ガス分析装置
【課題】光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができるガス分析装置を提供する。
【解決手段】本実施例に係るガス分析装置１０Ａは、燃料ガスを抜出す燃料ガス抜出し管１２と、レーザ光１３を発振するレーザ照射装置１４と、レーザ照射装置１４より発振されたレーザ光１３を燃料ガス抜出し管１２の測定チャンバー１５内に照射する光照射手段１６Ａと、燃料ガスにレーザ光１３を照射することで発生する散乱光１７を受光する受光手段１８Ａと、受光した散乱光１７を測定する測定部１９Ａと、レーザ照射装置１４と光照射手段１６Ａとを連結し、レーザ照射装置１４から発振されたレーザ光１３を光照射手段１６Ａに導光する第１の光ファイバ２０と、受光手段１８Ａと測定部１９Ａとを連結し、受光手段１８Ａで受光された散乱光１７を測定部１９Ａに導光する第２の光ファイバ２１と、を有する。
【解決手段】本実施例に係るガス分析装置１０Ａは、燃料ガスを抜出す燃料ガス抜出し管１２と、レーザ光１３を発振するレーザ照射装置１４と、レーザ照射装置１４より発振されたレーザ光１３を燃料ガス抜出し管１２の測定チャンバー１５内に照射する光照射手段１６Ａと、燃料ガスにレーザ光１３を照射することで発生する散乱光１７を受光する受光手段１８Ａと、受光した散乱光１７を測定する測定部１９Ａと、レーザ照射装置１４と光照射手段１６Ａとを連結し、レーザ照射装置１４から発振されたレーザ光１３を光照射手段１６Ａに導光する第１の光ファイバ２０と、受光手段１８Ａと測定部１９Ａとを連結し、受光手段１８Ａで受光された散乱光１７を測定部１９Ａに導光する第２の光ファイバ２１と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスのガス成分を分析するガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス、処理ガス、燃料ガスなどに含まれるガス化された有害有機化合物の濃度が規制の値の範囲内に抑制されているか否かを定期的に監視する必要がある。従来より、燃料ガスのガス成分、発熱量などを例えばレーザラマン法を用いてオンラインでモニタリングする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２４は、従来のラマン散乱光を用いてガス成分を分析するガス測定装置である。図２４に示すように、従来のガス測定装置１００は、ガス化炉１０１からガスタービン１０２に送給される配管１０３内を通過する測定試料であるガス（測定ガス）１０４に対してレーザー１０５を測定領域１０６に照射し、測定ガス１０４からのラマン散乱光（散乱光）１０７を分光し、測定データとして取り出すようにしたものである。従来のガス測定装置１００では、レーザー照射装置１１０からレーザ発振によりレーザー光１０５を出力し、レーザー光１０５は石英窓１１１、１１２、電磁弁１１３を通過して測定ガス１０４へ照射する。レーザー光１０５が測定ガス１０４に照射されることで散乱光１０７が発生する。この測定ガス１０４からの散乱光１０７が、レンズ１１４、１１５、偏光素子１１６、ミラー１１７、フィルター１１８、レンズ１１９、分光器１２０を通過して測定ガス１０４からの散乱光１０７を分光し、ＩＣＣＤ（Intensified Charge Coupled Device）カメラ１２１により測定する。ＩＣＣＤカメラ１２１で測定された測定データは測定部１２２で計測される。
【０００４】
このように、レーザラマン法を用い散乱光１０７から測定データとして取り出すことで、燃料ガスのガス成分を数秒など短時間で分析することが可能となるため、燃料ガスの発熱量制御が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８４２９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、燃料ガスの分析を行う際、従来のガス測定装置１００では、レーザー照射装置１１０などのレーザー照射用部品、レンズ１１４等の光学系の部品、分光器１２０、ＩＣＣＤカメラ１２１などの受光部品は、分析計のもつ迅速性を生かすためにも現場のガスサンプリング箇所の近くに設置される必要がある。現場設置のためには、ガス測定装置１００が設置される領域内は防塵、調温、調湿されなければならない。特に、レーザの光路調整は、例えばマイクロメートルオーダーの精度が必要であり、その位置精度が常に維持されている必要がある。
【０００７】
しかしながら、従来のガス測定装置１００では、計測器などの内部の光学部品が多く用いられているため、ガス測定装置１００を設けると、ガス成分の分析時に光軸の位置がズレ易く、光軸調整を行なう必要がある。更に、ガス成分の分析時に光軸の位置ズレが生じた場合、そのスペース的な制約等から調整に手間がかかる、という問題がある。
【０００８】
そのため、ガス測定装置を設置する際には、除震設備や光軸のズレを調整する調整設備などを別途設ける必要があり、装置が非常に大掛かりになる、という問題がある。
【０００９】
また、ガス測定装置はプラントなどに設置されるため、除震設備や光軸のズレを調整する調整設備も同様に、現場環境内に設置する必要がある、という問題がある。
【００１０】
本発明は、前記問題に鑑み、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができるガス分析装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため本発明の第１の発明は、被測定ガスを抜出す被測定ガス抜出し管と、レーザ光を発振するレーザ発振部と、該レーザ発振部より発振されたレーザ光を前記被測定ガス抜出し管の測定チャンバー内に照射するための少なくとも１つの光照射手段と、前記被測定ガスにレーザ光を照射することで発生する散乱光を受光する受光手段と、受光した散乱光を測定する測定部と、前記レーザ発振部と前記光照射手段とを連結し、前記レーザ発振部から発振されたレーザ光を前記光照射手段に導光する第１の導光体と、前記受光手段と前記測定部とを連結し、前記受光手段で受光された散乱光を前記測定部に導光する第２の導光体と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記光照射手段が、前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、前記測定チャンバー内に前記第１の導光体の先端を覆うように設けられる筒体と、前記第１の導光体より照射されるレーザ光を集光するレンズとを有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１３】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記受光手段が、前記散乱光が透過可能な窓と、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光のみ通過させるフィルタと、前記散乱光を受光するための受光部と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１４】
第４の発明は、第１乃至３の何れか一つの発明において、前記測定部が、前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１５】
第５の発明は、第１又は２の発明において、前記受光手段が、前記散乱光が透過可能な窓と、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光を受光するための受光部と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１７】
第７の発明は、第１乃至３の何れか一つの発明において、前記レーザ発振部が、波長が紫外領域の紫外レーザ光を照射し、前記第１の導光体が前記レーザ発振部より発振される紫外レーザ光の一部を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００１８】
第８の発明は、第１乃至７の何れか一つの発明において、前記受光手段が前記測定チャンバーに少なくとも二つ設けられることを特徴とするガス分析装置にある。
【００１９】
第９の発明は、第１乃至７の何れか一つの発明において、前記第２の導光体が、前記散乱光を二つ以上に分岐することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２０】
第１０の発明は、第１の発明において、前記光照射手段が、前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、前記測定チャンバー内に前記第１の導光体の先端を覆うように設けられる内筒と、前記内筒を覆うように設けられる外筒と、からなる二重管で形成されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００２１】
第１１の発明は、第１０の発明において、前記受光手段が、前記散乱光が透過可能な窓と、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光を受光するための受光部と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２２】
第１２の発明は、第１０の発明において、前記受光手段が、前記測定チャンバー内に前記第２の導光体の先端を覆うように設けられる筒体と、該筒体の前記散乱光の入口部に設けられ、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光を受光するための受光部と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２３】
第１３の発明は、第１０の発明において、前記受光手段が、前記測定チャンバー内に前記散乱光を受光するための受光部を覆うように設けられる内筒と、前記内筒を覆うように設けられる外筒と、からなる二重管で形成されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００２４】
第１４の発明は、第１０乃至１３の何れか一つの発明において、前記測定部が、前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２５】
第１５の発明は、第１０乃至１４の何れか一つの発明において、前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２６】
第１６の発明は、第１０乃至１５の何れか一つの発明において、前記第２の導光体が、前記散乱光を二つ以上に分岐することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２７】
第１７の発明は、第１０乃至１６の何れか一つの発明において、前記第２の導光体が前記受光手段で受光されるレーザ光を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００２８】
第１８の発明は、第１乃至１２、１４乃至１７の何れか一つの発明において、前記測定チャンバー内に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２９】
第１９の発明は、第１０乃至１８の何れか一つの発明において、前記内筒と前記外筒との間に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３０】
第２０の発明は、第１０乃至１８の何れか一つの発明において、前記内筒内に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３１】
第２１の発明は、第２０の発明において、前記光照射手段が、前記内筒内に前記第１の導光体から照射されるレーザ光を集光するレンズと、前記内筒内に設けられ、周方向に複数の孔が設けられ、前記レンズを前記内筒内に支持するレンズ挟持部材とを有し、前記内筒内に供給される不活性ガスを前記測定チャンバー内に導出することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３２】
第２２の発明は、第１の発明において、前記第１の導光体の周囲に複数の第２の導光体が設けられ、前記第１の導光体と前記第２の導光体との先端を覆うように設けられる筒体と、を有し、前記光照射手段が、前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、前記第１の導光体より照射されるレーザ光を集光するレンズと、で構成され、前記受光手段が、前記測定チャンバー内に前記第２の導光体の先端を覆うように設けられる受光用筒体と、該受光用筒体内に設けられ、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光のみ通過させるフィルタと、で構成されてなることを特徴とするガス分析装置にある。
【００３３】
第２３の発明は、第２２の発明において、前記受光手段が、前記受光用筒体内に設けられ、周方向に複数の孔が設けられ、前記集光レンズを前記受光用筒体内に支持するレンズ挟持部材を有し、前記受光用筒体内に供給される不活性ガスを前記測定チャンバー内に導出することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３４】
第２４の発明は、第２２又は２３の発明において、前記測定部が、前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３５】
第２５の発明は、第２２又は２３の発明において、前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３６】
第２６の発明は、第２２乃至２５の何れか一つの発明において、前記第２の導光体が前記受光手段で受光されるレーザ光を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００３７】
第２７の発明は、第２２乃至２６の何れか一つの発明において、複数の前記受光用筒体同士の間に形成される空間内に不活性ガスを供給し、前記測定チャンバー内に導出されることを特徴とするガス分析装置にある。
【００３８】
第２８の発明は、第１乃至２７の何れか一つの発明において、前記レーザ発振部と前記第１の導光体との間に前記レーザ光のビーム径を調整するビーム径調整手段と、複数の第１の導光体を含むレーザ光導光管と、を有し、前記第１の導光体に前記レーザ光のレーザ出力に応じ、前記レーザ光のビーム径を調整して照射させることを特徴とするガス分析装置にある。
【００３９】
第２９の発明は、第１乃至２８の何れか一つの発明において、前記測定部、前記レーザ発振部が防塵、調温、調湿された環境に設けられることを特徴とするガス分析装置にある。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、レーザ発振部より照射されたレーザ光を第１の導光体を介して被測定ガス抜出し管の測定チャンバー内に伝達し、測定チャンバー内にレーザ光を照射すると共に、被測定ガスにレーザ光を照射することで発生する散乱光を第２の導光体を介して測定部に伝達することができる。このため、ガス成分の分析時に照射されるレーザ光、受光される散乱光を伝達する際、光軸の位置がずれることがないため、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができる。
また、第１の導光体及び第２の導光体を介してレーザ光を測定チャンバー内に照射すると共に、散乱光を測定部に伝達することができるため、制御装置等を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができる。
これにより、ガス測定装置を設置する際には、除震設備や光軸のずれを調整する調整設備を設ける必要がないため、設備費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明による実施例１に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図２】図２は、図１中のＡ−Ａ方向から見たときの構成を簡略に示す図である。
【図３】図３は、ガス分析装置の構成の変形例を示す図である。
【図４】図４は、本発明による実施例２に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図５】図５は、本発明による実施例３に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図６】図６は、本発明による実施例４に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図７】図７は、本発明による実施例５に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図８】図８は、本発明による実施例６に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図９】図９は、ガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図１０】図１０は、ガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図１１】図１１は、本発明による実施例７に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図１２】図１２は、照射部の構成を簡略に示す図である。
【図１３】図１３は、図１２のＡ−Ａ方向から見た図である。
【図１４】図１４は、ガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図１５】図１５は、ガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図１６】図１６は、本発明による実施例８に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図１７】図１７は、図１６のＡ−Ａ方向から見た時の断面図である。
【図１８】図１８は、ビーム径調整手段の反射板の位置を移動させた状態を示す図である。
【図１９】図１９は、ビーム径調整手段の反射板の位置を移動させた状態を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明による実施例９に係るガス分析装置の構成を一部を簡略に示す概念図である。
【図２１】図２１は、図２０のＡ−Ａ方向から見た図である。
【図２２】図２２は、受光用筒体内の不活性ガスのガス流れを示す図である。
【図２３】図２３は、図２２のＡ−Ａ方向から見たときの断面を簡略に示す図である。
【図２４】図２４は、従来のラマン散乱光を用いてガス成分を分析するガス測定装置である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００４３】
本発明による実施例１に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による実施例１に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ方向から見たときの構成を簡略に示す図である。
図１に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ａは、被測定ガスとして燃料ガス１１を抜出す燃料ガス抜出し管（被測定ガス抜出し管）１２と、レーザ光１３を発振するレーザ照射装置（レーザ発振部）１４と、レーザ照射装置１４より発振されたレーザ光１３を燃料ガス抜出し管１２の測定チャンバー１５内に照射するための光照射手段１６Ａと、燃料ガス１１にレーザ光１３を照射することで発生する散乱光１７を受光する受光手段１８Ａと、受光した散乱光１７を測定する測定部１９Ａと、レーザ照射装置１４と光照射手段１６Ａとを連結し、レーザ照射装置１４から発振されたレーザ光１３を光照射手段１６Ａに導光する第１の導光体として第１の光ファイバ２０と、受光手段１８Ａと測定部１９Ａとを連結し、受光手段１８Ａで受光された散乱光１７を測定部１９Ａに導光する第２の導光体として第２の光ファイバ２１と、を有するものである。
【００４４】
被測定ガスである燃料ガス１１中の計測対象のガス成分としては、例えば一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、メタン（ＣＨ4）、アンモニア、ベンゼン等を例示することができる。
【００４５】
燃料ガス抜出し管１２は煙道２２に連結され、煙道２２内を流れる燃料ガス１１を燃料ガス抜出し管１２から一部抜出す。燃料ガス抜出し管１２より燃料ガス１１を連続的に抜出しているため、測定チャンバー１５で燃料ガス１１中のガス成分を連続して測定することができる。
【００４６】
また、光照射手段１６Ａは、第１の光ファイバ２０からレーザ光１３が照射される照射部２３と、測定チャンバー１５内に第１の光ファイバ２０の先端を覆うように設けられる筒体２４と、第１の光ファイバ２０より照射されるレーザ光１３を集光するレンズ２５と、により構成されている。筒体２４は、測定チャンバー１５の突出部２６−１の壁面２６ａに設けられ、レンズ２５は筒体２４の先端部に設けられ、リングポート２５ａにより支持されている。
【００４７】
