JPS6069537A - 赤外線ガス分析計 - Google Patents

赤外線ガス分析計

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JPS6069537A
JPS6069537A JP58177595A JP17759583A JPS6069537A JP S6069537 A JPS6069537 A JP S6069537A JP 58177595 A JP58177595 A JP 58177595A JP 17759583 A JP17759583 A JP 17759583A JP S6069537 A JPS6069537 A JP S6069537A
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JP
Japan
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infrared
main body
gas
window
blades
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JP58177595A
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English (en)
Inventor
Kunio Sukigara
鋤柄 邦男
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co 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
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/15Preventing contamination of the components of the optical system or obstruction of the light path

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はガスの赤外縁吸収特性を利用して混合ガス中の
所定成分ガスの濃度を連続的に測定する赤外線ガス分析
計、特に混合ガスが試料ガ、スとして導かれる試料セル
を構成している赤外線透過窓を、自動的に掃除するよう
にした赤外線ガス分析計に関する。
〔従来技術とその問題点〕
第1図は従来よく用いられている非分散植光束形の赤外
線ガス分析計の構成図である。この分析計では、光源部
1から放射された赤外線が分配管2によって光量の等し
い測定光線3と基準光線4とに分配され、測定光m3は
測定セル5に入射され基準光線4は基準セル6に入射さ
れる。測定セル5は試料ガス導管7,8を介して試料ガ
スが導入されるように構成されており、基準セル6には
赤外線吸収特性を有しないガス、たとえば窒素が封入さ
れているので、測定セル5に赤外線吸収特性を有する測
定成分ガスが導かれると、該ガスの濃度に応じた該ガス
の特性吸収波長帯域における赤外線吸収か測定セル5に
入射された測定光線3に発生し、測定セル6に入射され
た基準光線4には赤外線吸収は発生しない。9は第1検
出室10と第2検出室11とを鳴し、この両室の境に流
速検出素子12が設けられ、かつ画室に測定成分ガスが
所定濃度で充填された検出器で、測定セル5および基準
セ、ル6を透過した測定光線3および基準光線4はそれ
ぞれ第1検出室10および第2検出室11に入射される
。検出素子12は検出室10゜11に充填されたガスが
この検出素子を通って流動しうるように構成されてい□
る。したがって検出室10.11に入射された光線3.
41土前記封入ガスによって該ガス固有の波長領域が吸
Jヌされ、封入ガスは温度が上昇して膨張する。測定セ
ル5および基準セル6と検出器9との間にはモータ13
によって秘動されるセクタ14が設けられ、このセクタ
14によって検出器9に入射される光線3゜4は同時に
かつ周期的に断続されている。この結果検出室10.1
1における充填ガスの膨1肢は周期的にくり返される。
第1図のガス分析計は上述のように構成されているので
、試料ガス中に測定成分ガスが含まれ℃いない場合は、
測定セル5および基準セル6における赤外線吸収はない
ので検出室10.11に入射する赤外線光量は等しく、
したかつて画室における充填ガスの温度上昇および膨張
の太きさも等しく、この結果両室間に4ψ出素子12を
通って流れるガス流は発生しない。しかし試料ガス中に
測定成分ガスが含まれていると、測定セル5においては
前述のような赤外線吸収が発生するので検出室10に入
