTERNATL CORP
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GAZUTEKU INTERNATL CORP
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 拡散型気体サンプル室において、輻射線の反
射効率を高く維持したままサンプル室をもっとコンパク
トにすること。 【構成】 内側壁１６と閉鎖端１４及び開放端とを具備
し、内面において反射性表面を有する細長い中空チュー
ブ１２と、チューブ内の空間内外への気体の拡散をもた
らすため該チューブに沿って配列されるフィルター開口
２０と、フィルター開口の各々を覆う半透膜シート２２
と、放射線源２６と、検出器２８と、放射線源及び検出
器両方を開放端側に相並べて且つ前記閉鎖端に対面して
取付けるためのキャップ３２とを備える。放射線源から
検出器へと多数の方向での反射を通してまた一層長い放
射線行路により反射損失が実質上ない状態で高精度の検
出を行うことができる。サンプル室は非常にコンパクト
となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サンプル室内に存在す
る特定の種類の気体の濃度をそこを通過する放射線、特
には赤外線の吸収度を検出することにより測定するため
に非分散型赤外線分析技術を使用する分析装置の気体サ
ンプル室に関係する。
【０００２】
【従来の技術】非分散型赤外線気体分析装置の分野での
比較的新しい発展は、拡散型気体サンプル室（diffusio
n-type gas sample chamber ）であった。拡散型気体サ
ンプル室においては、測定されるべき気体は周囲圧力下
での拡散によりサンプル室内に流入しそして室から流出
する。
【０００３】拡散型気体サンプル室の一例は、１９９１
年１１月１８日付け米国特許出願番号第７９３，９９０
号に記載されている。ここでは、サンプル室は気密材料
製のチューブの形態にありそしてそして被測定気体がサ
ンプル室に拡散により流入しそして流出する半透膜によ
り覆われる開口を有する。同じ方式が本発明においても
重要な改良を伴って使用される。
【０００４】また別の拡散型サンプル室の例が米国特許
第４，７０９，１５０号に記載される。その発明におい
ては、サンプル室の本体は、被測定気体が拡散により通
過しうる多孔質材料から構成される。
【０００５】非拡散型気体サンプル室の例が特開昭５９
−１７３７３４号に記載される。この気体分析計におい
ては、サンプルセルは螺旋チューブの形態を有してい
る。被測定気体はサンプルチューブを通して流れるよう
にそれを推進するべく加圧されねばならない。
【０００６】非拡散型のサンプル室のまた別の例が特開
昭６３−２９８０３１号に示されている。ここでは、空
気は空気を通してのサンプル室の移動によりサンプル室
内に吸引される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】簡易性に優れる気体の
周囲圧力下での拡散に基づく拡散型気体サンプル室にお
いて、放射線の反射効率を高く維持したままサンプル室
をもっとコンパクトにすることへの要望が存在する。本
発明はこうした要望を満たすことのできる拡散型気体サ
ンプル室を開発することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の改善の基礎とな
った１９９１年１１月１８日付け米国特許出願番号第７
９３，９９０号の気体サンプル室においては、気体サン
プル室は、両端で開放したチューブを含んでおり、そし
て赤外線源が一端中央に位置決めされそして赤外線検出
器が反対端中央に位置決めされている。対照的に、本発
明の場合、気体サンプル室は、一端において閉鎖されそ
して赤外線源及び検出器が開放端において中心からずれ
た位置に取り付けられるチューブを含んでいる。
【０００９】本発明をなす段階では、チューブの一端を
閉鎖するとどのような影響が出てくるのかはまったく不
明であった。中心からずれた位置に赤外線源及び検出器
を設置することについての影響もまったく不明であっ
た。
【００１０】一連の実験後、本発明者は、チューブの一
端が閉鎖されるとき、放射線の行路は、同じチューブ長
さを有するが、両端において開放されているチューブを