筒体２４の外部には、光ファイバを連結するファイバアダプタ２７が設けられている。第１の光ファイバ２０は、レーザ照射装置１４と筒体２４の外部に設けられているファイバアダプタ２７とを連結する外部ファイバ２０ａと、ファイバアダプタ２７から筒体２４内部に伸びる内部ファイバ２０ｂとで構成されている。内部ファイバ２０ｂは、ガラス状の筒状体により筒体２４の内部に支持されている。内部ファイバ２０ｂを筒体２４の内部で支持する筒状体としては、例えばガラスキャピラリーなどがある。
【００４８】
照射部２３は、内部ファイバ２０ｂの先端部に該当する。レーザ光１３は第１の光ファイバ２０を介して内部ファイバ２０ｂの先端の照射部２３より照射され、照射部２３から照射されるレーザ光１３は筒体２４の先端部分に設けられているレンズ２５により集光され、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１に照射される。
【００４９】
また、レーザ照射装置１４から照射されるレーザ光１３としては、波長が可視領域のレーザ光、又は可視領域の波長を少なくとも一部含むレーザ光が用いられる。レーザ光の可視領域の波長としては、例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲内である。炭化水素（ＨＣ）の測定がない場合には、レーザ光１３の波長は、例えば２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲内である。炭化水素（ＨＣ）の測定がある場合には、レーザ光１３の波長は、例えば２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内である。
【００５０】
測定チャンバー１５は、突出部２６−１と対向するように突出部２６−２が設けられ、突出部２６−２の壁面２６ｂにはレーザ光１３を遮蔽するダンパ（遮蔽部材）２８が設けられている。レーザ光１３はダンパ２８に吸収される。
【００５１】
突出部２６−１、２６−２の壁面２６ａ、２６ｂの側壁１５ｃには、突出部２６−３が設けられている。突出部２６−３に受光手段１８Ａが設けられている。受光手段１８Ａは、散乱光１７が透過可能な窓２９と、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、散乱光１７のみ通過させるフィルタ３１と、散乱光１７を受光するための受光部３２と、で構成されるものである。集光レンズ３０は突出部２６−３内に設けられているリングポート３０ａにより突出部２６−３に支持されている。受光手段１８Ａは、散乱光１７の進行方向から、窓２９、集光レンズ３０、フィルタ３１、受光部３２の順に配置されている。受光部３２は、突出部２６−３の壁面２６ｃに設けられている。
【００５２】
窓２９を突出部２６−３内に設けることで、燃料ガス抜出し管１２内を通過する燃料ガス１１が突出部２６−３内に侵入し、受光部３２の表面が燃料ガス１１中のガス成分、煤塵等により汚染されるのを防止することができる。
【００５３】
窓２９は、散乱光１７を透過させるものとする。窓２９の材料には、例えば、合成石英、ホウ素シリカ、溶融石英などが例示される。
【００５４】
フィルタ３１は、突出部２６−３内に侵入してくるレーザ光１３を遮断し、散乱光１７のみ通過させる。フィルタ３１には、例えば誘電多層膜フィルター（ノッチ多層膜フィルター）などが用いられる。
【００５５】
レーザ光１３は燃料ガス抜出し管１２内に抜き出された燃料ガス１１中のガス成分、煤塵等で散乱し、散乱光１７を発生する。このレーザ光１３から発生した散乱光１７は、レーザ光１３が燃料ガス１１中のＣＯなどガス成分に入射することで発生するラマン散乱光と、燃料ガス１１中の煤塵等に入射することで散乱するミー散乱光（光の波長と同程度かそれ以上の粒子による散乱光）とが含まれる。
【００５６】
このレーザ光１３から発生した散乱光１７は、窓２９を通過し、集光レンズ３０で集光され、フィルタ３１でレーザ光１３を遮断した後、受光部３２で受光される。
【００５７】
また、集光レンズ３０は散乱光１７を集光し、散乱光１７を効率良く受光するために設けられているが、本発明は特にこれに限定されるものではなく、設けなくてもよい。
【００５８】
また、測定チャンバー１５の筒体２４が設けられている突出部２６−１には、突出部２６−１内に不活性ガス３３を供給する不活性ガス供給部（不活性ガス供給手段）３４が設けられている。不活性ガス供給部３４より突出部２６−１内に不活性ガス３３を供給することで、レンズ２５の表面に積層される燃料ガス１１に起因する煤塵をパージすることができる。不活性ガス３３としては、例えばＮ2ガス、Ａｒガスなどを用いることができる。
【００５９】
受光部３２で受光された散乱光１７は、第２の光ファイバ２１を介して分光器３５でミー散乱光が分光された後、検出器３６としてＩＣＣＤ（Intensified Charge Coupled Device)カメラでラマン散乱光を検出し、測定する。
【００６０】
検出器３６としてＩＣＣＤカメラを用い、ラマン散乱光を検知することにより、燃料ガス１１中のガス成分を監視することができる。これにより、燃料ガス１１中に含まれるガス成分を検知することができる。また、検出器３６としては、ＩＣＣＤカメラを用いているが本発明はこれに限定されるものではなく、光電子増倍管（Photomultiplier Tube：ＰＭＴ）、アバランシェ・フォトダイオード（avalanche photodiode：ＡＰＤ）などラマン散乱光を検知することができるものであればよい。
【００６１】
測定された結果は制御装置３７に伝達される。制御装置３７は測定された結果に基づいてレーザ照射装置１４から照射されるレーザ光１３の光量を調整する。
【００６２】
よって、燃料ガス１１のガス成分、煤塵などの分析時に照射されるレーザ光１３、受光される散乱光１７を伝達する際、第１の光ファイバ２０、第２の光ファイバ２１により、レーザ光１３、散乱光１７を導光することができるため、レーザ照射装置１４、測定部１９Ａ、制御装置３７を防塵、調温、調湿された環境に設けることができる。このため、除震設備や光軸のズレを調整する調整設備を設ける必要がないため、設備費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることもできる。
【００６３】
また、窓２９の測定チャンバー１５側の内壁には、測定チャンバー１５の突出部２６−３内に不活性ガス３８を供給する不活性ガス供給部３９を設けている。不活性ガス供給部３９より突出部２６−３内に不活性ガス３８を供給することで、レンズ２５の表面に積層される燃料ガス１１に起因する煤塵をパージすることができる。不活性ガス３８としては、例えばＮ2ガス、Ａｒガスなどを用いることができる。また、本実施例に係るガス分析装置１０Ａにおいては、不活性ガス供給部３９を設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、不活性ガス供給部３９を設けないようにしてもよい。
【００６４】
このように、本実施例に係るガス分析装置１０Ａによれば、レーザ照射装置１４より照射されたレーザ光１３を第１の光ファイバ２０を介して燃料ガス抜出し管１２の測定チャンバー１５内に伝達し、測定チャンバー１５内にレーザ光１３を照射すると共に、燃料ガス１１にレーザ光１３を照射することで発生する散乱光１７を第２の光ファイバ２１を介して測定部１９Ａに伝達することができる。このため、レーザ光１３を第１の光ファイバ２０により伝達すると共に、散乱光１７を第２の光ファイバ２１により伝達することで、燃料ガス１１中のガス成分の分析時に光軸の位置がずれることがないため、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができる。
また、第１の光ファイバ２０及び第２の光ファイバ２１を介してレーザ光１３を測定チャンバー１５内に照射すると共に、散乱光１７を測定部１９Ａに伝達することができるため、制御装置等の電器機器類を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができる。
【００６５】
従って、ガス測定装置を設置する際には、除震設備や光軸のずれを調整する調整設備を設ける必要がなく、現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に電器機器類を設置することができるため、設置費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させつつ、常時安定して燃料ガス１１のガス分析の測定精度を維持し、測定することができる。
【００６６】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ａにおいては、受光手段１８Ａとして受光部３２から導光される散乱光１７を１つの測定部１９Ａで受光するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図３は、ガス分析装置の構成の変形例を示す図である。図３に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ａは、第２の光ファイバ２１を２つに分岐する分岐部４０を有し、受光部３２から導光される散乱光１７を２つに分離し、２つの測定部１９Ａ−１、１９Ａ−２で各々受光するようにしてもよい。受光部３２で受光された散乱光１７は、第２の光ファイバ２１により導光され、分岐部４０で第２の光ファイバ２１−１、２１−２に分離される。散乱光１７は、第２の光ファイバ２１−１、２１−２により各々測定部１９Ａ−１、１９Ａ−２に導光されて分光器３５−１、３５−２でミー散乱光を分光し、ＩＣＣＤカメラ３６−１、３６−２で計測した後、制御装置３７に測定結果を伝達する。
【００６７】
また、受光部３２−１、３２−２で受光された散乱光１７は、第２の光ファイバ２１−１、２１−２を介して１つの分光器３５に伝達するようにしてもよい。
また、分岐部４０は、図３に示すように、２つに分岐するものに限定されるものではなく、３つ以上に分岐するようにしてもよい。
【００６８】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ａにおいては、被測定ガスとしてボイラ等から排出される燃料ガス１１中のガス分析について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の燃焼設備等から排出されるガスを被測定用ガスとして分析を行うようにしてもよい。
【実施例２】
【００６９】
本発明による実施例２に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図４は、本発明による実施例２に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００７０】
図４に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｂは、前記図１に示した実施例１に係るガス分析装置１０Ａの受光手段１８Ａに代えて散乱光１７が透過可能な窓２９と、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、散乱光１７を受光するための受光部３２と、からなる受光手段１８Ｂを用い、測定部１９Ａに代えてフォトダイオード（Photodiodes：ＰＤ）４１からなる測定部１９Ｂを用いたものである。
【００７１】
燃料ガス１１にレーザ光１３を照射することで発生する散乱光１７は窓２９を通過して集光レンズ３０で集光された後、受光部３２で受光される。受光部３２で受光された散乱光１７は第２の光ファイバ２１で導光され、ＰＤ４１で測定される。
【００７２】
散乱光１７には、上述のように、レーザ光１３が燃料ガス１１中の煤塵等に入射することでミー散乱光が発生し、散乱する。ＰＤ４１には、上述の図１に示す実施例１のような分光器３５が設けられていないため、ミー散乱光は分光器３５で分光されず、ＰＤ４１で測定することができる。
【００７３】
よって、第２の光ファイバ２１で受光されたミー散乱光をＰＤ４１で測定することで、測定チャンバー１５内の煤塵の有無をＰＤ４１で検知することができるため、不活性ガス３３により窓２９の表面に積層される燃料ガス１１に起因する煤塵をパージすることができる。
【００７４】
また、燃料ガス抜出し管１２内は燃料ガス１１が流れているため分析中は開けることができないが、燃料ガス抜出し管１２内の煤塵の有無をＰＤ４１で検知することで、燃料ガス抜出し管１２内の燃料ガス１１中の煤塵に起因する汚れを事前に予測することができる。このため、不活性ガス３３によりレンズ２５の表面に積層される燃料ガス１１に起因する煤塵をパージすることもできる。
【００７５】
なお、本実施例に係るガス分析装置１０Ｂにおいては、検出器としてＰＤ４１を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、光電子増倍管（ＰＭＴ:Photomultiplier）などミー散乱光を検出できるものであればよい。
【００７６】
従って、本実施例に係るガス分析装置１０Ｂによれば、レーザ光１３を第１の光ファイバ２０を介して測定チャンバー１５内に照射すると共に、レーザ光１３が燃料ガス１１中の煤塵等で反射することで発生するミー散乱光を第２の光ファイバ２１を介してＰＤ４１に伝達することができる。このため、燃料ガス１１に起因する煤塵がレンズ２５の表面に積層されるのを防止しつつ、光軸調整を行なうことなく、常時安定して燃料ガス１１中の煤塵を分析することができる。また、制御装置等の電器機器類を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができ、設置費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることができる。
【００７７】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｂにおいては、受光手段１８Ｂに集光レンズ３０を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、集光レンズ３０は設けなくてもよい。
【実施例３】
【００７８】
本発明による実施例３に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図５は、本発明による実施例３に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置１０Ｃは、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ又は図４に示す実施例２に係るガス分析装置１０Ｂの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００７９】
図５に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｃは、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａのレーザ照射装置１４に代えてレーザ発振部として波長が紫外領域の紫外レーザ光４４Ａを照射する紫外レーザ光照射装置４３を用い、第１の光ファイバ２０が紫外レーザ光照射装置４３より発振された紫外レーザ光４４Ａの一部を除去するフィルタ４５と連結されてなるものである。
【００８０】
紫外レーザ光照射装置４３から照射された紫外レーザ光４４Ａは、フィルタ４５により特定の波長のレーザ光のみ透過する。フィルタ４５を透過した紫外レーザ光４４Ｂは第１の光ファイバ２０により導光され、測定チャンバー１５内に照射される。
【００８１】
紫外レーザ光４４Ｂを測定チャンバー１５内の燃料ガス１１に照射することで、燃料ガス１１中の炭化水素（ＨＣ）により散乱された散乱光１７を受光し、測定することで、燃料ガス１１中のＨＣ量を求めることができる。
【００８２】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｃによれば、紫外レーザ光４４Ｂを第１の光ファイバ２０を介して測定チャンバー１５内に照射すると共に、紫外レーザ光４４Ｂを燃料ガス１１中のＨＣで反射することで発生する散乱光１７を第２の光ファイバ２１を介して分光器３５に伝達することができる。このため、燃料ガス１１中のＨＣの分析時に光軸の位置がずれることがないため、光軸調整を行なうことなく、現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置した制御装置３７等の電機機器類を用いて常時安定して燃料ガス１１中の煤塵を分析することができる。また、制御装置等の電器機器類を防塵、調温、調湿された環境に設置することができ、設置費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることができる。
【００８３】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｃにおいては、燃料ガス１１中のガス成分としてＨＣを測定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＨＣ以外の他のガス成分を分析するようにしてもよい。
【００８４】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｃにおいては、紫外レーザ光４４Ａを照射する装置として紫外レーザ光照射装置４３を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、紫外光ランプなど紫外光を照射する装置を用いてもよい。
【実施例４】
【００８５】
本発明による実施例４に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図６は、本発明による実施例４に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置１０Ｄは、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図５に示す実施例３に係るガス分析装置１０Ｃの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００８６】
図６に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｄは、前記図１に示した実施例１に係るガス分析装置１０Ａの受光手段１８Ａと、前記図４に示した実施例２に係るガス分析装置１０Ｂの受光手段１８Ｂと、を各々設けてなるものである。
即ち、図６に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｄの測定チャンバー１５の突出部２６−３には、窓２９−１、集光レンズ３０−１、フィルタ３１が散乱光１７の入射方向順に設けられ、測定チャンバー１５の突出部２６−３と対向するように設けられる突出部２６−４には、窓２９−２、集光レンズ３０−２が散乱光１７の入射方向側から順に設けられている。
【００８７】
レーザ光１３を燃料ガス１１中のガス成分で反射することで発生する散乱光１７を第２の光ファイバ２１、第３の光ファイバ４６で受光する。第２の光ファイバ２１で受光された散乱光１７は第２の光ファイバ２１を介して分光器３５でミー散乱光を分光し、検出器３６で検出され、燃料ガス１１中のガス成分を分析する。また、第３の光ファイバ４６で受光された散乱光１７は第３の光ファイバ４６を介してＰＤ４１で検出され、燃料ガス１１中の煤塵等を分析する。
【００８８】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｄによれば、レーザ光１３が燃料ガス１１中のガス成分、煤塵等と反射することで発生するラマン散乱光、ミー散乱光を同時に受光し、第２の光ファイバ２１、第３の光ファイバ４６を介して検出器３６、ＰＤ４１に各々導光することができる。従って、燃料ガス１１のガス成分、煤塵等の分析時には、光軸調整を行なうことなく、現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置した制御装置３７等の電器機器類を用いて常時安定して燃料ガス１１中の煤塵を分析することができる。また、制御装置等の電器機器類を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができ、設置費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることができる。
【００８９】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｄにおいては、燃料ガス１１のガス成分、煤塵を同時に分析するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａの受光手段１８Ａと、図５に示す実施例３に係るガス分析装置１０Ｃの受光手段１８Ａと組み合わせ、燃料ガス１１のガス成分、ＨＣを同時に分析するようにしてもよい。
【００９０】
また、図４に示す実施例２に係るガス分析装置１０Ｂの受光手段１８Ｂと、図５に示す実施例３に係るガス分析装置１０Ｃの波長が紫外領域の紫外レーザ光４４Ａを照射する紫外レーザ光照射装置４３と、第１の光ファイバ２０と連結され、紫外レーザ光照射装置４３より発振された紫外レーザ光４４Ａの一部を除去するフィルタ４５と組み合わせ、燃料ガス１１の煤塵、ＨＣを同時に分析するようにしてもよい。
【００９１】
