JPH10239235A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents

赤外線ガス分析計

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JPH10239235A
JPH10239235A JP4271397A JP4271397A JPH10239235A JP H10239235 A JPH10239235 A JP H10239235A JP 4271397 A JP4271397 A JP 4271397A JP 4271397 A JP4271397 A JP 4271397A JP H10239235 A JPH10239235 A JP H10239235A
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JP
Japan
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infrared
infrared light
light source
gas
gas analyzer
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Application number
JP4271397A
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English (en)
Inventor
Noritomo Hirayama
紀友 平山
Satoshi Sakagami
智 坂上
Masahiro Uno
正裕 宇野
Yoshiyuki Sekine
美幸 関根
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
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    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/031—Multipass arrangements

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Abstract

(57)【要約】 【課題】小形で、低濃度の被分析成分ガスを検出・分析
することができ、防爆環境にも対応できる赤外線ガス分
析計を提供する。 【解決手段】高温で使用できるセラミックス発光体から
なる赤外線光源30の発光体部31の囲んで円筒の一部が除
去された筒状の回転チョッパ20が配置され、ここから放
射される断続赤外線光束が集光光学系の筐体34に接着さ
れた凹面集光鏡33で反射集光されてホワイトセル70の入
射窓71に入射像を結ぶ。ホワイトセル70への入射赤外線
光束はホワイトセル70内で多重反射して必要な光路長を
透過した後で検出器60へ出射され、検出器60がホワイト
セル70内で赤外線の吸収量を検出して被測定ガス中の被
分析成分ガスの濃度を測定する。集光光学系とホワイト
セル70と検出器60とは結合部で正確に位置決めされて緊
密にかつ流通自在な空気層を介さずに結合されており、
小形化と均温化と高感度化が実現されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、赤外線の吸収量
を検出することにより被測定ガス中に含まれる被分析成
分ガスを定性あるいは定量分析する赤外線ガス分析計に
関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外線ガス分析計は、被測定ガスに赤外
線を照射して被測定ガス中に含まれる被分析成分ガスが
吸収した特定波長領域の赤外線の吸収量を測定し、その
吸収量から被測定ガスの成分の定性あるいは定量分析を
行うものであり、この方式は一般的に選択性がよく、測
定感度が高いことから広く採用されている。
【０００３】図10は従来のシングルビームの赤外線ガス
分析計の１例の構造を示す断面図である。赤外線光源３
はニクロム線などの発熱体を有し、この発熱体が通電さ
れることによって加熱されて赤外線を放射する。この赤
外線光源３より放射される赤外線光束は、モータ１によ
って駆動される回転チョッパ２によって断続光となり、
測定光線４として測定セル５に入射される。測定セル５
は、例えば円筒状に形成され、その両端には赤外線透過
窓51及び52が接着されており、それらを通して測定光線
４が入出射する。また、測定セル５には被測定ガスを導
入及び排出するための導入管53及び排出管54が取り付け
られている。測定光線４は、この測定セル５において、
測定セル５に導入された被測定ガス中の被分析成分ガス
の濃度に応じた吸収を受ける。測定セル５を透過した測
定光線４は特定波長帯の赤外線を検出する検出器６に入
射する。
【０００４】この検出器６は、第１膨張室63と第２膨張
室64とが測定光線４の進行方向に直列に配置されてお
り、測定セル５を透過してきた測定光線４は赤外線透過
窓61を通過して前室である第１膨張室63に入射し、第１
膨張室63を透過した測定光線４が更に赤外線透過窓62を
通過して後室である第２膨張室64に入射する。両膨張室
63及び64には被分析成分ガスと同じ種類のガスが封入さ
れており、前室である第１膨張室63では封入されたガス
の波長−赤外線吸収特性における吸収係数の高い波長成
分の赤外線の大半が吸収され、後室である第２膨張室64
には吸収係数の高い波長成分が除去された残りの赤外線
が入射し、第１膨張室63では吸収し尽くさなかった成
分、すなわち中程度の吸収係数を有する波長成分が主に
吸収される。この赤外線の吸収量に応じて封入ガスの温
度が上昇し、膨張室63及び64の圧力が上昇する。この両
膨張室63及び64における赤外線の吸収量の違いによって
生ずる両膨張室63及び64間の圧力差に基づいて、すなわ
ち、測定ガス中の被分析成分ガスの濃度に相応して、ガ
ス通路65に封入ガスの流れが生ずる。この流れの速さを
計測することによって被測定ガス中の被分析成分ガスの
濃度を検出することができる。
【０００５】このガスの流れの速さを検出するのが、図
11に示した１対の熱線素子66及び67である。（ａ）は熱
線素子66及び67の平面図、（ｂ）はＡＡにおける側断面
図、（ｃ）は検出回路図である。熱線素子66及び67は、
温度に対して抵抗値が鋭敏に変化する、すなわち抵抗温
度係数の大きい電気良導体、例えばニッケル、で形成さ
れる。図11の場合においては、ニッケルの長方形の箔が
両面よりエッチングされて、（ａ）に示すようなジグザ
