JP6386607B2 - ガス分析装置 - Google Patents
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Description
照射部は、煙道を構成する壁の外側に配置され、測定光を煙道内に流れる試料ガス中へ照射する。
第1のリフレクタは、照射部から出射され煙道の中を通過した測定光を反射する。
受光部は、照射部の近傍でかつ壁の外側に配置され、第1のリフレクタで反射された測定光を受光する。
フランジは、煙道の壁に固定されている。
光学ユニット筐体は、照射部と受光部とを収容している。
筒状部材は、フランジから煙道と離れる側に延びて、光学ユニット筐体に連結しているる。
第2のリフレクタは、壁の外側においてフランジと光学ユニット筐体との間で筒状部材内に配置され、測定光を受光部に向けて反射する。
既知物質収容部は、照射部と第2のリフレクタの間および第2のリフレクタと受光部の間の光路上の空間領域に設けられ、照射部から照射される測定光を減衰させないかまたは所定量減衰させる既知物質を収容する。
演算部は、照射部から出射された測定光を第1のリフレクタで反射させて試料ガスの成分濃度を分析するとともに、照射部から出射された測定光を第2のリフレクタで反射させてガス分析装置の既知物質を用いた補正および校正の少なくともいずれか一方を行う。
切替部は、壁の外側に配置され、成分濃度の分析を行うときには第2のリフレクタを光路上から外し、補正及び校正の少なくともいずれか一方を行うときには第2のリフレクタを光路上に配置する。
また、「補正」とは、照射部から測定光を既知物質に対して照射し、当該既知物質を透過した測定光を受光して行うゼロ補正を含み、「校正」とは、照射部から測定光を既知物質に対して照射し、当該既知物質を透過した測定光を受光して行うゼロ校正およびスパン校正を含むものである。
また、「測定光を減衰させない」とは、測定光を完全に透過させることである。そのような性質を有する既知物質としては、例えばゼロガスが挙げられる。
この装置では、エアシリンダからの力によって第2のリフレクタが光路上に戻されたときに、位置決め機構によって第2のリフレクタが同じ向きと同じ位置に位置決めされる。特に、位置決めのための複雑な機構又は特別なエネルギー源が不要になるので、コストが低くなる。
この装置では、エアシリンダが第2のリフレクタ及びホルダを軸受部材に向けて押すと、ホルダの凸部が軸受部材の凹部に嵌り込む。このとき、上記形状によって凸部は凹部に対して回転方向に移動を許容された状態で凹部に近づいていき、最後に、凸部の第2平面が凹部の第1平面に相補的に当接する。この状態で、凸部は凹部に対して移動方向及び回転方向に移動不能になる。このようにして、第2のリフレクタが常に同じ向きと同じ位置に位置決めされる。
以下、本発明の第1実施形態に係るガス分析装置100について説明する。ガス分析装置100は、いわゆるプローブ方式のガス分析装置である。図1は、本発明の第1実施形態に係るガス分析装置の外観構成図である。図2は、図1に示すガス分析装置のA−A断面を含む図であり、ガス濃度分析モードを示す図である。図3は、図1に示すガス分析装置のA−A断面を含む図であり、補正モードまたは校正モードを示す図である。
まず、通常のガス濃度分析を行う場合について説明する。
ユーザは、演算部7に対して、ガス濃度分析の実行を指示する。すると、図2、4に示されるように、切替部8によって第2のリフレクタ5が照射部2から出射される測定光Lbの光路から外される。照射部2から出射された測定光Lbはプローブ管9内の試料ガスSgを通過して第1のリフレクタ3に反射され、その反射された測定光Lbは再度試料ガスSgを通過して受光部4に受光される。測定光Lbは、試料ガスSgを通過する際にその一部が試料ガスSgに吸収される。演算部7は、受光部4おいて得られた測定光Lbの情報と、照射部2から照射された時点の測定光Lbの情報との差分から、試料ガスSgでの測定光Lbの吸収量を求め、当該吸収量に基づいて試料ガスSgに含まれる所定成分の濃度を算出することができる。
ユーザは、演算部7に対して、補正の実行を指示する。すると、図3、5に示されるように、切替部8によって第2のリフレクタ5が照射部2から出射される測定光Lbの光路上に配置される。照射部2から出射された測定光Lbは既知物質収容部6内に供給されたゼロガスを通過して第2のリフレクタ5に反射され、その反射された測定光Lbは再度既知物質収容部6内のゼロガスを通過して受光部4に受光される。演算部7は、受光部4おいて得られた測定光Lbの情報と、照射部2から照射された時点の測定光Lbの情報との差分から、ゼロ補正用の基準値を算出することができる。演算部7は、算出した基準値を用いて、ガス分析装置100のゼロ補正を行う。ゼロ補正の実行は、例えば、1時間毎に行うとよい。なお、ゼロ補正は、ユーザの指示で逐一行われるようにしてもよいし、自動的に定期的な実行が行われるようにしてもよい。
