(57)【要約】      （修正有）【課題】雰囲気中の気体の濃度を十分な精度で測定することを可能とする気体サンプル室及びこの気体サンプル室を備えた濃度測定装置を提供する。【解決手段】光源７からの光を受光器１２に導く気体サンプル室２において、筒状に形成された本体部６と、本体部の一端部に配置された光源と、本体部に収容され、かつ、本体部の他端部に配置されかつ光源からの光を受光する受光器と、本体部の周壁６ａを貫通しかつ雰囲気を本体部の内外に移動自在とする貫通孔１０と、を備え、貫通孔は、本体部の光の光軸に対し直交する断面において、貫通孔の一方の端部１０ａと本体部の中心Ｍを結ぶ線分Ｎａと、受光器の中心１２Ｒと本体部の中心を結ぶ直線Ｌとのなす角度θ１が、２０度以上で、かつ貫通孔の他方の端部１０ｂと本体部の中心を結ぶ線分Ｎｂと、受光器の中心１と本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度θ２が、１６０度以下となる範囲に設けられている気体サンプル室。【選択図】図４
2010048653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を受光器に導く気体サンプル室において、
筒状に形成された本体部と、
前記本体部の一端部に配置された前記光源と、
前記本体部に収容され、かつ、この本体部の他端部に配置されかつ前記光源からの光を受光する前記受光器と、
前記本体部の周壁を貫通し、かつ、雰囲気を前記本体部の内外に移動自在とする貫通孔と、を備え、
前記貫通孔は、前記本体部の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔の一方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、２０度以上で、かつ、当該貫通孔の他方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、１６０度以下となる範囲に設けられていることを特徴とする気体サンプル室。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記本体部の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔の一方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、３０度以上で、かつ、当該貫通孔の他方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、１５０度以下となる範囲に設けられていることを特徴とする請求項１記載の気体サンプル室。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記本体部の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔の一方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、７０度以上で、かつ、当該貫通孔の他方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、１１０度以下となる範囲に設けられていることを特徴とする請求項２記載の気体サンプル室。
【請求項４】
光源からの光を受光器に導く気体サンプル室において、
筒状に形成された本体部と、
前記本体部の一端部に配置された前記光源と、
前記本体部に収容されかつこの本体部の他端部に配置されかつ前記光源からの光を受光する前記受光器と、
前記本体部の周壁を貫通しかつ雰囲気を前記本体部の内外に移動自在とする貫通孔と、を備え、
前記貫通孔は、前記本体部の前記一端部に位置する前記周壁の部分に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の気体サンプル室。
【請求項５】
一端部に光源を設けかつ他端部に前記光源からの光を受光する受光器を設けた気体サンプル室と、
前記受光器が受光した前記光源からの光の強さに基づいて、前記気体サンプル室内の予め定められた気体の濃度を算出する濃度算出部と、を備えた濃度測定装置において、
前記気体サンプル室として、請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の気体サンプル室を備えたことを特徴とする濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、二酸化炭素、水蒸気、一酸化炭素などの所定の気体の濃度を測定する濃度測定装置に用いられる気体サンプル室及びこの気体サンプル室を備えた濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、二酸化炭素、水蒸気、一酸化炭素などの所定の気体の濃度を測定する濃度測定装置には、従来から種々の気体サンプル室が用いられてきた。従来の気体サンプル室は、内部が密閉された筒状の本体部と、本体部の一端部に設けられた光源と、本体部の他端部に設けられた受光器と、前記本体部内に外部の雰囲気を強制的に供給する気体供給部と、を備えている。
