JPS62273436A

JPS62273436A - 混合ガスの成分ガス濃度の検知方法およびその装置

Info

Publication number: JPS62273436A
Application number: JP61116088A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Arakawa; 荒川　美明; Hiroshi Fukunaga; 浩福永; Shoji Yabe; 正二矢部; Fumio Inaba; 稲場　文男
Original assignee: Showa Denko KK; Research Development Corp of Japan
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Resonac Holdings Corp
Priority date: 1986-05-22
Filing date: 1986-05-22
Publication date: 1987-11-27

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】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は雰囲気ガス中の混合ガスの成分ガス濃度の検出
方法及び装置に関し、特にメタン、プロパン、エタン、
ブタン、エチレンなどの可燃性ガスがいずれか２種類以
上混合したガスの濃度を検知する際、その混合ガスを構
成する各々のガスの濃度をそれぞれ検出することのでき
る方法及び装置に係るものであって、その測定方式は赤
外線吸収方式を応用したものである。

〔従来の技術〕

現在、可燃性ガスの漏洩検知の大部分は接触燃焼式セン
サが用いられている。このセンサの検知方式は白金など
の貴金属の触媒作用を利用して、貴金属触媒の担体の周
囲に存在する可燃性ガスを接触燃焼させる。ガスが燃焼
すると担体の温度は上昇し、担体の内にある白金コイル
の電気抵抗が変化する。

この電気抵抗の変化は可燃性ガスの濃度と比例関係にあ
り、ガス濃度が検知される。しかし、この方式のセンサ
ではセンサの周囲に存在する可燃性ガスが混合ガスの場
合混合ガスが燃焼するときの全発熱量に応じてセンサの
温度が上昇するため、個々のガス成分の濃度を知ること
はできない。

また、最近では半導体式ガスセンサが実用化されている
が、このセンサでは可燃性ガスの半導体への吸脱着と半
導体の電気抵抗変化との関係を利用してガス濃度を検知
する方式を利用しているが、接触燃焼式センサの場合と
同様、混合ガスを測定対象とする場合全吸着量に係る電
気抵抗変化は知られるものの個々の成分ガスの濃度との
関係は検知することができない。

また、赤外線吸収方式ではそれぞれのガスに特有の吸収
波長（又は波長帯）があり、その波長における光量の減
衰量を検知すれば各々のガスの濃度は知ることができる
が、混合ガスを形成する個々の成分ガスの特性吸収波長
が若干でも重なり合う場合には相互の影響は避けられず
、この影響を何らかの形で補正する方法、そのための装
置が必要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、赤外線吸収法では不可能であった雰囲気ガス
中に含まれる混合ガスの各成分濃度を。

正確に検出することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、上
記問題点を解決するためになされたものであり、その要
旨は、（１）発光源からの赤外光を伝送損失の小さい光ファイ
バーを通じて、雰囲気ガスが自由に流出入する検出セル
へ伝送し、該検出セルを通った後、光ファイバーにて伝
送して光検出器にて検出して赤外線吸収法で雰囲気ガス
中の混合ガスの成分ガスの濃度を検出する方法で、各成
分のガス濃度を各成分ガス固有の赤外線吸収波長の吸光
度の測定値を用いて補正計算して各成分ガス濃度を検出
することを特徴とする混合ガスの成分ガス濃度の検知方
法及び（２）少くとも赤外光を含む光を発する発光源と。

伝送損失の小さい光ファイバーと雰囲気ガスが自由に流
出入する検出セルと光検出器と特定の波長のみを透過さ
せることのできる複数枚のバンドパスフィルタと光検出
器からの信号をディジタル信号へ変換するアナログ／デ
ィジタル変換器と演算式を自動的に演算することのでき
るコンピュータとからなる赤外線吸収法を利用したガス
検出装置であって、雰囲気ガス中の混合ガスの各成分ガ
スのガス濃度を、各成分ガス固有の赤外線吸収波長の吸
光度の測定値により補正して各成分のガス濃度を前記コ
ンピュータで自動演算して検出することを特徴とする混
合ガスの成分ガス濃度検知装置を提供することにある。

