JP2003050203A - 非分散型赤外吸収式ガス分析装置及び分析方法 - Google Patents
非分散型赤外吸収式ガス分析装置及び分析方法Info
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- JP2003050203A JP2003050203A JP2001237000A JP2001237000A JP2003050203A JP 2003050203 A JP2003050203 A JP 2003050203A JP 2001237000 A JP2001237000 A JP 2001237000A JP 2001237000 A JP2001237000 A JP 2001237000A JP 2003050203 A JP2003050203 A JP 2003050203A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水分の共存下で、ガス成分（例えばＣＯとＨ
2 Ｏ）の濃度を正確に測定する。 【解決手段】 赤外線光源７から試料セル４中の測定ガ
スに照射され測定対象のＣＯ、Ｈ2 Ｏにそれぞれ対応す
る定性用光学フィルタ８Ａ、８Ｂを透過した赤外線量を
赤外線センサ８により検出する。Ｈ2 Ｏ濃度を検出する
際は、Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂの赤外線透過波長
領域の設定により、他のガス成分の干渉影響を受けない
ようにして、赤外線センサ９の出力からＨ2 Ｏ濃度を検
出する（21、22）。ＣＯ濃度を検出する際は、赤外線セ
ンサ９の出力からＨ2 Ｏの干渉分を含むＣＯ濃度を検出
し（23）、Ｈ2 Ｏ濃度に基づいてＨ2 Ｏの干渉分を算出
し（24）、Ｈ2 Ｏの干渉分を含むＣＯ濃度からＨ2 Ｏの
干渉分を減算補正して（25）、真のＣＯ濃度を求める。
2 Ｏ）の濃度を正確に測定する。 【解決手段】 赤外線光源７から試料セル４中の測定ガ
スに照射され測定対象のＣＯ、Ｈ2 Ｏにそれぞれ対応す
る定性用光学フィルタ８Ａ、８Ｂを透過した赤外線量を
赤外線センサ８により検出する。Ｈ2 Ｏ濃度を検出する
際は、Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂの赤外線透過波長
領域の設定により、他のガス成分の干渉影響を受けない
ようにして、赤外線センサ９の出力からＨ2 Ｏ濃度を検
出する（21、22）。ＣＯ濃度を検出する際は、赤外線セ
ンサ９の出力からＨ2 Ｏの干渉分を含むＣＯ濃度を検出
し（23）、Ｈ2 Ｏ濃度に基づいてＨ2 Ｏの干渉分を算出
し（24）、Ｈ2 Ｏの干渉分を含むＣＯ濃度からＨ2 Ｏの
干渉分を減算補正して（25）、真のＣＯ濃度を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定ガスのガス組
成（成分濃度）を分析する非分散型赤外吸収式ガス分析
装置及び分析方法に関する。
成（成分濃度）を分析する非分散型赤外吸収式ガス分析
装置及び分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】混合ガス、特に水蒸気を含む混合ガスの
成分濃度を測定する装置としては、次のような従来例が
ある。 （１）特開平５−７９９８０号 この従来例は、植物光合成における関係成分を測定する
ために、ＣＯ2 及び水分を同時に測定する装置であり、
分散型（赤外波長が分散している方式）のものである。
成分濃度を測定する装置としては、次のような従来例が
ある。 （１）特開平５−７９９８０号 この従来例は、植物光合成における関係成分を測定する
ために、ＣＯ2 及び水分を同時に測定する装置であり、
分散型（赤外波長が分散している方式）のものである。
【０００３】従来、水分共存化におけるＣＯ2 測定装置
では、冷却器等により除湿してからＣＯ2 を検出するの
が、一般的であった。この従来例は、除湿せずにＣＯ2
と一緒に水分濃度を測定し、ＣＯ2 が水分により干渉影
響を受けることから、ＣＯ2については水分干渉影響補
正を行っている。ここでの補正は、試料中の圧力変動に
おける補正手段を特徴としており、これは赤外吸収のラ
ンバートベールの法則に基づき理論的な補正式を導き出
し、その補正手段として多項式に置換して演算してい
る。また、同様に温度変化についても温度補正を必要と
する構成である。
では、冷却器等により除湿してからＣＯ2 を検出するの
が、一般的であった。この従来例は、除湿せずにＣＯ2
と一緒に水分濃度を測定し、ＣＯ2 が水分により干渉影
響を受けることから、ＣＯ2については水分干渉影響補
正を行っている。ここでの補正は、試料中の圧力変動に
おける補正手段を特徴としており、これは赤外吸収のラ
ンバートベールの法則に基づき理論的な補正式を導き出
し、その補正手段として多項式に置換して演算してい
る。また、同様に温度変化についても温度補正を必要と
する構成である。
【０００４】しかし、この従来例では、先ず、基本が分
散型のため高価で構造が複雑であることが欠点として挙
げられるが、性能の観点で言うと、ＣＯ2 について水分
干渉影響補正を行う際に、水分が不飽和状態のときには
基本となる水分の濃度を精度良く測定できないという欠
点を有している。これは、試料セル内において、水分が
常に飽和水蒸気分圧相当存在する条件であれば、温度補
正だけで水分濃度を理論的に求めることができるが、不
飽和水蒸気分圧相当の条件では、水分濃度補正の保証は
認められない。
散型のため高価で構造が複雑であることが欠点として挙
げられるが、性能の観点で言うと、ＣＯ2 について水分
干渉影響補正を行う際に、水分が不飽和状態のときには
基本となる水分の濃度を精度良く測定できないという欠
点を有している。これは、試料セル内において、水分が
常に飽和水蒸気分圧相当存在する条件であれば、温度補
正だけで水分濃度を理論的に求めることができるが、不
飽和水蒸気分圧相当の条件では、水分濃度補正の保証は
認められない。
【０００５】すなわち、飽和水蒸気の場合、赤外吸収法
にて水分濃度を求める必要は全くなく、逆に不飽和水蒸
気分圧相当の試料条件の場合は、赤外吸収法にて濃度測
定をする必要があり、このときには温度と同時に絶対湿
度、もしくは相対湿度を知り、温度と湿度による補正を
行わせる必要がある。ＣＯ2 について水分干渉影響を正
しく補正するためには、基準となる水分濃度を正しく測
定することが重要であるが、この構成では水分濃度の正
確な測定ができないため、ＣＯ2 の水分による干渉影響
量が不正確になり、結果としてＣＯ2 の濃度を精度良く
測定できないという問題点がある。
にて水分濃度を求める必要は全くなく、逆に不飽和水蒸
気分圧相当の試料条件の場合は、赤外吸収法にて濃度測
定をする必要があり、このときには温度と同時に絶対湿
度、もしくは相対湿度を知り、温度と湿度による補正を
行わせる必要がある。ＣＯ2 について水分干渉影響を正
しく補正するためには、基準となる水分濃度を正しく測
定することが重要であるが、この構成では水分濃度の正
確な測定ができないため、ＣＯ2 の水分による干渉影響
量が不正確になり、結果としてＣＯ2 の濃度を精度良く
測定できないという問題点がある。
【０００６】（２）特開平１０−１２３０５２号
この従来例は、非分散赤外吸収分析計及びその干渉補正
方法に関するものであるが、水分濃度を直接検出する構
成となっていない。従って、水分濃度が濃い条件では試
料セル内で結露を起こし精度良い検出が困難であり、Ｃ
Ｏ、ＣＯ2 濃度の補正が正しくできないという問題点が
ある。別の言葉で言うと、この従来例は、試料中に存在
する水分濃度レベル（概略７％程度＝温度４０℃、相対
湿度１００％のときの水分濃度に相当する濃度）が限界
と言える。
方法に関するものであるが、水分濃度を直接検出する構
成となっていない。従って、水分濃度が濃い条件では試
料セル内で結露を起こし精度良い検出が困難であり、Ｃ
Ｏ、ＣＯ2 濃度の補正が正しくできないという問題点が
ある。別の言葉で言うと、この従来例は、試料中に存在
する水分濃度レベル（概略７％程度＝温度４０℃、相対
湿度１００％のときの水分濃度に相当する濃度）が限界
と言える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例について、
問題点を整理すると、次のようになる。 （１）特開平５−７９９８０号は、試料組成比を損なわ
ない構成であるが、基準としている試料中水分濃度が不
飽和水蒸気分圧相当のときは、正しく水分濃度が測定で
きず、これによりガス成分の濃度を正確に測定できな
い。
問題点を整理すると、次のようになる。 （１）特開平５−７９９８０号は、試料組成比を損なわ
ない構成であるが、基準としている試料中水分濃度が不
飽和水蒸気分圧相当のときは、正しく水分濃度が測定で
きず、これによりガス成分の濃度を正確に測定できな
い。
【０００８】（２）特開平１０−１２３０５２号は、水
分濃度がある特定条件以下（大気レベル）の場合にかぎ
り適用できる条件付きの方法であり、条件範囲外では除
湿を必要とするものである。このため、除湿により試料
中成分組成を損なうことになるなど、水分とガス成分と
の同時測定が極めて困難である。本発明は、これらの問
題点を解決し、水分の共存下でも、水分濃度の多少に関
わらず、測定ガス中のガス成分の濃度を正確に測定する
ことのできる非分散型赤外吸収式ガス分析装置及び分析
方法を提供することを目的とする。
分濃度がある特定条件以下（大気レベル）の場合にかぎ
り適用できる条件付きの方法であり、条件範囲外では除
湿を必要とするものである。このため、除湿により試料
中成分組成を損なうことになるなど、水分とガス成分と
の同時測定が極めて困難である。本発明は、これらの問
題点を解決し、水分の共存下でも、水分濃度の多少に関
わらず、測定ガス中のガス成分の濃度を正確に測定する
ことのできる非分散型赤外吸収式ガス分析装置及び分析
方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１（又
は請求項１０）の発明では、赤外線光源から試料セル中
の測定ガスに照射され測定ガス中の２つ以上のガス成分
