JPS60105946A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents
赤外線ガス分析計Info
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- JPS60105946A JPS60105946A JP58214442A JP21444283A JPS60105946A JP S60105946 A JPS60105946 A JP S60105946A JP 58214442 A JP58214442 A JP 58214442A JP 21444283 A JP21444283 A JP 21444283A JP S60105946 A JPS60105946 A JP S60105946A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/37—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using pneumatic detection
-
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- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/59—Transmissivity
- G01N21/61—Non-dispersive gas analysers
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
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。
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だめに第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によシ断続された
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１０゜１１を配置し、測定ガスの導入口１５と
排出口１６を持った構造をしており、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Ｉ
Ｍ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によシ検出され電気信号に変換
される。
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によシ断続された
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１０゜１１を配置し、測定ガスの導入口１５と
排出口１６を持った構造をしており、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Ｉ
Ｍ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によシ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１．．１２、体積をＶＩ＋ｖ２、
検出器封入ガス濃度をＣ６、測定セル入射光量をＩＱλ
）、測定セル長をｔ１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、： ＩＭ（，２，）（ｔ−
（α８十βＭＣｏ）Ｌ） ＋１１（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＼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＼で工Ｍ（え
、）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、α、βは中心波長λ、における測定
成分Ｍ ガス、ダストの吸光係数である。
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１．．１２、体積をＶＩ＋ｖ２、
検出器封入ガス濃度をＣ６、測定セル入射光量をＩＱλ
）、測定セル長をｔ１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、： ＩＭ（，２，）（ｔ−
（α８十βＭＣｏ）Ｌ） ＋１１（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＼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＼で工Ｍ（え
、）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、α、βは中心波長λ、における測定
成分Ｍ ガス、ダストの吸光係数である。
しだがって、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。
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段目の粗フィ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段目のミクロスイルタ２
７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。
トを除去する第１段目の粗フィ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段目のミクロスイルタ２
７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。
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。
このよう々場合には、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っているが、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磨
製とするので、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
っている。
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っているが、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磨
製とするので、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
っている。
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っている欠点ゝを除
き、直接ダストを含む測定ガスを赤外線ガス分析計に導
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。
処理系を含む赤外線ガス分析計の持っている欠点ゝを除
き、直接ダストを含む測定ガスを赤外線ガス分析計に導
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。
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、筒状ガスフィルりと両側面に赤外線透過窓を持
ち、前記フィルり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ィルタの外周にそって測定ガスを
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。
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、筒状ガスフィルりと両側面に赤外線透過窓を持
ち、前記フィルり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ィルタの外周にそって測定ガスを
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。
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３
０，３１、円筒状ガスフィルタ３３、内面が円筒状をな
す外筐体３４から成る。図におりて、ガスフィルタ材、
例えば石英繊維あるいはセラミック多孔性焼結体から成
る円筒状フィルタ３３は、外部筐体３４に、取りはずし
可能に、しかもフィ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ラし ム紮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１例えば金
属９合金あるいはセラミックから成り、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
円筒状フィルタ３３の長さ方向に同フィルタとの間に拡
散空間３２を持つ構造となっている。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、各々円筒状ガスフィルタ３３の円周方向
にそって流れ、排出口１６で再び一体となって排出され
る。この構造は測定セル長が短い場合に特に有効である
。
つを示す。この測定セルは基本的には赤外線透過窓部３
０，３１、円筒状ガスフィルタ３３、内面が円筒状をな
す外筐体３４から成る。図におりて、ガスフィルタ材、