更に、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａの受光手段１８Ａと、図４に示す実施例２に係るガス分析装置１０Ｂの受光手段１８Ｂと、図５に示す実施例３に係るガス分析装置１０Ｃの波長が紫外領域の紫外レーザ光４４Ａを照射する紫外レーザ光照射装置４３と、第１の光ファイバ２０と連結され、紫外レーザ光照射装置４３より発振された紫外レーザ光４４Ａの一部を除去するフィルタ４５と組み合わせ、燃料ガス１１のガス成分、煤塵、ＨＣを同時に分析するようにしてもよい。
【実施例５】
【００９２】
本発明による実施例５に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図７は、本発明による実施例５に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図６に示す実施例４に係るガス分析装置１０Ｄの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００９３】
図７に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｅは、第２の光ファイバ２１が散乱光１７を二つに分岐するようにしたものである。
即ち、本実施例に係るガス分析装置１０Ｅは、第２の光ファイバ２１を第２の光ファイバ２１−１、２１−２に分岐する分岐部４７を有し、第２の光ファイバ２１−１に受光手段１８Ａで受光されるレーザ光１３を除去するフィルタ４８が連結され、第２の光ファイバ２１−２がＰＤ４１に連結され、散乱光１７を分光器３５とＰＤ４１に各々導光するようにしている。
【００９４】
フィルタ４８は、第２の光ファイバ２１−１に侵入してくるレーザ光１３を遮断し、散乱光１７のみ通過させる。フィルタ４８には、フィルタ３１同様、例えば誘電多層膜フィルタなどが用いられる。
【００９５】
分岐部４７で第２の光ファイバ２１−１に導光される散乱光１７には、突出部２６−３内に照射され、受光部３２で受光されたレーザ光１３が含まれており、フィルタ４８でレーザ光１３が除去され、分光器３５でミー散乱光が除去された後、ラマン散乱光が検出器３６に伝達される。また、分岐部４７で第２の光ファイバ２１−２に導光される散乱光１７は、ＰＤ４１に伝達される。
【００９６】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｅによれば、第２の光ファイバ２１を分岐することで、レーザ光１３を燃料ガス１１中に照射することで同時に発生する散乱光１７を一つの受光手段１８Ａから第２の光ファイバ２１−１、２１−２を介して分光器３５、ＰＤ４１に同時に各々伝達することができる。このため、燃料ガス１１中のガス成分、煤塵等の分析時には、ラマン散乱光、ミー散乱光を分光器３５、ＰＤ４１で同時に受光することができると共に、制御装置等の電器機器類を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができる。従って、常時安定して燃料ガス１１中のガス成分、煤塵を分析することができると共に、設置費用を抑えつつメンテナンス性を向上させることができる。
【実施例６】
【００９７】
本発明による実施例６に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図８は、本発明による実施例６に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図７に示す実施例５に係るガス分析装置１０Ｅの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００９８】
図８に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１は、前記図１に示した実施例１に係るガス分析装置１０Ａの筒体２４に代えて光照射手段１６Ｂが、第１の光ファイバ２０からレーザ光１３が照射される照射部２３と、測定チャンバー１５内に第１の光ファイバ２０の先端を覆うように設けられる内筒５１と、内筒５１を覆うように設けられる外筒５２とからなる二重管で形成されてなるものである。外筒５２の先端部分はレンズ２５の直径よりも開口幅が狭い開口部５２ａを有している。
【００９９】
また、内筒５１と外筒５２との間には不活性ガス５３を供給する不活性ガス供給部５４が設けられている。不活性ガス供給部５４から不活性ガス５３を内筒５１と外筒５２との間に供給し、外筒５２の開口部５２ａより不活性ガス５３を測定チャンバー１５内に送給するようにしている。不活性ガス５３はレンズ２５の表面を通って測定チャンバー１５内に導出されるため、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１がレンズ２５の表面に接触し、レンズ２５の表面が燃料ガス１１中の煤塵等が付着するのを防止することができる。
【０１００】
また、開口部５２ａは外筒５２から測定チャンバー１５側に向かって開口幅が狭く形成されている。このため、内筒５１と外筒５２との間に供給される不活性ガス５３により燃料ガス１１が開口部５２ａから外筒５２内に侵入するのを効率良く防ぐことができる。
【０１０１】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１によれば、レンズ２５の表面が燃料ガス１１中の煤塵等に汚染されるのを効率よく防止することができる。このため、第１の光ファイバ２０から照射されるレーザ光１３の出力低下を防止することができる。
【０１０２】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１においては、受光手段１８Ｂを窓２９と集光レンズ３０と受光部３２で構成するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図９は、本実施例６に係るガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。図９に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−２は、受光手段１８Ｂに代えて、測定チャンバー１５内に第２の光ファイバ２１の先端を覆うように設けられる筒体６１と、筒体６１の散乱光１７の入口部６１ａに設けられ、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、散乱光１７を受光するための受光部３２と、を有する受光手段１８Ｃを用いてなるものである。筒体６１の内部に受光部３２を設け、受光部３２と第２の光ファイバ２１の先端部とを連結する。
【０１０３】
また、図１０は、本発明による実施例６に係るガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。図１０に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−３は、受光手段１８Ｄを光照射手段１６Ｂと同様に、測定チャンバー１５内に第２の光ファイバ２１の散乱光１７を受光するための受光部３２を覆うように設けられる内筒６２と、内筒６２を覆うように設けられる外筒６３と、からなる二重管で形成してもよい。このとき、内筒６２と外筒６３との間に不活性ガス６４を供給する不活性ガス供給部６５を設ける。また、外筒６３の先端部分はレンズ２５の直径よりも開口幅が狭い開口部６３ａを設ける。内筒６２と外筒６３との間に供給される不活性ガス６４を開口部６３ａから測定チャンバー１５側に向けて導出することで、燃料ガス１１が外筒６３内に侵入するのを防ぎ、集光レンズ３０の表面に付着するのを防ぐことができる。このため、散乱光１７が受光部３２で受光されるレーザ出力の値が低下するのを防ぐことができる。
【０１０４】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１〜１０Ｆ−３においては、第２の光ファイバ２１に分岐部４７を設け、ラマン散乱光、ミー散乱光を一度に計測するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ラマン散乱光、ミー散乱光の何れか一方のみを計測するようにしてもよい。
【０１０５】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１〜１０Ｆ−３においては、受光手段１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄを一つだけ設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定チャンバー１５に受光手段を複数設けるようにしてもよい。
【実施例７】
【０１０６】
本発明による実施例７に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図１１は、本発明による実施例７に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図であり、図１２は、照射部の構成を簡略に示す図であり、図１３は、図１２のＡ−Ａ方向から見た図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図８に示す実施例６に係るガス分析装置１０Ｆ−１の構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【０１０７】
図１１、１２に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１では、光照射手段１６Ｃが、第１の光ファイバ２０からレーザ光１３が照射される照射部２３と、測定チャンバー１５内に第１の光ファイバ２０の照射部２３を覆うように設けられる内筒７１と、内筒７１を覆うように設けられる外筒７２とからなる二重管で形成されている。光照射手段１６Ｃは、図１２、１３に示すように、内筒７１内に第１の光ファイバ２０から照射されるレーザ光１３を集光するレンズ２５と、内筒７１内に設けられ、周方向に４つの孔７３（図１３参照）を有し、レンズ２５を内筒７１内に支持するレンズ挟持部材としてリングポート７４とを有している。本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１は、内筒７１内に不活性ガス７５を供給する不活性ガス供給部７６を有し、内筒７１内に供給される不活性ガス７５を測定チャンバー１５内に導出する。
【０１０８】
不活性ガス７５は不活性ガス供給管７７を通って内筒７１内に供給される。レンズ２５は、内筒７１内に周方向に４つの孔７３を有するリングポート７４により支持されている。レンズ２５は、レーザ光１３が照射される最大範囲の出射端Ａよりレンズ２５のレンズ径より大きくしてリングポート７４に支持されている。リングポート７４には孔７３を４つ設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に複数の孔７３を設けるようにしてもよい。
【０１０９】
図１１、１２に示すように、内筒７１内に供給された不活性ガス７５は、リングポート７４の孔７３を通過して測定チャンバー１５内に送給される。不活性ガス７５はレンズ２５の表面を通って測定チャンバー１５内に導出されるため、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１がレンズ２５の表面に接触し、レンズ２５の表面に燃料ガス１１中の煤塵等が付着するのを防止することができる。
【０１１０】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１によれば、レンズ２５の表面が燃料ガス１１中の煤塵等に汚染されるのを更に効率よく防止することができる。
【０１１１】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１においては、受光手段１８Ｂを窓２９と集光レンズ３０と受光部３２で構成するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１４は、本発明による実施例７に係るガス分析装置１０Ｇ−１の他の構成を簡略に示す図である。図１４に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−２は、測定チャンバー１５内に第２の光ファイバ２１の先端を覆うように設けられる筒体６１と、筒体６１の散乱光１７の入口部６１ａに設けられ、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、を有する受光手段１８Ｃを用いてもよい。このとき、筒体６１の内部に受光部３２を設け、受光部３２と第２の光ファイバ２１の先端部とを連結する。
【０１１２】
また、図１５は、本発明による実施例７に係るガス分析装置１０Ｇ−３の他の構成を簡略に示す図である。図１５に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−３は、受光手段１８Ｅを光照射手段１６Ｃと同様に、測定チャンバー１５内に第２の光ファイバ２１の先端を覆うように設けられる内筒８１と、内筒８１を覆うように設けられる外筒８２と、からなる二重管で形成し、内筒８１内に不活性ガス８３を供給する不活性ガス供給部８４を設け、不活性ガス８３を測定チャンバー１５内に送給するようにしてもよい。また、集光レンズ３０はリングポート８５により内筒８１内に支持されている。リングポート８５には、図１３に示すようなリングポート７４と同様に周方向に複数の孔が設けられている。よって、内筒８１内に供給される不活性ガス８３をリングポート７４の前記孔（図１３参照）を介して内筒８１内から測定チャンバー１５側に向けて導出することで、燃料ガス１１が集光レンズ３０の表面に付着するのを防ぐことができる。このため、散乱光１７が受光部３２で受光されるレーザ出力の値が低下するのを防ぐことができる。
【０１１３】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１〜１０Ｇ−３においては、第２の光ファイバ２１に分岐部４７を設け、ラマン散乱光、ミー散乱光を一度に計測するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ラマン散乱光、ミー散乱光の何れか一方のみを計測するようにしてもよい。
【０１１４】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１〜１０Ｇ−３においては、受光手段１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｅを一つだけ設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定チャンバー１５に受光手段を複数設けるようにしてもよい。
【実施例８】
【０１１５】
本発明による実施例８に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図１６は、本発明による実施例８に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図であり、図１７は、図１６のＡ−Ａ方向から見た時の断面図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図８に示す実施例６に係るガス分析装置１０Ｆ−１の構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【０１１６】
図１６に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｈは、レーザ照射装置１４と第１の光ファイバ２０との間にレーザ光１３のビーム径を調整するビーム径調整手段８０と、複数の第１の光ファイバ２０を含むレーザ光導光管８１と、を有するものである。
【０１１７】
レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光１３はビーム径調整手段８０に向けて照射される。ビーム径調整手段８０内に照射されたレーザ光１３は反射板８２ａ、８２ｂで反射され、光路を変更してビーム径調整部８３−１に照射される。ビーム径調整部８３−１は凹面形状の凹レンズ８４−１と、凸面形状の凸レンズ８５−１とで構成されている。ビーム径調整部８３−１に照射されたレーザ光１３は凹レンズ８４−１、凸レンズ８５−１によりビーム径が調整される。凹レンズ８４−１、凸レンズ８５−１でビーム径が調整されたレーザ光１３は反射板８２ｃ、８２ｄで反射され、光路を変更してレーザ光導光管８１の入口部８１ａに照射される。
【０１１８】
また、図１７に示すように、レーザ光導光管８１は１２個の第１の光ファイバ２０を含んで構成されている。レーザ光導光管８１内の第１の光ファイバ２０は、中心に１個の第１の光ファイバ２０Ａと、その周囲に６個の第１の光ファイバ２０Ｂと、第１の光ファイバ２０Ｂの周囲に１２個の第１の光ファイバ２０Ｃと、で構成されている。
【０１１９】
レーザ光導光管８１内に第１の光ファイバ２０を同心円状に複数設けることで、レーザ光１３のビーム径に応じてレーザ光１３を受光する第１の光ファイバ２０の数を調整するができる。具体的には、図１７に示すように、レーザ光１３のビーム径をビーム径Ｘとすることで、第１の光ファイバ２０Ａのみでレーザ光１３を受光することができる。また、レーザ光１３のビーム径をビーム径Ｙとすることで、第１の光ファイバ２０Ａと第１の光ファイバ２０Ｂでレーザ光１３を受光することができる。更に、レーザ光１３のビーム径をビーム径Ｚとすることで、第１の光ファイバ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃでレーザ光１３を受光することができる。
【０１２０】
よって、レーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径を調整することで、レーザ光１３を受光する第１の光ファイバ２０の数を調整することができ、第１の光ファイバ２０にかかる負荷を軽減することができ、第１の光ファイバ２０の寿命を長くすることができる。
【０１２１】
また、ビーム径調整手段８０は、反射板８２ｂをレーザ光１３の入射方向、反射板８２ｃをレーザ光１３の出射方向に可動可能に構成している。図１８、１９は、ビーム径調整手段の反射板の位置を移動させた状態を示す図である。レーザ光１３の出力が大きい場合には、図１８に示すように、反射板８２ｂをレーザ光１３の入射方向、反射板８２ｃをレーザ光１３の出射方向に移動させ、ビーム径調整手段８０に照射されるレーザ光１３をビーム径調整部８３−２に照射させる。ビーム径調整部８３−２はビーム径調整部８３−１と同様に、凹面形状の凹レンズ８４−２と、凸面形状の凸レンズ８５−２とで構成されている。ビーム径調整部８３−２に照射されたレーザ光１３は凹レンズ８４−２、凸レンズ８５−２によりビーム径が調整された後、レーザ光導光管８１に照射される。
【０１２２】
また、レーザ光１３のビーム径を調整する必要がない場合には、図１９に示すように、反射板８２ｂをレーザ光１３の入射方向、反射板８２ｃをレーザ光１３の出射方向に更に移動させ、ビーム径調整手段８０に照射されるレーザ光１３を反射板８２ｂ、８２ｃで反射する。反射板８２ｂ、８２ｃの間にはレーザ光１３のビーム径を調整する手段は設けられていないため、ビーム径調整手段８０内に照射されたレーザ光１３はビーム径調整手段８０に照射されたときのビーム径のままレーザ光導光管８１に照射させることができる。
【０１２３】
また、ビーム径調整手段８０は、レーザ光１３のビーム径を調整する手段であるビーム径調整部を２つ設けるようにしているが本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上設けるようにしてもよい。
【０１２４】
また、レーザ照射装置１４とビーム径調整手段８０との間には、ハーフミラー８６が設けられ、レーザ光１３の一部はハーフミラー８６で反射され、出力計８７に照射される。出力計８７は、例えばサンプルガスを含むガラスセル内にレーザ光１３を照射してレーザ光１３の出力を測定するようにしてもよい。出力計８７の構成としては特にこれに限定されるものではなく、レーザ光１３の出力を測定することができる装置であればよい。
【０１２５】
また、レーザ光１３と異なる波長のレーザ光がレーザ照射装置１４より発振されている場合には、出力計８７はそのレーザ光１３とは異なる波長のレーザ光の出力を測定するようにしてもよい。例えば、レーザ光１３の波長が５３２ｎｍであって、ＹＡＧレーザ光の基本波を第二高調波発生より発振されているとき、ＹＡＧレーザ光の基本波（１０６４ｎｍ）の出力を測定することも可能となる。
【０１２６】
レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光１３の一部はハーフミラー８６で反射され、出力計８７に例えば２５ｓｅｃ照射され、出力計８７はレーザ光１３の出力値の積算を行なう。出力計８７で積算されたレーザ光１３の出力値は計測装置８８に伝達される。計測装置８８は、伝達されたレーザ光１３の出力値からレーザ光１３の出力の平均値を求め、求められたレーザ光１３の出力の平均値に応じ、レーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径を求める。ビーム径調整手段８０は、求められたレーザ光１３のビーム径となるように反射板８２ｂ、８２ｃを移動させ、レーザ光１３をビーム径調整部８３−１、又はビーム径調整部８３−２に入射させる。
【０１２７】
