(57)【要約】【課題】濃度測定のレンジが広い濃度測定装置を得る。【解決手段】本濃度測定装置１０では、第１チョッパー型ミラー２４の回転方向と第２チョッパー型ミラー３６の回転方向とが反対である。このため、第１チョッパー型ミラー２４の第１光反射部２８と第２チョッパー型ミラー３６と第２光反射部４０とで閉光路を形成できる時間は、第１チョッパー型ミラー２４の回転速度と第２チョッパー型ミラー３６の回転速度との和で決まる。これによって、閉光路の最小形成時間と閉光路の最大形成時間との幅を大きくでき、濃度測定のレンジを広くできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
内側に気体が供給されると共に前記光源から発せられた光の通過が可能な容器と、
前記容器を通過した前記光の光強度を検出する光強度検出手段と、
前記光強度検出手段によって検出された前記容器を通過した前記光の前記光強度に基づいて前記容器内の前記気体の濃度を演算する濃度演算手段と、
前記光の通過が可能とされ前記光の光軸において前記光源と前記容器との間の光入口側部分に配置された状態では、前記光源から発せられた前記光が前記光の光軸の前記光入口側部分よりも前記容器側へ入ることを許容する第１光通過部と、
前記光の光軸における前記光入口側部分に配置された状態では、前記光源から発せられた前記光が前記光の光軸の前記光入口側部分よりも前記容器側へ入ることを阻止すると共に、前記光源側とは異なる方向から入射した光を前記光軸における前記容器側へ反射する第１光反射部と、
前記第１光通過部と前記第１光反射部とを周期的に交互に前記光入口側部分に配置すると共に、前記光入口側部分への前記第１光通過部及び前記第１光反射部の配置周期を調整可能な第１調整手段と、
前記光の通過が可能とされ前記光の光軸において前記容器と前記光強度検出手段との間の光出口側部分に配置された状態では、前記容器を通過した前記光が前記光の光軸の前記光出口側部分よりも前記光強度検出手段側へ出ることを許容する第２光通過部と、
前記光出口側部分に配置された状態では、前記容器を通過した前記光を前記光の光軸の前記光入口側部分へ反射すると共に、前記第１光反射部が前記光の光軸における前記光入口側部分に配置された状態では、前記光が往復又は周回する閉光路を前記容器とによって形成する第２光反射部と、
前記第２光通過部と前記第２光反射部とを周期的に交互に前記光出口側部分に配置すると共に、前記光出口側部分への前記第２光通過部及び前記第２光反射部の配置周期を調整可能な第２調整手段と、
を備える濃度測定装置。
【請求項２】
回転中心周りに前記第１光通過部と前記第１光反射部とが交互に形成され、回転中心周りに回転されることによって、回転速度に対応した周期で前記第１光通過部と前記第１光反射部とを交互に前記光入口側部分に配置すると共に、前記第１調整手段によって回転速度が調整される第１回転部材と、
回転中心周りに前記第２光通過部と前記第２光反射部とが交互に形成され、回転中心周りに回転されることによって、回転速度に対応した周期で前記第２光通過部と前記第２光反射部とを交互に前記光出口側部分に配置すると共に、前記第２調整手段によって回転速度が調整される第２回転部材と、
を備える請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記第１回転部材及び前記第２回転部材の一方の回転方向に対して反対方向へ他方の回転方向を設定可能とされた請求項２に記載の濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の濃度を測定するための濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスの濃度を測定するための濃度測定装置の一例が下記特許文献１に開示されている。この濃度測定装置では、捕集管等の捕集手段がガスセルの前段に設けられる。測定対象のガスのガス成分は、捕集手段に吸着されて捕集され、更に、ヒータ等の加熱手段によって加熱される。これによって、ガスのガス成分が濃縮され、ガスセルに供給されて封入される。この状態でガスセル内のガスに干渉光、例えば、赤外光が照射され、ガスセルから出た光の光強度が検出される。この光強度に基づいて、ガスの濃度が演算される。
【０００３】
