JP2006153815A - ガス成分・濃度測定方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のガス成分濃度分析方法は、ガス通過可能に両端が解放している円筒状ガス流路体の環状内周壁面に沿って真円形状の反射鏡を配置し、前記環状内周壁外方から前記円筒状ガス流路を横切る角度θからビーム光を入射させて前記反射鏡で反射させ、該ビーム光を反射光路が円筒状ガス流路体内で互いに交差すると共に、異なる位置でN回反射させた後、該反射光を光センサーで受光することにより、前記環状ガス流路体内を流れるガス成分濃度を測定することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
また、本発明のガス成分濃度分析方法は、前記反射鏡の面に沿って測定に影響のないガスを噴出させてエアカーテンを形成させることにより、測定対象ガス流による前記反射鏡の反射率低下を防止するようにしたことを特徴とする。
また、本発明のガス成分濃度分析装置は、前記光透過部は円筒形状、前記反射鏡は真円形状であって、前記ビーム光入射角θを前記光透過部の円筒壁の法線方向に対して±45°以内(但し、0°は除く)とする構成を採用した。
また、本発明のガス成分濃度分析装置では、ビーム光の集束機能を持たせるため、前記真円形状の反射鏡は軸方向に凹面形状とした。なお、この凹面形状は軸方向全体でなく光路反射面となる部分的構造であってもよい。また、前記出射窓から出射した透過光ビームは放物面鏡又は凹面鏡を介して前記光センサーで受光するようにした。
更に本発明のガス成分濃度分析装置は、前記環状内周壁のビーム光入射窓とビーム光出射窓が前記円筒壁の複数の異なる軸方向、又は異なる周面位置に配置され、それぞれ異なる波長のビーム光を入射させるようにした。
また、本発明のガス成分濃度分析装置は、前記ビーム光には異なる波長のビーム光が含まれたものを用い、前記光センサーの出力は周波数分離手段を介して異なる波長ごとに分離して、前記円筒状ガス流路体を流れるガスに含まれる複数の成分濃度を同時に測定可能にした。
また、前記反射鏡端部近傍の前記内周壁には環状のガス吹き出しスリットが配置され、測定に影響のないガスを噴出させてエアカーテンを形成させる機能を備えるようにした。
また、前記光透過部をエンジンの排気ノズルに配置して、該排気ノズルを通過する排気ガス中の成分濃度を測定したり、前記光透過部を煙突または焼却炉の排気口に配置して、該煙突または焼却炉の排気口からの排煙成分濃度を測定する。
また、前記反射鏡の面に沿って測定に影響のないガスを噴出させてエアカーテンを形成させる機能を備えた本発明のガス成分濃度分析方法は、測定対象ガス流に含まれる汚染物質の付着を防止し、検出感度に悪影響を及ぼす前記反射鏡の反射率低下を効果的に防止することができる。このことにより、分解掃除のメンテナンス負担が軽減され、長期連続測定を可能にする。
さらに、前記光透過部が円筒形状、前記反射鏡が真円形状としたものは、鏡面が真円形状であるから光路決定のための鏡の位置合わせを必要としない。
また、ガス通過可能に両端が解放している筒状ガス流路体の内周壁面に反射鏡を備え、前記内周壁外方から前記筒状ガス流路を横切る角度(θ)からビーム光を入射させて、該ビーム光の光路が筒状ガス流路断面内を偏りなく経由するように前記反射鏡で複数(N)回反射させることにより、流路内でガスの分布があっても精度の良い測定ができる。また、前記ビーム光入射角θを前記光透過部の円筒壁の法線方向に対して±45°以内(但し、0°は除く)とすることにより、コンパクトな装置でありながら長い透過光路長を確保して検出感度を高めることが出来る。そして、その入射角θを設計変更することにより、光路長を適当な長さに調整することが出来る。
また、本発明のガス成分濃度分析装置は、前記環状内周壁のビーム光入射窓とビーム光出射窓が前記円筒壁の複数の異なる軸方向位置又は周面位置に配置され、それぞれ異なる波長のビーム光を入射させる構成を採用することにより、前記円筒状ガス流路体を流れるガスに含まれる複数の成分濃度を同時に測定することができる。
また、前記ビーム光には異なる波長のビーム光が含まれたものを用い、前記光センサーの出力は周波数分離手段を介して異なる波長ごとに分離して、前記円筒状ガス流路体を流れるガスに含まれる複数の成分濃度を同時に測定可能にした本発明のガス成分濃度分析装置は、1つの光ビーム経路を形成させる単純な構成で複数の成分濃度を同時に測定できる効果を奏する。
なお、本発明のガス分析装置はガス流路に取り付ける形態や、ガス通路の途中に間挿する形態或いは排気口に配置する形態を採ることができる。また、反射鏡5は上述の例のようにガス流路の壁面に配置する他、ガス通路の内周壁面そのものを鏡面としても良い。
