JPS6182142A - ガス流中におけるガスの濃度測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス流中の特定のガス成分の濃度を測定する装
置に関するもので、例えば、ガス燃焼。

石炭燃焼成いはオイル燃焼ボイラーからの排気ガス流中
における一酸化炭素の濃度を測定するものである。

この出願は１９８３年２月２８日本件出願人が出願した
米国特許出願第４７０１４６号の一部継続出願である。

〔従来の技術〕

ボイラー等の燃焼装置の従業員らは−酸化炭素のような
小量発生するガスを連続的に検出して測定することによ
りこれらを発生する工程を制御することが画期的に燃焼
効率を改善することが知られるようになった０例えば燃
焼工程で広く用いられている過剰の空気は混合気を薄く
し、燃料の完全燃焼を確保すると考えられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しなから燃焼工程がよく理解されるにつれて過剰の空
気は無駄で過剰のガスを加熱するために熱を要し、単な
るＳＯｘの代わりにＳＯ３が形成され、ＮＯの形成を促
進し、硫酸の放出をうながし、或る場合には炎の長さが
短くなって煙の形成を増加することが明らかとなった。

燃焼に低過剰の空気を用いることによって上記の状況は
凡て改善されるが°、完全燃焼を期するためには制御は
正確で応答は迅速でなければならず、一方不経済な操作
と過剰の汚れの形成を避けなければならない。燃焼工程
によって発生する一酸化炭素の濃度は平均燃焼率すなわ
ち化学量論的条件に近付けるによい目安である。ＣＯが
ないことは空気が多過ぎることを意味するが、高濃度の
ＣＯは空気が充分でないことを意味する。

ガス流の或る小成分の濃度に基づく制御の実現は燃焼機
能を最適にするので、適当な装置、特にガス流中におけ
る一酸化炭素の濃度の測定装置の大きな発展が試みられ
た。勿論測定技術と装置はこの目的のため長年存在した
が、しかしこれらはサンプリング技術に依存しているの
でオンラインにおける燃焼パラメーターの調整に有用な
データを与えるには余りにも遅すぎ、また連続動作には
充分に信幀できない。

動力プラントの排気ガスに関する政府の規制はより厳密
となり、組み込み式のガス分析器の発展が長年型まれ、
数種の型の分析器が近年数百の動力プラントに据え付け
られている。若干のものはガスフィルタ相関法として公
知技術を用い、これは本発明において用いられた技術で
ある。

本発明の目的はこのような技術を用いることによって多
くの利点のあるガス分析器を提供することで、そのサン
プリングは組み込み式でこれはガス流から試料を取り出
すことを意味せず、その代わりに各ベクトル・工、ネル
ギーの観測装置によってデータを得、そのスペクトル・
エネルギーはガス流自体と相互作用するかガス流中を通
過するか或いはそれから発散するエネルギーを受ける。

ガスフィルタ相関は公知のもので、本発明を理解するの
には説明の必要はない。この題目の有用な文献は１９７
４年アン・アーバーサンエンスで出版されたステブン及
びハーゲフトによる“空気汚物測定に応用する分析法”
の１０章１９３〜２３１頁でここでは応用理論を示す文
献として引用した。

本発明の目的は零と工程中連続して流れる試料ガスの測
定値を指示することができ、容易かつ自動的に校正でき
かつ凡ての妨害を自動的に排除でき、定期点検と保守の
ために容易に分解修理でき、スタック　（煙突等）から
相当距離離して配置でき、その測定値は温度の異常上昇
にも影響されず、その囲いからの偽の信号を排除し、ま
た膨張収縮等による物理的環境の変化及び相当の物理的
変移を許容するガス分析装置を提供するものである。

本発明の他の目的は装置の内部校正のため、光学的通路
のため、及び振動等の外部物理的歪及び温度による大き
さの変移同様にガス流の化学的成分の変化による影響等
による感度の低下のためにより効果的な技術を提供する
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕　　　一本発明による
ガス分析系はガス流自体と相互作用するか、ガス流中を
通過するか或いはそれから発散するエネルギーを受ける
スペクトル・エネルギーを用いる。

本発明の核心はスペクトル・エネルギーを照射する基準
用及び校正用の適宜のガス容器の配列を有する分析装置
である。ビームはこれらのガス容器と相互作用する前か
後にまたガス流と相互作用するかあるいはガス流中を通
過するか或いはそれから発散するエネルギーを受ける。

デテクターはガス流と規準ガス容器（又は適宜の校正ガ
ス容器）の両者と相互作用したエネルギーを検出する。

或る実施例では分析装置は２つの固定されたビーム片に
対し可動の可動デテクター装置に相対的に支持する。こ
の小さな装置が動くときそれはビームの１つを選択され
たガス容器の一つに送り、ガス容器から反射されたビー
ムを受けかつそれを他の固定されたビーム片に沿って送
る。故に分析装置は分析すべきエネルギーを選択された
ガス容器に送るように作動するが、しかし入射して（る
ビーム片を受けるようにどこにでも置くことができ、ビ
ーム片は固定することができ、或いはビームはスタック
を通るようにでき、ビームはまた固定されることができ
る。ビームを時々異なったガス容器に送るように切り替
える適宜の装置を設けることができる。

ビームの通路の適当な位置に収束作用をする適宜の装置
を置（ことができ、これによって相当の大きさの物理的
変移、運動に対し無関係にビームを完全にデテクターの
面上に当てることが確保される。この装置の他の部分に
キャスグレン式光学系或いは方形の角部を有する反射器
を設けることができ、これらはまた寸法の変動による感
度変化を減少する。

或る実施例ではスペクトル光源は２回（第１回の通過後
反射して）ガス流を通過する。その代わりに固定ビーム
の１つの光源は工程からの或いはガス自身からの放射で
あってもよい。

他の実施例ではスペクトル・ビームは一時スタック内ガ
スを通過し、次に分析装置によって受けかつ処理しても
よい。この実施例では放射或いはその工程の観測例えば
バーナーの炎或いはガラス炉における溶けたガラス表面
上等の上記工程のガス領域から受けるエネルギー等のガ
ス流自身から直接運ばれるエネルギーのビームを受けか
つ処理するようになっている。

基準ガス容器は１つ以上のガスのパラメーターを測定す
るため混合ガスを含有し、その適宜のスペクトルは互い
に干渉しない。このような混合物は一酸化炭素、二酸化
硫黄である。

本発明の他の好ましい特徴はエネルギー・ビームの通路
の光源と試料との間にチョッパーを置いてチョッパーに
よって定められた周波数のエネルギーパルスをデテクタ
ーに送りこれによって偶のデーターを排除する。

本発明の他の好ましいが任意の特徴は別の校正ビーム経
路を設け、これは零基準値を示すためにガス流をバイパ
スして分析装置に到る。

本発明の更に好ましいが任意の特徴は一対の方形の角部
を有する反転反射器をビームを戻すためにガス流の各側
に設け、他は校正のためガス流を横切ることなく戻すも
のである。

本発明の更に好ましいが任意の特徴は校正に用いられる
ガス容器は２つの連立方程式の解である２組のデーター
を得るため異なった濃度と圧力のガスを含有する２つの
分離したガス室を有することである。

