赤外線ガス分析計
【課題】 単一の光源から出射される赤外線を用いて試料セルの入射前及び入射後の光量を直接ガスセル検出器に入力させる構成の赤外線ガス分析計を提供する。【解決手段】 赤外線ガス分析計は、赤外光源で生成された赤外線を周期的に断続して入射する第１受光室と、前記第１受光室を通過した比較光線を、赤外線吸収を行う被分析ガスを含む試料ガスが充填されている試料セルに入射して通過した測定光線を入射する第２受光室と、前記第１及び第２受光室を連通するガス通路と、前記ガス通路内に配置されたフローセンサと、前記第１及び第２受光室内に前記被分析ガスと同種類のガスを充填すると共に、前記比較光線及び測定光線を周期的に断続して前記第１及び第２受光室に入射させたときに生じる前記第１及び第２受光室内の圧力変動に基づく前記ガス通路内のガスの流れを前記フローセンサで検出するガス吸収信号検出手段と、を備えたことである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線ガス分析計に関し、詳しくは安価で、高精度測定を可能とする赤外線ガス分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術における赤外線ガス分析計は、図６に示すように、赤外線光源１１１から発せられた赤外線が分配セル１１２により２つに分割され、それぞれ基準セル１１３、試料セル１１４に入射する。基準セル１１３には不活性ガスなど測定対象成分を含まないガスが充填されている。また、試料セル１１４には測定試料が流通する。分配セル１１２で２つに分けられた赤外線は試料セル１１４でのみ測定対象成分による吸収を受け検出器１１５に到達する。
【０００３】
検出器１１５は、基準セル１１３からの赤外光と試料セル１１４からの赤外光を受ける２室（基準側室１１６、試料側室１１７）からなっており、その２室が流通路１１８でつながる構造をしており、その流通路１１８にガスの行き来を検出するためのサーマルフローセンサ１１９が取り付けられている。検出器１１５内には測定対象と同じ成分を含むガスが充填されており、基準セル１１３、試料セル１１４からの赤外線が照射されると測定対象成分ガスが赤外線を吸収することで、その中でガスが熱膨張する。
【０００４】
試料セル１１４内の測定試料に測定対象成分が多く含まれると、赤外線はそこで多くが吸収されるため、検出器１１５では基準側室１１６に多くの赤外線が照射され、よりガスが膨張する。赤外線は回転セクタ１２１で遮断、照射を繰り返しており、遮断されたときは基準側室１１６、試料側室１１７とも赤外線が照射されないのでガスは膨張せず、赤外線が照射されると検出器１１５の試料側室１１７には試料セル１１４内の測定対象成分濃度に応じた赤外線が照射され、試料側室１１７には試料中の測定対象成分濃度に応じた赤外線が照射されるため、試料中の測定対象成分の濃度に応じて両室の間に差圧が生じ、両室間の間に設けられた流通器１１８をガスが行き来することとなる。そのガスの挙動をサーマルフローセンサ１１９で検出し、交流電圧増幅器１２２で交流電圧増幅し、濃度信号として出力する。
【０００５】
このような構成からなる赤外線ガス分析計において、もし基準セル１１３が無い場合には、試料セル１１４を通過してきた多量の赤外線の中から、測定対象成分により吸収された僅かな光量変化の信号分を抽出する困難さに遭遇する。
【０００６】
赤外線吸収量は、入射光量に比例するため、吸収量自体を大きくするためには、入射光量を増す必要性がある。大きな赤外線光量を得る過程では、当然光量の揺らぎやドリフトといった変動要因も比例して増大するという側面がでてくる。
【０００７】
基準セル１１３を用いる目的は、このような制約の中で、低濃度のガスのような微弱信号の場合でも、検出器１１５から出力される信号の中から、入射光量の変動要因を極力排除し、試料ガス濃度に比例した信号を純度良く得られるようにするために、微弱信号を含む赤外線の中から信号に必要の無いオフセット部分を除去するためのものである。
【０００８】
このため、分配セル１１２を用いて同一光源からの赤外線を２つに分割し、一方は試料ガスの流通する試料セル１１４に導き、他方は同一構造セルで赤外線吸収を引き起こさないガスの封入された基準セル１１３に導き、それぞれの出射光を、検出器１１５の試料側室１１７と基準側室１１６に導いている。こうすることで、信号に関係しない赤外線光量は、検出器１１５の各室で圧力変換された後に、相殺され、信号に相当する赤外線のみがフローセンサ１１９に取り出される。
【０００９】
従来技術での構成においては、ガスセル測定室（試料側室）１１７及び比較室（基準側室）１１６への入射赤外線は、赤外線光源１１１から赤外光を供給された分配セル１１２により分割することにより供給し、圧力バランスさせる構成であった。このような構成をとることで、信号に無関係な赤外線光量を、ガスセル内で相殺でき、高精度な計測を可能とする。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１７７２０１号公報（第４頁〜第５頁 第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来技術で説明した赤外線ガス分析計においては、一つの赤外線光源から出射された赤外線を分配セルで分割し、基準セルと試料セルを透過させ、検出器に到達する赤外線の量の差を検出器で検出し、測定対象成分濃度を測定する構成とすることで、赤外線光源の揺らぎを除去すると共に、試料セル内の測定対象となる成分が低濃度の場合に、両セルを透過し検出器に至る赤外線光量の差が最も少なくなるよう構成されているため、低濃度を検出する場合に最も高精度に測定できるように構成されている。しかし、一つの赤外線光源を２つに分けて用いる構成のため、光源と検出器の間に試料セルに平行して配置される基準セルが不可欠であり、また、光源を一箇所でオン／オフするための回転セクタが必要であるという問題がある。
【００１２】
従って、近年開発されている半導体などを用いて、長期間安定して赤外線を発生でき、又、電気的に高速にオン／オフ変調可能な光源を用いた場合に、高精度の測定を安価に実現する方法を提供し、更に装置に用いる赤外線光源の変動因子の影響をより一層減少させ得る赤外線ガス分析計の光学系を提供することに解決しなければならない課題を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本願発明の赤外線ガス分析計は、次に示す構成にしたことである。