にそれぞれ対応する定性用光学フィルタを透過した赤外
線量を赤外線センサにより検出し、該赤外線センサの出
力に基づいて前記ガス成分の濃度を測定する非分散型赤
外吸収式ガス分析装置（又は分析方法）において、前記
測定ガス中に少なくとも第１のガス成分と第２のガス成
分とが存在し、前記各定性用光学フィルタの赤外線透過
波長領域の設定により、前記第１のガス成分濃度に対応
する赤外線センサ出力が前記第２のガス成分濃度に対応
する干渉影響を受け、前記第２のガス成分濃度に対応す
る赤外線センサ出力が他のガス成分濃度による干渉影響
を実質的に受けない条件下において、前記第２のガス成
分濃度に対応する赤外線センサ出力に基づいて、前記第
１のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力への前記
第２のガス成分濃度に対応する干渉分を算出する手段
（又はステップ）と、前記第１のガス成分濃度に対応す
る赤外線センサ出力を前記第２のガス成分濃度に対応す
る干渉分により補正する手段（又はステップ）とを有
し、前記第１のガス成分の濃度を前記第１のガス成分濃
度に対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づいて
算出することを特徴とする。
は請求項１０）の発明では、赤外線光源から試料セル中
の測定ガスに照射され測定ガス中の２つ以上のガス成分
にそれぞれ対応する定性用光学フィルタを透過した赤外
線量を赤外線センサにより検出し、該赤外線センサの出
力に基づいて前記ガス成分の濃度を測定する非分散型赤
外吸収式ガス分析装置（又は分析方法）において、前記
測定ガス中に少なくとも第１のガス成分と第２のガス成
分とが存在し、前記各定性用光学フィルタの赤外線透過
波長領域の設定により、前記第１のガス成分濃度に対応
する赤外線センサ出力が前記第２のガス成分濃度に対応
する干渉影響を受け、前記第２のガス成分濃度に対応す
る赤外線センサ出力が他のガス成分濃度による干渉影響
を実質的に受けない条件下において、前記第２のガス成
分濃度に対応する赤外線センサ出力に基づいて、前記第
１のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力への前記
第２のガス成分濃度に対応する干渉分を算出する手段
（又はステップ）と、前記第１のガス成分濃度に対応す
る赤外線センサ出力を前記第２のガス成分濃度に対応す
る干渉分により補正する手段（又はステップ）とを有
し、前記第１のガス成分の濃度を前記第１のガス成分濃
度に対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づいて
算出することを特徴とする。
【００１０】請求項２の発明では、前記第１のガス成分
はＣＯであり、前記第２のガス成分はＨ2 Ｏであること
を特徴とする。請求項３（又は請求項１１）の発明で
は、赤外線光源から試料セル中の測定ガスに照射され測
定ガス中の３つ以上のガス成分にそれぞれ対応する定性
用光学フィルタを透過した赤外線量を赤外線センサによ
り検出し、該赤外線センサの出力に基づいて前記ガス成
分の濃度を測定する非分散型赤外吸収式ガス分析装置
（又は分析方法）において、前記測定ガス中に少なくと
も第１のガス成分と第２のガス成分と第３のガス成分と
が存在し、前記各定性用光学フィルタの赤外線透過波長
領域の設定により、前記第１のガス成分濃度に対応する
赤外線センサ出力が前記第２のガス成分濃度と前記第３
のガス成分濃度とに対応する干渉影響を受け、前記第２
のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力が他のガス
成分濃度による干渉影響を実質的に受けず、前記第３の
ガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力が前記第２の
ガス成分濃度に対応する干渉影響を受け、前記第１のガ
ス成分濃度による干渉影響を実質的に受けない条件下に
おいて、前記第２のガス成分濃度に対応する赤外線セン
サ出力に基づいて、前記第１及び第３のガス成分濃度に
対応する赤外線センサ出力への前記第２のガス成分濃度
に対応する干渉分をそれぞれ算出する手段（又はステッ
プ）と、前記第３のガス成分濃度に対応する赤外線セン
サ出力を前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分によ
り補正する手段（又はステップ）と、前記第３のガス成
分濃度に対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づ
いて、前記第１のガス成分濃度に対応する赤外線センサ
出力への前記第３のガス成分濃度に対応する干渉分を算
出する手段（又はステップ）と、前記第１のガス成分濃
度に対応する赤外線センサ出力を前記第２のガス成分濃
度に対応する干渉分と前記第３のガス成分濃度に対応す
る干渉分とにより補正する手段（又はステップ）とを有
し、前記第１のガス成分の濃度を前記第１のガス成分濃
度に対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づいて
算出することを特徴とする。
はＣＯであり、前記第２のガス成分はＨ2 Ｏであること
を特徴とする。請求項３（又は請求項１１）の発明で
は、赤外線光源から試料セル中の測定ガスに照射され測
定ガス中の３つ以上のガス成分にそれぞれ対応する定性
用光学フィルタを透過した赤外線量を赤外線センサによ
り検出し、該赤外線センサの出力に基づいて前記ガス成
分の濃度を測定する非分散型赤外吸収式ガス分析装置
（又は分析方法）において、前記測定ガス中に少なくと
も第１のガス成分と第２のガス成分と第３のガス成分と
が存在し、前記各定性用光学フィルタの赤外線透過波長
領域の設定により、前記第１のガス成分濃度に対応する
赤外線センサ出力が前記第２のガス成分濃度と前記第３
のガス成分濃度とに対応する干渉影響を受け、前記第２
のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力が他のガス
成分濃度による干渉影響を実質的に受けず、前記第３の
ガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力が前記第２の
ガス成分濃度に対応する干渉影響を受け、前記第１のガ
ス成分濃度による干渉影響を実質的に受けない条件下に
おいて、前記第２のガス成分濃度に対応する赤外線セン
サ出力に基づいて、前記第１及び第３のガス成分濃度に
対応する赤外線センサ出力への前記第２のガス成分濃度
に対応する干渉分をそれぞれ算出する手段（又はステッ
プ）と、前記第３のガス成分濃度に対応する赤外線セン
サ出力を前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分によ
り補正する手段（又はステップ）と、前記第３のガス成
分濃度に対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づ
いて、前記第１のガス成分濃度に対応する赤外線センサ
出力への前記第３のガス成分濃度に対応する干渉分を算
出する手段（又はステップ）と、前記第１のガス成分濃
度に対応する赤外線センサ出力を前記第２のガス成分濃
度に対応する干渉分と前記第３のガス成分濃度に対応す
る干渉分とにより補正する手段（又はステップ）とを有
し、前記第１のガス成分の濃度を前記第１のガス成分濃
度に対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づいて
算出することを特徴とする。
【００１１】請求項４の発明では、前記第１のガス成分
はＣＯであり、前記第２のガス成分はＨ2 Ｏであり、前
記第３のガス成分はＣＯ2 であることを特徴とする。請
求項２又は請求項４の場合、Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ
の赤外線透過波長領域は、５．７〜６．１μｍの範囲内
に設定することが望ましい（請求項５）。また、ＣＯ定
性用光学フィルタの赤外線透過波長領域は、４．５〜
４．６μｍの範囲内に設定することが望ましい（請求項
６）。
はＣＯであり、前記第２のガス成分はＨ2 Ｏであり、前
記第３のガス成分はＣＯ2 であることを特徴とする。請
求項２又は請求項４の場合、Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ
の赤外線透過波長領域は、５．７〜６．１μｍの範囲内
に設定することが望ましい（請求項５）。また、ＣＯ定
性用光学フィルタの赤外線透過波長領域は、４．５〜
４．６μｍの範囲内に設定することが望ましい（請求項
６）。
【００１２】請求項７の発明では、前記赤外線光源、前
記試料セル及び前記赤外線センサは、測定対象の複数の
ガス成分について共通に設けられる一方、前記定性用光
学フィルタは、測定対象の複数のガス成分のそれぞれに
対応して複数設けられ、いずれか１つが赤外線の光路中
に位置するように連続的に切換える切換装置を有し、こ
の切換えに同期して前記赤外線センサから各ガス成分に
ついての赤外線量を検出することを特徴とする。
記試料セル及び前記赤外線センサは、測定対象の複数の
ガス成分について共通に設けられる一方、前記定性用光
学フィルタは、測定対象の複数のガス成分のそれぞれに
対応して複数設けられ、いずれか１つが赤外線の光路中
に位置するように連続的に切換える切換装置を有し、こ
の切換えに同期して前記赤外線センサから各ガス成分に
ついての赤外線量を検出することを特徴とする。
【００１３】請求項８の発明では、前記赤外線光源、前
記試料セル、前記定性用光学フィルタ及び前記赤外線セ
ンサは、測定対象の複数のガス成分のそれぞれに対応し
て複数設けられ、前記各試料セルに同じ測定ガスを個別
に導入することを特徴とする。請求項９の発明では、前
記各試料セルに導入される測定ガスの導入状態を検出す
る手段を有し、導入の時間差により、前記各赤外線セン
サからの赤外線量の検出タイミングを調整することを特
徴とする。
記試料セル、前記定性用光学フィルタ及び前記赤外線セ