例えば石英繊維あるいはセラミック多孔性焼結体から成
る円筒状フィルタ３３は、外部筐体３４に、取りはずし
可能に、しかもフィ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ラし ム紮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１例えば金
属９合金あるいはセラミックから成り、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
円筒状フィルタ３３の長さ方向に同フィルタとの間に拡
散空間３２を持つ構造となっている。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、各々円筒状ガスフィルタ３３の円周方向
にそって流れ、排出口１６で再び一体となって排出され
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（ａｌ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） 、 （１））
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ィルタ３３
の円周方向にそって、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。
示したもので、基本的には第３図（ａ） 、 （１））
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ィルタ３３
の円周方向にそって、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（ａｌ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図の具体例と同じであるが
、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っている。
したもので、基本構成は第３図の具体例と同じであるが
、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っている。
したがって、この実施例の場合には、第５図（ｂｌに示
したように測定ガスは円筒状ガスフィルタ３３の円周ぺ
一周回転することになシ、測定ガス流Ｗ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
すためにしきシ板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’ＸＥＩＬ化炭素を化炭酸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。
したように測定ガスは円筒状ガスフィルタ３３の円周ぺ
一周回転することになシ、測定ガス流Ｗ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
すためにしきシ板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’ＸＥＩＬ化炭素を化炭酸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、第一層フィルタとして
の繊維状あるいは焼結体から成る円筒フィルタ３３の外
側表面に、第二層フィルタとして金網状あるいは第一層
フィルタよりも目の粗いフィルタ、例えばセラミック焼
結体から成る円筒フィルタ３６を積層にした構造になっ
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、フィルタ部の目４
パ す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。
造を示す。本実施例においては、第一層フィルタとして
の繊維状あるいは焼結体から成る円筒フィルタ３３の外
側表面に、第二層フィルタとして金網状あるいは第一層
フィルタよりも目の粗いフィルタ、例えばセラミック焼
結体から成る円筒フィルタ３６を積層にした構造になっ
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、フィルタ部の目４
パ す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、
例えばフィルタ層を３層以上に積層にするとか、セラミ
ックフィルタの代りに焼結金属フィ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。
の精神の範囲で多くの他の改良をなしえるものであり、
例えばフィルタ層を３層以上に積層にするとか、セラミ
ックフィルタの代りに焼結金属フィ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。
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
筒状ガスフィルタ、外部筐体、赤外線透過窓で構成し、
円筒状ガスフィルタと内面が同軸な円筒状外部筐体との
空間に、ガスフィルタの円周にそっ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。
外線ガス分析計において、測定セルとして基本的には円
筒状ガスフィルタ、外部筐体、赤外線透過窓で構成し、
円筒状ガスフィルタと内面が同軸な円筒状外部筐体との
空間に、ガスフィルタの円周にそっ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。
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ｆｂ）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・・・円筒状ガスフィルタ、３４・・・円
筒状Ｔ３ 図 （幻 ３４ ブイ’３Ｑ臼 （ｂ〕 、ｊ４− ジｌ’ ４ ０ （ｂ） ＴＳｍ（（１） 、７−３ Ｔ ｓ 口 （す “ンｉ′ 乙 ｆｐ （ａ） ４− ７ ６ 図 （ｂ）
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ｆｂ）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・・・円筒状ガスフィルタ、３４・・・円
筒状Ｔ３ 図 （幻 ３４ ブイ’３Ｑ臼 （ｂ〕 、ｊ４− ジｌ’ ４ ０ （ｂ） ＴＳｍ（（１） 、７−３ Ｔ ｓ 口 （す “ンｉ′ 乙 ｆｐ （ａ） ４− ７ ６ 図 （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ）赤外線光源部、測定セル部および赤外線検出部よ多
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
セル部を筒状フィルタと、測定ガスの出入口を持ち、前
記フィルタと内面が同軸の筒状外筐体とで構成し、該筐
体の両側面に赤外線透過窓を配置するとともに、前記筒
状フィルタと筒状外筐体の間隙に、筒状フィルタの外周
にそって測定ガスを流すことを特徴とする赤外線ガス分
析計。 ２、特許請求の範ＩＩＪＩｌ第１項記載の赤外線ガス分
析計において、筒状フィルタとして、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がらなり第１層を覆う第
２層とを備えた積層形フィルタを用いたことを特徴とす
る赤外線ガス分析計。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP58214442A JPS60105946A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 赤外線ガス分析計 |
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| US06/672,091 US4622464A (en) | 1983-11-15 | 1984-11-15 | Infrared gas analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP58214442A JPS60105946A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 赤外線ガス分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPS649568B2 JPS649568B2 (ja) | 1989-02-17 |
Family
ID=16655839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58214442A Granted JPS60105946A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 赤外線ガス分析計 |
Country Status (3)
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- 1984-11-15 US US06/672,091 patent/US4622464A/en not_active Expired - Fee Related
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