JPS60231140A - 光学的ガス濃度計 - Google Patents

光学的ガス濃度計

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JPS60231140A
JPS60231140A JP59087450A JP8745084A JPS60231140A JP S60231140 A JPS60231140 A JP S60231140A JP 59087450 A JP59087450 A JP 59087450A JP 8745084 A JP8745084 A JP 8745084A JP S60231140 A JPS60231140 A JP S60231140A
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JP
Japan
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gas
passage
cylindrical filter
air supply
cell
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JP59087450A
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Masahiro Uno
宇野 正裕
Takeo Tanaka
田中 猛夫
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N2021/8571Investigating moving fluids or granular solids using filtering of sample fluid

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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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、一般に気体分子が、例えば赤外線の波長領域
において、分子の構造に固有な吸収帯を有することを利
用して特定の気体成分の濃度を連続的に、しかも迅速に
側足し得る光学的ガス濃度計に関する。
〔従来技術とその問題点〕
第3図は従来の測定ガス流路の外部に蝕立して設置され
るガス分析装置の概W@構成図を示す。図においてカス
分析装置lは、測定ガス流路lOに挿入されるガス採取
管9により、測定ガスを吸引器、例えばポンプ4を用い
てザンプリングし、前処理部、丁なわちドL・ンセバレ
ータ2、ドレンボット3、除湿isにおいて除湿し、フ
ィルタ6においてダスト、ミスト等を除去する等の前処
理を行った後、分析側8に測定ガスを導入し、分析する
。7はこの測定ガスを採取する採取カス流量計でるる。
このような分析装置lによる測定には、次のような欠点
があった。ガス採取管9による測定ガス採取点の濃度ケ
、計器が実際に指示するまでに採取点からガス分析装置
lまでの距離、採取ガス流量、前処理部の構、i等によ
り一定の遅れ時間を有し、例えばボイラの燃焼制御のよ
うに高速応答が要求される場合には、実用に適し難い。
また、採取ガスの吸引量を増加させて、このよ5な遅れ
時間を短縮させる場合には、ガス採取管9または前処理
部の汚れが加速され、保守上の問題がめった。
次に、第4図は測定ガス流路の一部を光路として利用す
るガス分析装置の概略S成因を示す。図において測定ガ
ス流路、例えば煙道10の直径方向に光源部11と検出
部12とを対向して設置する。このような分析装置には
次のような欠点がめった。光源部工1と検出部12との
光軸を一致させ難い。一般に、煙道10は数mの直径を
有し、この直径で対向する光源部i1と検出部12とは
、熱歪等により少しの寸法変化が生じても、人ぎい光軸
ずれを生じるために安定性に欠ける。なお、測定ガスと
直接に接触する光源部11および検出部12の光透過窓
の汚fLf防止するために、プロアを設ける等の、光源
部11および検出部12を設置する際に大損りな付帯工
事を要する。さらに、測定光路である煙道lOに校正用
標準ガスを光すことは不可能でbるために、通當の測定
器校正法として最も精度の高い校正用標準ガスによる校
正ができない。
次に、第5図はパイプとパイプの先端部に取付けられた
筒状フィルタとの間を測定光路とするガス分析装置の概
略構成図を示す。図に2いて本ガス分析装置1.3は、
パイプ14の先端部に先端が閉鎖された筒状フィルタ1
5が取付けられ、この筒状フィルタ15の先端内部に、
反射鏡16が設置され、この反射鏡16により光を往復
させてバー7ミシー17を用いて反射光の一部を検出器
18に導入する。19は光源、20は光源19のチョッ
パ、21はレンズである。この方法には次の欠点がおっ
た。大口径の煙道10において、煙道lOの中央部のガ
ス濃度を測定する場合等の紀元路長りに対して、測定に
寄与する光路長lの開会が小さく、光量の損失が大きく