本発明の上記及び他の特徴は以下の図面に関する説明よ
り明らかとなる。

以下、本発明を説明する。

（１）　　ガス流の少なくとも一部を通過するかそれよ
り放射するスペクトルエネルギーを用い、（ａｌ　　互
いに離間した複数個のガス容器７０〜７３（ｂｌ　　第
１の収束装置３６ （Ｃ１一対の偏向する反射鏡を回転可能に保持し前記偏
向する反射鏡は互いに或る角度をなし、デフレクタ−の
回転中心はその角度の内側にある回転可能なデフレクタ
−５８ （ｄ＋　　前記デフレクタ−を回転させる装置６０（Ｑ
）　　スペクトル光源２５或いはスペクトルデテクター
６５ （ｆ）　　ビームが少なくとも１回ガス容器を通過した
後、前記偏向する反射鏡の１つから他へビームを反射す
るよう各前記ガス容器に隣接する反射装置７８ とよりなり、前記ガス容器、第１のデフレクター、回転
可能なデフレクタ−及び光源或いはデテクターは回転可
能なデフレクタ−と光源或いはデテクター間のビーム片
が固定されるように互いに相対的に固定配置し、かつ回
転可能なデフレクタ−とガス容器間のビーム片はそのデ
フレクタ−の回転に従ってガス容器からガス容器に動く
ように角度的に可動であることを特徴とするガス流中に
おけるガスの濃度測定装置１０゜（２）前記固定された
ビーム片は収束レンズ５５と８２を含むガス流中におけ
るガスの濃度測定装置。

（３）前記複数個のガス容器は相関ガス容器、基準ガス
容器及び校正ガス容器７２　、７３を含み、前記相関及
び基準ガス容器には略ガスの部分圧にほぼ等しい試料ガ
スを封入し、これは他のガスと一緒になって校正ガス容
器内で大気圧以下の全圧となり、基準ガス容器ではより
高い全圧となり、校正ガス容器は２つの気密室２０２を
有し、その一方はガス流内の予想される濃度に略比例す
る部分圧の試料ガスを封入し、全圧は相関ガス容器のそ
れに略等しく、他は規準ガス容器と略同じ部分圧と全圧
のガスを封入したガス流中におけるガスの濃度測定装置
。

（４）第２の前記校正ガス容器には２つの気密室を有し
、その中の異なった既知の濃度の試料ガスは前記第１の
校正ガス容器内の略同じ全圧であるガス流中におけるガ
スの濃度測定装置。

（５）　　前記第１の収束装置は第１の反射鏡であるガ
ス流中におけるガスの濃度測定装置。

（６）前記デフレクタ−はビームをガス流に向け、かつ
分析装置からのビームを受け或いはそれを第１の収束装
置に向け、光源或いはデテクターは前記分析装置には保
持されずに分析装置から離間したビーム上に配置してな
るガス流中におけるガスの濃度測定装置。

（７）　　デテクターは前記分析装置上に据え付けられ
、ビームは２回ガス流中を通過するガス流中におけるガ
スの濃度測定装置。

（８）別の校正ビーム通路が前記光源からデテクターに
設けられて前記分析装置からの或いは分析装置へ向かう
ビームはガス流を通過しないガス流中におけるガスの濃
度測定装置。

（９）前記光源はガス流自体であるガス流中におけるガ
スの濃度測定装置。

頭　前記ビームの通路にチッツバー３０を設けてなるガ
ス流中におけるガスの濃度測定装置。

Ｃ１１）前記ビームの通路内にビームを送る装置を設け
て分析装置を前記ガス流に対し任意の位置に配置しうる
ようにしたガス流中におけるガスの濃度測定装置。

Ｃ１２）前記固定のビーム片は収束レンズを含み、ビー
ムの角度が偶然に変化しても前記デテクター上に像を保
持するガス流中におけるガスの濃度測定装置。

（１７）前記デフレクタ−はステップモータで回動して
なるガス流中におけるガスの濃度測定装置。

（Ｉ＋）前記複数個のガス容器は相関ガス容器、基準ガ
ス容器及び校正ガス容器を含み、基準ガス容器にはガス
の部分圧にほぼ等しい試料ガスを封入し、この部分圧は
他のガスの部分圧と共に校正容器内で大気圧以下の全圧
となり、規準ガス容器内はより高い全圧で、校正ガス容
器内の２つの気密室はその一方はガス流内における予想
される濃度に略比例する部分圧の試料ガスを封入し、全
圧は相関ガス容器内のそれと略等しく、他方は規準ガス
容器と略同じ部分圧と全圧のガスを封入し、第２の校正
ガス容器は２つの気密室を含み、その内部には異なった
既知の濃度の試料ガスが前記第１の校正ガス容器と略同
じ全圧で封入されているガス流中におけるガスの濃度測
定装置。

（１１）　　相関ガス容器と規準ガス容器を通ってデテ
クターで検出されたエネルギーの差をビームが通過した
男゛ス流内のガス濃度の測定に用いるガス流中における
ガスの濃度測定装置。

（１＆）　　ガス流を通らない光源からのビームは相関
ガス容器及び規準ガス容器を通過して計器の零指示の読
みと第１の校正ガス容器を通った測定値を読みうるガス
流中におけるガスの濃度測定装置。

（１り）　　前記ガス流を通ったビームは相関ガス容器
及び規準ガス容器を通ってガス濃度に比例する異なった
読みを与え、次に前記第１と第２の校正ガス容器を通っ
て零から数値的にずれたデテクターの読みをうるガス流
中におけるガスの濃度測定装置。

（１ｒ）ガス流１２の少なくとも一部を通るかそれから
放射されるスペクトル・エネルギーを用い、そのエネル
ギーのビームが通過する複数個のガス容器７０〜７３と
、ビーム成形装置がエネルギー・ビーム３１６，３１７
．３１９をガス流に向けるかガス流からのエネルギー・
ビームを分析装置３００に送り、前記ビームは分析装置
に入るように固定され、前記ビームは前記ガス容器の選
択された１つに入るようにする装置３１０．３１２．３
１３．３１５とを有するガス流中におけるガスの濃度測
定装置２９９０９ノ　前記ビーム成形装置は一対の軸方
向と離間したキャスグレンレンズ系を有するガス流中に
おけるガスの濃度測定装置。

ｃノ）　　前記ビームを成形する装置は２素子偏向鏡。

収束鏡、キャスグレン反射鏡を前記２素子偏向鏡の一素
子と収束鏡の一半部がエネルギー・ビームの半チェーブ
ラー径路よりなる全視準ビームを占めるようにし、半チ
ューブラー径路内における反転反射鏡は受けたエネルギ
ー・ビームを１８０　’反転して戻し、かつキャスグレ
ン反射鏡の他の半部に送り、このキャスグレン反射鏡は
それを収束鏡と２素子偏向鏡の他の半部に向けて反射し
、更にエネルギー・ビームを分析装置に固定したビーム
として送るようにしたガス流中におけるガスの濃度測定
装置。

（２１）前記素子偏向鏡とキャスグレン反射鏡は凹面で
収束鏡は凸面であるガス流中におけるガスの濃度測定装
置。

（社）前記ビーム成形装置はガス流を通ったビームを回
転させて戻す第１の反転反射鏡を含むガス流中における
ガスの濃度測定装置。

（２）前記ビーム成形装置はガス流に向かうがしかし第
２の反転反射鏡によってガス流に到達するのを阻止され
るビームを回転させて戻す第２の反転反射鏡を含み、第
２の反転反射鏡は前記ビームの経路内にあるか、それか
ら外れるように可動であるガス流中におけるガスの濃度
測定装置。