グ形状の抵抗体に形成され、その２つが（ｂ）に示すよ
うに隣接して配置されて外周部で一体に固定されてい
る。その中央部は開口部となっており、そこをガスが流
通できる。このような１対の熱線素子66及び67がガスの
流れに対して前後になるようにガス通路65に取り付けら
れている。
【０００６】この１対の熱線素子66及び67は、図11
（ｃ）に示すように、１対の固定抵抗68及び69と組み合
わされてホイートストンブリッジ回路に構成され、この
ホイートストンブリッジ回路に接続された電源によって
流される電流によって加熱され、周囲温度より高い温度
に昇温している。また、熱線素子66及び67は互いに隣接
しているため相互に熱的に影響し合う。
【０００７】第１膨張室63の圧力と第２膨張室64の圧力
との間に圧力差がない状態においては、ガスの流れがな
いので２つの熱線素子66及び67は周囲温度との平衡状態
を保った温度になる。第１膨張室63の圧力と第２膨張室
64の圧力との間に圧力差が発生して、ガス通路65にガス
の流れが生じると、このガスの流れによってガス流の上
流側の熱線素子は直接冷却されて温度が下がるが、下流
側の熱線素子は上流側の熱線素子で温められたガス流に
接触するため上流側の熱線素子よりは高い温度となる。
このようにして、ガス通路65におけるガスの流れの強
弱、すなわち第１膨張室63の圧力と第２膨張室64の圧力
との間の圧力差、に応じて熱線素子66及び熱線素子67の
温度が変化し、この温度変化がホイートストンブリッジ
回路の出力として検出される。この出力は、被測定ガス
中に含まれる被分析成分ガスの濃度に比例するので、ホ
イートストンブリッジ回路の出力によって被分析成分ガ
スの濃度を測定することができる。
【０００８】図10に示す構造の赤外線ガス分析計を用い
て被測定ガスに含まれる低濃度の被分析成分ガスを検出
する場合には、赤外線の吸収が少なくなるために十分な
出力が得られないので、従来技術においては、測定セル
５を長くすること、赤外線光源の赤外線放射強度を高く
すること、あるいは両方の組合せによって必要な出力を
得ていた。しかし、このような方法には次のような問題
点がある。
【０００９】第１の問題点は、測定セル５が長くなるこ
とによって測定セル５の内容積が大きくなることに伴う
問題点である。すなわち、内容積が大きくなると分析に
必要な被測定ガス量が増加し、微量なガスの分析ができ
ないこと、測定セル５内の被測定ガスの置換時間が長く
なり応答が遅くなること、被測定ガスを採取するための
ポンプ装置や測定ガス中のダストや水分を除去する前処
理装置の必要能力も大きくなり、大型化してコストが増
大すること、及び、大型化によって熱容量が増大して暖
気運転に必要な時間が長くなることが問題点である。こ
れらの問題点に加えて、深刻な問題点は、石油あるいは
石油・化学プロセスなどの防爆構造が必須の環境で使用
する場合には、現状以上に大型化することは、大きさ、
重量、コストなどの点から非現実的であるということで
ある。すなわち、この種の赤外線ガス分析計に使用され
る赤外線光源は高温の熱源でもあるため、上記のような
防爆環境下で使用するためには光源は少なくとも圧力容
器内に収納されることが必要である。しかし、赤外線を
取り出すために必要な光学的に透明な窓材の耐圧性は低
いため、測定セル及び赤外線検出器を含む赤外線ガス分
析計本体全体を圧力容器内に収納しなくてはならず、測
定セルや赤外線検出器などの構成要素を小型化すること
が実用上の重要な課題となっている。
【００１０】第２の問題点は、赤外線光源の赤外線放射
強度を高くすることに伴って赤外線光源の発熱量が増大
し、赤外線光源の温度が安定するまでの時間が長くな
り、暖気運転に必要な時間が長くなることである。第３
の問題点は、従来の赤外線ガス分析計においては赤外線
光源から赤外線検出器に至るまでの光路中に流通自在の
外気層が存在することである。低濃度の被分析成分ガス
を検出する場合においては、その成分ガスの吸収帯と重
複する波長領域に吸収帯を有する成分ガスが空気中に存
在し、しかもその濃度が変動すると、測定光線４は、測
定セル４内で吸収されるだけではなく、赤外線光源から
赤外線検出器に至るまでの光路中の外気層を通過する部
分でも被分析成分ガスの吸収帯の赤外線を吸収される。
このために、測定感度が低下し測定精度が悪化し低濃度
の検出が困難となる。一酸化炭素ガス（ＣＯ）濃度測定
の場合における空気中の炭酸ガス（ＣＯ2 ）の影響がこ
の例である。
【００１１】以上の問題点の内の第１の問題点に対する
解決手段としては、ホワイトの創始になる多重反射式の
測定セル（以下ではホワイトセルと略称する）が従来か
ら用いられている。このセルは、図12に示すような構造
をしており、多重反射光学系に赤外線の集光ビームが入
射されて狭い空間を多数回反射往復して長い光路長を確
保する構造となっており、下記資料などに詳説されてい
て公知である。
【００１２】(1) J.U.White, J.Opt.Soc.Am., vol.32,
285 (1942) (2) J.U.White, N.L.Alpert, A.D.DeBell, J.Opt.Soc.A
m., vol.45, 154 (1955) (3) P.Hannan, Opt.Engineering, vol.28, 1180 (1989) 図12を用いて、ホワイトセル７の構造をもう少し詳しく
説明する。
【００１３】中央凹面鏡75、入側結像鏡76及び出側結像
鏡77は同一の曲率半径をもつ凹面鏡であり、対向する反
射面間の距離を曲率半径に等しくとって配置されてい
る。また、入射光線41を導入するための入射窓71はスリ
ットあるいは小孔として中央凹面鏡75側に隣接して設け
られ、この入射窓71に対向して入側結像鏡76が配置さ
れ、入側結像鏡76は入射光線41の入射窓71での像を中央
凹面鏡75上に結像する。中央凹面鏡75から反射された光
線は入側結像鏡76の隣に配置された出側結像鏡77で反射
されて再び中央凹面鏡75上に結像する。このような反射
結像を必要回数だけ繰り返した後で、出側結像鏡77で反
射された光線が中央凹面鏡75に隣接して入射窓71とは反
対側に設けられた出射窓72から出射光線42として出射さ
れる。なお、ホワイトセル７への入射光線41はホワイト
セル７内での多数回の反射結像を可能とするために集光
光線として入射される。
【００１４】図12の場合においては、入射光線41は、入
側結像鏡76及び出側結像鏡77で各４回、中央凹面鏡75で
はａからｇのアルファベット順に７回反射され、凹面鏡
間を８回往復して出射光線42として出射されている。こ
