特許 6766488 ガス分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6766488

(24)【登録日】2020年9月23日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】ガス分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/3504 20140101AFI20201005BHJP

   G01N 21/39 20060101ALI20201005BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/3504

   G01N21/39

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-138353(P2016-138353)

(22)【出願日】2016年7月13日

(65)【公開番号】特開2018-9859(P2018-9859A)

(43)【公開日】2018年1月18日

【審査請求日】2019年6月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】赤尾 幸造

(72)【発明者】

【氏名】谷口 裕

【審査官】 伊藤 裕美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１３４２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０６８０４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−１３４２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３０５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００７７７５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６３２０１９０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 実開昭６２−１８４４５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０５３０３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００ − Ｇ０１Ｎ ２１／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

煙道内を流れる分析対象ガスに対してレーザー光を照射する照射部と、
前記煙道を挟むように前記照射部と対向して配置されて、前記分析対象ガスを通過した前記レーザー光を受光する受光部と、
前記レーザー光が内部を通過するように前記照射部と前記受光部との間に配置され、前記煙道内において、前記分析対象ガスの上流側に面する第１孔と前記分析対象ガスの下流側に面する第２孔とが形成された一体の筒と、を備えており、
前記筒の外側面から前記分析対象ガスの上流方向に離間して前記筒に固定されており、前記第１孔を部分的に覆うカバー部を更に備える
ガス分析装置。

【請求項2】

前記カバー部は、前記筒の長手方向に伸びる長軸を有する前記第１孔の長軸方向における中央部を覆っていて、前記第１孔の長軸方向における端部を覆っていない
請求項１に記載のガス分析装置。

【請求項3】

前記カバー部は、前記分析対象ガスを通過させる孔部が形成されている
請求項１に記載のガス分析装置。

【請求項4】

前記カバー部は、前記第１孔の全体を覆っていて、前記孔部が形成されている
請求項３に記載のガス分析装置。

【請求項5】

前記カバー部は、前記孔部が複数形成されている
請求項３または４に記載のガス分析装置。

【請求項6】

前記カバー部は、複数に分割されている
請求項１から５の何れか１項に記載のガス分析装置。

【請求項7】

前記カバー部の下端は、前記第１孔より下側まで延伸している
請求項１から６の何れか１項に記載のガス分析装置。

【請求項8】

前記筒の照射部側の端部からパージガスを前記筒内に導入する照射部側導入部と、
前記筒の受光部側の端部からパージガスを前記筒内に導入する受光部側導入部と、
を備える請求項１から７の何れか１項に記載のガス分析装置。

【請求項9】

前記第２孔は、前記第１孔と対向するように前記分析対象ガスの下流側に配置されて開口面積が前記第１孔より大きい
請求項１から８の何れか１項に記載のガス分析装置。

【請求項10】

前記第１孔及び前記第２孔は、前記筒の長手方向に伸びる長軸を有する
請求項１から９の何れか１項に記載のガス分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス分析装置に関する。

【0002】

従来、レーザー式のガス分析装置が知られている。ガス分析装置は、レーザー光を分析対象ガスに照射する照射部と、分析対象ガスを通過したレーザー光を受光する受光部とを備える。ガス分析装置は、受光部での受光量に基づいて吸収スペクトルを分析する。ガス分析装置は、吸収スペクトルに基づいて、分析対象ガス中の対象物質の濃度を分析する（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００９−２７０９１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

レーザー式ガス分析装置において、分析対象ガス中にミストまたはダストが含まれる場合、レーザー光がミストまたはダストによって散乱または吸収される。ミストまたはダストの量によっては、受光部におけるレーザー光の受光量が減少し、対象物質の濃度の測定が困難になる場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一つの態様においては、ガス分析装置は、照射部と、受光部と、筒とを備えてよい。照射部は、煙道内を流れる分析対象ガスに対してレーザー光を照射してよい。受光部は、煙道を挟むように照射部と対向して配置されてよい。受光部は、分析対象ガスを通過したレーザー光を受光してよい。筒は、レーザー光が内部を通過するように照射部と受光部との間に配置された一体の筒であってよい。筒は、煙道内において、第１孔と第２孔とが形成されてよい。第１孔は、分析対象ガスの上流側に面してよい。第２孔は、分析対象ガスの下流側に面してよい。

