JPS61194334A

JPS61194334A - 赤外線ガス分析計

Info

Publication number: JPS61194334A
Application number: JP3509885A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hirai; 研治平井; Ryuzo Kano; 龍三加納
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1986-08-28

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、たとえばプロセス系などで利用される赤外
線領域におけるガス分子の赤外吸収の強さによりガス濃
度を測定する非分散型赤外線ガス分析計に関し、とくに
その測定セル長を可変する構造に関する。

（ロ）従来技術一般に非分散型赤外線ガス分析計は、セル内に導入され
た試料ガス中の測定ガス成分によって・特定のスペクト
ル領域の赤外線がガス濃度に比例して吸収されてその強
度が減衰されることにより、ガス濃度の測定を連続的に
おこなうものである。

従来の赤外線ガス分析計は第８図に示すように、同一長
の２つのセル（ａ）（ｂ）が平行に配置され、一方のセ
ルＣｂ）には測定ガスのガス取入口（Ｃ）とガス取出口
（６）とが設けちれている。それぞれのセル（転）（ｂ
）の−万端近傍に光源（ｅ）がセクタ（ｆ５を挾んで設
けられている。セクタ（０はモータ（−によって回転駆
動され、光源（ｅ）よりの赤外線を断続的に２つのセル
（ａ）（ｂ）に供給する；そしてそれぞれのセル（Ｂ、
、’ｌ　（ｂ）の他方端に検出器（社）が設けられて構
成される。

いまこの赤外線ガス分析計によって２つの試料ガス中に
おける測定ガス成分の濃度差を測定する場合、ガス取入
口（ａ）より交互に試料ガスをセルら）内に入れる必要
があり、それぞれの試料ガス中の測定ガス成分の真の濃
度を知るためには２つの試料ガスが混合してしまわない
ように完全にガス置換をする必要がある。したがって相
互の濃度差を測定するには、ガス置換にかかる時間を要
するもので、リアルタイムでデータが必要とされるプロ
セス系などで使用するには問題があった。また光源の光
を断続するためのセクタやその駆動用モータなどの機構
部分が必要であり、その構成が複雑になるものであった
。

（ハ）　目的この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、２つの
試料ガスが混りあうことなく、したがってガス置換によ
る指示応答の遅れのないそれぞれの試料ガスの濃度差が
測定できる赤外線ガス分析計を提供しようとするもので
ある。

に）構成この発明は、対向して設けられる２つのセルの間に配置
され、２つのセルのそれぞれの光路長を可変透光性の光
路長可変手段と、２つのセルと光路長可変手段とを挾む
位置に配置される光源と検出器とで構成され、そのさら
に詳しい構成は、赤外線を照射する光源と、光源に対向
してその光軸上に設けられる検出器と、光源と検出器と
の間でかつ光源と検出器との近傍に設けられる２つのセ
ルと、その２つのセル間の上記光４１１ｋを移動し、移
動を完了した際に少なくとも一方のセル内に気密状態に
嵌入してそのセルの光路長を最短にする透光性の光路長
可変手段とで構成されることを特徴とする赤外線ガス分
析計である。

