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JP4063626B2 - Infrared gas analyzer - Google Patents

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JP4063626B2
JP4063626B2 JP2002285064A JP2002285064A JP4063626B2 JP 4063626 B2 JP4063626 B2 JP 4063626B2 JP 2002285064 A JP2002285064 A JP 2002285064A JP 2002285064 A JP2002285064 A JP 2002285064A JP 4063626 B2 JP4063626 B2 JP 4063626B2
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JP
Japan
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cell
infrared
infrared light
sample gas
spacer
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JP2002285064A
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博二 上坂
俊行 野村
建之助 小島
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Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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Publication date
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外線ガス分析計に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平2−124448号公報
従来より、特に冷蔵庫やクーラなどの冷却機に用いられる冷媒には、一般的にフロンガスが用いられている。フロンガスは旧冷媒のCFC系、HCFC系に加えて、新冷媒のHFC系があるが、オゾン層破壊や地球温暖化の問題があり、フロンガスの回収およびリサイクルが義務付けられている。また、リサイクルできないフロンガスについてはこれを確実に破壊することが求められている。
【0003】
一方、新冷媒としては、代表的なフロン410A、フロン407C、フロン404A、フロン507Aがあり、これらは、複数の単成分フロンガス〔フロン32(R32)、フロン125(R125)、フロン134a(R134a)、フロン143a(R143a)〕のうちの数種を所定の割合で混合した所謂混合冷媒である。
【0004】
そして、フロンガス濃度を測定する手段として、例えば、前記特許文献1に記載されているように、NDIR法に則ったガス分析計(赤外線ガス分析計)があり、この赤外線ガス分析計によれば前記混合冷媒に含まれる各冷媒成分の比率を分析するのにも用いることができることが分かっている。
【0005】
ところで、赤外線ガス分析計においては、その測定原理上、測定対象となるガス成分の吸光度に応じたセル長(光路長)を設定する必要がある。これは測定可能な感度を得るためおよび検量線の曲がりを所定の範囲内に抑えるためである。そして、赤外線ガス分析計においては、サンプルガスに含まれている複数の測定対象成分を同時に分析するのにも広く用いられているが、このような場合、各測定対象成分の吸光度の大きさに差があり、このため、従来においては、例えば図4に示すように、同様構成の分析部ユニット51,52を複数(図示例では2つ)有する赤外線ガス分析計を用いて分析を行っていた。
【0006】
すなわち、図4において、51,52は分析部ユニットで、一方の分析部ユニット51は、セル51aと、このセル51aの一方の窓51a1 側に設けられる赤外光源51bおよび光チョッパ51cと、セル51aの他方の窓51a2 側に設けられる検出部51dとからなり、他方の分析部ユニット52は、セル52aと、このセル52aの一方の窓52a1 側に設けられる赤外光源52bおよび光チョッパ52cと、セル52aの他方の窓52a2 側に設けられる検出部52dとからなる。そして、一方の分析部ユニット51のセル51aと他方の分析部ユニット52のセル52aはサンプルガスSが直列に供給されるように接続されている。また、分析部ユニット51,52のそれぞれの検出部51d,52dには、それぞれ吸光度が似通った(近い)測定対象成分をそれぞれ検出するための検出器が設けられている。
【0007】
上記構成の赤外線ガス分析計によれば、セル51a,51bのそれぞれのセル長を、検出部51,52でそれぞれ検出される測定対象成分の吸光度に最適となるように設定することにより、複数の測定対象成分を最適の状態で分析することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の赤外線ガス分析計においては、同様構成の分析部ユニット51,52を複数(測定対象成分の組み合わせによっては3以上)設ける必要があるところから、装置全体の構成が大がかりとなるとともに、分析部ユニットが個別に形成されるところから、ドリフト補正などの補正も個々に行う必要があり、これらの補正ための作業や構成がそれだけ複雑になるといった欠点がある。