のように、ホワイトセル７を採用すれば測定セルの内容
積を大幅に減らすことができるので、ホワイトセル７は
第１の問題点を解決するためには非常に有効な手段であ
る。しかし、従来の赤外線ガス分析計のように、赤外線
光源３、測定セルとしてのホワイトセル７、赤外線検出
器６などを独立した構成要素としてそれらを単に組み合
わせるだけでは、各要素間の接続部に相当な空間を必要
とするために、赤外線ガス分析計として十分な小型化を
実現することは困難である。その理由は以下の通りであ
る。すなわち、ホワイトセル７及びその前段における集
光光学系には幾つかの凹面鏡のような光学部品が用いら
れるが、それらの光軸を必要精度に保つためにはそれら
の配置及び向きには厳しい精度が要求される。しかし、
赤外線光源３からの輻射熱などによる部材の熱膨張の影
響でその精度を維持することが困難であり、その結果と
して、所定の光量が得られなかったり、必要な光路長を
確保できなくなるなどの問題を生じる。そのため、光学
系の調整が可能な構造に構成しておくことが必要となる
からである。すなわち、一体化構造は難しいと言うこと
である。従来技術において、測定セルと赤外線検出器を
一体化した例がＤＡＳＩＢＩのカタログに示されている
が、赤外線光源に近い部分までを一体化構造にしたもの
はない。
【００１５】第２の問題点に関しては、赤外線光源３が
満たすべき条件は必要な出力を確保するために必要な絶
対的光量を確保することであり、その条件を満たしなが
ら小型化することが必要である。赤外線光源３は小さい
ほど望ましいことはエネルギの利用効率が高くなること
も含めて言うまでもないことであるが、そのためにはそ
の発光部の温度を高くすることが必要である。しかし、
その場合には輻射熱も増大するのでそれに伴う温度上昇
や熱膨張が一層問題となってくる。
【００１６】第３の問題点に対する従来技術における対
策は以下の通りである。その１は、赤外線ガス分析計と
しての構成はそのままにして、赤外線光源３から赤外線
検出器６までの光路中において、外気が入る空間をでき
るだけ少なくするように赤外線ガス分析計全体を構成す
る方法であり、その２は、赤外線ガス分析計全体を赤外
線を吸収しないガス、例えば窒素ガスを充満した雰囲気
中に封入する方法であり、その３は、外気部の影響が無
視できる長さまで測定セルの実質長を伸ばす方法であ
る。
【００１７】しかし、その１は十分な対策とはなり得な
いし、その２は分析計全体としては密閉構造が追加され
るために構成が複雑となり大型化につながり、その３は
小型化とは逆行する対策である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、以上に述
べたような従来の赤外線ガス分析計の問題点を解消し
て、小型で、低濃度の被分析成分ガスを検出・分析する
ことができ、防爆環境にも対応できる赤外線ガス分析計
を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明の基本の発明は
第１の発明である。第１の発明においては、赤外線を放
射する赤外線光源と、放射された赤外線光束をチョッピ
ングする赤外線光束断続手段と、放射された赤外線光束
の内の所定の立体角分を取り出して集光光束を形成する
ための集光光学系と、この集光光学系の出口に配置され
て集光光束が入射され、かつ被測定ガスが導通され、か
つ３つの凹面鏡から構成された多重反射光学系を内蔵す
る多重反射セルと、多重反射セルの赤外線出射部に配置
され多重反射セルから出射された赤外線の中に含まれる
被分析成分ガスが吸収する波長帯の赤外線量を検出する
赤外線量検出手段とを備えている赤外線ガス分析計にお
いて、少なくとも集光光学系と多重反射セルと赤外線量
検出手段とが、集光光学系の集束光束の出射位置を基準
として正確に位置決めされ、結合部において緊密にかつ
流通自在な空気層を介さずに結合されている。
【００２０】部品間が緊密にかつ流通自在な外気層を介
さないで正確に位置決めされて結合されているので、全
体が大幅に小形化し、熱的にも一体構造となり、赤外線
光束の光路は正確に確保され、多重反射セルが有効に機
能して、低濃度の被分析成分ガスを検出・分析すること
ができる。第２の発明以降の発明は第１の発明の従属発
明である。
【００２１】第２の発明においては、集光光学系と赤外
線量検出手段とを接触させることによって均温化が図ら
れている。集束光束の初段である集光光学系と集束光束
の最終段である赤外線量検出手段とを接触させることに
よって、全体としてのより一層の均温化が実現する。第
３の発明においては、赤外線光源の赤外線放射部として
珪化モリブデン、あるいは珪化モリブデンを含む複合セ
ラミックスからなる発光体が備えられている。これらの
材料からなる発光体は従来の発光体に比べて使用温度を
大幅に高くすることができ、したがって小形化が可能と
なる。
【００２２】第４の発明においては、赤外線光源の赤外
線放射部の保持部がハーメチック構造を備えている。こ
のハーメチック構造によって発光体の位置を正確に決め
ることができる。第５の発明においては、赤外線光源の
赤外線放射部が矩形断面をもつリボンを折り曲げて形成
された形状をしており、そのリボンの厚さと隣り合うリ
ボンの間隔との比が同等以上であり、その赤外線放射部
の主放射面に垂直な方向が集光光学系の入射光軸に対し
て傾斜している。赤外線放射部の主放射面に垂直な方向
を集光光学系の入射光軸から傾けることにより赤外線放
射部の主放射面からの赤外線に加えて側面からの赤外線
も利用できるようになり、実効赤外線放射面積が増大す
る。
【００２３】第６の発明においては、赤外線光束断続手
段が、円筒形の筒部の一部が切り取られ一端部中央にこ
れを回転させるための軸が取り付けられる形状に形成さ
れ、赤外線光源の赤外線放射部に被せられて赤外線放射
部の周囲を回転する構造である。赤外線光束断続手段が
赤外線放射部を囲んで回転する構造に形成されるので、
従来の円板方式に比べて大幅に小形化することができ
る。
【００２４】第７の発明においては、集光光学系の内部
に特定成分のガスが封入されており、集光光学系がガス
フィルタの機能を兼ね備えている。ガスフィルタの機能
を備えることによって干渉成分ガスの影響を除去するこ
とができる。第８の発明においては、赤外線光束断続手
段によってチョッピングされた赤外線光源からの赤外線
光束の一部を検出できる位置に光検出器が配置されてい
る。この光検出器によって赤外線光源及び赤外線光束断
続手段の状態を検出することができる。
【００２５】第９の発明以降の発明は第８の発明の従属
発明である。第９の発明においては、光検出器によって
