JPH08184561A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents
赤外線ガス分析計Info
- Publication number
- JPH08184561A JPH08184561A JP32739594A JP32739594A JPH08184561A JP H08184561 A JPH08184561 A JP H08184561A JP 32739594 A JP32739594 A JP 32739594A JP 32739594 A JP32739594 A JP 32739594A JP H08184561 A JPH08184561 A JP H08184561A
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- Japan
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- gas
- chambers
- infrared
- light
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 検出器の感度の減少がなく、しかも設置スペ
ースの拡大も起こさずに複数成分の測定ができる赤外線
ガス分析計を提供することを目的とする。 【構成】 光源４からの赤外光をセクター８により交互
に試料セル２ｓ、比較セル２ｒに入れ、その透過光を検
出器１で検出する。検出器１は前後室型検出器であり、
室１０ａと１０ｂ、室１１ａと１１ｂを一対として各々
に異なる測定対象成分ガスを充填する。室１０ａと１０
ｂの圧力バランスを金属膜７と対極１２で、室１１ａと
１１ｂの圧力バランスを金属膜９と対極１３で検出し、
２成分の濃度値を求める。
ースの拡大も起こさずに複数成分の測定ができる赤外線
ガス分析計を提供することを目的とする。 【構成】 光源４からの赤外光をセクター８により交互
に試料セル２ｓ、比較セル２ｒに入れ、その透過光を検
出器１で検出する。検出器１は前後室型検出器であり、
室１０ａと１０ｂ、室１１ａと１１ｂを一対として各々
に異なる測定対象成分ガスを充填する。室１０ａと１０
ｂの圧力バランスを金属膜７と対極１２で、室１１ａと
１１ｂの圧力バランスを金属膜９と対極１３で検出し、
２成分の濃度値を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種工業プロセスのガ
ス濃度の監視、制御や公害監視のための排ガス濃度測定
に使用される非分散型赤外線ガス分析計に関する。
ス濃度の監視、制御や公害監視のための排ガス濃度測定
に使用される非分散型赤外線ガス分析計に関する。
【０００２】
【従来技術】一般に異なった原子から成る分子は、それ
ぞれ固有の波長の赤外線を吸収する性質をもっている。
この特性を利用して気体の濃度を選択的に測定する方法
が、非分散型赤外線吸収法であり、プロセス用の連続濃
度分析計として多く用いられている。
ぞれ固有の波長の赤外線を吸収する性質をもっている。
この特性を利用して気体の濃度を選択的に測定する方法
が、非分散型赤外線吸収法であり、プロセス用の連続濃
度分析計として多く用いられている。
【０００３】図２にその代表的な基本構成をあげる。図
２中２２ｓが試料ガスが流れる試料セル、２２ｒが試料
ガス成分やその干渉ガス成分を含まない不活性なガスが
充填された比較セルであり、これらは平行に配置されて
いる。これらセルの一端には光源２４が配置され、光源
２４からの赤外線がモータ２６で回転するセクター２８
により試料セル２２ｓと比較セル２２ｒに交互に入射さ
れる。セル２２ｓ，２２ｒを通った赤外線は集光器２３
で集められ、検出器２１に導かれる。検出器２１は前後
室型検出器と言われるもので、セル２２ｓ，２２ｒを通
った赤外線の光軸方向の前後に直列に配置された受光室
２１ａ、２２ｂを持っており、受光室２１ａ、２１ｂ
は、金属膜２５で隔てられいる。また、これら受光室２
１ａ、２１ｂには測定対象成分ガス（例えばＳＯ2 ）あ
るいは測定対象成分ガスと赤外の吸収が重なる代替ガス
が、適当な分圧で封入されている。受光室２１ａでは吸
収帯エネルギーの最大のところが吸収され、受光室２１
ｂでは吸収帯の側端部のエネルギーが吸収されるように
設計されており、そのエネルギー差により両室に圧力差
が生じる。受光室２１ａと２２ｂの圧力差は金属膜２５
で検出し、対極２７との容量の変化を電気信号に変換し
て濃度値を求める。
２中２２ｓが試料ガスが流れる試料セル、２２ｒが試料