射する光量は検出室11に入射する光量よりも減少し、
この結果両横出室に発生するガス膨張の太さにも差を生
じ、したがってこの画室間に検出索子12を通るガス流
が発生する。このガス流は試料ガスに含まれている測定
成分ガスの濃度に応じた太さを有しており、検出素子1
2はこのガス流の太さに応じた信号を出方するので、こ
の信号によって試料ガス中の測定成分ガス濃度が両足さ
れる。上述の説明では12を流速検出素子としたがこの
素子の代りに圧力検出素子が用いられることもある。第
1図において、15は円筒状の本体部、16.17は本
体部15の両端を気密に塞ぐように設けた;たとえば弗
化カルシウム製の赤外線透過窓で、測定セル5は、この
場合本体部15とこの本体部に設けられた試料ガス導管
7゜8と赤外線透過窓16.17とで構成され、基準セ
ル6も導管16.17の構成を除いて測定セル5と同様
に構成されている。したがって光線3.4はそれぞれセ
ル5.6を透過することができる。
第2図は公知の非分散単光束形光外線ガス分析計の構成
図で、本図の第1図と異なる主な点は基準セルが設けら
れていないことであり、この分析計においても光源部1
から放射された赤外線は第1検出室10に入射し、この
入射した赤外線光量が検出素子12で検出される。第1
図の分析計では検出室10.11に入射した光量の差を
検出素子12で検出しているが、本図の分析計では検出
量10に入射する光量の絶対値を検出していることにな
る。
第1図および第2図の分析計では上述したように試料ガ
スが測定セル5に導かれる。したがって、この試料ガス
中にカーボン粒子や灰分などのダストが含まれていると
、このダストが赤外線透過窓16.17に付着して第1
検出室10に入射する赤外線の光量が変化し、この結果
検出素子12の出力信号、すなわちガス分析計の出力信
号に測定誤ろ過して除塵した後廁定セル5に尋<、いわ
ゆるガスサンプリング方式が広く用いられている。とこ
ろがこのようなガスサンプリング方式を採用すると、サ
ンプリングパスが長くなりまたフィルタで圧損な生じる
ので測定セル5内での試料ガスの置換に時間を要し、こ
の結果分析計の応答が遅(なって、近い応答速度を要求
されるプロセス、た問題がある。またこのようなサンプ
リング方式にはフィルタの保守に手間がかかるという問
題もある。
〔発明の目的〕
本発明は上述のような従来の赤外線ガス分析計における
問題点を解決して、ダストフィルタを用いることなく試
料ガスを測定セルに尋くことができ、この結果高速応答
が可能で、かつ測定精度がダストによって1戊下するこ
とがなく、さらに連続測定が可能な赤外線ガス分析計を
提供することを目的とするものである。
〔発1刃の要点〕 本発明は上述の目的を達成するために、筒状の本体部と
その本体部の両端に設けた赤外a透過窓とを有し内部に
試料ガスが導かれるようにした測定セルを備え、この測
定セル内を前記赤外線透過窓を介して赤外線を透過させ
、この透過してきた赤外線の光量を検出して試料ガスに
含まれている測定成分ガスの濃度を測定するようにした
赤外線ガス分析計において、板状の窓取り付は部材と閉
塞板駆動機構とクリーニング機構とを設け、前記本体部
の端面にQ IJング等のシール部材を装着し、一方、
前記赤外線透過窓を前記窓取り付は部材に気密に貫設し
て両者の前記本体部側の面が一平面をなすように形成す
ることによってこの両者で閉塞板を構成し、この閉塞板
の前記本体部側の面を前記シール部材に当接させてこの
閉塞板によって前記本体部を気密に塞いだ状態で該閉塞
板をシール部材に対して摺動させながら移動させるよう
に前記閉塞板駆動機構を構成し、さらに、この閉塞板駆
動機構によって移動させられる前記赤外線透過窓の前記
本体部を塞いでいた部分の該本体部側の面を、前記測定
セルから外れた位置において閉塞板が移動するにつれて
自動的に掃除するように前記クリーニング機構を構成す
るとと疋よって、試料ガス中のダストが付着した赤外線
透過窓の部分を、測定セルから試料ガスが漏洩すること
な(連続的または間欠的に測定セルから外れた位置に移
動させ、この移動の過程で赤外線透過窓に付着したダス
トを測定セルの外部でクリーニング機構によって自動的
に掃除するようにしたもので、このように赤外線ガス分
析計を構成することによって測定セルにおける赤外線透
過窓の内面を常に清浄に保ち、この結果試料ガスを測定
セルに導(際ダストフィルタを用いないでもよいように
してガス分析計の測定精度、応答性および保守性を向上
させ、ダストを含む試料ガスに対してもガス分析計の連
続測定がモきるようにしたものである。
〔発明の実施例〕 次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第3図は本発明による赤外線ガス分析計の一実施例の概
