測定セル及びその測定セルを用いたガス分析計
【課題】他の部材、機器への影響を及ぼすことなく、透過窓３１全体を均一且つ高温に熱することができるガス分析計を提供する。
【解決手段】試料ガスが供給される測定セル３に設けられた透過窓３１から光を検出して、前記試料ガスを分析するガス分析計１であって、前記透過窓３１に蒸着して形成された膜状発熱体６１と、前記膜状発熱体６１に接触し、対向して設けられた一対の電極と、を備えている。
【解決手段】試料ガスが供給される測定セル３に設けられた透過窓３１から光を検出して、前記試料ガスを分析するガス分析計１であって、前記透過窓３１に蒸着して形成された膜状発熱体６１と、前記膜状発熱体６１に接触し、対向して設けられた一対の電極と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測定セルの透過窓の汚れを低減、またはその汚れを防止する機能を有するガス分析計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス分析計は、試料ガスが供給される測定セルと、この測定セルの一方側に設けられ、当該セルに測定光を照射する光源と、前記測定セルの他方側に設けられ、測定セルを透過した透過光を検出する光検出器と、この光検出器からの検出信号を取得して、前記試料ガス中の測定成分の濃度等を算出する演算部とを備えている。そして、測定セルには、光源側と検出器側にそれぞれ透過窓とを備えている。
【０００３】
このようなガス分析計においては、試料ガスが測定セルの透過窓に吸着して、光量が低下してしまい、測定精度の低下が生じるという問題がある。
【０００４】
従来、この問題を解決するために、特許文献１に示すように、透過窓に不活性ガス又はエアーを吹き付けて、エアーカーテンを形成し、試料ガスが透過窓に到達することを遮蔽する方法が考えられている。
【０００５】
しかしながら、それを実現するための構造が複雑になってしまうという問題がある。また、オペレーションガスが必要であるという問題もある。
【０００６】
また、セルや分析計全体を加熱し透過窓を間接的に加熱して、透過窓に試料ガスが吸着しないようにする方法が考えられている。
【０００７】
しかしながら、それ相当のエネルギや装備を必要とし、透過窓を所定温度まで加熱する為には、透過窓の近傍をそれ以上に加熱する必要があり、他の機器へ悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００８】
さらに、透過窓にヒータを貼り付けることにより透過窓を加熱して、透過窓に試料ガスが吸着しないようにする方法が考えられている。
【０００９】
しかしながら、局所的にヒータを貼り付けているので、透過窓の温度分布が不均一となり、透過窓を高温にする必要がある場合には、局所的に過熱になってしまい、絶縁体や透過窓が破損してしまうという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−１０４１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、低電力かつ簡単な装備で、透過窓全体を均一かつ適温に加熱することにより窓の汚れや曇りを防止して、光量低下を防ぎ、高精度の分析を可能とすることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち本発明に係る測定セルは、試料ガスが供給される測定セルであって、透過窓と、前記透過窓に蒸着して形成された膜状発熱体と、前記膜状発熱体に接触し、対向して設けられた電極と、を備えていることを特徴とする。ここで「蒸着」とは、物理蒸着（例えば、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等）や化学蒸着が含まれる。
【００１２】
このようなものであれば、透過窓自体に膜状発熱体を蒸着しているので、低電力かつ簡単な装備でありながら、透過窓全体を均一且つ適温に加熱することができる。これにより、透過窓に水（Ｈ２Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）等の各種ガスが吸着しないようにすることができ、透過窓の汚れや曇りを防止することができる。したがって、光量低下を防ぎ、高精度の分析を可能とすることができる。
【００１３】
セル内部に膜状発熱体を設けると試料ガスによって腐食されてしまう。これを好適に防止するためには、前記膜状発熱体が、前記透過窓の外面に形成されていることが望ましい。
【００１４】
排ガス測定において、特に高沸点ＨＣの透過窓への吸着を好適に防止するためには、前記膜状発熱体が、前記透過窓を１００℃〜２００℃に熱するものであることが望ましい。