ンサは、測定対象の複数のガス成分のそれぞれに対応し
て複数設けられ、前記各試料セルに同じ測定ガスを個別
に導入することを特徴とする。請求項９の発明では、前
記各試料セルに導入される測定ガスの導入状態を検出す
る手段を有し、導入の時間差により、前記各赤外線セン
サからの赤外線量の検出タイミングを調整することを特
徴とする。
【００１４】
【発明の効果】請求項１（又は請求項１０）及び請求項
２の発明によれば、各定性用光学フィルタの赤外線透過
波長領域の設定により、他のガス成分の干渉影響を受け
ない第２のガス成分（例えばＨ2 Ｏ）について、その真
の濃度を測定でき、更に、これに基づいて、第１のガス
成分（例えばＣＯ）への干渉分を算出して補正すること
で、第１のガス成分（例えばＣＯ）の濃度を正確に測定
することが可能となる。
２の発明によれば、各定性用光学フィルタの赤外線透過
波長領域の設定により、他のガス成分の干渉影響を受け
ない第２のガス成分（例えばＨ2 Ｏ）について、その真
の濃度を測定でき、更に、これに基づいて、第１のガス
成分（例えばＣＯ）への干渉分を算出して補正すること
で、第１のガス成分（例えばＣＯ）の濃度を正確に測定
することが可能となる。
【００１５】これにより、水分の共存下でも、除湿する
ことなく、すなわち測定ガス中の成分の組成比を損なう
ことなく、測定ガス中のガス成分の濃度を正確に測定可
能となる。また、第２のガス成分（例えばＨ2 Ｏ）の濃
度を第１のガス成分（例えばＣＯ）への干渉分に変換す
る手段を備えていればよく、簡単な演算で精度良く測定
可能となる。
ことなく、すなわち測定ガス中の成分の組成比を損なう
ことなく、測定ガス中のガス成分の濃度を正確に測定可
能となる。また、第２のガス成分（例えばＨ2 Ｏ）の濃
度を第１のガス成分（例えばＣＯ）への干渉分に変換す
る手段を備えていればよく、簡単な演算で精度良く測定
可能となる。
【００１６】尚、Ｈ2 ＯとＣＯとの共存下でのＣＯ濃度
の測定のみならず、Ｈ2 ＯとＣＯ2、Ｈ2 ＯとＮＨ3 、
Ｈ2 ＯとＮ2 Ｏなどの共存下でも、同様の方式で、Ｈ2
Ｏ濃度と共に、ＣＯ2 濃度、ＮＨ3 濃度、Ｎ2 Ｏ濃度な
どを測定可能であることは言うまでもない、請求項３
（又は請求項１１）及び請求項４の発明によれば、第１
のガス成分（例えばＣＯ）が第２のガス成分（例えばＨ
2 Ｏ）以外の第３のガス成分（例えばＣＯ2 ）の干渉影
響を受けるときは、第３のガス成分（例えばＣＯ2 ）の
濃度を同様に測定し、これに基づいて、第３のガス成分
（例えばＣＯ2 ）による第１のガス成分（例えばＣＯ）
への干渉分についても算出して補正することで、第１の
ガス成分（例えばＣＯ）の濃度を正確に測定することが
可能となる。
の測定のみならず、Ｈ2 ＯとＣＯ2、Ｈ2 ＯとＮＨ3 、
Ｈ2 ＯとＮ2 Ｏなどの共存下でも、同様の方式で、Ｈ2
Ｏ濃度と共に、ＣＯ2 濃度、ＮＨ3 濃度、Ｎ2 Ｏ濃度な
どを測定可能であることは言うまでもない、請求項３
（又は請求項１１）及び請求項４の発明によれば、第１
のガス成分（例えばＣＯ）が第２のガス成分（例えばＨ
2 Ｏ）以外の第３のガス成分（例えばＣＯ2 ）の干渉影
響を受けるときは、第３のガス成分（例えばＣＯ2 ）の
濃度を同様に測定し、これに基づいて、第３のガス成分
（例えばＣＯ2 ）による第１のガス成分（例えばＣＯ）
への干渉分についても算出して補正することで、第１の
ガス成分（例えばＣＯ）の濃度を正確に測定することが
可能となる。
【００１７】ここで、第２のガス成分をＨ2 Ｏとする場
合、請求項５の発明のように、Ｈ2Ｏ定性用光学フィル
タの赤外線透過波長領域を、５．７〜６．１μｍの範囲
内に設定することで、考え得る他の共存ガス成分の干渉
影響を受けないようにすることができ、補正の前提とな
るＨ2 Ｏ濃度を正確に測定可能となる。また、第１のガ
ス成分をＣＯとする場合、請求項６の発明のように、Ｃ
Ｏ定性用光学フィルタの赤外線透過波長領域を、４．５
〜４．６μｍの範囲内に設定することで、Ｈ2 Ｏの干渉
影響を大幅に少なくすることができ、干渉分の補正の負
担を少なくすることができるので、より正確にＣＯ濃度
を測定可能となる。
合、請求項５の発明のように、Ｈ2Ｏ定性用光学フィル
タの赤外線透過波長領域を、５．７〜６．１μｍの範囲
内に設定することで、考え得る他の共存ガス成分の干渉
影響を受けないようにすることができ、補正の前提とな
るＨ2 Ｏ濃度を正確に測定可能となる。また、第１のガ
ス成分をＣＯとする場合、請求項６の発明のように、Ｃ
Ｏ定性用光学フィルタの赤外線透過波長領域を、４．５
〜４．６μｍの範囲内に設定することで、Ｈ2 Ｏの干渉
影響を大幅に少なくすることができ、干渉分の補正の負
担を少なくすることができるので、より正確にＣＯ濃度
を測定可能となる。
【００１８】請求項７の発明によれば、定性用光学フィ
ルタ以外を共通化することで、試料セル内に導入される
測定ガスの同一性を担保でき、定性用光学フィルタは連
続的に切換え、この切換えに同期して赤外線センサから
各ガス成分についての赤外線量を検出することで、装置
構成を簡素化できると共に、短時間での切換えにより測
定タイミングの同一性を確保することができる。
ルタ以外を共通化することで、試料セル内に導入される
測定ガスの同一性を担保でき、定性用光学フィルタは連
続的に切換え、この切換えに同期して赤外線センサから
各ガス成分についての赤外線量を検出することで、装置
構成を簡素化できると共に、短時間での切換えにより測
定タイミングの同一性を確保することができる。
【００１９】請求項８の発明によれば、試料セル等を個
別に設けることで、各ガス成分の測定を最適に行うため
にセル長などを個別最適化することが可能となる。請求
項９の発明によれば、試料セル等を個別に設けた場合
に、各試料セルに導入される測定ガスの導入状態を検出
し、導入の時間差により、各赤外線センサからの赤外線
量の検出タイミングを調整することで、各試料セル間に
て同時性のある測定データを取得できる。
別に設けることで、各ガス成分の測定を最適に行うため
にセル長などを個別最適化することが可能となる。請求
項９の発明によれば、試料セル等を個別に設けた場合
に、各試料セルに導入される測定ガスの導入状態を検出
し、導入の時間差により、各赤外線センサからの赤外線
量の検出タイミングを調整することで、各試料セル間に
て同時性のある測定データを取得できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。先ず本発明の第１実施形態につい
て説明する。本実施形態では、測定ガス（例えば内燃機
関の排気ガスや燃料電池での燃料ガス）中に、少なくと
も、第１のガス成分としてのＣＯと、第２のガス成分と
してのＨ2 Ｏとが共存する場合に、Ｈ 2 Ｏ濃度と共に、
ＣＯ濃度を測定する。
に基づいて説明する。先ず本発明の第１実施形態につい
て説明する。本実施形態では、測定ガス（例えば内燃機
関の排気ガスや燃料電池での燃料ガス）中に、少なくと
も、第１のガス成分としてのＣＯと、第２のガス成分と
してのＨ2 Ｏとが共存する場合に、Ｈ 2 Ｏ濃度と共に、
ＣＯ濃度を測定する。
【００２１】図１は、第１実施形態での非分散型赤外吸
収式ガス分析装置のシステム図である。試料管１を流れ
る測定ガスの一部が試料導入管２によりサンプリングさ
れ、試料中のカーボンミストを除去するミストフィルタ
３を経て、試料セル４内に導入される。また、試料セル
４につながる排出管５には試料サンプリングするために
ポンプ６が設けられている。尚、試料セル４及びこれへ
の試料導入管２等は、測定ガス中のＨ2 Ｏが結露しない
温度に設定されている。
収式ガス分析装置のシステム図である。試料管１を流れ
る測定ガスの一部が試料導入管２によりサンプリングさ
れ、試料中のカーボンミストを除去するミストフィルタ
３を経て、試料セル４内に導入される。また、試料セル
４につながる排出管５には試料サンプリングするために
ポンプ６が設けられている。尚、試料セル４及びこれへ
の試料導入管２等は、測定ガス中のＨ2 Ｏが結露しない
温度に設定されている。
【００２２】試料セル４の一端側には、試料セル４内の
測定ガスに赤外線を照射する赤外線光源７が配置され、
他端側には、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ又はＨ2 Ｏ定
性用光学フィルタ８Ｂを介して、赤外線センサ９が配置
されている。ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ及びＨ2 Ｏ定
性用光学フィルタ８Ｂは、切換装置としての、モータ１
０により回転駆動される赤外断続チョッパ１１上に、図
２に示すように、１８０度間隔で配置してある。また、
赤外断続チョッパ１１の回転位置を検出するため、位置
認識センサ１２が設けられている。
測定ガスに赤外線を照射する赤外線光源７が配置され、
他端側には、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ又はＨ2 Ｏ定
性用光学フィルタ８Ｂを介して、赤外線センサ９が配置
されている。ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ及びＨ2 Ｏ定
性用光学フィルタ８Ｂは、切換装置としての、モータ１
０により回転駆動される赤外断続チョッパ１１上に、図
２に示すように、１８０度間隔で配置してある。また、
赤外断続チョッパ１１の回転位置を検出するため、位置
認識センサ１２が設けられている。
【００２３】ここにおいて、赤外線光源７から照射され
た赤外線は、試料セル４内の測定ガス中の２元素分子で
あるＣＯ及びＨ2 Ｏにより、その一部が吸収される。す
なわち、図１０にＣＯ及びＨ2 Ｏの赤外吸収波長特性
（波長−吸光度特性）を示すように、この特性に従っ
て、それぞれ特定波長の赤外線が、ＣＯ濃度及びＨ2 Ｏ
濃度に応じた量、吸収される。
た赤外線は、試料セル４内の測定ガス中の２元素分子で
あるＣＯ及びＨ2 Ｏにより、その一部が吸収される。す
なわち、図１０にＣＯ及びＨ2 Ｏの赤外吸収波長特性
（波長−吸光度特性）を示すように、この特性に従っ