、かつバー7ミシー17の反射による光量損失と共に、
大出力の光源19が必要であるという問題があった。
〔発明の目的〕
不発明は、上述の点に鑑み、従来技術の問題点を有効に
解決し、測定ガスの前処理が不要となり、高速応答が実
現され、しかも保守性が良好で、安定性に優れた光学的
ガス濃度計を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
このような目的全達成するために、本発明は、セル部の
内部に設けられ筒状に形成でれ先端の内面に反射鏡を設
は後端に光源部の入射光束を入射する入射窓と前記入射
光束が前記反射鏡で反射された反射光束を検出部に出射
する出射窓とを設は前記入射光束と反射光束とのなす角
度を所定角度とした筒形フィルタ部と、前記セル部の内
部と筒形フィルタ部の外部との間に設けられた空間部の
頭部から分肢して設けられその空間部tl−給気通路と
排気通路とに分割し前記給気通路と排気通路との間に開
口路を設けた分岐板と、この分岐板の先端に連結されて
第1通路と第2通路とに等分割する仕切板を設は測定ガ
ス流路に紳入場れてFiil記測定ガスを前記第1通路
を経て給気通路に採取し前記排気通路より第2通路を経
て排気させるガス採取管とを備えることを特徴とする。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の一実施例を図面に基づき、詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例の概略構成図、第2図は第1
図の要部平面断面図を示す。第1図および第2図におい
て光学的ガス濃度計22は、主として光源部23、セル
部24、検出部25およびガス採取管29から構成され
る。このうち、セル部24は、セル(筒形容器)26、
このセル26の内部に収容される筒形フィルタ部27お
よびホルダー28からなる。セル26は、一端にフラン
ジ30が固着され、取付ボルト31によりホルダー28
と気密に結合され、他端にフランジ”33が固着され、
取付ボルト34によりガス採取管29のフランジ29A
と気密に結合される。筒形フィルタ部27は、筒形フィ
ルタ35、半球状流線変更体36およびホルダー28に
設けられた光束窓部37等からなる。筒形フィルタ35
は、繊維または焼結体等からなり、先端に半球状流線変
更体36が挿入され、かつ後端に光束窓部37が挿入さ
れそれぞれの挿入部分の気密が保持されている。
また、流線変更体36の内面に反射鏡38が設置される
。光源部23から放射された光束は9、チョッパ39に
より断続されレンズ40に工9平行元束とされて、光束
窓部37に設りられた入射窓41を経て、筒形フィルタ
35内に入射される。
この入射光束は、反射鏡38により反射され反射光束と
して出射窓42から出射し、レンズ43を経て検出部2
5に放射される。この入射および出射窓41.42は、
光束窓部37との気密が保持され、外気の侵入を防止す
る。
この際、測定ガスは拡散により、筒形フィルタ35を経
て入射および反射光束からなる光路44(第2図)内に
侵入する。ところで、測定ガスは、ガス濃度と光路44
の長さに比例して、この測定ガス固有の波長の光を吸収
する。この筒形フィルタ35の内壁に達した測定ガスが
更に光路44に達するまでの距離は測定の遅れ時間を生
じる原因となる。従って、筒形フィルタ35の内壁はこ
の入射および出射光束からなる光路を過不足なく包む様
に、左右方向に拡がる変形しだ円錐台状に形成されてい
る。ところで、入射光束と反射光束とのなす角度A(比
2図)は、本実施例では約30度程度であるが、少な(
とも5度以上120度以内に限定される。
また、セル26の内部と筒形フィルタ部27との間の空
間部には、筒形フィルタ部27を挾んで7オーク状に形
成される分岐板45が設けられ、この空間部を給気通路
46と排気通路47とに分割し、この給気および排気通
路46.47の間に開口路48を設ける。この給気およ
び排気通路46.47はtミは同一断面積を有する。
次に、ガス採取管29は、円筒状パイプ49の内部に分
岐板45を延長するように連結される仕切板50が設け
られ、第1通路51および第2通路52に分割される。
また、50Aはガス案内板である。この仕切板50によ
り、第1および第2通路51.52はほぼ同一断面積を
有する。測定ガス流路10(第3図)にこのガス採取管
29が−挿入されることにより、m+j定ガスは第1通
路51を経て給気通路46に導入され、開口路48を経
て排気通路47i’C反転する。この給気通路46がら
排気通路47への流通過程で、測定ガスは筒形フィルタ
35内に拡散し侵入する。さらに、測足臀ス&−?!1
ij&欽Aり肖、L笛9通放ちり4鮮イ署11cガス流
路lOに排気される。この際、測定ガスは急激なガス速
度の変化により、ダストの沈降、たい積を生じないよう
に給気および排気通路46゜47は第1および第2通路
51.52と共に、はぼ同一断面積を有する。また、測
定ガスは流線変更体36により、ゆるやかにその流線を
変更する。
従って、この流線変更体36は、その形状を半球状と限
