(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に回転軸が垂直に装着される板状の回転羽根部に赤外光を遮断する光遮断部と赤外光を通過させる光通過部とが前記回転軸と直交する平面において線対称的に配置されるとともに、前記回転羽根部の周囲にスカート部が前記回転羽根部と直交する方向に連設されている光チョッパにおいて、前記スカート部の光遮断部に対応する部位或いは一部を切除して、又は光遮断部に対応する部位を光通過部に対応する部分より短くして、この光遮断部に対応する部位を光通過部に対応する部分より軽量になるようにすることにより、光遮断部側と光通過部側とにおける重量バランスをとるようにしたことを特徴とする光チョッパ。
【請求項２】
中心に回転軸が垂直に装着される板状の回転羽根部に赤外光を遮断する光遮断部と赤外光を通過させる光通過部とが前記回転軸と直交する平面において線対称的に配置されるとともに、前記回転羽根部の周囲にスカート部が前記回転羽根部と直交する方向に連設されている光チョッパにおいて、前記スカート部の光遮断部に対応する部分を光通過部に対応する部分より軽量になるようにするとともに、前記光遮断部の一部を切除して、その切除された部分を切除されない他の部分よりも軽い板部材で閉塞することにより、光遮断部の重量をより軽量にし、もって、光遮断部側と光通過部側とにおける重量バランスをとるようにしたことを特徴とする光チョッパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば赤外線ガス分析計や放射温度計など赤外線応用機器に組み込まれる光チョッパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば赤外線ガス分析計の一つに、測定セルと比較セルとを並列的に配置し、これらのセルの一端側にそれぞれのセルに赤外光を照射する赤外光源を設け、他端側に検出器を配置したものがある。このような赤外線ガス分析計においては、検出器から交流信号を取り出すため、例えば測定セルおよび比較セルと各赤外光源との間に光チョッパを設け、一方のセル側に赤外光が照射されているときは他方のセル側は必ず遮光されるようにする必要があり、一般には、回転羽根部が赤外光を遮断する光遮断部と赤外光を通過させる光通過部が回転軸を通る線に対して線対称的に配置されるようにした図６に示すような光チョッパが用いられている。
【０００３】
すなわち、図６において、１は光チョッパで、回転羽根部２とこれに連なるスカート部３とからなる。そして、回転羽根部２は、平面視円形で、その中心には回転軸（図示していない）が回転羽根部２に対して垂直な状態で装着される回転軸孔４が開設されるとともに、赤外光ＩＲを遮断するための板状部よりなる光遮断部５と、赤外光ＩＲを通過させるために板状部を切除して形成された光通過部６が回転軸（回転軸孔４）を通る線ＣＬに対して線対称的に配置され、光遮断部５および光通過部６がそれぞれ半円状に形成されている。また、スカート部３は、回転羽根部２の周囲を、回転羽根部２と直角をなすように折り曲げて周設されている。このスカート部３の内周面には、誘導モータのロータ部材としての帯状のヒステリシスリング（図示していない）が周設される。なお、３ａ，３ｂは光遮断部５、光通過部６にそれぞれ対応するスカート部分である。
【０００４】
上記光遮断部５が半円状の光チョッパ１は、その加工性や取扱などの観点からアルミニウムなどから形成されるが、この光チョッパ１を線対称軸線ＣＬを基準にしてみた場合、光遮断部５側の重量が光通過部６側の重量よりも大きいため、光遮断部５側と光通過部６側の重量バランスが取れてなく、安定して回転し一定の断続周波数を得ることができない。そこで、従来においては、前記重量バランスをとるために、光通過部６に対応するスカート部３ｂの外周面に鉛のように比重の大きい金属よりなる錘７を設けることが一般に行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の従来の光チョッパ１においては、錘７をスカート部３ｂに確実に取り付けるのが困難で生産性が悪いとともに、回転中に錘７が移動して所謂振れ回りが発生し、回転および寿命に信頼性を欠くおそれがある。
【０００６】