て、それぞれ特定波長の赤外線が、ＣＯ濃度及びＨ2 Ｏ
濃度に応じた量、吸収される。
【００２４】このような吸収作用を受けた後、残りの赤
外線は試料セル４の反対側に配置されたＣＯ定性用光学
フィルタ８Ａ又はＨ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂを経
て、赤外線センサ９に達する。このとき、赤外断続チョ
ッパ１１を連続的に回転させて、測定ガスの同一性が損
なわれないような短い時間間隔（例えばｍｓオーダー）
で、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａと、Ｈ2 Ｏ定性用フィ
ルタ８Ｂとを切換えることで、ＣＯ定性用光学フィルタ
８Ａが光路中にある場合は、これを透過した赤外線量が
赤外線センサ９により検出される。
外線は試料セル４の反対側に配置されたＣＯ定性用光学
フィルタ８Ａ又はＨ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂを経
て、赤外線センサ９に達する。このとき、赤外断続チョ
ッパ１１を連続的に回転させて、測定ガスの同一性が損
なわれないような短い時間間隔（例えばｍｓオーダー）
で、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａと、Ｈ2 Ｏ定性用フィ
ルタ８Ｂとを切換えることで、ＣＯ定性用光学フィルタ
８Ａが光路中にある場合は、これを透過した赤外線量が
赤外線センサ９により検出される。
【００２５】ここで、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａは、
その透過波長領域を、図１０に示すように、ＣＯの吸光
度が大きく、Ｈ2 Ｏの吸光度が比較的小さい波長領域、
具体的には、４．５〜４．６μｍの範囲に選定されてい
る。この範囲は、Ｈ2 Ｏの干渉影響が小さいので、干渉
分の補正の負担を低減できる。また、Ｈ2 Ｏ定性用光学
フィルタ８Ｂが光路中にある場合は、これを透過した赤
外線量が赤外線センサ９により検出される。
その透過波長領域を、図１０に示すように、ＣＯの吸光
度が大きく、Ｈ2 Ｏの吸光度が比較的小さい波長領域、
具体的には、４．５〜４．６μｍの範囲に選定されてい
る。この範囲は、Ｈ2 Ｏの干渉影響が小さいので、干渉
分の補正の負担を低減できる。また、Ｈ2 Ｏ定性用光学
フィルタ８Ｂが光路中にある場合は、これを透過した赤
外線量が赤外線センサ９により検出される。
【００２６】ここで、Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂ
は、その透過波長領域を、図１０に示すように、Ｈ2 Ｏ
の吸光度が大きく、ＣＯの吸光度が実質的に０である波
長領域、具体的には、５．７〜６．１μｍの範囲に選定
されている。この範囲は、考え得る範囲において他のあ
らゆる共存ガスの干渉影響を受けることがないので、極
めて好適である。
は、その透過波長領域を、図１０に示すように、Ｈ2 Ｏ
の吸光度が大きく、ＣＯの吸光度が実質的に０である波
長領域、具体的には、５．７〜６．１μｍの範囲に選定
されている。この範囲は、考え得る範囲において他のあ
らゆる共存ガスの干渉影響を受けることがないので、極
めて好適である。
【００２７】従って、赤外線センサ９の出力と、位置認
識センサ１２の信号とを、成分特定処理回路２０に入力
することで、この成分特定処理回路２０にて、Ｈ2 Ｏ定
性用光学フィルタ８Ｂが光路中にあるときの赤外線セン
サ９の出力を、Ｈ2 Ｏ検出回路２１に送ることで、Ｈ2
Ｏ濃度検出信号を得ることができ、このＨ2 Ｏ検出回路
２１の出力であるＨ2 Ｏ濃度検出信号をそのまま用い
て、Ｈ2 Ｏ濃度出力回路２２より、正確なＨ2 Ｏ濃度を
出力することができる。
識センサ１２の信号とを、成分特定処理回路２０に入力
することで、この成分特定処理回路２０にて、Ｈ2 Ｏ定
性用光学フィルタ８Ｂが光路中にあるときの赤外線セン
サ９の出力を、Ｈ2 Ｏ検出回路２１に送ることで、Ｈ2
Ｏ濃度検出信号を得ることができ、このＨ2 Ｏ検出回路
２１の出力であるＨ2 Ｏ濃度検出信号をそのまま用い
て、Ｈ2 Ｏ濃度出力回路２２より、正確なＨ2 Ｏ濃度を
出力することができる。
【００２８】尚、赤外線センサ９に入力される赤外線量
と、成分濃度とは、逆比例の関係にあり、最終的に成分
濃度を算出するまでに、変換する必要があるが、ここで
は、説明の便宜のため、赤外線センサ９の出力に基づく
Ｈ2 Ｏ検出回路２１等の出力（Ｈ2 Ｏ濃度検出信号等）
は成分濃度に比例するものとして説明する。一方、成分
特定処理回路２０にて、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａが
光路中にあるときの赤外線センサ９の出力を、ＣＯ＋干
渉検出回路２３に送ることで、干渉分を含むＣＯ濃度検
出信号を得ることができる。
と、成分濃度とは、逆比例の関係にあり、最終的に成分
濃度を算出するまでに、変換する必要があるが、ここで
は、説明の便宜のため、赤外線センサ９の出力に基づく
Ｈ2 Ｏ検出回路２１等の出力（Ｈ2 Ｏ濃度検出信号等）
は成分濃度に比例するものとして説明する。一方、成分
特定処理回路２０にて、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａが
光路中にあるときの赤外線センサ９の出力を、ＣＯ＋干
渉検出回路２３に送ることで、干渉分を含むＣＯ濃度検
出信号を得ることができる。
【００２９】すなわち、図１０の特性からわかるよう
に、Ｈ2 Ｏについては、その定性用光学フィルタ８Ｂの
透過波長領域の設定により、Ｈ2 Ｏ濃度検出信号は他の
ガス成分（ＣＯ等）の干渉影響を受けないが、ＣＯにつ
いては、その定性用光学フィルタ８Ａの透過波長領域を
いかに設定しても、Ｈ2 Ｏの赤外吸収波長領域がワイド
レンジであるため、ＣＯ濃度検出信号はＨ2 Ｏの干渉影
響を受ける。
に、Ｈ2 Ｏについては、その定性用光学フィルタ８Ｂの
透過波長領域の設定により、Ｈ2 Ｏ濃度検出信号は他の
ガス成分（ＣＯ等）の干渉影響を受けないが、ＣＯにつ
いては、その定性用光学フィルタ８Ａの透過波長領域を
いかに設定しても、Ｈ2 Ｏの赤外吸収波長領域がワイド
レンジであるため、ＣＯ濃度検出信号はＨ2 Ｏの干渉影
響を受ける。
【００３０】従って、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａが光
路中にあるときの赤外線センサ９の出力は、ＣＯ濃度分
のみならずＨ2 Ｏによる干渉分を含んでおり、検出回路
２３は、ＣＯ濃度＋干渉分を検出することになる。この
ため、検出回路２３をＣＯ＋干渉検出回路と称してい
る。従って、正確なＣＯ濃度の検出のためには、ＣＯ＋
干渉検出回路２３の出力から、Ｈ2 Ｏによる干渉分を除
去する必要がある。
路中にあるときの赤外線センサ９の出力は、ＣＯ濃度分
のみならずＨ2 Ｏによる干渉分を含んでおり、検出回路
２３は、ＣＯ濃度＋干渉分を検出することになる。この
ため、検出回路２３をＣＯ＋干渉検出回路と称してい
る。従って、正確なＣＯ濃度の検出のためには、ＣＯ＋
干渉検出回路２３の出力から、Ｈ2 Ｏによる干渉分を除
去する必要がある。
【００３１】このため、干渉分算出回路２４と干渉補正
回路２５とを設けている。干渉分算出回路２４は、Ｈ2
Ｏ検出回路２１からのＨ2 Ｏ濃度検出信号を入力し、こ
のＨ2 Ｏ濃度検出信号から、予め実験により求めた変換
テーブルを参照するなどして、ＣＯ濃度検出信号へのＨ
2 Ｏによる干渉分を算出する。干渉補正回路２５は、Ｃ
Ｏ＋干渉検出回路２３からのＨ2 Ｏによる干渉分を含む
ＣＯ濃度検出信号と、干渉分算出回路２４により算出さ
れたＣＯ濃度検出信号へのＨ2 Ｏによる干渉分とを入力
し、ＣＯ濃度検出信号から、Ｈ2 Ｏによる干渉分を減算
補正することで、補正後ＣＯ濃度検出信号を求める。
回路２５とを設けている。干渉分算出回路２４は、Ｈ2
Ｏ検出回路２１からのＨ2 Ｏ濃度検出信号を入力し、こ
のＨ2 Ｏ濃度検出信号から、予め実験により求めた変換
テーブルを参照するなどして、ＣＯ濃度検出信号へのＨ
2 Ｏによる干渉分を算出する。干渉補正回路２５は、Ｃ
Ｏ＋干渉検出回路２３からのＨ2 Ｏによる干渉分を含む
ＣＯ濃度検出信号と、干渉分算出回路２４により算出さ
れたＣＯ濃度検出信号へのＨ2 Ｏによる干渉分とを入力
し、ＣＯ濃度検出信号から、Ｈ2 Ｏによる干渉分を減算
補正することで、補正後ＣＯ濃度検出信号を求める。
【００３２】これにより、干渉補正回路２５の出力であ
る補正後ＣＯ濃度検出信号に基づき、ＣＯ濃度出力回路
２６より、正確なＣＯ濃度を出力することができる。次
に上記の処理の様子を図３により説明する。図３（ａ）
は、Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂによる赤外線透過の
模様を示している。Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂは、
試料中成分組成のうち、測定対象であるＨ2 Ｏ以外の他
のガス成分の干渉影響を受けないように透過波長領域を
選定できるので、Ｈ2 Ｏのみの吸収作用を受けた赤外線
を透過させ、これを検出することで、Ｈ2 Ｏ濃度にのみ
依存するＨ2 Ｏ濃度検出信号を得ることができることを
示している。
る補正後ＣＯ濃度検出信号に基づき、ＣＯ濃度出力回路
２６より、正確なＣＯ濃度を出力することができる。次
に上記の処理の様子を図３により説明する。図３（ａ）
は、Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂによる赤外線透過の
模様を示している。Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂは、
試料中成分組成のうち、測定対象であるＨ2 Ｏ以外の他
のガス成分の干渉影響を受けないように透過波長領域を
選定できるので、Ｈ2 Ｏのみの吸収作用を受けた赤外線
を透過させ、これを検出することで、Ｈ2 Ｏ濃度にのみ
依存するＨ2 Ｏ濃度検出信号を得ることができることを
示している。
