WO2016174759A1 - レーザ式ガス分析計 - Google Patents
レーザ式ガス分析計 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016174759A1 WO2016174759A1 PCT/JP2015/062948 JP2015062948W WO2016174759A1 WO 2016174759 A1 WO2016174759 A1 WO 2016174759A1 JP 2015062948 W JP2015062948 W JP 2015062948W WO 2016174759 A1 WO2016174759 A1 WO 2016174759A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- gas
- cell
- analysis target
- gas cell
- unit
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 93
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 110
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 528
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 39
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 18
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 235000012055 fruits and vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 206010022000 influenza Diseases 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
Definitions
- the present invention relates to a laser gas analyzer that measures the gas concentration of a measurement target gas contained in an analysis target gas such as exhaust gas.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2009-47677.
- This conventional laser gas analyzer performs, for example, gas analysis of exhaust gas passing through the inside of a flue.
- Two flanges are fixed at opposite positions on the wall of the flue pipe.
- the light emitting part and the light receiving part are respectively fixed to the flanges.
- the light emitting unit emits laser light into the flue, and the light receiving unit receives the laser light absorbed by the measurement target gas in the exhaust gas in the flue.
- concentration of the measuring object gas in exhaust gas is measured based on the intensity
- the laser gas analyzer needs to secure a flue diameter (optical path length) of 0.5 m or more as a product installation specification.
- the diameter of the ship's flue is, for example, about 0.2 m in the case of the exhaust gas flue of a diesel engine for power generation. If a prior art laser gas analyzer is directly adopted for a small-diameter flue, the optical path length is There was a problem of being short. In a laser gas analyzer, if the optical path length is short, it is difficult to accurately measure a low-concentration gas for reasons described later. It is necessary to measure particularly low-concentration gas due to the strict emission regulations of harmful substances, but it is difficult to accurately analyze low-concentration gas depending on the size of the flue diameter.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and the object thereof is to adopt a structure in which the optical axis is unlikely to be easily installed, and to be measured in an analysis target gas.
- An object of the present invention is to provide a laser type gas analyzer that accurately analyzes the gas concentration of a gas over a long period of time.
- the first invention is A gas introduction part having an opening disposed in a flow path through which the analysis target gas flows, and introducing the analysis target gas in the flow path through the opening;
- a cylindrical gas cell that communicates with the gas introduction unit and into which an analysis target gas is introduced into an internal measurement space;
- a gas deriving unit communicating with the gas cell and deriving an analysis target gas from the measurement space of the gas cell;
- a light emitting unit that is arranged and fixed on one end side of the gas cell, and irradiates the analysis target gas in the measurement space of the gas cell with a laser beam;
- a light receiving unit that is arranged and fixed on the other end side of the gas cell, receives a laser beam that has passed through the gas to be analyzed, and outputs a detection signal; It was set as the laser type gas analyzer provided with.
- a gas introduction part having an opening disposed in a flow path through which the analysis target gas flows, and introducing the analysis target gas in the flow path through the opening;
- a cylindrical gas cell that communicates with the gas introduction unit and into which an analysis target gas is introduced into an internal measurement space;
- a plurality of gas deriving portions communicating with the gas cell and deriving an analysis target gas from the measurement space of the gas cell;
- a light emitting unit that is arranged and fixed on one end side of the gas cell, and irradiates the analysis target gas in the measurement space of the gas cell with a laser beam;
- a light receiving unit that is arranged and fixed on the other end side of the gas cell, receives a laser beam that has passed through the gas to be analyzed, and outputs a detection signal;
- the plurality of gas outlets communicate with the gas cell such that a part thereof is located between the light emitting part and the gas introducing part, and the rest is located between the gas introducing part and the light receiving part.
