(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断続的に赤外線を発光自在な投光手段と受光手段との間に、被測定ガスが流通自在なセルを介装して、前記投光手段から出て前記セル内の被測定ガスを通過した赤外光を前記受光手段で受光するように構成された赤外線分析計であって、
前記投光手段は、赤外線発光体とこの発光体を間欠発光作動させるドライバとを備えて構成されるとともに、該投光手段における支持ケースの先端に、内ネジが形成された拡大開口部を形成し、投光側窓の外側で外径側部位にＯ−リングを装備するとともに、
前記セルは前記投光手段側の端壁を開放するとともに、セル本体の光源側開放端の外周に、前記内ネジに螺合自在な外ネジを形成し、
前記セルの投光手段側の開放端と前記投光手段における赤外光学材料による窓が装備されている部分とを、前記投光手段と前記セルとを相対回動操作し、
螺着によって密閉状に接合及び分離自在に直接に連結接続し、
前記セルの先端環面が拡大開口部の段部に接当し、それによって圧縮される前記Ｏ−リングによって、前記投光手段と前記セルとの間を密閉状にシール可能な構成を有する赤外線分析計。
【請求項２】
前記受光手段は、赤外光学材料による窓が装備された密閉容器内に、受光素子を配備して構成されるとともに、該受光手段における支持ケースの先端に、内ネジが形成された拡大開口部を形成し、受光側窓の外側で外径側部位にＯ−リングを装備するとともに、
前記セルは前記受光手段側の端壁を開放するとともに、セル本体の受光手段側開放端の外周に、前記内ネジに螺合自在な外ネジを形成し、
前記セルの受光手段側の開放端と前記受光手段における赤外光学材料による窓が装備されている部分とを、前記受光手段と前記セルとを相対回動操作し、螺着によって密閉状に接合及び分離自在に直接に連結接続し、
前記セルの先端環面が拡大開口部の段部に接当し、それによって圧縮される前記Ｏ−リングによって、前記受光手段と前記セルとの間を密閉状にシール可能な構成を有する請求項１に記載の赤外線分析計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線分析計に係り、詳しくは、断続的に赤外線を発光自在な投光手段と受光手段との間に、被測定ガスが流通自在なセルを介装して、投光手段から出てセル内の被測定ガスを通過した赤外光を受光手段で受光するように構成された赤外線分析計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線分析計は、光源、光学チョッパ、セル、光学フィルタ、ディテクタ(受光素子等による検出器）といった個別に作成された各構成部品の組み合わせによって構成されている。具体的には、投光手段が、赤外光の発光が自在な発熱体を内蔵した発光体と、モータで駆動回転されるセクタ等による光学チョッパとで構成され、又、受光手段は、受光素子を密閉容器に内蔵して成る受光体と、受光素子に届く光に作用する光学フィルタとで構成されている。
【０００３】
従って、光学チョッパと発光体との間、光学チョッパとセルにおける発光側の窓との間、光学フィルタとセルにおける受光側の窓との間、並びに光学フィルタと受光体との間には空隙が存在することになり、特に機械可動部分である光学チョッパ部には大きな空隙が形成される。そして、それらの空隙に雰囲気ガスや排気ガス等のサンプルガスが入り込むことにより、ディテクタに入射する光源光量が変化して測定値がシフトする不都合を招くようになる。特に、セル長の短い高濃度計ではセル長に対する空隙の比率が大きくなるため、その不都合が顕著に生じる。
【０００４】
そのため従来では、サンプルガスが前述の各空隙に入り込むのを防止するべく、空隙部の周囲をシールするか、又は雰囲気をガスパージするかのいずれかの手段を用いて対応させているのが実情であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
空隙部の周囲をシールする手段は、空隙部を密閉するべくガスケット、Ｏ−リング、パッキン等のシール部材を介装させることになるが、可動部材を有する光学チョッパ部分は、その機構全体を密閉状に覆い、かつ、セル窓と光源窓との間をシールすると大掛かりでコスト高となる不利があるとともに、シール部分からのガス漏れを皆無にはできないという点でも難がある。
【０００６】
又、雰囲気をガスパージする手段は、分析計全体を密閉状に覆う構成が必要になる等、大きな設備が必要であるとともにコストも高くなり、あまり得策とは言えないものであるから、いずれの手段でも更なる改善の余地が残されているものであった。
【０００７】