本発明の方法、装置ではガス漏洩検知、ガス湧出検知に
おいて、測定対象ガスが混合ガスであっても混合ガスの
成分の濃度を検知できるものである。成分のガス濃度が
検知できることによってガス検知の信頼性が向上し、又
異なるガス成分の混合ガスボンベやタンクが群集する場
合ではどのボンベ又はタンクから漏洩しているかの判定
ができるなど利点が多い。

本発明のガス検知方式は赤外線吸収方式である。検知し
たい可燃性ガスは１〜２４ｍの近赤外線波長域において
特性吸収波長又は波長帯を有する。この特性吸収波長（
又は波長帯）とは、各々の可燃性ガスにおいて定まった
波長又は波長帯で、ガス濃度に比例して赤外線（光）が
吸収されることを意味している。

別途用意して赤外線発光源から光を送り、測定したい現
場で光を空間に放ち、再び光を集光すると、光を放った
空間に検知すべき可燃性ガスが存在するとそのガスに特
有の波長の光量が減衰した光となる。減衰した光に対し
て特定の波長の光のみを通過させるバンドパスフィルタ
を通じて光検出器で受光し、光−電気変換すると減衰し
た光量が知られる０通常は検知したいガスで吸収されな
い波長の光（参照光という、１つ以上の参照光が用いら
れる。）の量を上述と同様にバンドパスフィルタによっ
て検出し、参照光での光量と前述検知すべきガスの特性
吸収波長において減衰した光３．７との比を用いて、減
衰率を求める。この減衰率と検知すべきガスの濃度とは
比例関係にあるので、予めこの関係を同定しておけばガ
スの濃度を知ることができる。

この方法及び検出装置については、発明者等はすでに特
願昭５７−１８６８３８　、特願昭５８−２０５９９３
等で詳しく述べている。

上述したガスの検知に際しては、検知したい各々の可燃
性ガスの特性吸収波長又は波長帯は互いに重なり合わな
いことを前提としていたが、本誌及びそれに係る装置で
は特性吸収波長又は波長帯が重なり合うとき、どのよう
に補正してそれぞれのガス成分濃度を正しい値で検出す
るかについての方法及びその装置に関する。

今回検知対象としたメタンガス。プロパンガスの混合ガ
スを例に本誌および装置について詳細に説明する。

第２図はメタンガス（ＣＨ４）、プロパンガス（Ｃ３Ｈ
８）そして参考としてエチレンガス（Ｃ２Ｈ４）の特性
吸収波長と、透過率の関係を示す。同図から明らかなよ
うに１例えばメタンガスの検知は　１．６８８ＪＬｍの
強い特性吸収波長を用いてガス濃度検知するが、一般に
メタンガスと共存しやすいプロパンガスの特性吸収波長
の短い側の波長は１．８８７を履程に及んでおり、メタ
ンガスの強い特性吸収波長である１、ｆ３８８　ｐ−ｔ
ａで、光量の減衰を測定するとプロパンガスの特性吸収
波長による吸収の影響を微かではあるが、受けた減衰光
量となることが推測される。又、逆にプロパンガスの検
出に対して、仮りに１．８９０７を履の波長を選んで光
量の減衰を測定し、プロパンガス濃度を求めようとする
とメタンガスの弱い特性吸収波長が存在し、そのメタン
ガスの特性吸収による減衰量も加味された光量減衰とな
って、減衰率から直ちにプロパンガスの正しい濃度を求
めることはできない。

