JPH07218431A - ガス濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型、高感度にガス濃度を測定する。 【構成】放射源４の光Ｌは、窓部２の周辺部の透明部２
２から容器１内に入射し、反射側の窓部３の周辺部の反
射部３２で反射し、窓部２の中央部の反射部２１で反射
し、窓部３の中央部の透明部３１に達して光路長が３倍
とされフィルタ５１、を通りレンズ６で集光されて検出
素子７で検出され、測定手段８でガス濃度の測定が行わ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学的に炭酸ガス
（二酸化炭素、ＣＯ₂ ）等のガス濃度を測定するガス濃
度測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＯ2 等のガス濃度を測定する場
合、光源から赤外線等の光を測定ガスに投光し、その吸
収を透過光から測定しガス濃度を測定するような赤外線
式ガス分析計が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低濃度
のガスを測定しようとすると、光路長の長いセル（容
器）を用い、光がガスを透過する距離を長くし、吸収効
果を高める必要があるが、これでは、装置が長くなり、
大型化する問題点があった。

【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、小型
の装置で高感度にガス濃度を測定できるガス濃度測定装
置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、測定ガスが
供給される容器と、この容器の一方の側に設けられ中央
部が反射部でその周辺部が透明部とされた第１の窓部
と、前記容器の他方の側に設けられ中央部が透明部で、
その周辺部が反射部とされた第２の窓部と、第１の窓部
から容器の内部に放射エネルギーを放射する放射源と、
第２の窓部からの放射エネルギーを検出する検出素子
と、この検出素子の出力からガス濃度を測定する測定手
段とを備えるようにしたガス濃度測定装置である。

【０００６】

【実施例】図１は、この発明の一実施例を示す構成説明
図である。

【０００７】図１（ａ）において、１は、測定ガスＡが
流入口１１から内部に導入、供給され、排出口１２から
排出されるほぼ円筒形状の容器（測定セル）で、長手方
向の両側に窓部２、３が対向して設けられている。容器
１の一方の側の第１の窓部２は、図１（ｂ）のように中
央部がミラーのような反射部２１とされ、その周辺部が
ドーナツ状の透明部２２とされ、また、容器１の他方の
側の第２の窓部３は、図１（ｃ）のように中央部が透部
３１とされ、その周辺部がドーナツ状のミラーのような
反射部３２とされている。第１の窓部２の外側には少く
とも透明部２２から放射エネルギーを容器１の内部に反
射して入射させることができる面光源のような放射源４
が設けられ、第２の窓部２の外側には、測定ガスの測定
吸収波長の赤外線等の光を透過する特性のフィルタ５
１、５２、…が設けられている。

【０００８】このフィルタ５１、５２、…はモータＭで
回転する回転板５に載置され、順次、あるいは必要とす
るフィルタを透過した光がレンズ６で集光され、検出素
子７に入射して検出される。そして、検出素子７の出力
は、測定手段８に入射し、ガス濃度の測定が行なわれ
る。

【０００９】なお、窓部２の反射部２１、透明部２２
は、一体でも、別体で構成してもよく、同様に、窓部３
の透明部３１、反射部３２も、別体でも一体でもよく、
大きさは適当なものとされている。またフィルタ５１、
５２…は、１個のみを固定的に設けてもよく、回転板５
に載置せず、左右に移動するような切換手段でもよい。

【００１０】次に、動作を説明する。放射源４からの放
射エネルギーＬは、窓部２の周辺部の透明部２２から測
定ガスの存在する容器１内に入射し、反対側の窓部３の
周辺部の反射部３２で反射し、容器１内を逆方向に通過
して、その反対側の第１の窓部２の中央部の反射部２１
で反射し、更に容器１内を通過してその反射側の窓部３
の中央部の透明部３１に達し、合計、容器１の長手方向
を３回分通り、光路長が通常の３倍となる。この３倍に
吸収が強められた光は、フィルタ５１を透過し、レンズ
６で集光されて、検出素子７に入射する。このフィルタ
５１は、測定すべきガスに特有の吸収波長の光を透過す
る測定波長とされているので、ガスの濃度が大きいほど
吸収は大きく、検出値は小さくなることを利用して、測
定手段８によりそのガス濃度を測定、分析する。