【００１４】
（１）赤外線ガス分析計は、赤外光源で生成された赤外線を周期的に断続して入射する第１受光室と、前記第１受光室を通過した比較光線を、赤外線吸収を行う被分析ガスを含む試料ガスが充填されている試料セルに入射して通過した測定光線を入射する第２受光室と、前記第１及び第２受光室を連通するガス通路と、前記ガス通路内に配置されたフローセンサと、前記第１及び第２受光室内に前記被分析ガスと同種類のガスを充填すると共に、前記比較光線及び測定光線を周期的に断続して前記第１及び第２受光室に入射させたときに生じる前記第１及び第２受光室内の圧力変動に基づく前記ガス通路内のガスの流れを前記フローセンサで検出するガス吸収信号検出手段と、を備えたことである。
【００１５】
（２）前記試料セルは、入射した比較光線を曲面形状に形成された曲面で反射させた測定光線を出射する構成である（１）に記載の赤外線ガス分析計。
【００１６】
（３）前記第２受光室側に、前記赤外線と同期して生成する第２赤外線を照射する構成としたことを特徴とする（１）に記載の赤外線ガス分析計。
【００１７】
（４）前記赤外光源で生成される赤外線は、周期的に断続して出力するように制御する光源駆動制御手段を備えたことを特徴とする（１）に記載の赤外線ガス分析計。
【００１８】
（５）前記試料セルに校正用の測定対象成分を含まないガス（ゼロガス）を測定したときに、前記ガス吸収信号検出手段からの信号がゼロになるよう前記光源駆動制御手段を制御することが可能な測定制御装置を有することを特徴とする（４）に記載の赤外線ガス分析計。
【００１９】
（６）ゼロガス測定時に前記ガス吸収信号検出手段の出力がゼロとなる光源制御情報を記憶するゼロガス測定時光源制御情報記憶装置を有すると共に、試料測定時においても前記ガス吸収信号検出手段の出力をゼロとなるように前記光源駆動制御装置を制御し、ゼロガス測定時光源制御情報記憶装置に記憶されている情報と試料測定時の光源制御情報より測定対象成分の濃度を求めるよう構成したことを特徴とする（５）に記載の赤外線ガス分析計。
【発明の効果】
【００２０】
本提案によれば、
（１）赤外光源から発生する赤外線を周期的に断続して発生させるようにしたことで、回転セクタ、基準セルを必要とせず、高精度の測定を安価に実現することができる。
（２）ゼロガス測定時に検出器の測定室に取り付けた光源の光量を調整し、その時の光源制御情報を記憶するよう構成し、試料測定時にもフローセンサ信号がゼロになるよう検出器の測定室に取り付けた光源の光量を調整しながら測定するよう構成したため、高濃度の試料を測定する場合でも、低ノイズの測定が可能となる。
（３）単一の光源から出射される赤外光量を用いて、試料セルの入射前及び入射後の光量を直接ガスセル検出器に入力するため、赤外光源そのものの揺らぎや変動の影響が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本願発明に係る赤外線ガス分析計の実施形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２２】
本願発明に係る赤外線ガス分析計は、赤外線光源から出射された赤外線が、試料セルに入射する前、及び透過後の光量変化（試料ガス吸収による赤外線の減衰）のみを、直接ガスセル検出器で検出するよう構成したものである。但し、試料セル内での赤外線の反射損や伝搬効率が関与するため、校正時或は測定時のガスセル検出器出力をゼロ化して行う計測手法を可能にするため、測定室側には補助加熱手段の、ヒータ或は赤外線光源を設けた構成となっている。
【００２３】
その構成は、図１に示すように、測定対象となる試料ガスが、試料ガス入口１１より試料セル１２に入り、試料ガス出口１３より排出される。
第１赤外光源１４から出射される赤外光は、干渉ガスセル１５及びガスセル検出器１６の第１受光室である比較室１７を透過し、積分球形状の試料セル１２内に入射する。赤外光は試料セル１２内で拡散反射を繰り返しながら、測定成分の赤外吸収を受ける。
【００２４】
測定成分による赤外吸収を受けた後の赤外光は、ガスセル検出器１６の第２受光室である測定室１８に入射する。
ガスセル検出器１６の比較室１７と測定室１８、及び両者が連通されたフローセンサ１９が配置されるガス通路２１には、測定対象となる被分析ガスと同種類のガスが充填されている。
比較室１７及び測定室１８に入射した赤外線は、封入ガス成分による赤外線吸収のため、それぞれ熱膨張が発生し圧力の上昇が起きる。
【００２５】
測定室１８に入射する赤外光は、既に試料セル１２で測定対象成分による赤外線吸収を受けているので、比較室１７に比べ赤外光量は減少しており、両室１７、１８の圧上昇量には不均衡が発生するので差圧が駆動力となって微小なガス流が両室１７、１８のガス通路２１に発生し、フローセンサ１９がこれを検出する。フローセンサ１９の出力は、交流電圧増幅器２２で増幅された後、測定制御装置２３に入力される。
【００２６】
試料セル１２は、入射した比較光線を曲面形状に形成された曲面で反射させた測定光線を出射する。
光源、ヒータ駆動制御回路２４は、第１赤外光源１４及びヒータ或は第２赤外光源２５に接続され、一定周期の矩形波で、必要な増幅で駆動する。測定制御装置２３は、赤外光源やヒータ駆動の同期信号と、フローセンサ１９の交流信号をもとに、測定対象成分の濃度信号を算出し出力する。
又、測定制御装置２３には、ゼロガス校正時の第２赤外光源２５、ヒータ駆動制御情報を記憶し、又、読み出すためのゼロガス校正時制御情報記憶装置２６が付随する。
【００２７】
このような構成からなる赤外線ガス分析計は、光源、ヒータ駆動制御回路２４により、一定周期の矩形波の駆動信号が、第１赤外光源１４及びヒータ或は第２赤外光源２５に同時に送られ、点灯、消灯を繰り返す。第１赤外光源１４の点灯により発生した赤外線は、干渉ガスセル１５及びガスセル検出器１６の比較室１７を経て、試料セル１２に入射する。ヒータ或は第２赤外光源２５の点灯により発生する赤外線或は熱量は、ガスセル検出器１６の測定室１８側に与えられる。比較室１７と測定室１８へ加えられる赤外線パワー或は熱量は、同期して与えられるので各室内を同時に熱膨張させ圧力上昇を引き起こす。両室１７、１８の圧力上昇が均衡していない場合、圧力差が発生し、これが元になりガスセル検出器１６のガス通路２１にガス流が生じ、フローセンサ１９にて検出される。
