JPH1062335A - 赤外線ガス分析計の測定セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】測定ガスの濃度範囲に適した光路長の測定セル
が簡単かつ低コストで製作できるように改善する。 【解決手段】１Ａは第１の円筒体、１Ｂは第２の円筒体
で、それぞれの周壁に自然対流用穴９があけられてい
る。円筒体１Ａの左側に光源部１１が、円筒体１Ｂの右
側に検出部１２が配設される（ここでは一点鎖線表示さ
れる）。円筒体１Ａの右側部分の内周部に、円筒体１Ｂ
の左側部分の外周部が嵌合し、軸線方向に相対的に移動
可能である。したがって、各円筒体１Ａ，１Ｂが嵌合し
て構成される測定セルは、各円筒体１Ａ，１Ｂの相対的
な移動によって、測定ガスの濃度範囲に適した光路長に
連続的に変更することができる。各円筒体１Ａ，１Ｂの
相対的な位置決めが終わると、それぞれに光源部１１と
検出部１２を装着し、各固定脚１４で図示してないベー
スに固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車の排ガス
測定や、ビルの空調管理、施設栽培の炭酸ガス濃度管
理、培養槽の炭酸ガス濃度管理などに用いられ、自然対
流方式によって測定ガスをサンプリングする赤外線ガス
分析計の測定セルであって、とくに測定ガスの濃度範囲
に適した光路長のものが簡単かつ低コストで製作できる
ように改善した測定セルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の従来例（測定セル）を用いた赤外
線ガス分析計について、図７の側面図を参照しながら説
明する。測定ガスが貫流する測定セル２５を挟んで、左
側には同期モータ２４とこれに直結される回転セクタ２
３を介して赤外線の光源部２１が、右側には検出部２２
がそれぞれ配設される。ここで、回転セクタ２３と同期
モータ２４によってチョッパ機構が構成される。測定セ
ル２５は、左右がそれぞれ透明板によって密閉された円
筒体で、左右の端部近くにそれぞれガス入口２６とガス
出口２７を備える。測定ガスは、図示してないポンプと
フィルタを用いてガス入口２６から供給され、ガス出口
２７から排出される形で、測定セル２５を左から右に貫
流する。光源部２１から入射する赤外線が、測定セル２
５を貫流する測定ガスを透過するとき、特定波長部分が
測定ガスの分子に吸収されて減衰するから、その減衰率
を測定することによって測定ガス濃度が得られる。通
常、発光波長帯域の広い発熱体を備えた光源部を用い、
測定ガスを透過した光の強さを波長選択性のある検出部
で検出する。検出部の波長選択性は、検出部に予め封入
された測定ガスと同種類のガスによる赤外光吸収に基づ
く温度変化（または圧力変化）の検出によるか、また
は、測定に用いられる赤外波長のみを透過する多層薄膜
光学フィルタを検出部に前置することによって得られ
る。

【０００３】図７の赤外線ガス分析計では、測定ガスの
サンプリングのために、測定ガスを測定セル２５の中を
貫流させる形をとり、そのためにモータとフィルタが用
いられ、いわゆる強制貫流方式がとられるから、保守に
手間がかかる欠点がある。この点を改善した方式が自然
対流（自然拡散ともいう）方式である。自然対流方式
は、測定ガス中に置かれた測定セルに対して自然に測定
ガスが流入・流出して、つまり自然な対流、または拡散
によってサンプリングされる方式である。この自然対流
方式の採用によって、ガス濃度の測定に面倒な保守の手
間が省け、かつコスト低減が図れる。この自然対流方式
に基づく従来例（測定セル）を用いた赤外線ガス分析計
について、図６の側面図を参照しながら説明する。両側
が開口した円筒状の測定セル１５の両端に、それぞれ光
源部１１と検出部１２を嵌め込む形で配設する。光源部
１１は、前記の一般的な従来例と同様に回転セクタを用
いたチョッパ機構を用いてもよいが、ここでは光源自体
を点滅させる方式をとって、構造を簡素化してある。ま
た、この光源部１１には、測定セル１５と逆側端面に校
正用ガスを流入させる入口１３を、また下側にネジ穴が
切られた固定脚１４を設ける。検出部１２には、下側に
先と同じ固定脚１４を設ける。この左右２個の固定脚１
４で、赤外線ガス分析計全体を図示してないベースに取
り付ける。さらに、測定セル１５の周壁には、その内部
に測定ガスが自然に出入りする、自然対流用の穴１６が
複数個、ここでは３個あけられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
従来の測定セルは、強制貫流方式であれ、自然対流方式
であれ、その長さ（光路長）が、測定ガスの濃度範囲に
応じて、濃度が低いときには長く、逆に高いときには短
く設定される。この測定セルは、一般に耐熱性・耐衝撃
性に優れるＡＢＳ樹脂などのプラスチック成形品で、赤
外光の洩れを抑えるために光沢のあるＣr メッキかＮi
メッキが施される。したがって、測定セルの部品は、測
定ガスの濃度範囲の種々な仕様に対応し得るよう、長さ
（光路長）の異なるものを多数用意しておく必要があ
り、このことが部品在庫管理を複雑にするのみならず、
コスト・納期上の問題を発生させてきた。