【0009】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、コンパクト構成でありながらも複数の測定対象成分を同時に精度よく測定することのできる赤外線ガス分析計を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、複数の測定対象成分を含んだサンプルガスが供給されるセルと、このセルに赤外光を照射する赤外光源と、前記セルを透過した赤外光のうち前記各測定対象成分の赤外吸収スペクトルに合わせた波長の赤外光を透過させる複数のバンドパスフィルタと、これらのバンドパスフィルタを透過した赤外光の強度をそれぞれ測定する複数の検出器を備え、前記複数の測定対象成分を同時に分析できるように構成された赤外線ガス分析計において、前記セルとして、相対向する一対の側面に前記サンプルガスの導入部及び導出部が互いに一直線となるように形成され、かつ、前記導入部から導出部へのサンプルガスの流れ方向と直交する方向において互いに対向する面に前記赤外光源及び前記検出器に対応するセル窓が形成されているセルブロック内部の空間に、前記サンプルガスの流れ方向の中間より半分に貫通孔が形成されている赤外光透過性素材よりなる平板状の第1スペーサと、この第1スペーサにおける貫通孔と同じ大きさの貫通孔を含め前記サンプルガスの流れ方向のほぼ全長にわたって貫通孔が形成されている遮光性素材よりなる平板状の第2スペーサとを、前記サンプルガスの流れ方向と直交する方向に互いに重ね合わせ配置することにより、セルブロック内に前記サンプルガスの流れ方向上流側から下流側にかけて相異なる複数のセル長を有する空間が形成されるように構成された単一のセルを用いる一方、前記複数のバンドパスフィルタおよび検出器を、それぞれが検出する複数の測定対象成分の吸光度に応じて所定のセル長に対応するように配置したことを特徴としている(請求項1)。
【0011】
上記構成の赤外線ガス分析計においては、サンプルガスが供給されるセルとして、一つのセルブロックの内部空間に複数の相異なるセル長が形成された単一のセルを用いる一方、前記複数のバンドパスフィルタおよび検出器を、それぞれが検出する測定対象成分の吸光度に応じて所定のセル長に対応するように配置しているので、分析部が一つで済み、装置全体をコンパクトに構成することができるとともに、ドリフト補正などを容易に行うことができ、ランニングコストなども低減することができる。
【0012】
そして、前記一つのセル内に複数の相異なるセル長を形成するのに、サンプルガスの流れ方向の中間より半分に貫通孔が形成されている赤外光透過性素材よりなる平板状の第1スペーサと、この第1スペーサにおける貫通孔と同じ大きさの貫通孔を含め前記サンプルガスの流れ方向のほぼ全長にわたって貫通孔が形成されている遮光性素材よりなる平板状の第2スペーサとを重ね合わせ配置した構成としているために、平板状の第1,第2スペーサの厚みがセル長となるので、複数のセル長の設定(変更)を精度よく行うことができる。
【0014】
また、複数の検出器を、それぞれが検出する測定対象成分の吸光度に応じてアレイ状に配列することもできる(請求項2)。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図1〜図3は、この発明の一つの実施の形態を示している。そして、図1は、この発明の赤外線ガス分析計の構成の一例を概略的に示すもので、この実施の形態においては、混合冷媒を、冷媒成分ごとに測定することができるように構成したものを示している。図1において、1はサンプルガスSが供給されるセルである。ここでは、サンプルガスSは、混合冷媒である。なお、セル1の詳細な構造については後述する。
【0016】
2はセル1の一方の側に設けられ、赤外光IRをセル1に向けて発する赤外光源、3はセル1と赤外光源2との間に介装される光チョッパで、モータ(図示していない)によって所定の方向に一定周期で回転する。そして、4は検出器部で、その詳細な構成については後述する。
【0017】
次に、セル1の構成について、図2および図3を参照しながら詳しく説明する。このセル1は、図1に模式的に示すように、二つのセル長La ,Lb を有するように構成されている。すなわち、図2はセル1の断面形状を示し、図3はこのセル1に組み込まれるスペーサの形状を示している。まず、図2において、5はセルブロックで、その外観形状は例えば直方体であり、ステンレス鋼など耐薬品性に優れた素材よりなり、内部に空間が形成されている。6a,6bはこのセルブロック5の一対の相対向する側面(図2中の矢印A方向における側面)にそれぞれ形成されるサンプルガスSの導入部、導出部で、互いに一直線となるように配置されている。7,8は前記A方向と直交するB方向において互いに対向する面に形成されるセル窓で、一方のセル窓7が赤外光源2側に対応し、他方のセル窓8が検出器部4に対応するようにそれぞれ設けられる。これらのセル窓7,8は、Siなどの赤外線透過性の良好な素材よりなる。9は例えばステンレス鋼よりなる窓押さえ部材、10は例えばエチレンプロピレンゴムなどよりなるシール部材である。なお、図2において、紙面に垂直な方向、つまり、A方向およびB方向に垂直な方向をC方向(図3参照)というものとする。
【0018】