使用する場合に比較して有効に倍増されることが判明し
た。実験の結果、一端において中心からはずれた位置に
赤外線源及び検出器を設けても損失はほとんどないこと
が確かめられた。
【００１１】この知見に基づいて、本発明は、周囲圧力
での拡散により内部に存在せしめられた気体を通して放
射線を放射するための拡散型気体サンプル室であって、 ａ）内側壁と閉鎖端及び開放端とを具備すると共に気密
性材料から構成されそして該内側壁及び該閉鎖端の内面
において鏡面反射性表面を有する細長い中空チューブ
と、 ｂ）前記チューブ内の空間内へのそして該空間からの拡
散をもたらすため該チューブに沿って配列される複数の
フィルター開口と、 ｃ）前記複数のフィルター開口の各々を覆う半透膜シー
トにして、該半透膜シートを通して前記チューブ内の空
間内へのそして該空間からの気体の周囲圧力下での拡散
を許容しそして所定寸法より大きな空気浮遊粒子が該チ
ューブ内の空間に侵入するのを防止する半透膜シート
と、 ｄ）放射線源と、 ｅ）放射線検出器と、 ｆ）前記放射線源及び放射線検出器両方を前記開放端に
近接して且つ前記閉鎖端に対面して取付けるための手段
とを備え、前記放射線源から様々の方向に放射された放
射線が前記内側壁における鏡面反射表面から前記閉鎖端
の内面における鏡面反射表面への少なくとも１回の反射
によりそして該閉鎖端の内面における鏡面反射表面から
前記内側壁における鏡面反射表面を介しての少なくとも
１回の反射により前記輻射線検出器へと導通されること
を特徴とする拡散型気体サンプル室を提供する。
【００１２】両端が開放されたチューブを使用する場合
に比較して、本発明のサンプル室は感度が２倍になる。
別様には、同じ感度を実現するのに、サンプル室の長さ
が半分ですむ。
【００１３】
【作用】本発明の改善された拡散型サンプル室は放射線
源及び検出器の両方をチューブ状サンプル室の同じ側の
端に相並べて設置した点で従来からのサンプル室とは異
なり、従来の長さの半分のチューブを使用して放射線を
検出器に効率的に導通しそして収集する。様々の方向へ
の高次の反射様式を利用することにより放射線の収集率
を大きくすることに加えて、放射線が反射様式の次数が
増加するにつれチューブ内の空間を通して一層長い距離
を通して進行して検出精度を高めるという利益を奏す
る。半透膜の使用は、所定寸法より大きな空気浮遊粒子
がチューブ内の空間に侵入するのを防止し、同時にチュ
ーブ内へのまたチューブから外への検出されるべき気体
の自由な拡散を認めうるほどに妨害しない。
【００１４】
【実施例】好ましい具体例において、本発明の気体サン
プル室は、閉鎖端１４と開放端とを有しそして内側壁１
６を有するチューブ１２を含んでいる。チューブ１２は
金属製でありそして方形断面を有する。別様には、断面
は円形ともなしうる。
【００１５】チューブ１２の内側壁１６の表面及び閉鎖
端１４の内方に面する表面１８は鏡面反射性とされる。
【００１６】本発明に従えば、金属チューブ１２は、気
密でありそして２０で代表されるフィルター開口がチュ
ーブの長さに沿って離間した位置に設けられて、チュー
ブ内の空間に気体分子を流入せしめそしてそこから流出
せしめて当該気体分子濃度を検出するすることを可能な
らしめる。フィルター開口２０は半透膜シート２２によ
り覆われる。
【００１７】好ましい具体例において、検出されるべき
気体は二酸化炭素でありそして半透膜はシリコーンゴム
製とされそして約２５〜５０ミクロン厚さを有する。好
ましい具体例において、半透膜２２は、その脆弱さによ
り、開口２０を覆って張りわたされるメッシュ２４によ
り支持される。フィルター開口の数、位置及び配置どり
はこれに限定されるものではなく、随意に変更されう
る。
【００１８】チューブ１２の開放端は、例えばプラスチ
ック製のキャップ３２により閉鎖され、ここに放射線源
２６、検出器２８及び狭帯域透過フィルター３０が設け
られる。フィルター３０の狭帯域は、検出されるべき気
体の波長を強く吸収しそして存在する可能性のある他の
種気体の波長を吸収しない波長に選択される。放射線源
２６は同じ吸収帯域にある放射線を放出する。サンプル
室内の検出されるべき気体の濃度は、放射線を吸収する
程度に関連づけられる。プラスチックキャップ３２は、
放射線源２６、検出器２８並びに狭帯域透過フィルター