【００２８】
光源、ヒータ駆動制御回路２４が、消灯信号を送る場合には、両室１７、１８のガス温度が周辺温度と平衡に到達するため同一温度に戻り、この結果点灯時に移動したガス量に相当する逆の差圧が発生し、これを駆動力として点灯時の移動ガス量が逆流し、元の状態へ復帰する。
【００２９】
このようにして、点灯と消灯を周期的に繰り返すことで、フローセンサ１９からはガスセル検出器１６の両室１７、１８の赤外線或は熱量の不均衡に関係した交流信号（流速信号）が検出され、交流電圧増幅器２２で増幅された後、測定制御装置２３に入力され、測定対象成分の濃度信号を算出し出力する。
【００３０】
ここで、このような基本的な動作をもとに、ガス濃度を計測する手法としての測定モードは（１）ノーマル法及び（２）ゼロ位法がある。
【００３１】
（１）ノーマル法
試料セル１２に、測定対象成分濃度がゼロのガス（以下、ゼロガス）を流通させ、ガスセル検出器１６の測定室１８と比較室１７の圧力上昇が均等化するように（具体的にはフローセンサ出力がゼロとなるように）、測定制御装置２３より、各光源、ヒータ駆動制御回路２４に、制御信号を与える。この時の制御信号量を、ゼロガス校正時制御情報記憶装置２６へ書き込む。
【００３２】
このゼロガス校正時の駆動条件を保持したまま、試料セル１２に試料ガスが流れると、測定対象成分により赤外線が吸収される結果、ガスセル検出器１６の測定室１８に入射する赤外光量がゼロガス校正時に比べ減少するため、ガスセル検出器１６の両室１７、１８には圧力上昇差が生じ、その結果微小なガス流が発生し、フローセンサ１９にてガス信号が検出される。このフローセンサ１９の信号は、試料セル１２内の測定対象ガスの濃度に応じて赤外線を吸収したために発生したものであり、測定対象ガスの濃度が測定できる。
【００３３】
（２）ゼロ位法
ノーマル法と同じく、ゼロガス測定時にガスセル検出器１６の出力がゼロとなるように、ヒータ或は第１及び第２赤外光源１４、２５の駆動量を制御し、その時の制御情報をゼロガス校正時制御情報記憶装置２６に記憶しておく。
【００３４】
試料セル１２内に測定対象ガスが流れるとき、ノーマル法と同様測定対象成分の濃度に応じたフローセンサ信号が得られるが、ゼロ位法ではこのフローセンサ信号が常にゼロ化するように、ヒータ或は第１及び第２赤外光源１４、２５への駆動量を増減して制御する。ゼロガス校正時の駆動量と、測定対象ガスの時の駆動量との差は、測定対象成分による赤外線吸収量を補填したことに相当するため、駆動量の変化を計測することで試料セル１２内の測定対象成分の濃度を測定できる。
【００３５】
次に、本願発明の赤外線ガス分析計が、やはり２光源を用いた光学系の構造をしたものと、如何に精度が向上したものであるかを、図面を参照して以下説明する。
【００３６】
図２は、２光源を用いた光学系の基本構成を簡略化したものであり、駆動電源により赤外線を発射する第１赤外光源１４、第２赤外光源２５、第１赤外光源１４からの赤外光を入射する試料セル１２Ａ、測定室１８と比較室１７を備え、それぞれを連通したガス通路２１にフローセンサ１９を備えたガスセル検出器１６、からなり、第１赤外光源１４からの赤外光は試料セル１２に入射され、その出射光がガスセル検出器１６の測定室１８に入射される。一方、第２赤外光源２５からの赤外光はガスセル検出器１６の比較室１７に入射する構成になっている。
る。
【００３７】
今、第１及び第２赤外光源１４、２５の出射パワーを、それぞれＩ１、Ｉ２とし、試料セル１２Ａ内での赤外損失を、Ｉgas（ガス吸収によるもの）及びＩloss（試料セル１２Ａ内の反射損失、伝搬損失など）とする。
【００３８】
ガス吸収量を大きくし、上記損失を大きくすると、ガス濃度と赤外吸収量の関係において非線形性が強くなるために、これら損失を小さな値に設定されるのが常である。従って、損失量としては、入射パワーＩ１に比べ、小さく線形領域に設定される。従って、
Ｉgas ＝Ｉ１〔１−ｅｘｐ（−αＣＬ）〕＜＜Ｉ１……（１）
Ｉloss＝ｋ・Ｉ１ ＜＜Ｉ１……（２）
【００３９】
（１）式は、試料セル１２ＡにおけるＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ則を表し、αはガス吸収係数、Ｃは濃度、Ｌは等価的なセル長を表す。（２）式のｋは、損失の割合を示す係数を表したものである。
【００４０】
ガスセル検出器１６の測定室１８及び比較室１７に到来する赤外パワーは、それぞれ、
測定室；Ｉ１−Ｉgas−Ｉloss……（３）
比較室；Ｉ２ ……（４）
となるので、フローセンサ１９の出力Ｓは、これらの赤外パワーの差分に比例した量で、
フローセンサ出力Ｓ∝Ｉ２−（Ｉ１−Ｉgas−Ｉloss）
＝Ｉ２−Ｉ１＋Ｉgas＋Ｉloss……（５）
で与えられる。これにより、信号として処理されるフローセンサ出力の変化量δＳは、
フローセンサ出力変化δＳ∝δＩ２＋δＩ１＋δＩgas＋δＩloss……（６）
【００４１】
光学系へ投入した赤外パワー（Ｉ２＋Ｉ１）に対する、フローセンサ出力変化量δＳは、
δＳ／（Ｉ２＋Ｉ１）＝（δＩ２＋δＩ１）／（Ｉ２＋Ｉ１）
＋δＩloss／（Ｉ２＋Ｉ１）
＋δＩgas／（Ｉ２＋Ｉ１）……（７）
【００４２】
フローセンサ出力変化量δＳを知ることで、ガスによる吸収量δＩgasを推定するわけであるが、投入パワー対信号量δＳの中には、上式第１項の光源安定度と、第２項の光学系反射損が関与することを示す。この第２項は、短期的に変動する可能性は少ないため、この方式の精度を決める因子としては、第２項の光源揺らぎに起因する変動が関与する。ガス吸収量による赤外減衰量に比べ、光源出射パワー自体は大きな量であるため、光量変動比δＩ／Ｉが充分安定な光源を供給することが必要である。
【００４３】
これに対して、本願発明の赤外線ガス分析計を示す図１の構成を簡略化した図３に示すように、ガスセル検出器１６の比較室１７と測定室１８を、試料セル１２の前後に配置した構成になっている。
【００４４】
試料セル１２に入射する赤外光は、第１赤外光源１４から出射されたＩ１から、比較室１７における損失Ｉcellを引き算した光量；Ｉ１−Ｉcellが入射する。比較室１７の赤外損失Ｉcellは、入射パワーＩ１に比例すると考えられので、
Ｉcell∝ｒ・Ｉ１ （ｒ＜Ｉ）……（８）
【００４５】