【００３３】図３（ｂ）は、ＣＯ定性用光学フィルタ８
Ａによる赤外線透過の模様を示している。ＣＯ定性用光
学フィルタ８Ａは、透過波長領域の選定にかかわらず、
試料中成分組成のうち、測定対象であるＣＯの他、一部
のＨ2 Ｏの吸収作用を受けた赤外線を透過させることか
ら、これにより得られるＣＯ濃度検出信号は、ＣＯ濃度
分と、Ｈ2 Ｏの干渉分との合算値であることを示してい
る。また、Ｈ2 Ｏ濃度よりＣＯ濃度へのＨ2 Ｏの干渉分
を算出できるので、ＣＯ濃度検出信号よりＨ2Ｏの干渉
分を減算補正することにより、真のＣＯ濃度を測定でき
ることを示している。
Ａによる赤外線透過の模様を示している。ＣＯ定性用光
学フィルタ８Ａは、透過波長領域の選定にかかわらず、
試料中成分組成のうち、測定対象であるＣＯの他、一部
のＨ2 Ｏの吸収作用を受けた赤外線を透過させることか
ら、これにより得られるＣＯ濃度検出信号は、ＣＯ濃度
分と、Ｈ2 Ｏの干渉分との合算値であることを示してい
る。また、Ｈ2 Ｏ濃度よりＣＯ濃度へのＨ2 Ｏの干渉分
を算出できるので、ＣＯ濃度検出信号よりＨ2Ｏの干渉
分を減算補正することにより、真のＣＯ濃度を測定でき
ることを示している。
【００３４】次に本発明の第２実施形態について説明す
る。本実施形態では、測定ガス中に、少なくとも、第１
のガス成分としてのＣＯと、第２のガス成分としてのＨ
2 Ｏと、第３ガス成分としてのＣＯ2 とが共存する場合
に、Ｈ2 Ｏ濃度及びＣＯ2 濃度と共に、ＣＯ濃度を測定
する。この場合、図１のシステムのうち、検出部の構成
で異なるのは、モータ１０により回転駆動される赤外断
続チョッパ１１上に、図４に示すように、１２０度間隔
で、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ、Ｈ2 Ｏ定性用光学フ
ィルタ８Ｂ及びＣＯ2定性用光学フィルタ８Ｃを配置し
てある点である。
る。本実施形態では、測定ガス中に、少なくとも、第１
のガス成分としてのＣＯと、第２のガス成分としてのＨ
2 Ｏと、第３ガス成分としてのＣＯ2 とが共存する場合
に、Ｈ2 Ｏ濃度及びＣＯ2 濃度と共に、ＣＯ濃度を測定
する。この場合、図１のシステムのうち、検出部の構成
で異なるのは、モータ１０により回転駆動される赤外断
続チョッパ１１上に、図４に示すように、１２０度間隔
で、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ、Ｈ2 Ｏ定性用光学フ
ィルタ８Ｂ及びＣＯ2定性用光学フィルタ８Ｃを配置し
てある点である。
【００３５】ここで、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ、Ｈ
2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂ及びＣＯ2 定性用光学フィ
ルタ８Ｃは、それぞれの透過波長領域を図１０に示すよ
うに選定されている。従って、Ｈ2 Ｏについての赤外線
センサ９の出力は他のガス成分の干渉影響を受けない。
ＣＯ2 についての赤外線センサ９の出力はＨ2 Ｏによる
干渉影響を受けるが、ＣＯによる干渉影響は受けない。
ＣＯについての赤外線センサ９の出力はＨ2 ＯとＣＯ2
との両方の干渉影響を受けることになる。
2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂ及びＣＯ2 定性用光学フィ
ルタ８Ｃは、それぞれの透過波長領域を図１０に示すよ
うに選定されている。従って、Ｈ2 Ｏについての赤外線
センサ９の出力は他のガス成分の干渉影響を受けない。
ＣＯ2 についての赤外線センサ９の出力はＨ2 Ｏによる
干渉影響を受けるが、ＣＯによる干渉影響は受けない。
ＣＯについての赤外線センサ９の出力はＨ2 ＯとＣＯ2
との両方の干渉影響を受けることになる。
【００３６】従って、この場合は、図１のシステムの信
号処理回路の部分を図５に示すように構成する。Ｈ2 Ｏ
濃度の検出方法及びその構成（２１、２２）について
は、第１実施形態と同一であるので、説明を省略する。
成分特定処理回路２０にて、ＣＯ2 定性用光学フィルタ
８Ｃが光路中にあるときの赤外線センサ９の出力を、Ｃ
Ｏ2 ＋干渉検出回路２７に送ることで、Ｈ2 Ｏの干渉分
を含むＣＯ2 濃度検出信号を得ることができるが、ＣＯ
2 ＋干渉検出回路２７の出力であるＣＯ2 濃度検出信号
は、ＣＯ2 濃度分のみならずＨ2 Ｏによる干渉分を含ん
でいるので、正確なＣＯ2 濃度の検出のためには、ＣＯ
2 ＋干渉検出回路２７の出力から、Ｈ2 Ｏによる干渉分
を除去する必要がある。
号処理回路の部分を図５に示すように構成する。Ｈ2 Ｏ
濃度の検出方法及びその構成（２１、２２）について
は、第１実施形態と同一であるので、説明を省略する。
成分特定処理回路２０にて、ＣＯ2 定性用光学フィルタ
８Ｃが光路中にあるときの赤外線センサ９の出力を、Ｃ
Ｏ2 ＋干渉検出回路２７に送ることで、Ｈ2 Ｏの干渉分
を含むＣＯ2 濃度検出信号を得ることができるが、ＣＯ
2 ＋干渉検出回路２７の出力であるＣＯ2 濃度検出信号
は、ＣＯ2 濃度分のみならずＨ2 Ｏによる干渉分を含ん
でいるので、正確なＣＯ2 濃度の検出のためには、ＣＯ
2 ＋干渉検出回路２７の出力から、Ｈ2 Ｏによる干渉分
を除去する必要がある。
【００３７】このため、干渉分算出回路２８と干渉補正
回路２９とを設けている。干渉分算出回路２８は、Ｈ2
Ｏ検出回路２１からのＨ2 Ｏ濃度検出信号を入力し、こ
のＨ2 Ｏ濃度検出信号から、予め実験により求めた変換
テーブルを参照するなどして、ＣＯ2 濃度検出信号への
Ｈ2 Ｏによる干渉分を算出する。干渉補正回路２９は、
ＣＯ2 ＋干渉検出回路２７からのＨ2 Ｏによる干渉分を
含むＣＯ2 濃度検出信号と、干渉分算出回路２８により
算出されたＣＯ2 濃度検出信号へのＨ2 Ｏによる干渉分
とを入力し、ＣＯ2 濃度検出信号から、Ｈ2 Ｏによる干
渉分を減算補正することで、補正後ＣＯ2 濃度検出信号
を求める。
回路２９とを設けている。干渉分算出回路２８は、Ｈ2
Ｏ検出回路２１からのＨ2 Ｏ濃度検出信号を入力し、こ
のＨ2 Ｏ濃度検出信号から、予め実験により求めた変換
テーブルを参照するなどして、ＣＯ2 濃度検出信号への
Ｈ2 Ｏによる干渉分を算出する。干渉補正回路２９は、
ＣＯ2 ＋干渉検出回路２７からのＨ2 Ｏによる干渉分を
含むＣＯ2 濃度検出信号と、干渉分算出回路２８により
算出されたＣＯ2 濃度検出信号へのＨ2 Ｏによる干渉分
とを入力し、ＣＯ2 濃度検出信号から、Ｈ2 Ｏによる干
渉分を減算補正することで、補正後ＣＯ2 濃度検出信号
を求める。
【００３８】これにより、干渉補正回路２９の出力であ
る補正後ＣＯ2 濃度検出信号に基づき、ＣＯ2 濃度出力
回路３０より、正確なＣＯ2 濃度を出力できる。一方、
成分特定処理回路２０にて、ＣＯ定性用光学フィルタ８
Ａが光路中にあるときの赤外線センサ９の出力を、ＣＯ
＋干渉検出回路２３に送ることで、Ｈ2Ｏ及びＣＯ2 の
干渉分を含むＣＯ濃度検出信号を得ることができるが、
ＣＯ＋干渉検出回路２３の出力であるＣＯ濃度検出信号
は、ＣＯ濃度分のみならずＨ2 Ｏ及びＣＯ2 による干渉
分を含んでいるので、正確なＣＯ濃度の検出のために
は、ＣＯ＋干渉検出回路２３の出力から、Ｈ2 Ｏ及びＣ
Ｏ2 による干渉分を除去する必要がある。
る補正後ＣＯ2 濃度検出信号に基づき、ＣＯ2 濃度出力
回路３０より、正確なＣＯ2 濃度を出力できる。一方、
成分特定処理回路２０にて、ＣＯ定性用光学フィルタ８
Ａが光路中にあるときの赤外線センサ９の出力を、ＣＯ
＋干渉検出回路２３に送ることで、Ｈ2Ｏ及びＣＯ2 の
干渉分を含むＣＯ濃度検出信号を得ることができるが、
ＣＯ＋干渉検出回路２３の出力であるＣＯ濃度検出信号
は、ＣＯ濃度分のみならずＨ2 Ｏ及びＣＯ2 による干渉
分を含んでいるので、正確なＣＯ濃度の検出のために
は、ＣＯ＋干渉検出回路２３の出力から、Ｈ2 Ｏ及びＣ
Ｏ2 による干渉分を除去する必要がある。
【００３９】このため、干渉分算出回路２４、３１と干
渉補正回路３２とを設けている。干渉分算出回路２４
は、第１実施形態と同じもので、Ｈ2 Ｏ検出回路２１か
らのＨ2 Ｏ濃度検出信号を入力し、このＨ2 Ｏ濃度検出
信号から、予め実験により求めた変換テーブルを参照す
るなどして、ＣＯ濃度検出信号へのＨ2 Ｏによる干渉分
を算出する。
渉補正回路３２とを設けている。干渉分算出回路２４
は、第１実施形態と同じもので、Ｈ2 Ｏ検出回路２１か
らのＨ2 Ｏ濃度検出信号を入力し、このＨ2 Ｏ濃度検出
信号から、予め実験により求めた変換テーブルを参照す
るなどして、ＣＯ濃度検出信号へのＨ2 Ｏによる干渉分
を算出する。
【００４０】干渉分算出回路３１は、前記干渉補正回路
２９からの補正後ＣＯ2 濃度検出信号を入力し、この補
正後ＣＯ2 濃度検出信号から、予め実験により求めた変
換テーブルを参照するなどして、ＣＯ濃度検出信号への
ＣＯ2 による干渉分を算出する。干渉補正回路３２は、
ＣＯ＋干渉検出回路２３からのＨ2 ＯとＣＯ2 とによる
干渉分を含むＣＯ濃度検出信号と、干渉分算出回路２４
により算出されたＣＯ濃度検出信号へのＨ2 Ｏによる干
渉分と、干渉分算出回路３１により算出されたＣＯ濃度
検出信号へのＣＯ2 による干渉分とを入力し、ＣＯ濃度
検出信号から、Ｈ 2 Ｏによる干渉分及びＣＯ2 による干
渉分を減算補正することで、補正後ＣＯ濃度検出信号を
求める。
２９からの補正後ＣＯ2 濃度検出信号を入力し、この補
正後ＣＯ2 濃度検出信号から、予め実験により求めた変
換テーブルを参照するなどして、ＣＯ濃度検出信号への
ＣＯ2 による干渉分を算出する。干渉補正回路３２は、
ＣＯ＋干渉検出回路２３からのＨ2 ＯとＣＯ2 とによる
干渉分を含むＣＯ濃度検出信号と、干渉分算出回路２４
により算出されたＣＯ濃度検出信号へのＨ2 Ｏによる干
渉分と、干渉分算出回路３１により算出されたＣＯ濃度
検出信号へのＣＯ2 による干渉分とを入力し、ＣＯ濃度
検出信号から、Ｈ 2 Ｏによる干渉分及びＣＯ2 による干
渉分を減算補正することで、補正後ＣＯ濃度検出信号を
求める。
【００４１】これにより、干渉補正回路３２の出力であ
