JPS60238746A - 炭化水素ガス濃度検知装置 - 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】 本発明は炭化水素全含有する常温〜３００℃の気体流体
中の炭化水素ガス濃度検知装置に関する。

本発明でいう炭化水素ガスとは常温〜３００℃において
ガス状であり３〜４μの範囲内の赤外波長域に−ＣＨ３
，−ＣＨ２−。

＝ＣＨ２，＝ＣＨ−の伸縮振動に基づく赤外吸収帯金持
つパラフィン系、オレフィン系炭化水素及びそれらが結
合した化合物の少なくとも１つｔ含有するガス体をいう
。

一般に、炭化水素ガス体の濃度検知装置としては、水素
炎イオン化検知器を応用したガスクロマトグラフ、赤外
線吸収を応用したもの、可視光及び紫外光吸収全応用し
たもの、レーザー光によるラマン散乱全応用したもの等
が知られている。

従来実用されている炭化水素濃度検知装置の多くは、水
素炎イオン化検知器を応用したもの及び赤外線吸収全応
用したものである。前者は、水素炎中に有機物質が混入
してくると炭素を中心としたイオン會発生しそのイオン
の数は有機物質の１に比例する事ケ原理とし、後者は炭
化水素による赤外線吸収全原理とするものである。炭化
水素分子による赤外線吸収は気相における定１分析にお
いてもＬａｍｂｅｒｔ　−Ｂｅｅｒｒの法則が成立し、
入射赤外線強度１ｏ＋透過赤外線強度Ｉ、赤外線吸光度
Ｅ、赤外線吸光係数に、炭化水素濃度Ｃとすると次の式
が成立する。

１゜ Ｅ　＝　ｌａｙ　−７−＝　Ｋ−Ｃ 赤外線吸光係数に請求める為には濃度既知の炭化水素試
料での赤外線吸光係数求めれば算出でき、赤外線吸光係
数がわかれば成る赤外線吸光度における炭ｆヒ水素の絶
対濃度がわかる。

しかしいずれも検知装置中にサンプルガスを導入させる
方法會とっており、応答速度が遅い事、導入管のメンテ
ナンス（炭化水素の冷却結露）の問題でプロセス計器と
して充分な性能葡持つものがない。

本発明者等は上記の難点全解消すべく検討した結果、プ
ロセス計器として充分な性能を備え、赤外線吸収を応用
した炭化水素ガス濃度検知装置を発明するに到った。

尚、炭化水素粒子の紫外線によるレーリー散乱を応用し
た炭化水素ガス検知装置も検討したが、この方式は粒子
の大きさによる影響が大きく炭化水素ガス濃度検知装置
としては適性がない事が判明した。

即ち本発明は炭化水素全含有する常温〜３００℃の気体
流体中の炭化水素濃度を連続的に検知する装置において
、ダクトの両側面に開口部全般け、そこに赤外発光部、
赤外フィルター及び赤外検知部全配置してなる炭化水素
ガス濃度検知装置を提係するものである。

本発明＋ｄ、ダクトの両側面に開ロ部′ｆ！：設け、赤
外発光部と赤外受光部？対向設置することを基本構成と
する。

尚、赤外受光部は赤外フィルターと赤外検知部より構成
されるものとする。

第１図により詳述すると、ダクト（１）の両側面に開口
部（２，２’）全段は赤外発光部（３）と前部に赤外フ
ィルター（４）ヲ配した赤外検知部（５）全対向する様
に設置する。

赤外発光源としては赤外発光ダイオード、赤外発光ラン
プ例えばタングステンランプ　及び水銀灯、赤外発光発
熱体例えば炭化ケイ素焼結体や酸化ジルコニウム（含酸
化イツトリウム。

酸化トリウム）の焼結体、その他ニクロム線を巻いたも
のや炭素アーク等がある。

赤外フィルターとしては色ガラスフィルター、多層膜干
渉フィルターがあるが、フィルターとしては、空気によ
る赤外吸収がなくかつ炭化水素による赤外吸収の大きい
３〜４μの赤外波長域において赤外透過率の良好なもの
會選択する。

赤外検知部（５）は赤外センサー、星光系光学材料、増
幅器から構成される。赤外センサーは大別すると量子型
と熱型がある。

量子型は赤外線全光童子としてとらえそのエネルギーに
よる電離作用の結果としての電気伝導度の変化をとらえ
るものである。

ｉ子型センサーにはＰｂＳ、　Ｐｂ５ｅ　、　ＰｂＴｅ
　、　ＩｎＳｂ　、　ｌ１ｒｙＣｄＴｅ　（７）ような
結晶化合物半導体を利用したものと、Ｇｅ　：　／ｈｔ
、　、　Ｇｅ　：Ｈ（１。

Ｇａ　：　Ａｓのように母体に不純物を混入させた結晶
体全利用した光伝導セルがあるが、これらのタイプのも
のは一般に、特定赤外波長に対して非常に高い検出感度
會示し時定数も小さいが使用時に冷却全必要とする為、
用途は特殊なものに限られる。

熱型は、赤外線を熱としてとらえその熱エネルギーによ
る温度上昇ラミ１気的変化、光学的変化等の物理１の変
化としてとらえるものである。弊屋センサーとしては次
の様なものがある。