前記セル窓7,8を装着した状態におけるセルブロック5の空間は、直方体で形状であり、対向するセル窓7,8間の長さ(セル長)は単一であるが、この実施の形態においては、以下のようにして、内部に二つ相異なるセル長La ,Lb を有するセル空間5a,5bが形成される。すなわち、11,12は第1スペーサ、第2スペーサで、これらのスペーサ11,12は、図3(A),(B)に示すように、その平面視形状(外形)は互いに等しく、長方形の平板よりなる。これらのスペーサ11,12は、互いに重ね合わせた状態で、前記セルブロック5内の空間を完全に隙間無く納まるように形成されている。
【0019】
より詳しくは、第1スペーサ11は、例えばSiなどの赤外線透過性の良好な素材よりなる適宜厚さ(例えば0.5mm)の平板であって、図3(A)に示すように、そのA方向の中間より右半分は、そのままの状態で赤外光透過部分11aとなっているが、前記中間より左半分には、平面視等脚台形状の貫通孔(赤外光通過孔)11bが例えばエッチングなどの手法によって形成されている。
【0020】
また、第2スペーサ12は、例えばステンレス鋼などの遮光性素材よりなる適宜厚さ(例えば0.4mm)の平板であって、同図(B)に示すように、そのA方向のほぼ全長にわたって貫通孔(赤外光通過孔)12bが形成されている。この赤外光通過孔12bは、第1スペーサ11における等脚台形状の赤外光通過孔11bと同じ大きさ(同形状)の孔12b1 ,12b2 (孔12b2 は、孔12b1 と線対称)を線対称的に形成したものである。そして、この赤外光通過孔12bの右側および左側には、矩形状の溝12c,12dが形成されている。前記赤外光通過孔12bおよび溝12c,12dは、エッチングなどの手法によって形成される。なお、12aは第2スペーサ12における光遮断部である。
【0021】
上述した形状の2つのスペーサ11,12を、図2に示すように、第1スペーサ11が窓7(赤外光源2)側に、第2スペーサ12が窓8(検出器部4)側になるようにして重ねてセルブロック5内に配置すると、セルブロック5のガス導入部6aに近い側においては、第1スペーサ11には赤外光通過孔はなく、第2スペーサ12の赤外光通過孔12b2 のみが存在し、したがって、この赤外光通過孔12b2 によってセル空間5aが形成され、そのセル長La は第2スペーサ12の厚み、すなわち、この実施の形態では0.4mmとなる。一方、セルブロック5のガス導出部6bに近い側においては、第1スペーサ11および第2スペーサ12にそれぞれ赤外光通過孔11b,12b1 が存在するので、したがって、これらの赤外光通過孔11b,12b1 によってセル空間5bが形成され、そのセル長Lb は、両スペーサ11,12の厚みの合計、すなわち、この実施の形態では0.9mmとなる。
【0022】
上述のように、セルブロック5の内部には、セル長La ,Lb の異なる2つのセル空間5a,5bがサンプルガスSの供給方向上流側から下流側にかけて段階的に形成されることになる。つまり、セルブロック5内には、図1および図2に示すように、ガス導入部6aに近い上流側にセル長La の短い空間(短セル部)5aが形成され、ガス導出部6bに近い下流側にセル長Lb の長い空間(長セル部)5bが形成されることになる。
【0023】
そして、上述のように構成されたセル1のセル窓8に対向するように設けられた検出器部4の構成について、図1を参照しながら説明すると、この検出器部4は、二つの互いに光学的に並列配置された検出器ユニット4A,4Bよりなり、短セル部5a、長セル部5bにそれぞれ対応するように設けられ、セル1に供給されるサンプルガスSとしての混合冷媒が例えば7種類の冷媒成分からなる場合、当該7種類の冷媒成分を各別に検出することができるように構成されている。
【0024】
今、例えば前記7種類の冷媒成分の吸光度が、大きいものが3種類、小さいものが4種類であるとする。この場合、短セル部5aに対応する検出器ユニット4Aには、吸光度が比較的大きくしかも互いに似通った3つの冷媒成分を検出するために、3つの焦電検出器13a,13b,13cと3つのバンドパスフィルタ14a,14b,14cとが対をなすように、円周を3等分するように同心円上に配置されており、長セル部5bに対応する検出器ユニット4Bには、吸光度が比較的小さくしかも互いに似通った4つの冷媒成分を検出するために、4つの焦電検出器13d,13e,13f,13gと4つのバンドパスフィルタ14d,14e,14f,14gとが対をなすように、円周を4等分するように同心円上に配置されている。図1では、前記焦電検出器13a〜13cおよびバンドパスフィルタ14a〜14c、および、焦電検出器13d〜13gおよびバンドパスフィルタ14d〜14gを、便宜上、一直線上に配置した状態で示している。
【0025】
なお、7つのバンドパスフィルタ14a〜14gは、7種類の冷媒成分の赤外吸収スペクトルに合わせて、透過する中心波長が所定の範囲になるように設定されていることはいうまでもない。
【0026】
そして、前記検出器部4の出力は、各冷媒成分の濃度演算(成分比率演算)を行う演算制御装置(例えばパソコン)に入力されるように構成されている。
【0027】
上記構成の赤外線ガス分析計においては、セル1として部分的にセル長を変化されたものを用いているので、単一の分析部ユニットを構成すればよく、装置全体をコンパクトに構成することができるとともに、ドリフト補正などを容易に行うことができ、ランニングコストなども低減することができる。そして、サンプルガスS中に複数の測定対象成分が含まれていても、当該複数の測定対象成分を各別に検出するための検出器13a〜13gと複数のバンドパスフィルタ14a〜14gとをそれぞれ対をなすように、しかも、それぞれが検出する測定対象成分の吸光度に応じて所定のセル長に対応するように配置している。すなわち、それぞれが検出する測定対象成分の吸光度が大きいものが短セル部5aに対応し、前記吸光度が小さいものが長セル部5bに対応するように配置しているので、複数の測定対象成分を各別に測定するに際して、測定に必要な感度を得ることができるとともに、検量線の曲がりが所定の範囲内に抑制され、複数の測定対象成分をそれぞれに適した好ましい状態で各別に測定することができる。