（８）前記ビームを前記ガス容器の選択された１つに送
る装置はビームの経路に個々の選択されたガス容器を置
くようにガス容器を保持する可動体を有するガス流中に
おけるガスの濃度測定装置。

凶　前記ビームを前記ガス容器の選択された１つに送る
装置は一対の鏡を保持し、その一つはビームを選択され
たガス容器に送り、他はガス容器から戻るビームを受け
かつ固定の経路に沿って送るガス流中におけるガスの濃
度測定装置。

（２＋９　　前記ガス流は試料室内に収容されるガス流
中におけるガスの濃度測定装置。

（ハ）前記複数個のガス容器は相関ガス容器、規準ガス
容器及び校正ガス容器を含み、前記相関ガス容器及び規
準ガス容器は試料ガスを略等しい部分圧で収容し、これ
らの部分圧は全体で選択された相関ガス容器内の全圧と
なり、スペクトル線の幅は試料のスペクトル線の幅と略
同じとなるように温度増加と圧力低下させてスペクトル
線を狭くしかつ規準ガス容器及び校正ガス容器の全圧力
をより高くし、選択された部分圧の試料ガスはガス流に
おける予想される濃度の若干の部分に略比例させ、全圧
は相関ガス容器における圧力と略等しくしてなるガス流
中におけるガスの濃度測定装置。

Ｑｌ　　相関ガス容器及び規準ガス容器内の全圧は大気
圧以下であるガス流中におけるガスの濃度測定装置。

１２ｓ　　第２の相関ガス容器は規準ガス容器内にある
全圧と略同じ部分圧であるガス流中におけるガスの濃度
測定装置。

〔実施例〕

第１図と第２図は、本発明の実施例を示し、ガス流中か
ら選定した特定のガスの濃度の測定を行えるよう配置し
である。この実施例ではサンプリングするガス中をビー
ムが二度通過する、二重通過式装置としており、上記実
施例では測定ガスは一酸化炭素としている。しかしなが
ら測定ガスとしてこの他にスペクトル分析を行えるガス
或いは物質ならば上記装置を適宜改造することにより検
出および測定が行える。したがって、本発明は一酸化炭
素の分析のみに決して限定されるものではない。

一酸化炭素（あるいは濃度測定すべき他のガス）を含む
ガス流はボイラーなどの燃焼機関からダクトやスタック
（煙突など）の導管１０（原理図で図示）を通過して大
気中へ排出される。導管はガス流１２が通過する連続的
な周囲壁１１を有する。

本発明はスタックやダクト内のガス流への適用のみに限
定されるものではない。上記実施例は現在のところ本発
明では考えられる最も適切な態様である。また、上記実
施例は処理工程自体からのスペクトル分析をおこなうな
どにより処理現場におけるガスの測定に好適である。た
とえば、煙の直接観測やガラス炉内のガラス表面上など
の処理工程上のガス領域の観測に向いている。

ダクト壁には入口１３と１４が形成されており、それぞ
れに対応して装置を測定するために測定窓１５と１６が
もうけられている。窓ガラスは測定波長を吸収しない材
料を用いている。−酸化炭素の分析にはサファイア・ガ
ラスが適している。

測定窓は清掃のため便利な位置に設けるのがよい。しか
し、清掃しにくい位置に設けるときは清掃間隔が長くな
る方法を講じるのがよい。その方法の一つとして測定窓
に近接して、あるいは上流側にノズルを多数有するマニ
ホルドを用いるとよい。該ノズルからの噴出空気は測定
窓表面に高圧領域を形成し、ガス流中の物質が測定窓に
付着し信号伝達の妨げを防止する。測定窓はそれでも汚
染し清掃しなければならな（なるが、マニホルドを設け
なかったときより著しく清掃回数を減少できる。

導管壁には一方の測定窓に近接して送受信装置２０を取
り付けである。また、スタック壁には他方の測定窓に近
接して反射装置２１を取り付けである。

この場合、測定窓は送受信装置２０と反射装置の一部と
して構成でき、またこれらをスタック壁から裏返しにし
て清掃することも可能である。

筺体２６にはスペクトル・エネルギー〔本実施例では０
．５μからｌＯμ間の帯域内の赤外線エネルギー〕を発
生する送信器２５が取り付けられている。

スペクトル・エネルギーの発生源として本実施例では好
ましい光源としてカートリッジ形ヒーターを用いている
が、従来の家庭用点火器でもよい。

これは低廉価であり、且つ耐久性に優れている点で好ま
しい。また、これは断続的に使用するよう設計されてい
るが、連続的に長時間使用しても薄赤色に輝き、上記帯
域内で赤外スペクトル測定に存効な赤外線エネルギーを
放射するため、十分満足のいく結果が得られる。

ビームをパルス化するためビーム発生源（光源２５）か
らのエネルギー進路の途中にチョッパー回転輪３０を回
転しうるよう取り付ける。回転輪は、正確な周波数でパ
ルスを発生するようモーター（図示していない）により
所定の回転速度で駆動される。また、回転輪は不透明体
３１を有し、このなかに通過部３２を設けである。通過
部は不透明体の端部を切欠（たけでもうけられる。通過
部の数と幅は、所定の回転速度のとき、エネルギー・パ
ルスが正確な間隔と周波数で回転輪を通過するよう決め
られる。

チョッパー回転輪から分岐した赤外線エネルギーの分岐
ビーム３５は、二枚構造の反射鏡３６に当たる。この反
射鏡は一般的に円形にするのが最も便利な構造であるが
、必ずしも円形でなくともよい。

円形の場合、中央部に第一部材（第１鏡）３７を設け、
その周囲に円環状の第二部材を設けるため極めてまとま
りよ（構成できる。

部材３８は規準反射鏡である。これはその前面鏡３９に
当たるエネルギーを集め、規準（基準）ビーム片４０に
平行になるようそのエネルギーの進む方向を定める。第
一部材３７は前部に反射面４１を有する。この反射面４
１は、チョッパー回転輪を通過したビーム（規準ビーム
には含まれない）が反射面４１に当たり、パンフル板や
、装置のデテクション部や分析部へ入らないようにする
遮蔽部材に当たるよう反射面４１の中心軸を傾ける。

ビーム片゛４０（チューブ状の断面）は２つの測定窓と
、試料ガス中を通る第１経路のガス流を通過する。この
ビーム片は反射鏡４２に当たる。この反射鏡は外側環鏡
面を有するキャスグレン式反射鏡である。したがって、
反射鏡はまずビームを反射して収束鏡４４に当てる。つ
ぎに、収束鏡はビームを反射し中央部の反射鏡４２に当
てる。これにより反射されたエネルギーは規準ビームあ
るいは収束ビーム４５として送受信装置へ送られる。