ところで、この種の濃度測定装置では、ガスの濃度の測定レンジが狭く、高濃度のガスや低濃度のガスの測定が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７０３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して濃度測定のレンジが広い濃度測定装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の濃度測定装置は、光源と、内側に気体が供給されると共に前記光源から発せられた光の通過が可能な容器と、前記容器を通過した前記光の光強度を検出する光強度検出手段と、前記光強度検出手段によって検出された前記容器を通過した前記光の前記光強度に基づいて前記容器内の前記気体の濃度を演算する濃度演算手段と、前記光の通過が可能とされ前記光の光軸において前記光源と前記容器との間の光入口側部分に配置された状態では、前記光源から発せられた前記光が前記光の光軸の前記光入口側部分よりも前記容器側へ入ることを許容する第１光通過部と、前記光の光軸における前記光入口側部分に配置された状態では、前記光源から発せられた前記光が前記光の光軸の前記光入口側部分よりも前記容器側へ入ることを阻止すると共に、前記光源側とは異なる方向から入射した光を前記光軸における前記容器側へ反射する第１光反射部と、前記第１光通過部と前記第１光反射部とを周期的に交互に前記光入口側部分に配置すると共に、前記光入口側部分への前記第１光通過部及び前記第１光反射部の配置周期を調整可能な第１調整手段と、前記光の通過が可能とされ前記光の光軸において前記容器と前記光強度検出手段との間の光出口側部分に配置された状態では、前記容器を通過した前記光が前記光の光軸の前記光出口側部分よりも前記光強度検出手段側へ出ることを許容する第２光通過部と、前記光出口側部分に配置された状態では、前記容器を通過した前記光を前記光の光軸の前記光入口側部分へ反射すると共に、前記第１光反射部が前記光の光軸における前記光入口側部分に配置された状態では、前記光が往復又は周回する閉光路を前記容器とによって形成する第２光反射部と、前記第２光通過部と前記第２光反射部とを周期的に交互に前記光出口側部分に配置すると共に、前記光出口側部分への前記第２光通過部及び前記第２光反射部の配置周期を調整可能な第２調整手段と、を備えている。
【０００７】
請求項１に記載の濃度測定装置では、光源から発せられた光の光軸上に容器が配置される。光源から発せられた光は、容器を通過する。光源から発せられた光に光軸上における容器の光源とは反対側には、光強度検出手段が配置され、光源から発せられて容器を通過した光は、光強度検出手段に入射されると、光強度検出手段によって光強度が検出される。容器に光を吸収する気体が供給されていると、光が容器を通過する際に光の一部が容器内の気体に吸収され、容器を通過した後の光の光強度は、容器を通過する前の光の光強度よりも低くなる。濃度演算手段では、光強度検出手段によって検出された光の光強度に基づいて容器内の気体の濃度が演算される。
【０００８】
一方、本濃度測定装置では、光の光軸において光源と容器との間の光入口側部分に第１光通過部又は第１光反射部が配置される。第１光通過部が光入口側部分に配置された状態では、光源から発せられた光は、第１光通過部を通過して容器へ入射される。これに対して、第１光反射部が光入口側部分に配置された状態では、光源から発せられた光は、第１光反射部に遮られて容器へ入射できない。但し、この状態で、容器の第１光反射部とは反対側から容器に入射されて容器を通過した光は、第１光反射部によって反射されて容器へ向かう。
【０００９】
また、本濃度測定装置では、光の光軸において容器と光強度検出手段との間の光出口側部分には第２光通過部又は第２光反射部が配置される。第２光通過部が光出口側部分に配置された状態では、容器を通過した光は、第２光通過部を通過して光強度検出手段へ入射される。これに対して、第２光反射部が光出口側部分に配置された状態では、容器から発せられた光は、第２光反射部によって反射され、容器へ向かう。
【００１０】
したがって、第１光通過部が光入口側部分に配置され、第２光反射部が光出口側部分に配置された状態では、第１光通過部及び容器を通過した光は、容器へ向かう。また、第１光反射部が光入口側部分に配置され、第２光反射部が光出口側部分に配置された状態では、この状態で第１光反射部と第２光反射部との間に入っている光は、第１光反射部及び第２光反射部に反射されて往復又は周回される。さらに、第１光反射部が光入口側部分に配置され、第２光通過部が光入口側部分に配置された状態では、第２光通過部を通過して光強度検出手段に入射される。
