JPS649568B2 - - Google Patents

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JPS649568B2
JPS649568B2 JP21444283A JP21444283A JPS649568B2 JP S649568 B2 JPS649568 B2 JP S649568B2 JP 21444283 A JP21444283 A JP 21444283A JP 21444283 A JP21444283 A JP 21444283A JP S649568 B2 JPS649568 B2 JP S649568B2
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JP
Japan
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gas
infrared
measurement
filter
cylindrical
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JP21444283A
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Inventor
Kunio Sukigara
Harutaka Taniguchi
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/37Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using pneumatic detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59Transmissivity
    • G01N21/61Non-dispersive gas analysers

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、赤外線領域に吸収帯を有する測定ガ
スの濃度を赤外線の吸収量により測定する赤外線
ガス分析計、特に煙道中のガス濃度を直接連続測
定する赤外線ガス分析計に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
一般に赤外線ガス分析計は、基本光学系として
シングルビーム方式とダブルビーム方式に分類さ
れる。両方式ともに主要部分は光源部、測定セル
部、検出部である。
以下に本発明の理解を容易にするために第1図
を用いてシングルビーム方式赤外線ガス分析計の
動作原理を簡単に説明する。第1図において光源
部1内の赤外線光源2より放射された光束IMは
セクター3により断続された後測定セル4内に入
射する。測定セル4は両側面に赤外線透過窓1
0,11を配置し、測定ガスの導入口15と排出
口16を持つた構造をしており、通常測定ガスが
導入口15から連続的に供給される。赤外線光束
IMは測定セル4内で測定ガスによりその一部が
吸収された後ガス封入検出器5に達する。この検
出器5は赤外線光束IMの光路方向に直列に配置
され、測定成分ガスを封入した第1検出室6と第
2検出室7及び通路8から構成されており、検出
器に入射した光束IMは第1検出室6で一部吸収
された後、第2検出室7でさらに吸収される。こ
の第1及び第2検出室6,7内の測定成分ガスに
よる光束IMの吸収により生じた圧力上昇の差が、
通路8に設置された差圧検出素子9により検出さ
れ電気信号に変換される。
今、燃焼排ガスのようにダストを含む測定ガス
を測定セル4に導入した場合について考える。第
1、第2検出室の光路長をそれぞれl1、,l2、体積
をv1、v2、検出器封入ガス濃度をC0、測定セル入
射光量をIM()、測定セル長をl、測定ガスに含ま
れる測定成分ガス濃度、ダスト濃度をそれぞれ
CM、CDとすると、検出器出力はおよそ次式で表
される。
S∝(△P1−△P2)∝IM(1)e(MCM+M+CD)l ∝IM(1){1−(αMCM+βMCD)l} (1) (1)式から解るように、出力Sは測定成分ガス濃
度に伝存し、このまゝでは他の手段でダスト濃度
を測定しない限り正確な測定成分ガスの濃度を測
定することができない。こゝでIM(1)は赤外線光
束の中の測定成分ガスの吸収帯の中心波長におけ
る光強度、αM、βMは中心波長λ1における測定成
分ガス、ダストの吸光係数である。
