(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象ガスと同じ吸収特性を示すガスが充填される二つのガス室を有する本体ブロックと、下向きの開口と上フランジを有する筒状ブロック枠、前記下向き開口に連通するよう前記ブロック枠に形成された孔にハーメチックシールによって固定保持されたリード線、このリード線に接続された状態で前記開口内に保持された焦電型流量検出素子からなるセンサを有するセンサ部ブロックとを備え、前記本体ブロックの上面に設けられた凹所を介して前記センサ部ブロックが本体ブロックに対して着脱可能に装着されるように構成されている赤外線ガス分析計用検出器であって、
前記両ガス室と前記開口を連通させるガス通路が前記センサ部ブロックと本体ブロックとに設けられて両ガス室間における充填ガスの赤外線吸収量の差に基づく圧力差によって一方のガス室に連通する本体ブロック側の一方のガス通路からセンサブロック側のブロック枠の開口及びガス通路を通って他方のガス室に連通する本体ブロック側の他方のガス通路に至るガスの流れを生じるように構成されているとともに、このようなガスの流れが生じている前記開口内に保持されたセンサとなる焦電型流量検出素子の焦電検出部からは前記両ガス室間における充填ガスの赤外線吸収量の差に基づく温度差に起因する電気信号を出力するように構成され、かつ、前記センサ部ブロックのブロック枠の底面で前記開口の外周及びガス通路の外周にはそれぞれ環状溝を介して２つのシールリングが保持されており、前記本体ブロックの凹所に前記ブロック枠の外周面及び底面が密接し、前記上フランジが凹所の入口周縁部に当接する状態で前記センサ部ブロックを本体ブロックに装着する時に、前記上フランジに設けたビス穴及び前記本体ブロックの凹所の入口周縁部に設けたビス穴にビスを螺着することにより前記２つのシールリングを前記本体ブロックの凹所底面に押圧して前記開口及びガス通路を含むガス室内を気密的にシールするシール手段が設けられていることを特徴とする赤外線ガス分析計用検出器。
【請求項２】
赤外線ガス分析計の測定セルおよび比較セルに対してそれぞれ対応するように互いに並列的に配置される二つのガス室を備えた請求項１に記載の赤外線ガス分析計用検出器。
【請求項３】
赤外線ガス分析計の測定セルに対して互いに直列的に配置される二つのガス室を備えた請求項１に記載の赤外線ガス分析計用検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス通路で連通された二つのガス室間における充填ガスの赤外線吸収量の差に基づく圧力差によって前記ガス通路にガスの流れが生じ、このガスの流れに応じて電気信号を発するセンサを有する赤外線ガス分析計用検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図４に示すように、測定セル４１および比較セル４２に対してそれぞれ対応するように互いに並列的に配置される二つのガス室Ａ，Ｂを有する検出器４３を備えた赤外線ガス分析計においては、光源４４から出た赤外線は測定セル４１および比較セル４２を通り、測定セル４１では、測定セル４１内の測定成分ガスの濃度に応じて赤外線が吸収されて、検出器４３に到達するエネルギー量が変化する一方、比較セル４２では赤外線を吸収しないガスが封入されているため、常に一定量のエネルギーが検出器４３に送り込まれ、その結果、二つのガス室Ａ，Ｂに入射する２つの赤外線量に差が生じる。そして、二つのガス室Ａ，Ｂ内の封入ガスが赤外線を吸収することにより膨張するとともに、二つのガス室Ａ，Ｂ間における充填ガスの赤外線吸収量に差があるため、この差に基づく圧力差によって二つのガス室Ａ，Ｂを連通するガス通路４６にガスの流れが生じ、センサ（例えば熱式流量計型センサ）４７がこれを感知して電気信号として取り出すことができる。なお、各ガス室Ａ，Ｂの両側は赤外線透過性材料よりなる窓３，４、５，６によって封止されている。なお、窓４、６は検出器４３の後段に更に検出器（図示せず）を設置する場合に必要なものであり、設置する必要がない場合は窓４、６は不要である。また、４５は光チョッパである。
【０００３】
そして、前記検出器４３としては、図５に示すような二つのブロックＢ１，Ｂ２からなるものと、図６に示すようにセンサ４７を含む感知装置Ｃを検出器本体ブロックＢ３に接着固定したものがある（実公昭５９−２６２７８号公報）。
