JPS63218845A - クロスフロ−式ガス分析計 - 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、サンプルガス中の測定対象ガスの濃度（ひい
てはｉｔ）を測定するために用いられるガス分析計の一
種であるクロスフロー式のガス分析計、詳しくは、光源
とガス流通用セルと吸光度検出器とをその順に且つ光学
的直線関係が成立するように配置すると共に、前記ガス
流通用セルに対してサンプルガスとゼロガスとを一定周
期で交互に切り換え導入するためのガス分配器を設け、
かつ、前記ガス分配器の切り換えタイミングに基いて前
記吸光度検出器からの出力を整流する同期整流アンプを
設けて構成してあるクロスフロー式ガス分析計に関する
。

〔従来の技術〕

第１図は、一般的なりロスフロ一式ガス分析計の一例で
あって、２ビ一ム方式による赤外線分析計を示している
。

即ち、図示しているように、測定用赤外線ビームを照射
するための第１光源ＩＡおよび第２光源ＩＢと、第１ガ
ス流通用セル２Ａおよび第２ガス流通用セル２Ｂと、例
えばコンデンサマイクロフオン型（マイクロフロー型で
もよい）のニューマチイック型差動検出器などがら成る
ひとつの吸光度検出器３とを、その順に且つ光学的直線
関係が成立するように配置すると共に、前記両ガス流通
用セル２Ａ、２Ｂに対して、サンプルガスとゼロガスと
を一定周期で交互に切り換え導入するためのガス分配器
４と、そのガス分配器４の切り換えタイミングの検出器
５　（例えばフォトインターラブターなど）とを設け、
かつ、その切り換えタイミング検出器５からの信号を受
けて、前記ガス分配器４の切り換えタイミングに基いて
、前記吸光度検出器３からの出力を整流する同期整流ア
ンプ６と、その同期整流アンプ６からの出力に対して例
えば絶対値平均化、絶対値積分平均化または正ピーク値
保持などの処理を施して濃度指示信号を出力する演算回
路７、および、その演算回路７からの出力を表示および
記録する表示・記録回路８等を設け、以って、サンプル
ガス中の測定対象ガスの濃度を測定可能なりロスフロ一
式ガス分析計が構成されている。なお、前記ガス分配器
４としては、通常は、図示のように、一定周期（例えば
周波数ＩＨｚ）で回転駆動される回転弁体４ａを有する
ロータリーバルブが用いられ、前記切り換えタイミング
検出器５はその回転弁体４ａの位置を検出するように構
成されている。また、図中、９Ａ、９Ｂは、測定対象ガ
スに応じて設けられるソリッドフィルターであり、更に
また、１０Ａ。

１０Ｂは、前記ガス分配器４へ供給するサンプルガスお
よびゼロガスの流量を制御するための流量制御装置であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記構成のクロスフロー式ガス分析計に
おいては、従来から、以下に説明するように、流量影響
に起因する大きな問題があった。

即ち、ガス分配器４およびガス流通用セル２Ａ。

２Ｂへ導入される単位時間当たりのガス流量が少ないほ
ど、そのガス分配器４およびガス流通用セル２Ａ、２Ｂ
内におけるサンプルガスとゼロガスとの混合による感度
低下が大きくなるために、このクロスフロー式ガス分析
計の流量−感度特性は、基本的には第４図（イ）に示す
ようなものとなり、従って、流量変化による感度変化を
小さく抑えるためには、ガス流通用セル２Ａ、２Ｂへ導
入せんとする目標流量Ｑｏを、前記分析計の基本的な流
量−感度特性がほぼフラットとなる大流量領域内におい
て設定しなければならず、そのために、ガス流通用セル
２Ａ、２Ｂをはじめとして装置全体が比較的大型なもの
にならざるを得ない。

一方、吸光度検出器３の出力も、ガス分配器４およびガ
ス流通用セル２Ａ、２Ｂへ導入される単位時間当たりの
ガス流量の変化に伴って、その位相がずれるために、そ
の吸光度検出器３の後段に設けられる同期整流アンプ６
も流量影響を受けることになり、従って、当然のことな
がら、その同期整流アンプ６自体の流量−感度特性は、
第４図（ロ）に示すように、前記目標流量Ｑ０において
最大感度を呈するように調節される。