【００１１】種類の異なるガスについては、そのガス特
有の吸収波長の光を透過するフィルタ５２等をモータＭ
等で窓部３の透明部３１と検出素子７との間に介在させ
るようにして測定すれば、多成分のガス濃度を別々に測
定できる。

【００１２】ところで、フィルタ５１、５２、…を切り
換える方法等で複数のガス成分を測定装置では、ある成
分は高濃度で、ある成分は低濃度であることがある。こ
の場合低濃度成分に合わせて容器の長さを長くすると高
濃度成分の出力が飽和して感度が得られず、また、容器
の長さを短くすると低濃度成分の感度が得られないこと
がある。

【００１３】このため、第１の窓部３の反射部３１とし
て、高濃度成分のガスの測定吸収波長を透過し低濃度成
分の測定吸収波長成分の光を反射する特性のフィルタを
用いるようにする。放射源４からの高濃度成分の波長の
光は、図１の第１の窓部２のフィルタとしての反射部２
１を透過し、第２の窓部３の透明部３１に達し、容器１
の長さを１回分通過して光路長を長くとらず、出力が飽
和せず測定される。仮に、第１の窓部２の透明部２２か
ら入射して反射部３２で反射し、反射部２１に達して
も、そこを透過してしまい検出されない。

【００１４】次に、低濃度成分の波長の光は、第１の窓
部１の反射部２１を透過せず、その周辺部の透明部２２
から容器１内に入射し、反射側の反射部３２で反射し、
そして、第１の窓部２の反射部３２でも反射して、第２
の窓部３の透明部３１に達し、容器１の長さを３回分通
過し、光路長を長くとれ、十分に感度よく測定されるこ
とになる。

【００１５】なお、多成分測定の場合、放射エネルギー
光は、ハーフミラーで分岐して異った特性のフィルタを
もつ複数の検出素子に導き、各々検出、測定する構成で
もよい。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明は、放射源
の入射側の容器の一方の窓部の中央を反射部、その周辺
部を透明部とし、検出素子のある他方の側の窓部の中央
部を透明部、周辺部を反射部としているので、入射した
光が容器の長手方向を３回通るようにでき、光路長を通
常の３倍とでき、測定ガスの吸収効果を３倍に高め、低
濃度のガスであっても十分に高感度に測定することがで
き、装置を大きくすることなく、小型化が図れる。ま
た、放射源のある窓部の中央部に高濃度成分を透過し、
低濃度成分を反射する特性のフィルタを用いることによ
り、高濃度成分のガスに対しては、光路長を短く、低濃
度成分のガスに対しては、光路長を長くとることがで
き、両成分を感度良く測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１ 容器 ２、３ 窓部 ２１、３２ 反射部 ２２、３１ 透明部 ４ 放射源 ５１、５２ フィルタ ６ レンズ ７ 検出素子 ８ 測定手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定ガスが供給される容器と、この容器の
   一方の側に設けられ中央部が反射部でその周辺部が透明
   部とされた第１の窓部と、前記容器の他方の側に設けら
   れ中央部が透明部で、その周辺部が反射部とされた第２
   の窓部と、第１の窓部から容器の内部に放射エネルギー
   を放射する放射源と、第２の窓部からの放射エネルギー
   を検出する検出素子と、この検出素子の出力からガス濃
   度を測定する測定手段とを備えたことを特徴とするガス
   濃度測定装置。
2. 【請求項２】前記第１の窓部の反射部として、高濃度成
   分のガスの測定波長の光を透過し、低濃度成分の測定波
   長の光を反射するフィルタを用いたことを特徴とする請
   求項１記載のガス濃度測定装置。