収束ビーム片４５は二つの測定窓とガス流の中を通過す
る。このビームが試料ガス中を通過する経路を第２経路
とする。ビーム片４５の一部は二枚鏡の第１鏡３７に当
たる。第１鏡３７の中心軸は、ビームが分析袋Ｗ４９の
筐体中の蛍光鏡５０へ当たるようその向きが決められる
。第１鏡３７の曲率はこれの反射ビーム５が蛍光鏡５０
に焦点を結ぶよう決められる。構造上、筐体には取付板
５２と取付壁５３を収容し、これらは蛍光鏡と後に述べ
る構成部品を支持する補助延長シリンダーの一部となる
よう成形するのがよい。蛍光鏡５０は取付壁５３に固定
する。

したがって、蛍光鏡からの反射ビーム片５６の進行方向
も一定になる。

ビーム片５６の経路に収束レンズ５５　（あるいは−組
のレンズ）を設け、回転可能に取付けられたデフレクタ
−５８上の反射面５７ヘエネルギーを収束させる。また
、デフレクタ−５８は第２反射面５９を有する。反射面
５７と５９は平面であり、後に述べる目的のためある２
面角を持たせである。可逆モーター６０はデフレクタ−
５８を指定の角度間で振動するよう回転駆動する。この
角度は反射面５９からのビーム片８１が一定になるよう
決定される。ビーム片５６と８１はそれぞれ「第１固定
ビーム」、「第２固定ビーム」と称することもある。

取付壁５３にはデテクター６５がビーム片８１が入るよ
う取り付けられている。デフレクタ−５８の回転軸６６
の中心は反射面５７と５９の２面角内に入るよう決めで
ある。

また、取付壁５３にはデテクターと蛍光鏡と同一平面内
に複数個のガス容器？０　、７１　、７２　、７３が取
り付けられている。ガス容器の機能については後述する
。デフレクタ−５８の回転軸は上記平面に対し垂直であ
る。

したがって、蛍光鏡からのビームは第１反射面５７に当
たって反射し、ビーム片７５として所定のガス容器へ入
る。ガス容器の選定は、ビーム片７５が所定のガス容器
へ入るようデフレクタ−５８を回転して行う。各ガス容
器は、ガス室７６、透明窓７７、デフレクタ−に面する
鏡７８を有する。ガス容器はその内部に所要の目的に応
じて同一気体あるいは異種気体、または混合気体を封、
大しである。また、ガス容器は、所要の目的に応じて、
同一圧力（濃度）あるいは異圧力（濃度）にする。さら
に、ガス容器のいくつかは、後述するように、ひとつ以
上の小区画に分けることもある。鏡７８の取付位置と曲
率は、ビームがビーム片８１として反射され、収束レン
ズ８２で収束される。

ビーム片５６と８１は経路が決まっており、移動しない
ように見受けられるが、必ずしも図示のごとく固定する
必要がなく、また固定しないことのほうが多い。鏡３７
とレンズ５５と８２により収束すると、分析装置の外部
から多少の変動を受けても分析装置は正確に機能する。

変動としては、たとえば、装置（システム）の調整を狂
わせる、スタックの不均等な加熱がある。ビームはとも
かくもデフレクタ−に届き、デテクター面積よりも狭い
範囲で収束することが必要である（必ずしも鋭い焦点で
ある必要はない）。したがって、デテクター上に収束し
たビーム点はデテクター表面上で偏移することがあって
もよい。ただし、必ずその有効範囲内にあらねばならな
い。ビーム片５６と８１が「固定」されているというと
き、ビーム片自体に幾分かの変動があってもガス容器の
切り換えを伴わないことを意味する。ガス容器の切り換
えとはデフレクタ−とガス容器間でのビーム片について
のみいわれることである。デフレクタ−５８は、第１反
射面５７と第２反射面５９を有し、デフレクタ−の角度
により選定したガス容器へビームを向ける。これにより
赤外光源からデテクターに至る試料ビーム経路内に指定
のガス容器を入れることができる。

したがって、この分析装置はガス・フィルター相関分光
測定法の使用に適している。この測定法では、エネルギ
ー・ビームがデテクターへ入るとき基準ガス容器に通す
代わりに、相関ガス容器へ入れる。また、ビームが基準
ガス容器へ入れるときもある。それゆえ、ガス容器７０
〜７３のうち一つ（たとえば、容器７０）を相関ガス容
器とし、別の容器（たとえば、容器７１）を基準容器と
し、容器７２と７３は校正容器とする。これらのガス容
器の構造と機能については後述する。

代表的なガス・フィルター相関測定装置では相関ガス容
器内からの漏れがあると系統監視センターで吸収変化と
して表示され、測定装置のドリフト変化となる。

後に述べるように、この測定器は互いに相関関係が知ら
れている複数個のガス容器を用いる。この相関関係を電
子回路で自動的に検査し、あるガス容器が他のものと比
べて変化した場合警報を発するようにすることが可能で
ある。

スタック間に設けた測定装置ではスタック間補強パイプ
や支持材の有無にかかわらず取付具合の変動により測定
値が狂うことがあった。スタックの片側に太陽光が照り
つけたり、工程のパラメーターが変化したりすると、ス
タックあるいはダクトが温度変化し一端側と他端側で測
定値が差動的に変動する。

瞬間検知式の測定システムの光学器具（鏡やレンズ、特
に分析装置内のレンズ）はこれらの変動を考慮して設計
してあれば、補正できる。

第１図と第２図に示す実施例では、試料あるいは被測定
ガス中を通過しない、光源からの赤外線ビームを用いて
測定装置の校正を行うことができる。第３図に示す実施
例では、ビームを直接分析装置へ入れている。

第３図に示す装置は第１図の装置と同一であるが、仕切
板があるところだけ異なる。第３図では同一部品には第
１図と同一番号を付している。

第３図の仕切板７０ａは第１開ロ部７１ａがあり、スタ
ックからのビームを通す。校正を行うときシャッター７
２ａでビーム５１を遮る。このときシャッター７２ａは
図の実線で示す位置に来る。測定を行うときシャッター
は点線の位置へ回動し、以下に述べる校正ビーム７５ａ
を遮る。校正ビームは仕切板の第２開ロ部７３ａを通る
。

校正ビーム７５ａは、光源からのビームが第１鏡３７に
より反射されデフレクタ−５８の反射面５９へ収束する
。このビームはデフレクタ−の裏面に当たり反射されて
、所定のガス容器へ入る。ビームはさらに反射されてデ
フレクタ−の反射面５７に当たり反射されて凹面の反射
鏡７７ａに当たり、これから反射されたビームがデテク
ター上に収束する。

ビーム片７５ａ、　７９ａ、　８０ａの経路は一定であ
るが、ビーム片８１ａと８２ａはデフレクタ−５８が回
転するとガス容器からガス容器へ移動する。

本装置の電子信号処理器は、本装置筐体の外部の操作し
やすく、また温度制御された場所に設置する。本装置自
体には光学部の操作に必要最少銀の電子回路を組込んで
いる。したがって、デテクターの前置増幅器はデテクタ
ーの後部に直接取付けである。電源とステップ・モータ
制御器及びその他の機能は光学基板の下側のプリント基
板１枚に収容している。光学部の出力はアナログ信号ま
たはディジタル信号でリモートコントロール・パネルへ
送信される。

リモートコントロール・パネルでは信号処理のためマイ
クロプロ毛ツサーを用いている。この信号処理には光路
長、装置の全目盛、出力の線形化、自動校正、データの
温度補正（ガス流内の熱電対の出力を入力とする）、圧
力補正、警報発生の上限値と下限値の設定があり、さら
に電源故障、送風機停止、光源故障、デテクター故障、
ステ・ノブ・モータ故障、ガス容器の漏れ、測定窓の汚
れ、デテクターの高温警報、装置筐体の高温警報、電子
回路故障などの診断がある。