【0005】

ガス分析装置は、照射部側導入部と受光部側導入部とを備えてよい。照射部側導入部は、筒の照射部側の端部からパージガスを筒内に導入してよい。受光部側導入部は、筒の受光部側の端部からパージガスを筒内に導入してよい。

【0006】

第２孔は、第１孔と対向するように分析対象ガスの下流側に配置されて開口面積が第１孔より大きくてよい。

【0007】

第１孔及び第２孔は、長軸を有してよい。長軸は、筒の長手方向に伸びてよい。

【0008】

ガス分析装置は、カバー部を更に備えてよい。カバー部は、筒と離れて形成されてよい。カバー部は、第１孔を部分的に覆ってよい。

【0009】

カバー部は、第１孔の長軸方向における中央部を覆っていてよい。カバー部は、第１孔の長軸方向における端部を覆っていなくてよい。第１孔は、筒の長手方向に伸びる長軸を有してよい。

【0010】

カバー部は、孔部が形成されてよい。孔部は、分析対象ガスを通過させてよい。

【0011】

カバー部は、第１孔の全体を覆っていてよい。カバー部は、孔部が形成されていてよい。

【0012】

カバー部は、孔部が複数形成されていてよい。

【0013】

カバー部は、複数に分割されていてよい。

【0014】

カバー部の下端は、第１孔より下側まで延伸してよい。

【0015】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態におけるガス分析装置１００の概要を示す斜視図である。

【図2】本発明の第１実施形態におけるガス分析装置１００の断面図である。

【図3】筒３０の側面図である。

【図4】筒３０の上面図である。

【図5】本発明の第２実施形態におけるガス分析装置１００の側面図である。

【図6】本発明の第２実施形態におけるガス分析装置１００のＡ‐Ａ´線に沿う断面図である。

【図7】第２実施形態におけるガス分析装置１００の変形例を示す側面図である。

【図8】第２実施形態におけるガス分析装置１００の他の変形例を示す側面図である。

【図9】第２実施形態におけるガス分析装置１００の他の変形例を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0018】

本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および−Ｚ軸に平行な方向を意味する。

【0019】

図１は、本発明の第１実施形態におけるガス分析装置１００の概要を示す斜視図である。ガス分析装置１００は、煙道６０内を流れる分析対象ガス１を分析する。本例では、分析対象ガス１は、Ｚ軸方向に流れる。煙道６０は、ボイラまたは燃焼炉から排出されるガスの流路であってよい。ボイラまたは燃焼炉は、石炭、重油、またはごみを燃焼してよい。但し、煙道６０は、ガス流路に限られない。本明細書における煙道６０は、分析対象ガス１が流れる内部空間を含む機器であればよく、容器、煙突、排気ダクト、脱硝装置、化学プラント設備、鉄鋼プラント設備、および加熱炉等の各種機器であってよい。

【0020】

ガス分析装置１００は、測定用のガスを煙道６０外部に抽出不要な直接挿入式のレーザー式ガス分析計であってよい。ガス分析装置１００は、照射部１０および受光部２０を備える。照射部１０および受光部２０は、煙道６０の外部に配置される。照射部１０と受光部２０とは、煙道６０を挟むように対向して配置される。本例では、照射部１０と受光部２０とは、Ｘ軸方向に沿って配置される。照射部１０は、煙道６０内を流れる分析対象ガス１に対してレーザー光２を照射する。受光部２０は、分析対象ガス１を通過したレーザー光２を受光する。