の　熱起電力全利用した熱電対列（サーモパイル）があ
り、これはＢ１−８ｂ、　Ｂ１−ＭｏやＩｎｃｈ−Ｔｏ
等の薄膜熱電対列金用いている。■　熱による電気抵抗
変化音利用した抵抗微熱計（ボロメータ）があり、これ
にはＮｉ　＋　Ｐ　ｔ　、　Ａｑｔ、などの金属薄片を
用いるものやＮｉ、　Ｍｎ、Ｇｏなどの酸ｆヒ物全適当
に混合して焼結した半導体ケ用いるもの等がある。■　
熱による小室内のガス圧の変化を利用した一種の気体温
度計である気体セルにューマテイツクセル）があり、そ
の中には不活性ガス例えｄキセノン、ヘリウムケ用い熱
によるガス圧変化全光学的変化としてとらえるゴーレイ
セルと、電気容量変化としてとらえるマイクロホン検知
器等がある。■　熱による電荷発生（焦電効果）を利用
した焦電型センサー（パイロ）があり、これにｌｌ″１
ｔＰｂＴｉＯ３（チタン酸鉛）、ＬｓＮｂＱ　ＬＺ　Ｔ
ＣＬＯａ　（リチウム酔タンタル）、Ｉ πＳ（三値ｆヒゲリシン）、ＳＢＮ、　ＰＺＴなどの単
結晶又はセラミックやＷＦ、（ポリフッ化ビニリデン）
などの高分子フィルムを用いるものがある。

集光系光学材料として赤外センサーの前部に赤外透過レ
ンズ例工ば石英レンズやシリコンレンズ等を用いるか、
赤外センサー’Ｉｆ逆向き圧してその後部に白金、金、
銀、アルミ、クロム、ニッケル等の金属全蒸着し鏡面と
した赤外反射凹面鏡音用いる。

本発明者等は、赤外発光部及び赤外受光部を熱及び炭化
水素汚染から保護する手段も検討した。第２図によジ詳
述すると、赤外発光部及び赤外受光部の前に赤外透過透
明板（６，６’）例えば石英ガラス等會設置する。更に
、その透明板（６，６０會熱及び炭化水素汚染から保護
する為透明板（６，６’）の前部に冷清浄送気部（８，
８’）ｉ設はエアーパージ金貨なう。冷清浄送気体とし
ては空気又は不活性ガス例えば窒素ガス等を用いる。又
、非測定時あるいは冷清浄送気停止時にはシャッター（
７、７’）により測定口全遮蔽し、炭化水素等による赤
外透過透明板（６，６’）の汚染を防止して測定精度の
保持全可能とした。又、ガス流体の微量検出方法にはい
ろいろな方法が考えられるが、ガス流体の測定間隔を大
きくするすなわち光路長全長くすることが最も良い。第
３図により詳述すると、ダク）　（１）の両側面開口部
（２゜２′）に前述金属全蒸着し鏡面とした赤外反射平
面鏡（９，９勺全複数個配置し赤外発光部と受光部との
間欠多重光路とする。但し、多重光路方式とした場合は
実際の炭化水素濃度に対しての検出量は多重倍となる事
に注意する。

かかる構成を有する本発明の検知装置を用いることによ
り、気体流体中の炭化水素濃度を簡単に、信頼性よく検
知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構造図、第２図は装置ケ熱及び炭
化水素付着より保護する為の周辺機材を設置する場合の
構造図、第３図は多重光路系とする場合の構造図である
。 １・・・・・・ｍ気ｐ−り）、２　、２’・山・・排気
ダクト開口部、３・・・・・・赤外発光部、　４・・・
・・・干渉フィルター、５・・・・・・赤外検知部、６
．６’・・・・・・透明保護板、７，７′・・曲シャッ
ター、８．８′・・・・・・冷清浄不活性ガス送気部、
　９，９′・・用赤外反射平面鏡。 出　願　人　メイトサイエンス株式会社同　セーレン株
式会社 代理人　弁理士　用瀬良治 同　弁理士　斉　藤　武　彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭化水素を含有する常温〜３００℃の気体流体中の
   炭化水素濃度衾連続的に検知する装置において、ダクト
   （１）の両側面に開口部（２，２”ｌｉ設け、そこに赤
   外発光部（３）、赤外フィルター（４）及び赤外検知部
   （５権配置することを特徴とする炭化水素ガス濃度検知
   装置。 ２、前記赤外フィルターの赤外線透過波長域全３〜４μ
   の範囲内とする特許請求第１項記載の炭化水素ガス濃度
   検知装置。 ３　前記ダクト（１）Ｋ配置する赤外発光部（３）、赤
   外フィルター（４）及び／又は赤外検知部（５）葡熱及
   び炭化水素付着より保護する透明板（６，６勺及び／又
   はシャッター（７、７’）及び／又は冷清浄不活性ガス
   送気部（８，８’）全配置することｔ特徴とする特許請
   求第１項記載の炭化水素ガス濃度検知装置。 ４、前記ダクト（１）の側面開口部（２，２”１間に鏡
   面（９，９勺全複数個配置し赤外発光部（３）、赤外受
   光部間で多重光路とし光路長音長くすることを特徴とす
   る特許請求第１項又は第３項記載の炭化水素ガス濃度検
   知装置。