測定装置筐体と反射装置筐体は送風機とフィルターと共
に、また、電源入出力分岐箱と共に基本装置を外気から
保護するため、耐候箱内に収容する。

第７図は内部の敏感な構成部品をより好ましい環境に置
けるようにした構成である。本装置はガス流中を通過す
る赤外線ビームあるいはガス流がら発生する赤外線ビー
ムに反応するものである。

一般的に被測定物質の近くに装置を設置するのが便利で
あるが、これがときには不便なこともある。

また、生データの電送にも問題を生じる場合もある。

本発明は、光学系を種々の場所に分割し、これらを種々
の方式で光学的に結合できる利点を有する。この光学的
結合で現在価れている方式に光学ファイバー束がある。

第７図に代表的な光学ファイバー束１００を示す。これ
は被覆１０１と多本数のガラスファイバー１０２から成
り、その一端１０３は第１鏡３７の代わりに円環状の部
材３８の開口部に取り付けられる。光学ファイバー束は
ビーム４５からエネルギーを受取り、内部のファイバー
がこのエネルギーを他端１０４へ伝導する。ここから出
たエネルギーは収束レンズ１０５で受光鏡５０上に収束
される。光学ファイバー束は曲げたり、任意の長さに取
ることができるためデフレクタ−とガス容器を使用者の
便利な位置に設置できる。

上記の他にも適用できる光学伝送方式がある。

たとえば、ボプキンスの特許１１ｈ３，２５７，９０２
の古典的な棒レンズ望遠鏡がある。しかし、この器械で
は曲げにくいし、また使用しにくい、それでもコヒーレ
ントなガラス・ファイバー束より結像特性が優れている
ため特に良い結像を得たいときに用いるとよい。

第１図と第２図の実施例では二重経路方式を特徴として
いる。この方式ではビームはガス流の影響を２度受ける
。すなわち、ガス流中に入るときと反射されて戻ってく
るときである。この実施例では光源はガス容器取付台と
分離してあり、デテクターがガス容器取付台に取付けら
れている。

二重経路方式において光源をガス容器取付台に取付け、
デテクターを別の位置に移すのが好ましい場合もある。

第４図にその実施例の一つを示す。

第１図と第２図ではビームはガス流中を２度通過した後
ガス容器へはいる。

第４図ではビームはガス容器へ入ってからガス流中を通
る。このときもガス流中を２度通過する。

このときの吸収スペクトルの結果は第１図のそれと同一
である。取付壁１２０は取付壁５３と同じであり、４個
のガス容器１２１　、１２２　、１２３　、１２４を取
付けてあり、これはそれぞれガス容器？０　、７１　、
７２．７３と対応している。反射面１３１と１３２を有
するデフレクター、３０はデフレクタ−５８と同一であ
る。

第２図のデテクター６５の位置に赤外光源１３３が取付
壁１２０に取付けられ、第２図の受光鏡５０の位置に鏡
１３４が取付壁１２０に取付けられる。したがって、赤
外光源がデテクターと入れ換わっている外は第４図の構
造と第２図のそれとは同一である。

デフレクタ−の両側にそれぞれレンズ１３７と１３８を
通るビーム片１３５と１３６とがある。反射面１３１と
１３２は、図に示すように入射エネルギーを反射する。

ガス容器の内側には、前記と同様に、鏡を内張すしであ
る。

鏡１３４からのビーム１４１を凹面鏡１４０によりビー
ム・スプリッター１４２へ反射する。ビーム・スプリン
タ−は入射エネルギーの半分を透過し、半分を反射する
部分反射鏡である。チョッパー１４３は、チョッパー３
０と形状と機能が同一であり、ビーム１４１の経路に挿
入される。

ビーム・スプリンタ−の右側のビーム１４５は第２図の
前面鏡３９で反射され、さらに反射鏡により反射される
ビームに対応している。右側部分は第２図と同一である
ため第４図では省略する。

デテクター１４６は第２図のデテクター６５と形状と機
能とが似ており、処理を受けたビームを人力する。

半反射鏡１４７を図に示すように設けてもよい。

これは種々の波長を有するエネルギーを偏向するために
冷鏡または熱鏡を用いる。

校正を行うため校正ビーム片１５０がビーム・スプリッ
ター１４２の下方へ伸び反射鏡１５１に当たる。

反射鏡１５１はビームを反射し、ビーム・スプリンタ−
へ戻す。ここでビームは左へ反射されデテクターへ入る
が、無視しうるほど弱くなっている。

校正チョッパー１５２は、校正中ビーム１４５を遮り、
試料ガスの測定中はビーム１５０を遮る。

上述のごとく、第４図は光源とデテクターを実質的に入
れ換えた二重経路測定装置である。第５図と第６図は単
経路測定装置である。第５図ではガス流中へビームを投
射する。第６図ではビームを形成するエネルギーをガス
流自体から得ている第５図の装置はガス流の左側にある
装置と組み合わせて機能する。この装置は単にガス流中
にビームを戻すので：太なく、ビームを発生する方式で
ある。このため赤外光源１６０、チョッパー１６１、反
射系を用いている。反射系としては、たとえば、ガス流
中にビーム１６３を投射するキャスグレン式反射鏡１６
２を用いる。ビームはビーム通過窓１５を通り、第２図
の左側の装置で処理される。もちろん、この場合にはチ
ョッパー３０は用いない。キャスグレン式反射鏡の代わ
りに鏡１６５でビームを直接規準してもよい。

校正を行うときは第３図の送受信装置２０を用いる。こ
のとき２つの光源の関係が分かっているものとする。

第６図は、単経路装置と等価な構成で吸収スペクトル方
式の代わりに発光スペクトル方式の実施例である。赤外
線エネルギーを発生するガス流１７２のダクト１７１の
壁にあるビーム通過窓１７０は、ビームを規準レンズ１
７３に通し、これにより収束鏡１７５に当たるビーム１
７４を形成する。このビームは蛍光鏡５０へ反射される
。この後は第２図と同様に処理される。ビームの経路に
はチョッパー（図示していない）を挿入できる。校正の
ため第３図に示す単体の校正装置を設けることもできる
。

すべての実施例において校正モードから測定モードに切
換えるとき外部からなどの妨害ビームが装置に入らない
ようにするため適当なシャッター機構を設けることにな
る。これらは現場の状況に即して取付けるものであるた
め図には示していない。

以下に分析装置と装置に用いるガス容器とこれの用途に
ついて述べる。

容器７０は「相関」容器と称し、ガス容器７１は「基準
」容器と称する。容器７２と７３はそれぞれ第１、第２
「校正」容器と称する。

容器７０には気密室２００があり、この中に被測定ガス
と同種のガスを封入している。たとえば通常は被測定試
料の物質と同一の部分圧の一酸化炭素と加圧剤として窒
素を封入している。この添加ガスは、大気圧より低い圧
力へ気密室２００内の全圧を増加し、容器７０からのス
ペクトルの線幅が測定工程の試料からのスペクトルの線
幅とほぼ同じにする。相関容器７０は背景中にあるガス
の濃度の測定に用いられる。