試料セル１２内では、上記図２で示した構成の分析計と同様、ガス吸収Ｉgasと反射損などの伝送損失Ｉlossが発生するため、ガスセル検出器１６の測定室１８に到達する赤外パワーは、Ｉ１−Ｉcell−Ｉgas−Ｉloss＋Ｉ２となる。
【００４６】
この時、ガスセル検出器１６の測定室１８に印加する補助的Ｉ２は、フローセンサ出力をゼロ化するための補助的なパワーなので、Ｉ２のオーダーは各損失（Ｉcell＋Ｉgas＋Ｉloss）と同等の大きさとなる。
【００４７】
本提案のフローセンサ出力Ｓは、従って、
Ｓ∝Ｉ１−（Ｉ１−Ｉcell−Ｉgas−Ｉloss＋Ｉ２）
＝Ｉcell＋Ｉgas＋Ｉloss−Ｉ２……（９）
となる。（９）式の中には、第１及び第２赤外光源１４、２５からの直接の出射パワーのような大きな光量が含まれず、いずれも光源パワーに比べ、小さな量から構成される。フローセンサ出力変化量δＳを求めると、
δＳ∝δＩcell＋δＩgas＋δＩloss＋δＩ２……（１０）
となる。投入した赤外パワーＩ１に対する、フローセンサ出力δＳの比は、
δＳ／Ｉ１∝（δＩcell＋δＩloss＋δＩ２）／Ｉ１＋δＩgas／Ｉ１……（１１）
【００４８】
上式の第１項のうち、ガスセル検出器１６の比較室１７の吸収量変動δＩcellは封入したガスによる吸収で、第１義的には安定とみなしてよく、反射損δＩlossは短期的には安定である。又、δＩ２は、他項の変動（δＩloss+δＩgas）の補償量なので、投入光量Ｉ１と比較して小さいと見なせる。
従って、本提案の構成に現れる変動要因は、大光量の光源パワー変動δＩ１を含まないため、より安定な信号を得ることができ、高精度な計測が実現できる。
【００４９】
以上、本願発明の特徴を開示したが、本願発明の試料セルは積分球形状に形成した曲面形状の曲面に反射させる反射部材を形成してあるが、これに限定されることなく、例えば、図４に示すように、ガスセル検出器１６の測定室１８及び比較室１７に隣接した位置に試料セル１２Ｂを配置し、その試料セル１２Ｂに隣接して配置されたガスセル検出器１６と反対側の隣接した位置に曲面形状に形成された反射用部品２７を配置した構成にしてもよい。
【００５０】
このような構成にすることで、第１赤外光源１４からの赤外光が比較室１７に入射し、その比較室１７を通過した出射光が試料セル１２Ｂに入射する。この試料セル１２Ｂに入射した赤外光は試料セル１２Ｂ内部の試料ガスを通過し、その通過した赤外光は反射用部品２７で反射されて測定室１８に入射する。
【００５１】
他の変形例として、図５に示すように、試料セルでの反射部材を曲筒形状のライトガイド型試料セル１２Ｃにした構成である。
このような構成にすることで、第１赤外光源１４からの赤外光が比較室１７に入射し、その比較室１７を通過した出射光がライトガイド型試料セル１２Ｃに入射する。このライトガイド型試料セル１２Ｃに入射した赤外光は試料セル内部の曲面に沿って試料ガスを通過しながら反射されて測定室１８に入射する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
単一の光源から出射される赤外線を用いて試料セルの入射前及び入射後の光量を直接ガスセル検出器に入力させる構成の赤外線ガス分析計を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本願発明の赤外線ガス分析計を略示的に示したブロック図である。
【図２】同、２光源方式の基本的な構成を示したブロック図である。
【図３】同、図１における分析計を概念的に示したブロック図である。
【図４】同、他の例の試料セルを示したブロック図である。
【図５】同、更に他の試料セルを示したブロック図である。
【図６】従来技術における赤外線ガス分析計を略示的に示したブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１ 試料ガス入口
１２ 試料セル
１２Ａ 試料セル
１２Ｂ 試料セル
１２Ｃ 試料セル
１３ 試料ガス出口
１４ 第１赤外光源
１５ 干渉ガスセル
１６ ガスセル検出器
１７ 比較室
１８ 測定室
１９ フローセンサ
２１ ガス通路
２２ 交流電圧増幅器
２３ 測定制御装置
２４ 光源、ヒータ駆動制御回路
２５ ヒータ或は第２赤外光源
２６ ゼロガス校正時制御情報記憶装置
２７ 反射用部品。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線ガス分析計に関し、詳しくは安価で、高精度測定を可能とする赤外線ガス分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術における赤外線ガス分析計は、図６に示すように、赤外線光源１１１から発せられた赤外線が分配セル１１２により２つに分割され、それぞれ基準セル１１３、試料セル１１４に入射する。基準セル１１３には不活性ガスなど測定対象成分を含まないガスが充填されている。また、試料セル１１４には測定試料が流通する。分配セル１１２で２つに分けられた赤外線は試料セル１１４でのみ測定対象成分による吸収を受け検出器１１５に到達する。
【０００３】
検出器１１５は、基準セル１１３からの赤外光と試料セル１１４からの赤外光を受ける２室（基準側室１１６、試料側室１１７）からなっており、その２室が流通路１１８でつながる構造をしており、その流通路１１８にガスの行き来を検出するためのサーマルフローセンサ１１９が取り付けられている。検出器１１５内には測定対象と同じ成分を含むガスが充填されており、基準セル１１３、試料セル１１４からの赤外線が照射されると測定対象成分ガスが赤外線を吸収することで、その中でガスが熱膨張する。
【０００４】
試料セル１１４内の測定試料に測定対象成分が多く含まれると、赤外線はそこで多くが吸収されるため、検出器１１５では基準側室１１６に多くの赤外線が照射され、よりガスが膨張する。赤外線は回転セクタ１２１で遮断、照射を繰り返しており、遮断されたときは基準側室１１６、試料側室１１７とも赤外線が照射されないのでガスは膨張せず、赤外線が照射されると検出器１１５の試料側室１１７には試料セル１１４内の測定対象成分濃度に応じた赤外線が照射され、試料側室１１７には試料中の測定対象成分濃度に応じた赤外線が照射されるため、試料中の測定対象成分の濃度に応じて両室の間に差圧が生じ、両室間の間に設けられた流通器１１８をガスが行き来することとなる。そのガスの挙動をサーマルフローセンサ１１９で検出し、交流電圧増幅器１２２で交流電圧増幅し、濃度信号として出力する。