なお、エチレンガスは幅広の特性吸収波長帯であって、
第２図のごと＜　１．８ｉ　ｐ−ｍ　＝　１．７１　ｐ
、　ｔａの間に切れ目なく存在しており、メタンガスと
エチレンガス、プロパンガスとエチレンガス、さらには
メタンガスとプロパンガスとエチレンガスのそれぞれの
混合ガスから赤外線吸収法によって個々の成分ガスの濃
度を検知する場合は何らかの補正計算をしないと正しい
濃度の得られないことが推測される。

第３図は混合ガスの成分ガス濃度を同定するための測定
装置のブロックダイヤグラムである。

赤外発光源としてのハロゲンランプ２はＤＣ電源ｌから
電力の供給を受けて発光する０発光した光はチョッパ３
を通して間欠的光となって、集光レンズ４へ入射する。

チョッパは間欠光とすることによって、集光レンズの温
度上昇の程度を低くすることおよびアンプ１４での増幅
におけるＳ／Ｎ比を向上させる目的をもつ、集光レンズ
はセルフォックレンズ、対物レンズなど適宜目的に合っ
たレンズが用いられる。集光レンズ４で集光された光は
赤外光透過用の、たとえば石英系光ファイバーなどから
なる光ファイバー５を伝送し、光コネクタ６を経由して
再び光ファイバー５を通って、ガス吸収セルフの出射光
側の光コネクタ８へ至る。この出射光側の光コネクタ８
には対物レンズなどからなる集光レンズが付加されてい
て、ガス吸収セル中へ光が放射された後、ガス吸収セル
フの入射光側光コネクタ９へ光効率で集光される。なお
、入射光側光コネクタ９にも当然ながら集光レンズが付
加されている。

光コネクタ９に入射した光は光ファイバー５、光コネク
タ６を経由して、集光レンズ４の場合と同様にセルフォ
ックレンズ、対物レンズなどからなる集光レンズ１０が
ら空間へ光が放射される。

放射された光はモノクロメータ１１によって分光され、
特定の狭い波長のみを光検出器１２へ送る。モノクロメ
ータ１１は自動的に波長を選定していくためのオートス
キャナ１３によって駆動される。光検出器はＧｅフォト
ダイオードやＰｂＳ検出器から成る近赤外波長（１〜２
　＃Ｌｒｍの間）検出用のディテクターである。光検出
器で受けた特性の波長での光量は光検出器１２で光−電
気変換され、アンプ１４で増幅されてレコーダ１５で記
録される。

また、ガス吸収セルフは真空容器であって標準ガスボン
ベ１６から既知の濃度のカスを２種類以上流出させ、混
合装置１７で均一にガスを混合させてからガス吸収セル
７ヘガスは送り込まれる。

第３図の装置を使って、メタンガスとプロパンガスの２
種混合ガスを例として、混合ガスから各々の成分ガス（
メタンガス、プロパンガス）の濃度を正しく求める方法
について述べる。

メタンガスの特定吸収波長は１．６６６　Ｊｉ、ｒａ　
、　　プロパンガスのそれは！、ｆｉ９０　ｐ、　ｍに
選んだ。又、参照波長は両ガスで吸収されない１．６０
０戸層の波長を選んだ、これらの波長は、必ずこの波長
である必要はなく、たとえばプロパンガスでは１．６８
０　ｇ　ｒｓとしてもよい０次に、メタンガスの爆発下
限界値（ＬＥＬ）は５．０　ｖｏ１％、プロパンガスの
ＬＥＬ（Ｍは２．２マｏｆ％であり、それぞれメタンガ
スの５、Ｏｖｏ１％、プロパンガスの２．２　ｖａｔ％
をＬＥＬ１００％として扱う、ガス吸収セルの光路長は
５００ｍｌ１１、モノクロメータの分解能を８ｎｍとし
た。この分解能は数ｎ＋ｔ〜ＩＯｎｍに選べばよいが、
後述する実用装置で用いる光干渉フィルタ式バンドパス
フィルタでの半値幅とほぼ等しくなるようにし、実装置
と第３図の同定装置との類似条件性を満足させるように
した。