【０００３】
本体部の内面は、鏡面に形成されている。光源は、例えば、赤外線を放射する。受光器は、赤外線センサと、前記赤外線センサと光源との間に配置されて所定の波長の赤外線のみを透過するフィルタとを備えている。フィルタを透過する赤外線の波長は、測定対象の気体の種類により定められる。フィルタを透過する赤外線の波長は、最も減衰し易い赤外線波長を選択するなどして、測定対象の気体の種類に応じて適切に選択される。気体供給部は、ポンプと配管などを備えており、本体部内に雰囲気を強制的に供給し、該本体部内の気体を強制的に排出する。
【０００４】
前述した従来の気体サンプル室即ち濃度測定装置は、気体供給部が雰囲気を強制的に本体部内に供給し、フィルタを介して赤外線センサが受光した光源からの赤外線の強さを測定することで前記雰囲気中の前述した測定対象の気体の濃度を測定する。
【０００５】
しかしながら、前述した従来の気体サンプル室は、本体部内に強制的に雰囲気を供給する気体供給部を備えているので、装置自体が大型化する傾向であった。この種の問題を解決するために、例えば、特許文献１に示された気体サンプル室が提案されている。特許文献１に示された気体サンプル室は、内部が密閉された筒状の本体部としての中空チューブと、中空チューブの一端部に設けられた光源と、中空チューブの他端部に設けられた受光部とを備えている。中空チューブは、その内面が鏡面状に形成されており、その外壁に複数の開口部を設けている。
【０００６】
このように、特許文献１に示された気体サンプル室は、その外壁に複数の開口部を設けることにより、気体供給部を設けることなく、雰囲気を出入り自在としている。
【特許文献１】特開２００８−８２８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述した気体サンプル室は、中空チューブの外壁に複数の開口部が設けられているため、開口部から赤外線が漏れて、受光部に赤外線の一部が到達しないため、雰囲気中の気体の濃度を十分な精度で測定することが困難であった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、雰囲気中の気体の濃度を十分な精度で測定することを可能とする気体サンプル室及びこの気体サンプル室を備えた濃度測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の気体サンプル室は、光源からの光を受光器に導く気体サンプル室において、筒状に形成された本体部と、前記本体部の一端部に配置された前記光源と、前記本体部に収容されかつこの本体部の他端部に配置されかつ前記光源からの光を受光する前記受光器と、前記本体部の周壁を貫通しかつ雰囲気を前記本体部の内外に移動自在とする貫通孔と、を備え、前記貫通孔は、前記本体部の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔の一方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、２０度以上で、かつ当該貫通孔の他方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、１６０度以下となる範囲に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の本発明の気体サンプル室は、請求項１に記載の気体サンプル室において、前記貫通孔は、前記本体部の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔の一方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、３０度以上で、かつ当該貫通孔の他方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、１５０度以下となる範囲に設けられていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の本発明の気体サンプル室は、請求項２に記載の気体サンプル室において、前記貫通孔は、前記本体部の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔の一方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、７０度以上で、かつ当該貫通孔の他方の端部と前記本体部の中心を結ぶ線分と、前記受光器の