【００１５】
前記発熱体を全面均一に発熱させるためには、前記電極が、略１／４円弧状をなすものであることが好適である。
【００１６】
また、本発明の測定セルを用いてガス分析を行うガス分析計であれば、高精度かつ高Ｓ／Ｎの分析を行うことができる。
【００１７】
発熱体の温度を調節可能とするためには、前記電極に印加する電圧を調節する調節部を備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成した本発明によれば、低電力かつ簡単な装備で、透過窓全体を均一かつ適温に加熱することにより窓の汚れや曇りを防止して、光量低下を防ぎ、高精度の分析を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明のガス分析計の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態に係るガス分析計１の模式的構成図であり、図２は、透過窓３１及び膜状発熱体６１を示す側面図である。
【００２０】
＜装置構成＞
本実施形態に係るガス分析計１は、紫外線吸収法を用いて排ガス（試料ガス）中に含まれるＮＯ２（測定成分）の濃度を測定するものであり、図１に示すように、ＮＯ２の吸光波長帯域の紫外光を照射する紫外光源２と、試料ガスが供給される測定セル３と、その測定セル３を透過した光を検出する光検出部４と、その光検出部４から検出信号を受信して所定の演算を行う演算部５と、を備えている。
【００２１】
以下、各部２〜５について説明する。
【００２２】
紫外光源２は、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長帯域を有する紫外光を照射するものである。
【００２３】
測定セル３は、中空柱状のものであり、その両端部は、可視光透過性及び紫外光透過性を良好な材料（例えば石英等）から形成された透過窓３１により封止されている。また、その側周面には、試料ガスを供給するための試料導入口、及び試料ガスを排出するための試料排出口が設けられている。
【００２４】
光検出部４は、測定セル３の他端側に設けられており、例えば光電子増倍管などから構成することができる。そして、光検出部４は、検出信号を演算部５に出力する。
【００２５】
演算部５は、光検出部４から検出信号を取得して所定の演算を行い、ＮＯ２の吸光度及びその濃度を算出するものであり、その機器構成は、コンピュータ及びアナログ又はデジタル回路等の電気回路から構成されている。
【００２６】
しかして、本実施形態に係るガス分析計１は、図１及び図２に示すように、透過窓３１に透過窓加熱手段６を備えている。
【００２７】
その透過窓加熱手段６は、透過窓３１に蒸着して形成された膜状発熱体６１と、前記膜状発熱体６１に接触し、対向して設けられた一対の電極６２と、その電極６２に電圧を印加する電源（図示しない）とを備えている。電源及び電極６２とは、導線６３により電気的に接続されている。
【００２８】
膜状発熱体６１は、前記透過窓３１の外面に形成されている。具体的には、紫外光源２からの紫外光の光路上に設けられている。つまり、透過窓３１と同心円状に、紫外光の通過領域Ａを覆うように形成されている（図２参照）。
【００２９】
この発熱体６１は、透過窓３１の外面に物理蒸着法又は化学蒸着法を用いて均一に成膜された光透過性を有する薄膜である。具体的には、酸化亜鉛系等の透明導電膜である。
【００３０】
そして、電極６２に電流が流れることにより、透過窓３１全体、特に発熱体が蒸着されている領域を、試料ガス中のＨＣの吸着を防ぐ温度、つまり１００℃〜２００℃に加熱するものである。
【００３１】
一対の電極６２は、図２に示すように、膜状発熱体６１の側周端に接触して設けられている。それらの電極６２は、電流を流したときに、発熱体６１が均一な温度分布となるように構成されており、具体的には、各電極６２が、連続した略１／４円弧状をなし、透過窓３１の中心軸に対して軸対称となるように配置されている。
【００３２】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係るガス分析計１によれば、透過窓３１自体に膜状発熱体６１を蒸着しているので、簡単な装備でありながら、透過窓３１全体を均一且つ高温に加熱することができる。これにより、透過窓３１に水（Ｈ２Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）等の各種ガスが吸着しないようにすることができ、透過窓３１の汚れを防止することができる。また、透過窓３１自体を発熱させているので、所望の面積を高温加熱するのに、数Ｗの電力で済み、透過窓３１の汚れ防止を効率よく実現することができる。さらに、透過窓３１の近傍に設けられている光源２、光検出部４などへの温度影響を少なくすることができる。