検出された赤外線光源のチョッピング周波数を用いて赤
外線光束断続手段の回転状況を検出する。これによって
赤外線光束断続手段の回転異常、例えば停止、を検出す
ることができる。第１０の発明においては、光検出器の
出力から赤外線光源の光量を算出して赤外線光源の特性
変化状況を検出し、合わせて赤外線光源への印加電圧変
動及び赤外線量検出手段への印加電圧変動を補正して赤
外線量検出手段の感度を調整する。赤外線光源の特性変
化状況と電源変動を合わせて補償するので赤外線量検出
手段の感度の安定性が大幅に向上する。
【００２６】第１１の発明においては、光検出器の出力
を赤外線量検出手段の処理回路の参照信号として用い
る。正確な参照信号が得られるので赤外線量検出手段の
処理回路の処理精度が大幅に向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】この発明の基本構成は、各構成部
品をコンパクトにまとめると同時に部品間の結合部分を
必要最小スペースに抑え、かつ結合部分に流通自在な外
気層を存在させず、全体を熱的にも一体構造とすること
である。このようにして全体を一体化してコンパクトに
まとめることにより、赤外線光源からの熱による各部の
温度差を最少限度まで低減し、それに伴う歪みを大幅に
軽減し、従来技術による赤外線ガス分析計に比べてはる
かに小さい赤外線ガス分析計を実現した。
【００２８】以下に実施例を用いて更に詳しく説明す
る。従来技術と同じ機能を有する部分については同じ符
号を用いた。 〔第１の実施例〕図１は、この発明による赤外線ガス分
析計の第１の実施例の構造を示す断面図である。この赤
外線ガス分析計はシングルビームの赤外線ガス分析計で
ある。その赤外線光源30は、導電性セラミックスからな
る発光体部31と、それを囲んでその周囲を回転して赤外
線光束を断続するための一部に切り欠き部をもつ円筒状
の回転チョッパ20とがステンレス製の筐体34の所定の位
置に納められている。この筐体34は発光体部31から放射
された光束を集光するための集光光学系の筐体をも兼ね
ている。発光体部31が納められている筐体34の光束取り
出し部には、発光体部31からの赤外線光束を取り出し、
かつ集光光学系の内部の気密性を確保するための、弗化
カルシウムのような赤外線透過材料からなる赤外線透過
窓32が接着剤によって取り付けられている。発光体部31
を囲んでいる筐体34の周辺部で、赤外線透過窓32の反対
側には、回転チョッパ20でチョッピングされた発光体部
31の光量を検出するための光検出器としてのフォトダイ
オード36が配置されている。
【００２９】筐体34の赤外線透過窓32に対向する位置に
は、取り出した赤外線光束を集光するための凹面集光鏡
33が接着剤によって取り付けられており、赤外線光束は
この凹面集光鏡33によって所定の角度傾いた位置に集光
される。この集光位置に相当する筐体34の部分には集光
光束を取り出すための開口部が設けられており、この部
分にも集光光学系の内部の気密性を確保するための赤外
線透過窓35が接着剤によって取り付けられている。な
お、凹面集光鏡33はアルミ製であり、その反射面には赤
外線の反射率を向上させるために金のイオンプレーティ
ング層が形成されている。
【００３０】筐体34に設けられた赤外線透過窓35に密接
してホワイトセル70の赤外線入射窓（図１では入射窓）
71が配置され、ホワイトセル70内に赤外線光束を取り入
れる。赤外線入射窓71には窓を気密にするための弗化カ
ルシウムからなる赤外線透過窓710 が接着剤で取り付け
られており、赤外線透過窓35と赤外線透過窓710 との間
の外気層が十分に薄くなるよう配慮されて結合されてい
る。ホワイトセル70には測定ガスを導入する導入管73及
び排出する排出管74が取り付けられている。また、ホワ
イトセル70には３つの曲率半径の等しい凹面鏡が配置さ
れており、入射窓71から入射した赤外線光束は３つの凹
面鏡間を多重反射した後、出射窓72を通って赤外線検出
器（図１では検出器）60に出射される。出射窓72にも窓
を気密にするための赤外線透過窓720 が取り付けられて
いる。なお、ホワイトセル70は、入出射窓71及び72と１
つの凹面鏡を有するアルミ製の部分と、導入管73及び排
出管74を備えたステンレス製のパイプ状部分と、２つの
凹面鏡を有するアルミ製の部分とに分割されて製作さ
れ、図示していないピンによって位置決めされてねじ止
めにより一体化されている。３つの凹面鏡の表面には、
凹面集光鏡33の場合と同様に金のイオンプレーティング
層が形成されている。なお、ステンレス製のパイプ状部
分はろう型鋳造法（ロストワックス法）によって製作し
た。
【００３１】このホワイトセル70の出射窓72に密接して
赤外線検出器60の赤外線透過窓61が配置され、ここから
赤外線検出器60内に赤外線光束が入射する。赤外線検出
器60は入射された赤外線光束のホワイトセル70内におけ
る吸収量、すなわち被分析成分ガスの濃度に対応する出
力を出力する。ホワイトセル70の赤外線透過窓720 と赤
外線検出器60の赤外線透過窓61との間も、そこに存在す
る外気層が十分に薄くなるよう配慮されて結合されてい
る。
【００３２】なお、筐体34とホワイトセル70及びホワイ
トセル70と赤外線検出器60の結合はねじ止めによってい
る。また、赤外線検出器60は集光光学系の筐体34の下に
はめ込むように配置されており、図１においては間隙が
存在するように描かれているが、実際には筐体34に密着
している。このようにして、赤外線ガス分析計全体とし
ての形状がコンパクトにまとめられ、熱的に一体化した
均温化し易い構造となっている。
【００３３】以上では全体の構成を総括的に説明してき
たが、以下では個々の部分について詳細に説明する。ま
ず、赤外線光源30の発光体部31について説明する。図２
は発光体部31の構成を示す断面図である。発光体部31に
は、２珪化モリブデン、あるいは２珪化モリブデンと炭
化珪素またはほう化モリブデンとの複合材料からなる非
常に小形のセラミックス製発光体エレメント311 が使用
されている。その大きさの１例を示すと、発光部である
ジグザグ形状の部分の寸法が５mm×３mmである。この発
光体エレメント311 は1200〜1500℃まで加熱することが
可能であり、従来の赤外線光源の温度が 700〜800 ℃で
あったことに比較すると、放射赤外線密度が大幅に増大
するので小形化が可能となる。また、この発光体エレメ
ント311 は板状の材料を例えば放電加工によって形成す
ることが可能であるため加工技術の上からも小形化が可
能である。