中心と前記本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、１１０度以下となる範囲に設けられていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の本発明の気体サンプル室は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の気体サンプル室において、光源からの光を受光器に導く気体サンプル室において、筒状に形成された本体部と、前記本体部の一端部に配置された前記光源と、前記本体部に収容されかつこの本体部の他端部に配置されかつ前記光源からの光を受光する受光器と、前記本体部の周壁を貫通しかつ雰囲気を前記本体部の内外に移動自在とする貫通孔と、を備え、前記貫通孔は、前記本体部の前記一端部に位置する前記周壁の部分に配置されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の本発明の濃度測定装置は、一端部に光源を設けかつ他端部に前記光源からの光を受光する受光器を設けた気体サンプル室と、前記受光器が受光した前記光源からの光の強さに基づいて、前記気体サンプル室内の予め定められた気体の濃度を算出する濃度算出部と、を備えた濃度測定装置において、前記気体サンプル室として、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の気体サンプル室を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、貫通孔は、本体部の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔の一方の端部と本体部の中心を結ぶ線分と、受光器の中心と本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、２０度以上で、かつ当該貫通孔の他方の端部と本体部の中心を結ぶ線分と、受光器の中心と本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、１６０度以下となる範囲に設けられている。この角度の範囲内の光は、貫通孔が設けられていなくても、受光器にほとんど感知されない。よって、光源からの光が貫通孔を通して本体部の外に漏れても、受光器が感知する光源からの光は、貫通孔が設けられていない場合と殆ど同じとなり、当該貫通孔が、雰囲気中の気体の濃度を測定するのにほとんど影響を与えない。このため、雰囲気が本体部の内外に出入り自在する十分な大きさの貫通孔を設けることが可能であり、当該雰囲気中の測定対象の気体の濃度を速やかでかつ確実に測定することを可能とできる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、貫通孔は、本体部の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔の一方の端部と本体部の中心を結ぶ線分と、受光器の中心と本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、３０度以上で、かつ当該貫通孔の他方の端部と本体部の中心を結ぶ線分と、受光器の中心と本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、１５０度以下となる範囲に設けられている。この角度の範囲内の光は、貫通孔が設けられていなくても、受光器に感知されない。よって、光源からの光が貫通孔を通して本体部の外に漏れても、受光器が感知する光源からの光は、貫通孔が設けられていない場合と殆ど同じとなり、当該貫通孔が、雰囲気中の気体の濃度を測定するのに影響を与えない。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、貫通孔は、本体部の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔の一方の端部と本体部の中心を結ぶ線分と、受光器の中心と本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、７０度以上で、かつ当該貫通孔の他方の端部と本体部の中心を結ぶ線分と、受光器の中心と本体部の中心を結ぶ直線とのなす角度が、１１０度以下となる範囲に設けられている。この角度の範囲内の光は、貫通孔が設けられていなくても、受光器に全く感知されない。よって、光源からの光が貫通孔を通して本体部の外に漏れても、受光器が感知する光源からの光は、貫通孔が設けられていない場合と殆ど同じとなり、当該貫通孔が、雰囲気中の気体の濃度を測定するのに影響を全く与えない。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、貫通孔は、本体部の一端部に位置する周壁の部分に設けられている。