その結果、このクロスフロー式ガス分析計の実際の流量
−感度特性は、第４図（ハ）に示すように、前記目標流
ＩＱ、において最大感度を呈するものとなる。

故に、このクロスフロー式ガス分析計を用いて精度の良
い測定を行うためには、ガス分配器４およびガス流通用
セル２Ａ、２Ｂへ導入される単位時間当たりのガス流量
を、常に前記した目標流量Ｑ０に維持するように厳密に
制御する必要があり、そのために、前記流量制御装置１
０Ａ、ＩＯＢとして非常に複雑な構成のものを採用しな
ければならず、また、たとえそのような精密な流量制御
装置１０Ａ、１０Ｂを用いたとしても、ある程度の流量
変化による感度変化に起因する誤差の発生は避は得ない
。

本発明は、かかる従来実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、ガス流通用セルへ導入すべき目標流量
を比較的小さく設定しても流量変化に起因する感度変化
を殆ど生じないようにすることによって、流量制御装置
の簡素化および装置全体の小型化ならびに測定精度の向
上を達成せんとすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明によるクロスフロー
式ガス分析計は、冒頭に記載したような基本的構成を有
するものにおいて、吸光度検出器の後段に設けられる同
期整流アンプ自体の流量−感度特性が、前記ガス流通用
セルへ導入せんとする目標流量よりも少ない流量におい
て最大感度を呈するように、その同期整流アンプを調節
しである、という特徴を備えている。

〔作用〕

かかる特徴構成故に発揮される作用は次の通りである。

即ち、上記本発明によるクロスフロー式ガス分析計は、
それに設けられる同期整流アンプが有しているところの
不都合な性質（先に説明したように、流量変化による位
相ずれの影響を受けること）を逆に有効利用する、とい
う発想に基いてなされたものであり、その同期整流アン
プを通常の使用法とは全く異なる使用法、つまり、同期
整流アンプを目標流量よりも少ない流量において最大感
度となるように調節しておくという手段を採用したこと
によって、後述する実施例の記載から明らかとなるよう
に、ガス流通用セルをはじめとして装置全体の小型化を
達成すべく、前記目標流量を比較的小さく設定しながら
も、そのクロスフロー式ガス分析計の実際の流量−感度
特性として、前記目標流量付近において略フラットな状
態を呈するものを得ることができるようになり、従って
、ガス流通用セルへ導入されるガス流量がある程度変化
したとしても、測定感度は変化することが無く、その結
果、流量制御装置の大幅な簡素化を達成できると共に、
優れた測定精度を確保できるようになった。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面（第１図ないし第３図）に
基いて説明する。

なお、本発明に係るクロスフロー式ガス分析計のハード
的な構成自体は、先に説明した第１図に示すものと同様
であるので、それについては説明を省略し、本発明の要
点にかかる同期整流アンプの調整状態とそれに関連する
事項についてのみ、以下に説明することにする。

即ち、このクロスフロー式ガス分析計の流量−感度特性
は、第４図を用いて先に説明したように、基本的には第
２図（イ）に示すようなものであるが、本発明による場
合には、ガス流通用セル２Ａ。

２Ｂへ導入せんとする目標流量Ｑ０を、従来のように前
記分析計の基本的な流量−感度特性がほぼフラットとな
る大流量領域内で設定する必要が無いので、ガス流通用
セル２Ａ、２Ｂ等の小型化を図るべく、比較的少流量領
域内で設定している。

一方、吸光度検出器３の後段に設けられる同期整流アン
プ６は、第２図（ロ）に示すように、その同期整流アン
プ６自体の流量−感度特性が、前記目標流量Ｑ、よりも
少ない流量Ｑ、（以下、これを同期調節流量と称する：
　Ｑｌ　＜　ＱＯ）において最大感度を呈する（ピーク
となる）ように調節しである。