したがつて、赤外線ガス分析計を煙道排ガスの
ように多量のダストを含む測定ガスに適用する場
合には測定セル4に測定ガスを導入する前処理と
してダストを除く処理を含むガスサンプリング系
を必要とする。第2図は典型的なガスサンプリン
グ系の系統図を示したものである。図において、
測定ガス採集器21の中には測定ガス中に含まれ
るダストを除去する第1段目の粗フイルタが収容
されており、さらにドレイン除去、ミスト処理な
どの工程を経て清浄化、乾燥され、最終段階とし
て赤外線ガス分析計29に導入される直前におい
て、第2段目のミクロフイルタ27により完全に
測定ガス中のダストは除去される。このようなダ
スト処理をすれば(1)式より明らかなように赤外線
ガス分析計の出力信号へのダストの影響は無くな
り、正確に測定成分ガス濃度を測定できる。
しかし、近年赤外線ガス分析計を単なるガス成
分モニタに用いるのみでなく、燃焼制御のように
赤外線ガス分析計の信号をシステムの制御信号と
して用いることが色んな分野で進められている。
このような場合には、赤外線ガス分析計の信号の
精度が要求されるのみでなく、高速応答性が大き
な要求特性となる。従来の赤外線ガス分析計本体
は制御に適用するに十分な早い応答性を持つてい
るが、前記の通りダストを含む測定ガスに対して
はガスサンプリング系を絶対に必要とするので、
測定系全体としての応答速度は数10秒から分のオ
ーダとなり、制御のような単に応答性が要求され
る用途に対しては適用が困難であるという欠点を
持つている。
〔本発明の目的〕
本発明の目的は、従来のダスト除去などのサン
プリング処理系を含む赤外線ガス分析計の持つて
いる欠点を除き、直接ダストを含む測定ガスを赤
外線ガス分析計を導入してダスト濃度の影響を受
けない高精度の測定を可能とし、しかも高速応答
性を可能にした赤外線ガス分析計を提供すること
である。
〔発明の要点〕
本発明は、赤外線光源部、測定セル部、赤外検
出部より構成される赤外線ガス分析計において、
測定セルを基本的には、筒状ガスフイルタと両側
面に赤外線透過窓を持ち、前記フイルタと内面が
同軸の筒状外筐体とで構成し、両者の間隙にガス
フイルタの外周にそつて測定ガスを流すことによ
りダストを除去し、測定セル内ガスの拡散、対流
による置換速度を早くして高速応答性を可能にし
たダスト処理などの前処理を必要としない赤外線
ガス分析計を提供するものである。
〔発明の実施例〕
第3図aに本発明を実施した測定セルの具体例
の一つを示す。この測定セルは基本的には赤外線
透過窓部30,31、円筒状ガスフイルタ33、
内面が円筒状をなす外筐体34から成る。図にお
いて、ガスフイルタ材、例えば石英繊維あるいは
セラミツク多孔性焼結体から成る円筒体フイルタ
33は、外部筐体34に、取りはずし可能に、し
かもフイルタ部を通してのみ測定ガスが入るよう
に固定されている。赤外線透過窓部30,31は
赤外線透過性の窓材、例えば単結晶弗化カルシウ
ムとその固定具から成り、ガスシール可能な構造
で外部筐体34に固定されている。外部筐体34
は、例えば金属、合金あるいはセラミツクから成
り、対向して配置された測定ガスの導入口15と
排出口16を持ち、さらに円筒状フイルタ33の
長さ方向に同フイルタとの間に拡散空間32を持
つ構造となつている。第3図bは測定セル断面方
向の測定ガスの流れを示したもので、測定ガス流
は本実施例の場合には主に導入口15において2
つに分割され、各々円筒状ガスフイルタ33の円
周方向にそつて流れ、排出口16で再び一体とな
つて排出される。この構造は測定セル長が短い場
合に特に有効である。
第4図aは第2の実施例に基づく測定セルの断
面を示したもので、基本的には第3図a,bの具
体例と構成は同じであるが、本実施例では測定ガ
スの導入口15と排出口16が測定セルの長さ方
向に位置を異にして配置されている。第4図bは
測定セル断面方向のガス流を示したものである
が、この場合には導入口15から導入された測定
ガスは円筒状フイルタ33の円周方向にそつて、
しかも長さ方向に流れるので測定セルが長い場合
特に有効である。
第5図aは第3の実施例に基づく測定セル断面
を示したもので、基本構成は第3図の具体列と同
じであるが、本実施例では測定ガスの導入口15
と排出口16が一体化された構造となつている。
したがつて、この実施例の場合には、第5図bに
示したように測定ガスは円筒状ガスフイルタ33
の円周を一周回転することになり、測定ガス流に
対して導入方向と排出方向を明確に区分し、より