【００３４】このような発光体エレメント311 の幅広く
直線状のリード部312a及び312bは、コバールなどからな
るハーメチック用金属部材313 及び熱処理されて封着材
314となる予めプレス成形された粉末ガラス成形品と組
み合わされ、正確に位置決めされて治具にセットされ熱
処理されてハーメチック構造に形成されている。したが
って、この発光体部31はその発光部を集光光学系に対し
て正確に位置決めすることができ、必要に応じて気密性
を確保することもできる。
【００３５】なお、上記のジグザグ形状の部分の寸法が
５mm×３mmの発光体エレメント311の消費電力は10Ｗ程
度である。次に、図３を用いて赤外線光束断続手段を説
明する。（ａ）は全体の構成を示す斜視図であり、
（ｂ）及び（ｃ）は回転チョッパの２つの例を示す斜視
図である。回転チョッパ20はステンレスからなり、円筒
を縦に２分割したものの一端に円板を取り付け、その円
板の中央に駆動用モータ１の軸が結合できるような形状
に形成されている。半分の筒部が発光体部31の周囲を回
転して赤外線光束を断続するので、集光光学系へ出射さ
れる赤外線光束はモータ１の回転数と同じ周波数の断続
光となる。（ｃ）の形状の回転チョッパ21は円筒を縦に
４分割したもの２枚を対向させて配置したものであり、
出射される赤外線光束はモータ１の回転数の２倍の周波
数の断続光となる。このような構造の回転チョッパ20あ
るいは21は、従来の円盤状の回転チョッパ２に比べてそ
の所要空間を大幅に小さくすることができる。
【００３６】次に、フォトダイオード36の使用目的につ
いて説明する。回転チョッパ20でチョッピングされた発
光体部31の光量を検出するための光検出器としてのフォ
トダイオード36は、その出力レベルから発光体エレメン
ト311 の発光量の変化を検出して発光体エレメント311
の劣化を監視し、かつ赤外線量検出手段の出力を調整す
るための信号を出力する。また、その検出信号の周波数
よりモータ１の回転安定性や停止などを監視することが
でき、赤外線量検出手段の処理回路の参照信号としても
利用できる。
【００３７】フォトダイオード36の出力で発光体エレメ
ント311 やモータ１の劣化が監視できるので、それらの
交換時期を的確に把握することができる。また、検出さ
れた発光体エレメント311 の発光量の変化を赤外線光源
への印加電圧の変化及び赤外線量検出手段への印加電圧
の変化で補正し、赤外線量検出手段の感度を調整するこ
とによって、それらの変化の影響を大幅に低減すること
ができる。また、出力信号が小さくＳ／Ｎ比が悪い出力
波形の中から信号成分を取り出すための同期整流などの
処理回路の参照信号としても有効である。
【００３８】このように、フォトダイオード36は、赤外
線ガス分析計の精度を向上させ、信頼性を高めるのに有
効である。次に、集光光学系について図４を用いて説明
する。（ａ）は図１の筐体34部に光軸を追加して示した
断面図であり、（ｂ）は集光光学系によって結像された
像の形状を示す図である。赤外線光源30の発光体部31か
ら放射された赤外線光束の一部は、赤外線透過窓32を通
過して筐体34の赤外線透過窓32に対向する位置に取り付
けられた凹面集光鏡33に光軸411 に沿って入射し、所定
の角度傾いた光軸412 に沿って反射・集光され、筐体34
に取り付けられた赤外線透過窓35を通過して結像位置41
3 に集光され、図４（ｂ）に示すようなジグザグ形状の
発光体部31の像を結ぶ。
【００３９】この凹面集光鏡33としては、例えば曲率半
径50mm、口径20mmの球面鏡が使われており、発光体部31
と凹面集光鏡33とを結ぶ光軸411 の長さは50mmとされ、
凹面集光鏡33は光軸411 に対して例えば15度の傾斜角度
がもたせてある。この場合には、反射光の光軸412 は光
軸411 に対して30度の傾斜角度をもつことになる。ま
た、発光体部31からの赤外線光束が集光されて像を結ぶ
結像位置413 は、光軸412 上で凹面集光鏡33から50mmの
距離の位置である。
【００４０】この結像位置413 は後述のホワイトセル70
の入射側の像位置と一致するように設計されている。上
記の数値などの例は１例に過ぎず、凹面集光鏡33の傾斜
角度やその曲率半径、口径、曲面形状（球面の他に楕円
面など）、複数枚構成の凹面集光鏡など、集光鏡の大き
さと配置と種類にはいろいろな数値と種類の組合せを採
用することができる。
【００４１】また、この集光光学系は、筐体34の２か所
の開口部を赤外線透過窓32及び35で気密に封止されてい
るので、その中に被分析成分ガスの検出に干渉するガス
を封入することによって、集光光学系にガスフィルタの
機能を兼ねさせることができる。例えば、一酸化炭素ガ
スの分析計の場合には、ガスフィルタとして炭酸ガスを
封入する。ガスフィルタの機能をもたせることで、干渉
成分の影響を大幅に低減することができ、より正確な濃
度分析が可能となる。
【００４２】次に、ホワイトセル70について図５を用い
て原理構成を説明する。原理的には図12に示したものと
同じである。曲率半径が等しい３つの凹面鏡は、入射窓
71に対向する入側結像鏡76と出射窓72に対向する出側結
像鏡77とこれらの鏡に対向して入射窓71と出射窓72の間
に配置されている中央凹面鏡75とである。入射窓71の結
像位置413 に結ばれた入射像414 と入側結像鏡76の距
離、出射窓72の出射像415 と出側結像鏡77の距離、入側
結像鏡76と中央凹面鏡75の距離及び出側結像鏡76と中央
凹面鏡75の距離は３つの凹面鏡の曲率半径に等しくとっ
て配置されている。したがって、入射像414 は入側結像
鏡76によって中央凹面鏡75上に像を結び、中央凹面鏡75
で反射された像は出側結像鏡77によって再び中央凹面鏡
75上に像を結ぶ。この２回の反射・結像を必要回数繰り
返した後で出射窓72に出射像415 を結ぶように３つの凹
面鏡を配置することによって多重反射が実現できる。
【００４３】ホワイトセル70内での反射回数をｎ−１、
３つの凹面鏡の曲率半径をＲ、入射窓71の中心と中央凹
面鏡75の中心との距離及び出射窓72の中心と中央凹面鏡
75の中心との距離をｈ、及び入側結像鏡76の曲率中心と
出側結像鏡77の曲率中心との距離をｄ、必要光路長をＬ
とすると、これらの数値の間には次式の関係が成立す
る。
【００４４】Ｒ≒Ｌ／ｎ ｈ＝ｎｄ／４ 中央凹面鏡75の上には入射窓71の入射像414 が〔（ｎ／
２）−１〕個、ｄ間隔で並び、ホワイトセル70内におけ
る光路の長さは凹面鏡の曲率半径Ｒの４倍単位で得られ
る。
【００４５】ホワイトセル70の設計値の１例を示すと、