本発明の目的は、構成部材間の空隙にサンプルガスが入り込むことによる前記不都合を、装置の大袈裟な改造やコスト高を招くことなく、解消又は軽減させることができる分析計を提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の構成は、断続的に赤外線を発光自在な投光手段と受光手段との間に、被測定ガスが流通自在なセルを介装して、前記投光手段から出て前記セル内の被測定ガスを通過した赤外光を前記受光手段で受光するように構成された赤外線分析計であって、前記投光手段は、赤外線発光体とこの発光体を間欠発光作動させるドライバとを備えて構成されるとともに、該投光手段における支持ケースの先端に、内ネジが形成された拡大開口部を形成し、投光側窓の外側で外径側部位にＯ−リングを装備するとともに、前記セルは前記投光手段側の端壁を開放するとともに、セル本体の光源側開放端の外周に、前記内ネジに螺合自在な外ネジを形成し、前記セルの投光手段側の開放端と前記投光手段における赤外光学材料による窓が装備されている部分とを、前記受光手段と前記セルとを相対回動操作し、螺着によって密閉状に接合及び分離自在に直接に連結接続し、前記セルの先端環面が拡大開口部の段部に接当し、それによって圧縮される前記Ｏ−リングによって、前記投光手段と前記セルとの間を密閉状にシール可能な構成を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項１の構成によれば、光源自身がパルス光等の断続した赤外光を発生するものであるから、機械的に光を断続させる光学チョッパを省略することができ、それによって、分析計に存在する空隙のなかで最大規模のものである光学チョッパの両サイド部分の空隙、即ち、投光手段と光学チョッパとの間の空隙、及び光学チョッパとセル窓との間の空隙を無くすことができる。これにより、チョッパ部分の大きな空隙に雰囲気ガスや被測定ガス（サンプルガス）が入り込むことによる測定値シフト等の悪影響を解消することが可能になり、より精確なガス分析が行えるようになる。
【００１０】
そして、被測定ガスの通過によってセルの内壁及び投光手段の光学窓は次第に汚れるようになるが、セルの開放端側と投光手段とは密閉状に接合及び分離が自在であるから、これらを分離させることにより、セルの投光手段側の開放端からセル内壁の掃除や点検を容易に行え、また投光手段の光学窓も容易に拭いて掃除することが出来る。これにより、セル両端が窓によって密閉されていた従来構造のものに比べて、セル内および投光手段の光学窓をクリーンに維持し易くなるので、セル内壁や投光手段の光学窓の汚れに起因した測定誤差が軽減又は解消され、実質的に分析精度を向上させることが可能になる。
【００１１】
請求項２の構成は、請求項１の構成において、受光手段は、赤外光学材料による窓が装備された密閉容器内に、受光素子を配備して構成されるとともに、該受光手段における支持ケースの先端に、内ネジが形成された拡大開口部を形成し、受光側窓の外側で外径側部位にＯ−リングを装備するとともに、前記セルは前記受光手段側の端壁を開放するとともに、セル本体の受光手段側開放端の外周に、前記内ネジに螺合自在な外ネジを形成し、前記セルの受光手段側の開放端と前記受光手段における赤外光学材料による窓が装備されている部分とを、前記受光手段と前記セルとを相対回動操作し、螺着によって密閉状に接合及び分離自在に直接に連結接続し、前記セルの先端環面が拡大開口部の段部に接当し、それによって圧縮される前記Ｏ−リングによって、前記受光手段と前記セルとの間を密閉状にシール可能な構成を有することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の構成によれば、セルにおける受光手段側端と受光手段との間に光学フィルタが配置されることによる、光学フィルタ両サイドの空隙を無くすことができる。これにより、フィルタ部分の空隙に雰囲気ガスや被測定ガス（サンプルガス）が入り込むことによる測定値シフト等の悪影響を解消することが可能になり、より一層精確なガス分析が行えるようになる。又、前記光学チョッパがセルと受光手段の間に配置されていた場合に比べても、同様の効果を生じる事になる。
【００１３】
そして、セルの受光手段側の開放端と受光手段とは密閉状に接合及び分離が自在であるから、これらを分離させることにより、セルの受光手段側の開放端からセル内壁の掃除や点検を容易に行えるようになり、また受光手段側の光学窓も容易に拭いて掃除することが出来る。これにより、セル両端が窓によって密閉されていた従来構造のものに比べて、セル内および受光手段の光学窓をクリーンに維持し易くなるので、セル内壁の汚れや受光手段の光学窓の汚れに起因した測定誤差が軽減又は解消され、実質的に分析精度をより向上させることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に、主たる構成要素が組付けられた通常状態（完成状態）の赤外線分析計Ａが、そして図２に、主たる構成要素が分離された分離状態の赤外線分析計Ａが夫々示されている。赤外線分析計Ａは、投光手段である光源１と、セル２と、受光手段であるディテクタ３とを備えて構成されている。
【００１６】
光源１は、断面略横向きＵ字形状の支持ケース５の中に、発光体であるフィラメント６を配置し、支持ケース５内を密閉し、かつ、赤外光学材料による透明な投光側窓７を設けるとともに、フィラメント６を間欠発光作動させる電源回路４（ドライバの一例）を設けて構成されている。セル２は、両端が解放された円筒状の本体パイプ８に、サンプルガス（被測定ガス）の入口管９と出口管１０とを取付けて構成されている。
【００１７】
ディテクタ３は、図３に示すように、断面略横向きＵ字形状の保持ケース（密閉容器の一例）１１の中に、複数の光学センサ（赤外線受光素子）１２を配置するとともに、保持ケース１１内を密閉し、かつ、赤外光透過材料による受光側窓１３を設けて構成されている。センサ１２の受光窓側には、光学フィルタ１４が配置されている。