基準容器７１は気密室２０１を有し、ここに容器７１と
ほぼ同一の部分圧になる分量の被測定ガスを封入しであ
る。また、この気密室には容器７０と同様に加圧剤を封
入しであるが、全圧が容器７０のそれより高くなってい
る。これにより全体の吸収率が等しくなるよう線幅を広
くするが、系統監視センターでは十分低い吸収率になる
。

第１校正容器７２は２つの気密室２０２と２０３を存す
る。これらは透明壁２０４で仕切られ、ビームに対し直
列に配列しである。気密室２０２は、大気圧より低い全
圧（たとえば、窒素ガスが存在するとき）の既知の部分
圧の「試料」ガスを封入する。

気密室２０３は基準容器と等価であり、容器７１内の部
分圧と全圧とほぼ等しい圧力の「試料」ガスを封入する
。

第２校正容器７３は、容器７２と同様に、第１気密室２
０５と第２気密室２０６の２つを有する。気密室２０５
は気密室２０３と同じガスを封入するが、試料ガスは高
い部分圧で既知であるものとする。気密室２０６気密室
２０４と同一ガスで同一圧力を封入する。

一般的に、相関容器７０に封入するガスは、相関容器の
吸収線幅が、測定装置筐体の周囲温度において、試料を
含むガス流の線幅とほぼ同じになるものを選ぶ。この装
置は通常ガス流温度が約２５０℃から７５０℃の範囲に
適用するが、この温度範囲外でも使用できる。相関容器
では試料ガスが吸収する波長の線中心での吸収を確実に
するため十分な吸収ガス部分圧にする。試料ガスが吸収
する波長帯（Δλ）内でのみエネルギーを通過する狭帯
域通過フィルターをデテクターの前に設けると、相関容
器にビームが入るときのデテクターが検知するエネルギ
ーは、試料が吸収しない帯域の波長のガス流を通過する
エネルギーのみである。

基準容器には高全圧（たとえば５気圧）のガスを封入す
る。これにより同じ波長での吸収が生じるが、全圧で高
いため吸収線幅はより広くなる。

このときデテクターは、相関容器を通るビームを検知し
、試料による完全な吸収のため背景放射のみが入力する
のと、基準容器を通るビームを検知し、背景放射とＣＯ
の部分吸収（ガス流と容器による）が入力するのを交互
に切換える。両容器の背景は同一であるから基準容器内
の試料による吸収率の変化はガス流中の試料濃度に正比
例する。

・校正容器はフルスケール校正方式としている。

零値と指定値情報によりマイクロプロセッサ−を主体と
したリモートコントロール電子袋Ｒ（分析装置の外部に
設ける）により定期的にフルスケール値の自動校正と出
力調整が行える。

２個の校正容器は、相関容器と基準容器と異なり、各容
器に２個のガス室を有する。一方のガス室には低濃度校
正用ガスを封入してあり、他方のガス室には基準容器と
同等の濃度が既知濃度のガスを封入しである。したがっ
て、ビームは試料中を通らないが、この効果は既知の濃
度で再生される。したがって、ビームは基準容器と既知
濃度のガス中を通り、デテクターへ入る。デテクターに
おいて測定される信号は、直接校正用の相関容器を通過
したビームの信号と比較される。

試料ビームは、校正サイクルの一部として、試料ビーム
が２個の校正容器に順次入れられ、未知のスタック内ガ
ス濃度に２つの既知濃度として加えられる。これらの加
算データ（ｎｚｏとＣ０２）によりＣＯ測測定ときの零
値と指定値の計算が行える。

この校正サイクルは周期的であり、また調整できるが、
５分間隔に設定すると便利である。

第８図に本発明の現段階における好ましい実施例を示す
。この実施例により、利用可能な放射エネルギーをより
有効に利用でき、また外部からの破壊力に対しても耐久
性のある装置を構成できる。

この実施例の装置の目的は、前述と同様に、分析装置３
００にガス試料内あるいは容器を通過後または通過前に
ビームを成形して入力することにある。この装置は分析
装置２０と同一方式で構成できる。このため第４図の分
析装置も適用できる。この外にも、後に述べるように、
適用できる分析装置がある。

第８図において、赤外光源３０１は赤外線エネルギーを
発生し、経路３０２に出力する。チョッパー３０３はこ
の経路内に設けられ、可逆回転可能な小穴（ノッチンを
有する円盤３０４で構成するのがよい。チッッパーの間
歇周波数は小穴の間隔と円盤の回転速度で決まる。この
間歇周波数としては、背景雑音と妨害信号を除去するた
め９００Ｈｚに取るのが望ましい。

光学系の中心軸３１１上に２素子偏光鏡３１０を設ける
。光学系の中心軸に沿ってバッフル板３１２を設け、光
学系を２分している。したがって、経路３０２が遮られ
、鏡３１０と収束鏡３１３が２つの部分に区切られる。

鏡３１０の第１反射部３１０ａは経路３０２からの赤外
線を反射し収束鏡３１３に当てる。第１反射部３１０ａ
は通常凹面鏡とし、赤外線をドーム状収束鏡３１３へ向
ける。ドーム状収束鏡３１３は赤外線を経路３１６に沿
ってキャスグレン式反射鏡３１５に向ける。つぎに、キ
ャスグレン式反射鏡３１５は赤外線を規準経路３１７へ
向けて反射する。

経路３１７内の赤外線は窓３１８を通り、ズタ・ツク（
煙突など）３１９を通過して、窓３２０を通り、反転三
面鏡３２１に当たる。これは、互いに直角に組み合わせ
た３枚の鏡から或る伝統的な直方体の角部を有する反射
鏡である。したがって、経路３１７を通る赤外線は１８
０°反転し、バッフル板３１２で仕切られた他方の面上
を通る。反転した赤外線は精密に・平行であり、経路３
２５を通り、キャスグレン式反射鏡３１５の他方の半面
に当たる。つぎに、この反射鏡は赤外線を収束鏡の他方
の半面に向けて反射し、ここから赤外線は経路３２６を
通り偏向鏡３１０の他方の半面に当てられる。第２反射
部３１０ｂは赤外線を経路３２７を通り分析装置３００
へ向ける形状にする。経路３２７を通る赤外線は第１図
〜第７図の実施例と同様に正確に処理しうる。

前記と同様に、校正を行うため試料を含まない光学経路
を設けることが必要である。この実施例では、上記の目
的はキャスグレン式反射鏡とスタック間に第２反転鏡３
２２を設けることにより容易に達成される。この第２反
転鏡は第１反転鏡３２１と同一のものである。第２反転
鏡は経路３１７内に設けてもよい。この場合、経路３２
５の試料を含まない部分に赤外線を反転する。第２反転
鏡は、移動台に取り付け、必要のないとき取り除くこと
ができる。このようにすると両経路の利点を損なうこと
なく両経路を確保できるのでまことに便利である。

第９図と第１０図は、回転可能なデフレクタ−を用いず
、容器を取り付ける種々の手段を用いると本発明は多く
の利点が得られることを示している。

第９図では回転輪３５０が経路３２７と平行にオフセッ
トしている軸３５１の廻りに可逆回転する状態を示して
いる。この回転輪は複数個の部材３２８．３２９、３３
０．３３１から成り、各部材はそれぞれの容器（例えば
、７０〜７３）を保持するよう取り付けられている。デ
テクター３３５は第２図のデテクター６５と正確に対応
するものであり、容器を通過したエネルギーを受け取る
。この場合、赤外光源とデフレクタ−の位置はそのまま
で変わらない。

