(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐食性と弾性を有する素材からなる円筒状容器の筐体と、この筐体の内部に充填される昇華性吸収剤と、開口部を有するテフロン（登録商標）製ディスクとを備え、前記筐体内側に多孔質テフロン膜を介して前記ディスクを圧入したことを特徴とする赤外線ガス分析計に用いる吸収剤カプセル。
【請求項２】
測定セルと、この測定セルに赤外光を照射する光源と赤外光をチョッピングするチョッパーとよりなる光源部と、測定セルを通過した赤外光の強度を検出する検出部とを備え、この検出部がガスの封入された前後２室と、これら２室を接続する連通路と、連通路内に配置されて前記２室の圧力差に基づく連通路内のガス流の流速を測定するフローセンサとで構成された赤外線ガス分析計において、前記検出部に請求項１に記載の吸収剤カプセルを備えたことを特徴とする赤外線ガス分析計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収剤カプセルに関し、特に被測定成分ガスの赤外線の赤外スペクトル吸収に伴うガス圧変動を利用して特定ガス種の濃度を計測する赤外線ガス分析計に使用する吸収剤カプセルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
二つ以上の異なる原子から成る異核分子の多くは、波長１〜２０μｍの赤外光を照射すると、その化学種に特有の振動および回転の運動エネルギー準位の遷移がおこり、特定の赤外線スペクトルを吸収し、内部エネルギーや体積あるいは圧力の増加など、熱力学的な変化を引き起こす。非分散型赤外線ガス分析計(以下、ＮＤＩＲという)は、この様なガス成分の特性を利用して、その濃度を計測する機器である。
【０００３】
従来の熱線抵抗式フローセンサを搭載したシングルビーム式ＮＤＩＲの構成を図２に示す。図に示すようにこの種のＮＤＩＲは、一般に、赤外光を発生するための光源部１０、試料が導入されるセル部２０、セル部２０を通過した赤外光の強度を計測することにより最終的に試料濃度を計測するディテクタ(検出)部３０の３ユニットから構成されている。光源部１０は赤外光の発生を担い、赤外光を発生させるための発生源であるヒーター（光源）１１と、赤外光を断続してセル部２０およびディテクタ部３０に入射させるためのチョッパー１２とから構成されている。
【０００４】
チョッパー１２は、例えば、光源１１からの光の通過を許容するように、一部を切り欠いた切り欠き部が形成された二枚羽根の回転円板１３とこの回転円板１３を回転駆動するモータ１４とで構成されており、回転円板１３をモータ１４で回転させると、回転円板１３の未切り欠き部(遮光部)が光源１１の前に位置している際には光源１１からの赤外光を遮光し、切り欠き部が光源１１の前に位置している際には光源１１からの赤外光が通過し、セル部２０に照射される。
セル部２０は、試料が導入される部位であって、パイプ２１の前後を赤外線が広いスペクトル域で透過可能な赤外線透過性ガラスやＣａＦ2等の窓板２２で封止し、パイプ２１側面に一端からもう一端ヘ試料ガスが流せるようガスの導入孔２３、導出孔２４を備え、また、その内面は赤外光を効率よく反射するために、鏡面仕上げや金などのコーティングが施されている。
【０００５】
ディテクタ部３０は、対応部分の拡大図である図３に示すように、アルミ製の筐体３１が前室３２、後室３３の２室に分割され、少なくとも前室３２の正面ならびに前室３２と後室３３との間の隔壁が赤外透過性のＣａＦ2などの窓板３４で仕切られ、それら２室はガス移動が可能なキャピラリーやトンネル等の連通路３５で接続された構造を有する。連通路３５には、前後室３２、３３の圧力差で生じる両室に充填された充填ガスの流れを抵抗変化として計測するための、熱線抵抗素子を備えた薄膜型熱線抵抗式フローセンサ３６が配置されている。さらに、これら２室３２、３３には、ＮＤＩＲの被測定対象となる、例えば、ＣＯ2等の化学種のみ、あるいは、この化学種をＡｒ、Ｈｅ、Ｎ2等の不活性ガスで希釈したガスが充填されている。
【０００６】