【００１８】
通常、光学センサ１２は縦横２列の計４個装備されるとともに、夫々の光学センサ１２に互いに波長の異なる光学フィルタ１４をセットした四素子型と呼ばれるものが採用される。
【００１９】
電源回路４は、例えばパルス電流を発生させるものであり、フィラメント６にパルス電流を印加することにより、セクタ円板をモータで駆動回転させる等による機械的手段のチョッパを用いることなく、光源１から出る赤外光をチョッピングできるようにしてある。パルス電流を発生させる回路等は公知のものであり、ここではその詳細な説明は割愛する。
【００２０】
以上の構成による本発明の赤外線分析計Ａでは、光源１から出た赤外光は雰囲気ガスに一切触れることなくディテクタ３に到達するので、雰囲気ガスや被測定ガスの影響を一切受けない正確な分析計となる利点がある。
【００２１】
次に、光源１とセル２との連結手段、及びセル２とディテクタ３との連結手段の一例について説明する。これら両連結手段は螺着による同じ構造（図４参照）に付き、光源１とセル２とを密閉状に接合及び分離自在に直接に連結接続するための連結手段Ｒによって説明する。
【００２２】
図４に示すように、光源１における支持ケース５の先端に、内ネジ１５が形成された拡大開口部５ａを形成し、投光側窓７の外側で外径側部位にＯ−リング１６を装備するとともに、セル２の本体パイプ８における光源側開放端の外周に、内ネジ１５に螺合自在な外ネジ１８を形成する。そして、光源１とセル２とを相対回動操作して、外ネジ１８と内ネジ１５とを螺合させて接合すると、本体パイプ８の先端環面１９が拡大開口部５ａの段部１７に接当し、それによって圧縮されるＯ−リング１６によって、光源１とセル２との間を密閉状にシールできるのである。又、受光手段とセルとの接合についても、同様の手段によりシールが可能である。この場合、前記窓１３に代えて光学フィルタ１４’が配置される事もある。
【００２３】
〔別実施形態〕図１に示す赤外線分析計において、セルと受光手段との間に、これらとは独立した光学フィルタを介装させる構造を採用したものも、本発明の範疇に含まれるものである。又、セルと投光手段又は受光手段との連結手段Ｒは、これら両者に亘って筒ゴムを密着状態で外嵌させる手段等、種々の構造のものが考えられる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による赤外線分析計によれば、次のような効果が得られる。
【００２５】
請求項１に記載の赤外線分析計による効果
（ｉ）  機械的な光学チョッパを省略したことによって、その部分に存在する大きな空隙が無くなり、投光手段とセルとの間の部位においては、雰囲気ガスや被測定ガス等の影響を受けないものとなり、従来よりも正確な分析が行なえる。
（ｉｉ）  従来、セルの発光側端に設けていた光学窓が不要になり、部品点数削減やコストダウンが可能になる。
（ｉｉｉ）  光学窓が１個少なくなることにより、光量のロスが軽減できるとともに、コストダウンが可能となる。
（ｉｖ）  発熱する投光手段とセルが密着するため、投光手段で発生する熱がセルに容易に伝わり、従来、セル内で水分の結露を防止するため必要とされていたセル昇温用ヒータが不要になる。従って、構造の簡素化やコストダウンが可能になる。
（ｖ）  セルの投光手段側端が開放されているので、投光手段と分離することにより、投光手段側からセル内面の掃除や点検が容易に行えるとともに、投光手段の光学窓の表面も容易に拭いて掃除できる等、メンテナンス性が向上する。これにより、実質的にセル内や光学窓のクリーン度が増し、分析精度向上に寄与できるようになる。
【００２６】
請求項２に記載の赤外線分析計による効果
前記効果（ｉ）〜（ｖ）に加えて、下記（ｖｉ）〜（ｉｘ）の効果が追加される。
（ｖｉ）  雰囲気ガスの影響を一切受けない、より正確な分析が可能になる。
（ｖｉｉ）  従来、セルの受光手段側に設けていた光学窓も不要になり、部品点数削減やコストダウンが可能になる。
（ｖｉｉｉ）  光学窓が２個少なくなることにより、光量のロスがより軽減でき、感度アップによる正確な分析が可能になる。
（ｉｘ）  セルの受光手段側端が開放されているので、受光手段と分離することにより、受光手段側からセル内面の掃除や点検が容易に行えるとともに、受光手段側の光学窓の表面を拭く掃除ができる等、メンテナンス性が向上する。これにより、実質的にセル内や光学窓のクリーン度がさらに増し、分析精度向上に一層寄与できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】赤外線分析計の概略構造を示す断面側面図である。
【図２】主要構成部品が分離された状態を示す赤外線分析計の断面側面図である。
【図３】ディテクタの構造を示す断面図である。
【図４】投光手段とセルとの連結手段を示す側面図である。
【符号の説明】
１  投光手段
２  セル
３  受光手段
４  ドライバ
６  発光体
７  窓
１１  密閉容器
１２  受光素子
１３  窓
１４  光学フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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