ガス成分やその干渉ガス成分を含まない不活性なガスが
充填された比較セルであり、これらは平行に配置されて
いる。これらセルの一端には光源２４が配置され、光源
２４からの赤外線がモータ２６で回転するセクター２８
により試料セル２２ｓと比較セル２２ｒに交互に入射さ
れる。セル２２ｓ，２２ｒを通った赤外線は集光器２３
で集められ、検出器２１に導かれる。検出器２１は前後
室型検出器と言われるもので、セル２２ｓ，２２ｒを通
った赤外線の光軸方向の前後に直列に配置された受光室
２１ａ、２２ｂを持っており、受光室２１ａ、２１ｂ
は、金属膜２５で隔てられいる。また、これら受光室２
１ａ、２１ｂには測定対象成分ガス（例えばＳＯ2 ）あ
るいは測定対象成分ガスと赤外の吸収が重なる代替ガス
が、適当な分圧で封入されている。受光室２１ａでは吸
収帯エネルギーの最大のところが吸収され、受光室２１
ｂでは吸収帯の側端部のエネルギーが吸収されるように
設計されており、そのエネルギー差により両室に圧力差
が生じる。受光室２１ａと２２ｂの圧力差は金属膜２５
で検出し、対極２７との容量の変化を電気信号に変換し
て濃度値を求める。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置において、多成分を同時に検出しようとすれば、検
出器２１の受光室２１ｂの後壁を赤外線透過窓で形成
し、同様な構成の検出器を複数個直列に並べる必要があ
った。但し、直列に多くの検出器を並べると赤外線透過
率は悪くなり（信号が減少し）、検出器としての感度が
十分にとれなかった。 しかも、直列に並べるとその分
設置スペースも倍々で増加してゆき、装置全体の大型化
につながった。
装置において、多成分を同時に検出しようとすれば、検
出器２１の受光室２１ｂの後壁を赤外線透過窓で形成
し、同様な構成の検出器を複数個直列に並べる必要があ
った。但し、直列に多くの検出器を並べると赤外線透過
率は悪くなり（信号が減少し）、検出器としての感度が
十分にとれなかった。 しかも、直列に並べるとその分
設置スペースも倍々で増加してゆき、装置全体の大型化
につながった。
【０００５】そこで、本発明は、検出器の感度の減少が
なく、しかも設置スペースの拡大も起こさずに複数成分
の測定ができる赤外線ガス分析計を提供することを目的
とする。
なく、しかも設置スペースの拡大も起こさずに複数成分
の測定ができる赤外線ガス分析計を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本件発明は、前記課題を
解決するため、測定セルの一端側に測定セルに赤外線の
測定光を照射する光源と、他端側に測定セルを透過した
測定光を受光する検出器を備えた赤外線ガス分析計にお
いて、前記検出器を測定光の光軸方向に平行に複数個設
置するとともに、複数個の検出器の測定対象成分ガスを
異ならせたことを特徴とする。
解決するため、測定セルの一端側に測定セルに赤外線の
測定光を照射する光源と、他端側に測定セルを透過した
測定光を受光する検出器を備えた赤外線ガス分析計にお
いて、前記検出器を測定光の光軸方向に平行に複数個設
置するとともに、複数個の検出器の測定対象成分ガスを
異ならせたことを特徴とする。
【０００７】ここで、検出器としては、例えば２つの室
に一定分圧の測定対象成分ガスあるいは測定対象成分ガ
スと赤外の吸収が重なる代替ガスを封入し、両室の圧力
差、流量を測定する前後室型検出器などを用いることが
できる。前後室型検出器を用いる場合には、その圧力差
は例えばコンデンサマイクロフォンにより、流量は例え
ば熱式流量計により検出できる。
に一定分圧の測定対象成分ガスあるいは測定対象成分ガ
スと赤外の吸収が重なる代替ガスを封入し、両室の圧力
差、流量を測定する前後室型検出器などを用いることが
できる。前後室型検出器を用いる場合には、その圧力差
は例えばコンデンサマイクロフォンにより、流量は例え
ば熱式流量計により検出できる。
【０００８】検出器を測定光の光軸方向に平行に複数個
設置するには、例えば、前後室型検出器の場合には、室
内に測定光の光軸方向と平行に分離するしきいを設け、
分離された室に各々異なるガスを封入し、独立してコン
デンサマイクロフォンの接続を行う。特に検出器の入口
（光入射面）を円状にし、中央で仕切りを設けて（半円
状にし）、別々の室（半円状の室）を形成するのが、光
の入射の点から好ましい。従って、本発明の好ましい態
様によれば、本発明は、測定セルの一端側に測定セルに
赤外線の測定光を照射する光源と、他端側に測定セルを
透過した測定光を受光する検出器を備えた赤外線ガス分
