JPH10332579A - ゴレイセル並びにそれを用いた１３ｃ計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感度特性の経時安定度の向上を図ることが
できるゴレイセル、並びにそれを用いた¹³Ｃ計測装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 ガス封入室１２４内に被測定ガスと同一
種のガス¹³ＣＯ₂が封入されていて、入射する赤外線の
うち、被測定ガス¹³ＣＯ₂の吸収帯のみを吸収して応答
するゴレイセル１１６において、ガス封入室１２４内の
ガスと同一種のガス¹³ＣＯ₂がほぼ同一の濃度で封入さ
れている密閉ケース１４０内に、少なくともガス封入室
１２４を設けたことを特徴とするゴレイセル１１６。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゴレイセル並びにそ
れを用いた¹³Ｃ計測装置、特にそのシール機構の改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、異なった原子からなる分子（た
とえば一酸化炭素、二酸化炭素など）は、それぞれ特定
吸収帯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１つの方法と
して、非分散赤外線吸収法がある。

【０００３】非分散赤外線吸収法は、プロセス用連続濃
度分析計の原理として広く普及している。このような連
続濃度分析計として、たとえば図１に記載された¹³Ｃ計
測装置が知られている。

【０００４】同図に示す¹³Ｃ計測装置１０は、光源１２
と、サンプルセル１４と、ゴレイセル１６と、増幅器１
８と、記録計２０を備える。そして、光源１２の発光方
向前方にはサンプルセル１４が設けられ、このサンプル
セル１４にて特定吸収帯が吸収された赤外線Ｌは、ゴレ
イセル１６の入射窓２２に入射する。

【０００５】ここで、ゴレイセル１６のガス封入室２４
内には¹³ＣＯ₂が封入されている。この¹³ＣＯ₂は、ガス
封入室２４内に入射する赤外線Ｌのうち、特定吸収帯の
みを吸収する。そして、¹³ＣＯ₂が赤外線を吸収する
と、ガス封入室２４内の温度が上昇して圧力が増加す
る。

【０００６】一方、ガス封入室２４内には圧力変化に応
じて鏡面が撓むように構成された薄膜状の可変鏡２６が
設けられている。ランプ２８からの光束は、コンデンサ
レンズ３０、半透鏡３２、格子３４、さらにレンズ３６
を介して可変鏡２６に集光される。

【０００７】可変鏡２６にて入反射された格子像は、レ
ンズ３６を介して格子３４上に結像される。このとき、
可変鏡２６の鏡面がガス封入室２４内の圧力増加により
撓んでいると、可変鏡２６にて入反射されて格子３４上
に結像された格子像と、格子３４の間にずれが生じ、こ
のずれにより光が半透鏡３２方向に僅かに漏れる。漏れ
た光は半透鏡３２にて入反射されて検出器３８に集光さ
れる。

【０００８】このように光源１２とゴレイセル１６の間
の光路中に、¹³ＣＯ₂を含む試料ガスを通過させるよう
にサンプルセル１４を設けておくと、試料ガス中の¹³Ｃ
Ｏ₂濃度に応じて、ゴレイセル１６に入射する赤外線Ｌ
のうち、¹³ＣＯ₂の吸収帯の光量が減少し、ゴレイセル
１６の吸収応答が変化する。これを検出器３８にて信号
として取り出す。取り出された信号は、増幅器１８によ
り増幅され、指示計２０により¹³ＣＯ₂濃度として指示
される。以上のようにして¹³Ｃ計測装置１０を構成する
ことにより、サンプルセル１４内を流れる試料ガス中の
¹³ＣＯ₂濃度を測定することができる。

【０００９】ところで、ゴレイセル内のガス濃度が低下
すれば、それに比例してガス検出感度が低下するため、
前記濃度測定を適正に行うには、ガス封入室２４内ガス
の外部への漏れを防ぐ必要がある。このため、従来のゴ
レイセル１６では、たとえば入射窓２２とガス封入室２
４の間に弾性Ｏリングを設け、この弾性Ｏリングにより
ガス封入室２４の気密性を保っていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成のゴレイセル１６では、ガス封入室２４の気密
性を保つため弾性Ｏリングを用いているが、この弾性Ｏ
リングではガス封入室２４内ガスの漏れを完全に防ぐこ
とは非常に困難であり、気密性の観点から満足のゆくも
のではなかった。

【００１１】また、この弾性Ｏリングに代わり、エポキ
シなどの接着剤などを用いることも考えられるが、これ
でもまだ十分ではなかった。このように何れも場合も満
足のゆく気密性を得ることができず、感度特性の経時安
定度の観点から満足のゆくものではなかった。