得られた結果を第４図と第５図に示す、以下第４図、第
５図について説明する。

第４図はメタンガスとプロパンガスの混合ガスにおける
メタンガス濃度と吸光度との関係を示す。そして、第５
図はメタンガスとプロパンガスの混合ガスにおけるプロ
パンガス濃度と吸光度の関係を示す。吸光度とは波長１
．６００７Ｌｍの参照波長における光検出器での光の強
度と、波長１．８８８ｇｍ又は波長１．ＨＯｐ−ｍでの
光の強度との比であり、さらに、それらの比はガス濃度
が０マロ１％（ＯＬＥＬ％）のとき１．００となるよう
に正規化されている。

第４図の直線イは第３図のガス吸収セルフ内がメタンの
希釈ガスのみで、メタンガス濃度がＯ〜１００ＬＥＬ％
変化したときの波長１．６９０ＪＬｍ、すなわちプロパ
ンガスの濃度を検知するための検知波長における吸光度
の変化である。プロパンガスは存在していないが、たと
えばメタンガス濃度が８０ＬＥＬ％のときは、直線イの
吸光度は０．８８であり、見掛は上かなりの量（約４０
ＬＥＬ％）のプロパンガスが存在するように見せている
。すなわち、メタンガスがプロパンガス濃度の測定に与
える影響はかなり大きい。直線口は直線イに対して２σ
（標準偏差の２倍の値）の領域を示したものである。他
方、第５図の直線ホはガス吸収セルフ内がプロパンの希
釈ガスのみであるとき、プロパンガス濃度がＬＥＬの０
〜１００％変わったとき、メタンガスを検知するための
波長１．８８８　ｊＬｒｒｒでの吸光度がどのように変
わるかを示したもので、この直線ホが仮りに水平（吸光
度１．００）であれば。

メタンガス濃度検知に対するプロパンガスの干渉は皆無
といえるが、第５図の直線ホではわずかに右下りの勾配
となっており、影響がわずかにあることがわかる。しか
し、第４図の直線イに比して直線ホの下り勾配は小さく
、したがって、上述した波長を用いるとプロパンガス検
知（波長１．６９０ｐｍ）に対するメタンガスの影響は
かなり大きいが、メタンガス検知（波長１．８８ｆ（ｇ
ｍ　）に対するプロパンガスの影響はかなり小さいこと
が示されている。

また、第４図の直線ハは第３図のガス吸収セルフ内がメ
タンの希釈ガスのみのときの波長１．８８８ｐ−ｒｒｒ
　　（メタンガスの検知の波長）における吸光度とメタ
ンガス濃度との関係を示している。そして、メタンガス
とプロパンガスとの混合ガスにおいては、第３図中■印
のごとき測定点となる。■はメタンガスの各濃度でプロ
パンガス濃度を２０〜８０ＬＥＬ％の変化させたときを
示しているが、第５図の直線ホの関係からも明らかなよ
うにプロパンガスの濃度を変えたことによる０点の差は
小さい。しかし、第５図の直線ホからプロパンガス濃度
が８０ＬＥＬ％のときの吸光度は０．９９９であり、し
たがって、プロパンガスが８０ＬＥＬ％常に存在し、メ
タンガス濃度が変化するときの関係は第４図の直線二と
なる。すなわち、メタンガス濃度が０ＬＥＬ％のとき吸
光度が０．９９ｆｌｌで、勾配は直線ハに並行な直線で
ある。第５図におけるプロパンガス濃度検知に対するメ
タンガス濃度の影響は明瞭にしかも、メタンガス濃度に
応じて一定の傾向をもって得られている。そして、それ
ぞれの関係は図示したように直線間−係で示されている
。