【０００５】この発明が解決しようとする課題は、従来
の技術がもつ以上の問題点を解消して、測定ガスの濃度
範囲に適した光路長のものが簡単かつ低コストで製作で
きるように改善した赤外線ガス分析計の測定セルを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
自然対流方式によって測定ガスをサンプリングする赤外
線ガス分析計の測定セルであって、光源部を一方の端部
側に配設する第１の円筒体と、検出部を一方の端部側に
配設する第２の円筒体とからなり、この第１と第２の各
円筒体は、それぞれ他方の端部を含む部分同士で嵌合
し、軸線方向に相対的に移動可能である、という構成で
ある。

【０００７】請求項２に係る発明は、自然対流方式によ
って測定ガスをサンプリングする赤外線ガス分析計の測
定セルであって、両端側にそれぞれ光源部と検出部を配
設する円筒体であって、この円筒体の長さ方向の複数箇
所それぞれに、その箇所での円周に沿って円周方向を長
手方向とし幅の狭い切断支援用のスリットが並設され
る、という構成である。

【０００８】また、この請求項２に係る発明において、
次の(1) 〜(3) の各項のように変形的な構成であるのが
好ましい。 (1) 円筒体の長さ方向の複数箇所それぞれに、その箇所
での円周に沿って切断支援用のＶ字形溝が、スリットと
併設的に形成される。 (2) 円筒体の長さ方向の複数箇所それぞれに、その箇所
での円周に沿って結合支援用のＵ字形溝が、スリット列
をＵ字の一方の脚部に近接させる形で内部に含んで形成
される。 (3) 切断支援用スリットに直交する結合支援用のスリッ
トが、Ｕ字形溝の底部を横断する形で形成される。

【０００９】したがって、請求項１に係る発明では、第
１と第２の各円筒体を、他方の端部を含む部分同士で嵌
合させ、軸線方向に相対的に移動させることによって、
測定ガスの濃度範囲に適した光路長に変更することがで
きる。また、請求項２に係る発明では、円筒体を選択さ
れた２箇所のスリットの部分で切断し（スリットが切断
を支援する）、その中間部分を除いて切断箇所の端面同
士を当接させることによって、測定ガスの濃度範囲に適
した光路長に変更することができる。

【００１０】さらに、前記(1) 〜(3) の各項に対応し
て、変形的に次の方法をとる。 (1) 選択された２箇所のスリットの部分でＶ字形溝に倣
って切断し、その中間部分を除いて切断箇所の端面同士
を当接させる。 (2) 選択された２箇所のスリットの部分で、Ｕ字形溝の
Ｕ字の一方の脚部に相当する壁面に倣う形で切断し、そ
の中間部分を除いて一方の切断箇所の円筒体中空部に他
方の切断箇所の円筒状段付き部の先端部を嵌め込む。 (3) 前項(2) で、結合支援用のスリットによって、円筒
状段付き部が円周に沿って複数個に分割され、弾性変形
しやすくなって相手側の円筒体中空部への嵌め込み結合
が支援される。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態として、第
１〜第４の各実施例を以下に図を参照しながら説明す
る。図１は第１実施例の側面図である。図１において、
１Ａは第１の円筒体、１Ｂは第２の円筒体で、それぞれ
の周壁に自然対流用穴９があけられている。円筒体１Ａ
の左側に光源部１１が、円筒体１Ｂの右側に検出部１２
が配設される（ともに図６の従来例と同じもので、ここ
では一点鎖線表示される）。円筒体１Ａの右側部分の内
周部に、円筒体１Ｂの左側部分の外周部が嵌合し、軸線
方向に相対的に移動可能である。したがって、各円筒体
１Ａ，１Ｂが嵌合して構成される測定セルは、各円筒体
１Ａ，１Ｂの相対的な移動によって、測定ガスの濃度範
囲に適した光路長に連続的に変更することができる。な
お、各円筒体１Ａ，１Ｂの相対的な通常の移動範囲で
は、各穴９は相手側の円筒体によって塞がることがな
く、測定ガスのサンプリングは支障なくおこなわれる。
また、各円筒体１Ａ，１Ｂの嵌合部分に存在する隙間も
各穴９と同様に自然対流用として機能する。さて、各円
筒体１Ａ，１Ｂの相対的な位置決めが終わると、それぞ
れに光源部１１と検出部１２を装着し、各固定脚１４で
図示してないベースに固定することによって、測定セル
の光路長が設定されることになる。