【００１２】そして、このようなゴレイセルを¹³Ｃ計測
装置に用いた場合、やはり満足のゆく感度特性の経時安
定度を得ることができなかったものの、これを解決する
ことのできる適切な技術も存在しなかった。本発明は前
記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的
は感度特性の経時安定度の向上を図ることができるゴレ
イセル、並びにそれを用いた¹³Ｃ計測装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そして、本発明者らが鋭
意検討を重ねた結果、このようなゴレイセル１６の気密
性の低下は、エポキシなどの接着剤に、ガス封入室内ガ
スの¹³ＣＯ₂が染み込んで外部へ漏れてしまうことによ
るものと特定することができた。しかも、本発明者ら
は、このように従来のゴレイセルの気密性の低下の原因
を特定したのみではなく、ガス封入室とその周囲の差圧
の大小を小さくすることにより、ガス封入室の気密性の
向上を図ることができることを見出し、本発明を完成す
るに至った。

【００１４】そこで、前記目的を達成するために本発明
にかかるゴレイセルは、ガス封入室内に被測定ガスと同
一種のガスが封入されていて、入射する赤外線のうち、
被測定ガスの吸収帯のみを吸収して応答するゴレイセル
において、前記ガス封入室内のガスと同一種のガスがほ
ぼ同一の濃度で封入されている密閉ケース内に、少なく
とも前記ガス封入室を設けたことを特徴とする。また、
前記目的を達成するために本発明にかかる¹³Ｃ計測装置
は、光源と、サンプルセルと、前記ゴレイセルと、を備
えたことを特徴とする。

【００１５】前記光源は赤外線を照射するものである。
前記サンプルセルは、前記光源からの赤外線が、被測定
ガスの¹³ＣＯ₂を含む試料ガスを通過するように設けら
れたものである。前記ゴレイセルは、ガス封入室内に被
測定ガスの¹³ＣＯ₂と同一種のガスが封入されていて、
前記サンプルセルからの赤外線のうち、被測定ガスの¹³
ＣＯ₂の吸収帯のみを吸収して応答するものである。

【００１６】

【発明の実施形態】以下、図面に基づき本発明の好適な
実施形態を説明する。図２には本発明の一実施形態にか
かる¹³Ｃ計測装置の概略構成が示されいる。なお、前記
図１と対応する部分には符号１００を加えて示す説明を
省略する。同図に示す¹³Ｃ計測装置１１０は、光源１１
２と、サンプルセル１１４と、ゴレイセル１１６と、増
幅器１１８と、指示計１２０を備える。

【００１７】そして、光源１１２とゴレイセル１１６の
間の光路中に、¹³ＣＯ₂を含む試料ガスを通過させるよ
うにサンプルセル１１４を設けておくと、試料ガス中の
¹³ＣＯ₂濃度に応じて、ゴレイセル１１６に入射する赤
外線Ｌのうち、¹³ＣＯ₂の吸収帯の光量が減少し、ゴレ
イセル１１６の吸収応答が変化する。これを検出器１２
４にて信号として取り出す。取り出された信号は増幅器
１１８により増幅され、指示計１２０により¹³ＣＯ₂濃
度して指示される。

【００１８】以上のようにして本実施形態にかかる¹³Ｃ
計測装置１１０を構成することにより、サンプルセル１
１４内を流れる試料ガス中の¹³ＣＯ₂濃度を測定するこ
とができる。

【００１９】本発明において特徴的なことは、ガス封入
室内のガスとほぼ同一種のガスが、ほぼ同一の濃度で封
入された密閉ケース内に、ゴレイセルを設けたことであ
る。このために本実施形態においては、密閉ケース１４
０の内周面に、ゴレイセル１１６を固設している。ま
た、この密閉ケース１４０内には、ガス封入室１２４内
のガスと同一種のガス¹³ＣＯ₂をほぼ同一の濃度で封入
している。

【００２０】このようにガス封入室１２４内のガスと同
一種のガス¹³ＣＯ₂が、ほぼ同一の濃度で封入された密
閉ケース１４０内に、ゴレイセル１１６を設けることに
より、ゴレイセル１１６のガス封入室１２４内とその周
囲の圧力をほぼ同一の圧力に保つことができる。

【００２１】本実施形態にかかる¹³Ｃ計測装置１１０は
概略以上のように構成され、以下にその作用について説
明する。すなわち、従来のように１重構造のゴレイセル
のシール機構として、弾性Ｏリングや接着剤などを用い
る方法では、ガス封入室とその周囲の外気との差圧の大
小が大きく、このような差圧の大小によりガス封入室内
のガスが外部へ漏れてしまう。そして、ガス封入室のガ
スが漏れると、ゴレイセルの感度特性の経時安定度を著
しく低下させてしまうという不具合がある。