- a gas introduction part having an opening disposed in a flow path through which the analysis target gas flows, and introducing the analysis target gas in the flow path through the opening;
- a cylindrical gas cell that communicates with the gas introduction unit and into which an analysis target gas is introduced into an internal measurement space;
- a plurality of gas deriving portions communicating with the gas cell and deriving an analysis target gas from the measurement space of the gas cell;
- a plurality of purge gas introduction portions that communicate with the gas cell and introduce purge gas into the measurement space of the gas cell;
- a light emitting unit that is arranged and fixed on one end side of the gas cell, and irradiates the analysis target gas in the measurement space of the gas cell with a laser beam;
- a light receiving unit that is arranged and fixed on the other end side of the gas cell, receives a laser beam that has passed through the gas to be analyzed, and outputs a detection signal;
- the plurality of gas outlets communicate with the gas cell such that a part thereof is located between the light emitting part and the gas
- the fourth invention is A gas introduction part having an opening disposed in a flow path through which the analysis target gas flows, and introducing the analysis target gas in the flow path through the opening;
- a cylindrical gas cell that communicates with the gas introduction unit and into which an analysis target gas is introduced into an internal measurement space;
- a gas deriving unit communicating with the gas cell and deriving an analysis target gas from the measurement space of the gas cell;
- An introduction side valve for opening and closing the gas introduction part;
- a lead-out side valve for opening and closing the gas lead-out part;
- a light emitting unit that is arranged and fixed on one end side of the gas cell, and irradiates the analysis target gas in the measurement space of the gas cell with a laser beam;
- a light receiving unit that is arranged and fixed on the other end side of the gas cell, receives a laser beam that has passed through the gas to be analyzed, and outputs a detection signal; It was set as the laser type gas analyzer provided with.
- a gas introduction part having an opening disposed in a flow path through which the analysis target gas flows, and introducing the analysis target gas in the flow path through the opening;
- a cylindrical gas cell that communicates with the gas introduction unit and into which an analysis target gas is introduced into an internal measurement space;
- a plurality of gas deriving portions communicating with the gas cell and deriving an analysis target gas from the measurement space of the gas cell;
- An introduction side valve for opening and closing the gas introduction part;
- a plurality of outlet side valves that respectively open and close the plurality of gas outlet parts;
- a light emitting unit that is arranged and fixed on one end side of the gas cell, and irradiates the analysis target gas in the measurement space of the gas cell with a laser beam;
- a light receiving unit that is arranged and fixed on the other end side of the gas cell, receives a laser beam that has passed through the gas to be analyzed, and outputs a detection signal;
- the plurality of gas outlets communicate with the gas cell such that a part thereof is located between the light
- a gas introduction part having an opening disposed in a flow path through which the analysis target gas flows, and introducing the analysis target gas in the flow path through the opening;
- a cylindrical gas cell that communicates with the gas introduction unit and into which an analysis target gas is introduced into an internal measurement space;
- a plurality of gas deriving portions communicating with the gas cell and deriving an analysis target gas from the measurement space of the gas cell;
- a plurality of purge gas introduction portions that communicate with the gas cell and introduce purge gas into the measurement space of the gas cell;
- An introduction side valve for opening and closing the gas introduction part;
- a plurality of outlet side valves that respectively open and close the plurality of gas outlet parts;
- a light emitting unit that is arranged and fixed on one end side of the gas cell, and irradiates the analysis target gas in the measurement space of the gas cell with a laser beam;
- a light receiving unit that is arranged and fixed on the other end side of the gas cell, receives a laser beam that has passed through the gas to be analyzed, and
- a laser type gas analyzer that is easy to install and that accurately analyzes the gas concentration of a measurement target gas over a long period of time by adopting a structure in which the optical axis is unlikely to occur. it can.
- FIG. 1 is a configuration diagram of a laser type gas analyzer 1 of the present embodiment.
- the thick arrow indicates the electric signal path
- the thin arrow indicates the flow path of the analysis target gas. This arrow is also illustrated in FIGS. 2 to 6.
- the laser gas analyzer 1 includes a light emitting unit 10, a gas cell 20, a light receiving unit 30, a duct side gas introducing unit 40, and a duct side gas deriving unit 80.
- An analysis processing unit 50 is connected to the light receiving unit 30.
- the analysis processing unit 50 may be disposed around the light receiving unit 30 or may be disposed at a remote location via a communication cable.
- the gas cell 20 is supported by the duct side gas introduction part 40 and the duct side gas outlet part 80 fixed to the duct 70, and the laser type gas analyzer 1 and the duct 70 are fixed integrally. Has been.
- This laser type gas analyzer 1 forms the gas introduction part of the present invention by the duct side gas introduction part 40 and the cell side gas introduction part 22, and the cell side gas lead part 23 and the duct side gas lead part 80 of the present invention.