る補正後ＣＯ濃度検出信号に基づき、ＣＯ濃度出力回路
２６より、正確なＣＯ濃度を出力できる。図６は上記処
理の様子を示したものである。図６（ａ）は、ＣＯ2 定
性用光学フィルタ８Ｃを用いた場合、これにより得られ
るＣＯ2 濃度検出信号は、ＣＯ2 濃度分と、Ｈ2 Ｏの干
渉分との合算値であることを示している。また、Ｈ2 Ｏ
濃度（単独で検出可能）よりＣＯ2 濃度へのＨ 2 Ｏの干
渉分を算出できるので、ＣＯ2 濃度検出信号よりＨ2 Ｏ
の干渉分を減算補正することにより、真のＣＯ2 濃度を
測定できることを示している。
る補正後ＣＯ濃度検出信号に基づき、ＣＯ濃度出力回路
２６より、正確なＣＯ濃度を出力できる。図６は上記処
理の様子を示したものである。図６（ａ）は、ＣＯ2 定
性用光学フィルタ８Ｃを用いた場合、これにより得られ
るＣＯ2 濃度検出信号は、ＣＯ2 濃度分と、Ｈ2 Ｏの干
渉分との合算値であることを示している。また、Ｈ2 Ｏ
濃度（単独で検出可能）よりＣＯ2 濃度へのＨ 2 Ｏの干
渉分を算出できるので、ＣＯ2 濃度検出信号よりＨ2 Ｏ
の干渉分を減算補正することにより、真のＣＯ2 濃度を
測定できることを示している。
【００４２】図６（ｂ）は、ＣＯ定性用フィルタ８Ａを
用いた場合、これにより得られるＣＯ濃度検出信号は、
ＣＯ濃度分と、Ｈ2 Ｏの干渉分と、ＣＯ2 の干渉分との
合算値であることを示している。また、Ｈ2 Ｏ濃度（単
独で検出可能）よりＣＯ濃度へのＨ2 Ｏの干渉分を算出
でき、同様にＣＯ2 濃度（補正により検出可能）よりＣ
Ｏ濃度へのＣＯ2 の干渉分を算出できるので、ＣＯ濃度
検出信号よりＨ2 Ｏ及びＣＯ2 の干渉分を減算補正する
ことにより、真のＣＯ濃度を測定できることを示してい
る。
用いた場合、これにより得られるＣＯ濃度検出信号は、
ＣＯ濃度分と、Ｈ2 Ｏの干渉分と、ＣＯ2 の干渉分との
合算値であることを示している。また、Ｈ2 Ｏ濃度（単
独で検出可能）よりＣＯ濃度へのＨ2 Ｏの干渉分を算出
でき、同様にＣＯ2 濃度（補正により検出可能）よりＣ
Ｏ濃度へのＣＯ2 の干渉分を算出できるので、ＣＯ濃度
検出信号よりＨ2 Ｏ及びＣＯ2 の干渉分を減算補正する
ことにより、真のＣＯ濃度を測定できることを示してい
る。
【００４３】次に本発明の第３実施形態について説明す
る。本実施形態では、測定ガス中に、ＣＯと、Ｈ2 Ｏ
と、ＣＯ2 と、ＮＨ3 と、Ｎ2 Ｏとが共存する場合に、
これらの各濃度を測定する。この場合、図１のシステム
のうち、検出部の構成で異なるのは、モータ１０により
回転駆動される赤外断続チョッパ１１上に、図７に示す
ように、７２度間隔で、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ、
Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂ、ＣＯ2 定性用光学フィ
ルタ８Ｃ、ＮＨ3 定性用光学フィルタ８Ｄ、Ｎ2 Ｏ定性
用光学フィルタ８Ｅを配置してある点である。
る。本実施形態では、測定ガス中に、ＣＯと、Ｈ2 Ｏ
と、ＣＯ2 と、ＮＨ3 と、Ｎ2 Ｏとが共存する場合に、
これらの各濃度を測定する。この場合、図１のシステム
のうち、検出部の構成で異なるのは、モータ１０により
回転駆動される赤外断続チョッパ１１上に、図７に示す
ように、７２度間隔で、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ、
Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂ、ＣＯ2 定性用光学フィ
ルタ８Ｃ、ＮＨ3 定性用光学フィルタ８Ｄ、Ｎ2 Ｏ定性
用光学フィルタ８Ｅを配置してある点である。
【００４４】ここで、ＣＯ定性用光学フィルタ８Ａ、Ｈ
2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂ、ＣＯ 2 定性用光学フィル
タ８Ｃ、ＮＨ3 定性用光学フィルタ８Ｄ、Ｎ2 Ｏ定性用
光学フィルタ８Ｅは、それぞれの透過波長領域を図１０
に示すように選定されている。従って、ＮＨ3 について
の赤外線センサ９の出力はＨ2 Ｏによる干渉影響を受け
るが、これ以外のガス成分による干渉影響は受けない。
Ｎ2 Ｏについての赤外線センサ９の出力もＨ2 Ｏによる
干渉影響を受けるが、これ以外のガス成分による干渉影
響は受けない。
2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｂ、ＣＯ 2 定性用光学フィル
タ８Ｃ、ＮＨ3 定性用光学フィルタ８Ｄ、Ｎ2 Ｏ定性用
光学フィルタ８Ｅは、それぞれの透過波長領域を図１０
に示すように選定されている。従って、ＮＨ3 について
の赤外線センサ９の出力はＨ2 Ｏによる干渉影響を受け
るが、これ以外のガス成分による干渉影響は受けない。
Ｎ2 Ｏについての赤外線センサ９の出力もＨ2 Ｏによる
干渉影響を受けるが、これ以外のガス成分による干渉影
響は受けない。
【００４５】従って、この場合は、図１のシステムの信
号処理回路の部分を図８に示すように構成する。Ｈ2 Ｏ
濃度、ＣＯ2 濃度及びＣＯ濃度の検出方法及びその構成
（２１〜３２）については、第２実施形態と同一である
ので、説明を省略する。ＮＨ3 の検出方法及び構成につ
いては 第１実施形態でのＣＯの検出又は第２実施形態
でのＣＯ2 の検出と同様であり、成分特定処理回路２０
にて、ＮＨ3 定性用光学フィルタ８Ｄが光路中にあると
きの赤外線センサ９の出力を、ＮＨ3 ＋干渉検出回路３
３に送ることで、Ｈ2 Ｏの干渉分を含むＮＨ3 濃度検出
信号が得られるので、ＮＨ3 濃度検出信号へのＨ2 Ｏに
よる干渉分を算出する干渉分補正回路３４と、ＮＨ3 濃
度検出信号からＨ2 Ｏによる干渉分を減算補正する干渉
補正回路３５とを設けて、干渉補正回路３５の出力であ
る補正後ＮＨ3 濃度検出信号に基づき、ＮＨ3 濃度出力
回路３６より、正確なＮＨ3 濃度を出力できるようにし
ている。
号処理回路の部分を図８に示すように構成する。Ｈ2 Ｏ
濃度、ＣＯ2 濃度及びＣＯ濃度の検出方法及びその構成
（２１〜３２）については、第２実施形態と同一である
ので、説明を省略する。ＮＨ3 の検出方法及び構成につ
いては 第１実施形態でのＣＯの検出又は第２実施形態
でのＣＯ2 の検出と同様であり、成分特定処理回路２０
にて、ＮＨ3 定性用光学フィルタ８Ｄが光路中にあると
きの赤外線センサ９の出力を、ＮＨ3 ＋干渉検出回路３
３に送ることで、Ｈ2 Ｏの干渉分を含むＮＨ3 濃度検出
信号が得られるので、ＮＨ3 濃度検出信号へのＨ2 Ｏに
よる干渉分を算出する干渉分補正回路３４と、ＮＨ3 濃
度検出信号からＨ2 Ｏによる干渉分を減算補正する干渉
補正回路３５とを設けて、干渉補正回路３５の出力であ
る補正後ＮＨ3 濃度検出信号に基づき、ＮＨ3 濃度出力
回路３６より、正確なＮＨ3 濃度を出力できるようにし
ている。
【００４６】Ｎ2 Ｏの検出方法及び構成についても 上
記ＮＨ3 の検出と同様であり、成分特定処理回路２０に
て、Ｎ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｅが光路中にあるとき
の赤外線センサ９の出力を、Ｎ2 Ｏ＋干渉検出回路３７
に送ることで、Ｈ2 Ｏの干渉分を含むＮ2 Ｏ濃度検出信
号が得られるので、Ｎ2 Ｏ濃度検出信号へのＨ2 Ｏによ
る干渉分を算出する干渉分補正回路３８と、Ｎ2 Ｏ濃度
検出信号からＨ2 Ｏによる干渉分を減算補正する干渉補
正回路３９とを設けて、干渉補正回路３９の出力である
補正後Ｎ2 Ｏ濃度検出信号に基づき、Ｎ2 Ｏ濃度出力回
路４０より、正確なＮ2 Ｏ濃度を出力できるようにして
いる。
記ＮＨ3 の検出と同様であり、成分特定処理回路２０に
て、Ｎ2 Ｏ定性用光学フィルタ８Ｅが光路中にあるとき
の赤外線センサ９の出力を、Ｎ2 Ｏ＋干渉検出回路３７
に送ることで、Ｈ2 Ｏの干渉分を含むＮ2 Ｏ濃度検出信
号が得られるので、Ｎ2 Ｏ濃度検出信号へのＨ2 Ｏによ
る干渉分を算出する干渉分補正回路３８と、Ｎ2 Ｏ濃度
検出信号からＨ2 Ｏによる干渉分を減算補正する干渉補
正回路３９とを設けて、干渉補正回路３９の出力である
補正後Ｎ2 Ｏ濃度検出信号に基づき、Ｎ2 Ｏ濃度出力回
路４０より、正確なＮ2 Ｏ濃度を出力できるようにして
いる。
【００４７】次に本発明の第４実施形態について図９に
基づいて説明する。前記第１〜第３実施形態では、赤外
線光源７、試料セル４及び赤外線センサ９は、測定対象
の複数のガス成分について共通に設けられる一方、定性
用光学フィルタ８Ａ〜が測定対象の複数のガス成分のそ
れぞれに対応して複数設けられ、いずれか１つが赤外線
の光路に位置するように連続的に切換える切換装置を有
し、切換えに同期して赤外線センサ９から各ガス成分に
ついての赤外線量を検出している。
基づいて説明する。前記第１〜第３実施形態では、赤外
線光源７、試料セル４及び赤外線センサ９は、測定対象
の複数のガス成分について共通に設けられる一方、定性
用光学フィルタ８Ａ〜が測定対象の複数のガス成分のそ
れぞれに対応して複数設けられ、いずれか１つが赤外線
の光路に位置するように連続的に切換える切換装置を有
し、切換えに同期して赤外線センサ９から各ガス成分に
ついての赤外線量を検出している。
【００４８】これに対し、この第４実施形態では、各ガ
ス成分の測定を最適に行うためにセル長を個別最適化す
るなどの理由で、赤外線光源７、試料セル４、定性用光
学フィルタ８（８Ａ〜８Ｃ）及び赤外線センサ９から構
成される検出セル部１００が、測定対象の複数のガス成
分（ここではＣＯ、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 ）のそれぞれに対応
して複数設けられる（ＣＯ検出セル部１００Ａ、Ｈ2 Ｏ
検出セル部１００Ｂ、ＣＯ2 検出セル部１００Ｃ）。
ス成分の測定を最適に行うためにセル長を個別最適化す
るなどの理由で、赤外線光源７、試料セル４、定性用光
学フィルタ８（８Ａ〜８Ｃ）及び赤外線センサ９から構
成される検出セル部１００が、測定対象の複数のガス成