直線へはプロパンガスの希釈ガスのみのときの波長　１
．６９０　ｇ　ｔｓ　　（プロパンガスを検知するため
の波長）におけ゛るプロパンガス濃度と吸光度との関係
を示している。メタンガスが常にＬＥＬの２０％混合し
ている場合は直線トのように、切片の吸光度が０．９９
７５で直線へに平行な直線、又メタンガスが常にＬＥＬ
の４０％混合している場合は直線チ、さらにメタンガス
が常にＬＥＬの８０％混合している場合は直線りのよう
に得られる。

直線へ、ト、チ、りは平行であって、切片の吸光度の値
は第４図の直線イの各メタンガス濃度（ＬＥ　Ｌ％）に
おける吸光度を読み取った値と一致する。各測定点のバ
ラツキもこの種実験においては小さく極めてよい結果が
得られている。

第４図、第５図の結果から、メタンガスとプロパンガス
の混合ガスの各々の成分ガスの濃度を求める場合の方程
式を立てると次のごとくとなる。

この関係は正しくは０〜１００ＬＥＬ％について成立す
るものであるが、実用上はθ〜１５０ＬＥＬ％まで適用
できると考えてよい。

ＣＭ　＝ａｏ　＋　ａ　ＩＥＭ　＋　Ｃ２Ｅｐ　　　　
　　　　　　（’　）ＣＰ＝ｂｏ＋ｂＩＥＭ＋ｂ２・Ｅ
Ｐ（２）ここで、Ｃ１１ｌは補正後のメタンガスの濃度
（ＬＥＬ％又はｖｏ１％）　、　ＣＰは補正後のプロパ
ンガスの濃度（ＬＥＬ％又はマ０１％）　、　ＥＭはメ
タンガスを検知する波長における吸光度で（波長１．８
６８　ｇ　ｍにおける光の強度Ｉ　　１．６６８）　／
　（参照波長における光の強度Ｉ　　１．８００ｇｍ　
）をそのまま用いるか、又は第４図、第５図で説明した
ように、メタンガス、プロパンガス０ＬＥＬ％の時の吸
光度を　１として正規化した値のいずれを用いてもよい
。

ＥＰはプロパンガスを検知する波長における吸光度で（
波長１．８９０ｐ、ｍにおける光の強度Ｉ　　１．８９
０）／（参照波長における光の強度Ｉ　　１．８００ｐ
ｌ！１）をそのまま用いるか又は第４図、第５図で説明
したようにメタンガス、プロパンガス０ＬＥＬ％の時の
吸光度を　１として正規化した値のいずれを用いでもよ
い。

ａｏ、ａｔ、Ｃ２、ｂｏ、ｂｌ、ｂ２は定数である。

一般に、　ｎ種のガスから成る混合ガスの成分ガス濃度
ＣＣ・・・・・・、Ｃと吸光度Ｅ１（成分ガス濃１’　
　　２’　　　　　　　　ｎ度Ｃ１を検知するための特性吸収波長における吸光度）
、Ｅ　（成分ガス濃度Ｃ２を検知するための特性吸収波
長における吸光度）　、　Ｅ３．・・・・・・Ｅｎとの
関係は次式で取扱うことができる。

適用ガス濃度は０〜１００ＬＥＬ％、実用上は０〜１５
０ＬＥＬ％である。

Ｃ１＝　ａｏ＋　ａ、Ｅｌ＋　Ｃ２Ｅ、、＋　ａ３Ｅ３
＋−・−・−＋　ａｎＥｎ（３）Ｃ２＝ｂｏ＋ｂＩＥ１
＋ｂ２Ｅ２＋ｂ３Ｅ３＋・・・・・・＋ｂｎＥｎ（４）
Ｃｎ＝　ｌｏ＋　ｌ、Ｅｌ＋　＋２Ｅ２＋・旧・・・・
・・・・・・・＋ＩｎＥｎ（５）ａｏ　−ａｎ、　ｂｏ
−ｂｎ、　ＩｏＮＩｎは定数である。