【００１１】
ここで、第１光通過部と第１光反射部とは、第１調整手段によって周期的に交互に光入口側部分に配置され、しかも、光入口側部分への第１光通過部及び第１光反射部の配置周期は、第１調整手段によって変更可能とされる。また、第２光通過部と第２光反射部とは、第２調整手段によって周期的に交互に光出口側部分に配置され、しかも、光出口側部分への第２光通過部及び第２光反射部の配置周期は、第２調整手段によって変更可能とされる。
【００１２】
このため、光入口側部分への第１光通過部及び第１光反射部の配置周期を第１調整手段によって調整し、光出口側部分への第２光通過部及び第２光反射部の配置周期を第２調整手段によって調整することによって、光入口側部分に第１光反射部が配置されて光出口側部分に第２光反射部が配置される時間を調整できる。
【００１３】
これによって、第１光反射部、容器、第２光反射部を含む光の光路を閉光路とする時間を調整でき、光が容器を通過する回数を調整できる。光が光源から発せられて光強度検出手段に入射されるまでの気体内の光の光路長は、容器における光の光路長と光が容器を通過する回数との積になる。このため、容器を通過する回数が増減されることによって、気体の濃度に対応する測定レンジを得ることができ、濃度測定のレンジを広くできる。
【００１４】
請求項２に記載の濃度測定装置は、請求項１に記載の濃度測定装置において、回転中心周りに前記第１光通過部と前記第１光反射部とが交互に形成され、回転中心周りに回転されることによって、回転速度に対応した周期で前記第１光通過部と前記第１光反射部とを交互に前記光入口側部分に配置すると共に、前記第１調整手段によって回転速度が調整される第１回転部材と、回転中心周りに前記第２光通過部と前記第２光反射部とが交互に形成され、回転中心周りに回転されることによって、回転速度に対応した周期で前記第２光通過部と前記第２光反射部とを交互に前記光出口側部分に配置すると共に、前記第２調整手段によって回転速度が調整される第２回転部材と、を備えている。
【００１５】
請求項２に記載の濃度測定装置では、第１回転部材には、第１回転部材の回転中心周りに第１光通過部と第１光反射部とが交互に形成され、第１回転部材が回転されることによって第１光通過部と第１光反射部とが第１回転部材の回転速度に対応した周期で光入口側部分に交互に配置される。また、第２回転部材には、第２回転部材の回転中心周りに第２光通過部と第２光反射部とが交互に形成され、第２回転部材が回転されることによって第２光通過部と第２光反射部とが第２回転部材の回転速度に対応した周期で光出口側部分に交互に配置される。
【００１６】
ここで、第１回転部材の回転速度は、第１調整手段によって調整され、第２回転部材の回転速度は、第２調整手段によって調整されるが、このように、第１回転部材の回転速度を調整することによって第１光通過部及び第１光反射部の光入口側部分への配置周期は、容易に調整でき、第２回転部材の回転速度を調整することによって第２光通過部及び第２光反射部の光出口側部分への配置周期は、容易に調整できる。
【００１７】
請求項３に記載の濃度測定装置は、請求項２に記載の濃度測定装置において前記第１回転部材及び前記第２回転部材の一方の回転方向に対して反対方向へ他方の回転方向を設定可能とされている。
【００１８】
請求項３に記載の濃度測定装置では、第１回転部材及び第２回転部材の一方の回転方向に対して反対方向へ他方の回転方向を設定できる。このため、第１光反射部が光入口側部分に配置されて第２光反射部が光出口側部分に配置された状態を容易に極めて短い時間にできる。これによって、光が容器を通過する回数を容易に少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る濃度測定装置は、気体の濃度の測定レンジを広くできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る濃度測定装置の構成を示す概略を示す斜視図で、第１光通過部が赤外光の光軸を横切った状態を示す図である。
【図２】閉光路が形成された状態を示す図１に対応する斜視図である。