前記の各実施例において、スタック内のガス中をビーム
が通過し、赤外光源として用いられる。

試料室中へガスを拡散する方法とスタック内のガスと同
一のガスを試料室中に用いる方法も本発明の範囲内に含
まれる。第１２図には入口３４１と出口３４２を有する
試料室３４０を示す。スタック内のガスは室３４３と３
４４を有する試料室内に拡散される。

試料室の一端側に反射鏡３４５が、他端側に送受信装置
３４６（分析装置と赤外光源）が取り付けられる。試料
室やスタックが存在する態様のときも各実施例のすべて
の特長は確保される。

この明細書において「分析装置」という用語は本装置内
で容器中へビームが入れられる部分、あるいは固定ビー
ムの経路内に設けられる容器を示すのに用いられる。本
装置内の校正ビームが成形される部分、あるいは試料中
を通過する部分は「ビーム伝送装置」と称することもあ
る。

ガスフィルター相関法の原理と実施態様を用いている本
装置の吸収および発光動作は当業者に理解しうるちので
ある。本装置は整骨且つ可動部分を多く含むことなく種
々の用途に使用しうる。本装置の重要な特長として、構
成装置に変動が許容され、また鏡付デフレクタ−の作動
の結果必要に応じてビーム片のみを（容器ではなく）変
化させうるよう構成できる点がある。

使用可能なスペクトル・エネルギー、すなわち吸収また
は発光の相互作用を受ける波動エネルギーとして紫外光
、可視光、赤外光を含むスペクトル波長の全領域にわた
る。もちろん、適当な発光装置（エミッター）とこれに
対応するデフレクタ−を設けねばならない。ガス測定の
殆どの場合赤外領域を使うのが最も適切であり、この領
域の波長に適用しうるデテクターとして適当なものが開
発されている。しかしながら、本発明は別の帯域あるい
は領域における吸収および発光現象も使用できるため赤
外領域での使用に限定されるものではない。

本発明による装置は極めて単純であり、特に整骨に構成
できる。反射手段と収束手段は簡単な反射鏡とレンズで
ある。ビームは適宜指定容器に人出しデテクターの能動
面に入力するだけでよいから鋭い影像を必要としない。

実施例によっては本装置はシャッターの移動により校正
モードから測定モードへ切り換えられ、反射鏡取付台を
適当に回転するだけで測定を行える。また、別の実施例
では動作モードの切り換えは反転鏡を移動するだけで行
える。

本発明は、図面および説明のために例として掲げた実施
例に限定されるものではなく、請求範囲の記載事項のみ
により限定すべきものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の透視図、第２図は第１図の
上面図、第３図は校正モードで動作状態のときの第１図
の部分図、第４図は本発明の別の実施例の上面図、第５
図は本発明のさらにまた別の部分図、第６図は本発明の
さらにまた別の実施例の部分図、第７図は本装置をガス
流から遠隔の位置に据え付けられるようにする装置の部
分図、第８図は本発明の好ましい実施例の縦断面の部分
図、第９図は種々の容器を収容する別の取付装置の、第
１０図９−９線断面図、第１０図は第９図の線１０−１
０で取った横断面図、第１１図は第８図の一部の部分拡
大図、第１２図は別の試料測定法を示す断面図でｉる。 １０・・・・・・ガスの濃度を測定する装置、２５・・
・・・・スペクトル光源、３６・・・・・・第１の収束
装置、５５　、８２・・・・・・収束レンズ、５８・・
・・・・デフレクター、６０・・・・・・デフレクタ−
を回転させる装置、６５・・・・・・デテクター、７０
、７１　、７２　、７３・・・・・・ガス容器、７８・
・・・・・反射装置、１２・・・・・・ガス流、３００
・・・・・・分析装置、２９９・・・・・・ガス濃度を
測定する装置、３１６，３１７．３１９・・・・・・エ
ネルギー・ビーム。 箋１０目 箋１ソ 箋、にΩ 手続主甫正書（方式） ％式％ ガス流中におけるガスの濃度測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国９１０１０　　カリフォルニア
州デュアルト　ハイランド・アベニュー１５０４名　称
　ザ・シコネクス・コーポレーション国　籍　アメリカ
合衆国