【００３３】
また、膜状発熱体６１を透過窓３１の外面に形成しているので、試料ガスによる腐食を防止することができる。
【００３４】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【００３５】
例えば、前記実施形態では、紫外線吸収法を用いたガス分析計１であったが、これに限られることはなく、赤外線吸収法又は可視光吸収法等のその他の吸光光度法又は化学発光測定方式を用いたものであって良い。
【００３６】
また、前記実施形態では、膜状発熱体６１を透過窓３１の外面に形成しているが、その他、内面に設けるものであっても良いし、あるいは、透過窓３１を２層構造にしたりガラスコーティングして、その内部に膜状発熱体６１を挟み込むように構成するようにしても良い。
【００３７】
さらに、前記実施形態のガス分析計１は、電極６２に印加する電圧を調節する調節部をさらに備えたものであって良い。これならば、電極６２に印加する電圧を調節することにより、透過窓３１の温度を調節することができ、付着しやすい物質などを選択的に付着しないようにすることができる。
【００３８】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス分析計の模式構成図。
【図２】同実施形態における透過窓及び膜状発熱体を示す側面図。
【符号の説明】
【００４０】
１ ・・・ガス分析計
２ ・・・紫外光源
３ ・・・測定セル
３１・・・透過窓
４ ・・・光検出部
５ ・・・演算部
６１・・・膜状発熱体
６２・・・電極
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測定セルの透過窓の汚れを低減、またはその汚れを防止する機能を有するガス分析計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のガス分析計は、試料ガスが供給される測定セルと、この測定セルの一方側に設けられ、当該セルに測定光を照射する光源と、前記測定セルの他方側に設けられ、測定セルを透過した透過光を検出する光検出器と、この光検出器からの検出信号を取得して、前記試料ガス中の測定成分の濃度等を算出する演算部とを備えている。そして、測定セルには、光源側と検出器側にそれぞれ透過窓とを備えている。
【０００３】
このようなガス分析計においては、試料ガスが測定セルの透過窓に吸着して、光量が低下してしまい、測定精度の低下が生じるという問題がある。
【０００４】
従来、この問題を解決するために、特許文献１に示すように、透過窓に不活性ガス又はエアーを吹き付けて、エアーカーテンを形成し、試料ガスが透過窓に到達することを遮蔽する方法が考えられている。
【０００５】
しかしながら、それを実現するための構造が複雑になってしまうという問題がある。また、オペレーションガスが必要であるという問題もある。
【０００６】
また、セルや分析計全体を加熱し透過窓を間接的に加熱して、透過窓に試料ガスが吸着しないようにする方法が考えられている。
【０００７】
しかしながら、それ相当のエネルギや装備を必要とし、透過窓を所定温度まで加熱する為には、透過窓の近傍をそれ以上に加熱する必要があり、他の機器へ悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００８】
さらに、透過窓にヒータを貼り付けることにより透過窓を加熱して、透過窓に試料ガスが吸着しないようにする方法が考えられている。
【０００９】
しかしながら、局所的にヒータを貼り付けているので、透過窓の温度分布が不均一となり、透過窓を高温にする必要がある場合には、局所的に過熱になってしまい、絶縁体や透過窓が破損してしまうという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−１０４１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、低電力かつ簡単な装備で、透過窓全体を均一かつ適温に加熱することにより窓の汚れや曇りを防止して、光量低下を防ぎ、高精度の分析を可能とすることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち本発明に係る測定セルは、試料ガスが供給される測定セルであって、透過窓と、前記透過窓に蒸着して形成された膜状発熱体と、前記膜状発熱体に接触し、対向して設けられた電極と、を備えていることを特徴とする。ここで「蒸着」とは、物理蒸着（例えば、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等）や化学蒸着が含まれる。
【００１２】