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、生産性に優れ、安定して所望の動作を行うことができる半円状の光チョッパを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、中心に回転軸が垂直に装着される板状の回転羽根部に赤外光を遮断する光遮断部と赤外光を通過させる光通過部とが前記回転軸と直交する平面において線対称的に配置されるとともに、前記回転羽根部の周囲にスカート部が前記回転羽根部と直交する方向に連設されている光チョッパにおいて、前記スカート部の光遮断部に対応する部位或いは一部を切除して、又は光遮断部に対応する部位を光通過部に対応する部分より短くして、この光遮断部に対応する部位を光通過部に対応する部分より軽量になるようにすることにより、光遮断部側と光通過部側とにおける重量バランスをとるようにしたことを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
この場合、スカート部の光遮断部に対応する部分を光通過部に対応する部分より軽量になるようにするだけで、光遮断部側と光通過部側とにおける重量バランスをとることができない場合は、請求項２に記載してあるように、光遮断部の一部を切除して、その切除された部分を切除されない他の部分よりも軽い板部材で閉塞することにより、光遮断部の重量をより軽量にし、もって、光遮断部側と光通過部側とにおける重量バランスをとるようにすればよい。
【０００９】
上記光チョッパにおいては、光遮断部側と光通過部側とにおける重量バランスが確実にとれ、安定して所望の動作を行うことができるとともに、製造が容易である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。以下の図において、図６における符号と同一符号は同一物を示している。まず、図１〜図３は、この発明の一つの実施の形態を示すものである。そして、図１および図２は、この発明の光チョッパの一例を示すもので、これらの図において、１０は光チョッパである。この光チョッパ１０においては、光遮断部５側と光通過部６側とにおける重量バランスをとるため、スカート部３と回転羽根部２とにおける重量を以下のように調整して、光遮断部５側と光通過部６側とにおける重量を互いに等しくなるようにしている。
【００１１】
すなわち、従来の光チョッパ１においては、図６に示す従来例では、スカート部３は、その上下方向の高さｈは全円周にわたって同じ長さであったが、この実施の形態においては、図１（Ｂ）および図２に示すように、光通過部６に対応するスカート部分３ｂの高さｈはそのままであるが、光遮断部５に対応するスカート部分３ａ（全円周の半分）は、その下部分を切除して高さを前記スカート部分３ｂの高さｈより短くして、スカート部分３ａの重量を軽くするのである。
【００１２】
さらに、回転羽根部２においては、光遮断部５の板部分の例えば大部分を回転軸孔４を中心とした扇状に切除し、この切除によって形成された孔１１を元の切除する前の板部材１２よりも薄いアルミニウムよりなる板部材１３で覆い、この薄板部１３と前記切除による残余の部分１２とによって光遮断部５を構成するのである。例えば、板部材１２の厚みを０．５ｍｍとするとき、前記切除孔１１を覆う板部材１３の厚みは０．１ｍｍといったように、１／５程度にされ、板部材１３の方が切除された部分１１に元々設けられていた部分よりかなり軽くなるように構成される。このように構成された光遮断部５は、より厚手の板部材１２のみからなる光遮断部５に比べてかなり軽量となる。
【００１３】
したがって、光遮断部５側は、スカート部分３ａが光通過部６に対応するスカート部分３ｂよりかなり軽くなるようにするとともに、回転羽根部２において、光遮断部５側の重量を薄板１３を用いて調整して、光遮断部５側と光通過部６側の重量が等しくなり、これらの質量中心が回転中心である回転軸孔４の中心に一致するように、光遮断部５側と光通過部６側の重量のバランスをとるのである。このようにした光チョッパ１０においては、振れ回りが発生せず安定した回転を行うので、一定の断続周波数を確実に得ることができる。
【００１４】
そして、上記光チョッパ１０は、構造が簡単であり、従来に比べて製造が容易であるので、大量生産することができ、その製造コストも低減される。
【００１５】
なお、上記実施の形態においては、光遮断部５に対応するスカート部分３ａの下部分を切除することにより、すなわち、スカート部分３ａの高さを調整することにより、その重量を軽くしていたが、スカート部分３ａの一部を切除したり、一部を切り欠くなどして重量を軽くするようにしてもよい。