３０をチューブ２０の開放端にそれら放射線源２６及び
検出器２８を表面１８に対面して設置する役目をなす。
【００１９】放射線源２６により放出された放射線の一
部は、単に表面１８から反射されて検出器２８に直接戻
るだけである。図１において、この放射線束は４２によ
り示される。図１から、この伝播様式のみにおいては、
放出された放射線の極く小部分が検出器２８に達するの
みであることがわかる。チューブ１２の長さのほぼ２倍
に等しい反射距離にある検出器の立体角は非常に小さ
い。
【００２０】チューブ１２を使用することによる重要な
利点は、放射線源から検出器への他の様々の角度での伝
播（反射）様式が起こることを可能ならしめることであ
る。様々の反射様式により検出に寄与する放射線の量
は、順次しての反射様式が次第に急角度の反射線により
特徴付けられるから次第に付加されていく。表面１８に
おけるような単なる平面鏡の場合に比較して、チューブ
１２の使用による反射線の追加は検出器に達する放射線
の量を増大する。図１において、反射線束４２が最も簡
単な即ち基本反射様式を表しそして反射線束４０がもっ
と高次の反射様式の一例を表すと考えることができる。
【００２１】高次の反射様式を利用することを可能とす
ることに加えて、チューブ１２の使用は、二次的な利
益、即ち放射線が反射様式の次数が増加するにつれチュ
ーブ内の空間を通して一層長い距離を通して進行すると
いう利益を奏する。つまり、反射様式が高次になるほ
ど、長手方向での進行距離は一定でありそしてチューブ
の長さの単に２倍であるという事実にもかかわらず、反
射線は一層急角度となり、チューブを横切っての何度も
表面に打ち当たって往復しての一層大きな進行距離をも
たらす。
【００２２】半透膜２２の使用の目的は、所定寸法（例
えば０．３ミクロン）より大きな空気浮遊粒子がチュー
ブ１２内の空間に侵入するのを防止することであり、同
時にチューブ１２内へのまたチューブから外への検出さ
れるべき気体の周囲圧力での自由な拡散を認めうるほど
に妨害しないことである。所望されざる粒子の例として
は、微小な水滴或いは油滴並びに粉塵や煙り粒子のよう
な微小粒状物質を挙げることができる。これら所望され
ざる空気浮遊粒子がチューブ１２内の空間に侵入するな
ら、これらは反射表面に付着してその反射率を下げ更に
はその鏡面反射性状を破壊する。所望されざる粒子はま
た、放射線源に付着しそして狭帯域透過フィルター３０
にも付着してその透過率を下げまた化学的変化を起こす
可能性もある。これら問題のすべてが、半透膜の使用を
通して排除されそして好ましい具体例において０．３ミ
クロンより大きな空気浮遊粒子がチューブ１２内の空間
に侵入するを防止することができる。
【００２３】残念ながら、半透膜は、水分子がチューブ
１２内の空間に拡散するのを防止することができず、従
って空間内の部材が充分に低温であるなら、水蒸気が冷
たい表面上に凝縮する可能性がある。これが起こるのを
防止するために、通電による抵抗加熱により熱を発生す
るヒーター線３４が好ましくは使用される。この熱の漏
洩を最小限にするために、良熱伝導体である金属チュー
ブ１２には、断熱外装体３８が設けられている。同じ
く、キャップ３２には断熱ケーシング３６が設けられて
いる。ヒーター線が放射線源２６及びフィルター３０と
近接していることから、これら要素もまたそこに水分が
凝縮するのを防止する。
【００２４】
【発明の効果】本発明の改善された拡散型サンプル室は
放射線源及び検出器の両方をチューブ状サンプル室の同
じ側の端に相並べて設置した点で従来からのサンプル室
とは異なり、従来の長さの半分のチューブを使用して放
射線を検出器に効率的に導通しそして収集する。高次の
反射様式を利用することにより放射線の収集率を大きく
することに加えて、放射線が反射様式の次数が増加する
につれチューブ内の空間を通して一層長い距離を通して
進行して検出精度を高めるという利益を奏する。半透膜
の使用は、所定寸法より大きな空気浮遊粒子がチューブ
内の空間に侵入するのを防止し、同時にチューブ内への
またチューブから外への検出されるべき気体の自由な拡
散を認めうるほどに妨害しない。サンプル室の長さを半
分に減少して放射線源から放射線検出器へと反射損失が
実質上ない状態で検出を行うことを可能ならしめる。こ
れにより、サンプル室は非常にコンパクトとなる。