【０００４】
前者の検出器４３の一方のブロックＢ１は二つのガス室Ａ，Ｂを有し、他方のセンサ部ブロックＢ２には、各ガス室Ａ，Ｂまで延びこれらを連通させるガス通路４６が形成されるとともに、ハーメチックシール４８によってリード線４９が固定され、このリード線４９に接続されたセンサ４７をガス通路４６内に保持してある。
【０００５】
また、後者の検出器本体ブロックＢ３は、二つのガス室Ａ，Ｂ、ガス通路４６および孔５０を有する一方、この孔５０の内部には、ガス通路４６内のガスの流れに応じて電気信号を発するセンサ４７とこのセンサ４７からの電気信号を取り出すためのリード線４９とを含むセンサ部としての感知装置Ｃが組み込まれ、この感知装置Ｃが接着剤でもって検出器本体ブロックＢ３との間で気密に接着固定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の検出器４３は、二つのブロックＢ１，Ｂ２を接着して組み立てるから、組み立て前に予めセンサ４７の特性を確認できたとしても、組み立て後にセンサ４７が動作不良になるという事態が発生した場合、センサ部ブロックＢ２だけ交換することはできなかった。また、センサ部ブロックＢ2 も比較的大型であり、このセンサ部ブロックＢ２に形成されている前記ガス通路４６も比較的長く、抵抗増による検出器４３の感度低下を招くおそれがあった。
【０００７】
また、後者の検出器４３では、検出器本体ブロックＢ３にだけガス通路４６が形成されており、センサ４７が露出した状態で取り付けられている感知装置Ｃはブロック体でないから、組み立て前に感知装置Ｃ自体の特性を確認するのは難しい。そのため、検出器本体ブロックＢ３に接着固定した後で感知装置Ｃが動作不良であることが判明した場合、検出器４３を丸ごと交換する必要がある。
【０００８】
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、組み立て前にセンサ部自体の特性を確認できるとともに、組み立て後に動作不良が判明した場合も、センサ部だけを容易に交換できる赤外線ガス分析計用検出器を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る赤外線ガス分析計用検出器は、測定対象ガスと同じ吸収特性を示すガスが充填される二つのガス室を有する本体ブロックと、下向きの開口と上フランジを有する筒状ブロック枠、前記下向き開口に連通するよう前記ブロック枠に形成された孔にハーメチックシールによって固定保持されたリード線、このリード線に接続された状態で前記開口内に保持された焦電型流量検出素子からなるセンサを有するセンサ部ブロックとを備え、前記本体ブロックの上面に設けられた凹所を介して前記センサ部ブロックが本体ブロックに対して着脱可能に装着されるように構成されている赤外線ガス分析計用検出器であって、前記両ガス室と前記開口を連通させるガス通路が前記センサ部ブロックと本体ブロックとに設けられて両ガス室間における充填ガスの赤外線吸収量の差に基づく圧力差によって一方のガス室に連通する本体ブロック側の一方のガス通路からセンサブロック側のブロック枠の開口及びガス通路を通って他方のガス室に連通する本体ブロック側の他方のガス通路に至るガスの流れを生じるように構成されているとともに、このようなガスの流れが生じている前記開口内に保持されたセンサとなる焦電型流量検出素子の焦電検出部からは前記両ガス室間における充填ガスの赤外線吸収量の差に基づく温度差に起因する電気信号を出力するように構成され、かつ、前記センサ部ブロックのブロック枠の底面で前記開口の外周及びガス通路の外周にはそれぞれ環状溝を介して２つのシールリングが保持されており、前記本体ブロックの凹所に前記ブロック枠の外周面及び底面が密接し、前記上フランジが凹所の入口周縁部に当接する状態で前記センサ部ブロックを本体ブロックに装着する時に、前記上フランジに設けたビス穴及び前記本体ブロックの凹所の入口周縁部に設けたビス穴にビスを螺着することにより前記２つのシールリングを前記本体ブロックの凹所底面に押圧して前記開口及びガス通路を含むガス室内を気密的にシールするシール手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、図４に示したような、セル４１，４２を二つ並設した所謂ダブルビームタイプの赤外線ガス分析計に使用されるこの発明の第１の実施形態を示す。なお、この発明と従来例との相違点は検出器自体の構造にあり、図４に示す、測定セル４１、比較セル４２、光源４４、光チョッパ４５の構成はこの実施形態でも従来例でも同一であるので、図４も参照して説明する。