（ホ）実施例以下この発明の実施例を図面にて詳述するが、この発明
が以下の実施例に限定されるものではない。

第１図Ａ、Ｂにおいて、（１）は光源で、たとえばニッ
ケル・クロム製のつるまき状のヒータを有し赤外線を照
射するものである。（２）は第１セルで、光源（１）の
近傍に設けられ、たとえばアルミニウムなどの金ｌＩ４
製で、光源（１）側で光源（１）に対応する部分には透
光物質の窓（３）が設けられ、さらに側壁に相対して試
料ガス取入口（４）と試料ガス取出口（５）とが設けら
れる。（６）は第２セルで、第１セル（２）の底部４−
に密着して設けられる。第２セル（６）も第１セル（２
）と同様、たとえばアルミニウムなどの金属製で、その
下部には透光物質の窓（７）が光＃　（１）の光軸上に
設けられ、また側壁（８）には他の試料ガスのガス人出
口（９）が設けられる。ＱＯは光路長可変手段で、その
両端部に透光性の窓αめ（２）が設けられた筒形状をし
ており、その外周壁にフランジ（至）が形成、されて第
２セル（６）内に滑動可能に取り付けられている。第１
セル（２）の底部には開口部（２ｂ）が設けられており
、光路長可変手段α１は滑動した際に、開口部（２ｂ）
より第１セル（２）内へその上部が挿入される。ａ樽は
バネで、第１セル（２）内へ挿入された光路長可変手段
ａＯをフランジ（転）を押圧してもどすように設けられ
る。（ト）は空気抜目で、第２セル（６）の側壁（８）
に設けられる。αＱは検出器で、たとえばコンデンサマ
イクロフォン式のもので、２つの室α６ａ）（１６ｂ）
をしきる部分にコンデンサマイクロフォンα乃を配置し
、それぞれの室（１ａａ）Ｑｓｂ）の圧力差によって測
定ガス濃度を検出するものである。検出器α・は第２セ
ル（６）の窓（７）の近傍に配置され、窓（７）と対向
する位置に透光物質の受光窓（ト）が設けられている。

そして検出器αＧや光源（１）が制御部（図示しない）
に電気的に接続されてこの発明の赤外線ガス分析計が構
成される。

つぎにこの実施例の動作について説明する。

試料ガス１が、試料ガス取入口（４）から外部に設けら
れているポンプ（図示しない）などによって常時第１セ
ル（２）に導入されている。この時光路長可変手段αＱ
は、第１図Ａに示すように、バネα→によって第２セル
（６）の下方に押し下げられている。

したがって第２セル（６）には試料ガスＩは導入されず
、ガス人出口（９）に配管にて接続される電磁弁（図示
しない）まり、第２セル（６）内の空気が抜かれている
。

この状態では、試料ガスＩの測定セル長すなわち第１セ
ル（２）における光路長は最長となり、また逆に試料ガ
スｌの測定セル長すなわち第２セル（６）における光路
長は最短（ゼロに近く）となるため、試料ガスＩ中の被
測定ガス成分の濃度を測定をする。

つぎに電磁弁が切り換えられ、ガス入出口（９）より試
料ガスＩが第２セル（６）内へ導入されると、第１図Ｂ
に示すように、光路長可変手段Ｑ□は試料ガス１の圧力
により第２セル（６）内に気密状態に嵌入され、移動が
完了した際に光路長可変手段００の窓（ロ）が第１セル
（２）の窓にほぼ密接して、第１セル（２）における光
路長を最短とする。したがってこの時第２セル（２）に
おける光路長は最長となり、試料ガスＩ中の被測定ガス
成分の濃度を測定する。

と記の動作によって、検出器αＱが出力するそれぞれの
測定値出力を、制御部にて信号処理することにより、試
料ガスＩ中および試料ガスＩ中の被測定ガス成分の濃度
差が得られる。なお検出器α・としては、検出器αｅの
２つの室Ｑａａ）Ｑ６ｂ）には被測定ガス成分を含むガ
スまたは、被測定ガス成分と吸収波長の類似した成分を
含むガスが充填されている。そして上記の２つの動作を
繰り返すことで連続的に２つ試料ガス中の被測定ガスの
濃度差が測定できる。

この実施例において、たとえば試料ガスＩとして人の呼
気を、試料ガス■として空気をそれぞれ使用すると、簡
易的に呼気中の被測定ガス成分の濃度測定ができる。す
なわち、試料ガス取入口（４）から人が直接呼気を第１
セル（２）へ入れる。また第２セル（６）には簡易ゴム
ポンプ（図示しない）などによって空気を導入する。こ
の操作を繰り返すことによって、たとえば呼気中の二酸
化炭素濃度やアルコール検知などの測定をおこなうこと
ができる。