析計において、前記検出器の光入射室を円筒状にし、該
円筒室の中央にしきいを設けて半円状の別々の室を形成
し、該室に異なる種類の測定対象成分ガスを封入したこ
とを特徴とする。
設置するには、例えば、前後室型検出器の場合には、室
内に測定光の光軸方向と平行に分離するしきいを設け、
分離された室に各々異なるガスを封入し、独立してコン
デンサマイクロフォンの接続を行う。特に検出器の入口
（光入射面）を円状にし、中央で仕切りを設けて（半円
状にし）、別々の室（半円状の室）を形成するのが、光
の入射の点から好ましい。従って、本発明の好ましい態
様によれば、本発明は、測定セルの一端側に測定セルに
赤外線の測定光を照射する光源と、他端側に測定セルを
透過した測定光を受光する検出器を備えた赤外線ガス分
析計において、前記検出器の光入射室を円筒状にし、該
円筒室の中央にしきいを設けて半円状の別々の室を形成
し、該室に異なる種類の測定対象成分ガスを封入したこ
とを特徴とする。
【０００９】検出器の組合わせは、異種のものとの組合
わせ、同種のものとの組合わせのいずれでも良いが、測
定対象成分ガスの種類は異なる必要がある。測定対象成
分ガスとしては、例えば、ＣＯ、ＣＯ2 、ＳＯ2 、ＮＯ
などを挙げることができるが、これらに限定されない。
わせ、同種のものとの組合わせのいずれでも良いが、測
定対象成分ガスの種類は異なる必要がある。測定対象成
分ガスとしては、例えば、ＣＯ、ＣＯ2 、ＳＯ2 、ＮＯ
などを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００１０】なお、本発明において光源としては、例え
ば、セラミック、ニクロム線などの熱放射体を用いるこ
とができるが、これらに限定されない。測定セルは、一
般には試料ガスを流入させる試料セルと赤外線を吸収し
ないＮ2 などの不活性ガスを封入する比較セルとからな
るが、試料セルのみでも良い。
ば、セラミック、ニクロム線などの熱放射体を用いるこ
とができるが、これらに限定されない。測定セルは、一
般には試料ガスを流入させる試料セルと赤外線を吸収し
ないＮ2 などの不活性ガスを封入する比較セルとからな
るが、試料セルのみでも良い。
【００１１】
【作用】本発明によれば、測定セルを透過した赤外線
は、測定光の光軸方向と平行に配置された検出器に同時
に入射し、複数成分の同時測定が可能となる。
は、測定光の光軸方向と平行に配置された検出器に同時
に入射し、複数成分の同時測定が可能となる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１が本発明の赤外線ガス分析計の概略図で、図中１が
検出器、２ｓが試料ガスが流れる角柱あるいは円筒状の
試料セル、２ｒが試料ガス成分やその干渉ガス成分を含
まない不活性なガスが充填された試料セルと同一形状を
有する比較セルである。これらは平行に配置されてお
り、これらセルの一端には光源４が配置される。
図１が本発明の赤外線ガス分析計の概略図で、図中１が
検出器、２ｓが試料ガスが流れる角柱あるいは円筒状の
試料セル、２ｒが試料ガス成分やその干渉ガス成分を含
まない不活性なガスが充填された試料セルと同一形状を
有する比較セルである。これらは平行に配置されてお
り、これらセルの一端には光源４が配置される。
【００１３】８はセクターであり、モータ６により回転
させられ、光源４からの赤外線を試料セル２ｓと比較セ
ル２ｒに交互に入射させる。試料セル２ｓを透過した赤
外光と比較セル２ｒを透過した赤外光を検出器１に導く
ために、両セル２ｓ、２ｒの測定光出射端と検出器１の
間に集光器３が配置される。
させられ、光源４からの赤外線を試料セル２ｓと比較セ
ル２ｒに交互に入射させる。試料セル２ｓを透過した赤
外光と比較セル２ｒを透過した赤外光を検出器１に導く
ために、両セル２ｓ、２ｒの測定光出射端と検出器１の
間に集光器３が配置される。
【００１４】検出器１は、円筒ブロック体に円筒の開口
（室）を開けて形成されている。この検出器は、２つの
受光室がセルを透過した測定光の光軸方向の前後に配置
される前後室型検出器となっており、図中室１０ａと室
１０ｂ、室１１ａと室１１ｂが各々一対となっている。
室１０ａ、１０ｂと室１１ａ、１１ｂは中央のしきい５
により隔離され、別個の検出器として作用する。従っ
て、この実施例では２個の検出器を備えたことになる。
また、前室（１０ａ、１１ａ）と後室（１０ｂ、１１
ｂ）はＭｇＦ2 やＣａＦ2 などの赤外透過窓１４で仕切
られる。
（室）を開けて形成されている。この検出器は、２つの
受光室がセルを透過した測定光の光軸方向の前後に配置