【００１６】
図３は、上記のようにして重量バランスをとるようにした光チョッパ１０を組み込んだ非分散型赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）２０の構成の一例を概略的に示すものである。この図のＮＤＩＲ２０は、所謂２セルタイプで、図において、２１，２２は互いに並列的に設けられた測定セル、比較セルである。これらのセル２１，２２の両端は、赤外線透過性素材よりなるセル窓２３ａ，２３ｂで封止されており、測定セル２１には、測定試料としてのサンプルガスＳの導入部２４ａ、導出部２４ｂが形成され、比較セル２２には、赤外領域に吸収を持たないゼロガス（例えばＮ2 ガス）が封入されている。
【００１７】
前記測定セル２１および比較セル２２の一端側（セル窓２３ａ側）には、赤外光を発する光源２５，２６が設けられており、この光源２５，２６とセル窓２３ａとの間に、前記光チョッパ１０が介装される。また、測定セル２１および比較セル２２の他端側（セル窓２３ｂ側）には、集光ブロック２７を介して検出器２８が設けられている。
【００１８】
前記集光ブロック２７は、例えばアルミニウムブロックよりなり、その一端側においてセル２１，２２のセル窓２３ｂに対応して開口し、他端側において互いに合流する二つの導光路２９，３０が形成されている。
【００１９】
前記赤外線検出器２８は、例えば金属よりなる本体ブロック３１の両端部が赤外線透過性材料よりなる窓３２，３３によって封止されるとともに、その内部が赤外線透過性材料よりなる窓３４によって二つの受光室（ガス室とも称される）３５，３６に区画され、これらの受光室３５，３６が赤外線光路（矢印ＩＲで示す）に順次直列となるように配置されている。そして、受光室３５，３６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。なお、この実施の形態における検出器２８は、二つの受光室３５，３６において、赤外線が吸収される構成となっているが、一方の受光室３５のみにおいて赤外線が吸収されるようにしてあってもよく、その場合、二つの受光室３５，３６の間は、赤外線非透過性材料よりなる壁で区画される。
【００２０】
また、３７は受光室３５，３６を連通させるガス通路で、例えば本体ブロック３１内の赤外線光路から外れた部位に形成されている。３８，３９はガス通路３７の受光室３５，３６に臨む開口である。そして、ガス通路３７には、例えば開口３８に焦電型流量検出素子４０が設けられている。この焦電型流量検出素子４０としては、例えば特開２００１−９１４５７号公報（特に図２）に記載されたものがある。
【００２１】
上記構成のＮＤＩＲ２０においては、光源２５，２６からの赤外光ＩＲを測定セル２１および比較セル２２に照射している状態で、測定セル２１にサンプルガスＳを供給し、光チョッパ１０を所定の速度で回転させることにより、セル２１，２２を交互に通過した赤外光ＩＲは、集光ブロック２７の導光路２９又は３０を経て検出器２８に交互に入射する。そして、測定セル２１を通過した赤外光ＩＲを検出したときと比較セル２２を通過した赤外光ＩＲを検出したときとの差に基づいて、検出器２８から光チョッパ１０の断続周波数に起因する交流出力が得られ、この交流出力を演算処理部（図示していない）に入力して処理することにより、サンプルガスＳ中の測定対象成分の濃度を得ることができる。
【００２２】
そして、上記ＮＤＩＲ２０においては、これに組み込まれた光チョッパ１０が光遮断部５側と光通過部６側とにおける重量が互いに等しくなるように構成されているため、振れ回りが発生せず安定した回転を行うので、精度の高い測定を行われる。
【００２３】
なお、前記図３に示したＮＤＩＲ２０においては、二つの受光室３５，３６を赤外線ＩＲの入射方向に直列的（光学的直列）に配置した検出器２８を用いていたが、これに代えて、二つの受光室が光学的に並列に配置してある検出器を用いることもできる。以下、このようなＮＤＩＲ４１について、図４を参照しながら説明する。
【００２４】