つぎに他実施例について第２図Ａ、Ｂにて説明する。

この実施例においては、光路長可変手段αＱの可動を、
上記実施例のようにバネの反発力を利用するのではなく
、それぞれの試料ガスの圧力を利用しておこなうもので
ある。すなわち第１セル（２）の底面と第２セル（６）
の上面とのそれぞれに密着して筒体α傷を設け、その筒
体α傷内に光路長可変手段ａ１を収納する。筒体α傷の
それぞれのセルに密着する部分には開口が設けられ、光
路長可変手段ＱＯが気密状態にてそれぞれのセル内着こ
嵌入できるように構成されている。さらに光路長可変手
段αＱのフランジ（至）が筒体α嗜の内壁に気密に接し
ており、このフランジ（至）にそれぞれの試料ガス圧力
が加わるよう、第１セル（２）と筒体（ＩＩとを連通ず
る第１通気口（１）と、第２セル（６）と筒体０呻とを
連通ずる第２通気口Ｑ１）とを設けである。

と記の構成において、第１セル（２）に試料ガスＩが導
入されると、その一部は第１通気口翰を介して筒体α傷
内へ侵入し、この時その圧力が光路長可変手段αＱのフ
ランジ（至）に加わり、光路長可変手段ＱＯは第２図Ａ
に示すように第２セル（６）内に押し下げられる。つぎ
に第２セル（６）に試料ガス１が導入されると、同様に
してその一部が第２通気口（２）より筒体ａ鋳内へ侵入
し、その圧力によって光路長可変手段０Ｑは１方へ押し
とげられ第２図Ｂに示す位置まで移動する。

なお前記実施例（第１図）において、試料ガス取入口（
４）と試料ガス取出口（５）のそれぞれに逆流防止弁を
設けることにより、光路長可変手段αＱの上下可動によ
ってポンプ機能を第１セル（２）が持つことになり、試
料ガス送入用のポンプが不要になるものである。

また検出器としてコンデンサマイクロフォン型のものを
示したが、検出器はマイクロフローセンサ型、半導体型
等でもよい。

（へ）効果この発明によれば、２つのセルの光路長を光路長可変手
段によって可変して測定ガス濃度を測定するため、それ
ぞれのガスが混らず、指示応答の早い、２つの測定ガス
の濃度差が測定できる赤外線ガス分析計が得られる。ま
たセクタやモータなどの機構部品が不要になり、その構
成が簡単になるとともに８／Ｎが向上する。さらに同一
光路上に２つのセルが存在し、それぞれのセルの窓の汚
れが同時進行するためゼロドリフトがない。

このほかに、その使用法により次に述べる機能をも有す
るものである。

まず、一方の測定ガスとして赤外吸収のないあるいは被
測定成分に干渉のないガスを用いれば、他方の測定ガス
の絶対濃度測定が可能となるものである。

つぎに光路長可変手段に封入するガスとして、被測定成
分に干渉を与えるガスを選択すると、この光路長可変手
段自体が干渉ガスフィルタとしての機能を生じるもので
、干渉ガスの影春を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂはそれぞれこの発明の実施例縦断面構成略
図、第２図Ａ、Ｂはそれぞれこの発明の他実施例縦断画
構成略図、第８図は従来例を示す構成略図である。（１）・・・光源、　　　　　（２）・・・第１セル、
（６）・・・第２セル、　　　叫・・・光路長可変手段
、αυ、（２）・・・窓、　　　　α・・・・検出器。第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１、赤外線を照射する光源と、光源に対向してその光軸
上に設けられる検出器と、光源と検出器との間でかつ光
源と検出器との近傍に設けられる２つのセルと、その２
つのセル間の上記光軸上を移動し、移動を完了した際に
少なくとも一方のセル内に気密状態に嵌入してそのセル
の光路長を最短にする透光性の光路長可変手段とで構成
されることを特徴とする赤外線ガス分析計。