その結果、このクロスフロー式ガス分析計の実際の流量
−感度特性としては、第２図（ハ）に示すように、前記
目標流ＩＱ、付近において略フラットな領域Ｓを有する
ものを得ることができる。

従って、ガス流通用セル２Ａ、２Ｂへ導入されるガス流
量がある程度変化したとしても、測定感度は変化するこ
とが無く、以って、流量制御装置１０Ａ、ＩＯＢを大幅
に簡素化しても、流量影響に起因する誤差の発生しにく
い優れた測定精度を確保できるのである。

ところで、前記同期調節流量Ｑ１を如何なる値に設定す
るかは、分析計の具体的な仕様（ガス流通用セル２Ａ、
２Ｂの長さや径、あるいは、その他の配管系でのデッド
スペース等）によって個々に異なるため、正確には特定
はできないが、通常は、その同期調節流量Ｑ、を目標流
ＭＱ、の概略６０％程度に設定すればよいことが経験的
に判明しており、また、以下に具体例を挙げて説明する
ように、比較的少ｇい実験および極簡単な試行計算を行
うだけで、その同期調節流量Ｑ、のほぼ正確な値を容易
に求めることができる。

即ち、第３図（イ）は、長さ３０ｍ（直径１０−のガス
流通用セル２Ａ、２Ｂを備えたある分析計の、比較的少
流量領域（０，３〜Ｏ，７１１１分）における基本的な
流量−感度特性を実験により求めた具体例（この例では
、ガス流通用セル２Ａ。

２Ｂへ導入せんとする目標流量Ｑ、を０．５１７分に設
定している）を、そして、第３図（ロ）は、その分析計
のガス流通用セル２Ａ、２Ｂにおけるサンプルガスとゼ
ロガスとの置換に要する時間と流量との関係を実験によ
り求めた具体例を示すものであり、一方、その置換に要
する時間と吸光度検出器３からの出力の位相ずれとの関
係は、この分析計の場合には２４１＠／秒であることが
実験により求められている。

ここで、前記第３図（ロ）のグラフを利用して、位相ず
れ、および、それに起因する同期整流アンプ６自体の流
量−感度特性を計算にて求めると、（＋）仮に、従来手
段による場合と同様に、目標流量（１＋　　（０，５Ｉ
ｔＺ分）を基準にした場合、つまり、目標流量Ｑｅ　　
（０，５１７分）において同期整流アンプ６を同期調整
して、その流量−感度特性が、目標流量Ｑ０においで最
大感度となるようにした場合には、 位相ずれは、 となり、 同期整流アンプ６自体の流量−感度特性は、位相ずれ（
θ）のｃｏｓ影響を受けるために、となり、これは第３
図（ハ）において点線で示されるようになる。

従って、前記第３図（伯に示された分析計の基本的な流
量−感度特性と、この第３図（ハ）において点線で示さ
れる同期整流アンプ６自体の流量−感度特性との積とし
て表されるところの、分析計の実際の（最終的な）流量
−感度特性は、第３図（ニ）において点線で示されるよ
うになる。

これでは、図から明らかなように、前記目標流量Ｑ０付
近においてフラットな流量−感度特性が得られていない
ため、ガス流通用セル２Ａ、２Ｂへ導入される単位時間
当たりのガス流量を、常に目標流ｔＱｏに維持するよう
に厳密に制御すべく、複雑な構成の流量制御装置を採用
しなければならない、という従来問題を解消することは
できない。

（ｉｉ）そこで、前記目標流量（ｌｌｅ　　（０，５１
／分）よりも少ない流量Ｑｌ　　（この例では、０．３
７！／分）を基準にした場合、つまり、その同期調整流
量Ｑ、（０，３１／分）において同期整流アンプ６を同
期調整して、その流量−感度特性が、同期調整流量Ｑ１
において最大感度となるようにした場合には、 位相ずれは、 となり、 同期整流アンプ６自体の流量−感度特性は、となり、こ
れは第３図（ハ）において実線で示されるようになる。

