特許 7229523 レーザー式ガス分析装置

(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】

(24)【登録日】2023-02-17

(45)【発行日】2023-02-28

(54)【発明の名称】レーザー式ガス分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/39 20060101AFI20230220BHJP

【ＦＩ】

G01N21/39

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2019071772

(22)【出願日】2019-04-04

(65)【公開番号】P2020169910

(43)【公開日】2020-10-15

【審査請求日】2022-01-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000161932

【氏名又は名称】京都電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083172

【弁理士】

【氏名又は名称】福井 豊明

(72)【発明者】

【氏名】石倉 昌明

(72)【発明者】

【氏名】川島 伸治

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０３８８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１２５８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２３６３２３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １／００ － Ｇ０１Ｎ ３７／００

Ｂ０１Ｊ ２／００ － Ｂ０１Ｊ ４９／９０

Ｂ０５Ｂ １／００ － Ｂ０５Ｂ １７／０８

Ｂ０８Ｂ １／００ － Ｂ０８Ｂ １７／０６

Ｂ２４Ｃ １／００ － Ｂ２４Ｃ １１／００

Ｂ２８Ｂ １／００ － Ｂ２８Ｂ ２３／２２

Ｆ１６Ｌ １／００ － Ｆ１６Ｌ ５９／２２

Ｆ２３Ｊ １／００ － Ｆ２３Ｊ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光窓を介して測定対象空間に照射するレーザーを出射する発光部と、前記測定対象空間を通過したレーザーを受光窓を介して受光する受光部とを備えるレーザー式ガス分析装置において、
ブラストガスが充填された高圧タンクと、
前記発光窓または受光窓と前記測定対象空間の間に挿入された光路管と、
先端が前記光路管の前記測定対象空間側に連通し、後端に前記高圧タンクを着脱可能な接続口を設けたブラスト管と、
前記ブラスト管と接続口との間に設けられた電磁弁と、
前記電磁弁の開閉制御をする開閉制御ユニットと
を備え、
前記開閉制御ユニットが、
前記発光部から前記受光部へのレーザーの透過率を演算する演算部と、
前記演算部が所定の閾値以下の透過率を示したときに前記電磁弁を所定時間開く制御部と、
前記電磁弁を所定間隔毎に所定時間開くタイマーと
を備えたことを特徴とするレーザー式ガス分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー式ガス分析装置に関し、特に、取付フランジ内部の塵埃の堆積を防止したレーザー式ガス分析装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図５は、煙道（測定対象空間）に対してレーザーガス分析装置を適用した例を示し、図６はその発光側を立体図として示したものであり、例えばUS特許第9244003号公報の内容をより模式化して表したものである。

【0003】

発光部１００から出射されたレーザー光は、発光窓１１０を介して測定対象空間である煙道３０に出射され、煙道３０を通過したレーザー光は受光窓２１０を介して受光部２００に受光される。ここで、発光部１００、受光部２００と前記測定対象空間である煙道３０は前記発光窓１１０、受光窓２１０で仕切られている。

【0004】

前記発光部１００の発光窓１１０の煙道３０側に取付フランジ４１ａが設けられ、当該取付フランジ４１ａと発光窓１１０の間に、後述するパージガスの接続口１３１が設けられる。他方、煙道３０からは所定の高さの立上げ管４２が連通しており、当該立上げ管４２の先端に前記取付フランジ４１ａに対応する固定フランジ４１ｂが設けられて設置台４０を構成している。当該固定フランジ４１ｂに対して前記取付フランジ４１ａが固定され、これによって、前記発光部１００が煙道３０の設置台４０に固定されることになる。

【0005】

上記のように煙道３０に発光部１００が取り付けられた状態で、パージガスの接続口１３１に別途用意されたパージガスのタンクを接続し、前記立上げ管４２に常時５０～１００Ｌ／ｍｉｎ程度のパージガスを流して、前記発光部１００の窓１１０を清浄に保つようにしている。この構成は、受光部２００の窓２１０の測定対象空間側にも設けられ、受光部２００の窓２１０も清浄に保つようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】US特許第9244003号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