ゼロ補正とスパン校正を行う場合には、既知物質収容部6に、ゼロガスとスパンガスを交互に入れるとともに、図3,5に示されるように、切替部8によって第2のリフレクタ5が照射部2から出射される測定光Lbの光路上に配置されるようにすればよい。ゼロガス導入時には、照射部2から出射された測定光Lbは既知物質収容部6内に供給されたゼロガスを通過して第2のリフレクタ5に反射され、その反射された測定光Lbは再度既知物質収容部6内のゼロガスを通過して受光部4に受光される。演算部7は、受光部4おいて得られた測定光Lbの情報と、照射部2から照射された時点の測定光Lbの情報との差分から、ゼロ補正用の基準値を算出することができる。そして、スパンガス導入時には、照射部2から出射された測定光Lbは既知物質収容部6内に供給されたスパンガスを通過して第2のリフレクタ5に反射され、その反射された測定光Lbは再度既知物質収容部6内のスパンガスを通過して受光部4に受光される。演算部7は、受光部4おいて得られた測定光Lbの情報と、照射部2から照射された時点の測定光Lbの情報との差分から、スパン校正用の基準値を算出することができる。演算部7は、ゼロガス導入時およびスパンガス導入時にそれぞれ算出した基準値を用いて、ガス分析装置100の校正を行う。校正の実行は、例えば、1時間毎に行うとよい。なお、校正は、ユーザの指示で逐一行われるようにしてもよいし、自動的に定期的な実行が行われるようにしてもよい。
以下、本発明の第2実施形態に係るガス分析装置200について説明する。ガス分析装置200は、いわゆるオープンパス方式のガス分析装置である。図8は、本発明の第2実施形態に係るガス分析装置の内部構成を示す断面図であり、ガス濃度分析モードを示す図である。図9は、本発明の第2実施形態に係るガス分析装置の内部構成を示す断面図であり、ゼロ補正モードを示す図である。第2実施形態については、主として第1実施形態と異なる点について説明し、第1実施形態と同様の構成については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
まず、通常のガス濃度分析を行う場合について説明する。
ユーザは、演算部7に対して、ガス濃度分析の実行を指示する。すると、図8に示されるように、切替部8によって第2のリフレクタ5が照射部2から出射される測定光Lbの光路から外される。照射部2から出射された測定光Lbは煙道1内の試料ガスSgを通過して第1のリフレクタ3に反射され、その反射された測定光Lbは再度煙道1内の試料ガスSgを通過して受光部4に受光される。測定光Lbは、試料ガスSgを通過する際にその一部が試料ガスSgに吸収される。演算部7は、受光部4おいて得られた測定光Lbの情報と、照射部2から照射された時点の測定光Lbの情報との差分から、試料ガスSgでの測定光Lbの吸収量を求め、当該吸収量に基づいて試料ガスSgに含まれる所定成分の濃度を算出することができる。
ユーザは、演算部7に対して、ゼロ補正の実行を指示する。すると、図9に示されるように、切替部8によって第2のリフレクタ5が照射部2から出射される測定光Lbの光路上に配置される。照射部2から出射された測定光Lbは既知物質収容部6内のゼロガスを通過して第2のリフレクタ5に反射され、その反射された測定光Lbは再度既知物質収容部6内のゼロガスを通過して受光部4に受光される。演算部7は、受光部4おいて得られた測定光Lbの情報と、照射部2から照射された時点の測定光Lbの情報との差分から、ゼロ補正用の基準値を算出することができる。演算部7は、算出した基準値を用いて、ガス分析装置200のゼロ補正を行う。ゼロ補正の実行は、例えば、1時間毎に行うとよい。なお、ゼロ補正は、ユーザの指示で逐一行われるようにしてもよいし、自動的に定期的な実行が行われるようにしてもよい。
図10〜図13を用いて、第3実施形態を説明する。第3実施形態は、第2のリフレクタ5を支持する構造のみが前記実施形態と異なる。図10は、第3実施形態における切替部の構成を示す断面図であって、補正モードまたは校正モードを示す図である。図11は、軸受の斜視図である。図12は、軸受の平面図である。図13は、図10の部分拡大図である。
図10に示すように、この実施形態では、進退移動機構は、エアシリンダ84が第2のリフレクタ5を光路上に戻すときに第2のリフレクタ5を常に同じ向きと同じ位置を位置決めするための位置決め機構101を有している。
軸受部材102は、図11に示すように、板状の部材である。軸受部材102には、上面に開口した凹部105が形成されている。凹部105は、概ね円錐形状である。凹部105は、円錐面106を有している。凹部105には、円周方向の一部において凹部105の円錐面106の外径より内側から底部に向かって延びる第1平面107が形成されている。第1平面107は、底部に向かって幅が狭くなる台形状になっている。なお、第1平面107の上縁107aは、照射部2及び受光部4側に配置されており、上縁107aは光路に対して垂直である。
なお、第1平面107と第2平面103bは、第2のリフレクタ5の反射面を向けたい側に形成されている。