本体部の一端部に位置する周壁の部分に届く光源からの光は、貫通孔が設けられていなくても、受光器に感知されない。よって、光源からの光が貫通孔を通して本体部の外に漏れても、受光器が感知する光源からの光は、貫通孔が設けられていない場合と殆ど同じとなり、当該貫通孔が、雰囲気中の気体の濃度を測定するのに影響を与えない。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、前述した気体サンプル室を備えているので、雰囲気中の測定対象の気体の濃度を速やかに測定することを可能とできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施形態にかかる濃度測定装置を図１乃至図７を参照して説明する。
【００２０】
濃度測定装置１は、図３に示すように、濃度の測定対象の気体を含んだ雰囲気が充填される気体サンプル室２と、制御回路部３と、受光回路部４と、濃度算出部としてのマイクロコンピュータ（以下、μｃｏｍと記載する）５と、を備えている。
【００２１】
気体サンプル室２は、図１及び図２に示すように本体部としての測定セル６と、光源７と受光ユニット８とを備えている。測定セル６は、外観が四角筒状に形成されている。図示例では、測定セル６の内側に、円筒形状の空間が形成されている。
【００２２】
測定セル６は、互いに間隔をあけて相対する一対の平板部６ｂと平板部６ｂ同士を連結する複数の周壁６ａとを備えている。また、測定セル６には、貫通孔１０が設けられている。即ち、気体サンプル室２は、貫通孔１０を備えている。
【００２３】
貫通孔１０は、測定セル６の周壁６ａを貫通している。貫通孔１０は、前記周壁６ａのうちの互いに相対する一対の周壁６ａに設けられている。貫通孔１０は、各々の周壁６ａでは、光源７から受光ユニット８に向かう光の光軸に沿って間隔をあけて３つ並べられている。即ち、貫通孔１０は、合計６つ設けられている。
【００２４】
また、貫通孔１０は、光源７からの光の光軸に対して直交する断面において、図４に示すように、当該貫通孔１０の一方の端部１０ａと測定セル６の中心Ｍを結ぶ線分Ｎａと、受光器１２の中心１２Ｒと測定セル６の中心Ｍを結ぶ直線Ｌとのなす角度θ１が、２０度以上で、かつ当該貫通孔１０の他方の端部１０ｂと測定セル６の中心Ｍを結ぶ線分Ｎｂと、受光器１２の中心１２Ｒと測定セル６の中心Ｍを結ぶ直線Ｌとのなす角度θ２が、１６０度以下となる範囲に設けられている。さらに、貫通孔１０の平面形は、略矩形状である。このように構成された貫通孔１０は、測定セル６即ち気体サンプル室２の内外を、雰囲気を移動自在としている。
【００２５】
本発明でいう測定セル６の貫通孔１０は、雰囲気が測定セル６の内外に移動自在することができる十分な大きさに形成されている。即ち、本発明の測定セル６は、送風機やポンプなどを設けることなく、測定セル６内に雰囲気を速やかに導いて、当該測定セル６内の気体を速やかに雰囲気と等しくするものである。
【００２６】
光源７は、一方の平板部６ｂ上、即ち、測定セル６内でかつ当該測定セル６の一端部に設けられている。光源７は、電圧が印加されることで、光としての赤外線を測定セル６の他端部に向かって放射する。光源として、例えば、黒体炉、電球等が用いられる。
【００２７】
受光ユニット８は、図４及び図５に示すように、ユニット本体１１と、複数の受光器１２と、を備えている。ユニット本体１１即ち受光ユニット８は、測定セル６内でかつ当該測定セル６の他方の平板部６ｂ上、即ち、測定セル６内でかつ当該測定セル６の他端部に設けられている。ユニット本体１１は箱状に形成されている。
【００２８】
受光器１２は、図示例では、２つ設けられている。各々の受光器１２は、平板部６ｂ上の前述した測定セル６の中心Ｍから間隔をあけた位置に配置されている。受光器１２は、それぞれ、センサとしての赤外線センサ１４と、透過部材１５とを備えている。赤外線センサ１４は、ユニット本体１１に取り付けられている。複数の赤外線センサ１４は、同一平面上に、測定セル６の上部と下部に設けられている。赤外線センサ１４は、光源７が発しかつ透過部材１５を透過した赤外線を受光し、この赤外線の熱を電気エネルギーに変換する。赤外線センサ１４は、赤外線の熱を電気エネルギーに変換して、センサ出力してμｃｏｍ５に出力する。赤外線センサ１４として、例えば、焦電型、サーモパイル型のものが用いられる。
【００２９】
透過部材１５は、ユニット本体１１に取り付けられて、赤外線センサ１４と光源７との間に配置されている。複数の受光器１２の透過部材１５は、同一平面上に配置されている。透過部材１５は、それぞれ、光源７からの赤外線のうち予め定められた波長の赤外線のみを透過して、当該透過した波長の赤外線を赤外線センサ１４まで導く。複数の受光器１２の透過部材１５は、互いに透過する赤外線の波長が異なる。