【００１２】図２は第２実施例に関し、(a) はその基本
部品の側面図、(b) は光路長変更後の接合部の断面図で
ある。測定セルの基本部品は円筒体２である。この円筒
体２の両端側には、第１実施例におけると同様にそれぞ
れ光源部１１と検出部１２が配設される。また、円筒体
２の周壁には、第１実施例におけると同様に自然対流用
穴９が２箇所にあけられる他、新たに長さ方向のＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所それぞれに、その箇所での円周に沿
って円周方向を長手方向とし幅の狭い切断支援用のスリ
ット６の８個が並設される。スリット６の列は、円筒体
２の切り取り線に相当し、これに倣って丸ノコや糸ノコ
を用いて容易に切断することができるとともに、自然対
流用穴も兼ねる。

【００１３】測定ガスの濃度範囲に応じて測定セルの光
路長を設定するときには、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所のう
ちで選択された２箇所のスリット６の列部分で円筒体２
を切断し、その中間部分を除いて切断箇所の端面同士を
当接させる。つまり、基本部品は最低の濃度範囲に対応
することになる。なお、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、いずれ
か２箇所を選んで円筒体２を切断し中間部分を除くこと
で、それぞれ異なった光路長が得られるように設計して
ある。図２(a) では、各箇所Ａ，Ｂを実際の切断面とし
て選び、切断後に断面Ａと断面Ｂの中間部分を除き、
(b) のように各切断面Ａ，Ｂを当接・接合させ、円筒体
２の基本部品のときより光路長を短縮させて仕様通りに
設定する。円筒体２の光路長の設定が終わると、左右の
各端部に、図１の第１実施例のように、それぞれ光源部
１１と検出部１２を装着し、各固定脚１４を図示してな
いベースに固定することによって、測定セルの光路長が
設定される。なお、各切断Ａ，Ｂの当接・接合面は、必
ずしも互いに接着する必要はなく若干の隙間があってよ
い。この隙間は、自然対流用穴９や、切断してない各箇
所Ｃ，Ｄのスリット６とともに自然対流をおこなうこと
ができる。

【００１４】図３は第３実施例に関し、(a) はその基本
部品の側面図、(b) は光路長変更後の接合部の断面図で
ある。第３実施例は、第２実施例に次のような追加加工
を施したものである。図３(a) において、円筒体３は、
その長さ方向のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所それぞれに、そ
の箇所での円周に沿って切断支援用のＶ字形溝７を、ス
リット６と併設的に形成する。ここでは、選択された各
箇所Ａ，Ｂのスリット６の部分でＶ字形溝７に倣って円
筒体３を切断し、その中間部分を除いて、(b)のように
切断箇所の各端面Ａ，Ｂ同士を当接させるから、第２実
施例に比べて切断作業が正確かつ容易になるという利点
がある。

【００１５】図４は第４実施例に関し、(a) はその基本
部品の側面図、(b) は光路長変更後の接合部の断面図で
ある。第４実施例では、(a) のように円筒体４の長さ方
向のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所それぞれに、その箇所での
円周に沿って結合支援用のＵ字形溝８が、スリット６の
列をＵ字の左側脚部に近接させる形で内部に含んで形成
される。ここでは、選択された各箇所Ａ，Ｂのスリット
６の部分で、Ｕ字形溝８のＵ字の左側脚部に相当する壁
面に倣う形で円筒体４を切断し、その中間部分を除いて
左側の切断箇所Ａの円筒体中空部に右側の切断箇所Ｂの
円筒状段付き部の先端部を嵌め込む。実際には、左側の
円筒体の端部内面の角を少し面取りして嵌め込みやすく
してある。第４実施例では、端部同士を嵌め込む形をと
るから、二つの円筒体部分が挿入結合されることにな
る。

【００１６】図５は第５実施例に関し、(a) はその基本
部品の側面図、(b) は光路長変更後の接合部の断面図で
ある。第５実施例は、第４実施例において、切断支援用
スリット６に直交する結合支援用のスリット１０が、Ｕ
字形溝８の底部を横断する形で追加加工される点が異な
る。このスリット１０によって、円筒状段付き部が円周
に沿って８個に分割され、弾性変形しやすくなって相手
側の円筒体中空部への嵌め込み結合が容易になる。