【図３】第２光通過部が赤外光の光軸を横切った状態を示す図２に対応する斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る濃度測定装置の制御系のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、図１から図４の各図に基づいて本発明の一実施について説明する。
【００２２】
＜本実施の形態の構成＞
図１に示されるように、本実施の形態に係る濃度測定装置１０は、光源１２を備えており、光源１２から光としての赤外光が発光される。光源１２における赤外光の発光側には光強度検出手段としての光強度測定器１４が設けられており、赤外光が光強度測定器１４に入射されると、入射した赤外光の光強度に対応するレベル（例えば、電圧）の光強度検出信号（図４参照）が光強度測定器１４から出力される。図４に示されるように、光強度測定器１４は、濃度演算手段、第１制御手段、第２制御手段としての制御器１６へ電気的に接続されており、光強度測定器１４から出力された光強度検出信号は、制御器１６に入力される。
【００２３】
制御器１６は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ディスプレイ等を備えたコンピュータにより構成されている。制御器１６のＲＯＭには、濃度測定処理プログラムが記憶されている。ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された濃度測定処理プログラムは、ＣＰＵによって実行される。ＣＰＵは、濃度測定処理プログラムを実行すると、光強度測定器１４から出力された光強度検出信号のレベル（電圧等）に基づいてガスの濃度を演算する。
【００２４】
図１に示されるように、光源１２と光強度測定器１４の間には容器としてのガスセル１８が設けられている。ガスセル１８において少なくとも光源１２側の部分及び光強度測定器１４側の部分は、透明とされており、ガスセル１８の光源１２側及び光強度測定器１４側の一方の側からガスセル１８に入射した赤外光は、光源１２側及び光強度測定器１４側の他方の側へガスセル１８を通過できる。ガスセル１８には、赤外線非吸収ガス供給部及び測定ガス供給部（図示省略）の各々に接続されている。赤外線非吸収ガス供給部は、赤外光領域の光に対して透明なアルゴン、窒素、酸素等の赤外線非吸収ガスをガスセル１８に供給できる。これに対して、測定ガス供給部は、ガス濃度の測定対象の測定ガスをガスセル１８に供給できる。
【００２５】
図４に示されるように、制御器１６は、第１弁装置２０へ電気的に接続されている。第１弁装置２０は、赤外線非吸収ガス供給部とガスセル１８との間の赤外線非吸収ガスの流路に設けられている。第１弁装置２０による赤外線非吸収ガス供給部とガスセル１８との間の赤外線非吸収ガスの流路の開放状態では、赤外線非吸収ガス供給部からガスセル１８へ赤外線非吸収ガスが供給される。これに対して、第１弁装置２０による赤外線非吸収ガス供給部とガスセル１８との間の赤外線非吸収ガスの流路の閉塞状態では、赤外線非吸収ガス供給部からガスセル１８への赤外線非吸収ガスの供給が停止される。第１弁装置２０は、制御器１６へ電気的に接続されており、制御器１６のＣＰＵから出力される第１弁制御信号によって第１弁装置２０の開閉が制御される。
【００２６】
また、図４に示されるように、制御器１６は、第２弁装置２２へ電気的に接続されている。第２弁装置２２は、測定ガス供給部とガスセル１８との間の測定ガスの流路に設けられている。第２弁装置２２による測定ガス供給部とガスセル１８との間の測定ガスの流路の開放状態では、測定ガス供給部からガスセル１８へ測定ガスが供給される。これに対して、第２弁装置２２による測定ガス供給部とガスセル１８との間の測定ガスの流路の閉塞状態では、測定ガス供給部からガスセル１８への測定ガスの供給が停止される。第２弁装置２２は、制御器１６へ電気的に接続されており、制御器１６のＣＰＵから出力される第２弁制御信号によって第２弁装置２２の開閉が制御される。
【００２７】
さらに、図１に示されるように、光源１２とガスセル１８との間には、第１回転部材としての第１チョッパー型ミラー２４が設けられている。第１チョッパー型ミラー２４は、円板状とされており、第１チョッパー型ミラー２４の厚さ方向は、概ね、光源１２とガスセル１８との間における赤外光の光軸と同じ方向とされている。第１チョッパー型ミラー２４において第１チョッパー型ミラー２４の中心よりも第１チョッパー型ミラー２４の半径方向にずれた所定部分は、光源１２とガスセル１８との間における赤外光の光軸を横切っている（すなわち、赤外光の光軸において第１チョッパー型ミラー２４が横切る部分が光入口側部分とされる）。