【００３０】
透過部材１５は、その透過する赤外線の波長は、濃度測定装置１が濃度測定対象とする気体に応じて定められる。図示例では、透過部材１５の透過する赤外線の波長は、濃度の測定対象の気体に対する透過率が小さな赤外線の波長にされる。なお、受光器１２は、二酸化炭素以外にも水蒸気、一酸化炭素を測定対象の気体とする。図示例では、例えば、一つの受光器１２は、基準として用いられ、その透過部材１５が大気中ではまったく減衰しない波長が１．５μｍまたは４．０μｍの赤外線のみを透過する。図示例では、例えば、他の一つの受光器１２は、二酸化炭素の濃度を測定するために用いられ、その透過部材１５が前述した二酸化炭素中で減衰しやすい波長が４．２７μｍの赤外線のみを透過する。図示例では、例えば、更に他の受光器１２は、水蒸気の濃度を測定するために用いられ、その透過部材１５が前述した水蒸気中で減衰しやすい波長が１．９μｍの赤外線のみを透過する。図示例では、例えば、更に別の受光器１２は、一酸化炭素の濃度を測定するために用いられ、その透過部材１５が前述した一酸化炭素中で減衰しやすい波長が４．６４μｍの赤外線のみを透過する。
【００３１】
なお、図７は、二酸化炭素に対する赤外線の透過率を示しており、図７中の横軸は赤外線の波長（μｍ）を示し、図６中の縦軸は赤外線の透過率（％）を示している。図７によれば、波長が４．２７μｍの赤外線の二酸化炭素中の透過率が、略零であることがしめされており、波長が、４．２７μｍの赤外線は、二酸化炭素中をほとんど透過しない（殆ど吸収されてしまう）ことが示されている。
【００３２】
制御回路部３は、図３に示すように、発振器１６、クロック分周回路１７、定電圧回路１８などを備えており、μｃｏｍ５の命令どおりに、所定の周波数で光源７を点滅させる。
【００３３】
受光回路部４は、図６に示すように、複数のアンプ１９と、切り替え器２０と、Ａ／Ｄ変換器２１とを備えている、アンプ１９は、それぞれ、受光器１２と１対１に対応して設けられている。アンプ１９は、対応する受光器１２の赤外線センサ１４からの信号を増幅して、切り替え器２０を介してＡ／Ｄ変換器２１に向かって出力する。Ａ／Ｄ変換器２１は、赤外線センサ１４からの信号をデジタル信号に変換して、μｃｏｍ５に向かって出力する。
【００３４】
μｃｏｍ５は、制御回路部３及び受光回路部４と接続して、これらの動作を制御することで、濃度測定装置１全体の動作をつかさどる。μｃｏｍ５は、予め定められたプログラムに従って動作するコンピュータである。このμｃｏｍ５は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）ＣＰＵのためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種データを格納するとともにＣＰＵの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ等を有して構成している。
【００３５】
また、μｃｏｍ５には、濃度測定装置１自体がオフ状態の間も記憶内容の保持が可能な電気的消去／書き換え可能な読み出し専用のメモリが接続してる。そして、このメモリには、濃度の算出に必要な吸光係数、測定距離、濃度変換係数等の各種情報を記憶するとともに、算出した濃度を外部から読出可能に時系列的に記憶する。
【００３６】
前述した構成の濃度測定装置１は、複数の貫通孔１０によって、雰囲気が測定セル６の内外を移動自在となって、この測定セル６即ち気体サンプル室２内の気体を雰囲気と等しくする。そして、濃度測定装置１は、光源７を点滅させて、この光源７からの赤外線を各受光器１２の赤外線センサ１４で受光する。そして濃度測定装置１のμｃｏｍ５は、赤外線センサ１４に受光した赤外線の強さなどに基づいて、予め定められた気体の雰囲気中の濃度を測定する。具体的には、濃度測定装置１のμｃｏｍ５は、基準として用いられる受光器１２の赤外線センサ１４で受光した赤外線の強さと比較して、測定対象の二酸化炭素、水蒸気、及び一酸化炭素の濃度を測定する。このように、測定濃度装置１の気体サンプル室２は、光源７からの赤外線を受光器１２に導くように形成されている。
【００３７】
本実施形態によれば、貫通孔１０は、光源７からの光の光軸に対して直交する断面において、当該貫通孔１０の一方の端部１０ａと測定セル６の中心Ｍを結ぶ線分Ｎａと、受光器１２の中心１２Ｒと測定セル６の中心Ｍを結ぶ直線Ｌとのなす角度θ１が、２０度以上で、かつ当該貫通孔１０の他方の端部１０ｂと測定セル６の中心Ｍを結ぶ線分Ｎｂと、受光器１２の中心１２Ｒと測定セル６の中心Ｍを結ぶ直線Ｌとのなす角度θ２が、１６０度以下となる範囲に設けられている。この角度θ１及び角度θ２の範囲内の光は、貫通孔１０が設けられていなくても、受光器１２にほとんど感知されない。よって、光源からの光が貫通孔１０を通して測定セル６の外に漏れても、受光器１２が感知する光源７からの光は、貫通孔１０が設けられていない場合と殆ど同じとなり、当該貫通孔１０が、雰囲気中の気体の濃度を測定するのにほとんど影響を与えない。このため、雰囲気が測定セル６の内外に出入り自在する十分な大きさの貫通孔１０を設けることが可能であり、当該雰囲気中の測定対象の気体の濃度を速やかでかつ確実に測定することを可能とできる。