Ｌ＝500mm で、反射回数を11回とする場合には、凹面鏡
間の距離は約42mmとなり、その大きさは従来のセルに比
べて１／１０程度となる。ホワイトセル70の部品同志の
組立及び筐体への固定は、平行ピンやはめあいなどによ
って正確に位置決めされて実施される。
【００４６】このようにしてホワイトセル70内を必要な
光路長透過して出射された赤外線から被分析成分ガスの
濃度を検出する赤外線検出器（図１では検出器）60は、
図11に示す従来技術の検出器６と同様の構成を有する
が、第１膨張室63及び第２膨張室64の大きさはホワイト
セル70を出射した赤外線光束を取り込める大きさがあれ
ばよいので、従来に比べて大幅に小形化することが可能
である。この実施例においては、赤外線を取り込む赤外
線透過窓61の面積を従来技術の場合に比べて１／４にま
で小形化することができた。また、熱線素子66及び67の
膜厚を従来技術の４μm から１μm まで薄くすることに
よって熱容量を低減し、熱線素子66及び67の取り付け部
の断熱性を向上させたことと合わせて、検出器60の感度
は従来の検出器６の５倍以上に高感度化している。
【００４７】以上に説明してきたこの実施例による赤外
線ガス分析計は、大きさが64mmx118mmx117mmから64mmx1
18mmx152mmであり、従来技術のものに比較して１／１０
以下の体積という大幅な小形化を実現することができ
た。次に、一酸化炭素を被分析成分ガスとするシングル
ビームの赤外線ガス分析計を例にとってその構成と動作
を説明する。
【００４８】赤外線光源30から出射した赤外線光束は、
その発光体部31の周囲を回転する回転チョッパ20によっ
て特定の周波数の赤外線断続光束とされ、この断続光束
の内の集光光学系に入射した赤外線光束が凹面集光鏡33
を含む集光光学系によって集光され、結像位置413 に入
射像414 を結ぶ。この集光光学系の筐体34内にはガスフ
ィルタとしての炭酸ガスが封入される。
【００４９】一酸化炭素ガス（ＣＯ）や炭酸ガス（ＣＯ
2 ）などの波長による赤外線の透過率は図６に示す通り
である。縦軸は透過率を示しているので、縦軸の 100％
を基点として下方に見た大きさが赤外線の吸収率を示し
ている。図６から分かるように、ＣＯとＣＯ2 の赤外線
の吸収波長領域は近く、吸収端が一部重なっている。Ｃ
Ｏ2 はＣＯより赤外線を強く吸収する。また、ＣＯ2 は
空気中に存在する成分であるのでその影響が大きく、低
濃度のＣＯを検出するためには、ＣＯ2 の吸収領域の赤
外線をガスフィルタで除去しておくことが必要であり、
ガスフィルタとして集光光学系にＣＯ2 を封入するので
ある。
【００５０】このＣＯ2 の吸収波長領域の赤外線を除去
された赤外線光束が、ホワイトセル70に入射され、多重
反射して必要な光路長を透過した後に、赤外線検出器60
に入射される。赤外線検出器60に入射された赤外線光束
は、ホワイトセル70内に流通された被測定ガス中の被分
析成分、すなわちこの場合はＣＯ、の特定波長領域の赤
外線を被測定ガス中のＣＯ濃度に応じて吸収されてい
る。したがって、赤外線検出器60としてＣＯが封入され
た赤外線検出器60を用いることで、ホワイトセル70内で
吸収されたＣＯの特定波長領域の赤外線量に応じた出
力、すなわちＣＯの特定波長領域の吸収赤外線量を検出
することができる。
【００５１】図７は、このようなＣＯを封入した赤外線
検出器60によって検出した検出器出力とフォトダイオー
ド36によって測定した入射光量を示し、（ａ）は入射光
量を示す線図、（ｂ）はホワイトセル70内にＣＯと窒素
（Ｎ2 ）を流通した場合の検出器出力を示す線図であ
る。Ｎ2 が流通された場合には、ホワイトセル70内にお
いて特定波長領域の赤外線は吸収されないので、チョッ
ピングされた断続光の周波数をもつ振幅の大きい出力信
号が出力されている。これに対して、ＣＯが流通された
場合には、ホワイトセル70内において 4.5から4.9 μm
の特定波長領域の赤外線が吸収されるため、周波数は同
じであるが振幅の小さい出力信号が出力されている。
【００５２】この両出力の差がホワイトセル70内でのＣ
Ｏによる吸収分に相当する。赤外線の吸収に関しては、
下記のランバート・ベールの法則が良く知られている。
すなわち、入射赤外線強度をＩ0 、出射赤外線強度を
Ｉ、ガス固有の吸収係数をμ、ガス濃度をｃ、光路長を
Ｌとすると、 Ｉ＝Ｉ0 exp(−μｃＬ） この関係式から明らかなように、この実施例の赤外線ガ
ス分析計においては、Ｉ0 、μ、ｃ及びＬは既知の値で
あるから、出射赤外線強度Ｉの変化を赤外線検出器60で
測定することによってガス濃度を測定することができ
る。
【００５３】通常は、集光光学系を用いると赤外線の利
用効率が低下するために必要な感度を得ることが困難で
あるが、この実施例においては、赤外線光源30の発光体
エレメント311 に従来の光源に比べてはるかに高い温度
で使用できる硅化モリブデンなどのセラミックス発熱体
を用いたり、赤外線検出器60の熱線素子66及び67をより
薄膜化して感度を高めたりすることによって、従来の赤
外線ガス分析計と同等以上の性能を得ている。
【００５４】このようにして、従来に比べて数分の１以
下の体積にまで小形化することができ、第１の問題点を
解決し、全体の小形化と同時に各部品の結合部を空気層
を介さない構造とし、凹面鏡などの光学部品を筐体に取
り付け、かつそれぞれの筐体を熱結合よく緊密に組み立
てることによって全体の均温化を図り、熱膨張による光
軸のずれを少なくし、第２及び第３の問題点をも解決し
ている。
【００５５】この実施例においては、集光光学系に特定
のガスを封入してガスフィルタの機能をも兼ねさせてい
るが、高濃度のガス分析や、干渉成分が少なくて問題に
ならない場合には、ガスフィルタとする必要はない。 〔第２の実施例〕図８及び図９を用いて第２の実施例を
説明する。
【００５６】図８（ａ）は筐体34内における発光体部31
の向きと光軸411 との関係を示す断面図であり、図８
（ｂ）はその場合における結像位置413 における像の形
状を示す図である。図９は発光体エレメント311 の部分
を拡大して第１の実施例の場合と第２の実施例の場合を
比較して示し、（ａ）は第１の実施例の場合の図、
（ｂ）は第２の実施例の場合の図である。
【００５７】第１の実施例においては、発光体エレメン
ト311 の主面の法線方向が光軸411の方向と一致してお
り、結像位置413 における像の形状は図４（ｂ）に示し
たようなジグザグの発光体部の形状がそのまま現れてい
る。しかし、第２の実施例においては、発光体エレメン
