JPS59171836A - 光吸収セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は光吸収によって気体濃度を測定する装置に用
いる光吸収セルに関し、特に３．３９ミクロンの発振波
長を有する赤外へリウムーネオンーレーザを光源として
非分散型赤外吸収法によって炭化水素ガス濃度を測定す
る装置において、高温の被測定ガス中の炭化水素ガス濃
度を測定するために改良された光吸収セルに関する。

←）従来技術 被測定ガス中の炭化水素ガス濃度の測定装置としては、
赤外光源を用いて非分散型赤外吸収法によって測定する
装置が知られている。　しかしこの装置では、被測定ガ
ス中に水蒸気が含まれている場合、その水蒸気による干
渉効果を除去するために冷却操作によって被測定ガスの
脱水除湿処理を行う必要があり、高温の被測定ガス中の
炭化水素ガスを高温のま捷で測定することはできない。

最近、赤外ヘリウム−ネオン−レーザを光源として非分
散型赤外吸収法で炭化水素ガス濃度を測定する装置が開
発されたがＣ高圧ガス、第１８巻。

８号、１４頁、１９７６年）、この装置は水蒸気による
干渉効果が存在しないので冷却による脱水除湿処理が不
要であるという利点がある。　しかしこの装置で、高温
の被測定ガス、例えば燃焼器具の排ガスなどを高温のま
までその含有炭化水素を測定すると被測定ガス自体の温
度と比べて光吸収セル内壁の温度が低いので、ガス成分
（例えば上記燃焼器具の排ガスには各種の不安定な中間
生成物が含有されている）が光吸収セル内壁に吸着され
たり、後にそれが再放出されることによって測定誤差が
生ずるという問題点がある。

（ハ）発明の目的 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであって、赤外ヘリウム−ネオン−レーザを光源
とする非分散型赤外吸収法による炭化水素濃度測定装置
に用いられ、高温の被測定ガスの炭化水素濃度を高温の
ままで小さな測定誤差で測定しつるように改良された光
吸収セルを提供するものである。

に）発明の構成 この発明によれば赤外へリウムーネオンーレーザを光源
として非分散型赤外吸収法により炭什−２水素ガス濃度
を測定する装置における光吸収セルであって、外壁が発
熱体と断熱材とで覆われた光吸収セル区画体と、被測定
ガス導入管と、被測定ガス排出管とを備え、さらに被測
定ガス導入管壁と光吸収セル区画体壁とにそれぞれ設置
された温度感知素子と、これらの温度感知素子からの温
度感知信号を比較する比較器と、この比較器からの温度
比較信号に基づいて被測定ガス導入管内壁と光吸収セル
区画体内壁との温度が等しくなるように発熱体の発熱量
を制御する発熱量制御手段とを備えてなることを特徴と
する光吸収セルが提供される。

この発明の光吸収セルは、光吸収セル区画体がレーザ入
射窓と出射窓を除いて発熱体と断熱材とで覆われている
こと、および被測定ガス導入管の壁とセル区画体の壁と
にそれぞれ温度感知素子が設けられ、その各素子からの
温度感知信号に基づいて両者の温度差が零になるように
発熱体の発熱量を制御する手段を具備することを特徴と
するものであり、高温の被測定ガス中の炭化水素濃度を
小さな測定誤差で測定することができる。

次にこの発明を図面によって説明する。　第１図はこの
発明の光吸収セルの一実施例の要部断面説明図である。

　第１図において（１）は光吸収セル本体、（２）と（
２）“はそれぞれ該レーザ光が入射、出射される窓、（
３）と（３）°はそれぞれ被測定ガスの導入管と排出管
、（５）はセル本体（１）の外壁を覆う発熱体である。

　（６）は発熱体（５）の外側を覆って外気を遮断する
断熱材である。　なお被測定ガスの導入管（３）は通常
短かいものであるが断熱材で覆ってもよい。

セル本体（１）の外壁面には熱電対のような温度感知素
子（４）が設けられこの素子（４）の出力電圧が増幅器
（９）に入力されて増幅される。　−力抜測定ガス発生
源のに連結された被測定ガス導入管（３）の外壁にも上
記と同様の温度感知素子（７）が設置され、その出力電
圧が増幅器（８）に入力されて増幅される。