【００２２】そこで、本実施形態においては、ゴレイセ
ル１１６を密閉ケース１４０内に設けることにより、実
質的に２重構造のものとしている。また、この密閉ケー
ス１４０内に、ガス封入室１２４内のガスと同一種のガ
ス¹³ＣＯ₂をほぼ同一の濃度で封入している。

【００２３】この結果、本実施形態においては、もし密
閉ケース１４０内のガス¹³ＣＯ₂が多少外部に漏れた場
合であっても、ガス密閉室１２４とその周囲の密閉ケー
ス１４０内との差圧を、前記従来の１重構造のゴレイセ
ルのシール機構として、弾性Ｏリングや接着剤などを用
いる方法のように、ガス封入室が外気と直に接している
ものに比較し、大幅に低減することができるので、ガス
封入室とその周囲のガス濃度の差圧の大小により生じる
ガス封入室内ガスの外部への漏れを大幅に低減すること
ができる。

【００２４】そして、このようなガス漏れを大幅に低減
することにより、ゴレイセル１１６の感度特性の経時安
定度の向上を図ることができる。以上のように本実施形
態にかかる¹³Ｃ計測装置１１０によれば、前記感度特性
の経時安定度に優れたゴレイセル１１６を備えるので、
同様に感度特性の経時安定度の向上を図ることができ
る。

【００２５】また、前記従来のゴレイセルに比較し、た
とえば、¹³ＣＯ₂の標準ガスによる機器の校正回数を大
幅に低減することができるので、機器の校正作業の簡略
化、さらには信頼性の向上などを図ることができる。な
お、本発明のゴレイセル並びにそれを用いた¹³Ｃ計測装
置としては、前記構成に限定されるものではなく、発明
の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

【００２６】たとえば、前記構成ではゴレイセル１１６
を１の密閉ケース１４０内に設けて、ゴレイセルを実質
的に２重構造のものとした場合について説明したが、ゴ
レイセルを複数の密閉ケース内に設けて、ゴレイセルを
実質的に３重構造以上のものとすることが可能である。

【００２７】この場合、ゴレイセルのガス封入室内と、
その周囲の各室の圧力をほぼ同一の圧力に保つため、各
室にガス封入室内のガスと同一種のガスをほぼ同一の濃
度で封入することが好適である。また、前記各構成で
は、サンプルセルとしてフローセルを用いた場合につい
て説明したが、光源からの赤外線が試料ガスを通過する
ように設けられたものであれば、これに代わり、種々の
サンプルセルを用いることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるゴレ
イセルによれば、ガス封入室内のガスと同一種のガスが
ほぼ同一の濃度で封入された密閉ケース内に、少なくと
もガス封入室を設けるので、もし密閉ケース内のガスが
多少外部に漏れた場合であっても、ガス密閉室とその周
囲との差圧を大幅に低減することができるので、ガス封
入室とその周囲のガス濃度の差圧の大小により生じるガ
ス封入室内ガスの外部への漏れを大幅に低減することが
できる。そして、このようなガス漏れを大幅に低減する
ことにより、ゴレイセルの感度特性の経時安定度の向上
を図ることができる。また、本発明にかかる¹³Ｃ計測装
置によれば、前記感度特性の経時安定度に優れたゴレイ
セルを備えるので、同様に感度特性の経時安定度の向上
を図ることができる。しかも、感度特性の経時安定度の
向上を図ることができると、たとえば、¹³ＣＯ₂の標準
ガスによる機器の校正回数を大幅に低減することもでき
るので、機器の校正作業の簡略化、さらには信頼性の向
上などを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の¹³Ｃ計測装置の概略構成図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる¹³Ｃ計測装置の概
略構成図である。

【符号の説明】

１１０ ¹³Ｃ計測装置 １１２ 光源 １１４ サンプルセル １１６ ゴレイセル １１８ 増幅器 １２０ 指示計 １４０ 密閉ケース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス封入室内に被測定ガスと同一種のガ
   スが封入されていて、入射する赤外線のうち、被測定ガ
   スの吸収帯のみを吸収して応答するゴレイセルにおい
   て、 前記ガス封入室内のガスと同一種のガスがほぼ同一の濃
   度で封入されている密閉ケース内に、少なくとも前記ガ
   ス封入室を設けたことを特徴とするゴレイセル。
2. 【請求項２】 赤外線を照射する光源と、 前記光源からの赤外線が、被測定ガスの¹³ＣＯ₂を含む
   試料ガスを通過するように設けられたサンプルセルと、 ガス封入室内に被測定ガスの¹³ＣＯ₂と同一種のガスが
   封入されていて、前記サンプルセルからの赤外線のう
   ち、被測定ガスの¹³ＣＯ₂の吸収帯のみを吸収して応答
   するゴレイセルと、 を備え、前記ゴレイセルが請求項１記載のゴレイセルで
   あることを特徴とする¹³Ｃ計測装置。