前記のように、発光窓１１０の測定対象空間側、受光窓２１０の測定対象空間側に常時５０～１００Ｌ／ｍｉｎ程度のパージガスを流すことで、前記発光窓１１０、受光窓２１０に対する粉塵の付着を低減し、受光強度の低下を抑制している。

【0008】

しかしながら、都市ゴミ焼却施設のように種々の種類の焼却物がある場合、煙道には測定対象ガスの他に吸着性の高い共存ガスや水分、塵埃等も含まれる。このため、煙道内の流速によっては、光路となる前記設置台４０の前記立上げ管４２の内部に粉塵が堆積し、光路管が閉塞していくことにより受光部２００で受光されるレーザー光の強度が低下して測定値にＳ／Ｎ比の低下を引起すことになる。

【0009】

上記パージガスを流す方法は短時間のプロセスの運用については有効であるが、長時間の運用では前記立上げ管４２付近の内部に塵埃が堆積して閉塞する現象が見られ、十分とはいえないのが現状である。

【0010】

本発明は、上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、長時間の運用であっても光路が確保できるレーザー式ガス分析装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、発光窓を介して測定空間に照射するレーザーを出射する発光部と、前記測定対象空間を通過したレーザーを受光窓を介して受光する受光部とを備えるレーザー式ガス分析装置において、以下の高圧タンク、光路管、ブラスト管、電磁弁、開閉制御ユニットより構成される。

【0012】

前記高圧タンクにはブラストガスが充填され、光路管が前記発光窓または受光窓と測定対象空間の間に挿入される。更に、ブラスト管の先端（測定対象空間側）が前記光路管に連通し、当該ブラスト管の後端に前記高圧タンクを着脱可能な接続口を設ける。前記接続口とブラスト管の間には電磁弁が設けられ、更に前記電磁弁を開閉制御する開閉制御ユニットが設けられる。

【0013】

前記開閉制御ユニットとしては、前記電磁弁を所定間隔毎に所定時間開くタイマーと、発光部から受光部へのレーザーの透過率を演算する演算部を設けて、開閉制御ユニットが前記タイマーによる制御とともに、前記透過率に応じて所定時間開く構成とする。

【発明の効果】

【0014】

上記構成によって、必要に応じてブラストガスを設置台の立上げ管の内部に噴出することができるので、付着した粉塵を効率よく吹き飛ばすことができ、長期の使用にも耐えることになる。特に、光路管の透過率に基づく電磁弁の制御と、タイマーに基づく電磁弁の制御を併用するのが効果的である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明全体の斜視図である。

【図2】本発明の分解斜視図である。

【図3】本発明の制御ユニットを示すブロック図である。

【図4】本発明によるブラスト制御を説明する図である。

【図5】従来のレーザー式ガス分析装置の概念図である。

【図6】図５の発光側を示す立体図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は本発明全体の斜視図であり、図２はその分解斜視図である。尚、発光側と受光側は対称構造であるので、図１、図２では発光側についての構造のみを示している。

【0017】

前記したように、発光部１００の発光窓１１０の煙道３０側に前記取付フランジ４１ａが設けられ、煙道３０の立上げ管４２の後端には、当該取付フランジ４１ａに符合した固定フランジ４１ｂが設けられている。

【0018】

一方、ブラスターユニット３００は以下の構成となっている。

【0019】

所定長さの光路管５０の後端（発光部側、受光部側）には前記取付フランジ４１ａに符合するフランジ５１ａが、また、先端（煙道側）には前記固定フランジ４１ｂに符合するフランジ５１ｂが設けられる。前記光路管５０に連通してブラスト管５２の先端が、前記光路管５０の軸方向に対して鋭角に、かつ前記フランジ５１ｂ側に連通され、当該ブラスト管５２の後端には、電磁弁５４を介して圧縮タンク６０の接続口５５が設けられた構成となっている。