【００１２】
図１、図４において、１は、筒状の測定セル４１および比較セル４２に対してそれぞれ対応するように互いに並列的に配置される二つのガス室Ａ，Ｂを備えた赤外線ガス分析計用検出器である。このガス室Ａ，Ｂは、測定セル４１、比較セル４２にそれぞれ対応するように仕切り部２によって区画されている。そして、各ガス室Ａ，Ｂの両側は赤外線透過性材料よりなる窓３，４、５，６によって封止されている。すなわち、図１においては、紙面に垂直な方向（図４に矢印Ｅで示す方向）に沿ってガス室Ａの窓３，４が設けられ、同方向に沿ってガス室Ｂの窓５，６が設けられる。なお、ガス室Ａ，Ｂには、測定対象ガスと同じ吸収特性を示すガス（測定対象ガスそのものであってもよい）が充填されている。また、測定セル４１は、その両端が赤外線透過性材料よりなるセル窓ａ，ｂで封止されているとともに、サンプルガスＳの導入口ｃ、導出口ｄが形成されている。比較セル４２は、両端部が赤外透過性のセル窓ｅ，ｆで封止され、内部に赤外線ＩＲを吸収しないゼロガス（例えば窒素ガス）が封入されている。
【００１３】
以下、この発明の特徴的構成について説明する。
前記検出器１は、前記二つのガス室Ａ，Ｂを有する本体ブロック１０と、この本体ブロック１０に対して着脱可能に装着されるセンサ部ブロック１１とから構成される。
【００１４】
前記センサ部ブロック１１は、筒状で、開口Ｔに連通する中央孔１３と上フランジ１２を有するブロック枠１４と、前記孔１３にハーメチックシール１５によって固定保持されたリード線１６と、このリード線１６に接続された状態で前記開口Ｔ内に保持されたセンサ１７とを備えている。このセンサ１７としては、焦電型流量検出素子を挙げることができる。これは、従来で用いた熱型流量計検出素子と異なり、大きな信号出力を得ることができ、検出感度の向上に寄与できるからである（特願平１０−１６６４１８号参照）。なお、前記センサ部ブロック１１は、図５に示した従来のセンサ部ブロックＢ2 に比して小型である。
【００１５】
一方、前記本体ブロック１０の上面１０ａの中央に凹所１８が設けられ、この凹所１８を介してセンサ部ブロック１１が本体ブロック１０に着脱可能に装着されるように構成されている。すなわち、センサ部ブロック１１の上フランジ１２が前記凹所１８の入口周縁部２０に当接するとともに、この凹所１８に前記ブロック枠１４の外側面１４ａおよび底面１４ｂが密接する状態でセンサ部ブロック１１が本体ブロック１０に装着される。
【００１６】
更に、前記両ガス室Ａ，Ｂと前記開口Ｔを連通させるガス通路２１，２２，２３が本体ブロック１０とセンサ部ブロック１１とに設けられている。すなわち、両ガス室Ａ，Ｂ間における充填ガスの赤外線吸収量の差に基づく圧力差によって生じるガスの流れが、例えば矢印Ｇで示す方向の場合、ガスの流れは、本体ブロック１０に設けたガス通路２１からセンサ部ブロック１０の開口Ｔおよびガス通路２２を通って本体ブロック１１に設けたガス通路２３に至る。この場合、温度上昇したガスの温度差によって焦電型流量検出素子１７の焦電検出部（図示せず）に温度差が生じ、この焦電検出部からは前記温度差に起因する信号を出力する。そして、前記ガス通路２１，２２，２３は、図５に示した従来のセンサ部ブロックＢ2 に形成されているガス通路４６に比して短く設定してあり、抵抗増による検出器１の感度低下が生じるおそれがない。また、センサ部ブロック１１の開口Ｔ内に例えば適宜の大きさのシリコン充填部材等を充填することにより、開口Ｔのスペースを小さくすることにより、感度をより向上できる。なお、２１ａはガス通路２１を構成する貫通穴、２２ａはガス通路２２を構成する貫通穴、２３ａはガス通路２３を構成する貫通穴である。
【００１７】
また、前記ガス通路２１，２２，２３を含むガス室Ａ，Ｂ内を気密的にシールするシール手段は、ブロック枠１４の底面１４ｂに形成された２つの環状溝２４，２５と、各溝２４，２５に嵌め込まれたシールリング、例えば金属製Ｏリング２６，２７と、上フランジ１２の適宜箇所に設けたビス穴２８と、凹所１８の入口周縁部２０におけるビス穴２８対応位置に設けたビス穴２９と、ビス穴２８およびビス穴２９に螺着するビス３０とから構成さる。
【００１８】