【０００５】
このような構成からなる赤外線ガス分析計において、もし基準セル１１３が無い場合には、試料セル１１４を通過してきた多量の赤外線の中から、測定対象成分により吸収された僅かな光量変化の信号分を抽出する困難さに遭遇する。
【０００６】
赤外線吸収量は、入射光量に比例するため、吸収量自体を大きくするためには、入射光量を増す必要性がある。大きな赤外線光量を得る過程では、当然光量の揺らぎやドリフトといった変動要因も比例して増大するという側面がでてくる。
【０００７】
基準セル１１３を用いる目的は、このような制約の中で、低濃度のガスのような微弱信号の場合でも、検出器１１５から出力される信号の中から、入射光量の変動要因を極力排除し、試料ガス濃度に比例した信号を純度良く得られるようにするために、微弱信号を含む赤外線の中から信号に必要の無いオフセット部分を除去するためのものである。
【０００８】
このため、分配セル１１２を用いて同一光源からの赤外線を２つに分割し、一方は試料ガスの流通する試料セル１１４に導き、他方は同一構造セルで赤外線吸収を引き起こさないガスの封入された基準セル１１３に導き、それぞれの出射光を、検出器１１５の試料側室１１７と基準側室１１６に導いている。こうすることで、信号に関係しない赤外線光量は、検出器１１５の各室で圧力変換された後に、相殺され、信号に相当する赤外線のみがフローセンサ１１９に取り出される。
【０００９】
従来技術での構成においては、ガスセル測定室（試料側室）１１７及び比較室（基準側室）１１６への入射赤外線は、赤外線光源１１１から赤外光を供給された分配セル１１２により分割することにより供給し、圧力バランスさせる構成であった。このような構成をとることで、信号に無関係な赤外線光量を、ガスセル内で相殺でき、高精度な計測を可能とする。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１７７２０１号公報（第４頁〜第５頁 第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来技術で説明した赤外線ガス分析計においては、一つの赤外線光源から出射された赤外線を分配セルで分割し、基準セルと試料セルを透過させ、検出器に到達する赤外線の量の差を検出器で検出し、測定対象成分濃度を測定する構成とすることで、赤外線光源の揺らぎを除去すると共に、試料セル内の測定対象となる成分が低濃度の場合に、両セルを透過し検出器に至る赤外線光量の差が最も少なくなるよう構成されているため、低濃度を検出する場合に最も高精度に測定できるように構成されている。しかし、一つの赤外線光源を２つに分けて用いる構成のため、光源と検出器の間に試料セルに平行して配置される基準セルが不可欠であり、また、光源を一箇所でオン／オフするための回転セクタが必要であるという問題がある。
【００１２】
従って、近年開発されている半導体などを用いて、長期間安定して赤外線を発生でき、又、電気的に高速にオン／オフ変調可能な光源を用いた場合に、高精度の測定を安価に実現する方法を提供し、更に装置に用いる赤外線光源の変動因子の影響をより一層減少させ得る赤外線ガス分析計の光学系を提供することに解決しなければならない課題を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本願発明の赤外線ガス分析計は、次に示す構成にしたことである。
【００１４】
（１）赤外線ガス分析計は、赤外光源で生成された赤外線を周期的に断続して入射する第１受光室と、前記第１受光室を通過した比較光線を、赤外線吸収を行う被分析ガスを含む試料ガスが充填されている試料セルに入射して通過した測定光線を入射する第２受光室と、前記第１及び第２受光室を連通するガス通路と、前記ガス通路内に配置されたフローセンサと、前記第１及び第２受光室内に前記被分析ガスと同種類のガスを充填すると共に、前記比較光線及び測定光線を周期的に断続して前記第１及び第２受光室に入射させたときに生じる前記第１及び第２受光室内の圧力変動に基づく前記ガス通路内のガスの流れを前記フローセンサで検出するガス吸収信号検出手段と、を備えたことである。
【００１５】
（２）前記試料セルは、入射した比較光線を曲面形状に形成された曲面で反射させた測定光線を出射する構成である（１）に記載の赤外線ガス分析計。
【００１６】
（３）前記第２受光室側に、前記赤外線と同期して生成する第２赤外線を照射する構成としたことを特徴とする（１）に記載の赤外線ガス分析計。
【００１７】
（４）前記赤外光源で生成される赤外線は、周期的に断続して出力するように制御する光源駆動制御手段を備えたことを特徴とする（１）に記載の赤外線ガス分析計。
【００１８】
（５）前記試料セルに校正用の測定対象成分を含まないガス（ゼロガス）を測定したときに、前記ガス吸収信号検出手段からの信号がゼロになるよう前記光源駆動制御手段を制御することが可能な測定制御装置を有することを特徴とする（４）に記載の赤外線ガス分析計。
【００１９】
（６）ゼロガス測定時に前記ガス吸収信号検出手段の出力がゼロとなる光源制御情報を記憶するゼロガス測定時光源制御情報記憶装置を有すると共に、試料測定時においても前記ガス吸収信号検出手段の出力をゼロとなるように前記光源駆動制御装置を制御し、ゼロガス測定時光源制御情報記憶装置に記憶されている情報と試料測定時の光源制御情報より測定対象成分の濃度を求めるよう構成したことを特徴とする（５）に記載の赤外線ガス分析計。
【発明の効果】
【００２０】
本提案によれば、
（１）赤外光源から発生する赤外線を周期的に断続して発生させるようにしたことで、回転セクタ、基準セルを必要とせず、高精度の測定を安価に実現することができる。
（２）ゼロガス測定時に検出器の測定室に取り付けた光源の光量を調整し、その時の光源制御情報を記憶するよう構成し、試料測定時にもフローセンサ信号がゼロになるよう検出器の測定室に取り付けた光源の光量を調整しながら測定するよう構成したため、高濃度の試料を測定する場合でも、低ノイズの測定が可能となる。
（３）単一の光源から出射される赤外光量を用いて、試料セルの入射前及び入射後の光量を直接ガスセル検出器に入力するため、赤外光源そのものの揺らぎや変動の影響が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本願発明に係る赤外線ガス分析計の実施形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２２】