略縦断側面図、第4図は第3図の要部を説明するための
平面図である。第3図および第4図において、15aお
よび15bはそれぞれ本体部15の光源部1および検出
部9側にあってかつ一平面上にあるように形成された端
面で、これら端面にはそれぞれシール部材としてQ I
Jング181゜状をした弗化カルシウム製の赤外io、
a過窓、201゜202はそれぞれ円板状の芯取り付は
部材で、赤外線透過窓191′i6よび192は、それ
ぞれ窓堰り付は部材201および202をこれら取り付
は部材と同軸状態で貫通ずるようにして接漸剤でこれら
の取り付は部材に固定されている。211,212はそ
れぞれ窓取り伺は部材201.202の外側面に設けた
ギアの歯である。221,222は上述のようにして赤
外線透過%191,192と窓取り付は部制201.2
02とによって構成された閉塞板で、閉塞板221およ
び222はそれぞれ赤外線透過窓191および192の
各一部によって本体部15の端面15aおよび15 b
 itl!lの谷開口部を塞ぐように配置され、これら
閉塞板の前記端面側においては、赤外線透過窓の面と窓
取り付は部Iの面とが一平面上にあるように形成されて
いる。231.232はそれぞれ窓取り付は部材201
,202、すなわち閉塞板221.222の中心に固定
した軸、241゜242はこれら軸231.232の軸
受け、251゜252はそれぞれ歯211,212にか
み合うようにしたギア、26はギア251,252に共
通な軸、27は軸26を駆動するモータで、閉塞板22
1゜222は、モータ27によって@26、ギア251
゜252、歯211.212を順次介して軸231.2
32を中心として同時に回転する。この時これら閉塞板
221.222は、0リング181.182に当接して
赤外線透過窓191.192の部分で本体部150両端
両端部を塞ぎなから0リング181.182との蟲接面
を摺動して回転するように構成されている。
28は閉塞板221 、222を上述のように駆動する
、軸231,232、軸受け241,242、歯211
,212、ギア251,252、軸26およびモータ2
7からなる閉塞板駆動機構である。上述の実施例では閉
塞板221,222はギア機構で駆動されるようにした
がロール機構で駆動されるようにしても着し支えない。
291,292はそれぞれ閉塞板221 、222の本
体s15側にあって、かつ軸231.232に対して本
体部15側とは反対側に放射状に設けたブレードで、こ
れらブレード291,292は各先端部の幅L1. L
、が赤外線透過窓191,192の円環の幅に等しく形
成され、かつ前記各先端部がこれら透過光 窓191.192の物面に接触するように(′i4成さ
れている。ブレード291.292は上述のように構成
されているので、閉基板221 、222が回転するに
つれて、本体部15の開ロ端ン塞いでいた時該本体部中
の試料ガスに含まれたダストが付着した赤外線透過窓1
91 、192の部分がブレード291,292の位置
に(ると、前記の付着ダストは閉基板221゜222の
回転に伴なってこれらのグレードによって自動的に除去
される。すなわちブレード291゜292は上記のよう
にして赤外線透過窓191,192を掃除するクリーニ
ング機構の機能な有している。
このクリーニング機構は上記のようなブレードに代えて
空気ジェット機構としてもよいものである。
第3図の実施例では分析計が上述のように構成されてい
るので、試料ガス中のダストが付着した赤外線透過窓1
91.192の部分は、閉塞板駆動機構28によって試
料ガスが廁足セル5外に漏れることなく該測定セル外に
連続的に移動させられ、クリーニング機構としてのブレ
ード291,292によって自動的に掃除される。すな
わちこの分析計では閉塞板221,222が回転しても
本体部15の開口端は常に赤外線透過窓191.192
で塞がれ、またこれら透過窓の本体部15を塞いでいる
部分はブレード291.292によって常に清浄に保た
れることになる。なお上記の実施例ではブレード291
.292の位置を軸231.232に対して本体部15
側とは反対側の位置とし、かつ各ブレードの個数を一個
としたが、これらのブレードは、測定上ル5から外れた
任意の位置に配置されてよいもの゛で、あること、およ
び個数が複数個であってもよいものであることは明らか
である。
第5図は第3図における閉塞板の他の実施例の平面図で
、第5図の閉塞板301では、窓城り付は部材201に
少なくとも不休部15の内径に等しい直径を有する円板
状の赤外線透過窓31が軸231に対して対称に4個貝
設されている。第3図の分析計において閉塞板221.