このようなものであれば、透過窓自体に膜状発熱体を蒸着しているので、低電力かつ簡単な装備でありながら、透過窓全体を均一且つ適温に加熱することができる。これにより、透過窓に水（Ｈ２Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）等の各種ガスが吸着しないようにすることができ、透過窓の汚れや曇りを防止することができる。したがって、光量低下を防ぎ、高精度の分析を可能とすることができる。
【００１３】
セル内部に膜状発熱体を設けると試料ガスによって腐食されてしまう。これを好適に防止するためには、前記膜状発熱体が、前記透過窓の外面に形成されていることが望ましい。
【００１４】
排ガス測定において、特に高沸点ＨＣの透過窓への吸着を好適に防止するためには、前記膜状発熱体が、前記透過窓を１００℃〜２００℃に熱するものであることが望ましい。
【００１５】
前記発熱体を全面均一に発熱させるためには、前記電極が、略１／４円弧状をなすものであることが好適である。
【００１６】
また、本発明の測定セルを用いてガス分析を行うガス分析計であれば、高精度かつ高Ｓ／Ｎの分析を行うことができる。
【００１７】
発熱体の温度を調節可能とするためには、前記電極に印加する電圧を調節する調節部を備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成した本発明によれば、低電力かつ簡単な装備で、透過窓全体を均一かつ適温に加熱することにより窓の汚れや曇りを防止して、光量低下を防ぎ、高精度の分析を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明のガス分析計の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態に係るガス分析計１の模式的構成図であり、図２は、透過窓３１及び膜状発熱体６１を示す側面図である。
【００２０】
＜装置構成＞
本実施形態に係るガス分析計１は、紫外線吸収法を用いて排ガス（試料ガス）中に含まれるＮＯ２（測定成分）の濃度を測定するものであり、図１に示すように、ＮＯ２の吸光波長帯域の紫外光を照射する紫外光源２と、試料ガスが供給される測定セル３と、その測定セル３を透過した光を検出する光検出部４と、その光検出部４から検出信号を受信して所定の演算を行う演算部５と、を備えている。
【００２１】
以下、各部２〜５について説明する。
【００２２】
紫外光源２は、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長帯域を有する紫外光を照射するものである。
【００２３】
測定セル３は、中空柱状のものであり、その両端部は、可視光透過性及び紫外光透過性を良好な材料（例えば石英等）から形成された透過窓３１により封止されている。また、その側周面には、試料ガスを供給するための試料導入口、及び試料ガスを排出するための試料排出口が設けられている。
【００２４】
光検出部４は、測定セル３の他端側に設けられており、例えば光電子増倍管などから構成することができる。そして、光検出部４は、検出信号を演算部５に出力する。
【００２５】
演算部５は、光検出部４から検出信号を取得して所定の演算を行い、ＮＯ２の吸光度及びその濃度を算出するものであり、その機器構成は、コンピュータ及びアナログ又はデジタル回路等の電気回路から構成されている。
【００２６】
しかして、本実施形態に係るガス分析計１は、図１及び図２に示すように、透過窓３１に透過窓加熱手段６を備えている。
【００２７】
その透過窓加熱手段６は、透過窓３１に蒸着して形成された膜状発熱体６１と、前記膜状発熱体６１に接触し、対向して設けられた一対の電極６２と、その電極６２に電圧を印加する電源（図示しない）とを備えている。電源及び電極６２とは、導線６３により電気的に接続されている。
【００２８】
膜状発熱体６１は、前記透過窓３１の外面に形成されている。具体的には、紫外光源２からの紫外光の光路上に設けられている。つまり、透過窓３１と同心円状に、紫外光の通過領域Ａを覆うように形成されている（図２参照）。
【００２９】
この発熱体６１は、透過窓３１の外面に物理蒸着法又は化学蒸着法を用いて均一に成膜された光透過性を有する薄膜である。具体的には、酸化亜鉛系等の透明導電膜である。
【００３０】
そして、電極６２に電流が流れることにより、透過窓３１全体、特に発熱体が蒸着されている領域を、試料ガス中のＨＣの吸着を防ぐ温度、つまり１００℃〜２００℃に加熱するものである。
【００３１】
一対の電極６２は、図２に示すように、膜状発熱体６１の側周端に接触して設けられている。それらの電極６２は、電流を流したときに、発熱体６１が均一な温度分布となるように構成されており、具体的には、各電極６２が、連続した略１／４円弧状をなし、透過窓３１の中心軸に対して軸対称となるように配置されている。