【0021】

本例のガス分析装置１００は、照射部１０と受光部２０との間に配置された一体の筒３０を備える。一体の筒３０とは、照射部１０と受光部２０との間を連結する管状体を意味する。一体の筒３０は、照射部１０と受光部２０との間で分断していない限り、複数の筒が継ぎ合わされて構成されてよい。筒３０は、レーザー光２が内部を通過するように配置される。本例の筒３０は、長手方向がＸ軸方向に平行するように配置される。レーザー光２が筒３０の内壁によって干渉されないためには、レーザー光２が筒３０の中心軸付近を通過することが好ましい。

【0022】

筒３０の管壁には、第１孔３２および第２孔３４が形成されている。第１孔３２は、分析対象ガス１の上流側に面する。一方、第２孔３４は、分析対象ガス１の下流側に面する。第２孔３４は、第１孔３２と対向する位置に設けられる。分析対象ガス１は、第１孔３２から流入して第２孔３４から流出する。したがって、第１孔３２と第２孔３４に挟まれた空間領域は、分析対象ガス雰囲気に晒される。第１孔３２と第２孔３４に挟まれた空間領域において、レーザー光２は、分析対象ガス１を通過する。なお、分析対象ガス１が照射部１０側および受光部２０側に流入しないように、筒３０のＸ軸方向における両端から中央に向かってパージガス６およびパージガス８が筒３０内に導入されてよい。

【0023】

ガス分析装置１００は、受光部２０による受光量に基づいて吸収スペクトルを分析する。ガス分析装置１００は、吸収スペクトルから、分析対象ガス１中に含まれる対象物質の濃度を分析する。対象物質は、ＨＣｌ、ＮＨ_３、Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２、ＨＦ、ＣＨ_４、ＮＯ_ＸおよびＨ_２Ｏなどのガス成分であってよい。本明細書において分析対象ガス１は、特に限定されない。分析対象ガス１は、乾留ガス、発生ガス、排気ガス、鉄鋼プラントガス、プロセスガス、および炉内ガスなどの各種ガスであってよい。

【0024】

ガス分析装置１００は、特定の波長におけるレーザー光２の減衰量に基づいて対象物質の濃度を分析してよい。具体的には、ランベルト・ベール（Ｌａｍｂｅｒｔ‐Ｂｅｅｒ）の法則により、レーザー光２の減衰量は、対象物質の濃度とその物質が存在する領域の測定光路長とに依存する。ランベルト・ベールの式を［数１］に示す。本例では、測定光路長Ｌｓが、第１孔３２のＸ軸方向における長さによって規定される。ガス分析装置１００による処理自体は、従来のレーザー式ガス分析装置と同様であるので、詳しい説明は省略する。

【0025】

[数１]
Ｉ（Ｌ）＝Ｉ（Ｏ）・ｅｘｐ［−ｋｓ・ｎｓ・Ｌｓ］
ここで、Ｉ（Ｌ）は、受光量である。
Ｉ（Ｏ）は、照射光量（発光量）である。
ｋｓは、ガス係数である。
ｎｓは、対象物質の濃度（ｖｏｌ／％）である。
Ｌｓは、測定光路長である。

【0026】

図２は、本発明の第１実施形態におけるガス分析装置１００の断面図である。図２においては、煙道６０に取り付けられた状態のガス分析装置１００を示している。本例では、煙道６０は、Ｚ軸方向に伸びる円筒管状に形成されているが、煙道６０の形状は、この場合に限定されない。ガス分析装置１００が取り付けられる煙道６０は、０．５ｍ以上の煙道幅を有してよい。一例では、煙道幅は、２ｍ以上２０ｍ以下である。煙道幅は、分析対象ガス１の流れの方向に垂直な方向の煙道の側壁間の間隔であってよい。