本願発明に係る赤外線ガス分析計は、赤外線光源から出射された赤外線が、試料セルに入射する前、及び透過後の光量変化（試料ガス吸収による赤外線の減衰）のみを、直接ガスセル検出器で検出するよう構成したものである。但し、試料セル内での赤外線の反射損や伝搬効率が関与するため、校正時或は測定時のガスセル検出器出力をゼロ化して行う計測手法を可能にするため、測定室側には補助加熱手段の、ヒータ或は赤外線光源を設けた構成となっている。
【００２３】
その構成は、図１に示すように、測定対象となる試料ガスが、試料ガス入口１１より試料セル１２に入り、試料ガス出口１３より排出される。
第１赤外光源１４から出射される赤外光は、干渉ガスセル１５及びガスセル検出器１６の第１受光室である比較室１７を透過し、積分球形状の試料セル１２内に入射する。赤外光は試料セル１２内で拡散反射を繰り返しながら、測定成分の赤外吸収を受ける。
【００２４】
測定成分による赤外吸収を受けた後の赤外光は、ガスセル検出器１６の第２受光室である測定室１８に入射する。
ガスセル検出器１６の比較室１７と測定室１８、及び両者が連通されたフローセンサ１９が配置されるガス通路２１には、測定対象となる被分析ガスと同種類のガスが充填されている。
比較室１７及び測定室１８に入射した赤外線は、封入ガス成分による赤外線吸収のため、それぞれ熱膨張が発生し圧力の上昇が起きる。
【００２５】
測定室１８に入射する赤外光は、既に試料セル１２で測定対象成分による赤外線吸収を受けているので、比較室１７に比べ赤外光量は減少しており、両室１７、１８の圧上昇量には不均衡が発生するので差圧が駆動力となって微小なガス流が両室１７、１８のガス通路２１に発生し、フローセンサ１９がこれを検出する。フローセンサ１９の出力は、交流電圧増幅器２２で増幅された後、測定制御装置２３に入力される。
【００２６】
試料セル１２は、入射した比較光線を曲面形状に形成された曲面で反射させた測定光線を出射する。
光源、ヒータ駆動制御回路２４は、第１赤外光源１４及びヒータ或は第２赤外光源２５に接続され、一定周期の矩形波で、必要な増幅で駆動する。測定制御装置２３は、赤外光源やヒータ駆動の同期信号と、フローセンサ１９の交流信号をもとに、測定対象成分の濃度信号を算出し出力する。
又、測定制御装置２３には、ゼロガス校正時の第２赤外光源２５、ヒータ駆動制御情報を記憶し、又、読み出すためのゼロガス校正時制御情報記憶装置２６が付随する。
【００２７】
このような構成からなる赤外線ガス分析計は、光源、ヒータ駆動制御回路２４により、一定周期の矩形波の駆動信号が、第１赤外光源１４及びヒータ或は第２赤外光源２５に同時に送られ、点灯、消灯を繰り返す。第１赤外光源１４の点灯により発生した赤外線は、干渉ガスセル１５及びガスセル検出器１６の比較室１７を経て、試料セル１２に入射する。ヒータ或は第２赤外光源２５の点灯により発生する赤外線或は熱量は、ガスセル検出器１６の測定室１８側に与えられる。比較室１７と測定室１８へ加えられる赤外線パワー或は熱量は、同期して与えられるので各室内を同時に熱膨張させ圧力上昇を引き起こす。両室１７、１８の圧力上昇が均衡していない場合、圧力差が発生し、これが元になりガスセル検出器１６のガス通路２１にガス流が生じ、フローセンサ１９にて検出される。
【００２８】
光源、ヒータ駆動制御回路２４が、消灯信号を送る場合には、両室１７、１８のガス温度が周辺温度と平衡に到達するため同一温度に戻り、この結果点灯時に移動したガス量に相当する逆の差圧が発生し、これを駆動力として点灯時の移動ガス量が逆流し、元の状態へ復帰する。
【００２９】
このようにして、点灯と消灯を周期的に繰り返すことで、フローセンサ１９からはガスセル検出器１６の両室１７、１８の赤外線或は熱量の不均衡に関係した交流信号（流速信号）が検出され、交流電圧増幅器２２で増幅された後、測定制御装置２３に入力され、測定対象成分の濃度信号を算出し出力する。
【００３０】
ここで、このような基本的な動作をもとに、ガス濃度を計測する手法としての測定モードは（１）ノーマル法及び（２）ゼロ位法がある。
【００３１】
（１）ノーマル法
試料セル１２に、測定対象成分濃度がゼロのガス（以下、ゼロガス）を流通させ、ガスセル検出器１６の測定室１８と比較室１７の圧力上昇が均等化するように（具体的にはフローセンサ出力がゼロとなるように）、測定制御装置２３より、各光源、ヒータ駆動制御回路２４に、制御信号を与える。この時の制御信号量を、ゼロガス校正時制御情報記憶装置２６へ書き込む。
【００３２】
このゼロガス校正時の駆動条件を保持したまま、試料セル１２に試料ガスが流れると、測定対象成分により赤外線が吸収される結果、ガスセル検出器１６の測定室１８に入射する赤外光量がゼロガス校正時に比べ減少するため、ガスセル検出器１６の両室１７、１８には圧力上昇差が生じ、その結果微小なガス流が発生し、フローセンサ１９にてガス信号が検出される。このフローセンサ１９の信号は、試料セル１２内の測定対象ガスの濃度に応じて赤外線を吸収したために発生したものであり、測定対象ガスの濃度が測定できる。
【００３３】
（２）ゼロ位法
ノーマル法と同じく、ゼロガス測定時にガスセル検出器１６の出力がゼロとなるように、ヒータ或は第１及び第２赤外光源１４、２５の駆動量を制御し、その時の制御情報をゼロガス校正時制御情報記憶装置２６に記憶しておく。
【００３４】
試料セル１２内に測定対象ガスが流れるとき、ノーマル法と同様測定対象成分の濃度に応じたフローセンサ信号が得られるが、ゼロ位法ではこのフローセンサ信号が常にゼロ化するように、ヒータ或は第１及び第２赤外光源１４、２５への駆動量を増減して制御する。ゼロガス校正時の駆動量と、測定対象ガスの時の駆動量との差は、測定対象成分による赤外線吸収量を補填したことに相当するため、駆動量の変化を計測することで試料セル１２内の測定対象成分の濃度を測定できる。
【００３５】
次に、本願発明の赤外線ガス分析計が、やはり２光源を用いた光学系の構造をしたものと、如何に精度が向上したものであるかを、図面を参照して以下説明する。
【００３６】