【００２８】
第１チョッパー型ミラー２４には、複数の第１光通過部２６と複数の第１光反射部２８とが形成されている。これらの第１光通過部２６と第１光反射部２８とは、第１チョッパー型ミラー２４の中心周りに交互に形成されている。第１光通過部２６は、第１チョッパー型ミラー２４の外周部で開口した切欠きとされている。第１光通過部２６が赤外光の光軸上に配置された状態では、光源１２から発せられた赤外光は、第１光通過部２６を通過してガスセル１８へ入射できる（図１参照）。
【００２９】
一方、第１光反射部２８のガスセル１８側の面は、鏡面とされている。このため、第１光反射部２８が赤外光の光軸上に配置された状態では、ガスセル１８側からの赤外光は、第１光反射部２８の鏡面で反射されてガスセル１８へ向かう。また、この状態で光源１２から発せられた赤外光は、第１光反射部２８によって遮られるため、第１光反射部２８よりもガスセル１８側へ向かうことができない（図２、図３参照）。
【００３０】
第１チョッパー型ミラー２４の中心には、第１回転軸３０が設けられている。第１回転軸３０は、図４に示される第１モータ３２の出力軸に機械的に連結されている。図４に示されるように、第１モータ３２は、第１モータドライバ３４を介して制御器１６へ電気的に接続されている。制御器１６のＣＰＵから出力された第１モータ制御信号が第１モータドライバ３４に入力されると、第１モータドライバ３４は、第１モータ制御信号のレベル（例えば、電圧等）に応じたレベルで第１モータ３２を通電する。これによって、第１モータ３２の回転数、すなわち、第１チョッパー型ミラー２４の回転速度が制御される。
【００３１】
さらに、図１に示されるように、ガスセル１８と光強度測定器１４との間には、第２回転部材としての第２チョッパー型ミラー３６が設けられている。第２チョッパー型ミラー３６は、円板状とされており、第２チョッパー型ミラー３６の厚さ方向は、概ね、ガスセル１８と光強度測定器１４との間における赤外光の光軸と同じ方向とされている。第２チョッパー型ミラー３６において第２チョッパー型ミラー３６の中心よりも第２チョッパー型ミラー３６の半径方向にずれた所定部分は、ガスセル１８と光強度測定器１４との間における赤外光の光軸を横切っている（すなわち、赤外光の光軸において第２チョッパー型ミラー３６が横切る部分が光出口側部分とされる）。
【００３２】
第２チョッパー型ミラー３６には、複数の第２光通過部３８と複数の第２光反射部４０とが形成されている。これらの第２光通過部３８と第２光反射部４０とは、第２チョッパー型ミラー３６の中心周りに交互に形成されている。第２光通過部３８は、第２チョッパー型ミラー３６の外周部で開口した切欠きとされている。第２光通過部３８が赤外光の光軸上に配置された状態では、ガスセル１８を通過した赤外光は、第２光通過部３８を通過して光強度測定器１４へ入射できる（図３参照）。
【００３３】
一方、第２光反射部４０のガスセル１８側の面は、鏡面とされている。このため、第２光反射部４０が赤外光の光軸上に配置された状態では、ガスセル１８側からの赤外光は、第２光反射部４０の鏡面で反射されてガスセル１８へ向かう（図３参照）。第１チョッパー型ミラー２４の第１光反射部２８が光源１２とガスセル１８との間の赤外光の光軸を横切り、第２チョッパー型ミラー３６の第２光反射部４０がガスセル１８と光強度測定器１４の間の赤外光の光軸を横切った状態では、第１光反射部２８と第２光反射部４０との間は、閉光路にされ、この状態で、閉光路に入っている赤外光は、第１光反射部２８と第２光反射部４０とによる反射が繰り返され、第１光反射部２８と第２光反射部４０との間を往復する（図２参照）。
【００３４】
第２チョッパー型ミラー３６の中心には、第２回転軸４２が設けられている。第２回転軸４２は、図４に示される第２モータ４４の出力軸に機械的に連結されている。図４に示されるように、第２モータ４４は、第２モータドライバ４６を介して制御器１６へ電気的に接続されている。制御器１６のＣＰＵから出力された第２モータ制御信号が第２モータドライバ４６に入力されると、第２モータドライバ４６は、第２モータ制御信号のレベル（例えば、電圧等）に応じたレベルで第２モータ４４を通電する。これによって、第２モータ４４の回転数、すなわち、第２チョッパー型ミラー３６の回転速度が制御される。