光源部１０から発した赤外光は、セル部２０を通過してディテクタ部３０に入射する。この時、セル部２０内に被測定成分が存在すると、セル部２０内のガス濃度に応じて、入射した赤外光の一部がセル部２０内のガスに吸収され、残りの赤外光はディテクタ部３０に入射する。ディテクタ部３０の前室３２の正面から入射した赤外光は、前室３２および後室３３で吸収されるが、その多くは前室３２で吸収される。吸収された光エネルギーは分子の並進運動に変換されることになリ、前後室３２、３３間に圧力差が発生し、これによって両室を連通する連通路３５内に充填(封入)ガスの流れが生じる。
このガス流の流速は、ディテクタ部３０への入射光強度に依存するので、前後室３２、３３の連通路３５内に配置された薄膜型熱線抵抗式フローセンサ３６の熱線抵抗素子の抵抗変化として計測することにより、ディテクタ部３０への入射前後の赤外光強度、すなわち、セル部２０中の被測定成分ガス濃度を計測することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ＮＤＩＲのディテクタ部３０の前室３２、後室３３には受感ガスと称する測定対象と同種で高濃度のガスが内封されるが、この受感ガスの導入の際には、ディテクタ部内を真空引きして、筐体３１内面に吸着した不純物ガスを除去する必要があり、また、その後封入される受感ガスは長期に渡って筐体３１からの漏れがなくその濃度を維持する必要がある。部材の耐熱性などの問題もあり、各部材の組立て(シール)にはエポキシなどの接着剤を使わざるを得ないのが現状である。この真空排気とガス導入は、ガス導入パイプ３７を介して行われ、ガス導入後そのパイプ自体をかしめ、更にその上からハンダ３８を盛ることによるシーリング処置を行うことによって気密を保っている。
【０００８】
そして、この筐体３１内には接着剤などからの水分を主体とする不純物ガスが発生し、これを放置すると干渉応答の原因となる為、これらの不純物ガスを吸収除去する目的で吸収剤３９が内封されている。吸収剤３９は、筐体３１と反応しこれを腐食する可能性があるので,通常はガラスやテフロン（登録商標、ＰＴＦＥ）などのカプセルに内包されて筐体３１内に収められている。ＮＤＩＲにおいて吸収剤の主な対象は水分であり、受感ガスの種類によって、過塩素酸マグネシウム（ＭｇＣｌＯ4）、５酸化２リン（Ｐ2Ｏ5）、Ｎａなどの化学物質が利用されている。
【０００９】
上記のように、受感ガス封入においては、まずディテクタ部の真空排気を行い、内部に吸着した不純物ガスを充分に除去した後、受感ガスの導入を行うのが一般的であるが、Ｐ2Ｏ5などの吸収剤は昇華性が高く、真空排気の減圧により吸収剤カプセルの開口部より飛散し、ディテクタ部内部やガス封入装置を汚染するという問題があった。現在使用されている吸収剤カプセルはガラスなどのリジッドな容器に吸収剤を入れた後、容器の５０〜１００倍容量の脱脂綿を上部に充填し、更にこれを押さえるために金属メッシュなどで蓋をするという対策が取られている。この方法は、組立てが非常に煩雑になる上、Ｐ2Ｏ5等に対しては効果が不十分であった。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、カプセル内部と外気が十分な通気性を有しつつ、固形吸収剤の昇華による飛散を抑えることが可能な吸収剤カプセル、及び製造過程で吸収剤の飛散による汚染を防止することができる赤外線ガス分析計を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の赤外線ガス分析計に用いる吸収剤カプセルは、耐食性と弾性を有する素材からなる円筒状容器の筐体と、この筐体の内部に充填される昇華性吸収剤と、開口部を有するテフロン製ディスクとを備え、前記筐体内側に多孔質テフロン膜を介して前記ディスクを圧入したことを特徴とする。また、本発明の赤外線ガス分析計は、測定セルと、この測定セルに赤外光を照射する光源と赤外光をチョッピングするチョッパーとよりなる光源部と、測定セルを通過した赤外光の強度を検出する検出部とを備え、この検出部がガスの封入された前後２室と、これら２室を接続する連通路と、連通路内に配置されて前記２室の圧力差に基づく連通路内のガス流の流速を測定するフローセンサとで構成された赤外線ガス分析計において、前記検出部に上記発明の吸収剤カプセルを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の吸収剤カプセルは上記のように構成され、筐体本体をそれ自体が耐食性を有し、且つ弾性をもつテフロン（ＰＴＦＥ）などの高分子素材からなる容器とし、これに容器と同様耐食性を有し、μｍ台の空孔を持つことで充分な通気性を有する多孔質ＰＴＦＥ膜を介して、開口部を有するＰＴＦＥディスクを容器に圧入するので、組立てが容易になるとともに、充分な吸収剤の保持が可能となる。