図２は、２光源を用いた光学系の基本構成を簡略化したものであり、駆動電源により赤外線を発射する第１赤外光源１４、第２赤外光源２５、第１赤外光源１４からの赤外光を入射する試料セル１２Ａ、測定室１８と比較室１７を備え、それぞれを連通したガス通路２１にフローセンサ１９を備えたガスセル検出器１６、からなり、第１赤外光源１４からの赤外光は試料セル１２に入射され、その出射光がガスセル検出器１６の測定室１８に入射される。一方、第２赤外光源２５からの赤外光はガスセル検出器１６の比較室１７に入射する構成になっている。
る。
【００３７】
今、第１及び第２赤外光源１４、２５の出射パワーを、それぞれＩ１、Ｉ２とし、試料セル１２Ａ内での赤外損失を、Ｉgas（ガス吸収によるもの）及びＩloss（試料セル１２Ａ内の反射損失、伝搬損失など）とする。
【００３８】
ガス吸収量を大きくし、上記損失を大きくすると、ガス濃度と赤外吸収量の関係において非線形性が強くなるために、これら損失を小さな値に設定されるのが常である。従って、損失量としては、入射パワーＩ１に比べ、小さく線形領域に設定される。従って、
Ｉgas ＝Ｉ１〔１−ｅｘｐ（−αＣＬ）〕＜＜Ｉ１……（１）
Ｉloss＝ｋ・Ｉ１ ＜＜Ｉ１……（２）
【００３９】
（１）式は、試料セル１２ＡにおけるＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ則を表し、αはガス吸収係数、Ｃは濃度、Ｌは等価的なセル長を表す。（２）式のｋは、損失の割合を示す係数を表したものである。
【００４０】
ガスセル検出器１６の測定室１８及び比較室１７に到来する赤外パワーは、それぞれ、
測定室；Ｉ１−Ｉgas−Ｉloss……（３）
比較室；Ｉ２ ……（４）
となるので、フローセンサ１９の出力Ｓは、これらの赤外パワーの差分に比例した量で、
フローセンサ出力Ｓ∝Ｉ２−（Ｉ１−Ｉgas−Ｉloss）
＝Ｉ２−Ｉ１＋Ｉgas＋Ｉloss……（５）
で与えられる。これにより、信号として処理されるフローセンサ出力の変化量δＳは、
フローセンサ出力変化δＳ∝δＩ２＋δＩ１＋δＩgas＋δＩloss……（６）
【００４１】
光学系へ投入した赤外パワー（Ｉ２＋Ｉ１）に対する、フローセンサ出力変化量δＳは、
δＳ／（Ｉ２＋Ｉ１）＝（δＩ２＋δＩ１）／（Ｉ２＋Ｉ１）
＋δＩloss／（Ｉ２＋Ｉ１）
＋δＩgas／（Ｉ２＋Ｉ１）……（７）
【００４２】
フローセンサ出力変化量δＳを知ることで、ガスによる吸収量δＩgasを推定するわけであるが、投入パワー対信号量δＳの中には、上式第１項の光源安定度と、第２項の光学系反射損が関与することを示す。この第２項は、短期的に変動する可能性は少ないため、この方式の精度を決める因子としては、第２項の光源揺らぎに起因する変動が関与する。ガス吸収量による赤外減衰量に比べ、光源出射パワー自体は大きな量であるため、光量変動比δＩ／Ｉが充分安定な光源を供給することが必要である。
【００４３】
これに対して、本願発明の赤外線ガス分析計を示す図１の構成を簡略化した図３に示すように、ガスセル検出器１６の比較室１７と測定室１８を、試料セル１２の前後に配置した構成になっている。
【００４４】
試料セル１２に入射する赤外光は、第１赤外光源１４から出射されたＩ１から、比較室１７における損失Ｉcellを引き算した光量；Ｉ１−Ｉcellが入射する。比較室１７の赤外損失Ｉcellは、入射パワーＩ１に比例すると考えられので、
Ｉcell∝ｒ・Ｉ１ （ｒ＜Ｉ）……（８）
【００４５】
試料セル１２内では、上記図２で示した構成の分析計と同様、ガス吸収Ｉgasと反射損などの伝送損失Ｉlossが発生するため、ガスセル検出器１６の測定室１８に到達する赤外パワーは、Ｉ１−Ｉcell−Ｉgas−Ｉloss＋Ｉ２となる。
【００４６】
この時、ガスセル検出器１６の測定室１８に印加する補助的Ｉ２は、フローセンサ出力をゼロ化するための補助的なパワーなので、Ｉ２のオーダーは各損失（Ｉcell＋Ｉgas＋Ｉloss）と同等の大きさとなる。
【００４７】
本提案のフローセンサ出力Ｓは、従って、
Ｓ∝Ｉ１−（Ｉ１−Ｉcell−Ｉgas−Ｉloss＋Ｉ２）
＝Ｉcell＋Ｉgas＋Ｉloss−Ｉ２……（９）
となる。（９）式の中には、第１及び第２赤外光源１４、２５からの直接の出射パワーのような大きな光量が含まれず、いずれも光源パワーに比べ、小さな量から構成される。フローセンサ出力変化量δＳを求めると、
δＳ∝δＩcell＋δＩgas＋δＩloss＋δＩ２……（１０）
となる。投入した赤外パワーＩ１に対する、フローセンサ出力δＳの比は、
δＳ／Ｉ１∝（δＩcell＋δＩloss＋δＩ２）／Ｉ１＋δＩgas／Ｉ１……（１１）
【００４８】
上式の第１項のうち、ガスセル検出器１６の比較室１７の吸収量変動δＩcellは封入したガスによる吸収で、第１義的には安定とみなしてよく、反射損δＩlossは短期的には安定である。又、δＩ２は、他項の変動（δＩloss+δＩgas）の補償量なので、投入光量Ｉ１と比較して小さいと見なせる。
従って、本提案の構成に現れる変動要因は、大光量の光源パワー変動δＩ１を含まないため、より安定な信号を得ることができ、高精度な計測が実現できる。
【００４９】
以上、本願発明の特徴を開示したが、本願発明の試料セルは積分球形状に形成した曲面形状の曲面に反射させる反射部材を形成してあるが、これに限定されることなく、例えば、図４に示すように、ガスセル検出器１６の測定室１８及び比較室１７に隣接した位置に試料セル１２Ｂを配置し、その試料セル１２Ｂに隣接して配置されたガスセル検出器１６と反対側の隣接した位置に曲面形状に形成された反射用部品２７を配置した構成にしてもよい。
【００５０】
このような構成にすることで、第１赤外光源１４からの赤外光が比較室１７に入射し、その比較室１７を通過した出射光が試料セル１２Ｂに入射する。この試料セル１２Ｂに入射した赤外光は試料セル１２Ｂ内部の試料ガスを通過し、その通過した赤外光は反射用部品２７で反射されて測定室１８に入射する。
【００５１】
他の変形例として、図５に示すように、試料セルでの反射部材を曲筒形状のライトガイド型試料セル１２Ｃにした構成である。
このような構成にすることで、第１赤外光源１４からの赤外光が比較室１７に入射し、その比較室１７を通過した出射光がライトガイド型試料セル１２Ｃに入射する。このライトガイド型試料セル１２Ｃに入射した赤外光は試料セル内部の曲面に沿って試料ガスを通過しながら反射されて測定室１８に入射する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