分（ここではＣＯ、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 ）のそれぞれに対応
して複数設けられる（ＣＯ検出セル部１００Ａ、Ｈ2 Ｏ
検出セル部１００Ｂ、ＣＯ2 検出セル部１００Ｃ）。
【００４９】そして、試料管１を流れる測定ガスの一部
が試料導入管２によりサンプリングされ、試料中のカー
ボンミストを除去するミストフィルタ３を経て、吸引ポ
ンプ１０１により、ＣＯ検出セル部１００Ａ、Ｈ2 Ｏ検
出セル部１００Ｂ、ＣＯ2 検出セル部１００Ｃの各試料
セル内に導入される。そして、検出セル部１００Ａ〜１
００Ｃの各赤外線センサの出力をＡＤ変換器１０２Ａ〜
１０２Ｃを介して演算処理回路（ＣＰＵ）１０３に入力
し、この演算処理回路１０３にて、前述の方法（この場
合は第２実施形態で説明した方法）で、ＣＯ濃度、Ｈ2
Ｏ濃度、ＣＯ2 濃度を演算し、ＤＡ変換器１０４Ａ〜１
０４Ｃを介して出力する。
が試料導入管２によりサンプリングされ、試料中のカー
ボンミストを除去するミストフィルタ３を経て、吸引ポ
ンプ１０１により、ＣＯ検出セル部１００Ａ、Ｈ2 Ｏ検
出セル部１００Ｂ、ＣＯ2 検出セル部１００Ｃの各試料
セル内に導入される。そして、検出セル部１００Ａ〜１
００Ｃの各赤外線センサの出力をＡＤ変換器１０２Ａ〜
１０２Ｃを介して演算処理回路（ＣＰＵ）１０３に入力
し、この演算処理回路１０３にて、前述の方法（この場
合は第２実施形態で説明した方法）で、ＣＯ濃度、Ｈ2
Ｏ濃度、ＣＯ2 濃度を演算し、ＤＡ変換器１０４Ａ〜１
０４Ｃを介して出力する。
【００５０】但し、このように各ガス成分の測定を最適
に行うためにセル長を個別最適化するなどの理由で、各
ガス成分の検出セル部を個別に設ける場合は、検出信号
を同期させる必要がある。このため、各検出セル部（各
試料セル）に導入される測定ガスの導入状態を検出し、
導入の時間差により、各赤外線センサからの赤外線量の
検出タイミングを調整するようにしており、特に本実施
形態では、そのセンサとして圧力センサを用いている。
に行うためにセル長を個別最適化するなどの理由で、各
ガス成分の検出セル部を個別に設ける場合は、検出信号
を同期させる必要がある。このため、各検出セル部（各
試料セル）に導入される測定ガスの導入状態を検出し、
導入の時間差により、各赤外線センサからの赤外線量の
検出タイミングを調整するようにしており、特に本実施
形態では、そのセンサとして圧力センサを用いている。
【００５１】すなわち、試料管１からサンプリングする
入口部での圧力を検出する入口圧センサ１０５、各検出
セル部１００Ａ〜１００Ｃ内部の圧力を検出する内圧セ
ンサ１０６Ａ〜１０６Ｃを設け、測定スタート信号スイ
ッチ１０７をＯＮして、ポンプ１０１が測定ガスを吸引
すると、入口圧センサ１０５は負圧方向に、各内圧セン
サ１０６Ａ〜１０６Ｃは順次正圧方向に変化することか
ら、このときの内圧信号の変化の時間差を求め、時間タ
イミング同期処理回路１０８により、各赤外線センサか
らの赤外線量の検出タイミングを調整することで、同時
性を確保している。
入口部での圧力を検出する入口圧センサ１０５、各検出
セル部１００Ａ〜１００Ｃ内部の圧力を検出する内圧セ
ンサ１０６Ａ〜１０６Ｃを設け、測定スタート信号スイ
ッチ１０７をＯＮして、ポンプ１０１が測定ガスを吸引
すると、入口圧センサ１０５は負圧方向に、各内圧セン
サ１０６Ａ〜１０６Ｃは順次正圧方向に変化することか
ら、このときの内圧信号の変化の時間差を求め、時間タ
イミング同期処理回路１０８により、各赤外線センサか
らの赤外線量の検出タイミングを調整することで、同時
性を確保している。
【００５２】これにより、検出セル部を個別に設定した
場合でも干渉影響の補正を精度良く実現することができ
る。尚、ここでは、測定ガスの導入状態の検出のため、
圧力センサを用いたが、温度センサを用いて、温度変化
の時間差を求めるようにしてもよい。以上、説明したよ
うに、本発明の非分散型赤外吸収式ガス分析装置及び分
析方法によれば、測定ガス中に含まれる水蒸気（Ｈ
2 Ｏ）の状態如何に関わらず、また水分濃度の多少に関
わらず、水分とガス成分とを精度良く同時測定すること
が可能となる。
場合でも干渉影響の補正を精度良く実現することができ
る。尚、ここでは、測定ガスの導入状態の検出のため、
圧力センサを用いたが、温度センサを用いて、温度変化
の時間差を求めるようにしてもよい。以上、説明したよ
うに、本発明の非分散型赤外吸収式ガス分析装置及び分
析方法によれば、測定ガス中に含まれる水蒸気（Ｈ
2 Ｏ）の状態如何に関わらず、また水分濃度の多少に関
わらず、水分とガス成分とを精度良く同時測定すること
が可能となる。
【００５３】尚、以上の実施形態は、説明のしやすさの
観点で好適な例を示したものであり、本発明において多
くの変形、変更が可能であるが、特許請求の範囲内にお
いて実施することができるものであることは理解される
べきである。例えば、第１のガス成分についてはＣＯ又
はＣＯ2 などとして、第２のガス成分についてはＨ2 Ｏ
として説明しているが、これは説明のわかりやすさを主
眼に例として述べたものであり、これらに特別に限定す
るものではない。
観点で好適な例を示したものであり、本発明において多
くの変形、変更が可能であるが、特許請求の範囲内にお
いて実施することができるものであることは理解される
べきである。例えば、第１のガス成分についてはＣＯ又
はＣＯ2 などとして、第２のガス成分についてはＨ2 Ｏ
として説明しているが、これは説明のわかりやすさを主
眼に例として述べたものであり、これらに特別に限定す
るものではない。
【００５４】また、以上の本実施形態では、シングルセ
ル方式であるため、実際の測定に先立って、基準ゼロガ
ス（Ｎ2 などの不活性ガス）を流して、ゼロ調整を行
い、また、校正スパンガス（既知の成分濃度のガス）を
流して、特性を検証するが、一方のセルに基準ゼロガス
又は校正スパンガスを流し、他方のセルに測定ガスを流
すいわゆるデュアルセル方式としてもよいことは言うま
でもない。
ル方式であるため、実際の測定に先立って、基準ゼロガ
ス（Ｎ2 などの不活性ガス）を流して、ゼロ調整を行
い、また、校正スパンガス（既知の成分濃度のガス）を
流して、特性を検証するが、一方のセルに基準ゼロガス
又は校正スパンガスを流し、他方のセルに測定ガスを流
すいわゆるデュアルセル方式としてもよいことは言うま
でもない。
【００５５】更に、定性用光学フィルタの切換装置とし
て、回転式のチョッパを用いているが、回転式とせず
に、光路上にフィルタを介挿する方式であっても成り立
つことは言うまでもないし、試料吸引用のポンプの有無
や位置などに影響されないことも言うまでもない。
て、回転式のチョッパを用いているが、回転式とせず
に、光路上にフィルタを介挿する方式であっても成り立
つことは言うまでもないし、試料吸引用のポンプの有無
や位置などに影響されないことも言うまでもない。
【図１】 本発明の第１実施形態を示すガス分析装置の
システム図
システム図
【図２】 第１実施形態での赤外断続チョッパ上の定性
用光学フィルタの配置図
用光学フィルタの配置図
【図３】 第１実施形態でのＨ2 Ｏ定性用光学フィルタ
によるＨ2 Ｏ濃度検出、及びＣＯ定性用光学フィルタに
よるＣＯ濃度検出・補正の様子を示す図
によるＨ2 Ｏ濃度検出、及びＣＯ定性用光学フィルタに
よるＣＯ濃度検出・補正の様子を示す図
【図４】 第２実施形態での赤外断続チョッパ上の定性
用光学フィルタの配置図
用光学フィルタの配置図
【図５】 第２実施形態での信号処理回路を示す図
【図６】 第２実施形態でのＣＯ2 定性用光学フィルタ
によるＣＯ2 濃度検出・補正、及びＣＯ定性用光学フィ
ルタによるＣＯ濃度検出・補正の様子を示す図
によるＣＯ2 濃度検出・補正、及びＣＯ定性用光学フィ
ルタによるＣＯ濃度検出・補正の様子を示す図
【図７】 第３実施形態での赤外断続チョッパ上の定性
用光学フィルタの配置図
用光学フィルタの配置図
【図８】 第３実施形態での信号処理回路を示す図
【図９】 第４実施形態でのガス分析装置のシステム図
【図１０】 各種ガス成分の赤外吸収波長特性と定性用
光学フィルタの透過波長領域とを示す図
光学フィルタの透過波長領域とを示す図
１ 試料管
２ 試料導入管
３ ミストフィルタ
４ 試料セル
５ 排出管
６ ポンプ
７ 赤外線光源
８Ａ ＣＯ定性用光学フィルタ
８Ｂ Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタ
８Ｃ ＣＯ2 定性用光学フィルタ
８Ｄ ＮＨ3 定性用光学フィルタ
８Ｅ Ｎ2 Ｏ定性用光学フィルタ
９ 赤外線センサ
１０ モータ
１１ 赤外断続チョッパ
１２ 位置認識センサ
２０ 成分特定処理回路
２１ Ｈ2 Ｏ検出回路
２２ Ｈ2 Ｏ濃度出力回路
２３ ＣＯ＋干渉検出回路
２４ 干渉分算出回路
２５ 干渉補正回路
２６ ＣＯ濃度出力回路
２７ ＣＯ2 ＋干渉検出回路
２８ 干渉分算出回路
２９ 干渉補正回路
３０ ＣＯ2 濃度出力回路
３１ 干渉分算出回路
３２ 干渉補正回路
３３ ＮＨ3 ＋干渉検出回路
３４ 干渉分算出回路
３５ 干渉補正回路
３６ ＮＨ3 濃度出力回路
３７ Ｎ2 Ｏ＋干渉検出回路
３８ 干渉分算出回路
３９ 干渉補正回路
４０ Ｎ2 Ｏ濃度出力回路
１００Ａ〜１０Ｃ 検出セル部
１０１ 吸引ポンプ
１０２Ａ〜１０２Ｃ ＡＤ変換器
１０３ 演算処理回路（ＣＰＵ）
１０４Ａ〜１０４Ｃ ＤＡ変換器
１０５ 入口圧センサ
１０６Ａ〜１０６Ｃ 内圧センサ
１０７ 測定スタート信号スイッチ
１０８ 時間タイミング同期処理回路
Claims (11)
- 【請求項１】赤外線光源から試料セル中の測定ガスに照
射され測定ガス中の２つ以上のガス成分にそれぞれ対応
する定性用光学フィルタを透過した赤外線量を赤外線セ
ンサにより検出し、該赤外線センサの出力に基づいて前
記ガス成分の濃度を測定する非分散型赤外吸収式ガス分
析装置において、 前記測定ガス中に少なくとも第１のガス成分と第２のガ
ス成分とが存在し、前記各定性用光学フィルタの赤外線
透過波長領域の設定により、前記第１のガス成分濃度に
対応する赤外線センサ出力が前記第２のガス成分濃度に
対応する干渉影響を受け、前記第２のガス成分濃度に対