【0028】
そして、上記実施の形態においては、サンプルガスSをセル1内に導入する場合、当該サンプルガスSを狭い側(短セル5a側)から導入し、次いで、広い側(長セル5b側)に流れる)ようにしているので、セル1内においてサンプルガスSが確実に拡散し、赤外光源2からの赤外光IRの照射を確実に受けることができる。また、セル1内からスムーズに排出される。
【0029】
上述の実施の形態においては、セルブロック5内に、赤外線透過性素材よりなりその一部に赤外光通過孔11bが形成されたスペーサ11と、赤外光遮断性素材よりなりスペーサ11における赤外光通過孔11bに対応する箇所をも含むように赤外光通過孔12bが形成されたスペーサ12とを互いに重ね合わせることにより、セルブロック5内に2つの相異なるセル長La ,Lb を有する空間を形成していたが、スペーサの積層数を増やすことにより、3以上の相異なるセル長を有する空間を形成することもできる。このように構成したセル1においては、スペーサの厚みがセル長となるので、セル長の設定(変更)を精度よく行うことができる。
【0030】
【0031】
【0032】
さらに、上記実施の形態においては、赤外線ガス分析計として、光チョッパ3を赤外光源2とセル1との間に設けていたが、これに代えて、光チョッパ3をセル1と検出器部4との間に設けてもよい。そしてさらに、次のように構成してもよい。すなわち、赤外光源2を例えば薄膜光源とし、これに断続的に電力を供給して赤外光源2から赤外光IRを断続的に発するようにしてもよい。このように構成した赤外線ガス分析計においては、機械的作動部分がなくなるとともに、構成がよりコンパクト化される。
【0033】
なお、この発明の赤外線ガス分析計は、上記混合冷媒の成分比率分析のみならず、各種のガス分析に広く用いることができるのは言うまでもない。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の赤外線ガス分析計によれば、コンパクトな構成でありながらも複数の測定対象成分を同時に精度よく測定することができ、各種のガス分析に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の赤外線ガス分析計の構成の一例を概略的に示すものである。
【図2】 前記赤外線ガス分析計のセルの断面形状を示す図である。
【図3】 前記セルに組み込まれるスペーサの形状を示す図である。
【図4】 従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
1…セル、2…赤外光源、5…センサブロック、5a…短セル部、5b…長セル部、7,8…セル窓、11…第1スペーサ、11b…貫通孔(赤外光通過孔、12…第2スペーサ、12b…貫通孔(赤外光通過孔、13a〜13g…検出器、14a〜14g…バンドパスフィルタ、IR…赤外光、La ,Lb …セル長、S…サンプルガス。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an infrared gas analyzer.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP, 2-124448, A Conventionally, Freon gas is generally used for the refrigerant especially used for refrigerators, such as a refrigerator and a cooler. In addition to the old refrigerant CFC and HCFC, there is a new refrigerant HFC. However, there is a problem of ozone layer destruction and global warming, and it is obliged to collect and recycle Freon gas. Moreover, it is required to reliably destroy chlorofluorocarbons that cannot be recycled.
[0003]
On the other hand, typical new refrigerants include Freon 410A, Freon 407C, Freon 404A, and Freon 507A. These include a plurality of single-component Freon gases [Flon 32 (R32), Freon 125 (R125), Freon 134a (R134a). , Freon 143a (R143a)] is a so-called mixed refrigerant in which several kinds of CFCs are mixed at a predetermined ratio.