【0027】

煙道６０において、互いに対向する側壁６２ａおよび側壁６２ｂの各部分に孔が形成されている。側壁６２ａおよび側壁６２ｂは、それぞれ照射部１０側および受光部２０側の側壁である。側壁６２ａおよび側壁６２ｂに形成された孔に筒３０が挿入されて、筒３０が煙道６０に固定されてよい。筒３０は、防食性の観点から、ステンレスで形成されてよい。但し、筒３０の材質は限定されない。筒３０の内径は、筒３０の中を通過するレーザー光２が筒３０の内側面と干渉しない程度に大きく、筒３０内を流れるパージガス６、８の流速が低くなりすぎない程度に小さくてよい。一例では、筒３０の内径は、１ｃｍ以上５ｃｍ以下である。

【0028】

筒３０は、煙道６０の側壁６２ａおよび側壁６２ｂから煙道６０の外部に突出する。筒３０は、照射部１０側の突出部分にフランジ３６ａを備えてよい。フランジ３６ａと照射部１０との間には、照射部側連結管３０ａが設けられてよい。本例の照射部側連結管３０ａには、フランジ３７ａが設けられている。本例では、フランジ３６ａとフランジ３７ａを連結することで、筒３０と照射部側連結管３０ａとが連通する。

【0029】

筒３０は、受光部２０側の部分においても、照射部１０側の部分と同様の構成を有してよい。具体的には、筒３０は、受光部２０側の突出部分にフランジ３６ｂを備えてよい。フランジ３６ｂと受光部２０との間には、受光部側連結管３０ｂが設けられてよい。本例では、フランジ３６ｂとフランジ３７ｂを連結することで、筒３０と受光部側連結管３０ｂとが連通する。なお、照射部側連結管３０ａ、フランジ３７ａ、フランジ３６ａ、筒３０、フランジ３６ｂ、フランジ３７ｂ、および受光部側連結管３０ｂは、この並び順で、照射部１０と受光部２０との間を連結する管状体を構成しているので、これら全体が一体の筒を構成しているといえる。

【0030】

以上のようにフランジ３６（３６ａ、３６ｂ）およびフランジ３７（３７ａ、３７ｂ）を用いることによって、筒３０の煙道６０への取り付けと、フランジ３７を介する照射部１０および受光部２０の取り付けとを別々に施工することができる。したがって、本例のガス分析装置１００を煙道６０に取り付けやすくなる。但し、ガス分析装置１００は、この場合に限られず、筒３０が直接的に照射部１０および受光部２０に接続されてもよい。

【0031】

照射部１０は、レーザー素子１２、コリメートレンズ１４、筐体１６、および照射部側透光窓１８を含む。レーザー素子１２は、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザーであってもよく、垂直共振器面発光レーザー（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）であってもよい。レーザー素子１２は、出力するレーザー光２の波長を変更可能な波長可変レーザー素子であってよい。コリメートレンズ１４は、レーザー素子１２から出射されたレーザー光２を平行光線とする。

【0032】

筐体１６は、内部に、レーザー素子１２およびコリメートレンズ１４を格納する。筐体１６の一部には、照射部側透光窓１８が設けられている。コリメートレンズ１４を通過したレーザー光２は、照射部側透光窓１８を通過して筐体１６の外部へ進む。照射部側透光窓１８は、レーザー光２の光軸に対する垂直面から傾いて設けられてよい。照射部側透光窓１８を囲むように、照射部側連結管３０ａが筐体１６に固定される。照射部側連結管３０ａの端部は、照射部側透光窓１８および筐体１６によって封止されてよい。

【0033】

受光部２０は、集光レンズ２２、受光素子２４、信号処理部２５、筐体２６、および受光部側透光窓２８を含む。集光レンズ２２は、分析対象ガス１を通過したレーザー光２を受光素子２４に集光する。受光素子２４は、受光量に応じて電気信号を出力する素子である。例えば、受光素子２４は、フォトダイオードまたはフォトトランジスタを有する。受光素子２４は、受光量に応じた電流を出力してよい。信号処理部２５は、受光素子２４からの電流を受けて電圧に変換してよい。信号処理部２５は、変換された電圧を検波およびフィルタ処理して、ノイズが除去された信号を生成してよい。信号処理部２５は、ノイズが除去された信号を用いて、対象物質の濃度を算出してよい。