される前後室型検出器となっており、図中室１０ａと室
１０ｂ、室１１ａと室１１ｂが各々一対となっている。
室１０ａ、１０ｂと室１１ａ、１１ｂは中央のしきい５
により隔離され、別個の検出器として作用する。従っ
て、この実施例では２個の検出器を備えたことになる。
また、前室（１０ａ、１１ａ）と後室（１０ｂ、１１
ｂ）はＭｇＦ2 やＣａＦ2 などの赤外透過窓１４で仕切
られる。
【００１５】室１０ａと室１０ｂには測定対象成分ガス
として同じガスが充填され、室１１ａと室１１ｂには室
１０ａ、１０ｂに充填したガスとは異なる別の測定対象
成分ガスが充填される。例えば、ＳＯ2 、ＮＯの分析を
行いたいときは、室１０ａと室１０ｂにＳＯ2 を、室１
１ａと室１１ｂにＮＯを充填する。なお、充填するガス
は測定対象ガスに限られず、測定対象ガスと赤外吸収波
長の重なる代替ガス、不活性ガスなどを混入させてもよ
い。
として同じガスが充填され、室１１ａと室１１ｂには室
１０ａ、１０ｂに充填したガスとは異なる別の測定対象
成分ガスが充填される。例えば、ＳＯ2 、ＮＯの分析を
行いたいときは、室１０ａと室１０ｂにＳＯ2 を、室１
１ａと室１１ｂにＮＯを充填する。なお、充填するガス
は測定対象ガスに限られず、測定対象ガスと赤外吸収波
長の重なる代替ガス、不活性ガスなどを混入させてもよ
い。
【００１６】また、室１０ａと室１０ｂは連通路１６、
１６´により、室１１ａと室１１ｂは連通路１７、１７
´により各々連通され、連通部にはチタンなどの金属膜
７、９が配設される。金属膜７、９と対向する位置には
対極１２、１３が設けられ、金属膜７（９）と対極１２
（１３）により一対のコンデンサが形成される。このコ
ンデンサは前室（１０ａ、１１ａ）と後室（１０ｂ、１
１ｂ）のガス圧がバランスしているときは、金属膜７
（９）は可動しないので容量は変わらないが、赤外線が
入射され吸収が起こると、室内のガスが膨脹し圧バラン
スがくずれ、コンデンサの容量が変わる。この容量変化
を電気信号に変換し、演算部（図示せず）でガス濃度に
変換される。なお、濃度値は、試料セル２ｓを透過した
赤外光による測定値と比較セル２ｒを透過した赤外光に
よる測定値との比を用いて表される。 なお、１５は赤
外透過の受光窓で、前室（１０ａ、１１ａ）の入口に貼
り付けられている。
１６´により、室１１ａと室１１ｂは連通路１７、１７
´により各々連通され、連通部にはチタンなどの金属膜
７、９が配設される。金属膜７、９と対向する位置には
対極１２、１３が設けられ、金属膜７（９）と対極１２
（１３）により一対のコンデンサが形成される。このコ
ンデンサは前室（１０ａ、１１ａ）と後室（１０ｂ、１
１ｂ）のガス圧がバランスしているときは、金属膜７
（９）は可動しないので容量は変わらないが、赤外線が
入射され吸収が起こると、室内のガスが膨脹し圧バラン
スがくずれ、コンデンサの容量が変わる。この容量変化
を電気信号に変換し、演算部（図示せず）でガス濃度に
変換される。なお、濃度値は、試料セル２ｓを透過した
赤外光による測定値と比較セル２ｒを透過した赤外光に
よる測定値との比を用いて表される。 なお、１５は赤
外透過の受光窓で、前室（１０ａ、１１ａ）の入口に貼
り付けられている。
【００１７】以上の構成で、試料ガスの測定（例えば、
ＳＯ2 、ＮＯの測定）は次の様に行う。比較セル２ｒに
例えばＡｒなどの不活性ガスを充填するとともに、検出
器１の室１０ａと室１０ｂにＳＯ2 を、室１１ａと室１
１ｂにＮＯを各々所定分圧で充填する。ガスの充填は、
図示されていないが、比較セル２ｒ、室１０ａ、１０
ｂ、１１ａ、１１ｂには各々ガス入口があり、そこから
ガスを入れ、入口を密栓することにより行う。室１０
ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂに充填するガスの濃度は室
のサイズによって実験的に定められる。
ＳＯ2 、ＮＯの測定）は次の様に行う。比較セル２ｒに
例えばＡｒなどの不活性ガスを充填するとともに、検出
器１の室１０ａと室１０ｂにＳＯ2 を、室１１ａと室１
１ｂにＮＯを各々所定分圧で充填する。ガスの充填は、
図示されていないが、比較セル２ｒ、室１０ａ、１０
ｂ、１１ａ、１１ｂには各々ガス入口があり、そこから
ガスを入れ、入口を密栓することにより行う。室１０
ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂに充填するガスの濃度は室
のサイズによって実験的に定められる。
【００１８】ガスの充填が済めば試料セル２ｓに図１中
矢印に示す如く試料ガスを導入するとともに、光源４、