[0004]
And, as a means for measuring the CFC gas concentration, for example, as described in Patent Document 1, there is a gas analyzer (infrared gas analyzer) conforming to the NDIR method. According to this infrared gas analyzer, It has been found that it can also be used to analyze the ratio of each refrigerant component contained in the mixed refrigerant.
[0005]
By the way, in the infrared gas analyzer, it is necessary to set the cell length (optical path length) according to the absorbance of the gas component to be measured in the measurement principle. This is to obtain measurable sensitivity and to suppress the curve of the calibration curve within a predetermined range. In infrared gas analyzers, it is widely used to simultaneously analyze a plurality of components to be measured contained in a sample gas. In such a case, the magnitude of the absorbance of each component to be measured is determined. For this reason, in the past, for example, as shown in FIG. 4, the analysis was performed using an infrared gas analyzer having a plurality (two in the illustrated example) of analysis unit units 51 and 52 having the same configuration. .
[0006]
That is, in FIG. 4, 51 and 52 are analysis unit units. One analysis unit 51 includes a cell 51a, an infrared light source 51b and an optical chopper 51c provided on one window 51a1 side of the cell 51a, a cell 51a includes a detection unit 51d provided on the other window 51a2 side. The other analysis unit 52 includes a cell 52a, an infrared light source 52b and an optical chopper 52c provided on the one window 52a1 side of the cell 52a. And a detector 52d provided on the other window 52a2 side of the cell 52a. The cell 51a of one analysis unit 51 and the cell 52a of the other analysis unit 52 are connected such that the sample gas S is supplied in series. The detectors 51d and 52d of the analyzer units 51 and 52 are provided with detectors for detecting components to be measured having similar (near) absorbances, respectively.
[0007]
According to the infrared gas analyzer having the above configuration, the cell lengths of the cells 51a and 51b are set to be optimal for the absorbance of the measurement target components detected by the detection units 51 and 52, respectively. The component to be measured can be analyzed in an optimal state.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the infrared gas analyzer having the above-described configuration, it is necessary to provide a plurality of analysis unit units 51 and 52 (three or more depending on the combination of components to be measured) having the same configuration. Since the analysis unit is formed individually, it is necessary to individually perform corrections such as drift correction, and there is a drawback that the work and configuration for these corrections are complicated accordingly.
[0009]
The present invention has been made in consideration of the above-described matters, and an object thereof is to provide an infrared gas analyzer capable of accurately measuring a plurality of measurement target components simultaneously with a compact configuration. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a cell to which a sample gas containing a plurality of components to be measured is supplied, an infrared light source for irradiating the cell with infrared light, and infrared light transmitted through the cell A plurality of bandpass filters that transmit infrared light having a wavelength that matches the infrared absorption spectrum of each measurement target component, and a plurality of detections that respectively measure the intensity of infrared light that has passed through these bandpass filters. In the infrared gas analyzer configured to analyze a plurality of components to be measured at the same time, the sample gas introduction part and the lead-out part are aligned with each other on a pair of opposite side surfaces as the cell. is formed as, and to respond to the infrared light source and the detector on opposite sides to each other in the direction orthogonal to the direction of flow of the sample gas to the outlet portion from said inlet portion The cell block inside the space where the cell window is formed, a flat first spacer consisting of IR transmission material through holes in half from the middle of the flow direction of the sample gas is formed, the first The sample gas flow includes a plate-like second spacer made of a light-shielding material in which a through hole is formed over substantially the entire length in the flow direction of the sample gas, including a through hole having the same size as the through hole in one spacer. A single unit configured to form a space having a plurality of different cell lengths in the cell block from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the sample gas by overlapping each other in a direction orthogonal to the direction. while using the cell, a predetermined cell length in accordance with said plurality of band pass filters and detectors, the absorbance of a plurality of measurement target components, each of which detects It is characterized in that arranged so as to correspond to (claim 1).
[0011]
In the infrared gas analyzer having the above-described configuration, a single cell in which a plurality of different cell lengths are formed in the internal space of one cell block is used as a cell to which the sample gas is supplied. Since the filter and the detector are arranged so as to correspond to a predetermined cell length according to the absorbance of the measurement target component to be detected by each, only one analyzer is required, and the entire apparatus can be configured compactly. In addition, drift correction and the like can be easily performed, and running costs can be reduced.
[0012]
Then, in order to form a plurality of different cell lengths in the one cell, the first plate-shaped first made of an infrared light transmitting material in which a through hole is formed in half of the middle in the flow direction of the sample gas . A spacer and a flat plate-like second spacer made of a light-shielding material in which a through hole is formed over almost the entire length in the flow direction of the sample gas, including a through hole having the same size as the through hole in the first spacer. Since it is set as the structure arrange | positioned together, since the thickness of flat 1st, 2nd spacer becomes cell length, the setting (change) of several cell length can be performed accurately.