ることな(、円錐状でもよ(、たとえは、断面積全連続
的に変化し得る形状でめれば、その機能を十分に満足す
る。
なお、光源側レンズ40は、たとえば、放物面鏡のよう
に平行光線が得られる他の光学素子でもよい。レーザ光
線のように直進性の強い光線であれば、光源側および検
出部側レンズ4O+4a等は使用しな(ともよい。
さらに、光学的ガス濃度計22は、赤外線用、紫外線用
または可視光線用のそれぞれ専用光源部23および検出
部25t−採用することにより、同様にセル部24およ
びガス採取管29t−適用するこ)−により對含IIj
分の光吸収をfll珀Lイー罹凄杓為つ安定したガス嬢
度の測定が可能である。
さらにまた、測定ガスの拡散速度は、そのガスの温度が
高い程増加する。従って、セル26の外壁捷たは筒形フ
ィルタ35の外壁にヒータを取付けることにより、セル
26の内壁、筒形フィルタ35および測定ガス温度が、
測定カス露点温度以上になるように加熱される。これに
より、応答速度が増加すると共に、測定ガス中の水蒸気
が結露するのを防止し、結露による各構成部品の腐蝕等
が防止される。
〔発明の効果〕
以上に説明するように本発明によルば、セル部の内部に
設けられ筒形に形成とれ先端の円面に反射鏡を設け、後
端に入射窓と出射窓とを設は入射光束と反射光束とのな
す角度を所足角度とし過不足な(入射および反射光束を
包む筒形フィルタ部と、この筒形フィルタ部の外部の空
間部の先端に分岐して設けられ給気通路と排気通路とに
等分割され、この給気通路から排気通路に流通する間に
測定ガスが拡散により筒形フィルタ部の内部に侵入する
分岐板と、この分岐板の先端が延長された仕切板により
測定ガス流路より測定ガスを採取し排気するガス採取管
とを設けたことにより、従来技術の問題点が有効に解決
され、測定ガスの前処理が不要となり、高速応答が可能
となり、しかも保守上の手数が除かれ、安定性に優れる
等の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略構成図、第2図は第1
図の要部平面断面図、第3図は従来の測定ガス流路の外
部に独立して設置されるガス分析装置の概略構成図、第
4図は測定ガス流路の一部を光路とするガス分析装置の
概略構成図、第5図はパイプとパイプの先端部に取付け
られた筒状フィルタとの間を光路とするガス分析装置の
概略構成図でるる。 22:光学的ガス濃度計、23:光源部、24:セル部
、25:検出部、26:セル、27:筒形フィルタ郁、
29:ガス採取管、35:筒形フィルタ、36:ψ・坏
状流m変更体、41:入射窓、42:出射窓、45:分
岐板、46:給気通路、47:排気通路。 特許出願人 富士電機服造株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 り光源部とセル部および検出部とを有し、測定ガス濃度
    を測定する光学的カス濃度計において、前記セル部の内
    部に設けられ筒形に形成され先端の内面に反射鏡を設は
    後端に前記光源部の入射光束を入射する入射窓と前記入
    射光束が前記反射鏡にて反射された反射光束を前記検出
    部に出射する出射窓とを設は前記入射光束と反射光束と
    のなす角度を所定角度にした筒形フィルタ部と、前記セ
    ル室の内部と筒形フィルタ部の外部との間に設けられた
    空間部の先端から分岐して設けられその空間部を給気通
    路と排気通路とに分割し前記給気通路と排気通路との間
    に開口路を設り゛た分岐板と、この分岐板の先端に連結
    されて第1通路と第2通路とに分割する仕切板を設は測
    定ガス流路に挿入されて前記測定ガスを前記第1通路を
    経て給気通路に採取し前記排気通路より第2通路を経て
    排気させるガス採取管とを備えたことtl−%徴とする
    光学的ガス濃度計。 2、特許請求の範囲第1項に記載のガス濃度計において
    、ガス採取管は、第1および第2通路が給気および排気
    通路とほぼ同一断面積を有することを特徴とする光学的
    ガス濃度計。 3)特許請求の範囲第1項または第2項に記載のガス濃
    度計において、入射光束と反射光束とのなす角度は、5
    ′度以上120度以下とすることを特徴とする光学的ガ
    ス濃度計。
JP59087450A 1984-04-28 1984-04-28 光学的ガス濃度計 Pending JPS60231140A (ja)

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US06/727,416 US4651004A (en) 1984-04-28 1985-04-26 Optical gas densitometer
DE19853515433 DE3515433A1 (de) 1984-04-28 1985-04-29 Optisches gasdensitometer

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