【００３８】
また、貫通孔１０は、測定セル６の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔１０の一方の端部１０ａと測定セル６の中心Ｍを結ぶ線分Ｎａと、受光器１２の中心１２Ｒと測定セル６の中心Ｍを結ぶ直線Ｌとのなす角度θ１が、３０度以上で、かつ当該貫通孔１０の他方の端部１０ｂと測定セル６の中心Ｍを結ぶ線分Ｎｂと、受光器１２の中心１２Ｒと測定セル６の中心Ｍを結ぶ直線Ｌとのなす角度θ２が、１５０度以下となる範囲に設けられている。この角度θ１及び角度θ２の範囲内の光は、貫通孔１０が設けられていなくても、受光器１２に感知されない。よって、光源からの光が貫通孔１０を通して測定セル６の外に漏れても、受光器１２が感知する光源７からの光は、貫通孔１０が設けられていない場合と殆ど同じとなり、当該貫通孔１０が、雰囲気中の気体の濃度を測定するのに影響を与えない。
【００３９】
また、貫通孔１０は、測定セル６の光の光軸に対し直交する断面において、当該貫通孔１０の一方の端部１０ａと測定セル６の中心Ｍを結ぶ線分Ｎａと、受光器１２の中心１２Ｒと測定セル６の中心Ｍを結ぶ直線Ｌとのなす角度θ１が、７０度以上で、かつ当該貫通孔１０の他方の端部１０ｂと測定セル６の中心Ｍを結ぶ線分Ｎｂと、受光器１２の中心１２Ｒと測定セル６の中心Ｍを結ぶ直線Ｌとのなす角度θ２が、１１０度以下となる範囲に設けられている。この角度θ１及び角度θ２の範囲内の光は、貫通孔１０が設けられていなくても、受光器１２に全く感知されない。よって、光源からの光が貫通孔１０を通して測定セル６の外に漏れても、受光器１２が感知する光源７からの光は、貫通孔１０が設けられていない場合と殆ど同じとなり、当該貫通孔１０が、雰囲気中の気体の濃度を測定するのに全く影響を与えない。
【００４０】
また、複数の貫通孔１０により、雰囲気が測定セル６の内外に出入り自在とすることが可能であり、当該雰囲気中の測定対象の気体の濃度を速やかでかつ確実に測定することを可能とできる。
【００４１】
前述した実施形態では、貫通孔１０を、前記角度θ１が２０度以上でかつ角度θ２が１６０度以下となる範囲に設けている。しかしながら、本発明では、貫通孔１０を、前記角度θ１が３０度以上でかつ角度θ２が１５０度以下となる範囲に設けるのが望ましい。この場合、角度θ１及び角度θ２の範囲内の光は、貫通孔１０が設けられていなくても、受光器１２に感知されない。よって、光源からの光が貫通孔１０を通して測定セル６の外に漏れても、受光器１２が感知する光源７からの光は、貫通孔１０が設けられていない場合と殆ど同じとなり、当該貫通孔１０が、雰囲気中の気体の濃度を測定するのに影響を与えない。さらに、本発明では、貫通孔１０を、前記角度θ１が７０度以上でかつ角度θ２が１１０度以下となる範囲に設けるのが更に望ましい。この場合、角度θ１及び角度θ２の範囲内の光は、貫通孔１０が設けられていなくても、受光器１２に全く感知されない。よって、光源からの光が貫通孔１０を通して測定セル６の外に漏れても、受光器１２が感知する光源７からの光は、貫通孔１０が設けられていない場合と殆ど同じとなり、当該貫通孔１０が、雰囲気中の気体の濃度を測定するのに全く影響を与えない。
【００４２】
上述した第１の実施形態では、貫通孔１０を測定セル６の互いに相対する周壁６ａに設けられている。貫通孔１０は、平面形は略矩形状である。これらの貫通孔１０は、光源７から受光ユニット８に向かう光の光軸に沿って間隔をあけて３つ並べられている。即ち、貫通孔１０は、合計６つ設けられている。しかしながら、本発明では、図８乃至図１０に示すように、貫通孔１０を種々変更して、設けても良い。なお、図８乃至図１０に示す場合において、前述した第１の実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態を、図８の（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、貫通孔１０を測定セル６の互いに相対する周壁６ａに設けられている。また、図８（ａ）では、貫通孔１０を、光源７から受光ユニット８に向かう光の光軸に沿って直線状に形成して、測定セル６の全長に亘って途中で区切ることなく設けている。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施形態を、図９の（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、貫通孔１０を測定セル６の１つの周壁６ａのみに設けられている。図９（ａ）では、貫通孔１０を、光源７から受光ユニット８に向かう光の光軸に沿って直線状に３つ並べて形成している。前述した３つ並べた貫通孔１０の列を周方向に２つ、即ち、２列設けている。つまり貫通孔１０は、合計６つ設けられている。