図４において、４２は測定セル２１および比較セル２２のセル窓２３ａ側に設けられる一つの赤外光源である。そして、この実施の形態においては、赤外光源４２が単一であるため、赤外光源４２からの赤外光ＩＲを二分して測定セル２１および比較セル２２方向に照射するための光分割ブロック４３を赤外光源４２と測定セル２１および比較セル２２との間に介装している。この光分割ブロック４３は、図３に示した集光ブロック２７と同様に例えばアルミニウムブロックよりなり、その一端側において赤外光源４２に対応して開口し、ブロック内部において二つの導光路４４，４５に分岐し、これらの導光路４４，４５はブロック４３の他端側において測定セル２１および比較セル２２のセル窓２３ａにそれぞれ対向して開口している。そして、このように構成された光分割ブロック４３と赤外光源４２との間に光チョッパ１０が介装されている。
【００２５】
４６は測定セル２１および比較セル２２のセル窓２３ｂに対向して設けられる検出器で、その本体４７の内部は、測定セル２１および比較セル２２にそれぞれ対応するように、仕切り部４８によって二つの受光室（ガス室）４９，５０に区画され、各受光室４９，５０の両側は赤外線透過性材料よりなる窓５１、５２，５３，５４によって封止されている。そして、受光室４９，５０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。
【００２６】
５５は前記受光室４９，５０を連通させるガス通路で、この実施の形態においては、仕切り部４８内に形成されており、５６，５７はガス通路５５の受光室４９，５０に臨む開口である。そして、ガス通路５５には、例えば開口５７に焦電型流量検出素子４０が設けられている。
【００２７】
上記図４に示すＮＤＩＲ４１においては、光源４２からの赤外光ＩＲを測定セル２１および比較セル２２に照射している状態で、測定セル２１にサンプルガスＳを供給し、光チョッパ１０を所定の速度で回転させることにより、前記赤外光ＩＲは、光チョッパ１０の作用により、測定セル２１および比較セル２２に対して同時に断続され、測定セル２１および比較セル２２を通過した赤外光ＩＲは、検出器４６に同時に入射し、受光室４９，５０において圧力差を生じさせる。そして、赤外光ＩＲが遮断されたときを基準にその圧力差が交流信号として出力され、この交流出力を演算処理部（図示していない）に入力して処理することにより、サンプルガスＳ中の測定対象成分の濃度を得ることができる。
【００２８】
上述の第１の実施の形態における光チョッパ１０においては、光遮断部５側と光通過部６側とにおける重量バランスをとるため、スカート部３と回転羽根部２に工夫を施していたが、図５に示すように、スカート部３にのみ工夫を施すようにしてもよい。すなわち、光遮断部５に対応するスカート部３ａの長さを十分短くする一方、光通過部６に対応するスカート部３ｂの長さを十分長くして、スカート部３ｂとスカート部３ａとにおける重量差が、回転羽根部２の光遮断部側５と光通過部６側の重量差に等しくなるようにし、光遮断部５と光通過部６との重量バランスをとるようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の光チョッパは、光遮断部側と光通過部側との重量バランスを確実にとることができ、安定して所望の動作を行うことができるので、特に２セルタイプのＮＤＩＲに好適に使用することができる。そして、前記光チョッパは、構造が簡単であり、従来に比べて製造が容易であるので、大量生産することができ、安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の光チョッパの一例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図２】  前記光チョッパの分解斜視図である。
【図３】  前記光チョッパを組み込んだ２セルタイプの非分散型赤外線ガス分析計の構成の一例を示す断面図である。
【図４】  前記２セルタイプの非分散型赤外線ガス分析計の他の構成例を示す断面図である。
【図５】  光チョッパの他の例を示す斜視図である。
【図６】  従来の光チョッパを示す斜視図である。
【符号の説明】
２…回転羽根部、３…スカート部、３ａ…光遮断部に対応するスカート部分、３ｂ…光通過部に対応するスカート部分、５…光遮断部、６…光通過部、１０…光チョッパ、１１…光遮断部の切除された部分、１２…光遮断部の切除されない部分、１３…薄い板部材、ＣＬ…回転軸を通る線、ＩＲ…赤外光。
【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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