【0034】

筐体２６は、内部に、集光レンズ２２、受光素子２４、および信号処理部２５を格納する。筐体２６の一部には、受光部側透光窓２８が設けられている。受光部側透光窓２８を通過したレーザー光２が筐体２６内に入射する。受光部側透光窓２８は、レーザー光２の光軸に対する垂直面から傾いて設けられてよい。受光部側透光窓２８を囲むように、受光部側連結管３０ｂが筐体２６に固定される。受光部側連結管３０ｂの端部は、受光部側透光窓２８および筐体２６によって封止されてよい。

【0035】

ガス分析装置１００は、パージガス６、８を導入するための照射部側導入部４２および受光部側導入部４４を備える。照射部側導入部４２は、筒３０の照射部１０側の端部からパージガス６を筒３０内に導入する。一方、受光部側導入部４４は、筒３０の受光部２０側の端部からパージガス８を筒３０内に導入する。パージガス６、８は、空気または窒素ガスであってよい。

【0036】

本明細書において、筒３０の照射部１０側の端部とは、第１孔３２を基準に照射部１０側に位置する筒３０の領域を意味し、特に、側壁６２ａと照射部１０の間における筒３０（あるいは、照射部側連結管３０ａ）の領域を意味する。本明細書において、筒３０の受光部２０側の端部とは、第１孔３２を基準に受光部２０側に位置する筒３０の領域を意味し、特に、側壁６２ｂと受光部２０の間における筒３０（あるいは受光部側連結管３０ｂ）の領域を意味する。

【0037】

照射部側導入部４２および受光部側導入部４４は、それぞれパージガス流入口であってよい。本例では、照射部側導入部４２および受光部側導入部４４は、煙道６０の外部に設けられる。本例の照射部側導入部４２は、照射部側連結管３０ａに設けられ、本例の受光部側導入部４４は、受光部側連結管３０ｂに設けられる。照射部側導入部４２から導入されたパージガス６は、筒３０内を満たしつつ、煙道６０の中央に向かって流れる。同様に、受光部側導入部４４から導入されたパージガス８は、煙道６０の中央に向かって流れる。パージガス６およびパージガス８は、第２孔３４から筒３０の外に排出される。

【0038】

図３は、筒３０の側面図である。第２孔３４は、第１孔３２と対向するように分析対象ガス１の下流側に配置される。第２孔３４は、筒３０をＺ軸方向から見た外形が、第１孔３２の外形を包含するように配置されてよい。第２孔３４は、開口面積が第１孔３２より大きい。このように第１孔３２および第２孔３４を形成することによって、第１孔３２を通過した分析対象ガス１が第２孔３４を通過するときの圧力損失を低減することができる。したがって、分析対象ガス１が第２孔３４を通過せずに筒３０内を照射部１０側および受光部２０側に流入しにくくすることができる。

【0039】

第１孔３２と第２孔３４は、Ｘ軸方向における中心位置が一致してよく、Ｙ軸方向における中心位置が一致してよい。第１孔３２のＸ軸方向（長軸方向）における長さＬ１は、第２孔３４のＸ軸方向における長さＬ２より短くてよい。第１孔３２の長軸方向の長さＬ１は、０．３ｍ以上１ｍ以下であってよい。一例として、長さＬ１は０．５ｍである。本例のガス分析装置１００において、第１孔３２の長軸方向の長さＬ１に亘る領域が、分析対象ガス１に晒されることとなり、長さＬ１に応じて測定光路長Ｌｓが定まる。