増幅器（８）、（９）は、温度感知素子（４）、（７）
の温度が同一のとき同一電圧が出力されるように調整さ
れている。　（８）、（９）の出力は比較器Ｑ（［入力
され、この出力によって発熱体（５）のスイッチ回路α
１）に入力され、光吸収セル壁面の温度と被測定ガス導
入管（３）大枠鴨の、壁面の温度が等しくなるよう発熱
体（５）を０Ｎ−ＯＦＦさせる。　なおこの発熱体は必
らずしもヒータのようなものである必要はなく、電流の
方向によって発熱吸熱を行う例えばベルチェ素子のごと
きものを用いれば温度制御を迅速、微細に行うことがで
きる。

このように光吸収セル本体の壁面の温度と被測定ガス導
入管壁面の温度（すなわち被測定ガスの温度）とを同一
にすることによってガス成分が光吸収セル本体や被測定
ガス導入管の内壁面に吸容されたり、後にそれが再放出
されることによって生ずる測定誤差を防止することがで
きる。

第２図はこの発明の一実施例の光吸収セルを用いて、赤
外へリウムーネオンーレーザを光源として非分散型赤外
吸収法により炭化水素ガス濃度を測定する装置の一部断
面を含む機能説明図である。

第２図において赤外ヘリウム−ネオン−レーザ発生器（
至）から出たレーザはチョッパα９を通った後、反射プ
リズムα舶、α９を通ってふたつに分割され、大気を封
入した参照側セルαＱの入射窓α力と出射窓（１７’）
を通過し、次いでａ、ａ９ミクロンの発振波長のレーザ
を通過させる干渉フィルタ弱を通過して光検出器ｃ！１
）にてその強度が測定される。　いまひとつのビームは
この発明の光吸収セル（１）ならびに上記干渉フィルタ
［１９）と同一特性の干渉フィルタｕ８１を通過後、光
検出器■に入り強度が測定され、ふたつの測定値は演算
回路ので比較され、ガス濃度として表示される。　被測
定ガス導入管（３）には被測定ガス発生源の例えば燃焼
器具が直結され、その被測定ガス導入管の壁の温度（す
なわち被測定ガスの温度）が温度感知素子（７）で感知
されるとともに、光吸収中ル壁面の温度感知素子（４）
で測定されたセル壁面温度と比較されて壁面温度が制御
される。

（ホ）発明の効果 赤外ヘリウム−ネオン−レーザを光源とじて非分散型赤
外吸収法により炭化水素ガス濃度を測定する装置におい
て、この発明の光吸収セルを用いれば、高温の被測定ガ
スの炭化水素濃度を高温のままで低い測定誤差で測定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１圀はこの発明の光吸収セルの一実施例の要部断面説
明図、および第２図はこの発明の一実施例の光吸収セル
を用いて、赤外ヘリウム−ネオン−レーザを光源として
非分散型赤外吸収法により炭化水素ガス濃度を測定する
装置の一部断面を含む機能説明図である。 （１）・・・光吸収セル本体、（２）（２＞　’・・・
光吸収セルのレーザ光入射窓および出射窓、（３）（３
）’・・・被測定ガスの導入管と排出管、（４）（７）
・・・温度感知素子、（５）・・・発熱体、（６）・・
・断熱材、（８）（９）・・・増幅器、αＯ・・・比較
器、（ロ）・・・スイッチ回路、（２）・・・赤外へリ
ウムーネオンーレーザ発生器、α３・・・チョッパ、α
伺ト・・発射プリズム、α・・・・参照側セル、αη（
１７°）・・・参照側セルのレーザ光入射窓および出射
窓、α印Ｌ１９１・・・干渉フィルタ、■因・・・光検
出器、■・・・演算回路、およびの・・・被測定ガス発
生源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、赤外ヘリウム−ネオン−レーザを光源として非分散
   型赤外吸収法により炭化水素ガス濃度を測定する装置に
   おける光吸収セルであって、外壁が発熱体と断熱材とで
   覆われた光吸収セル区画体と、被測定ガス導入管と、被
   測定ガス排出管とを備え、さらに被測定ガス導入管壁と
   光吸収セル区画体壁とにそれぞれ設置された温度感知素
   子と、これらの温度感知素子からの温度感知信号を比較
   する比較器と、この比較器からの温度比較信号に基づい
   て被測定ガス導入管内壁と光吸収セル区画体内壁との温
   度が等しくなるように発熱体の発熱量を制御する発熱量
   制御手段とを備えてなることを特徴とする光吸収セル。