【００３５】
ここで、本実施の形態では、第２チョッパー型ミラー３６の回転方向は、第１チョッパー型ミラー２４の回転方向とは反対方向とされている。
【００３６】
＜本実施の形態の作用、効果＞
制御器１６のＣＰＵから出力された第１モータ制御信号が第１モータドライバ３４に入力されると、第１モータ制御信号のレベルに基づいたレベルの電力が第１モータ３２に供給され、これによって、第１モータ３２が第１モータ制御信号のレベルに応じた回転数で回転される。この第１モータ３２の回転は、第１回転軸３０に伝わり、これによって、第１チョッパー型ミラー２４が第１モータ３２の回転数に応じた回転速度で回転される。このように、第１チョッパー型ミラー２４が回転されることによって、第１チョッパー型ミラー２４の回転速度に応じた周期で第１光通過部２６と第１光反射部２８とが交互に光源１２とガスセル１８との間での赤外光の光軸を横切る。
【００３７】
一方、  制御器１６のＣＰＵから出力された第２モータ制御信号が第２モータドライバ４６に入力されると、第２モータ制御信号のレベルに基づいたレベルの電力が第２モータ４４に供給され、これによって、第２モータ４４が第２モータ制御信号のレベルに応じた回転数で回転される。この第２モータ４４の回転は、第２回転軸４２に伝わり、これによって、第２チョッパー型ミラー３６が第２モータ４４の回転数に応じた回転速度で第１チョッパー型ミラー２４の回転方向とは反対方向へ回転される。このように、第２チョッパー型ミラー３６が回転されることによって、第２チョッパー型ミラー３６の回転速度に応じた周期で第２光通過部３８と第２光反射部４０とが交互にガスセル１８と光強度測定器１４との間での赤外光の光軸を横切る。
【００３８】
図１に示されるように、第１チョッパー型ミラー２４の第１光通過部２６が光源１２とガスセル１８との間で赤外光の光軸を横切った状態では、光源１２から発せられた赤外光は、第１光通過部２６を通過してガスセル１８へ向かうことができる。これによって、赤外光は、ガスセル１８を通過する。さらに、この状態で、第２チョッパー型ミラー３６の第２光反射部４０がガスセル１８と光強度測定器１４の間での赤外光の光軸を横切っていると、ガスセル１８を通過した赤外光は、第２光反射部４０のガスセル１８側の鏡面に反射されてガスセル１８へ向かう。このため、この状態では、赤外光は、光強度測定器１４に入射できない。
【００３９】
次に、図２に示されるように、第２チョッパー型ミラー３６の第２光反射部４０がガスセル１８と光強度測定器１４との間で赤外光の光軸を横切った状態で、第１チョッパー型ミラー２４の第１光反射部２８が光源１２とガスセル１８との間での赤外光の光軸を横切ると、第１光反射部２８と第２光反射部４０との間が閉光路になる。この状態で閉光路に入っている赤外光は、第１光反射部２８と第２光反射部４０とによって繰り返し反射され、第１光反射部２８と第２光反射部４０との間を往復する。ここで、この状態でガスセル１８に測定ガスが充填されていると、赤外光の一部は、ガスセル１８を通過するたびにガスセル１８内の測定ガスによって吸収される。
【００４０】
次に、図３に示されるように、第１チョッパー型ミラー２４の第１光反射部２８が光源１２とガスセル１８との間で赤外光の光軸を横切った状態で、第２チョッパー型ミラー３６の第２光通過部３８がガスセル１８と光強度測定器１４との間で赤外光の光軸を横切ると、第１チョッパー型ミラー２４側からガスセル１８を通過した赤外光が、第２光通過部３８を通過して光強度測定器１４へ入射される。赤外光が光強度測定器１４へ入射されると、光強度測定器１４に入射した赤外光の光強度に対応する光強度検出信号が光強度測定器１４から出力される。
【００４１】
光強度測定器１４から出力された光強度検出信号は、制御器１６に入力される。制御器１６では、ＲＯＭから読み込まれてＲＡＭに展開されたガス濃度演算プログラムがＣＰＵによって実行される。ＣＰＵでは制御器１６に入力された光強度検出信号のレベルに基づいてガスセル１８内の測定ガスの濃度が演算される。
【００４２】