従って・前記第３図（イ）に示された分析計の基本的な
流量−感度特性と、この第３図（ハ）において実線で示
される同期整流アンプ６自体の流量−感度特性との積と
して表されるところの、分析計の実際の（最終的な）流
量−感度特性は、第３図（ニ）において実線で示される
ように、前記目標流量Ｑａ　　（０，５ｔ７分）付近に
おいて略フラットな流量領域Ｓ　（０，４〜０．６１７
分）を有するものとなり、従って、ガス流通用セル２Ａ
。

２Ｂへ導入されるガス流量がある程度変化したとしても
、測定感度は殆ど変化しないのである。

〔発明の効果〕

以上詳述したところから明らかなように、本発明に係る
クロスフロー式ガス分析針によれば、吸光度検出器の後
段に設けられる同期整流アンプ自体の流量−感度特性が
、前記ガス流通用セルへ導入せんとする目標流量よりも
少ない流量において最大感度を呈するように、その同期
整流アンプを調節する、という非常に簡略な手段を講す
るのみでありながら、ガス流通用セルに導入すべき目標
流量を比較的小さく設定しても流量変化に起因する感度
変化を殆ど生じないようにでき、以って、流量制御装置
の簡素化および装置全体の小型化ならびに測定精度の向
上という目的を十分に達成できる、という優れた効果が
発揮されるに至った。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第３図は本発明の詳細な説明するためのも
のであって、第１図は一般的なりロスフロ一式ガス分析
計の全体概略構成図を示し、また、第２図（イ）は本分
析計の基本的な流量−感度特性を模式的に表したグラフ
、第２図（ロ）は本発明を適用した場合における同期整
流アンプ自体の流量−感度特性を模式的に表したグラフ
、第２図（ハ）は本発明を適用した場合における分析計
の実際の流量−感度特性を模式的に表したグラフを示し
、更に、第３図（イ）は本分析計の基本的な流量−感度
特性の具体例を表すグラフ、第３図（ロ）は本分析計の
ガス流通用セルにおけるサンプルガスとゼロガスとの置
換に要する時間と流量との関係の具体例を表すグラフ、
第３図（ハ）は本発明を適用した場合における同期整流
アンプ自体の流量−感度特性の具体例およびそれに対す
る比較例を表すグラフ、第３図（ニ）は本発明を適用し
た場合における分析針の実際の流量−感度特性の具体例
およびそれに対する比較例を表すグラフを示している。 そして、第４図は従来技術の問題点を説明するためのも
のであって、第４図（イ）は分析計の基本的な流量−感
度特性を模式的に表したグラフ、第４図（ロ）は従来の
分析計における同期整流アンプ自体の流量−感度特性を
模式的に表したグラフ、第４図（ハ）は従来の分析計の
実際の流量−感度特性を模式的に表したグラフ示してい
る。 ＩＡ、ＩＢ・・・・・・光源、 ２Ａ、２Ｂ・・・・・・ガス流通用セル、３　　　　・
・・・・・吸光度検出器、４　　　　・・・・・・ガス
分配器、 ６　　　　・・・・・・同期整流アンプ、Ｑｏ　　　・
・・・・・目標流量、 Ｑｌ　　　・・・・・・同期調節流量。 出願人　　株式会社　堀　場　製　作所代理人　　弁理
士　　藤　本　英　夫 第１図 （サン２′ルカ゛ス） 第３図 （イ） （ロ） （Ｑ＋）　　　　　　　　　　（Ｑｏフン穴　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　電憶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源とガス流通用セルと吸光度検出器とをその順に且つ
   光学的直線関係が成立するように配置すると共に、前記
   ガス流通用セルに対してサンプルガスとゼロガスとを一
   定周期で交互に切り換え導入するためのガス分配器を設
   け、かつ、前記ガス分配器の切り換えタイミングに基い
   て前記吸光度検出器からの出力を整流する同期整流アン
   プを設けて構成してあるクロスフロー式ガス分析計にお
   いて、 前記同期整流アンプ自体の流量−感度特性が、前記ガス
   流通用セルへ導入せんとする目標流量よりも少ない流量
   において最大感度を呈するように、その同期整流アンプ
   を調節してあることを特徴とするクロスフロー式ガス分
   析計。