ト311 の主面の法線方向が光軸411 の方向から傾いてお
り、結像位置413 における像の形状は図８（ｂ）に示し
たように発光体部の外周部を囲った形状の面光源の像と
なり、実際には図４（ｂ）を包絡線で囲った面積よりや
や大きくなっている。これは、主面の法線方向から光軸
411 を傾けることによって発光体エレメント311 の厚さ
方向の側面が見えるようになるため、ジグザグの発光体
部の隙間が見えなくなったためである。このように、発
光体部の向きを光軸411 から傾けることによって、同じ
発光体エレメント311 を用いてより多くの赤外線光束を
得ることができる。
【００５８】図９（ａ）に示したように、隣り合う発光
体間の間隔をａ、発光体の厚さをｂとすると、隣り合う
発光体間の間隔が見えなくなるのは、発光体エレメント
311の主面に対する光軸411 の角度θが tanθ≦（ｂ／ａ） の条件を満たす場合である。また、発光体の見える面積
が最大になるのは、発光体エレメント311 の個々の断面
における対角線方向に垂直な方向に光軸411 を合わせた
場合であり、この時の角度に上記のθを合わせると、す
なわちｂに合わせてａを調整すると、発光体を最も効率
よく利用することができる。
【００５９】したがって、この実施例を有効に活用する
ためには、発光体がある程度の厚さをもっていること及
び正面から見た投影面積より傾けた場合の投影面積の方
が大きいことが必要であり、第１の実施例で説明した硅
化モリブデンなどからなるセラミックス発光体はこの発
明を実施するのに最適である。
【００６０】
【発明の効果】この発明の第１の発明によれば、赤外線
を放射する赤外線光源と、放射された赤外線光束をチョ
ッピングする赤外線光束断続手段と、放射された赤外線
光束の内の所定の立体角分を取り出して集光光束を形成
するための集光光学系と、この集光光学系の出口に配置
されて集光光束が入射され、かつ被測定ガスが導通さ
れ、かつ３つの凹面鏡から構成された多重反射光学系を
内蔵する多重反射セルと、多重反射セルの赤外線出射部
に配置され多重反射セルから出射された赤外線の中に含
まれる被分析成分ガスが吸収する波長帯の赤外線量を検
出する赤外線量検出手段とを備えている赤外線ガス分析
計において、少なくとも集光光学系と多重反射セルと赤
外線量検出手段とが、集光光学系の集束光束の出射位置
を基準として正確に位置決めされ、結合部において緊密
にかつ流通自在な空気層を介さずに結合されているの
で、全体が大幅に小形化し、熱的にも一体構造となり、
赤外線光束の光路は正確に確保され、多重反射セルが有
効に機能して、低濃度の被分析成分ガスを検出・分析す
ることができる。したがって、小形で、低濃度の被分析
成分ガスを検出・分析することができ、防爆環境にも対
応することができる赤外線ガス分析計を提供することが
できる。
【００６１】第２の発明によれば、集光光学系と赤外線
量検出手段とを接触させることによって均温化が図られ
ているので、全体としてより一層の均温化が実現でき、
より小形で安定な赤外線ガス分析計を提供することがで
きる。第３の発明によれば、赤外線光源の赤外線放射部
として珪化モリブデン、あるいは珪化モリブデンを含む
複合セラミックスからなる発光体が備えられているの
で、発光体の使用温度を大幅に高くすることができる。
したがって、小形で高出力の赤外線光源を実現すること
ができる。
【００６２】第４の発明によれば、赤外線光源の赤外線
放射部の保持部がハーメチック構造を備えているので、
発光体の位置を正確に決めることができる。そのため、
光束を正確にその結像位置に集光することができ、ホワ
イトセルの機能を十分に発揮させることができる。第５
の発明によれば、赤外線光源の赤外線放射部が矩形断面
をもつリボンを折り曲げて形成された形状をしており、
そのリボンの厚さと隣り合うリボンの間隔との比が同等
以上であり、その赤外線放射部の主放射面に垂直な方向
が集光光学系の入射光軸に対して傾斜しているので、赤
外線放射部の主放射面からの赤外線に加えて側面からの
赤外線も利用できるようになり、実効赤外線放射面積が
拡大し、赤外線光源がホワイトセルに供給する赤外線量
を増大させることができ、検出器の出力が増大し、赤外
線ガス分析計の感度が増大する。
【００６３】第６の発明によれば、赤外線光束断続手段
が、円筒形の筒部の一部が切り取られ一端部中央にこれ
を回転させるための軸が取り付けられる形状に形成さ
れ、赤外線光源の赤外線放射部に被せられて赤外線放射
部の周囲を回転する構造であるので、従来の円板方式に
比べて大幅に小形化でき、しかも、赤外線光源部の中に
一体で組み込むことが容易となり、赤外線ガス分析計の
小形の一体化構造がより実現し易くなる。
【００６４】第７の発明によれば、集光光学系の内部に
特定成分のガスが封入されており、集光光学系がガスフ
ィルタの機能を兼ね備えているので、干渉成分ガスの影
響を除去することができ、赤外線検出器の性能が安定
し、高感度の赤外線ガス分析計を提供することができ
る。第８の発明によれば、赤外線光束断続手段によって
チョッピングされた赤外線光源からの赤外線光束の一部
を検出できる位置に光検出器が配置されているので、赤
外線光源及び赤外線光束断続手段の状態を検出すること
ができ、それらの異常の検出や赤外線検出器の感度への
補償が可能となり、赤外線ガス分析計の信頼性が向上
し、検出精度が向上する。
【００６５】第９の発明によれば、光検出器によって検
出された赤外線光源のチョッピング周波数を用いて赤外
線光束断続手段の回転状況を検出するので、赤外線光束
断続手段の回転異常、例えば停止、を検出することがで
き、赤外線ガス分析計の信頼性が向上する。第１０の発
明によれば、光検出器の出力から赤外線光源の光量を算
出して赤外線光源の特性変化状況を検出し、合わせて赤
外線光源への印加電圧変動及び赤外線量検出手段への印
加電圧変動を補正して赤外線量検出手段の感度を調整す
るので、赤外線量検出手段の感度の安定性が大幅に向上
し、赤外線ガス分析計の検出精度が大幅に向上する。
【００６６】第１１の発明によれば、光検出器の出力を
赤外線量検出手段の処理回路の参照信号として用いるの
で、赤外線量検出手段の処理回路の処理精度が大幅に向
上し、感度の高い赤外線ガス分析計を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による赤外線ガス分析計の第１の実施
例の構造を示す断面図
【図２】第１の実施例における赤外線光源の発光体部の
構成を示す断面図
【図３】第１の実施例における回転チョッパの構造を示
し、（ａ）はその全体構成と発光体部との位置関係を示
す斜視図、（ｂ）は（ａ）の回転チョッパのみの斜視