例えば、計測装置８８で求められたレーザ光１３の出力の平均値が１０ｍＪ／Ｐ程度の時、ビーム径調整手段８０の反射板８２ｂ、８２ｃの位置をビーム径調整部８３−１にレーザ光１３が入射するように移動させ、ビーム径調整部８３−１でレーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径が１．０とする。このときのレーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径はビーム径Ｘ（図１７参照）となるようにする。
【０１２８】
また、計測装置８８で求められたレーザ光１３の出力の平均値が２０ｍＪ／Ｐ程度の時、ビーム径調整手段８０の反射板８２ｂ、８２ｃの位置をビーム径調整部８３−２にレーザ光１３が入射するように移動させ、ビーム径調整部８３−２でレーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径が１．４１とする。このときのレーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径はビーム径Ｙ、Ｚ（図１７参照）となるようにする。
【０１２９】
また、計測装置８８で求められたレーザ光１３の出力の平均値からレーザ光１３のビーム径を絞る必要がない場合には、ビーム径調整手段８０の反射板８２ｂ、８２ｃの位置をレーザ光１３がビーム径調整部８３−１、８３−２を通過しないように移動させ、レーザ光１３をそのままレーザ光導光管８１内に照射させる。
【０１３０】
このような処理を施すことにより、第１の光ファイバ２０に入る光量が第１の光ファイバ２０が損傷する閾値を越えない範囲としてレーザ光１３を第１の光ファイバ２０に入射させることができるため、第１の光ファイバ２０をレーザ光１３の導光用として安定して用いることができる。
【０１３１】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｈによれば、第１の光ファイバ２０の損傷を防止しつつ、更に安定して燃料ガス１１のガス成分を分析することができる。
【０１３２】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｈにおいては、光照射手段として光照射手段１６Ｃを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図１０に示す実施例６に係るガス分析装置１０Ｆ−３のような光照射手段１６Ａ、１６Ｂを用いるようにしてもよい。
【実施例９】
【０１３３】
本発明による実施例９に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図１６に示す実施例８に係るガス分析装置１０Ｈの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
また、本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図１６に示す実施例８に係るガス分析装置１０Ｈの構成と同様であるため、光照射手段と、受光手段との構成を示す図のみを用いて説明する。
図２０は、本発明による実施例９に係るガス分析装置の構成を一部を簡略に示す概念図であり、図２１は、図２０のＡ−Ａ方向から見た図である。
図２０に示すように、本実施例に係るガス分析装置は、第１の光ファイバ２０の周囲に複数の第２の光ファイバ２１が設けられ、第１の光ファイバ２０と第２の光ファイバ２１との先端を覆うように設けられる筒体９１を有する。光照射手段１６Ｄは、第１の光ファイバ２０からレーザ光１３が照射される照射部２３と、第１の光ファイバ２０より照射されるレーザ光１３を集光するレンズ２５と、で構成されている。また、受光手段１８Ｆは、測定チャンバー１５（図１参照）内に第２の光ファイバ２１の先端を覆うように設けられる受光用筒体９２と、受光用筒体９２内の散乱光１７の入射方向側に設けられ、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、散乱光１７のみ通過させるフィルタ３１と、で構成されている。
【０１３４】
また、図２１に示すように、第１の光ファイバ２０は、６つの受光用筒体９２により周方向に囲まれている。レンズ２５は、図２０に示すように、受光用筒体９２の壁面に設けたリングマウント９３により支持されている。第１の光ファイバ２０より照射されるレーザ光１３はレンズ２５で集光され、測定チャンバー１５内に照射される。
【０１３５】
また、受光用筒体９２同士の間に形成される空間Ｂ内に不活性ガス９４が供給され、不活性ガス９４はリングマウント９３同士の隙間を通過して測定チャンバー１５内に導出される。また、リングマウント９３はガス通気通路９５ａを有し、空間Ｂ内に供給される不活性ガス９４はリングマウント９３のガス通気通路９３ａを通過して測定チャンバー１５内に導出させている。ガス通気通路９３ａは不活性ガス９４の排出口が対向するように形成されているため、レンズ２５の表面側に導出される。よって、不活性ガス９４はレンズ２５の表面を通って測定チャンバー１５内に導出されるため、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１がレンズ２５の表面に接触し、レンズ２５の表面に燃料ガス１１中の煤塵等が付着するのを防止することができる。不活性ガス９４としては、例えばＮ2ガス、Ａｒガスなどが用いられる。
【０１３６】
測定チャンバー１５内の燃料ガス１１にレーザ光１３を照射し反射することで発生する散乱光１７は受光手段１８Ｆで受光される。受光用筒体９２内に照射された散乱光１７は、集光レンズ３０で集光され、フィルタ３１でレーザ光１３を遮断し、散乱光１７のみ第２の光ファイバ２１で受光される。
【０１３７】
また、受光手段１８Ｆは、受光用筒体９２内に設けられ、集光レンズ３０を受光用筒体９２内に支持するリングマウント（レンズ挟持部材）９５を有している。集光レンズ３０はリングマウント９５により受光用筒体９２内に支持されている。また、フィルタ３１はリングマウント９６により受光用筒体９２内に支持されている。また、受光用筒体９２内には不活性ガス９７が供給され、リングマウント９５は不活性ガス９７が通過可能なガス通気通路９５ａが設けられ、リングマウント９６は不活性ガス９７が通過可能な孔９６ａが設けられている。また、不活性ガス９７としては、例えばＮ2ガス、Ａｒガスなどが用いられる。
【０１３８】
図２２は、受光用筒体内の不活性ガスのガス流れを示す図である。図２２に示すように、受光用筒体９２内に供給される不活性ガス９７は、リングマウント９６の孔９６ａ、リングマウント９５のガス通気通路９５ａを通過して測定チャンバー１５内に導出させている。
【０１３９】
また、図２３は、図２２のＡ−Ａ方向から見たときの断面を簡略に示す図である。図２３に示すように、リングマウント９５は周方向に４つのガス通気通路９５ａを設け、受光用筒体９２内の不活性ガス９７は、ガス通気通路９５ａを通過して図２２に示すように、集光レンズ３０の表面を通って測定チャンバー１５内に導出される。また、リングマウント９５は周方向に４つのガス通気通路９５ａを設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に複数のガス通気通路９５ａを設けるようにしてもよい。
【０１４０】
よって、不活性ガス９７は集光レンズ３０の表面を通って測定チャンバー１５内に導出されるため、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１が集光レンズ３０の表面に接触し、集光レンズ３０の表面に燃料ガス１１中の煤塵等が付着するのを防止することができる。
【０１４１】
また、レンズ２５は第１の光ファイバ２０から高出力のパルスレーザ光が照射されるため、汚れによるダメージ発生が起こりやすく、それに伴いレーザ光１３の出力が低下する虞がある。そのため、レンズ２５の汚れを防止する必要性が高いため、不活性ガス９４によるレンズ２５のパージ洗浄効果の向上を図ることが望ましい。このため、レンズ２５のレンズ径は集光レンズ３０のレンズ径より小さくするのが好ましい。
【０１４２】
第２の光ファイバ２１で受光された散乱光１７は、上記実施例１に係るガス分析装置１０Ａにおいて説明したように、第２の光ファイバ２１を介して測定部１９Ａに伝達される。測定部１９Ａは、図１に示すように、散乱光１７の特定波長の光を分光する分光器３５と、分光器３５により分光された散乱光１７を検出するＩＣＣＤカメラ３６と、を有する。測定部１９Ａにおいて、上述の通り、ラマン散乱光を検知し、燃料ガス１１中のガス成分を測定することができる。
【０１４３】
よって、本実施例に係るガス分析装置によれば、１つの突出部２６−１内に第１の光ファイバ２０、第２の光ファイバ２１を設けているため、レーザ照射装置１４（図１参照）より突出部２６−１内に伝達されたレーザ光１３を照射することができると共に、受光される散乱光１７を測定部１９Ａ（図１参照）に伝達することができる。レーザ光１３を第１の光ファイバ２０により伝達すると共に、散乱光１７を第２の光ファイバ２１により伝達することで、燃料ガス１１中のガス成分の分析時に光軸の位置がずれることがないため、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができる。
【０１４４】
また、測定部には、測定部１９Ａに代えて、図４に示す実施例２に係るガス分析装置１０Ｂのように、フォトダイオード（ＰＤ）４１を有する測定部１９Ｂ（図４参照）を用いてもよい。
【０１４５】
また、測定部には、測定部１９Ａに加えて、図６に示す実施例４に係るガス分析装置１０Ｄのように、更にフォトダイオード（ＰＤ）４１を有する測定部１９Ｂを設けるようにしてもよい。本実施例においては、６個の第２の光ファイバ２１を３つは測定部１９Ａで測定し、残りの３つは測定部１９Ｂで測定するようにしてもよい。
【０１４６】
また、本実施例に係るガス分析装置においては、図７に示す実施例５に係るガス分析装置１０Ｅ乃至図１６に示す実施例８に係るガス分析装置１０Ｈのように、第２の光ファイバ２１を二つに分岐する分岐部４７（図７参照）を設け、分岐された一方の第２の光ファイバ２１は測定部１９Ａと連結し、他方の第２の光ファイバ２１は測定部１９Ｂと連結するようにしてもよい。このとき、測定部１９Ａと連結される第２の光ファイバ２１は、受光手段１８Ｆで受光されるレーザ光１３を除去するフィルタ４７（図７参照）と連結し、測定部１９Ａに照射されるレーザ光１３を除去する。
【０１４７】
また、本実施例では、測定チャンバー１５（図１参照）内に不活性ガス３３、３８の何れか一方又は両方を供給するようにしてもよい。
【０１４８】
また、本実施例に係るガス分析装置においては、図１６に示す実施例８に係るガス分析装置１０Ｈのように、レーザ照射装置１４と第１の光ファイバ２０との間に、レーザ光１３のビーム径を調整するビーム径調整手段８０を設け、複数の第１の光ファイバ２０を含むレーザ光導光管８１と、を有するようにしてもよい。レーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径を調整し、レーザ光１３を受光する第１の光ファイバ２０の数を調整することで、第１の光ファイバ２０にかかる負荷を軽減することができる。
【０１４９】
このように、本実施例に係るガス分析装置によれば、１つの突出部２６−１においてレーザ光１３を第１の光ファイバ２０により測定チャンバー１５内に伝達することができると共に、散乱光１７を第２の光ファイバ２１を介して現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設けられている測定部に伝達することができるため、燃料ガス１１中のガス成分の分析時にレーザ光１３および散乱光１７の光軸の位置がずれる心配がないため、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
以上のように、本発明に係るガス分析装置は、燃料ガスのガス成分を分析するガス分析装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【０１５１】
１０Ａ〜１０Ｈ ガス分析装置
１１ 燃料ガス
１２ 燃料ガス抜出し管
１３ レーザ光
１４ レーザ照射装置（レーザ発振部）
１５ 測定チャンバー
１６Ａ〜１６Ｄ 光照射手段
１７ 散乱光
１８Ａ〜１８Ｆ 受光手段
１９Ａ、１９Ｂ 測定部
２０ 第１の光ファイバ
２１、２１−１、２１−２ 第２の光ファイバ
２２ 煙道
２３ 照射部
２４、６１、９１ 筒体
２５ レンズ
２６−１〜２６−３ 突出部
２７ ファイバアダプタ
２８ ダンパ（遮蔽部材）
２９ 窓
３０ 集光レンズ
３０ａ ９３、９５、９６ リングマウント
３１ フィルタ
３２ 受光部
３３、３８、５３、６４、７５、８３、９４、９７ 不活性ガス
３４、３９、５４、６５、７６、８４ 不活性ガス供給部（不活性ガス供給手段）
３５ 分光器
３６ 検出器
３７ 制御装置
４１ ＰＤ
４３ 紫外レーザ光照射装置
４４Ａ、４４Ｂ 紫外レーザ光
４５ フィルタ
４６ 第３の光ファイバ
４７ 分岐部
４８ フィルタ
５１、６２、７１ 内筒
５２、６３、７２ 外筒
７３ 孔
７４、８５ リングポート
７７ 不活性ガス供給管
８０ ビーム径調整手段
８１ レーザ光導光管
８２ａ〜８２ｄ 反射板
８３−１、８３−２ ビーム径調整部
８４−１、８４−２ 凹レンズ
８５−１、８５−２ 凸レンズ
８６ ハーフミラー
８７ 出力計
８８ 計測装置
９２ 受光用筒体
９５ リングマウント
９５ａ ガス通気通路
９６ａ 孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスのガス成分を分析するガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス、処理ガス、燃料ガスなどに含まれるガス化された有害有機化合物の濃度が規制の値の範囲内に抑制されているか否かを定期的に監視する必要がある。従来より、燃料ガスのガス成分、発熱量などを例えばレーザラマン法を用いてオンラインでモニタリングする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２４は、従来のラマン散乱光を用いてガス成分を分析するガス測定装置である。図２４に示すように、従来のガス測定装置１００は、ガス化炉１０１からガスタービン１０２に送給される配管１０３内を通過する測定試料であるガス（測定ガス）１０４に対してレーザー１０５を測定領域１０６に照射し、測定ガス１０４からのラマン散乱光（散乱光）１０７を分光し、測定データとして取り出すようにしたものである。従来のガス測定装置１００では、レーザー照射装置１１０からレーザ発振によりレーザー光１０５を出力し、レーザー光１０５は石英窓１１１、１１２、電磁弁１１３を通過して測定ガス１０４へ照射する。レーザー光１０５が測定ガス１０４に照射されることで散乱光１０７が発生する。この測定ガス１０４からの散乱光１０７が、レンズ１１４、１１５、偏光素子１１６、ミラー１１７、フィルター１１８、レンズ１１９、分光器１２０を通過して測定ガス１０４からの散乱光１０７を分光し、ＩＣＣＤ（Intensified Charge Coupled Device）カメラ１２１により測定する。ＩＣＣＤカメラ１２１で測定された測定データは測定部１２２で計測される。
【０００４】
このように、レーザラマン法を用い散乱光１０７から測定データとして取り出すことで、燃料ガスのガス成分を数秒など短時間で分析することが可能となるため、燃料ガスの発熱量制御が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８４２９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、燃料ガスの分析を行う際、従来のガス測定装置１００では、レーザー照射装置１１０などのレーザー照射用部品、レンズ１１４等の光学系の部品、分光器１２０、ＩＣＣＤカメラ１２１などの受光部品は、分析計のもつ迅速性を生かすためにも現場のガスサンプリング箇所の近くに設置される必要がある。現場設置のためには、ガス測定装置１００が設置される領域内は防塵、調温、調湿されなければならない。特に、レーザの光路調整は、例えばマイクロメートルオーダーの精度が必要であり、その位置精度が常に維持されている必要がある。
【０００７】
しかしながら、従来のガス測定装置１００では、計測器などの内部の光学部品が多く用いられているため、ガス測定装置１００を設けると、ガス成分の分析時に光軸の位置がズレ易く、光軸調整を行なう必要がある。更に、ガス成分の分析時に光軸の位置ズレが生じた場合、そのスペース的な制約等から調整に手間がかかる、という問題がある。
【０００８】
そのため、ガス測定装置を設置する際には、除震設備や光軸のズレを調整する調整設備などを別途設ける必要があり、装置が非常に大掛かりになる、という問題がある。
【０００９】
また、ガス測定装置はプラントなどに設置されるため、除震設備や光軸のズレを調整する調整設備も同様に、現場環境内に設置する必要がある、という問題がある。
【００１０】
本発明は、前記問題に鑑み、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができるガス分析装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため本発明の第１の発明は、被測定ガスを抜出す被測定ガス抜出し管と、レーザ光を発振するレーザ発振部と、該レーザ発振部より発振されたレーザ光を前記被測定ガス抜出し管の測定チャンバー内に照射するための少なくとも１つの光照射手段と、前記被測定ガスにレーザ光を照射することで発生する散乱光を受光する受光手段と、受光した散乱光を測定する測定部と、前記レーザ発振部と前記光照射手段とを連結し、前記レーザ発振部から発振されたレーザ光を前記光照射手段に導光する第１の導光体と、前記受光手段と前記測定部とを連結し、前記受光手段で受光された散乱光を前記測定部に導光する第２の導光体と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記光照射手段が、前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、前記測定チャンバー内に前記第１の導光体の先端を覆うように設けられる筒体と、前記第１の導光体より照射されるレーザ光を集光するレンズとを有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１３】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記受光手段が、前記散乱光が透過可能な窓と、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光のみ通過させるフィルタと、前記散乱光を受光するための受光部と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１４】
第４の発明は、第１乃至３の何れか一つの発明において、前記測定部が、前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１５】
第５の発明は、第１又は２の発明において、前記受光手段が、前記散乱光が透過可能な窓と、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光を受光するための受光部と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１６】
第６の発明は、第５の発明において、前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００１７】
第７の発明は、第１乃至３の何れか一つの発明において、前記レーザ発振部が、波長が紫外領域の紫外レーザ光を照射し、前記第１の導光体が前記レーザ発振部より発振される紫外レーザ光の一部を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００１８】
第８の発明は、第１乃至７の何れか一つの発明において、前記受光手段が前記測定チャンバーに少なくとも二つ設けられることを特徴とするガス分析装置にある。
【００１９】
第９の発明は、第１乃至７の何れか一つの発明において、前記第２の導光体が、前記散乱光を二つ以上に分岐することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２０】
第１０の発明は、第１の発明において、前記光照射手段が、前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、前記測定チャンバー内に前記第１の導光体の先端を覆うように設けられる内筒と、前記内筒を覆うように設けられる外筒と、からなる二重管で形成されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００２１】
第１１の発明は、第１０の発明において、前記受光手段が、前記散乱光が透過可能な窓と、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光を受光するための受光部と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２２】
第１２の発明は、第１０の発明において、前記受光手段が、前記測定チャンバー内に前記第２の導光体の先端を覆うように設けられる筒体と、該筒体の前記散乱光の入口部に設けられ、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光を受光するための受光部と、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２３】