【0040】

第１孔３２は、筒３０の表面の切欠きであってよい。筒３０をＹ軸方向から見た場合の第１孔３２の切欠きの厚さＤ２は、一例として、筒３０の外径Ｄ１の１／４であってよい。第２孔３４の切欠きの厚さＤ３も、筒３０の外径Ｄ１の１／４であってよい。但し、厚さＤ３が厚さＤ２より大きくてもよい。この場合、第２孔３４のＹ軸方向の幅が第１孔３２より大きくなり、第１孔３２を通過するときの圧力損失を低減できる。

【0041】

図４は、筒３０の上面図である。第１孔３２は、長方形状に形成されてよい。但し、本例と異なり、第１孔３２は、楕円形に形成されてもよい。第１孔３２は、筒３０の長手方向（Ｘ軸方向）に伸びる長軸を有し、Ｙ軸方向に伸びる短軸を有してよい。第２孔３４も、Ｘ軸方向に伸びる長軸を持った長方形または楕円形に形成されてよい。第１孔３２および第２孔３４の長軸が筒３０の長手方向に伸びることによって、筒３０の径が細い場合であっても、分析感度を維持できる測定光路長Ｌｓを確保することができる。

【0042】

本例のガス分析装置１００によれば、分析対象ガス１中に存在するミストおよびダストによる分析結果への影響を軽減することができる。本例では、ミストおよびダストによる影響は、第１孔３２および第２孔３４によって開口されている領域に限定される。特に、煙道６０の幅が大きくて、照射部１０と受光部２０との距離を大きくとらなければガス分析装置１００を設置できない環境であっても、測定光路長Ｌｓを煙道６０の幅より短い長さとして、ミストおよびダストの影響を軽減することができる。ミストおよびダストの影響が軽減されるため、ガス分析装置１００は、対象物質の濃度を安定して分析することができる。

【0043】

本例のガス分析装置１００によれば、照射部１０から第１孔３２に至る領域において筒３０内はパージガス６によって満たされる。同様に、受光部２０から第１孔３２に至る領域において筒３０内はパージガス８によって満たされる。したがって、分析対象ガス１は、第１孔３２および第２孔３４から照射部１０側および受光部２０側に流入しないので、測定光路長Ｌｓ以外の領域におけるレーザー光２の減衰を防止することができる。

【0044】

煙道６０内の分析対象ガス１の流れの方向（Ｚ軸方向）に整列されるように第１孔３２と第２孔３４とが配置されるので、分析対象ガス１が効果的に第１孔３２から流入し第２孔３４から流出する。したがって、筒３０内において、測定光路長Ｌｓに対応する領域においては、第１孔３２から第２孔３４へ向かう方向に分析対象ガス１の流れが生じる。測定光路長Ｌｓに対応する領域においては、パージガス６、８は、分析対象ガス１の流れによってＺ軸方向に流されて、第２孔３４から排出される。それゆえ、パージガス６、８が測定光路長Ｌｓに対応する領域に深く侵入することが防止される。

【0045】

本例のガス分析装置１００によれば、筒３０は、レーザー光２が内部を通過するように照射部１０と受光部２０との間に配置された一体の筒であるので、煙道６０の照射部１０側の側壁６２ａと受光部２０側の側壁６２ｂとの間で両持ち支持される。したがって、筒３０が片持ち支持される場合と比べて、筒３０の撓みおよび曲りが軽減され、レーザー光２の光軸のずれを防止できる。

【0046】

図５は、本発明の第２実施形態におけるガス分析装置１００の側面図である。図６は、本発明の第２実施形態におけるガス分析装置１００のＡ‐Ａ´線に沿う断面図である。本例のガス分析装置１００は、カバー部５０を備える。他の構造は、第１実施形態のガス分析装置１００と同様である。カバー部５０は、ダストおよびミストの影響を軽減するための庇である。カバー部５０は、防食性の観点から、ステンレスで形成されてよい。但し、筒３０の材質は限定されない。