セクター８を作動させる。セクター８により、試料セル
２ｓ、比較セル２ｒに交互に赤外光が入射させられ、試
料セル２ｓ、比較セル２ｒを透過した赤外光が検出器１
に導かれる。検出器１では、室１０ａと室１０ｂの圧バ
ランスよりＳＯ2 の測定が、室１１ａと室１１ｂの圧バ
ランスよりＮＯの測定が行われる。
矢印に示す如く試料ガスを導入するとともに、光源４、
セクター８を作動させる。セクター８により、試料セル
２ｓ、比較セル２ｒに交互に赤外光が入射させられ、試
料セル２ｓ、比較セル２ｒを透過した赤外光が検出器１
に導かれる。検出器１では、室１０ａと室１０ｂの圧バ
ランスよりＳＯ2 の測定が、室１１ａと室１１ｂの圧バ
ランスよりＮＯの測定が行われる。
【００１９】なお、以上の説明では、検出器１は金属膜
によるコンデンサマイクロホン方式を採用していたが、
前室（１０ａ、１１ａ）と後室（１０ｂ、１１ｂ）の流
量を熱式流量計で検出するフローセンサタイプでも良
い。
によるコンデンサマイクロホン方式を採用していたが、
前室（１０ａ、１１ａ）と後室（１０ｂ、１１ｂ）の流
量を熱式流量計で検出するフローセンサタイプでも良
い。
【００２０】また、検出器の構造もしきい５で完全に２
つに分離した構造のものでも良く、この場合には自由に
測定したい成分を組合わせることができる。さらに複数
の室を配置しても、集光器３を省略し、試料セル２ｓ、
比較セル２ｒに対向する位置に検出器を配置しても良
い。
つに分離した構造のものでも良く、この場合には自由に
測定したい成分を組合わせることができる。さらに複数
の室を配置しても、集光器３を省略し、試料セル２ｓ、
比較セル２ｒに対向する位置に検出器を配置しても良
い。
【００２１】
【発明の効果】本発明では、検出器を測定光の光軸方向
に平行に複数個設置しているので、感度の減少が少な
く、しかも設置スペースの拡大も起こらない。
に平行に複数個設置しているので、感度の減少が少な
く、しかも設置スペースの拡大も起こらない。
【図１】本発明の装置の概略図を示す。
【図２】従来の装置の概略図を示す。
１：検出器 ２ｓ：試料セル ２ｒ：比較セル
４：光源 ７，９：金属膜 １２、１３：対極 １０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ：室
４：光源 ７，９：金属膜 １２、１３：対極 １０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ：室
Claims (1)
- 【請求項１】 測定セルの一端側に測定セルに赤外線の
測定光を照射する光源と、他端側に測定セルを透過した
測定光を受光する検出器を備えた赤外線ガス分析計にお
いて、前記検出器を測定光の光軸方向に平行に複数個設
置するとともに、複数個の検出器の測定対象成分ガスを
異ならせたことを特徴とする赤外線ガス分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32739594A JPH08184561A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 赤外線ガス分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32739594A JPH08184561A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 赤外線ガス分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08184561A true JPH08184561A (ja) | 1996-07-16 |
Family
ID=18198679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32739594A Pending JPH08184561A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 赤外線ガス分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08184561A (ja) |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32739594A patent/JPH08184561A/ja active Pending
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