特に、エアシリンダ84が第2のリフレクタ5を押すだけで、位置決め機構101によって第2のリフレクタ5の向き及び移動方向の位置が精度良く決められる。
凹部105の構造は上記実施形態と同じである。
ミラーホルダ104の凸部113は、概ね円錐形状である。凸部113は、円錐面113aを有している。また、凸部103は、円周方向の一部に第2平面113bが形成されている。第2平面113bは、円錐面113aの一部を内側に削られたように形成されており、形状及び大きさは第1平面107に対応している。
特に、エアシリンダ84が第2のリフレクタ5を押すだけで、位置決め機構101によって第2のリフレクタ5の向き及び移動方向の位置が精度良く決められる。
軸受部材112は、図15に示すように、板状の部材である。軸受部材112には、上面に開口した凹部115が形成されている。凹部115は、概ね円錐形状である。凹部115は、円錐面106を有している。凹部115には、円周方向の一部において凹部115の外径より内側から底部に向かって延びる第1平面117が形成されている。第1平面117は、底部に向かって幅が狭くなる台形状になっている。なお、第1平面117の上縁117aは、照射部2及び受光部4側に配置されており、上縁107aは光路に対して垂直である。
図示していないが、ミラーホルダの凸部には、第1平面117、第3平面118及び第4平面119に相補的に当接可能な形状の面を有している。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
1 煙道
1a 煙道壁
3 第1のリフレクタ
4 受光部
5 第2のリフレクタ
6 既知物質収容部
7 演算部
8 切替部
81 ばね
82、820 ばね機構
83、830 空気圧機構
84 エアシリンダ
841 一方の空気室
842 他方の空気室
85 供給側バルブ
86 排出側バルブ
87 ピストン
88 ロッド
9 プローブ管
91 導入孔
11 光学ユニットの筐体
12 光学窓
14、16 パージエア導入口
15 フランジ
17、18 孔
19 第1のユニット
20 第2のユニット
Lb 測定光
Sg 試料ガス
Claims (4)
- 煙道を流れる試料ガス中の所定成分濃度を分析するガス分析装置であって、
前記煙道内に配置された内側部分及び前記煙道外に配置された外側部分を有し、前記内側部分には試料ガスを内部に導入する導入孔が形成されている、筒状のプローブ管と、
前記煙道を構成する壁の外側に配置され、測定光を前記煙道内に流れる前記試料ガス中へ照射する照射部と、
前記プローブ管の前記内側部分の先端部に配置され、前記照射部から出射され前記プローブ管の前記内側部分内の前記試料ガスの中を通過した測定光を反射するため第1のリフレクタと、
前記壁の外側に配置され、前記第1のリフレクタで反射された測定光を受光する受光部と、
前記プローブ管を前記煙道を構成する前記壁に固定するためのものであり、前記壁に固定されるフランジと、
前記プローブ管の前記外側部分に配置され、前記測定光を前記受光部に向けて反射する第2のリフレクタと、
前記プローブ管の前記外側部分において、前記照射部と前記第2のリフレクタの間および当該第2のリフレクタと前記受光部の間の光路上の空間領域に設けられ、前記照射部から照射される測定光を減衰させないかまたは所定量減衰させる既知物質を収容する既知物質収容部と、
前記プローブ管の前記外側部分に接続され、前記照射部及び前記受光部が収容された光学ユニット筐体と、
前記照射部から出射された測定光を前記第1のリフレクタで反射させて前記試料ガスの成分濃度を分析するとともに、前記照射部から出射された測定光を前記第2のリフレクタで反射させて前記ガス分析装置の前記既知物質を用いた補正及び校正の少なくともいずれか一方を行う演算部と、
前記壁の外側に配置され、前記成分濃度の分析を行うときには前記第2のリフレクタを前記光路上から外し、前記補正及び前記校正の少なくともいずれか一方を行うときには前記第2のリフレクタを前記光路上に配置する切替部と、
を備えたガス分析装置。 - 前記切替部は、前記第2のリフレクタを前記光路上から外すことと、当該光路上に配置することができる進退移動機構を有する、請求項1に記載のガス分析装置。
- 前記進退移動機構は、エアシリンダと、前記エアシリンダが前記第2のリフレクタを前記光路上に配置するときに前記第2のリフレクタを常に同じ向きと同じ位置を位置決めするための位置決め機構とを有している、請求項2に記載のガス分析装置。
- 前記位置決め機構は、前記第2のリフレクタに固定されたホルダと、前記ホルダを受け止める軸受部材とを有し、
前記軸受部材は、円錐形状の凹部を有しており、
前記ホルダは、円錐形状又は球形状の凸部を有しており、
前記凹部には、円周方向の一部において前記凹部の外径より内側から底部に向かって延びる第1平面が形成されており、
前記凸部には、前記第1平面に対して相補的に当接可能な第2平面が形成されている、請求項3に記載のガス分析装置。
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