[0014]
In addition, a plurality of detectors can be arranged in an array according to the absorbance of the measurement target component detected by each detector (claim 2).
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 schematically shows an example of the configuration of the infrared gas analyzer of the present invention. In this embodiment, the refrigerant mixture can be measured for each refrigerant component. Is shown. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cell to which a sample gas S is supplied. Here, the sample gas S is a mixed refrigerant. The detailed structure of the cell 1 will be described later.
[0016]
An infrared light source 2 is provided on one side of the cell 1 and emits infrared light IR toward the cell 1, and 3 is an optical chopper interposed between the cell 1 and the infrared light source 2. (Not shown), the motor rotates in a predetermined direction at a constant cycle. Reference numeral 4 denotes a detector unit, which will be described in detail later.
[0017]
Next, the configuration of the cell 1 will be described in detail with reference to FIGS. The cell 1 is configured to have two cell lengths La and Lb as schematically shown in FIG. That is, FIG. 2 shows the cross-sectional shape of the cell 1, and FIG. 3 shows the shape of the spacer incorporated in the cell 1. First, in FIG. 2, 5 is a cell block, and the external shape is a rectangular parallelepiped, for example, is made of a material having excellent chemical resistance such as stainless steel, and a space is formed inside. Reference numerals 6a and 6b denote an introduction part and a lead-out part for the sample gas S respectively formed on a pair of opposite side faces (side faces in the direction of arrow A in FIG. 2) of the cell block 5, and are arranged so as to be in line with each other. ing. Reference numerals 7 and 8 denote cell windows formed on surfaces facing each other in the B direction orthogonal to the A direction. One cell window 7 corresponds to the infrared light source 2 side, and the other cell window 8 corresponds to the detector section 4. Are provided to correspond to each. These cell windows 7 and 8 are made of a material having good infrared transparency such as Si. 9 is a window pressing member made of, for example, stainless steel, and 10 is a sealing member made of, for example, ethylene propylene rubber. In FIG. 2, a direction perpendicular to the paper surface, that is, a direction perpendicular to the A direction and the B direction is referred to as a C direction (see FIG. 3).
[0018]
The space of the cell block 5 in the state where the cell windows 7 and 8 are mounted is a rectangular parallelepiped, and the length (cell length) between the opposed cell windows 7 and 8 is single. In FIG. 2, cell spaces 5a and 5b having two different cell lengths La and Lb are formed as follows. That is, 11 and 12 are a first spacer and a second spacer. As shown in FIGS. 3A and 3B, these spacers 11 and 12 have the same shape in plan view (outer shape) and are rectangular. It consists of a flat plate. These spacers 11 and 12 are formed so as to completely fit the space in the cell block 5 with no gap when they are overlapped with each other.
[0019]
More specifically, the first spacer 11 is a flat plate having an appropriate thickness (for example, 0.5 mm) made of a material having good infrared transparency such as Si, and as shown in FIG. The right half of the middle of the direction is the infrared light transmitting portion 11a as it is, but the left half of the middle has a through-hole (infrared light passage hole) 11b having an isosceles trapezoidal shape in plan view. For example, it is formed by a technique such as etching.
[0020]
Further, the second spacer 12 is a flat plate having an appropriate thickness (for example, 0.4 mm) made of a light-shielding material such as stainless steel, for example, as shown in FIG. A through hole (infrared light passage hole) 12b is formed. The infrared light passage hole 12b has holes 12b1, 12b2 having the same size (same shape) as the isosceles trapezoidal infrared light passage hole 11b in the first spacer 11 (the hole 12b2 is symmetrical with the hole 12b1). It is formed line-symmetrically. Rectangular grooves 12c and 12d are formed on the right and left sides of the infrared light passage hole 12b. The infrared light passage hole 12b and the grooves 12c and 12d are formed by a technique such as etching. Reference numeral 12a denotes a light blocking portion in the second spacer 12.
[0021]
As shown in FIG. 2, the first spacer 11 is on the window 7 (infrared light source 2) side, and the second spacer 12 is on the window 8 (detector section 4) side. When overlapping and arranging in the cell block 5, the first spacer 11 has no infrared light passage hole on the side close to the gas introduction part 6 a of the cell block 5, and the infrared light of the second spacer 12. Only the passage hole 12b2 exists, and therefore, the cell space 5a is formed by the infrared light passage hole 12b2, and the cell length La is the thickness of the second spacer 12, that is, 0.4 mm in this embodiment. On the other hand, since the infrared light passage holes 11b and 12b1 exist in the first spacer 11 and the second spacer 12 on the side close to the gas outlet 6b of the cell block 5, respectively, therefore, these infrared light passage holes 11b. , 12b1 forms a cell space 5b, and its cell length Lb is the sum of the thicknesses of both spacers 11, 12, that is, 0.9 mm in this embodiment.