第１３の発明は、第１０の発明において、前記受光手段が、前記測定チャンバー内に前記散乱光を受光するための受光部を覆うように設けられる内筒と、前記内筒を覆うように設けられる外筒と、からなる二重管で形成されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００２４】
第１４の発明は、第１０乃至１３の何れか一つの発明において、前記測定部が、前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２５】
第１５の発明は、第１０乃至１４の何れか一つの発明において、前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２６】
第１６の発明は、第１０乃至１５の何れか一つの発明において、前記第２の導光体が、前記散乱光を二つ以上に分岐することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２７】
第１７の発明は、第１０乃至１６の何れか一つの発明において、前記第２の導光体が前記受光手段で受光されるレーザ光を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００２８】
第１８の発明は、第１乃至１２、１４乃至１７の何れか一つの発明において、前記測定チャンバー内に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置にある。
【００２９】
第１９の発明は、第１０乃至１８の何れか一つの発明において、前記内筒と前記外筒との間に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３０】
第２０の発明は、第１０乃至１８の何れか一つの発明において、前記内筒内に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３１】
第２１の発明は、第２０の発明において、前記光照射手段が、前記内筒内に前記第１の導光体から照射されるレーザ光を集光するレンズと、前記内筒内に設けられ、周方向に複数の孔が設けられ、前記レンズを前記内筒内に支持するレンズ挟持部材とを有し、前記内筒内に供給される不活性ガスを前記測定チャンバー内に導出することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３２】
第２２の発明は、第１の発明において、前記第１の導光体の周囲に複数の第２の導光体が設けられ、前記第１の導光体と前記第２の導光体との先端を覆うように設けられる筒体と、を有し、前記光照射手段が、前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、前記第１の導光体より照射されるレーザ光を集光するレンズと、で構成され、前記受光手段が、前記測定チャンバー内に前記第２の導光体の先端を覆うように設けられる受光用筒体と、該受光用筒体内に設けられ、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光のみ通過させるフィルタと、で構成されてなることを特徴とするガス分析装置にある。
【００３３】
第２３の発明は、第２２の発明において、前記受光手段が、前記受光用筒体内に設けられ、周方向に複数の孔が設けられ、前記集光レンズを前記受光用筒体内に支持するレンズ挟持部材を有し、前記受光用筒体内に供給される不活性ガスを前記測定チャンバー内に導出することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３４】
第２４の発明は、第２２又は２３の発明において、前記測定部が、前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、を有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３５】
第２５の発明は、第２２又は２３の発明において、前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置にある。
【００３６】
第２６の発明は、第２２乃至２５の何れか一つの発明において、前記第２の導光体が前記受光手段で受光されるレーザ光を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置にある。
【００３７】
第２７の発明は、第２２乃至２６の何れか一つの発明において、複数の前記受光用筒体同士の間に形成される空間内に不活性ガスを供給し、前記測定チャンバー内に導出されることを特徴とするガス分析装置にある。
【００３８】
第２８の発明は、第１乃至２７の何れか一つの発明において、前記レーザ発振部と前記第１の導光体との間に前記レーザ光のビーム径を調整するビーム径調整手段と、複数の第１の導光体を含むレーザ光導光管と、を有し、前記第１の導光体に前記レーザ光のレーザ出力に応じ、前記レーザ光のビーム径を調整して照射させることを特徴とするガス分析装置にある。
【００３９】
第２９の発明は、第１乃至２８の何れか一つの発明において、前記測定部、前記レーザ発振部が防塵、調温、調湿された環境に設けられることを特徴とするガス分析装置にある。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、レーザ発振部より照射されたレーザ光を第１の導光体を介して被測定ガス抜出し管の測定チャンバー内に伝達し、測定チャンバー内にレーザ光を照射すると共に、被測定ガスにレーザ光を照射することで発生する散乱光を第２の導光体を介して測定部に伝達することができる。このため、ガス成分の分析時に照射されるレーザ光、受光される散乱光を伝達する際、光軸の位置がずれることがないため、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができる。
また、第１の導光体及び第２の導光体を介してレーザ光を測定チャンバー内に照射すると共に、散乱光を測定部に伝達することができるため、制御装置等を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができる。
これにより、ガス測定装置を設置する際には、除震設備や光軸のずれを調整する調整設備を設ける必要がないため、設備費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明による実施例１に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図２】図２は、図１中のＡ−Ａ方向から見たときの構成を簡略に示す図である。
【図３】図３は、ガス分析装置の構成の変形例を示す図である。
【図４】図４は、本発明による実施例２に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図５】図５は、本発明による実施例３に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図６】図６は、本発明による実施例４に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図７】図７は、本発明による実施例５に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図８】図８は、本発明による実施例６に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図９】図９は、ガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図１０】図１０は、ガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図１１】図１１は、本発明による実施例７に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図１２】図１２は、照射部の構成を簡略に示す図である。
【図１３】図１３は、図１２のＡ−Ａ方向から見た図である。
【図１４】図１４は、ガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図１５】図１５は、ガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。
【図１６】図１６は、本発明による実施例８に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
【図１７】図１７は、図１６のＡ−Ａ方向から見た時の断面図である。
【図１８】図１８は、ビーム径調整手段の反射板の位置を移動させた状態を示す図である。
【図１９】図１９は、ビーム径調整手段の反射板の位置を移動させた状態を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明による実施例９に係るガス分析装置の構成を一部を簡略に示す概念図である。
【図２１】図２１は、図２０のＡ−Ａ方向から見た図である。
【図２２】図２２は、受光用筒体内の不活性ガスのガス流れを示す図である。
【図２３】図２３は、図２２のＡ−Ａ方向から見たときの断面を簡略に示す図である。
【図２４】図２４は、従来のラマン散乱光を用いてガス成分を分析するガス測定装置である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００４３】
本発明による実施例１に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による実施例１に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ方向から見たときの構成を簡略に示す図である。
図１に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ａは、被測定ガスとして燃料ガス１１を抜出す燃料ガス抜出し管（被測定ガス抜出し管）１２と、レーザ光１３を発振するレーザ照射装置（レーザ発振部）１４と、レーザ照射装置１４より発振されたレーザ光１３を燃料ガス抜出し管１２の測定チャンバー１５内に照射するための光照射手段１６Ａと、燃料ガス１１にレーザ光１３を照射することで発生する散乱光１７を受光する受光手段１８Ａと、受光した散乱光１７を測定する測定部１９Ａと、レーザ照射装置１４と光照射手段１６Ａとを連結し、レーザ照射装置１４から発振されたレーザ光１３を光照射手段１６Ａに導光する第１の導光体として第１の光ファイバ２０と、受光手段１８Ａと測定部１９Ａとを連結し、受光手段１８Ａで受光された散乱光１７を測定部１９Ａに導光する第２の導光体として第２の光ファイバ２１と、を有するものである。
【００４４】
被測定ガスである燃料ガス１１中の計測対象のガス成分としては、例えば一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、水（Ｈ2Ｏ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、メタン（ＣＨ4）、アンモニア、ベンゼン等を例示することができる。
【００４５】
燃料ガス抜出し管１２は煙道２２に連結され、煙道２２内を流れる燃料ガス１１を燃料ガス抜出し管１２から一部抜出す。燃料ガス抜出し管１２より燃料ガス１１を連続的に抜出しているため、測定チャンバー１５で燃料ガス１１中のガス成分を連続して測定することができる。
【００４６】
また、光照射手段１６Ａは、第１の光ファイバ２０からレーザ光１３が照射される照射部２３と、測定チャンバー１５内に第１の光ファイバ２０の先端を覆うように設けられる筒体２４と、第１の光ファイバ２０より照射されるレーザ光１３を集光するレンズ２５と、により構成されている。筒体２４は、測定チャンバー１５の突出部２６−１の壁面２６ａに設けられ、レンズ２５は筒体２４の先端部に設けられ、リングポート２５ａにより支持されている。
【００４７】
筒体２４の外部には、光ファイバを連結するファイバアダプタ２７が設けられている。第１の光ファイバ２０は、レーザ照射装置１４と筒体２４の外部に設けられているファイバアダプタ２７とを連結する外部ファイバ２０ａと、ファイバアダプタ２７から筒体２４内部に伸びる内部ファイバ２０ｂとで構成されている。内部ファイバ２０ｂは、ガラス状の筒状体により筒体２４の内部に支持されている。内部ファイバ２０ｂを筒体２４の内部で支持する筒状体としては、例えばガラスキャピラリーなどがある。
【００４８】
照射部２３は、内部ファイバ２０ｂの先端部に該当する。レーザ光１３は第１の光ファイバ２０を介して内部ファイバ２０ｂの先端の照射部２３より照射され、照射部２３から照射されるレーザ光１３は筒体２４の先端部分に設けられているレンズ２５により集光され、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１に照射される。
【００４９】
また、レーザ照射装置１４から照射されるレーザ光１３としては、波長が可視領域のレーザ光、又は可視領域の波長を少なくとも一部含むレーザ光が用いられる。レーザ光の可視領域の波長としては、例えば３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の範囲内である。炭化水素（ＨＣ）の測定がない場合には、レーザ光１３の波長は、例えば２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲内である。炭化水素（ＨＣ）の測定がある場合には、レーザ光１３の波長は、例えば２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内である。
【００５０】
測定チャンバー１５は、突出部２６−１と対向するように突出部２６−２が設けられ、突出部２６−２の壁面２６ｂにはレーザ光１３を遮蔽するダンパ（遮蔽部材）２８が設けられている。レーザ光１３はダンパ２８に吸収される。
【００５１】
突出部２６−１、２６−２の壁面２６ａ、２６ｂの側壁１５ｃには、突出部２６−３が設けられている。突出部２６−３に受光手段１８Ａが設けられている。受光手段１８Ａは、散乱光１７が透過可能な窓２９と、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、散乱光１７のみ通過させるフィルタ３１と、散乱光１７を受光するための受光部３２と、で構成されるものである。集光レンズ３０は突出部２６−３内に設けられているリングポート３０ａにより突出部２６−３に支持されている。受光手段１８Ａは、散乱光１７の進行方向から、窓２９、集光レンズ３０、フィルタ３１、受光部３２の順に配置されている。受光部３２は、突出部２６−３の壁面２６ｃに設けられている。
【００５２】
窓２９を突出部２６−３内に設けることで、燃料ガス抜出し管１２内を通過する燃料ガス１１が突出部２６−３内に侵入し、受光部３２の表面が燃料ガス１１中のガス成分、煤塵等により汚染されるのを防止することができる。
【００５３】
窓２９は、散乱光１７を透過させるものとする。窓２９の材料には、例えば、合成石英、ホウ素シリカ、溶融石英などが例示される。
【００５４】
フィルタ３１は、突出部２６−３内に侵入してくるレーザ光１３を遮断し、散乱光１７のみ通過させる。フィルタ３１には、例えば誘電多層膜フィルター（ノッチ多層膜フィルター）などが用いられる。
【００５５】
レーザ光１３は燃料ガス抜出し管１２内に抜き出された燃料ガス１１中のガス成分、煤塵等で散乱し、散乱光１７を発生する。このレーザ光１３から発生した散乱光１７は、レーザ光１３が燃料ガス１１中のＣＯなどガス成分に入射することで発生するラマン散乱光と、燃料ガス１１中の煤塵等に入射することで散乱するミー散乱光（光の波長と同程度かそれ以上の粒子による散乱光）とが含まれる。
【００５６】
このレーザ光１３から発生した散乱光１７は、窓２９を通過し、集光レンズ３０で集光され、フィルタ３１でレーザ光１３を遮断した後、受光部３２で受光される。
【００５７】
また、集光レンズ３０は散乱光１７を集光し、散乱光１７を効率良く受光するために設けられているが、本発明は特にこれに限定されるものではなく、設けなくてもよい。
【００５８】
また、測定チャンバー１５の筒体２４が設けられている突出部２６−１には、突出部２６−１内に不活性ガス３３を供給する不活性ガス供給部（不活性ガス供給手段）３４が設けられている。不活性ガス供給部３４より突出部２６−１内に不活性ガス３３を供給することで、レンズ２５の表面に積層される燃料ガス１１に起因する煤塵をパージすることができる。不活性ガス３３としては、例えばＮ2ガス、Ａｒガスなどを用いることができる。
【００５９】
受光部３２で受光された散乱光１７は、第２の光ファイバ２１を介して分光器３５でミー散乱光が分光された後、検出器３６としてＩＣＣＤ（Intensified Charge Coupled Device)カメラでラマン散乱光を検出し、測定する。
【００６０】
検出器３６としてＩＣＣＤカメラを用い、ラマン散乱光を検知することにより、燃料ガス１１中のガス成分を監視することができる。これにより、燃料ガス１１中に含まれるガス成分を検知することができる。また、検出器３６としては、ＩＣＣＤカメラを用いているが本発明はこれに限定されるものではなく、光電子増倍管（Photomultiplier Tube：ＰＭＴ）、アバランシェ・フォトダイオード（avalanche photodiode：ＡＰＤ）などラマン散乱光を検知することができるものであればよい。
【００６１】
測定された結果は制御装置３７に伝達される。制御装置３７は測定された結果に基づいてレーザ照射装置１４から照射されるレーザ光１３の光量を調整する。
【００６２】
よって、燃料ガス１１のガス成分、煤塵などの分析時に照射されるレーザ光１３、受光される散乱光１７を伝達する際、第１の光ファイバ２０、第２の光ファイバ２１により、レーザ光１３、散乱光１７を導光することができるため、レーザ照射装置１４、測定部１９Ａ、制御装置３７を防塵、調温、調湿された環境に設けることができる。このため、除震設備や光軸のズレを調整する調整設備を設ける必要がないため、設備費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることもできる。
【００６３】
また、窓２９の測定チャンバー１５側の内壁には、測定チャンバー１５の突出部２６−３内に不活性ガス３８を供給する不活性ガス供給部３９を設けている。不活性ガス供給部３９より突出部２６−３内に不活性ガス３８を供給することで、レンズ２５の表面に積層される燃料ガス１１に起因する煤塵をパージすることができる。不活性ガス３８としては、例えばＮ2ガス、Ａｒガスなどを用いることができる。また、本実施例に係るガス分析装置１０Ａにおいては、不活性ガス供給部３９を設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、不活性ガス供給部３９を設けないようにしてもよい。
【００６４】
このように、本実施例に係るガス分析装置１０Ａによれば、レーザ照射装置１４より照射されたレーザ光１３を第１の光ファイバ２０を介して燃料ガス抜出し管１２の測定チャンバー１５内に伝達し、測定チャンバー１５内にレーザ光１３を照射すると共に、燃料ガス１１にレーザ光１３を照射することで発生する散乱光１７を第２の光ファイバ２１を介して測定部１９Ａに伝達することができる。このため、レーザ光１３を第１の光ファイバ２０により伝達すると共に、散乱光１７を第２の光ファイバ２１により伝達することで、燃料ガス１１中のガス成分の分析時に光軸の位置がずれることがないため、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができる。
また、第１の光ファイバ２０及び第２の光ファイバ２１を介してレーザ光１３を測定チャンバー１５内に照射すると共に、散乱光１７を測定部１９Ａに伝達することができるため、制御装置等の電器機器類を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができる。
【００６５】
従って、ガス測定装置を設置する際には、除震設備や光軸のずれを調整する調整設備を設ける必要がなく、現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に電器機器類を設置することができるため、設置費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させつつ、常時安定して燃料ガス１１のガス分析の測定精度を維持し、測定することができる。
【００６６】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ａにおいては、受光手段１８Ａとして受光部３２から導光される散乱光１７を１つの測定部１９Ａで受光するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図３は、ガス分析装置の構成の変形例を示す図である。図３に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ａは、第２の光ファイバ２１を２つに分岐する分岐部４０を有し、受光部３２から導光される散乱光１７を２つに分離し、２つの測定部１９Ａ−１、１９Ａ−２で各々受光するようにしてもよい。受光部３２で受光された散乱光１７は、第２の光ファイバ２１により導光され、分岐部４０で第２の光ファイバ２１−１、２１−２に分離される。散乱光１７は、第２の光ファイバ２１−１、２１−２により各々測定部１９Ａ−１、１９Ａ−２に導光されて分光器３５−１、３５−２でミー散乱光を分光し、ＩＣＣＤカメラ３６−１、３６−２で計測した後、制御装置３７に測定結果を伝達する。