なお８４図、第５図の結果から、式（１）　、　（２）
に対する定数６０”’　ａ　２、ｂｏ−ｂ２を求める（
ＬＥＬ％で算定）と。

ＣＭ＝　３１５７−３３２８ＥＭ＋　１７１Ｅ　Ｐ（６
）ＣＰ＝　２２０６−１５３８ＥＭ＋　３７４１ＥＰ（
７）を得る。この結果を用いると、たとえばメタンガス
濃度が４０ＬＥＬ％とプロパンガス濃度が２゜ＬＥＬ％
の混合ガスにおいては、第４図、第５図からＥＭ＝ｏ、
ａａ７ａ、　ＥＰ＝０．９８９７となるからメタンガス
：　ＣＭ＝　４０．２Ｌ　Ｅ　Ｌ％プロパンガス：　Ｃ
Ｐ＝　２０．２Ｌ　Ｅ　Ｌ％として得られることになり
、　（８）　、　（７）式は極めて良い補正式であるこ
とがわかる。

これに対して、（６）式、（７）式の関係を用いないで
、仮りにメタンガス濃度の検出については、第４図のハ
の関係、プロパンガス濃度の検出については第５図のへ
の関係を用いたとすると、メタンガス濃度４０ＬＥＬ％
、プロパンガス濃度２０ＬＥＬ％の混合ガスにおいては
、Ｅ　＝０．９８７４．　ＥＰに＝　０．９８９７であるから測定されるメタンガス濃度
は４１Ｌ　Ｅ　Ｌ％、プロパンガス濃度は３８％となり
、プロパンガスにおいて極めて大きな誤差を生ずること
がわかる。

上記実施例はメタンガスとプロパンガスの混合ガスにつ
いての結果と具体的手法を示したが、この手法はメタン
ガスとプロパンガスの混合ガスに止まらず、例えばメタ
ンガスとブタンガス、プロパンガスとブタンガスの混合
ガス等々、さらには３種以上の混合ガスについても適用
でこることは容易に推測でき、さらには特性吸８収波長
がＩＢｍ〜２ルｍに存在するガスー炭酸ガスや一酸化炭
素や水蒸気など−であれば適用できることは容易に推測
できる。

〔実施例〕

本願発明になる装置の一例のブロックダイヤグラムを第
１図に示す。

本装置は遠隔ガス検知用に製作したシステムで、同図で
は１０点計測用のシステムを示しているが、　１点計測
でも１０点以上の計測でも可能であることは申すまでも
ない。

機能について以下に説明する。

発光部２１内にある赤外発光源２２−例えばＬＥＤ　（
発光ダイオード）やハロゲンランプなど−から出射した
光は赤外線のみを透過させる赤外線フィルタ２３を通じ
て、石英系のバンドルファイバーからなる分岐器２４で
１０分割される。

分割された光は光コネクタ２５で接続されたｌＫ１１程
度の石英系の光フアイバー中を伝送してガス検出セル２
６へ各々送られる。各検出セルはそれぞれガス検知をし
たい場所に予め敷設されている。

検出セルは雰囲気ガスが自由に流出入可能な構造であっ
て、内部は空洞となっている。検出セル中へ放射された
光はセル中に検出すべきガスが存在すると伝送された光
のうち、特定の波長又は波長帯において光吸収され、光
量が減衰した光となって、検出セルの入射光側のコネク
タに集光され、復路の約ＩＫ＋ｅ長の光フアイバー２７
中を伝送して受光部２８にある光コネクタ２９へ送られ
る。検出セル中へ光を放射し、集光するシステムについ
ては、図示されていないが、光学系レンズが用いられて
おり、効率よく光は集められる。また、復路の光ファイ
バー２７は光合波器を用いることにより往路の光ファイ
バー２５を兼ねることもある。この技術については当該
技術者にとっては１通常利用されるものであり、又、本
発明と直接のかかわりはないので省略する。