【0047】

カバー部５０は、筒３０と離れて形成される。カバー部５０が筒３０と離れて形成されるとは、カバー部５０と筒３０とがＺ軸方向に離間して設けられることを意味する。本例では、図６に示されるとおり、筒３０の外側面とカバー部５０の内側面とはＺ軸方向に離間距離Ｈ１だけ離れている。一例として、離間距離Ｈ１は、筒３０の直径以上であってよい。カバー部５０は、支持部５２を介して筒３０に固定されてよい。

【0048】

カバー部５０が、筒３０と離れて形成されるので、第１孔３２が設けられた領域、すなわち測定光路長Ｌｓに対応する領域に分析対象ガス１が拡散によって十分に入り込むことができる。したがって、測定光路長Ｌｓに対応する領域において、対象物質の濃度が本来の濃度と異なってしまうことを防止できる。一方、ダストおよびミストは、対象物質である分子と比べて、粒径が大きくて重い。それゆえ、ダストおよびミストは、対象物質である分子と比べて、拡散しづらいので、第１孔３２が設けられた領域に十分に入り込むことが困難である。したがって、カバー部５０を設けることによって、ダストおよびミストの影響を軽減しつつ、対象物質の濃度を正確に分析することができる。

【0049】

カバー部５０の下端５４は、第１孔３２より下側まで延伸してよい。本例では、分析対象ガス１の上流側を上とし、分析対象ガス１の下流側を下とする。本例では、カバー部５０の下端５４の位置Ｐ２が、第１孔３２の切欠きの上面の位置Ｐ１より低い。このように、カバー部５０の下端５４が、第１孔３２より下側まで延伸していることによって、カバー部５０に積もったダストが第１孔３２内に落下することを防止することができる。

【0050】

図５に示されるとおり、本例のカバー部５０は、第１孔３２の長軸方向（Ｘ軸方向）における中央部を覆う。カバー部５０は、第１孔３２の長軸方向における端部３８ａ、３８ｂを覆っていない。カバー部５０が第１孔３２の端部３８ａを覆っていないので、第１孔３２の端部３８ａにおいては、カバー部５０によって分析対象ガス１の流れが遮断されず、分析対象ガス１の流れが確保される。したがって、パージガス６は、第１孔３２の端部３８ａ付近の分析対象ガス１の流れによってＺ軸方向に流されて、第２孔３４から排出される。それゆえ、パージガス６が、測定光路長Ｌｓに対応する領域に深く侵入することが防止される。同様に、パージガス８も、測定光路長Ｌｓに対応する領域に深く侵入することが防止される。

【0051】

図７は、第２実施形態におけるガス分析装置１００の変形例を示す側面図である。本例のガス分析装置１００は、カバー部５０が第１孔３２の全体を覆う。本明細書において、カバー部５０が第１孔３２の全体を覆うとは、カバー部５０のＸ軸方向の長さが第１孔３２のＸ軸方向の長さより長く、かつ、カバー部５０のＹ軸方向の長さが第１孔３２のＹ軸方向の長さより長いことを意味する。カバー部５０には、分析対象ガス１を通過させる孔部５６が形成されている。カバー部５０の違いを除いて、他の構造は、図５に示されるガス分析装置１００と同様である。

【0052】

孔部５６は、カバー部５０のＸ軸方向における中央部に形成されてよい。本例の孔部５６の大きさは、第１孔３２のＹ軸方向の幅より小さい。孔部５６の大きさは、ダストおよびミストによって目詰まりしないように定められてよい。

【0053】

本例のガス分析装置１００によれば、庇として機能するカバー部５０が第１孔３２より大きく、カバー部５０が第１孔３２の全体を覆っている。したがって、ミストおよびダストの影響を更に低減できる。孔部５６によって、第１孔３２から第２孔３４への分析対象ガス１の流れを確保できるので、パージガス６、８が、第１孔３２が形成されている領域に深く侵入することが防止される。