【００６７】
また、受光部３２−１、３２−２で受光された散乱光１７は、第２の光ファイバ２１−１、２１−２を介して１つの分光器３５に伝達するようにしてもよい。
また、分岐部４０は、図３に示すように、２つに分岐するものに限定されるものではなく、３つ以上に分岐するようにしてもよい。
【００６８】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ａにおいては、被測定ガスとしてボイラ等から排出される燃料ガス１１中のガス分析について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の燃焼設備等から排出されるガスを被測定用ガスとして分析を行うようにしてもよい。
【実施例２】
【００６９】
本発明による実施例２に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図４は、本発明による実施例２に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００７０】
図４に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｂは、前記図１に示した実施例１に係るガス分析装置１０Ａの受光手段１８Ａに代えて散乱光１７が透過可能な窓２９と、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、散乱光１７を受光するための受光部３２と、からなる受光手段１８Ｂを用い、測定部１９Ａに代えてフォトダイオード（Photodiodes：ＰＤ）４１からなる測定部１９Ｂを用いたものである。
【００７１】
燃料ガス１１にレーザ光１３を照射することで発生する散乱光１７は窓２９を通過して集光レンズ３０で集光された後、受光部３２で受光される。受光部３２で受光された散乱光１７は第２の光ファイバ２１で導光され、ＰＤ４１で測定される。
【００７２】
散乱光１７には、上述のように、レーザ光１３が燃料ガス１１中の煤塵等に入射することでミー散乱光が発生し、散乱する。ＰＤ４１には、上述の図１に示す実施例１のような分光器３５が設けられていないため、ミー散乱光は分光器３５で分光されず、ＰＤ４１で測定することができる。
【００７３】
よって、第２の光ファイバ２１で受光されたミー散乱光をＰＤ４１で測定することで、測定チャンバー１５内の煤塵の有無をＰＤ４１で検知することができるため、不活性ガス３３により窓２９の表面に積層される燃料ガス１１に起因する煤塵をパージすることができる。
【００７４】
また、燃料ガス抜出し管１２内は燃料ガス１１が流れているため分析中は開けることができないが、燃料ガス抜出し管１２内の煤塵の有無をＰＤ４１で検知することで、燃料ガス抜出し管１２内の燃料ガス１１中の煤塵に起因する汚れを事前に予測することができる。このため、不活性ガス３３によりレンズ２５の表面に積層される燃料ガス１１に起因する煤塵をパージすることもできる。
【００７５】
なお、本実施例に係るガス分析装置１０Ｂにおいては、検出器としてＰＤ４１を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、光電子増倍管（ＰＭＴ:Photomultiplier）などミー散乱光を検出できるものであればよい。
【００７６】
従って、本実施例に係るガス分析装置１０Ｂによれば、レーザ光１３を第１の光ファイバ２０を介して測定チャンバー１５内に照射すると共に、レーザ光１３が燃料ガス１１中の煤塵等で反射することで発生するミー散乱光を第２の光ファイバ２１を介してＰＤ４１に伝達することができる。このため、燃料ガス１１に起因する煤塵がレンズ２５の表面に積層されるのを防止しつつ、光軸調整を行なうことなく、常時安定して燃料ガス１１中の煤塵を分析することができる。また、制御装置等の電器機器類を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができ、設置費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることができる。
【００７７】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｂにおいては、受光手段１８Ｂに集光レンズ３０を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、集光レンズ３０は設けなくてもよい。
【実施例３】
【００７８】
本発明による実施例３に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図５は、本発明による実施例３に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置１０Ｃは、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ又は図４に示す実施例２に係るガス分析装置１０Ｂの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００７９】
図５に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｃは、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａのレーザ照射装置１４に代えてレーザ発振部として波長が紫外領域の紫外レーザ光４４Ａを照射する紫外レーザ光照射装置４３を用い、第１の光ファイバ２０が紫外レーザ光照射装置４３より発振された紫外レーザ光４４Ａの一部を除去するフィルタ４５と連結されてなるものである。
【００８０】
紫外レーザ光照射装置４３から照射された紫外レーザ光４４Ａは、フィルタ４５により特定の波長のレーザ光のみ透過する。フィルタ４５を透過した紫外レーザ光４４Ｂは第１の光ファイバ２０により導光され、測定チャンバー１５内に照射される。
【００８１】
紫外レーザ光４４Ｂを測定チャンバー１５内の燃料ガス１１に照射することで、燃料ガス１１中の炭化水素（ＨＣ）により散乱された散乱光１７を受光し、測定することで、燃料ガス１１中のＨＣ量を求めることができる。
【００８２】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｃによれば、紫外レーザ光４４Ｂを第１の光ファイバ２０を介して測定チャンバー１５内に照射すると共に、紫外レーザ光４４Ｂを燃料ガス１１中のＨＣで反射することで発生する散乱光１７を第２の光ファイバ２１を介して分光器３５に伝達することができる。このため、燃料ガス１１中のＨＣの分析時に光軸の位置がずれることがないため、光軸調整を行なうことなく、現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置した制御装置３７等の電機機器類を用いて常時安定して燃料ガス１１中の煤塵を分析することができる。また、制御装置等の電器機器類を防塵、調温、調湿された環境に設置することができ、設置費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることができる。
【００８３】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｃにおいては、燃料ガス１１中のガス成分としてＨＣを測定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＨＣ以外の他のガス成分を分析するようにしてもよい。
【００８４】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｃにおいては、紫外レーザ光４４Ａを照射する装置として紫外レーザ光照射装置４３を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、紫外光ランプなど紫外光を照射する装置を用いてもよい。
【実施例４】
【００８５】
本発明による実施例４に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図６は、本発明による実施例４に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置１０Ｄは、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図５に示す実施例３に係るガス分析装置１０Ｃの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００８６】
図６に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｄは、前記図１に示した実施例１に係るガス分析装置１０Ａの受光手段１８Ａと、前記図４に示した実施例２に係るガス分析装置１０Ｂの受光手段１８Ｂと、を各々設けてなるものである。
即ち、図６に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｄの測定チャンバー１５の突出部２６−３には、窓２９−１、集光レンズ３０−１、フィルタ３１が散乱光１７の入射方向順に設けられ、測定チャンバー１５の突出部２６−３と対向するように設けられる突出部２６−４には、窓２９−２、集光レンズ３０−２が散乱光１７の入射方向側から順に設けられている。
【００８７】
レーザ光１３を燃料ガス１１中のガス成分で反射することで発生する散乱光１７を第２の光ファイバ２１、第３の光ファイバ４６で受光する。第２の光ファイバ２１で受光された散乱光１７は第２の光ファイバ２１を介して分光器３５でミー散乱光を分光し、検出器３６で検出され、燃料ガス１１中のガス成分を分析する。また、第３の光ファイバ４６で受光された散乱光１７は第３の光ファイバ４６を介してＰＤ４１で検出され、燃料ガス１１中の煤塵等を分析する。
【００８８】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｄによれば、レーザ光１３が燃料ガス１１中のガス成分、煤塵等と反射することで発生するラマン散乱光、ミー散乱光を同時に受光し、第２の光ファイバ２１、第３の光ファイバ４６を介して検出器３６、ＰＤ４１に各々導光することができる。従って、燃料ガス１１のガス成分、煤塵等の分析時には、光軸調整を行なうことなく、現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置した制御装置３７等の電器機器類を用いて常時安定して燃料ガス１１中の煤塵を分析することができる。また、制御装置等の電器機器類を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができ、設置費用を抑えることができると共に、メンテナンス性を向上させることができる。
【００８９】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｄにおいては、燃料ガス１１のガス成分、煤塵を同時に分析するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａの受光手段１８Ａと、図５に示す実施例３に係るガス分析装置１０Ｃの受光手段１８Ａと組み合わせ、燃料ガス１１のガス成分、ＨＣを同時に分析するようにしてもよい。
【００９０】
また、図４に示す実施例２に係るガス分析装置１０Ｂの受光手段１８Ｂと、図５に示す実施例３に係るガス分析装置１０Ｃの波長が紫外領域の紫外レーザ光４４Ａを照射する紫外レーザ光照射装置４３と、第１の光ファイバ２０と連結され、紫外レーザ光照射装置４３より発振された紫外レーザ光４４Ａの一部を除去するフィルタ４５と組み合わせ、燃料ガス１１の煤塵、ＨＣを同時に分析するようにしてもよい。
【００９１】
更に、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａの受光手段１８Ａと、図４に示す実施例２に係るガス分析装置１０Ｂの受光手段１８Ｂと、図５に示す実施例３に係るガス分析装置１０Ｃの波長が紫外領域の紫外レーザ光４４Ａを照射する紫外レーザ光照射装置４３と、第１の光ファイバ２０と連結され、紫外レーザ光照射装置４３より発振された紫外レーザ光４４Ａの一部を除去するフィルタ４５と組み合わせ、燃料ガス１１のガス成分、煤塵、ＨＣを同時に分析するようにしてもよい。
【実施例５】
【００９２】
本発明による実施例５に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図７は、本発明による実施例５に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図６に示す実施例４に係るガス分析装置１０Ｄの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００９３】
図７に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｅは、第２の光ファイバ２１が散乱光１７を二つに分岐するようにしたものである。
即ち、本実施例に係るガス分析装置１０Ｅは、第２の光ファイバ２１を第２の光ファイバ２１−１、２１−２に分岐する分岐部４７を有し、第２の光ファイバ２１−１に受光手段１８Ａで受光されるレーザ光１３を除去するフィルタ４８が連結され、第２の光ファイバ２１−２がＰＤ４１に連結され、散乱光１７を分光器３５とＰＤ４１に各々導光するようにしている。
【００９４】
フィルタ４８は、第２の光ファイバ２１−１に侵入してくるレーザ光１３を遮断し、散乱光１７のみ通過させる。フィルタ４８には、フィルタ３１同様、例えば誘電多層膜フィルタなどが用いられる。
【００９５】
分岐部４７で第２の光ファイバ２１−１に導光される散乱光１７には、突出部２６−３内に照射され、受光部３２で受光されたレーザ光１３が含まれており、フィルタ４８でレーザ光１３が除去され、分光器３５でミー散乱光が除去された後、ラマン散乱光が検出器３６に伝達される。また、分岐部４７で第２の光ファイバ２１−２に導光される散乱光１７は、ＰＤ４１に伝達される。
【００９６】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｅによれば、第２の光ファイバ２１を分岐することで、レーザ光１３を燃料ガス１１中に照射することで同時に発生する散乱光１７を一つの受光手段１８Ａから第２の光ファイバ２１−１、２１−２を介して分光器３５、ＰＤ４１に同時に各々伝達することができる。このため、燃料ガス１１中のガス成分、煤塵等の分析時には、ラマン散乱光、ミー散乱光を分光器３５、ＰＤ４１で同時に受光することができると共に、制御装置等の電器機器類を現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設置することができる。従って、常時安定して燃料ガス１１中のガス成分、煤塵を分析することができると共に、設置費用を抑えつつメンテナンス性を向上させることができる。
【実施例６】
【００９７】
本発明による実施例６に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図８は、本発明による実施例６に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図７に示す実施例５に係るガス分析装置１０Ｅの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００９８】
図８に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１は、前記図１に示した実施例１に係るガス分析装置１０Ａの筒体２４に代えて光照射手段１６Ｂが、第１の光ファイバ２０からレーザ光１３が照射される照射部２３と、測定チャンバー１５内に第１の光ファイバ２０の先端を覆うように設けられる内筒５１と、内筒５１を覆うように設けられる外筒５２とからなる二重管で形成されてなるものである。外筒５２の先端部分はレンズ２５の直径よりも開口幅が狭い開口部５２ａを有している。
【００９９】
また、内筒５１と外筒５２との間には不活性ガス５３を供給する不活性ガス供給部５４が設けられている。不活性ガス供給部５４から不活性ガス５３を内筒５１と外筒５２との間に供給し、外筒５２の開口部５２ａより不活性ガス５３を測定チャンバー１５内に送給するようにしている。不活性ガス５３はレンズ２５の表面を通って測定チャンバー１５内に導出されるため、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１がレンズ２５の表面に接触し、レンズ２５の表面が燃料ガス１１中の煤塵等が付着するのを防止することができる。
【０１００】
また、開口部５２ａは外筒５２から測定チャンバー１５側に向かって開口幅が狭く形成されている。このため、内筒５１と外筒５２との間に供給される不活性ガス５３により燃料ガス１１が開口部５２ａから外筒５２内に侵入するのを効率良く防ぐことができる。
【０１０１】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１によれば、レンズ２５の表面が燃料ガス１１中の煤塵等に汚染されるのを効率よく防止することができる。このため、第１の光ファイバ２０から照射されるレーザ光１３の出力低下を防止することができる。
【０１０２】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１においては、受光手段１８Ｂを窓２９と集光レンズ３０と受光部３２で構成するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図９は、本実施例６に係るガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。図９に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−２は、受光手段１８Ｂに代えて、測定チャンバー１５内に第２の光ファイバ２１の先端を覆うように設けられる筒体６１と、筒体６１の散乱光１７の入口部６１ａに設けられ、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、散乱光１７を受光するための受光部３２と、を有する受光手段１８Ｃを用いてなるものである。筒体６１の内部に受光部３２を設け、受光部３２と第２の光ファイバ２１の先端部とを連結する。
【０１０３】
また、図１０は、本発明による実施例６に係るガス分析装置の他の構成を簡略に示す図である。図１０に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−３は、受光手段１８Ｄを光照射手段１６Ｂと同様に、測定チャンバー１５内に第２の光ファイバ２１の散乱光１７を受光するための受光部３２を覆うように設けられる内筒６２と、内筒６２を覆うように設けられる外筒６３と、からなる二重管で形成してもよい。このとき、内筒６２と外筒６３との間に不活性ガス６４を供給する不活性ガス供給部６５を設ける。また、外筒６３の先端部分はレンズ２５の直径よりも開口幅が狭い開口部６３ａを設ける。内筒６２と外筒６３との間に供給される不活性ガス６４を開口部６３ａから測定チャンバー１５側に向けて導出することで、燃料ガス１１が外筒６３内に侵入するのを防ぎ、集光レンズ３０の表面に付着するのを防ぐことができる。このため、散乱光１７が受光部３２で受光されるレーザ出力の値が低下するのを防ぐことができる。
【０１０４】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１〜１０Ｆ−３においては、第２の光ファイバ２１に分岐部４７を設け、ラマン散乱光、ミー散乱光を一度に計測するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ラマン散乱光、ミー散乱光の何れか一方のみを計測するようにしてもよい。
【０１０５】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｆ−１〜１０Ｆ−３においては、受光手段１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄを一つだけ設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定チャンバー１５に受光手段を複数設けるようにしてもよい。
【実施例７】
【０１０６】
本発明による実施例７に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図１１は、本発明による実施例７に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図であり、図１２は、照射部の構成を簡略に示す図であり、図１３は、図１２のＡ−Ａ方向から見た図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図８に示す実施例６に係るガス分析装置１０Ｆ−１の構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【０１０７】