検出セル（Ｎｏ、１〜Ｎｏ、　１０）から戻ってきた光
は光スィッチ３０によってセル番号が選ばれ、選ばれた
番号の検出セルを通過した光のみがパンドパスフィルタ
３１を通過して光検出器３３へ到達する。

回転セクタ３２に配設されたバンドパスフィルタは異な
る波長の２種以上のフィルタであって、さらに後述する
参照光用のフィルタが少くとも１ケは必要であることか
ら、３種以上のフィルタが配設されている。このバンド
パスフィルタは検知したいガスの特性吸収波長に合わせ
て、その波長のみを透過させる性能をもつ、同図で使用
したバンドパスフィルタは半値幅が４〜５　ｎｍであっ
て、中心波長としては、メタンガス検出用は１．６Ｈｇ
　ｍ　、プロパンガス検出用は１．８９．Ｏｐｍ、そし
てエチレンガス検出用として１．８２５ｇｔｓ、さらに
参照光用として！、Ｅ１００ｐ−ｍの４種類のフィルタ
が取付けられている。参照光用のバンドパスフィルタは
上記３つのガスでは光がほとんど吸収されない帯域の光
を透過させるもので赤外発光源からの光量の変動を補正
して、各々のガスの特性吸収波長に応じた波長での光の
減衰率を正確に求めるために通常用いられる。

光検出器によって受光した各々の波長における光量を電
％量に変換し、その電気量を増幅器３４で増幅し、演算
器３５へその信号を送る。この信号はアナログ量の信号
であるので、アナログ／ディジタル変換器３６でディジ
タル量の信号に変え、マイクロコンピュータ３７にその
ディジタル信号が送られて２七〇され、前述した各ガス
濃度を求めるための演算が行われる。演算した結果、お
よび演算部へ取り込まれたディジタル信号量（生データ
）は表示・警報部３８のテレビ画面（ＣＲＴ）３９にグ
ラフで経時的に表示される外、そのデータ（生データを
含む）を記録保持するためのプリンター４０での記録が
行なわれる。

また、表示・警報部３８には各ガスの濃度がある設定濃
度値を超えた場合に警報を発する警報機能４１が備えら
れている。

本装置に対して、−例としてメタンガスとプロパンガス
の混合ガスについて（１）式、（２）式の定数を求める
テストを行った。結果を第６図、第７図に示す。

この結果から、メタンガス濃度ＣＭとプロパンガス濃度
Ｃ３を求める方程式（１）　、　（２）式に対して定数
を求めるとＣ＝　３１２８−３４３０Ｅ　＋　３０４ＥＰ（８）Ｍ
　　　　　　　ＭＣ−２５４５＋　１８３２ＥＭ−４１７７ＥＰ（９）一を得る。

ガス濃度を補正するための式−２種の混合ガスでは（１
）式と（２）式−は第６図のマイクロコンピュータ３７
に記憶されており、（８）式、（９）式で示した定数は
マイクロコンピュータ３７への入力区装置（キーボード
）から入力し記憶される。

又、この定数は書き換えが可能である。又、実施例では
（８）式、（９）式はすべての検出セルに対して平均値
をとって与えたが、個々の検出セルによって多少（＋）
式、（２）式の定数は異なるので。

個々の検出セルについて各々方程式（１）式、（２）式
の定数を定めて用いるとガス検出精度が向上することは
当然である。

次に、第１図に示した装はを用い、検出セルＮｏ、１を
別途用意した真空容器内に設置し、混合ガスの検知テス
トをした。テスト方法は次のとおりである。真空容器は
当初真空であり、約４分５０秒後から別途用意したメタ
ンガス濃度２０ＬＥＬ％とプロパンガス濃度２０ＬＥＬ
％の標準混合ガスボンベから混合ガスを真空容器中へ送
り込み、１気圧になるまで満した。　１気圧になったら
、ボンベからのガス送り込みは止める。その状態を約８
分２０秒保った後、真空容器内の混合ガスを真空ポンプ
を使って排気し、再び真空に保った。