而して、センサ１７をセンサ部ブロック１１内に設けたので、センサ部ブロック１１自体を組み立て前に予め治具等に組み込んでセンサ１７の特性を確認することができる。
【００１９】
また、センサ部ブロック１１が本体ブロック１０に着脱可能に装着されるように構成されているので、組立て後にセンサ１７の特性不良が発生し、それが判明した場合もセンサ部ブロック１１だけを容易に交換できる。
【００２０】
図２は、測定セルに対して互いに直列的に配置される二つのガス室を備えた所謂シングルビームタイプの赤外線ガス分析計に使用されるこの発明の第２の実施形態を示す。なお、図２において、３０、３１，３２は、赤外線透過性材料よりなる窓であり、図１で示した符号と同一のものは、同一または相当物である。また、窓３２は検出器１の後段に更に検出器（図示せず）を設置する場合に必要なものであり、設置する必要がない場合は窓３２は不要である。
【００２１】
この場合、検出器１のガス室Ａ，Ｂに、同じ測定対象のガスが充填されている状態において、赤外線ＩＲが検出器１に入射すると、前記赤外線ＩＲはガス室Ｂに先に入射する。このガス室Ｂに充填されているガスが赤外線ＩＲの一部を吸収して温度上昇し、膨張する。この膨張したガスは、本体ブロック１０に設けたガス通路２１からセンサ部ブロック１１の開口Ｔおよびガス通路２２を通って本体ブロック１０に設けたガス通路２３を経てガス室Ａに流入する。このとき、温度上昇したガスの温度差によって焦電型流量検出素子１７の焦電検出部に温度差が生じ、この焦電検出部からは前記温度差に起因する信号を出力する。
【００２２】
図３は、前記シール手段を構成する金属製Ｏリングに代えて、センサ部ブロック１１と本体ブロック１０の間に平面視円環形で、平板状のガスケット（シールリング）３４を設けることでガス通路２１，２２，２３を含むガス室Ａ，Ｂ内を気密的にシールするようにしたこの発明の第３の実施形態を示す。なお、図３において、図１，２で示した符号と同一のものは、同一または相当物である。
【００２３】
この場合、ガスケット３４には、貫通孔２１ａ，２２ａ，２３ａに対応する部分に孔を有するとともに、ブロック枠１４の底部１４ａに縦断面略三角形の環状突起３５が形成され、また、本体ブロック１０の上面１０ａにも縦断面略三角形の環状突起３６が形成される一方、ガスケット３４の前記環状突起３５に対応する位置に前記環状突起３５に係合する環状溝３７が形成され、また、ガスケット３４の前記環状突起３６に対応する位置に前記環状突起３６に係合する環状溝３８が形成されている。図３には、例えば貫通孔２２ａ，２３ａに対応する部分に設けた孔Ｊが示されている。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明では、本体ブロックに対してセンサ部ブロックを着脱自在に交換できるように構成したので、要求に合うセンサを取り付けた任意の特性を有した検出器を提供できる。そして、センサが不良になったとき本体ブロックからセンサ部ブロックを取り出すだけで容易に交換でき、本体ブロックまで交換するといった経済的な無駄がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施形態を示す全体構成説明図である。
【図２】  この発明の第２の実施形態を示す全体構成説明図である。
【図３】  この発明の第３の実施形態を示す要部構成説明図である。
【図４】  ダブルビームタイプの赤外線ガス分析計を示す全体構成説明図である。
【図５】  従来例を示す構成説明図である。
【図６】  他の従来例を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１０…本体ブロック、１１…センサ部ブロック、１３…孔、１２…上フランジ、１４…ブロック枠、１４ａ…ブロック枠の外側面、１４ｂ…ブロック枠の底面、１５…ハーメチックシール、１６…リード線、１７…センサ、１８…凹所、２０…凹所の入口周縁部、２１，２２，２３…ガス通路、２４，２５…環状溝、２６，２７…金属製Ｏリング（シールリングの一例）、２８，２９…ビス穴、３０…ビス、３４…ガスケット（シールリングの他の例）、Ａ，Ｂ…ガス室、Ｔ…開口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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