【0020】

上記のように構成されたブラスターユニット３００を前記取付フランジ４１ａと設置台４０の固定フランジ４１ｂの間に挿入し、取付フランジ４１ａとフランジ５１ａ、固定フランジ４１ｂとフランジ５１ｂを固定する。これによって、発光部１００（受光部２００）と煙道３０の設置台４０との間にブラスターユニット３００が固定されたことになり、更に、前記接続口５５に窒素ガスあるいは計装空気の圧縮タンク６０を接続する。

【0021】

上記構成により、前記電磁弁５４を開けることによって、前記光路管５０の前記煙道３０への開口部付近に堆積した塵埃を吹き飛ばすことができることになる。

【0022】

図３は、前記電磁弁５４の開閉を制御するための制御回路を示すブロック図である。

【0023】

発光部１００の発光制御部１４１より数十～数百Ｈｚ程度の鋸波に数十～百ｋＨｚ程度の正弦波を重畳した駆動電流が発光モジュール１４２に印加され前記発光窓１１０より波長可変レーザーが発光される。当該レーザーは測定対象空間（煙道３０）を透過後受光部２００の受光モジュール２４２で受光され、光電変換されて演算部２４１に入力される。演算部２４１では、主として前記測定対象空間での測定対象ガスの濃度が演算されるが、本発明では前記濃度の演算に加えて、透過率、すなわち、発光モジュール１４２から発光した光の強度に対して受光モジュール２４２で受光された光の強度（受光強度／発光強度）がどの位になっているかも演算する。

【0024】

このようにして得られた発光強度に対する受光強度の割合はブラスト制御部２４３に入力され、ここで前記受光強度／発光強度が所定の閾値（例えば１０％）以下である場合には、当該ブラスト制御部２４３が、発光側および受光側の電磁弁５４を所定時間開くようになっている。これによって、前記透過率に応じた電磁弁５４の開閉制御が可能となる。

【0025】

また、本発明ではタイマー２４５の出力をブラスト制御部２４３に入力して、所定時間間隔ごとに電磁弁５４の開閉をすることもできる構成となっている。当該タイマー２４５による制御は単独で用いてもよいが、後述するように、前期透過率に基づく制御と併用するのが好ましい。

【0026】

図４は、上記の上記制御の様子を示すものである。図４（ａ）は同図（ｂ）に示すようにタイマー２４５を用いて６０分おきに前記ブラスターユニットの電磁弁５４を開いた場合のレーザー光の透過率を示すものである。６０分おきのブラストでは煤等が光路に堆積することでかなりの透過率の低い部分が生じている。この状態でガス濃度の測定を継続すると、Ｓ／Ｎ比の低下を引き起こし、極端に高い、あるいは低い濃度をノイズとして提示する測定結果が現れるおそれがあることになる。

【0027】

図４（ａ）の急激に透過率が下がる間隔を考慮して前記同様、タイマーで等時間間隔でのブラストをしようとすると、例えば図４（ｃ）に示すように、１０分おき程度になるが、これではあまりにブラストガスの無駄が多くなる。

【0028】

図４（ｄ）は、６０分に一度は前記電磁弁５４を開くが、それに加えて前記演算部２４１で得られた透過率が１０％を下回ったときに前記電磁弁電磁弁５４を開けるようにした場合を示すものである。

【0029】

これによって、効率的な堆積物の除去をすることが期待できることになる。

【産業上の利用可能性】

【0030】

以上説明したように、付着した粉塵を効率よく吹き飛ばすことができ、長期の使用にも耐えることになる。

【符号の説明】

【0031】

３０ 煙道
４０ 設置台
４１ａ 取付フランジ
４１ｂ 固定フランジ
４２ 立上げ管
５０ 光路管
５１ａ、５１ｂ フランジ
５２ ブラスト管
５４ 電磁弁
５５ 接続口
６０ 圧縮タンク
１００ 発光部
１１０ 発光窓
１３１ 接続口
１４１ 発光制御部
１４２ 発光モジュール
２００ 受光部
２１０ 受光窓
３００ ブラスターユニット
２４１ 演算部
２４２ 受光モジュール
２４３ ブラスト制御部
２４５ タイマー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】