また、異なるガスを同時に濃度測定する他の手法として図4に示す形態を採ることができる。これは、ブロードバンドの光源1によってビーム光7には異なる波長のビーム光が含まれたものを用い、周波数多重化された形態のビーム光7が入射窓2aから光透過部2に入射され、該光透過部2内を反復反射して経由する過程で吸収特性に対応した波長の光成分がそれぞれのガスの吸収を受け、出射窓2bを経て出射されたビーム光7は受光センサー3に受光され、該受光センサー3の出力は周波数分離手段16に送られる。この周波数分離手段16において異なる波長ごとに検出信号を分離して、信号処理手段4に出力する。筒状ガス流路体を流れるガスに含まれる複数の成分濃度をそれぞれの波長成分ごとに測定することもできる。この形態の利点は光透過部2を経由する光路を1つで賄うことができるため、周波数分離手段16を備えるだけで、光源1,光ファイバー5,光学素子8,入射窓2a,出射窓2b,受光センサー3を対象ガス毎に備える必要が無く1つ備えれば足り、構造を単純にすることが出来る利点がある。
2a 入射窓 2b 出射窓
3 受光センサー 4 信号処理手段
5 反射鏡 6 制御・信号処理部
7 ビーム光 8 光ファイバー
9 光学素子(コリメーター) 10 光学素子(反射鏡)
11 信号ケーブル 12 ガス導入路
13 ガス室 14 スリット部
15 環状部材 16 周波数分離手段
M 偏向反射鏡
Claims (11)
- ガス通過可能に両端が解放している筒状ガス流路体の内周壁面に反射鏡を備え、前記内周壁外方から前記筒状ガス流路を横切る角度(θ)からビーム光を入射させて、該ビーム光の光路が筒状ガス流路断面内を偏りなく経由するように前記反射鏡で複数(N)回反射させた後、該反射光を光センサーで受光することにより、前記筒状ガス流路体内を流れるガス成分濃度を測定することを特徴とするガス成分濃度分析方法。
- 前記反射鏡の面に沿って測定に影響のないガスを噴出させてエアカーテンを形成させることにより、測定対象ガス流による前記反射鏡の反射率低下を防止するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のガス成分濃度分析方法。
- 光源と光透過部と光センサーと信号処理手段とを備え、前記光透過部は両端が解放された筒形状であって内周壁面には反射鏡が配置されると共に、前記内周壁にはビーム光入射窓とビーム光出射窓が配置され、前記光源はビーム光を前記入射窓に入射し、前記光センサーは前記出射窓からの透過ビーム光を受光する位置に配置されたものであって、前記光透過部を横切るように角度θで入射されたビーム光は、該ビーム光の光路が前記光透過部断面内を偏りなく経由するように前記反射鏡で複数(N)回反射させた後、前記出射窓から透過光ビームを出射させ前記光センサーで受光することにより、前記光透過部内を流れるガス成分濃度を測定することを特徴とするガス成分濃度分析装置。
- 前記光透過部は円筒形状、前記反射鏡は真円形状であって、前記ビーム光入射角θを前記光透過部の円筒壁の法線方向に対して±45°以内(但し、0°は除く)とする請求項3に記載のガス成分濃度分析装置。
- 前記真円形状の反射鏡は軸方向に凹面形状を備えるものとし、ビーム光の集束機能を持たせたことを特徴とする請求項4に記載のガス成分濃度分析装置。
- 前記出射窓から出射した透過光ビームは放物面鏡又は凹面鏡を介して前記光センサーで受光するようにした請求項3乃至5のいずれかに記載のガス成分濃度分析装置。
- 前記筒状内周壁のビーム光入射窓とビーム光出射窓が前記内周壁の複数の異なる軸方向、又は異なる周面位置に配置され、それぞれ異なる波長のビーム光を入射させて、前記円筒状ガス流路体を流れるガスに含まれる複数の成分濃度を同時に測定可能にしたことを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載のガス成分濃度分析装置。
- 前記ビーム光には異なる波長のビーム光が含まれたものを用い、前記光センサーの出力は周波数分離手段を介して異なる波長ごとに分離して、前記円筒状ガス流路体を流れるガスに含まれる複数の成分濃度を同時に測定可能にしたことを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載のガス成分濃度分析装置。
- 前記反射鏡端部近傍の前記内周壁にはガス吹き出しスリットが配置され、測定に影響のないガスを噴出させて鏡面前にエアカーテンを形成させる機能を備えたことを特徴とする請求項3乃至8のいずれかに記載のガス成分濃度分析装置。
- 前記光透過部がエンジンの排気ノズルに配置されたものであり、該排気ノズルを通過する排気ガス中の成分濃度を測定する請求項3乃至9のいずれかに記載のガス成分濃度分析装置。
- 前記光透過部が煙突または焼却炉の排気口に配置されたものであり、該煙突または焼却炉の排気口からの排煙成分濃度を測定する請求項3乃至9のいずれかに記載のガス成分濃度分析装置。
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