応する赤外線センサ出力が他のガス成分濃度による干渉
影響を実質的に受けない条件下において、 前記第２のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力に
基づいて、前記第１のガス成分濃度に対応する赤外線セ
ンサ出力への前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分
を算出する手段と、 前記第１のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力を
前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分により補正す
る手段とを有し、 前記第１のガス成分の濃度を前記第１のガス成分濃度に
対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づいて算出
することを特徴とする非分散型赤外吸収式ガス分析装
置。 - 【請求項２】前記第１のガス成分はＣＯであり、前記第
２のガス成分はＨ2 Ｏであることを特徴とする請求項１
記載の非分散型赤外吸収式ガス分析装置。 - 【請求項３】赤外線光源から試料セル中の測定ガスに照
射され測定ガス中の３つ以上のガス成分にそれぞれ対応
する定性用光学フィルタを透過した赤外線量を赤外線セ
ンサにより検出し、該赤外線センサの出力に基づいて前
記ガス成分の濃度を測定する非分散型赤外吸収式ガス分
析装置において、 前記測定ガス中に少なくとも第１のガス成分と第２のガ
ス成分と第３のガス成分とが存在し、前記各定性用光学
フィルタの赤外線透過波長領域の設定により、前記第１
のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力が前記第２
のガス成分濃度と前記第３のガス成分濃度とに対応する
干渉影響を受け、前記第２のガス成分濃度に対応する赤
外線センサ出力が他のガス成分濃度による干渉影響を実
質的に受けず、前記第３のガス成分濃度に対応する赤外
線センサ出力が前記第２のガス成分濃度に対応する干渉
影響を受け、前記第１のガス成分濃度による干渉影響を
実質的に受けない条件下において 前記第２のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力に
基づいて、前記第１及び第３のガス成分濃度に対応する
赤外線センサ出力への前記第２のガス成分濃度に対応す
る干渉分をそれぞれ算出する手段と、 前記第３のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力を
前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分により補正す
る手段と、 前記第３のガス成分濃度に対応する前記補正後の赤外線
センサ出力に基づいて、前記第１のガス成分濃度に対応
する赤外線センサ出力への前記第３のガス成分濃度に対
応する干渉分を算出する手段と、 前記第１のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力を
前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分と前記第３の
ガス成分濃度に対応する干渉分とにより補正する手段と
を有し、 前記第１のガス成分の濃度を前記第１のガス成分濃度に
対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づいて算出
することを特徴とする非分散型赤外吸収式ガス分析装
置。 - 【請求項４】前記第１のガス成分はＣＯであり、前記第
２のガス成分はＨ2 Ｏであり、前記第３のガス成分はＣ
Ｏ2 であることを特徴とする請求項３記載の非分散型赤
外吸収式ガス分析装置。 - 【請求項５】Ｈ2 Ｏ定性用光学フィルタの赤外線透過波
長領域は、５．７〜６．１μｍの範囲内に設定すること
を特徴とする請求項２又は請求項４記載の非分散型赤外
吸収式ガス分析装置。 - 【請求項６】ＣＯ定性用光学フィルタの赤外線透過波長
領域は、４．５〜４．６μｍの範囲内に設定することを
特徴とする請求項２、請求項４、請求項５のいずれか１
つに記載の非分散型赤外吸収式ガス分析装置。 - 【請求項７】前記赤外線光源、前記試料セル及び前記赤
外線センサは、測定対象の複数のガス成分について共通
に設けられる一方、前記定性用光学フィルタは、測定対
象の複数のガス成分のそれぞれに対応して複数設けら
れ、いずれか１つが赤外線の光路中に位置するように連
続的に切換える切換装置を有し、この切換えに同期して
前記赤外線センサから各ガス成分についての赤外線量を
検出することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれ
か１つに記載の非分散型赤外吸収式ガス分析装置。 - 【請求項８】前記赤外線光源、前記試料セル、前記定性
用光学フィルタ及び前記赤外線センサは、測定対象の複
数のガス成分のそれぞれに対応して複数設けられ、前記
各試料セルに同じ測定ガスを個別に導入することを特徴
とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の非分
散型赤外吸収式ガス分析装置。 - 【請求項９】前記各試料セルに導入される測定ガスの導
入状態を検出する手段を有し、導入の時間差により、前
記各赤外線センサからの赤外線量の検出タイミングを調
整することを特徴とする請求項８記載の非分散型赤外吸
収式ガス分析装置。 - 【請求項１０】赤外線光源から試料セル中の測定ガスに
照射され測定ガス中の２つ以上のガス成分にそれぞれ対
応する定性用光学フィルタを透過した赤外線量を赤外線
センサにより検出し、該赤外線センサの出力に基づいて
前記ガス成分の濃度を測定する非分散型赤外吸収式ガス
分析方法において、 前記測定ガス中に少なくとも第１のガス成分と第２のガ
ス成分とが存在し、前記各定性用光学フィルタの赤外線
透過波長領域の設定により、前記第１のガス成分濃度に
対応する赤外線センサ出力が前記第２のガス成分濃度に
対応する干渉影響を受け、前記第２のガス成分濃度に対
応する赤外線センサ出力が他のガス成分濃度による干渉
影響を実質的に受けない条件下において、 前記第２のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力に
基づいて、前記第１のガス成分濃度に対応する赤外線セ
ンサ出力への前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分
を算出するステップと、 前記第１のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力を
前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分により補正す
るステップとを有し、 前記第１のガス成分の濃度を前記第１のガス成分濃度に
対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づいて算出
することを特徴とする非分散型赤外吸収式ガス分析方
法。 - 【請求項１１】赤外線光源から試料セル中の測定ガスに
照射され測定ガス中の３つ以上のガス成分にそれぞれ対
応する定性用光学フィルタを透過した赤外線量を赤外線
センサにより検出し、該赤外線センサの出力に基づいて
前記ガス成分の濃度を測定する非分散型赤外吸収式ガス
分析方法において、 前記測定ガス中に少なくとも第１のガス成分と第２のガ
ス成分と第３のガス成分とが存在し、前記各定性用光学
フィルタの赤外線透過波長領域の設定により、前記第１
のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力が前記第２
のガス成分濃度と前記第３のガス成分濃度とに対応する
干渉影響を受け、前記第２のガス成分濃度に対応する赤
外線センサ出力が他のガス成分濃度による干渉影響を実
質的に受けず、前記第３のガス成分濃度に対応する赤外
線センサ出力が前記第２のガス成分濃度に対応する干渉
影響を受け、前記第１のガス成分濃度による干渉影響を
実質的に受けない条件下において、 前記第２のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力に
基づいて、前記第１及び第３のガス成分濃度に対応する
赤外線センサ出力への前記第２のガス成分濃度に対応す
る干渉分をそれぞれ算出するステップと、 前記第３のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力を
前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分により補正す
るステップと、 前記第３のガス成分濃度に対応する前記補正後の赤外線
センサ出力に基づいて、前記第１のガス成分濃度に対応
する赤外線センサ出力への前記第３のガス成分濃度に対
応する干渉分を算出するステップと、 前記第１のガス成分濃度に対応する赤外線センサ出力を
前記第２のガス成分濃度に対応する干渉分と前記第３の
ガス成分濃度に対応する干渉分とにより補正するステッ
プとを有し、 前記第１のガス成分の濃度を前記第１のガス成分濃度に
対応する前記補正後の赤外線センサ出力に基づいて算出
することを特徴とする非分散型赤外吸収式ガス分析方
法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001237000A JP2003050203A (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 非分散型赤外吸収式ガス分析装置及び分析方法 |
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| JP2003050203A true JP2003050203A (ja) | 2003-02-21 |
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