単一の光源から出射される赤外線を用いて試料セルの入射前及び入射後の光量を直接ガスセル検出器に入力させる構成の赤外線ガス分析計を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本願発明の赤外線ガス分析計を略示的に示したブロック図である。
【図２】同、２光源方式の基本的な構成を示したブロック図である。
【図３】同、図１における分析計を概念的に示したブロック図である。
【図４】同、他の例の試料セルを示したブロック図である。
【図５】同、更に他の試料セルを示したブロック図である。
【図６】従来技術における赤外線ガス分析計を略示的に示したブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１ 試料ガス入口
１２ 試料セル
１２Ａ 試料セル
１２Ｂ 試料セル
１２Ｃ 試料セル
１３ 試料ガス出口
１４ 第１赤外光源
１５ 干渉ガスセル
１６ ガスセル検出器
１７ 比較室
１８ 測定室
１９ フローセンサ
２１ ガス通路
２２ 交流電圧増幅器
２３ 測定制御装置
２４ 光源、ヒータ駆動制御回路
２５ ヒータ或は第２赤外光源
２６ ゼロガス校正時制御情報記憶装置
２７ 反射用部品。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光源で生成された赤外線を周期的に断続して入射する第１受光室と、
前記第１受光室を通過した比較光線を、赤外線吸収を行う被分析ガスを含む試料ガスが充填されている試料セルに入射して通過した測定光線を入射する第２受光室と、
前記第１及び第２受光室を連通するガス通路と、
前記ガス通路内に配置されたフローセンサと、
前記第１及び第２受光室内に前記被分析ガスと同種類のガスを充填すると共に、前記比較光線及び測定光線を周期的に断続して前記第１及び第２受光室に入射させたときに生じる前記第１及び第２受光室内の圧力変動に基づく前記ガス通路内のガスの流れを前記フローセンサで検出するガス吸収信号検出手段と、を備えたことを特徴とする赤外線ガス分析計。
【請求項２】
前記試料セルは、入射した比較光線を曲面形状に形成された曲面で反射させた測定光線を出射する構成である請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項３】
前記第２受光室側に、前記赤外線と同期して生成する第２赤外線を照射する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項４】
前記赤外光源で生成される赤外線は、周期的に断続して出力するように制御する光源駆動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項５】
前記試料セルに校正用の測定対象成分を含まないガス（ゼロガス）を測定したときに、前記ガス吸収信号検出手段からの信号がゼロになるよう前記光源駆動制御手段を制御することが可能な測定制御装置を有することを特徴とする請求項４に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項６】
ゼロガス測定時に前記ガス吸収信号検出手段の出力がゼロとなる光源制御情報を記憶するゼロガス測定時光源制御情報記憶装置を有すると共に、試料測定時においても前記ガス吸収信号検出手段の出力をゼロとなるように前記光源駆動制御装置を制御し、ゼロガス測定時光源制御情報記憶装置に記憶されている情報と試料測定時の光源制御情報より測定対象成分の濃度を求めるよう構成したことを特徴とする請求項５に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項１】
赤外光源で生成された赤外線を周期的に断続して入射する第１受光室と、
前記第１受光室を通過した比較光線を、赤外線吸収を行う被分析ガスを含む試料ガスが充填されている試料セルに入射して通過した測定光線を入射する第２受光室と、
前記第１及び第２受光室を連通するガス通路と、
前記ガス通路内に配置されたフローセンサと、
前記第１及び第２受光室内に前記被分析ガスと同種類のガスを充填すると共に、前記比較光線及び測定光線を周期的に断続して前記第１及び第２受光室に入射させたときに生じる前記第１及び第２受光室内の圧力変動に基づく前記ガス通路内のガスの流れを前記フローセンサで検出するガス吸収信号検出手段と、を備えたことを特徴とする赤外線ガス分析計。
【請求項２】
前記試料セルは、入射した比較光線を曲面形状に形成された曲面で反射させた測定光線を出射する構成である請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項３】
前記第２受光室側に、前記赤外線と同期して生成する第２赤外線を照射する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項４】
前記赤外光源で生成される赤外線は、周期的に断続して出力するように制御する光源駆動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項５】
前記試料セルに校正用の測定対象成分を含まないガス（ゼロガス）を測定したときに、前記ガス吸収信号検出手段からの信号がゼロになるよう前記光源駆動制御手段を制御することが可能な測定制御装置を有することを特徴とする請求項４に記載の赤外線ガス分析計。
【請求項６】
ゼロガス測定時に前記ガス吸収信号検出手段の出力がゼロとなる光源制御情報を記憶するゼロガス測定時光源制御情報記憶装置を有すると共に、試料測定時においても前記ガス吸収信号検出手段の出力をゼロとなるように前記光源駆動制御装置を制御し、ゼロガス測定時光源制御情報記憶装置に記憶されている情報と試料測定時の光源制御情報より測定対象成分の濃度を求めるよう構成したことを特徴とする請求項５に記載の赤外線ガス分析計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３２９９１３（Ｐ２００６−３２９９１３Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５６７６０（Ｐ２００５−１５６７６０）
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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