【００４５】
次に、本発明の第４の実施形態を、図１０の（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。本実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、貫通孔１０を測定セル６の互いに相対する周壁６ａに設けられている。また、図１０（ａ）では、貫通孔１０を、光源７から受光ユニット８に向かう光の光軸に沿って直線状に形成して、測定セル６の全長に亘って途中で区切ることなく設けている。さらに貫通孔１０は、測定セル６の一端部に位置する周壁６ａの部分にも設けられている。なお、測定セル６の一端部に位置する周壁６ａの部分に設けられた貫通孔１０は、周壁６ａの全周に亘り形成されていても、周壁６ａの一部に形成されていても、いくつ設けられていてもよい。
【００４６】
これら第２乃至第４の実施形態に示された場合でも、前述した第１の実施形態と同様に、雰囲気中の測定対象の気体の濃度を速やかでかつ確実に測定するという効果を奏でる。
【００４７】
次に、本発明の発明者らは、貫通孔１０の角度を種々変更したときの赤外線センサ１４の出力比をシミュレーションにより推定した。この出力比とは、貫通孔１０を設けなかった場合の出力に対する、貫通孔１０の角度θ１及び角度θ２を種々変更した場合の出力の比である。貫通孔１０を、前述した角度（θ１、θ２）が（０度、１８０度）、（１０度、１７０度）、（２０度、１６０度）・・・・（９０度、９０度）の組み合わせとなる位置に配置した場合をシミュレーションした。２つの赤外線センサ１４は、平板部６ｂ上の測定セル６の中心Ｍから間隔をあけた位置に配置されている。前述した角度θ１が０度、角度θ２が１８０度の場合は、貫通孔１０を測定セル６の周壁６ａの全周に設けた場合を示す。また、前述した角度θ１及び角度θ２が９０度の場合は、測定セル６の中心Ｍと貫通孔１０の一方の端部１０ａを結ぶ線分Ｎａ、及び、測定セル６の中心Ｍと貫通孔１０の他方の端部１０ｂを結ぶ線分Ｎｂは重なっている。つまり、貫通孔１０は、設けられていない場合を示す。シミュレーション結果を図１１及び、表１に示す。なお、シミュレーションを実施するにあたり、シミュレーションソフトは、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ」の「照明解析ソフトウエア  Ｌｉｇｈｔ  Ｔｏｏｌｓ」を使用した。
【００４８】
図１１及び表１によれば、貫通孔１０を前述した角度θ１が２０度以上でかつ角度θ２が１６０度以下となる範囲に配置することで、出力比を０．８以上とできることが明らかとなった。このことから、前述した角度θ１が２０度以上でかつ角度θ２が１６０度以下となる範囲に貫通孔１０を設けることにより、貫通孔１０を設けても光源７からの光を赤外線センサ１４が十分に受光できることが明らかとなった。
【００４９】
また、図１１及び表１によれば、貫通孔１０を前述した角度θ１が３０度以上でかつ角度θ２が１５０度以下となる範囲に配置することで、出力比を０．９以上とできることが明らかとなった。このことから、前述した角度θ１が３０度以上でかつ角度θ２が１５０度以下となる範囲に貫通孔  １０を設けることにより、貫通孔１０を設けても光源７からの光を赤外線センサ１４が十分に受光できることが明らかとなった。
【００５０】
さらに、図１１及び表１によれば、貫通孔１０を前述した角度θ１が７０度以上でかつ角度θ２が１１０度以下となる範囲に配置することで、出力比を略１．０とすることができることが明らかとなった。このことから、前述した角度θ１が７０度以上でかつ角度θ２が１１０度以下となる範囲に貫通孔１０を設けることにより、貫通孔１０を設けても光源７からの光を赤外線センサ１４が十分に受光できることが明らかとなった。なお、図１１中の黒ダイヤは、貫通孔１０が互いに相対する周壁６ａの各々に設けられた場合の結果を示す。また、黒四角は、貫通孔１０が互いに相対する周壁６ａのうちの一方の周壁６ａのみに設けられた場合の結果を示す。
【００５１】
【表１】
2010048653.tif 000003
【００５２】
次に、本発明の発明者らは、本発明の効果を以下のシミュレーションを実施して確認した。結果を図１２及び表２に示す。図１２及び表２では、同じ濃度の雰囲気中において、貫通孔１０が設けられていない濃度測定装置（以下、比較例とする）と、前述した図１に示された実施形態の濃度測定装置１（以下、本発明品１とする）と、前述した図８（ａ）に示された濃度測定装置１（以下、本発明品２とする）と、前述した図９（ａ）に示された濃度測定装置１（以下、本発明品３とする）と、前述した図１０（ａ）に示された濃度測定装置１（以下、本発明品４とする）との赤外線センサ１４の出力を、前記比較例の出力を１．０として、示したものである。