このテストで得られた結果（テレビ画面３９に表示され
たグラフ）を第８図に示す。

メタンガス、プロパンガス各々ガス濃度２０％に対して
極めて良い精度で測定されており、相互の影響を補正し
た（６）式、（７）式が非常に有効であることがわかる
。

〔発明の効果〕

本発明の方法及び装置によって波長が１〜２　ｇｍに特
性吸収波長を有するガス、特に可燃性ガスについて、そ
れらの２種以上の混合ガスの成分ガス濃度を赤外線吸収
法によって検出するに際して、成分ガス相互に影響を及
ぼしあう赤外線の吸収量を゛簡単な補正式を用いて補正
し、正しい成分ガス濃度を求める事が可能となった。

従って混合ガスについてガスの種類とその濃度が゛容易
に検知でき、かつ昨今のマイクロコンピュータ、パーソ
ナルコンピュータの著しい普及に伴って容易にプログラ
ミングが可能なことから実用性の高い補正法及び装置を
提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明になる装置のブロックダイヤグラム
、第２図は、可燃性ガスの特性吸収波長の透過率の例。第３図は、混合ガス潤度を同定するための測定装置のブ
ロックダイヤグラム、第４図及び第５図は、それぞれメ
タンガスとプロパンガスの混合ガスにおけるメタンガス
及びプロパンガス濃度と吸光度との関係、第６図及び第
７図は、実施例におけるそれぞれメタンガス及びプロパ
ンガス濃度と吸光度との関係。第８図は、メタンガス、
プロパンガス、混合ガスの検出結果を示す。特許出願人　　昭和電工株式会社稲場　文男新技術開発事業団代　理　人　　弁理士　菊地精− 児１図第４図メタンガス農度第５区ブロノＶシが又；震Ｊ（％）范６図メタンガス震度第７図グロバシガスｊ肩シ斐　（ＬＥＬ％）測定時間　（８）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発光源からの赤外光を伝送損失の小さい光ファイ
バーを通じて、雰囲気ガスが自由に流出入する検出セル
へ伝送し、該検出セルを通った後、光ファイバーにて伝
送して光検出器にて検出して赤外線吸収法で雰囲気ガス
中の混合ガスの成分ガスの濃度を検出する方法で、各成
分のガス濃度を各成分ガス固有の赤外線吸収波長の吸光
度の測定値を用いて補正計算して各成分ガス濃度を検出
することを特徴とする混合ガスの成分ガス濃度の検知方
法。
（２）赤外光は１〜２μｍの光を用いた赤外線吸収法で
混合ガスの成分ガス濃度を検出することを特徴とする第
１項記載の方法。
（３）混合ガスの成分ガスの少くとも１種類は可燃性ガ
スである第１項記載の方法。
（４）混合ガスの成分ガスはメタンガスとプロパンガス
の２種類から成る第１項記載の方法。
（５）混合ガスの成分ガスが可燃性ガスから成り、各々
の成分ガスの濃度が爆発下限界値（ＬＥＬ値）の０〜１５０％に対して成分ガス濃度を検
出することを特徴とする第１項記載の方法。
（６）少くとも赤外光を含む光を発する発光源と、伝送
損失の小さい光ファイバーと雰囲気ガスが自由に流出入
する検出セルと光検出器と特定の波長のみを透過させる
ことのできる複数枚のバンドパスフィルタと光検出器か
らの信号をディジタル信号へ変換するアナログ／ディジ
タル変換器と演算式を自動的に演算することのできるコ
ンピュータとからなる赤外線吸収法を利用したガス検出
装置であって、雰囲気ガス中の混合ガスの各成分ガスの
ガス濃度を、各成分ガス固有の赤外線吸収波長の吸光度
の測定値により補正して各成分のガス濃度を前記コンピ
ュータで自動演算して検出することを特徴とする混合ガ
スの成分ガス濃度検知装置。