また、本発明の赤外線ガス分析計は検出部に内封する吸収剤カプセルとして、上記発明の吸収剤カプセルを使用しているので、赤外線ガス分析計の製造工程が簡単になるとともに、吸収剤の飛散による汚染を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の吸収剤カプセルの実施例を図１を用いて説明する。図１は、本発明による吸収剤カプセルの外観図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は上面図である。カプセル本体は、外筒であるテフロン（ＰＴＦＥ）チューブ１に底蓋として外筒内径より若干径の大きいＰＴＦＥロッド２を圧入することによって構成されている。これをグローブボックスなど外気を遮断した環境下において、内部に例えば５酸化２リン（Ｐ2Ｏ5）などの昇華性吸収剤３を充填し、吸収孔５が開口されているＰＴＦＥ製の天蓋４を圧入する。この際、天蓋４とチューブ１との間に、例えば日東電工製ＮＴＦ１１２１(平均孔径０．５μｍ、平均厚７５μｍ)などの多孔質ＰＴＦＥ膜６を介して圧入を行う。この多孔質ＰＴＦＥ膜６は充分な通気性を有するので、吸収孔５より多孔質膜６に到達した水蒸気は、この多孔質膜６を通過してカプセル内の吸収剤３に吸収されることが可能であり、ＰＴＦＥのはっ水性によりカプセル内に吸収され液化した水分はカプセル内部に保持される。また、この多孔質膜６は吸収剤の昇華による飛散を抑えることができる。
【００１４】
一方、本発明の赤外線ガス分析計は、図２、図３に示す従来と同様な構造を有し、ディテクタ部３０の筐体３１に封入される吸収剤として、図１に示す吸収剤カプセルを用いたものである。したがって、吸収剤カプセルの多孔質膜６によって吸収剤が飛散することがなく、赤外線ガス分析計のディテクタ部の真空排気時に吸収剤がデイテクタ部内や真空排気装置へ飛散することを防止することができる。
【００１５】
なお、上記実施例では、吸収剤カプセルを赤外線ガス分析計に適用した場合について説明したが、本発明の吸収剤カプセルは汎用の吸収剤カプセルとして多用途に使用することができる。
また、本発明の赤外線ガス分析計は、図２、図３に示す構造の赤外線ガス分析計に限らず、ダブルビーム方式等さまざまな構造の赤外線ガス分析計に適用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の吸収剤カプセルは上記のように構成されているので、大量の脱脂綿を充填することが不要となり、多くの吸収剤を充填することができるとともに、製造工程を簡略化することができる。さらに、多孔質ＰＴＦＥ膜により十分な通気性を保った上で、吸収剤の飛散を防止することができる。
また、本発明の赤外線ガス分析計は、上記吸収剤カプセルを検出部に備えているので、製造時における真空排気時に、吸収剤の飛散を防ぐことができ、検出部内部やガス封入装置の汚染を防止することができる。したがって、製造時の工数が低減し、装置のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収剤カプセルの概観図である。
【図２】従来の赤外線ガス分析計の構成を示す図である。
【図３】図２の赤外線ガス分析計のディテクタ部の拡大図である。
【符号の説明】
１ ＰＴＦＥチューブ
２ ＰＴＦＥロッド
３ 吸収剤
４ 天蓋
５ 吸収孔
６ 多孔質ＰＴＦＥ膜
１０  光源部
２０  セル部
３０  ディテクタ部
【図１】
0004138306.tif 000002
【図２】
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【図３】
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