図１１、１２に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１では、光照射手段１６Ｃが、第１の光ファイバ２０からレーザ光１３が照射される照射部２３と、測定チャンバー１５内に第１の光ファイバ２０の照射部２３を覆うように設けられる内筒７１と、内筒７１を覆うように設けられる外筒７２とからなる二重管で形成されている。光照射手段１６Ｃは、図１２、１３に示すように、内筒７１内に第１の光ファイバ２０から照射されるレーザ光１３を集光するレンズ２５と、内筒７１内に設けられ、周方向に４つの孔７３（図１３参照）を有し、レンズ２５を内筒７１内に支持するレンズ挟持部材としてリングポート７４とを有している。本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１は、内筒７１内に不活性ガス７５を供給する不活性ガス供給部７６を有し、内筒７１内に供給される不活性ガス７５を測定チャンバー１５内に導出する。
【０１０８】
不活性ガス７５は不活性ガス供給管７７を通って内筒７１内に供給される。レンズ２５は、内筒７１内に周方向に４つの孔７３を有するリングポート７４により支持されている。レンズ２５は、レーザ光１３が照射される最大範囲の出射端Ａよりレンズ２５のレンズ径より大きくしてリングポート７４に支持されている。リングポート７４には孔７３を４つ設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に複数の孔７３を設けるようにしてもよい。
【０１０９】
図１１、１２に示すように、内筒７１内に供給された不活性ガス７５は、リングポート７４の孔７３を通過して測定チャンバー１５内に送給される。不活性ガス７５はレンズ２５の表面を通って測定チャンバー１５内に導出されるため、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１がレンズ２５の表面に接触し、レンズ２５の表面に燃料ガス１１中の煤塵等が付着するのを防止することができる。
【０１１０】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１によれば、レンズ２５の表面が燃料ガス１１中の煤塵等に汚染されるのを更に効率よく防止することができる。
【０１１１】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１においては、受光手段１８Ｂを窓２９と集光レンズ３０と受光部３２で構成するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１４は、本発明による実施例７に係るガス分析装置１０Ｇ−１の他の構成を簡略に示す図である。図１４に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−２は、測定チャンバー１５内に第２の光ファイバ２１の先端を覆うように設けられる筒体６１と、筒体６１の散乱光１７の入口部６１ａに設けられ、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、を有する受光手段１８Ｃを用いてもよい。このとき、筒体６１の内部に受光部３２を設け、受光部３２と第２の光ファイバ２１の先端部とを連結する。
【０１１２】
また、図１５は、本発明による実施例７に係るガス分析装置１０Ｇ−３の他の構成を簡略に示す図である。図１５に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−３は、受光手段１８Ｅを光照射手段１６Ｃと同様に、測定チャンバー１５内に第２の光ファイバ２１の先端を覆うように設けられる内筒８１と、内筒８１を覆うように設けられる外筒８２と、からなる二重管で形成し、内筒８１内に不活性ガス８３を供給する不活性ガス供給部８４を設け、不活性ガス８３を測定チャンバー１５内に送給するようにしてもよい。また、集光レンズ３０はリングポート８５により内筒８１内に支持されている。リングポート８５には、図１３に示すようなリングポート７４と同様に周方向に複数の孔が設けられている。よって、内筒８１内に供給される不活性ガス８３をリングポート７４の前記孔（図１３参照）を介して内筒８１内から測定チャンバー１５側に向けて導出することで、燃料ガス１１が集光レンズ３０の表面に付着するのを防ぐことができる。このため、散乱光１７が受光部３２で受光されるレーザ出力の値が低下するのを防ぐことができる。
【０１１３】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１〜１０Ｇ−３においては、第２の光ファイバ２１に分岐部４７を設け、ラマン散乱光、ミー散乱光を一度に計測するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ラマン散乱光、ミー散乱光の何れか一方のみを計測するようにしてもよい。
【０１１４】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｇ−１〜１０Ｇ−３においては、受光手段１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｅを一つだけ設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定チャンバー１５に受光手段を複数設けるようにしてもよい。
【実施例８】
【０１１５】
本発明による実施例８に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
図１６は、本発明による実施例８に係るガス分析装置の構成を簡略に示す概念図であり、図１７は、図１６のＡ−Ａ方向から見た時の断面図である。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図８に示す実施例６に係るガス分析装置１０Ｆ−１の構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【０１１６】
図１６に示すように、本実施例に係るガス分析装置１０Ｈは、レーザ照射装置１４と第１の光ファイバ２０との間にレーザ光１３のビーム径を調整するビーム径調整手段８０と、複数の第１の光ファイバ２０を含むレーザ光導光管８１と、を有するものである。
【０１１７】
レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光１３はビーム径調整手段８０に向けて照射される。ビーム径調整手段８０内に照射されたレーザ光１３は反射板８２ａ、８２ｂで反射され、光路を変更してビーム径調整部８３−１に照射される。ビーム径調整部８３−１は凹面形状の凹レンズ８４−１と、凸面形状の凸レンズ８５−１とで構成されている。ビーム径調整部８３−１に照射されたレーザ光１３は凹レンズ８４−１、凸レンズ８５−１によりビーム径が調整される。凹レンズ８４−１、凸レンズ８５−１でビーム径が調整されたレーザ光１３は反射板８２ｃ、８２ｄで反射され、光路を変更してレーザ光導光管８１の入口部８１ａに照射される。
【０１１８】
また、図１７に示すように、レーザ光導光管８１は１２個の第１の光ファイバ２０を含んで構成されている。レーザ光導光管８１内の第１の光ファイバ２０は、中心に１個の第１の光ファイバ２０Ａと、その周囲に６個の第１の光ファイバ２０Ｂと、第１の光ファイバ２０Ｂの周囲に１２個の第１の光ファイバ２０Ｃと、で構成されている。
【０１１９】
レーザ光導光管８１内に第１の光ファイバ２０を同心円状に複数設けることで、レーザ光１３のビーム径に応じてレーザ光１３を受光する第１の光ファイバ２０の数を調整するができる。具体的には、図１７に示すように、レーザ光１３のビーム径をビーム径Ｘとすることで、第１の光ファイバ２０Ａのみでレーザ光１３を受光することができる。また、レーザ光１３のビーム径をビーム径Ｙとすることで、第１の光ファイバ２０Ａと第１の光ファイバ２０Ｂでレーザ光１３を受光することができる。更に、レーザ光１３のビーム径をビーム径Ｚとすることで、第１の光ファイバ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃでレーザ光１３を受光することができる。
【０１２０】
よって、レーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径を調整することで、レーザ光１３を受光する第１の光ファイバ２０の数を調整することができ、第１の光ファイバ２０にかかる負荷を軽減することができ、第１の光ファイバ２０の寿命を長くすることができる。
【０１２１】
また、ビーム径調整手段８０は、反射板８２ｂをレーザ光１３の入射方向、反射板８２ｃをレーザ光１３の出射方向に可動可能に構成している。図１８、１９は、ビーム径調整手段の反射板の位置を移動させた状態を示す図である。レーザ光１３の出力が大きい場合には、図１８に示すように、反射板８２ｂをレーザ光１３の入射方向、反射板８２ｃをレーザ光１３の出射方向に移動させ、ビーム径調整手段８０に照射されるレーザ光１３をビーム径調整部８３−２に照射させる。ビーム径調整部８３−２はビーム径調整部８３−１と同様に、凹面形状の凹レンズ８４−２と、凸面形状の凸レンズ８５−２とで構成されている。ビーム径調整部８３−２に照射されたレーザ光１３は凹レンズ８４−２、凸レンズ８５−２によりビーム径が調整された後、レーザ光導光管８１に照射される。
【０１２２】
また、レーザ光１３のビーム径を調整する必要がない場合には、図１９に示すように、反射板８２ｂをレーザ光１３の入射方向、反射板８２ｃをレーザ光１３の出射方向に更に移動させ、ビーム径調整手段８０に照射されるレーザ光１３を反射板８２ｂ、８２ｃで反射する。反射板８２ｂ、８２ｃの間にはレーザ光１３のビーム径を調整する手段は設けられていないため、ビーム径調整手段８０内に照射されたレーザ光１３はビーム径調整手段８０に照射されたときのビーム径のままレーザ光導光管８１に照射させることができる。
【０１２３】
また、ビーム径調整手段８０は、レーザ光１３のビーム径を調整する手段であるビーム径調整部を２つ設けるようにしているが本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上設けるようにしてもよい。
【０１２４】
また、レーザ照射装置１４とビーム径調整手段８０との間には、ハーフミラー８６が設けられ、レーザ光１３の一部はハーフミラー８６で反射され、出力計８７に照射される。出力計８７は、例えばサンプルガスを含むガラスセル内にレーザ光１３を照射してレーザ光１３の出力を測定するようにしてもよい。出力計８７の構成としては特にこれに限定されるものではなく、レーザ光１３の出力を測定することができる装置であればよい。
【０１２５】
また、レーザ光１３と異なる波長のレーザ光がレーザ照射装置１４より発振されている場合には、出力計８７はそのレーザ光１３とは異なる波長のレーザ光の出力を測定するようにしてもよい。例えば、レーザ光１３の波長が５３２ｎｍであって、ＹＡＧレーザ光の基本波を第二高調波発生より発振されているとき、ＹＡＧレーザ光の基本波（１０６４ｎｍ）の出力を測定することも可能となる。
【０１２６】
レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光１３の一部はハーフミラー８６で反射され、出力計８７に例えば２５ｓｅｃ照射され、出力計８７はレーザ光１３の出力値の積算を行なう。出力計８７で積算されたレーザ光１３の出力値は計測装置８８に伝達される。計測装置８８は、伝達されたレーザ光１３の出力値からレーザ光１３の出力の平均値を求め、求められたレーザ光１３の出力の平均値に応じ、レーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径を求める。ビーム径調整手段８０は、求められたレーザ光１３のビーム径となるように反射板８２ｂ、８２ｃを移動させ、レーザ光１３をビーム径調整部８３−１、又はビーム径調整部８３−２に入射させる。
【０１２７】
例えば、計測装置８８で求められたレーザ光１３の出力の平均値が１０ｍＪ／Ｐ程度の時、ビーム径調整手段８０の反射板８２ｂ、８２ｃの位置をビーム径調整部８３−１にレーザ光１３が入射するように移動させ、ビーム径調整部８３−１でレーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径が１．０とする。このときのレーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径はビーム径Ｘ（図１７参照）となるようにする。
【０１２８】
また、計測装置８８で求められたレーザ光１３の出力の平均値が２０ｍＪ／Ｐ程度の時、ビーム径調整手段８０の反射板８２ｂ、８２ｃの位置をビーム径調整部８３−２にレーザ光１３が入射するように移動させ、ビーム径調整部８３−２でレーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径が１．４１とする。このときのレーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径はビーム径Ｙ、Ｚ（図１７参照）となるようにする。
【０１２９】
また、計測装置８８で求められたレーザ光１３の出力の平均値からレーザ光１３のビーム径を絞る必要がない場合には、ビーム径調整手段８０の反射板８２ｂ、８２ｃの位置をレーザ光１３がビーム径調整部８３−１、８３−２を通過しないように移動させ、レーザ光１３をそのままレーザ光導光管８１内に照射させる。
【０１３０】
このような処理を施すことにより、第１の光ファイバ２０に入る光量が第１の光ファイバ２０が損傷する閾値を越えない範囲としてレーザ光１３を第１の光ファイバ２０に入射させることができるため、第１の光ファイバ２０をレーザ光１３の導光用として安定して用いることができる。
【０１３１】
よって、本実施例に係るガス分析装置１０Ｈによれば、第１の光ファイバ２０の損傷を防止しつつ、更に安定して燃料ガス１１のガス成分を分析することができる。
【０１３２】
また、本実施例に係るガス分析装置１０Ｈにおいては、光照射手段として光照射手段１６Ｃを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図１０に示す実施例６に係るガス分析装置１０Ｆ−３のような光照射手段１６Ａ、１６Ｂを用いるようにしてもよい。
【実施例９】
【０１３３】
本発明による実施例９に係るガス分析装置について、図面を参照して説明する。
本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図１６に示す実施例８に係るガス分析装置１０Ｈの構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
また、本実施例に係るガス分析装置は、図１に示す実施例１に係るガス分析装置１０Ａ乃至図１６に示す実施例８に係るガス分析装置１０Ｈの構成と同様であるため、光照射手段と、受光手段との構成を示す図のみを用いて説明する。
図２０は、本発明による実施例９に係るガス分析装置の構成を一部を簡略に示す概念図であり、図２１は、図２０のＡ−Ａ方向から見た図である。
図２０に示すように、本実施例に係るガス分析装置は、第１の光ファイバ２０の周囲に複数の第２の光ファイバ２１が設けられ、第１の光ファイバ２０と第２の光ファイバ２１との先端を覆うように設けられる筒体９１を有する。光照射手段１６Ｄは、第１の光ファイバ２０からレーザ光１３が照射される照射部２３と、第１の光ファイバ２０より照射されるレーザ光１３を集光するレンズ２５と、で構成されている。また、受光手段１８Ｆは、測定チャンバー１５（図１参照）内に第２の光ファイバ２１の先端を覆うように設けられる受光用筒体９２と、受光用筒体９２内の散乱光１７の入射方向側に設けられ、散乱光１７を集光する集光レンズ３０と、散乱光１７のみ通過させるフィルタ３１と、で構成されている。
【０１３４】
また、図２１に示すように、第１の光ファイバ２０は、６つの受光用筒体９２により周方向に囲まれている。レンズ２５は、図２０に示すように、受光用筒体９２の壁面に設けたリングマウント９３により支持されている。第１の光ファイバ２０より照射されるレーザ光１３はレンズ２５で集光され、測定チャンバー１５内に照射される。
【０１３５】
また、受光用筒体９２同士の間に形成される空間Ｂ内に不活性ガス９４が供給され、不活性ガス９４はリングマウント９３同士の隙間を通過して測定チャンバー１５内に導出される。また、リングマウント９３はガス通気通路９５ａを有し、空間Ｂ内に供給される不活性ガス９４はリングマウント９３のガス通気通路９３ａを通過して測定チャンバー１５内に導出させている。ガス通気通路９３ａは不活性ガス９４の排出口が対向するように形成されているため、レンズ２５の表面側に導出される。よって、不活性ガス９４はレンズ２５の表面を通って測定チャンバー１５内に導出されるため、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１がレンズ２５の表面に接触し、レンズ２５の表面に燃料ガス１１中の煤塵等が付着するのを防止することができる。不活性ガス９４としては、例えばＮ2ガス、Ａｒガスなどが用いられる。
【０１３６】
測定チャンバー１５内の燃料ガス１１にレーザ光１３を照射し反射することで発生する散乱光１７は受光手段１８Ｆで受光される。受光用筒体９２内に照射された散乱光１７は、集光レンズ３０で集光され、フィルタ３１でレーザ光１３を遮断し、散乱光１７のみ第２の光ファイバ２１で受光される。
【０１３７】
また、受光手段１８Ｆは、受光用筒体９２内に設けられ、集光レンズ３０を受光用筒体９２内に支持するリングマウント（レンズ挟持部材）９５を有している。集光レンズ３０はリングマウント９５により受光用筒体９２内に支持されている。また、フィルタ３１はリングマウント９６により受光用筒体９２内に支持されている。また、受光用筒体９２内には不活性ガス９７が供給され、リングマウント９５は不活性ガス９７が通過可能なガス通気通路９５ａが設けられ、リングマウント９６は不活性ガス９７が通過可能な孔９６ａが設けられている。また、不活性ガス９７としては、例えばＮ2ガス、Ａｒガスなどが用いられる。
【０１３８】
図２２は、受光用筒体内の不活性ガスのガス流れを示す図である。図２２に示すように、受光用筒体９２内に供給される不活性ガス９７は、リングマウント９６の孔９６ａ、リングマウント９５のガス通気通路９５ａを通過して測定チャンバー１５内に導出させている。
【０１３９】
また、図２３は、図２２のＡ−Ａ方向から見たときの断面を簡略に示す図である。図２３に示すように、リングマウント９５は周方向に４つのガス通気通路９５ａを設け、受光用筒体９２内の不活性ガス９７は、ガス通気通路９５ａを通過して図２２に示すように、集光レンズ３０の表面を通って測定チャンバー１５内に導出される。また、リングマウント９５は周方向に４つのガス通気通路９５ａを設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に複数のガス通気通路９５ａを設けるようにしてもよい。
【０１４０】
よって、不活性ガス９７は集光レンズ３０の表面を通って測定チャンバー１５内に導出されるため、測定チャンバー１５内の燃料ガス１１が集光レンズ３０の表面に接触し、集光レンズ３０の表面に燃料ガス１１中の煤塵等が付着するのを防止することができる。
【０１４１】
また、レンズ２５は第１の光ファイバ２０から高出力のパルスレーザ光が照射されるため、汚れによるダメージ発生が起こりやすく、それに伴いレーザ光１３の出力が低下する虞がある。そのため、レンズ２５の汚れを防止する必要性が高いため、不活性ガス９４によるレンズ２５のパージ洗浄効果の向上を図ることが望ましい。このため、レンズ２５のレンズ径は集光レンズ３０のレンズ径より小さくするのが好ましい。
【０１４２】
第２の光ファイバ２１で受光された散乱光１７は、上記実施例１に係るガス分析装置１０Ａにおいて説明したように、第２の光ファイバ２１を介して測定部１９Ａに伝達される。測定部１９Ａは、図１に示すように、散乱光１７の特定波長の光を分光する分光器３５と、分光器３５により分光された散乱光１７を検出するＩＣＣＤカメラ３６と、を有する。測定部１９Ａにおいて、上述の通り、ラマン散乱光を検知し、燃料ガス１１中のガス成分を測定することができる。
【０１４３】
よって、本実施例に係るガス分析装置によれば、１つの突出部２６−１内に第１の光ファイバ２０、第２の光ファイバ２１を設けているため、レーザ照射装置１４（図１参照）より突出部２６−１内に伝達されたレーザ光１３を照射することができると共に、受光される散乱光１７を測定部１９Ａ（図１参照）に伝達することができる。レーザ光１３を第１の光ファイバ２０により伝達すると共に、散乱光１７を第２の光ファイバ２１により伝達することで、燃料ガス１１中のガス成分の分析時に光軸の位置がずれることがないため、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができる。
【０１４４】
また、測定部には、測定部１９Ａに代えて、図４に示す実施例２に係るガス分析装置１０Ｂのように、フォトダイオード（ＰＤ）４１を有する測定部１９Ｂ（図４参照）を用いてもよい。
【０１４５】
また、測定部には、測定部１９Ａに加えて、図６に示す実施例４に係るガス分析装置１０Ｄのように、更にフォトダイオード（ＰＤ）４１を有する測定部１９Ｂを設けるようにしてもよい。本実施例においては、６個の第２の光ファイバ２１を３つは測定部１９Ａで測定し、残りの３つは測定部１９Ｂで測定するようにしてもよい。
【０１４６】