222の代りにこのような閉塞板301を用いた場合、
これら閉塞板を間欠的に回転させて赤外線透過窓31を
本体部15の位置にもってくるように閉塞板駆動機構を
構成することによって、赤外線透過窓をブレードによっ
て掃除しながら分析計をほぼ連続的に動作させることが
できる。この場合ブレード291゜292は、第5図に
示したように軸231に対して本体部15を塞いでいる
透過窓31と対称な位置にある透過窓を挾むようにして
90°の角度をなすようにそれぞれ二個配置されると、
透過窓、31のクリーニングを行なうのに好都合である
以上の実施例は単光束形の赤外線ガス分析計に関するも
のであったが、第3図の11・y成を第1図の測定セル
部に適用することによって、複光束形の赤外線ガス分析
計においても第3図の場合と同様なりリーニングが行な
われることは明らかであり、また上述の実施例では閉塞
板か回転運動をするように構成したが、閉塞板を往復運
動をするように構成しても前述と同様なりリーニングを
行なわせることができることもまた明らかである。
〔発明の効果〕
以上に説明したように本発明においては、筒状の本体部
と前記本体部の両端に設けた赤外線透過窓とからなり内
部に試料ガスが導かれる測定セルと、赤外線を前記赤外
線透過窓を介して前記測定セル内を透過させるようにし
た光源部と、前記測定セルを透過した前記赤外線の光量
を検出する検出部とを備え、前記検出部によって前記試
料ガス中の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、板状の窓取り付は部材と閉塞板駆動機構
とクリーニング機構とを設け、前記本体部の端面な一平
面上にあるように形成してこの端面にシー/I/部材を
装着し、前記赤外線透過窓を前記窓取り付は部材に気密
に貫設しかつ前記赤外線透過窓および前記窓取り付は部
材の各々の前記本体部側の面が一平面上にあるように形
成して前記赤外線透過窓と前記窓取り付は部材とで閉塞
板を構成し、前記閉塞板の前記本体部側の面を前記シー
ル部材に当接させて前記本体部′?:塞ぎ、かつ前記閉
塞板を前記シール部材に対して摺動させて移動させるよ
うに前記閉塞板駆動機構を構成し、前記閉塞板駆動機構
によって移動させられる前記赤外線透過窓の前記本体部
を塞いでいた部分の前記本体部側の面を、前記測定セル
から外れた位置において前記閉塞板の移動に伴なって掃
除するように前記クリーニング機構を構成するようにし
て赤外線ガス分析計を構成したので、このようなガス分
析計においては、試料ガス中のダストが付着した赤外線
透過窓の部分が、閉塞板駆動機構によって、測定セルか
ら試料カスが漏出することな(連続的または間欠的にT
:R+1定セルから外れた位置に移動させられ、この移
動の過程で前記透過窓に付着したダストが測定セルの外
部においてクリーニング機構によって自動的に掃除され
、この掃除された前記透過窓の部分が閉塞板駆動機構に
よって再び測定セルの本体部に設置される。したがって
このようなガス分析計では測定セルにおける赤外線透過
窓の内面が常にダスト付着の少ない清浄な状態に保たれ
るので、本発明によれば、試料ガスを清浄にするための
ダストフィルタを用いる必要がなく、この結果、応答性
および保守性が良くその上測定精度の低下が少なくかつ
連続測定が可能な赤外線ガス分析計を構成できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ従来の複光束形および単
光束形赤外線ガス分析計の構成図、第3図は本発明によ
る赤外線ガス分析計の一実施例の概略縦断側面図、第4
図は第3図の要部説明用平面図、第5図は閉塞板の第2
実施例の平面図である。 1・・・・・・光源部、5・・・・・・測定セル、9・
・・・・・検出部、15・・・・・・本体部、15 a
 、 15 b−旧一端面、16.17・・・・・・赤
外線透過窓、28・・・・・・閉塞板駆動機構、 18
1 、182・・・・・・シール部材としての0リング
、191 、192・・・・・・赤外線透過窓、201
.202・・・・・・窓取り付は部材、221 、22
2・・・・・・閉塞板、291.292・・・・・・ク
リーニング機構としてのブレード、301・・・・・・
閉塞板。 第 1 図 第 2 図 第 3 図 7

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 筒状の本体部と前記本体部の両端に設けた赤外線透過窓
    とからなり内部に試料ガスが導かれる測定セルと、赤外
    線を前記赤外線透過窓を介して前記測定セル内を透過さ
    せるようにした光源部と、前記測定セルを透過した前記
    赤外線の光量を検出する検出部とを備え、前記検出部に
    よって前記試料ガス中の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、板状の窓取り付は部材と閉
    塞板駆動機構とクリーニング機構とを設け、前記本体部
    の端面な一平面上にあるように形成してこの端面にシー
    ル部材を装着し、前記赤外線透過窓を前記窓取り付は部
    材に気密に貫設しかつ前記赤外線透過窓および前記窓取
    り付は部材の各々の前記本体部側の面が一平面上にある
    ように形成して前記赤外線透過窓と前記窓取り付は部材
    とで閉塞板を構成し、前記閉塞板の前記本体部側の面を
    前記シール部材に当接させて前記本体部を塞ぎ、かつ前
    記閉塞板を前記シール部材に対し℃摺動させるように前
    記閉塞板駆動機構を構成し、前記閉塞板駆動機構によっ
    て移動させられる前記赤外線透過窓の前記本体部を塞い
    でいた部分の前記本体部側の面を、前記測定セルから外
    れた位置において前記閉塞板の移動に伴なって掃除する
    ように前記クリーニング機構を構成したことを特徴とす
    る赤外線ガス分析計。
JP58177595A 1983-09-26 1983-09-26 赤外線ガス分析計 Pending JPS6069537A (ja)

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