- a gas outlet is formed.
- the light emitting unit 10 includes a laser element that emits laser light having a predetermined wavelength.
- the predetermined wavelength is a wavelength at which the measurement target gas included in the analysis target gas absorbs the laser light.
- the laser light has a wavelength at which SO gas or SO 2 gas absorbs light.
- the light emitting unit 10 has a light transmission window, and the analysis target gas does not enter the light emitting unit 10.
- the gas cell 20 further includes a measurement space 21 and a cell-side gas introduction unit 22.
- the gas cell 20 is a cylindrical body, and a measurement space 21 is formed therein.
- the measurement space 21 is a closed space defined by the inner wall of the gas cell 20, the light transmission window of the light emitting unit 10, and the light transmission window of the light receiving unit 30.
- the inner wall of the gas cell 20 can be, for example, a polished stainless steel inner surface. This prevents adsorption of particulate matter (PM) contained in the analysis target gas as much as possible.
- a cell-side gas introduction unit 22 communicates, and the analysis target gas is introduced into the measurement space 21 of the gas cell 20 through the cell-side gas introduction unit 22.
- the light receiving unit 30 includes a light receiving element having sensitivity to the emission wavelength of the laser light emitted from the laser element of the light emitting unit 10.
- the measurement target gas contained in the analysis target gas absorbs light, and the gas concentration of the measurement target gas included in the analysis target gas at a predetermined ratio. Accordingly, the laser beam having a reduced intensity arrives.
- the light receiving unit 30 receives the laser light and outputs a detection signal corresponding to the light intensity.
- the light receiving unit 30 has a light transmission window, and the analysis target gas does not enter the light receiving unit 30.
- the optical detection system including the gas cell 20, the light emitting unit 10, and the light receiving unit 30 is all disposed outside the duct 70, and has a high degree of freedom in mechanical design. Therefore, a structure in which the light emitting unit 10 and the light receiving unit 30 are mechanically firmly fixed to the highly rigid gas cell 20 can be employed, which is strong against vibration and can hardly cause an optical axis shift due to the vibration. it can. Even if mechanical distortion occurs in the duct 70 due to temperature fluctuations of the analysis target gas or vibration due to wave winds, the optical detection system including the light emitting unit 10, the gas cell 20, and the light receiving unit 30 has the distortion of the duct 70. Since it is not easily affected, optical axis misalignment does not occur.
- the optical axis can be easily aligned, and high-precision detection is possible. Furthermore, since processing is performed with the gas cell 20 alone, it is easy to increase the mechanical accuracy such as the parallelism of the end face of the gas cell 20, and the optical axis alignment is also easy in this respect.
- the duct-side gas introduction unit 40 is provided with an opening 41 near the center of the flow path 71 of the duct 70 through which the analysis target gas flows, and introduces the analysis target gas in the flow path 71 into the gas cell 20.
- the duct side gas introduction part 40 is connected and fixed so as to communicate with the cell side gas introduction part 22. At the connection location, the gas to be analyzed does not leak due to a seal or the like that enhances airtightness.
- the analysis processing unit 50 inputs a detection signal indicating the output intensity of the laser light from the light receiving unit 30.
- the analysis processing unit 40 calculates the gas concentration of the measurement target gas in the measurement space 21 of the gas cell 20.
- the principle of measurement is an absorption method based on the Lambert-Beer law expressed by the following equation (1).
- P 1 is the output intensity of the laser light that has passed through the measurement target gas flowing in the measurement space 21
- P 0 is the output intensity of the laser light that does not pass through the measurement target gas
- ⁇ is the molar extinction coefficient
- c is The gas concentration, L, represents the optical path length.
- the molar extinction coefficient ⁇ is uniquely determined by determining the type of gas and the wavelength of the light source, and since the optical path length L is constant, the ratio between the output intensities P 1 and P 0 is an exponential function of the gas concentration c.
- the output intensities P 1 and P 0 are measured, and the gas concentration is detected by the above equation ( 1).
- Such a laser gas analyzer 1 detects light absorption by the measurement target gas. That is, compared with the case where there is no light absorption by the measurement target gas, the light intensity of the laser light received by the light receiving unit 30 decreases when there is light absorption, and therefore, the correlation between the light intensity decrease amount and the gas concentration. Use to measure the gas concentration.