また、本実施例に係るガス分析装置においては、図７に示す実施例５に係るガス分析装置１０Ｅ乃至図１６に示す実施例８に係るガス分析装置１０Ｈのように、第２の光ファイバ２１を二つに分岐する分岐部４７（図７参照）を設け、分岐された一方の第２の光ファイバ２１は測定部１９Ａと連結し、他方の第２の光ファイバ２１は測定部１９Ｂと連結するようにしてもよい。このとき、測定部１９Ａと連結される第２の光ファイバ２１は、受光手段１８Ｆで受光されるレーザ光１３を除去するフィルタ４７（図７参照）と連結し、測定部１９Ａに照射されるレーザ光１３を除去する。
【０１４７】
また、本実施例では、測定チャンバー１５（図１参照）内に不活性ガス３３、３８の何れか一方又は両方を供給するようにしてもよい。
【０１４８】
また、本実施例に係るガス分析装置においては、図１６に示す実施例８に係るガス分析装置１０Ｈのように、レーザ照射装置１４と第１の光ファイバ２０との間に、レーザ光１３のビーム径を調整するビーム径調整手段８０を設け、複数の第１の光ファイバ２０を含むレーザ光導光管８１と、を有するようにしてもよい。レーザ光導光管８１内に照射されるレーザ光１３のビーム径を調整し、レーザ光１３を受光する第１の光ファイバ２０の数を調整することで、第１の光ファイバ２０にかかる負荷を軽減することができる。
【０１４９】
このように、本実施例に係るガス分析装置によれば、１つの突出部２６−１においてレーザ光１３を第１の光ファイバ２０により測定チャンバー１５内に伝達することができると共に、散乱光１７を第２の光ファイバ２１を介して現場環境の外側の防塵、調温、調湿された環境に設けられている測定部に伝達することができるため、燃料ガス１１中のガス成分の分析時にレーザ光１３および散乱光１７の光軸の位置がずれる心配がないため、光軸調整を行なうことなく、常時安定してガス成分を分析することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
以上のように、本発明に係るガス分析装置は、燃料ガスのガス成分を分析するガス分析装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【０１５１】
１０Ａ〜１０Ｈ ガス分析装置
１１ 燃料ガス
１２ 燃料ガス抜出し管
１３ レーザ光
１４ レーザ照射装置（レーザ発振部）
１５ 測定チャンバー
１６Ａ〜１６Ｄ 光照射手段
１７ 散乱光
１８Ａ〜１８Ｆ 受光手段
１９Ａ、１９Ｂ 測定部
２０ 第１の光ファイバ
２１、２１−１、２１−２ 第２の光ファイバ
２２ 煙道
２３ 照射部
２４、６１、９１ 筒体
２５ レンズ
２６−１〜２６−３ 突出部
２７ ファイバアダプタ
２８ ダンパ（遮蔽部材）
２９ 窓
３０ 集光レンズ
３０ａ ９３、９５、９６ リングマウント
３１ フィルタ
３２ 受光部
３３、３８、５３、６４、７５、８３、９４、９７ 不活性ガス
３４、３９、５４、６５、７６、８４ 不活性ガス供給部（不活性ガス供給手段）
３５ 分光器
３６ 検出器
３７ 制御装置
４１ ＰＤ
４３ 紫外レーザ光照射装置
４４Ａ、４４Ｂ 紫外レーザ光
４５ フィルタ
４６ 第３の光ファイバ
４７ 分岐部
４８ フィルタ
５１、６２、７１ 内筒
５２、６３、７２ 外筒
７３ 孔
７４、８５ リングポート
７７ 不活性ガス供給管
８０ ビーム径調整手段
８１ レーザ光導光管
８２ａ〜８２ｄ 反射板
８３−１、８３−２ ビーム径調整部
８４−１、８４−２ 凹レンズ
８５−１、８５−２ 凸レンズ
８６ ハーフミラー
８７ 出力計
８８ 計測装置
９２ 受光用筒体
９５ リングマウント
９５ａ ガス通気通路
９６ａ 孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスを抜出す被測定ガス抜出し管と、
レーザ光を発振するレーザ発振部と、
該レーザ発振部より発振されたレーザ光を前記被測定ガス抜出し管の測定チャンバー内に照射するための少なくとも１つの光照射手段と、
前記被測定ガスにレーザ光を照射することで発生する散乱光を受光する受光手段と、
受光した散乱光を測定する測定部と、
前記レーザ発振部と前記光照射手段とを連結し、前記レーザ発振部から発振されたレーザ光を前記光照射手段に導光する第１の導光体と、
前記受光手段と前記測定部とを連結し、前記受光手段で受光された散乱光を前記測定部に導光する第２の導光体と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光照射手段が、
前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、
前記測定チャンバー内に前記第１の導光体の先端を覆うように設けられる筒体と、
前記第１の導光体より照射されるレーザ光を集光するレンズと、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記受光手段が、
前記散乱光が透過可能な窓と、
前記散乱光を集光する集光レンズと、
前記散乱光のみ通過させるフィルタと、
前記散乱光を受光するための受光部と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記測定部が、
前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、
分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項５】
請求項１又は２において、
前記受光手段が、
前記散乱光が透過可能な窓と、
前記散乱光を集光する集光レンズと、
前記散乱光を受光するための受光部と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項７】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記レーザ発振部が、波長が紫外領域の紫外レーザ光を照射し、
前記第１の導光体が前記レーザ発振部より発振される紫外レーザ光の一部を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一つにおいて、
前記受光手段が前記測定チャンバーに少なくとも二つ設けられることを特徴とするガス分析装置。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか一つにおいて、
前記第２の導光体が、前記散乱光を二つ以上に分岐することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１０】
請求項１において、
前記光照射手段が、
前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、
前記測定チャンバー内に前記第１の導光体の先端を覆うように設けられる内筒と、
前記内筒を覆うように設けられる外筒と、
からなる二重管で形成されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記受光手段が、
前記散乱光が透過可能な窓と、
前記散乱光を集光する集光レンズと、
前記散乱光を受光するための受光部と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記受光手段が、
前記測定チャンバー内に前記第２の導光体の先端を覆うように設けられる筒体と、
該筒体の前記散乱光の入口部に設けられ、前記散乱光を集光する集光レンズと、
前記散乱光を受光するための受光部と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１３】
請求項１０において、
前記受光手段が、
前記測定チャンバー内に前記散乱光を受光するための受光部を覆うように設けられる内筒と、
前記内筒を覆うように設けられる外筒と、
からなる二重管で形成されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３の何れか一つにおいて、
前記測定部が、
前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、
分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４の何れか一つにおいて、
前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５の何れか一つにおいて、
前記第２の導光体が、前記散乱光を二つ以上に分岐することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６の何れか一つにおいて、
前記第２の導光体が前記受光手段で受光されるレーザ光を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１２、１４乃至１７の何れか一つにおいて、
前記測定チャンバー内に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１９】
請求項１０乃至１８の何れか一つにおいて、
前記内筒と前記外筒との間に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２０】
請求項１０乃至１８の何れか一つにおいて、
前記内筒内に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２１】
請求項２０において、
前記光照射手段が、
前記内筒内に前記第１の導光体から照射されるレーザ光を集光するレンズと、
前記内筒内に設けられ、周方向に複数の孔が設けられ、前記レンズを前記内筒内に支持するレンズ挟持部材とを有し、
前記内筒内に供給される不活性ガスを前記測定チャンバー内に導出することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２２】
請求項１において、
前記第１の導光体の周囲に複数の第２の導光体が設けられ、
前記第１の導光体と前記第２の導光体との先端を覆うように設けられる筒体と、を有し、
前記光照射手段が、
前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、前記第１の導光体より照射されるレーザ光を集光するレンズと、で構成され、
前記受光手段が、前記測定チャンバー内に前記第２の導光体の先端を覆うように設けられる受光用筒体と、該受光用筒体内に設けられ、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光のみ通過させるフィルタと、で構成されてなることを特徴とするガス分析装置。
【請求項２３】
請求項２２において、
前記受光手段が、
前記受光用筒体内に設けられ、周方向に複数の孔が設けられ、前記集光レンズを前記受光用筒体内に支持するレンズ挟持部材を有し、
前記受光用筒体内に供給される不活性ガスを前記測定チャンバー内に導出することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２４】
請求項２２又は２３において、
前記測定部が、
前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、
分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２５】
請求項２２又は２３において、
前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２６】
請求項２２乃至２５の何れか一つにおいて、
前記第２の導光体が前記受光手段で受光されるレーザ光を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項２７】
請求項２２乃至２６の何れか一つにおいて、
複数の前記受光用筒体同士の間に形成される空間内に不活性ガスを供給し、前記測定チャンバー内に導出されることを特徴とするガス分析装置。
【請求項２８】
請求項１乃至２７の何れか一つにおいて、
前記レーザ発振部と前記第１の導光体との間に前記レーザ光のビーム径を調整するビーム径調整手段と、
複数の第１の導光体を含むレーザ光導光管と、を有し、
前記第１の導光体に前記レーザ光のレーザ出力に応じ、前記レーザ光のビーム径を調整して照射させることを特徴とするガス分析装置。
【請求項２９】
請求項１乃至２８の何れか一つにおいて、
前記測定部、前記レーザ発振部が防塵、調温、調湿された環境に設けられることを特徴とするガス分析装置。
【請求項１】
被測定ガスを抜出す被測定ガス抜出し管と、
レーザ光を発振するレーザ発振部と、
該レーザ発振部より発振されたレーザ光を前記被測定ガス抜出し管の測定チャンバー内に照射するための少なくとも１つの光照射手段と、
前記被測定ガスにレーザ光を照射することで発生する散乱光を受光する受光手段と、
受光した散乱光を測定する測定部と、
前記レーザ発振部と前記光照射手段とを連結し、前記レーザ発振部から発振されたレーザ光を前記光照射手段に導光する第１の導光体と、
前記受光手段と前記測定部とを連結し、前記受光手段で受光された散乱光を前記測定部に導光する第２の導光体と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記光照射手段が、
前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、
前記測定チャンバー内に前記第１の導光体の先端を覆うように設けられる筒体と、
前記第１の導光体より照射されるレーザ光を集光するレンズと、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記受光手段が、
前記散乱光が透過可能な窓と、
前記散乱光を集光する集光レンズと、
前記散乱光のみ通過させるフィルタと、
前記散乱光を受光するための受光部と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記測定部が、
前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、
分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項５】
請求項１又は２において、
前記受光手段が、
前記散乱光が透過可能な窓と、
前記散乱光を集光する集光レンズと、
前記散乱光を受光するための受光部と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項７】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記レーザ発振部が、波長が紫外領域の紫外レーザ光を照射し、
前記第１の導光体が前記レーザ発振部より発振される紫外レーザ光の一部を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一つにおいて、
前記受光手段が前記測定チャンバーに少なくとも二つ設けられることを特徴とするガス分析装置。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れか一つにおいて、
前記第２の導光体が、前記散乱光を二つ以上に分岐することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１０】
請求項１において、
前記光照射手段が、
前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、
前記測定チャンバー内に前記第１の導光体の先端を覆うように設けられる内筒と、
前記内筒を覆うように設けられる外筒と、
からなる二重管で形成されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記受光手段が、
前記散乱光が透過可能な窓と、
前記散乱光を集光する集光レンズと、
前記散乱光を受光するための受光部と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記受光手段が、
前記測定チャンバー内に前記第２の導光体の先端を覆うように設けられる筒体と、
該筒体の前記散乱光の入口部に設けられ、前記散乱光を集光する集光レンズと、
前記散乱光を受光するための受光部と、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１３】
請求項１０において、
前記受光手段が、
前記測定チャンバー内に前記散乱光を受光するための受光部を覆うように設けられる内筒と、
前記内筒を覆うように設けられる外筒と、
からなる二重管で形成されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３の何れか一つにおいて、
前記測定部が、
前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、
分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４の何れか一つにおいて、
前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５の何れか一つにおいて、
前記第２の導光体が、前記散乱光を二つ以上に分岐することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６の何れか一つにおいて、
前記第２の導光体が前記受光手段で受光されるレーザ光を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１２、１４乃至１７の何れか一つにおいて、
前記測定チャンバー内に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置。
【請求項１９】
請求項１０乃至１８の何れか一つにおいて、
前記内筒と前記外筒との間に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２０】
請求項１０乃至１８の何れか一つにおいて、
前記内筒内に不活性ガスを供給することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２１】
請求項２０において、
前記光照射手段が、
前記内筒内に前記第１の導光体から照射されるレーザ光を集光するレンズと、
前記内筒内に設けられ、周方向に複数の孔が設けられ、前記レンズを前記内筒内に支持するレンズ挟持部材とを有し、
前記内筒内に供給される不活性ガスを前記測定チャンバー内に導出することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２２】
請求項１において、
前記第１の導光体の周囲に複数の第２の導光体が設けられ、
前記第１の導光体と前記第２の導光体との先端を覆うように設けられる筒体と、を有し、
前記光照射手段が、
前記第１の導光体からレーザ光が照射される照射部と、前記第１の導光体より照射されるレーザ光を集光するレンズと、で構成され、
前記受光手段が、前記測定チャンバー内に前記第２の導光体の先端を覆うように設けられる受光用筒体と、該受光用筒体内に設けられ、前記散乱光を集光する集光レンズと、前記散乱光のみ通過させるフィルタと、で構成されてなることを特徴とするガス分析装置。
【請求項２３】
請求項２２において、
前記受光手段が、
前記受光用筒体内に設けられ、周方向に複数の孔が設けられ、前記集光レンズを前記受光用筒体内に支持するレンズ挟持部材を有し、
前記受光用筒体内に供給される不活性ガスを前記測定チャンバー内に導出することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２４】
請求項２２又は２３において、
前記測定部が、
前記散乱光の特定波長の光を分光する分光器と、
分光器により分光された散乱光を検出するＩＣＣＤカメラと、
を有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２５】
請求項２２又は２３において、
前記測定部が、フォトダイオードを有することを特徴とするガス分析装置。
【請求項２６】
請求項２２乃至２５の何れか一つにおいて、
前記第２の導光体が前記受光手段で受光されるレーザ光を除去するフィルタと連結されていることを特徴とするガス分析装置。
【請求項２７】
請求項２２乃至２６の何れか一つにおいて、
複数の前記受光用筒体同士の間に形成される空間内に不活性ガスを供給し、前記測定チャンバー内に導出されることを特徴とするガス分析装置。
【請求項２８】
請求項１乃至２７の何れか一つにおいて、
前記レーザ発振部と前記第１の導光体との間に前記レーザ光のビーム径を調整するビーム径調整手段と、
複数の第１の導光体を含むレーザ光導光管と、を有し、
前記第１の導光体に前記レーザ光のレーザ出力に応じ、前記レーザ光のビーム径を調整して照射させることを特徴とするガス分析装置。
【請求項２９】
請求項１乃至２８の何れか一つにおいて、
前記測定部、前記レーザ発振部が防塵、調温、調湿された環境に設けられることを特徴とするガス分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１１−８０７６８（Ｐ２０１１−８０７６８Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３０７７１（Ｐ２００９−２３０７７１）
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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