【００２５】本発明の具体例について説明したが、本発
明の範囲内で多くの変更をなしうることを銘記された
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の改善された拡散型気体サンプル室の側
面に沿う断面図である。
【符号の説明】
１２ チューブ １４ 閉鎖端 １６ 内側壁 １８ 内面 ２０ フィルター開口 ２２ 半透膜シート ２４ メッシュ ２６ 放射線源 ２８ 検出器 ３０ 狭帯域透過フィルター ３２ キャップ ３４ ヒーター線 ３６ 断熱ケーシング ３８ 断熱外装体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周囲圧力での拡散により内部に存在せし
    められた気体を通して放射線を放射するための拡散型気
    体サンプル室であって、 ａ）内側壁と閉鎖端及び開放端とを具備すると共に気密
    性材料から構成されそして該内側壁及び該閉鎖端の内面
    において鏡面反射性表面を有する細長い中空チューブ
    と、 ｂ）前記チューブ内の空間内へのそして該空間からの拡
    散をもたらすため該チューブに沿って配列される複数の
    フィルター開口と、 ｃ）前記複数のフィルター開口の各々を覆う半透膜シー
    トにして、該半透膜シートを通して前記チューブ内の空
    間内へのそして該空間からの気体の周囲圧力下での拡散
    を許容しそして所定寸法より大きな空気浮遊粒子が該チ
    ューブ内の空間に侵入するのを防止する半透膜シート
    と、 ｄ）放射線源と、 ｅ）放射線検出器と、 ｆ）前記放射線源及び放射線検出器両方を前記開放端に
    近接して且つ前記閉鎖端に対面して取付けるための手段
    とを備え、前記放射線源から様々の方向に放射された放
    射線が前記内側壁における鏡面反射表面から前記閉鎖端
    の内面における鏡面反射表面への少なくとも１回の反射
    によりそして該閉鎖端の内面における鏡面反射表面から
    前記内側壁における鏡面反射表面を介しての少なくとも
    １回の反射により前記輻射線検出器へと導通されること
    を特徴とする拡散型気体サンプル室。
  2. 【請求項２】 放射線源、放射線検出器及び鏡面反射表
    面への液体の凝縮を防止するために前記チューブに熱を
    供給するべく該チューブの開放端に隣り合って設けられ
    る加熱手段を更に含む請求項１の拡散型気体サンプル
    室。
  3. 【請求項３】 粒子の所定寸法が０．３ミクロンである
    請求項１の拡散型気体サンプル室。
  4. 【請求項４】 放射線検出器が狭帯域透過フィルターを
    有する請求項１の拡散型気体サンプル室。
JP5037353A 1992-07-16 1993-02-03 拡散型気体サンプル室の改善 Pending JPH0666724A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/915,003 US5340986A (en) 1991-11-18 1992-07-16 Diffusion-type gas sample chamber
US915003 1992-07-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0666724A true JPH0666724A (ja) 1994-03-11

Family

ID=25435070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5037353A Pending JPH0666724A (ja) 1992-07-16 1993-02-03 拡散型気体サンプル室の改善

Country Status (9)

Country Link
US (2) US5340986A (ja)
EP (2) EP0997727B1 (ja)
JP (1) JPH0666724A (ja)
AT (2) ATE199458T1 (ja)
AU (1) AU657638B2 (ja)
CA (1) CA2119127C (ja)
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