ここで、本濃度測定装置１０では、上述した閉光路が形成された状態では、第１チョッパー型ミラー２４の第１光反射部２８と第２チョッパー型ミラー３６の第２光反射部４０とによる赤外光の反射が繰り返される。このため、第２チョッパー型ミラー３６の第２光通過部３８を通過して光強度測定器１４に入射された赤外光がガスセル１８を通過した回数は、閉光路での赤外光の往復回数の２倍になる。ここで、ガスを通過する前の光の光強度Ｉinとガスを通過した後の光の光強度Ｉoutとの関係は、ランベルト・ベールの法則によって以下の式（１）で示される。なお、以下の式（１）において、εは、ガスのモル吸光係数、ｃは、ガス濃度、Ｌは、ガスセル１８内における光の光路長（すなわち、ガスセル１８の内側における光軸方向の長さ）である。
【００４３】
【数１】
2020165877.tif 000003
【００４４】
光の光路長Ｌは、ガスセル１８の内側での赤外光の光軸の長さと上述した赤外光の往復回数の２倍との積になる。このため、光源１２から出力された赤外光の光強度と、光強度測定器１４に入射した赤外光の光強度とから測定ガスの濃度を演算できる。なお、測定ガスの濃度の具体的な演算方法に関しては既に周知であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
また、本濃度測定装置１０では、第１チョッパー型ミラー２４の回転速度及び第２チョッパー型ミラー３６の回転速度の少なくとも一方が変更された際に、測定ガスに代わって赤外線非吸収ガスがガスセル１８に供給され、測定ガスのガス濃度を測定した場合と同様に赤外線非吸収ガスの濃度が演算される。赤外線非吸収ガスは、赤外光を吸収しない。
【００４６】
しかしながら、第１チョッパー型ミラー２４の第１光反射部２８の鏡面の赤外光の反射率及び第２チョッパー型ミラー３６の第２光反射部４０の鏡面の赤外光の反射率の少なくとも一方が１００パーセント未満であれば、赤外光の光強度が低下する。この赤外光の光強度の低下は、測定ガスのガス濃度測定の際も同様である。このため、赤外線非吸収ガスがガスセル１８に供給された状態でガス濃度が演算されることによって、補正データを得ることができ、測定ガスのガス濃度の演算結果は、更に、補正データに基づいて補正される。これによって、測定ガスの濃度測定の測定精度の低下を抑制できる。
【００４７】
ところで、第１モータ３２及び第２モータ４４のようなモータでは、安定状態を保てる最も早い回転速度である最大速度及び安定状態を保てる最も遅い回転速度である最低速度が決まっている。ここで、仮に、第１チョッパー型ミラー２４の回転方向と第２チョッパー型ミラー３６の回転方向とが同じである場合には、第１光反射部２８と第２光反射部４０とで閉光路を形成できる時間は、第１チョッパー型ミラー２４の回転速度と第２チョッパー型ミラー３６の回転速度との差で決まる。
【００４８】
したがって、仮に、第１モータ３２と第２モータ４４とで最大速度及び最低速度が同じであれば、第１モータ３２及び第２モータ４４の一方が最大速度で駆動され、他方が最低速度で駆動された場合に、閉光路の形成時間が最も短くなる。これに対して、第１モータ３２及び第２モータ４４の一方が最大速度で駆動され、他方が最大速度よりも僅かに遅い回転速度で駆動された場合に、閉光路の形成時間が最も長くなる。
【００４９】
このため、第１モータ３２と第２モータ４４とで回転方向が同じ場合には、閉光路の最も短い形成時間は、第１光反射部２８及び第２光反射部４０のうち最大速度で赤外光の光軸を横切るのに必要な時間よりも短くできない。また、閉光路の最も長い形成時間は、第１光反射部２８と第２光反射部４０のうち最低速度で赤外光の光軸を横切るのに必要な時間よりも長くできない。
【００５０】
ここで、本実施の形態では、第２チョッパー型ミラー３６の回転方向は、第２チョッパー型ミラー３６の回転方向とは反対方向である。このため、第１光反射部２８と第２光反射部４０とで閉光路を形成できる時間は、第１チョッパー型ミラー２４の回転速度と第２チョッパー型ミラー３６の回転速度との和で決まる。
【００５１】
したがって、本実施の形態では、第１モータ３２及び第２モータ４４の双方が最大速度で駆動された場合に、閉光路を形成できる時間を最も短くでき、このときの閉光路の形成時間は、第１モータ３２及び第２モータ４４の双方が最大速度で回転された場合に、第１光反射部２８及び第２光反射部４０の各々が赤外光の光軸を横切るのに要する時間よりも短い。このように、本実施の形態では、閉光路を形成できる時間を効果的に短くでき、閉光路での赤外光の往復回数を効果的に少なくできる。また、本実施の形態では、第１モータ３２及び第２モータ４４の双方が最低速度で駆動された場合に、閉光路を形成できる時間を最も長くでき、このときの閉光路の形成時間は、第１モータ３２及び第２モータ４４の双方が最低速度で回転された場合に、第１光反射部２８及び第２光反射部４０の各々が赤外光の光軸を横切るのに要する時間よりも長い。