図、（ｃ）は別の回転チョッパの斜視図
【図４】第１の実施例における赤外線光源と集光光学系
との位置関係、光軸の方向、結像位置及びその像を示
し、（ａ）は結像位置までを示す断面図、（ｂ）は結像
位置における像を示す図
【図５】第１の実施例におけるホワイトセル内部の構成
と寸法を示す詳細概念図
【図６】各種ガスの赤外線吸収特性を示す図
【図７】第１の実施例におけるホワイトセルへの入射赤
外線光量及び検出器出力を示す線図
【図８】この発明による赤外線ガス分析計の第２の実施
例を示し、（ａ）は赤外線光源と集光光学系との位置関
係、光軸の方向及び結像位置を示す断面図、（ｂ）は結
像位置における像を示す図
【図９】第１の実施例及び第２の実施例における光軸方
向と発熱体エレメントの主面の法線方向との関係を示
し、（ａ）は第１の実施例の場合の図、（ｂ）は第２の
実施例の場合の図
【図１０】従来技術による赤外線ガス分析計の構造を示
す断面図
【図１１】赤外線検出器に用いられる熱線素子の形状と
それによる検出回路を示し、（ａ）は熱線素子の平断面
図、（ｂ）は熱線素子の側断面図、（ｃ）は検出回路図
【図１２】ホワイトセルの構造を示す断面図及び凹面反
射鏡の形状を示す図
【符号の説明】
１ モータ ２, 20, 21 回転チョッパ ３, 30 赤外線光源 31 発光体部 311 発光体エレメント 312a, 312b リード部 313 ハーメチック用金属部材 314 封着材 315a, 315b リード線 32, 35 赤外線透過窓 33 凹面集光鏡 34 筐体 36 フォトダイオード ４ 測定光線 41 入射光線 42 出射光線 411, 412 光軸 413 結像位置 414 入射像 415 出射像 ５ 測定セル 51, 52 赤外線透過窓 53 導入管 54 排出管 ６ 赤外線検出器 61, 62 赤外線透過窓 63 第一膨張室 64 第二膨張室 65 ガス通路 66, 67 熱線素子 68, 69 固定抵抗７ , 70 ホワイトセル 71 入射窓 72 出射窓 710, 720 赤外線透過窓 73 導入管 74 排出管 75 中央凹面鏡 76 入側結像鏡 77 出側結像鏡 81 入射光案内ミラー 82 出射光案内ミラー C5, C6, C7 凹面鏡の曲率中心位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 美幸 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】赤外線を放射する赤外線光源と、放射され
    た赤外線光束をチョッピングする赤外線光束断続手段
    と、放射された赤外線光束の内の所定の立体角分を取り
    出して集光光束を形成するための集光光学系と、この集
    光光学系の出口に配置されて集光光束が入射され、かつ
    被測定ガスが導通され、かつ３つの凹面鏡から構成され
    た多重反射光学系を内蔵する多重反射セルと、多重反射
    セルの赤外線出射部に配置され多重反射セルから出射さ
    れた赤外線の中に含まれる被分析成分ガスが吸収する波
    長帯の赤外線量を検出する赤外線量検出手段とを備えて
    いる赤外線ガス分析計において、少なくとも集光光学系
    と多重反射セルと赤外線量検出手段とが、集光光学系の
    集束光束の出射位置を基準として正確に位置決めされ、
    結合部において緊密にかつ流通自在な空気層を介さずに
    結合されていることを特徴とする赤外線ガス分析計。
  2. 【請求項２】集光光学系と赤外線量検出手段とを接触さ
    せることによって均温化が図られていることを特徴とす
    る請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
  3. 【請求項３】赤外線光源の赤外線放射部として珪化モリ
    ブデン、あるいは珪化モリブデンを含む複合セラミック
    スからなる発光体が備えられていることを特徴とする請
    求項１または請求項２に記載の赤外線ガス分析計。
  4. 【請求項４】赤外線光源の赤外線放射部の保持部がハー
    メチック構造を備えていることを特徴とする請求項１ま
    たは請求項２に記載の赤外線ガス分析計。
  5. 【請求項５】赤外線光源の赤外線放射部が矩形断面をも
    つリボンを折り曲げて形成された形状をしており、その
    リボンの厚さと隣り合うリボンの間隔との比が同等以上
    であり、その赤外線放射部の主放射面に垂直な方向が集
    光光学系の入射光軸に対して傾斜していることを特徴と
    する請求項１または請求項２に記載の赤外線ガス分析
    計。
  6. 【請求項６】赤外線光束断続手段が、円筒形の筒部の一
    部が切り取られ一端部中央にこれを回転させるための軸
    が取り付けられる形状に形成され、赤外線光源の赤外線
    放射部に被せられて赤外線放射部の周囲を回転する構造
    であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
    の赤外線ガス分析計。
  7. 【請求項７】集光光学系の内部に特定成分のガスが封入
    されており、集光光学系がガスフィルタの機能を兼ね備
    えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記
    載の赤外線ガス分析計。
  8. 【請求項８】赤外線光束断続手段によってチョッピング
    された赤外線光源からの赤外線光束の一部を検出できる
    位置に光検出器が配置されていることを特徴とする請求
    項１または請求項２に記載の赤外線ガス分析計。
  9. 【請求項９】光検出器によって検出された赤外線光源の
    チョッピング周波数を用いて赤外線光束断続手段の回転
    状況を検出することを特徴とする請求項８に記載の赤外
    線ガス分析計。
  10. 【請求項１０】光検出器の出力から赤外線光源の光量を
    算出して赤外線光源の特性変化状況を検出し、合わせて
    赤外線光源への印加電圧変動及び赤外線量検出手段への
    印加電圧変動を補正して赤外線量検出手段の感度を調整
    することを特徴とする請求項８に記載の赤外線ガス分析
    計。
  11. 【請求項１１】光検出器の出力を赤外線量検出手段の処
    理回路の参照信号として用いることを特徴とする請求項
    ８に記載の赤外線ガス分析計。
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