【００３２】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係るガス分析計１によれば、透過窓３１自体に膜状発熱体６１を蒸着しているので、簡単な装備でありながら、透過窓３１全体を均一且つ高温に加熱することができる。これにより、透過窓３１に水（Ｈ２Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）等の各種ガスが吸着しないようにすることができ、透過窓３１の汚れを防止することができる。また、透過窓３１自体を発熱させているので、所望の面積を高温加熱するのに、数Ｗの電力で済み、透過窓３１の汚れ防止を効率よく実現することができる。さらに、透過窓３１の近傍に設けられている光源２、光検出部４などへの温度影響を少なくすることができる。
【００３３】
また、膜状発熱体６１を透過窓３１の外面に形成しているので、試料ガスによる腐食を防止することができる。
【００３４】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【００３５】
例えば、前記実施形態では、紫外線吸収法を用いたガス分析計１であったが、これに限られることはなく、赤外線吸収法又は可視光吸収法等のその他の吸光光度法又は化学発光測定方式を用いたものであって良い。
【００３６】
また、前記実施形態では、膜状発熱体６１を透過窓３１の外面に形成しているが、その他、内面に設けるものであっても良いし、あるいは、透過窓３１を２層構造にしたりガラスコーティングして、その内部に膜状発熱体６１を挟み込むように構成するようにしても良い。
【００３７】
さらに、前記実施形態のガス分析計１は、電極６２に印加する電圧を調節する調節部をさらに備えたものであって良い。これならば、電極６２に印加する電圧を調節することにより、透過窓３１の温度を調節することができ、付着しやすい物質などを選択的に付着しないようにすることができる。
【００３８】
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス分析計の模式構成図。
【図２】同実施形態における透過窓及び膜状発熱体を示す側面図。
【符号の説明】
【００４０】
１ ・・・ガス分析計
２ ・・・紫外光源
３ ・・・測定セル
３１・・・透過窓
４ ・・・光検出部
５ ・・・演算部
６１・・・膜状発熱体
６２・・・電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ガスが供給される測定セルであって、
透過窓と、
前記透過窓に蒸着して形成された膜状発熱体と、
前記膜状発熱体に接触し、対向して設けられた電極と、を備えている測定セル。
【請求項２】
前記膜状発熱体が、前記透過窓の外面に形成されている請求項１記載の測定セル。
【請求項３】
前記電極が、略１／４円弧状をなすものである請求項１又は２記載の測定セル。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の測定セルを用いたガス分析計。
【請求項５】
前記電極に印加する電圧を調節する調節部を備えている請求項４記載のガス分析計。
【請求項１】
試料ガスが供給される測定セルであって、
透過窓と、
前記透過窓に蒸着して形成された膜状発熱体と、
前記膜状発熱体に接触し、対向して設けられた電極と、を備えている測定セル。
【請求項２】
前記膜状発熱体が、前記透過窓の外面に形成されている請求項１記載の測定セル。
【請求項３】
前記電極が、略１／４円弧状をなすものである請求項１又は２記載の測定セル。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の測定セルを用いたガス分析計。
【請求項５】
前記電極に印加する電圧を調節する調節部を備えている請求項４記載のガス分析計。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−１６４３０４（Ｐ２００８−１６４３０４Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５０６５９（Ｐ２００６−３５０６５９）
【出願日】平成１８年１２月２６日（２００６．１２．２６）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２６日（２００６．１２．２６）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
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