【００５２】
光強度測定器１４は、検出できるガス濃度の上限値と下限値が決まっている。したがって、測定ガスの濃度が低い場合には、閉光路での赤外光の往復回数を増やして測定ガスでの赤外光の吸収量を多くすることによって、濃度が低い測定ガスの濃度の測定が可能である。ここで、上述したように、本実施の形態では、第１チョッパー型ミラー２４の回転方向と第２チョッパー型ミラー３６の回転方向とが同じ場合よりも、閉光路での赤外光の往復回数を増やすことができる。このため、測定ガスの濃度測定の下限値を、第１チョッパー型ミラー２４の回転方向と第２チョッパー型ミラー３６の回転方向とが同じ場合よりも、実質的に低くできる。
【００５３】
一方、測定ガスの濃度が高い場合には、閉光路での赤外光の往復回数を減らして測定ガスでの赤外光の吸収量を少なくすることによって、濃度が高い測定ガスの濃度の測定が可能である。ここで、上述したように、本実施の形態では、第１チョッパー型ミラー２４の回転方向と第２チョッパー型ミラー３６の回転方向とが同じ場合よりも、閉光路での赤外光の往復回数を減らすことができる。このため、測定ガスの濃度測定の上限値を、第１チョッパー型ミラー２４の回転方向と第２チョッパー型ミラー３６の回転方向とが同じ場合よりも、実質的に高くできる。
【００５４】
また、測定ガスの濃度に応じてガスセル１８の光の透過率を変えなくてもよい。このため、濃度の想定が困難な測定ガスに対して、適切なガスセル１８を選択する工程が不要である。このため、濃度の測定作業が容易になり、濃度測定時間を短くできる。しかも、測定ガスの濃度に応じてガスセル１８の光の透過率を変えなくてもよいため、濃度測定装置１０の構成が複雑になることを抑制でき、コストが高くなることを抑制できる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、第２チョッパー型ミラー３６の回転方向が第１チョッパー型ミラー２４の回転方向とは反対であったが、第１チョッパー型ミラー２４の回転方向と第２チョッパー型ミラー３６の回転方向とが同じであってもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では、第１チョッパー型ミラー２４の第１光反射部２８と第２チョッパー型ミラー３６の第２光反射部４０とが赤外光の光軸を横切った状態で、第１光反射部２８と第２光反射部４０との間が閉光路とされ、赤外光は、閉光路で往復する構成であった。しかしながら、例えば、第１チョッパー型ミラー２４及び第２チョッパー型ミラー３６とは別に１乃至複数の反射鏡を設けて、第１チョッパー型ミラー２４の第１光反射部２８と、反射鏡の反射面と、第２チョッパー型ミラー３６の第２光反射部４０と、によって赤外光が周回する閉光を形成する構成としてもよい。
【００５７】
さらに、本実施の形態では、光源１２は、赤外光を発する構成とされていたが、光源１２が他の波長の光を発する構成にしてもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、光強度測定器１４での測定ガスや赤外線非吸収ガスの測定回数について特に言及していないが、光強度測定器１４での測定ガスや赤外線非吸収ガスの測定回数は、１回でもよい。また、光強度測定器１４での測定ガスや赤外線非吸収ガスの測定回数を複数回として、測定結果を積算し、ノイズの比率を低減させてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０    濃度測定装置
１２    光源
１４    光強度測定器（光強度検出手段）
１６    制御器（濃度演算手段、第１制御手段、第２制御手段）
１８    ガスセル（容器）
２４    第１チョッパー型ミラー（第１回転部材）
２６    第１光通過部
２８    第１光反射部
３６    第２チョッパー型ミラー（第２回転部材）
３８    第２光通過部
４０    第２光反射部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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