【0054】

本例のガス分析装置１００において、図５に示されるように、カバー部５０が、第１孔３２の長軸方向における中央部を覆っていて、第１孔３２の長軸方向における端部３８を覆っていないように形成しつつ、孔部５６を設けてもよい。

【0055】

図８は、第２実施形態におけるガス分析装置１００の他の変形例を示す側面図である。本例のガス分析装置１００は、カバー部５０に、孔部５６ａ、孔部５６ｂ、および孔部５６ｃが形成されている。他の構造は、図７に示される例と同様である。複数の孔部５６のうち、孔部５６ｂは、カバー部５０のＸ軸方向における中央部に形成される。孔部５６ａおよび孔部５６ｃは、第１孔３２の長軸方向における端部３８ａおよび端部３８ｂと対向する位置に形成されてよい。但し、カバー部５０に形成される複数の孔部の数および位置は、制限されない。カバー部５０には、孔部５６ａと孔部５６ｃが形成され、孔部５６ｂが形成されなくてもよい。

【0056】

カバー部５０に、孔部５６が複数形成されることによって、孔部５６が一つの場合と比べて、パージガス６、８が、第１孔３２が形成されている領域に深く侵入することを防止しやすい。特に、孔部５６ａおよび孔部５６ｃが、第１孔３２の長軸方向における端部３８ａ、３８ｂと対向する位置に形成されることによって、パージガス６、８が光路測定長Ｌ１に対応する領域に深く侵入することを防止しやすい。

【0057】

第１孔３２の端部３８ａにおいては、カバー部５０によって分析対象ガス１の流れが遮断されず、分析対象ガス１の流れを確保できる。したがって、パージガス６は、孔部５６ａを通過した分析対象ガス１の流れによってＺ軸方向に流されて、第２孔３４から排出される。それゆえ、パージガス６は、測定光路長Ｌｓに対応する領域に深く侵入しない。同様に、パージガス８も、測定光路長Ｌｓに対応する領域に深く侵入しない。

【0058】

図９は、第２実施形態におけるガス分析装置１００の他の変形例を示す側面図である。本例のガス分析装置１００では、カバー部５０が、複数のカバー部５０ａ、５０ｂに分割されている。複数のカバー部５０ａおよびカバー部５０ｂは、予め定められた間隙を開けてＸ軸方向に沿って配列されてよい。他の構造は、図５に示される例と同様である。隣接する複数のカバー部５０ａ、５０ｂの間の間隙は、分析対象ガス１の流れを遮断せず、孔部５６ｂと同様の機能をはたす。したがって、本変形例によっても、パージガス６およびパージガス８が測定光路長に対応する領域に深く侵入することが防止される。本例では、カバー部５０が２つのカバー部５０ａおよび５０ｂに分割されているが、カバー部５０は、３個以上のカバー部に分割されてもよい。

【0059】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態および各変形例は、相互に組み合わせることができる。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0060】

１・・・分析対象ガス、２・・・レーザー光、６・・・パージガス、８・・・パージガス、１０・・・照射部、１２・・・レーザー素子、１４・・・コリメートレンズ、１６・・・筐体、１８・・・照射部側透光窓、２０・・・受光部、２２・・・集光レンズ、２４・・・受光素子、２５・・・信号処理部、２６・・・筐体、２８・・・受光部側透光窓、３０・・・筒、３０ａ・・・照射部側連結管、３０ｂ・・・受光部側連結管、３２・・・第１孔、３４・・・第２孔、３６・・・フランジ、３７・・・フランジ、３８・・・端部、４２・・・照射部側導入部、４４・・・受光部側導入部、５０・・・カバー部、５２・・・支持部、５４・・・下端、５６・・・孔部、６０・・・煙道、６２・・・側壁、１００・・・ガス分析装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】