【００５３】
図１２及び表２によれば、本発明品１乃至４のすべての赤外線センサの出力は、比較例の赤外線センサの出力の０．９以上を確保していることが明らかとなった。よって、本発明品１乃至４は、貫通孔１０が設けられていない濃度測定装置１の赤外線センサ１４の出力とほぼ同じことが明らかとなった。
【００５４】
【表２】
2010048653.tif 000004
【００５５】
前述した実施例では、光としての赤外線を用いている。しかしながら、本発明では、赤外線以外の種々の光を用いても良い。また、測定濃度に応じて測定セル６の長さを変更しても良い。また、前述した実施例では、受光器１２は、２つ設けられているが、受光器１２は、１つでもよい。
【００５６】
さらに、実施例では、濃度測定装置１が二酸化炭素、水蒸気、一酸化炭素の濃度を測定している。しかしながら、本発明では、濃度測定装置１がＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈ2Ｓ、Ｏ3、ＣＨ4、ＮＯなどの二酸化炭素、水蒸気、一酸化炭素以外の種々の気体の濃度を測定しても良い。また、本発明では、測定セル６は、四角筒状以外の種々の筒状に形成されても良い。また、本発明では、貫通孔１０は、略矩形であるが、種々の形状に形成されても良い。
【００５７】
なお、前述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる濃度測定装置の気体サンプル室の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１中のＫ−Ｋ線に沿う断面を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示された濃度測定装置の構成を示す説明図である。
【図４】図１中のＨ−Ｈ線に沿う断面を模式的に示す断面図である。
【図５】図４中のＩ−Ｉ線に沿う断面を模式的に示す断面図である。
【図６】図２に示された濃度測定装置の受光回路の構成を示す説明図である。
【図７】二酸化炭素の吸収スペクトラムを示したグラフである。
【図８】（ａ）は第２の実施形態にかかる濃度測定装置の気体サンプル室の構成を模式的に示す側面図である。（ｂ）は図８（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面を模式的に示す断面図である。
【図９】（ａ）は第３の実施形態にかかる濃度測定装置の気体サンプル室の構成を模式的に示す側面図である。（ｂ）は図９（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面を模式的に示す断面図である。
【図１０】（ａ）は第４の実施形態にかかる濃度測定装置の気体サンプル室の構成を模式的に示す側面図である。（ｂ）は図１０（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う断面を模式的に示す断面図である。
【図１１】貫通孔を設けなかった場合の赤外線センサの出力に対する、貫通孔の角度を種々変更したときの赤外線センサの出力比を示したグラフである。
【図１２】同じ濃度の雰囲気中における受光器の、貫通孔がない濃度測定装置と、第１乃至第４の実施形態の濃度測定装置のセンサ出力結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１      濃度測定装置
２      気体サンプル室
５      マイクロコンピュータ（濃度演出部）
６      測定セル（本体部）
６ａ    周壁
７      光源
１０    貫通孔
１０ａ  一方の端部
１０ｂ  他方の端部
１２    受光器
Ｌ      直線
Ｎａ    線分
Ｎｂ    線分
θ１    角度
θ２    角度
Ｍ      測定セル（本体部）の中心
１２Ｒ  受光器の中心
【図１】
2010048653.tif 000005
【図２】
2010048653.tif 000006
【図３】
2010048653.tif 000007
【図４】
2010048653.tif 000008
【図５】
2010048653.tif 000009
【図６】
2010048653.tif 000010
【図７】
2010048653.tif 000011
【図８】
2010048653.tif 000012
【図９】
2010048653.tif 000013
【図１０】
2010048653.tif 000014
【図１１】
2010048653.tif 000015
【図１２】
2010048653.tif 000016