応答性の改良をほどこすためにしきり板35が挿
入されている。この実施例に示した測定セル構成
を持つ赤外線ガス分析計は有害ガス、例えば一酸
化炭素を測定成分ガスとするときのように、測定
ガスを外気に放出しないで、発生源に戻す必要が
あるようなときに有効である。
第6図aは第4の実施例に基づく測定セルの断
面構造を示す。本実施例においては、第一層フイ
ルタとしての繊維状あるいは焼結体から成る円筒
フイルタ33の外側表面に、第二層フイルタとし
て金網状あるいは第一層フイルタよりも目の粗い
フイルタ、例えばセラミツク焼結体から成る円筒
フイルタ36を積層にした構造になつており、測
定ガス中に含まれる色々な粒径のダストに対して
分級作用を持たせることにより、フイルタ部の目
づまりなど性能低下を防止し、長寿命化をはかる
ことができる。なお導入口15、排出口16の取
付位置については、第3図と同じ構成を示した
が、第4,5図の配置も当然可能である。
以上各種の本発明に基づいた実施例を示した
が、本発明の内容は実施例に限定されるものでは
なく、発明の精神の範囲で多くの他の改良をなし
えるものであり、例えばフイルタ層を3層以上に
積層にするとか、セラミツクフイルタの代りに焼
結金属フイルタを使用したものあるいは円筒以外
の形状も可能であり、またシングルビーム方式の
みでなくダブルビーム方式の赤外線ガス分析計に
も本発明に基づく測定セルは適用可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば光源部、測定セル部、検出部か
ら成る赤外線ガス分析計において、測定セルとし
て基本的には円筒状ガスフイルタ、外部筐体、赤
外線透過窓で構成し、円筒状ガスフイルタと内面
が同軸な円筒状外部筐体との空間に、ガスフイル
タの円周にそつてダストを含む測定ガスを流すこ
とにより、測定ガス中に含まれるダストを効果的
に除去し、従来の赤外線ガス分析計を利用するに
際して必要としたダスト処理を含むサンプリング
系を必要としないで、直接測定を可能にした赤外
線ガス分析計を提供するもので、高精度、高速応
答性を要求する分野への適用に際してトータルコ
ストとして低価格の赤外線分析計となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の典型的シングルビーム方式赤外
線ガス分析計の構成図、第2図は従来の赤外線ガ
ス分析計に用いられる典型的なサンプリング系の
系統図、第3図a、第3図bは本発明に基づく赤
外線分析計に適用される測定セルの断面図、第4
図a、第4図b、第5図a、第5図b、第6図
a、第6図bは本発明に基づく赤外線ガス分析計
に適用される測定セルのそれぞれ異なる例を示す
断面図である。 1……赤外線光源部、2……赤外線光源、4…
…測定セル、5……検出部、15……測定ガス導
入口、16……測定ガス排出口、30,31……
赤外線透過窓部、33……円筒状ガスフイルタ、
34……円筒状外筐体、35……仕切板、36…
…金網状フイルタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 赤外線光源部、測定セル部および赤外線検出
    部より構成され、測定ガスによる赤外線の吸収量
    から測定成分ガスの濃度を測定する赤外線ガス分
    析計において、測定セル部を、測定ガスの出入口
    を持ち、かつ長手方向の両側面が赤外線透過窓で
    気密に封じられた筒状外筐体と、該外筐体内に収
    容された筒状フイルタとから構成し、該フイルタ
    の両端を外筐体に固定し、フイルタの外側にガス
    入口から外筐体との隙間を通つてガス出口に至る
    測定ガス流路を形成し、フイルタの内側に上記透
    過窓を経由する赤外線の光路を形成したことを特
    徴とする赤外線ガス分析計。 2 特許請求の範囲第1項記載の赤外線ガス分析
    計において、筒状フイルタとして、筒状繊維質あ
    るいは多孔質焼結体からなる第1層と、筒状金網
    あるいは第1層より目の粗い多孔質焼結体からな
    り第1層を覆う第2層とを備えた積層形フイルタ
    を用いたことを特徴とする赤外線ガス分析計。
JP58214442A 1983-11-15 1983-11-15 赤外線ガス分析計 Granted JPS60105946A (ja)

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