[0022]
As described above, inside the cell block 5, two cell spaces 5a and 5b having different cell lengths La and Lb are formed stepwise from the upstream side to the downstream side in the sample gas S supply direction. That is, in the cell block 5, as shown in FIGS. 1 and 2, a space (short cell portion) 5a having a short cell length La is formed on the upstream side close to the gas introduction portion 6a, and is close to the gas outlet portion 6b. A space (long cell portion) 5b having a long cell length Lb is formed on the downstream side.
[0023]
The configuration of the detector unit 4 provided so as to face the cell window 8 of the cell 1 configured as described above will be described with reference to FIG. It is composed of detector units 4A and 4B optically arranged in parallel, and is provided so as to correspond to the short cell portion 5a and the long cell portion 5b, respectively. In the case of consisting of various types of refrigerant components, the seven types of refrigerant components can be detected separately.
[0024]
For example, it is assumed that the seven types of refrigerant components have three types of absorbance and four types of small absorbance. In this case, the detector unit 4A corresponding to the short cell portion 5a has three pyroelectric detectors 13a, 13b, 13c and three detectors in order to detect three refrigerant components having relatively large absorbance and similar to each other. The bandpass filters 14a, 14b, and 14c are arranged concentrically so as to divide the circumference into three equal parts so as to make a pair, and the absorbance is compared with the detector unit 4B corresponding to the long cell portion 5b. In order to detect four refrigerant components that are small and similar to each other, the four pyroelectric detectors 13d, 13e, 13f, and 13g and the four band-pass filters 14d, 14e, 14f, and 14g are paired. It arrange | positions on the concentric circle so that a circumference may be divided into 4 equally. In FIG. 1, the pyroelectric detectors 13a to 13c and the band pass filters 14a to 14c, and the pyroelectric detectors 13d to 13g and the band pass filters 14d to 14g are shown in a state of being arranged on a straight line for convenience. .
[0025]
Needless to say, the seven band-pass filters 14a to 14g are set so that the central wavelength to be transmitted falls within a predetermined range in accordance with the infrared absorption spectra of the seven types of refrigerant components.
[0026]
And the output of the said detector part 4 is comprised so that it may input into the calculation control apparatus (for example, personal computer) which performs the density | concentration calculation (component ratio calculation) of each refrigerant | coolant component.
[0027]
In the infrared gas analyzer having the above configuration, since the cell 1 having a partially changed cell length is used, a single analyzer unit may be configured, and the entire apparatus can be configured compactly. In addition, drift correction and the like can be easily performed, and running costs can be reduced. Even if the sample gas S includes a plurality of measurement target components, the detectors 13a to 13g for detecting the plurality of measurement target components separately and the plurality of bandpass filters 14a to 14g are respectively paired. Furthermore, they are arranged so as to correspond to a predetermined cell length according to the absorbance of the measurement target component detected by each. That is, each of the measurement target components detected by each has a large absorbance corresponding to the short cell portion 5a and the small absorbance corresponding to the long cell portion 5b. When measuring separately, it is possible to obtain the sensitivity necessary for measurement, and the curve of the calibration curve is suppressed within a predetermined range, and a plurality of components to be measured can be measured individually in a preferable state suitable for each. it can.
[0028]
In the above embodiment, when the sample gas S is introduced into the cell 1, the sample gas S is introduced from the narrow side (short cell 5a side) and then flows to the wide side (long cell 5b side). Therefore, the sample gas S is reliably diffused in the cell 1 and can be reliably irradiated with the infrared light IR from the infrared light source 2. Moreover, it is smoothly discharged from the cell 1.
[0029]
In the above-described embodiment, the cell block 5 is made of an infrared transmissive material and has a spacer 11 formed with an infrared light passage hole 11b in a part thereof. The cell block 5 has two different cell lengths La and Lb by superimposing the spacer 12 on which the infrared light passage hole 12b is formed so as to include a portion corresponding to the outside light passage hole 11b. Although a space is formed, a space having three or more different cell lengths can be formed by increasing the number of stacked spacers. In the cell 1 configured as described above, since the thickness of the spacer becomes the cell length, the cell length can be set (changed) with high accuracy.
[0030]
[0031]
[0032]
Furthermore, in the said embodiment, although the optical chopper 3 was provided between the infrared light source 2 and the cell 1 as an infrared gas analyzer, it replaces with this and the optical chopper 3 is the cell 1 and the detector part. 4 may be provided. Further, it may be configured as follows. That is, for example, the infrared light source 2 may be a thin film light source, and power may be intermittently supplied to the infrared light source 2 to intermittently emit infrared light IR. In the infrared gas analyzer configured as described above, the mechanical working portion is eliminated and the configuration is further reduced in size.