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス流の少なくとも一部を通過するかそれより放
   射するスペクトルエネルギーを用い、 （ａ）互いに離間した複数個のガス容器 （ｂ）第１の収束装置 （ｃ）一対の偏向する反射鏡を回転可能に保持し前記偏
   向する反射鏡は互いに或る角度をなし、デフレクターの
   回転中心はその角度の内側にある回転可能なデフレクタ
   ー （ｄ）前記デフレクターを回転させる装置 （ｅ）スペクトル光源或いはスペクトルデテクタ（ｆ）
   ビームが少なくとも１回ガス容器を通過した後、前記偏
   向する反射鏡の１つから他へビームを反射するよう各前
   記ガス容器に隣接する反射装置 とよりなり、前記ガス容器、第１のデフレクター、回転
   可能なデフレクター及び光源或いはデテクターは回転可
   能なデフレクターと光源或いはデテクター間のビーム片
   が固定されるように互いに相対的に固定配置し、かつ回
   転可能なデフレクターとガス容器間のビーム片はそのデ
   フレクターの回転に従ってガス容器からガス容器に動く
   ように角度的に可動であることを特徴とするガス流中に
   おけるガスの濃度測定装置。
2. （２）前記固定されたビーム片は収束レンズを含む特許
   請求の範囲第１項記載のガス流中におけるガスの濃度測
   定装置。
3. （３）前記複数個のガス容器は相関ガス容器、基準ガス
   容器及び校正ガス容器を含み、前記相関及び基準ガス容
   器には略ガスの部分圧にほぼ等しい試料ガスを封入し、
   これは他のガスと一緒になって校正ガス容器内で大気圧
   以下の全圧となり、基準ガス容器ではより高い全圧とな
   り、校正ガス容器は２つの気密室を有し、その一方はガ
   ス流内の予想される濃度に略比例する部分圧の試料ガス
   を封入し、全圧は相関ガス容器のそれに略等しく、他は
   規準ガス容器と略同じ部分圧と全圧のガスを封入した特
   許請求の範囲第１項記載のガス流中におけるガスの濃度
   測定装置。
4. （４）第２の前記校正ガス容器には２つの気密室を有し
   、その中の異なった既知の濃度の試料ガスは前記第１の
   校正ガス容器内の略同じ全圧である特許請求の範囲第３
   項記載のガス流中におけるガスの濃度測定装置。
5. （５）前記第１の収束装置は第１の反射鏡である特許請
   求の範囲第１項記載のガス流中におけるガスの濃度測定
   装置。
6. （６）前記デフレクターはビームをガス流に向け、かつ
   分析装置からのビームを受け或いはそれを第１の収束装
   置に向け、光源或いはデテクターは前記分析装置には保
   持されずに分析装置から離間したビーム上に配置してな
   る特許請求の範囲第１項記載のガス流中におけるガスの
   濃度測定装置。
7. （７）デテクターは前記分析装置上に据え付けられ、ビ
   ームは２回ガス流中を通過する特許請求の範囲第６項記
   載のガス流中におけるガスの濃度測定装置。
8. （８）別の校正ビーム通路が前記光源からデテクターに
   設けられて前記分析装置からの或いは分析装置へ向かう
   ビームはガス流を通過しない特許請求の範囲第６項記載
   のガス流中におけるガスの濃度測定装置。
9. （９）前記光源はガス流自体である特許請求の範囲第６
   項記載のガス流中におけるガスの濃度測定装置。
10. （１０）前記ビームの通路にチョッパーを設けてなる特
    許請求の範囲第６項記載のガス流中におけるガスの濃度
    測定装置。
11. （１１）前記ビームの通路内にビームを送る装置を設け
    て分析装置を前記ガス流に対し任意の位置に配置しうる
    ようにした特許請求の範囲第６項記載のガス流中におけ
    るガスの濃度測定装置。
12. （１２）前記固定のビーム片は収束レンズを含み、ビー
    ムの角度が偶然に変化しても前記デテクター上に像を保
    持する特許請求の範囲第６項記載のガス流中におけるガ
    スの濃度測定装置。
13. （１３）前記デフレクターはステップモータで回動して
    なる特許請求の範囲第６項記載のガス流中におけるガス
    の濃度測定装置。
14. （１４）前記複数個のガス容器は相関ガス容器、基準ガ
    ス容器及び校正ガス容器を含み、基準ガス容器にはガス
    の部分圧にほぼ等しい試料ガスを封入し、この部分圧は
    他のガスの部分圧と共に校正容器内で大気圧以下の全圧
    となり、規準ガス容器内はより高い全圧で、校正ガス容
    器内の２つの気密室はその一方はガス流内における予想
    される濃度に略比例する部分圧の試料ガスを封入し、全
    圧は相関ガス容器内のそれと略等しく、他方は規準ガス
    容器と略同じ部分圧と全圧のガスを封入し、第２の校正
    ガス容器は２つの気密室を含み、その内部には異なった
    既知の濃度の試料ガスが前記第１の校正ガス容器と略同
    じ全圧で封入されている特許請求の範囲第８項記載のガ
    ス流中におけるガスの濃度測定装置。
15. （１５）相関ガス容器と規準ガス容器を通ってデテクタ
    ーで検出されたエネルギーの差をビームが通過したガス
    流内のガス濃度の測定に用いる特許請求の範囲第６項記
    載のガス流中におけるガスの濃度測定装置。
16. （１６）ガス流を通らない光源からのビームは相関ガス
    容器及び規準ガス容器を通過して計器の零指示の読みと
    第１の校正ガス容器を通った測定値を読みうる特許請求
    の範囲第１４項記載のガス流中におけるガスの濃度測定
    装置。
17. （１７）前記ガス流を通ったビームは相関ガス容器及び
    規準ガス容器を通ってガス濃度に比例する異なった読み
    を与え、次に前記第１と第２の校正ガス容器を通って零
    から数値的にずれたデテクターの読みをうる特許請求の
    範囲第１４項記載のガス流中におけるガスの濃度測定装
    置。
18. （１８）ガス流の少なくとも一部を通るかそれから放射
    されるスペクトル・エネルギーを用い、そのエネルギー
    のビームが通過する複数個のガス容器と、ビーム成形装
    置がエネルギー・ビームをガス流に向けるかガス流から
    のエネルギー・ビームを分析装置に送り、前記ビームは
    分析装置に入るように固定され、前記ビームは前記ガス
    容器の選択された１つに入るようにする装置とを有する
    ガス流中におけるガスの濃度測定装置。
19. （１９）前記ビーム成形装置は一対の軸方向と離間した
    キャスグレンレンズ系を有する特許請求の範囲第１８項
    記載のガス流中におけるガスの濃度測定装置。
20. （２０）前記ビームを成形する装置は２素子偏向鏡、収
    束鏡、キャスグレン反射鏡を前記２素子偏向鏡の一素子
    と収束鏡の一半部がエネルギー・ビームの半チューブラ
    ー径路よりなる全視準ビームを占めるようにし、半チュ
    ーブラー径路内における反転反射鏡は受けたエネルギー
    ・ビームを１８０°反転して戻し、かつキャスグレン反
    射鏡の他の半部に送り、このキャスグレン反射鏡はそれ
    を収束鏡と２素子偏向鏡の他の半部に向けて反射し、更
    にエネルギー・ビームを分析装置に固定したビームとし
    て送るようにした特許請求の範囲第１８項記載のガス流
    中におけるガスの濃度測定装置。
21. （２１）前記素子偏向鏡とキャスグレン反射鏡は凹面で
    収束鏡は凸面である特許請求の範囲第２０項記載のガス
    流中におけるガスの濃度測定装置。
22. （２２）前記ビーム成形装置はガス流を通ったビームを
    回転させて戻す第１の反転反射鏡を含む特許請求の範囲
    第１８項記載のガス流中におけるガスの濃度測定装置。
23. （２３）前記ビーム成形装置はガス流に向かうがしかし
    第２の反転反射鏡によってガス流に到達するのを阻止さ
    れるビームを回転させて戻す第２の反転反射鏡を含み、
    第２の反転反射鏡は前記ビームの経路内にあるか、それ
    から外れるように可動である特許請求の範囲第２２項記
    載のガス流中におけるガスの濃度測定装置。
24. （２４）前記ビームを前記ガス容器の選択された１つに
    送る装置はビームの経路に個々の選択されたガス容器を
    置くようにガス容器を保持する可動体を有する特許請求
    の範囲第１８項記載のガス流中におけるガスの濃度測定
    装置。
25. （２５）前記ビームを前記ガス容器の選択された１つに
    送る装置は一対の鏡を保持し、その一つはビームを選択
    されたガス容器に送り、他はガス容器から戻るビームを
    受けかつ固定の経路に沿って送る特許請求の範囲第１８
    項記載のガス流中におけるガスの濃度測定装置。
26. （２６）前記ガス流は試料室内に収容される特許請求の
    範囲第１８項記載のガス流中におけるガスの濃度測定装
    置。
27. （２７）前記複数個のガス容器は相関ガス容器、規準ガ
    ス容器及び校正ガス容器を含み、前記相関ガス容器及び
    規準ガス容器は試料ガスを略等しい部分圧で収容し、こ
    れらの部分圧は全体で選択された相関ガス容器内の全圧
    となり、スペクトル線の幅は試料のスペクトル線の幅と
    略同じとなるように温度増加と圧力低下させてスペクト
    ル線を狭くしかつ規準ガス容器及び校正ガス容器の全圧
    力をより高くし、選択された部分圧の試料ガスはガス流
    における予想される濃度の若干の部分に略比例させ、全
    圧は相関ガス容器における圧力と略等しくしてなる特許
    請求の範囲第１８項記載のガス流中におけるガスの濃度
    測定装置。
28. （２８）相関ガス容器及び規準ガス容器内の全圧は大気
    圧以下である特許請求の範囲第２７項記載のガス流中に
    おけるガスの濃度測定装置。
29. （２９）第２の相関ガス容器は規準ガス容器内にある全
    圧と略同じ部分圧である特許請求の範囲第２７項記載の
    ガス流中におけるガスの濃度測定装置。