【００１７】

【発明の効果】この発明によれば、総じて測定ガスの濃
度範囲に適した光路長のものが、組立調整によるか、切
断加工によるかの違いはあるものの、基本部品（プラス
チック成形品）から簡単かつ低コストで製作でき、部品
の標準化によって在庫部品点数の大幅な削減が可能とな
り、さらには管理コストの低減や納期の短縮を図ること
ができる、という優れた効果がある。とくに、 (1) 請求項１に係る発明によれば、第１と第２の各円筒
体を嵌合させて軸線方向に相対的に移動させる方法であ
るから、切断加工を要せず、要するのは組立調整だけで
あって、加工工数の短縮が図れるという利点がある。 (2) 請求項２に係る発明によれば、基本部品である一つ
の円筒体を選択された２箇所で切断して端面同士を合わ
せる方法であるから、標準部品が一つですむという利点
がある。とくに、スリットとＶ字形溝を併設することに
よって、切断作業がスリットだけのときに比べてより正
確かつ容易になる。また、スリットとＵ字形溝を併設す
ることによって、そのＵ字の一方の脚部に相当する壁面
に倣う形となるから、切断が正確かつ容易になるととも
に、一方の切断箇所の円筒体中空部に他方の切断箇所の
円筒状段付き部の先端部を嵌め込む形をとるから、二つ
の円筒体部分が固く挿入結合されることになる。さら
に、結合支援用のスリットによって、円筒状段付き部が
円周に沿って複数個に切り割りされ、弾性変形しやすく
なって相手側の円筒体中空部への嵌め込み結合が支援さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る第１実施例の側面図

【図２】同じくその第２実施例に関し、(a) はその基本
部品の側面図、(b) は光路長変更後の接合部の断面図

【図３】同じくその第３実施例に関し、(a) はその基本
部品の側面図、(b) は光路長変更後の接合部の断面図

【図４】同じくその第４実施例に関し、(a) はその基本
部品の側面図、(b) は光路長変更後の接合部の断面図

【図５】同じくその第５実施例に関し、(a) はその基本
部品の側面図、(b) は光路長変更後の接合部の断面図

【図６】自然対流方式をとる従来例を用いた赤外線ガス
分析計の側面図

【図７】一般の従来例を用いた赤外線ガス分析計の側面
図

【符号の説明】

１Ａ 円筒体（第１） １Ｂ 円筒体（第２） ２，３，４，５ 円筒体 ６ スリット（切断支援用） ７ Ｖ字形溝 ８ Ｕ字形溝 ９ 穴（自然対流用） １０ スリット（結合支援用） １１ 光源部 １２ 検出部 １３ 校正ガス用入口 １４ 固定脚

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自然対流方式によって測定ガスをサンプリ
   ングする赤外線ガス分析計の測定セルであって、光源部
   を一方の端部側に配設する第１の円筒体と、検出部を一
   方の端部側に配設する第２の円筒体とからなり、この第
   １と第２の各円筒体は、それぞれ他方の端部を含む部分
   同士で嵌合し、軸線方向に相対的に移動可能である、こ
   とを特徴とする赤外線ガス分析計の測定セル。
2. 【請求項２】自然対流方式によって測定ガスをサンプリ
   ングする赤外線ガス分析計の測定セルであって、両端側
   にそれぞれ光源部と検出部を配設する円筒体であり、こ
   の円筒体の長さ方向の複数箇所それぞれに、その箇所で
   の円周に沿って円周方向を長手方向とし幅の狭い切断支
   援用のスリットが並設される、ことを特徴とする赤外線
   ガス分析計の測定セル。
3. 【請求項３】請求項２に記載の測定セルにおいて、円筒
   体の長さ方向の複数箇所それぞれに、その箇所での円周
   に沿って切断支援用のＶ字形溝が、スリットと併設的に
   形成される、ことを特徴とする赤外線ガス分析計の測定
   セル。
4. 【請求項４】請求項２に記載の測定セルにおいて、円筒
   体の長さ方向の複数箇所それぞれに、その箇所での円周
   に沿って結合支援用のＵ字形溝が、スリット列をＵ字の
   一方の脚部に近接させる形で内部に含んで形成される、
   ことを特徴とする赤外線ガス分析計の測定セル。
5. 【請求項５】請求項４に記載の測定セルにおいて、切断
   支援用スリットに直交する結合支援用のスリットが、Ｕ
   字形溝の底部を横断する形で形成される、ことを特徴と
   する赤外線ガス分析計の測定セル。