[0033]
In addition, it cannot be overemphasized that the infrared gas analyzer of this invention can be widely used not only for the component ratio analysis of the said mixed refrigerant but for various gas analysis.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the infrared gas analyzer of the present invention, a plurality of components to be measured can be simultaneously measured with high accuracy while having a compact configuration, and can be widely used for various gas analyses.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 schematically shows an example of the configuration of an infrared gas analyzer according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional shape of a cell of the infrared gas analyzer.
FIG. 3 is a diagram showing a shape of a spacer incorporated in the cell.
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cell, 2 ... Infrared light source, 5 ... Sensor block , 5a ... Short cell part, 5b ... Long cell part, 7, 8 ... Cell window, 11 ... 1st spacer, 11b ... Through-hole ( infrared light passage hole) ), 12 ... second spacer, 12b ... through-hole (infrared light passing hole), 13a to 13g ... detector, 14a-14g ... bandpass filter, IR ... infrared light, La, Lb ... cell length, S ... Sample gas.

Claims (2)

複数の測定対象成分を含んだサンプルガスが供給されるセルと、このセルに赤外光を照射する赤外光源と、前記セルを透過した赤外光のうち前記各測定対象成分の赤外吸収スペクトルに合わせた波長の赤外光を透過させる複数のバンドパスフィルタと、これらのバンドパスフィルタを透過した赤外光の強度をそれぞれ測定する複数の検出器を備え、前記複数の測定対象成分を同時に分析できるように構成された赤外線ガス分析計において、
前記セルとして、相対向する一対の側面に前記サンプルガスの導入部及び導出部が互いに一直線となるように形成され、かつ、前記導入部から導出部へのサンプルガスの流れ方向と直交する方向において互いに対向する面に前記赤外光源及び前記検出器に対応するセル窓が形成されているセルブロック内部の空間に、前記サンプルガスの流れ方向の中間より半分に貫通孔が形成されている赤外光透過性素材よりなる平板状の第1スペーサと、この第1スペーサにおける貫通孔と同じ大きさの貫通孔を含め前記サンプルガスの流れ方向のほぼ全長にわたって貫通孔が形成されている遮光性素材よりなる平板状の第2スペーサとを、前記サンプルガスの流れ方向と直交する方向に互いに重ね合わせ配置することにより、セルブロック内に前記サンプルガスの流れ方向上流側から下流側にかけて相異なる複数のセル長を有する空間が形成されるように構成された単一のセルを用いる一方、
前記複数のバンドパスフィルタおよび検出器を、それぞれが検出する複数の測定対象成分の吸光度に応じて所定のセル長に対応するように配置したことを特徴とする赤外線ガス分析計。
A cell to which a sample gas containing a plurality of measurement target components is supplied, an infrared light source for irradiating the cell with infrared light, and infrared absorption of each measurement target component among the infrared light transmitted through the cell A plurality of band-pass filters that transmit infrared light having a wavelength matched to the spectrum; and a plurality of detectors that respectively measure the intensity of infrared light that has passed through these band-pass filters. In an infrared gas analyzer configured to analyze simultaneously,
As the cell, the sample gas introduction part and the lead part are formed in a straight line on a pair of opposite side surfaces , and in a direction orthogonal to the flow direction of the sample gas from the introduction part to the lead part Infrared in which a through hole is formed in the space in the cell block in which cell windows corresponding to the infrared light source and the detector are formed on the surfaces facing each other in the middle of the flow direction of the sample gas. A light- shielding material in which a through-hole is formed over substantially the entire length in the flow direction of the sample gas, including a flat plate-like first spacer made of a light-transmitting material and a through-hole having the same size as the through-hole in the first spacer a plate-shaped second spacer become more, by superimposing one another arranged in a direction perpendicular to the flow direction of the sample gas, the San the cell block While using a single cell configured such that a space having a plurality of different cell length toward the downstream side is formed from the flow direction upstream of Rugasu,
An infrared gas analyzer, wherein the plurality of band-pass filters and detectors are arranged so as to correspond to a predetermined cell length according to the absorbance of a plurality of measurement target components detected by each of the plurality of band-pass filters and detectors.
複数の検出器を、それぞれが検出する測定対象成分の吸光度に応じてアレイ状に配列してなる請求項1に記載の赤外線ガス分析計。  The infrared gas analyzer according to claim 1, wherein a plurality of detectors are arranged in an array according to the absorbance of the measurement target component detected by each detector.
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