- the gas cell 20 is employed so that the measurement space 21 has a sufficiently long optical path length.
- the optical path length is affected by the flue diameter.
- the gas cell 20 is independent of the duct 70, and the shape of the gas cell 20 is arbitrary. Therefore, the gas cell 20 can be lengthened in accordance with the required accuracy, and the required optical path length can be ensured.
- the light receiving unit 30 performs the calculation, and the calculated concentration is converted into digital data and transmitted to the analysis processing unit 50 at a remote location via a communication cable.
- the analysis processing unit 50 may perform various types of analysis using the density data.
- Various forms of the light receiving unit 30 and the analysis processing unit 50 can be employed.
- the duct 70 is a part of a flue and is formed of a steel pipe or the like, and a flow path 71 is formed therein.
- the opening 41 of the duct side gas introduction part 40 faces the flow direction of the analysis target gas flowing in the flow channel 71.
- the analysis target gas introduced through the opening 41 is introduced into the measurement space 21 while suppressing pressure loss. Since the analysis target gas is introduced into the measurement space 21 of the gas cell 20, it is necessary to consider that the gas cell 20 is contaminated with the analysis target gas.
- the analysis target gas is, for example, gas after purifying exhaust gas from a marine diesel engine through an electric dust collector, an economizer, and a scrubber.
- Such an analysis target gas includes a very small amount of particulate matter (PM) and a low concentration measurement target gas, but is a relatively clean gas, and even if it stays in the measurement space 21, there is little influence.
- Such an analysis target gas is irradiated with a laser beam, and the detection light after being absorbed is received to detect the gas concentration based on the principle as described above.
- the duct side gas introduction unit 40 is fixed to the cell side gas introduction unit 22 in advance, and the duct side gas extraction unit 80 is fixed to the cell side gas extraction unit 23 in advance.
- the gas outlet 80 is inserted through the hole of the duct 70.
- the duct-side gas introduction part 40 and the dust-side gas lead-out part 80 are previously attached to the duct 70, and then the cell-side gas introduction part 22 is fixed to the duct-side gas introduction part 40 and the duct-side gas lead-out part
- the cell side gas outlet 23 may be fixed to 80.
- the laser gas analyzer 1 described above has the following advantages. (1) In the laser gas analyzer 1 of the present invention, the gas cell 20 is disposed outside the duct 70, and the light emitting unit 10 and the light receiving unit 30 are firmly fixed to both ends of the gas cell 20, thereby allowing wind and rain of the ship.
- the structure is strong against vibrations caused by waves and waves, and is less likely to cause optical axis misalignment due to the effects of flue vibration including the duct 70. Further, even if the mechanical distortion of the flue including the duct 70 increases due to the vibration, the gas cell 20 arranged outside the duct 70 is not affected by this distortion. This avoids a situation where the optical axis is shifted. These effects reduce the possibility that accurate analysis cannot be performed during voyage due to optical axis misalignment.
- the gas cell 20 is disposed outside the duct 70, and in addition, the measurement space 21 of the gas cell 20 becomes substantially parallel to the direction in which the flow path 71 of the duct 70 extends. Because of the structure, even with a minimum 0.2m flue on a ship, the design flexibility is high, so the length of the gas cell 20 can be set freely, and the optical path length is sufficient to match the required accuracy. Low concentration gas can be accurately measured as a length. Accurate analysis of low-concentration gas is possible regardless of the size of the flue.
- the optical axis adjustment largely depends on the structure and mechanical accuracy of the gas cell 20. In other words, the optical axis from the light emitting unit 10 to the light receiving unit 30 is not affected by the work of attaching the gas cell 20 to the duct 70. Therefore, the laser gas analyzer 1 can be easily attached to the duct 70.
- the laser gas analyzer 2 includes a light emitting unit 10, a gas cell 20, a light receiving unit 30, a duct side gas introducing unit 40, a first duct side gas deriving unit 81, and a second duct side gas deriving unit 82. At least.
- the gas cell 20 includes a cell side gas introduction unit 22, a first cell side gas derivation unit 24, and a second cell side gas derivation unit 25.
- An analysis processing unit 50 is connected to the light receiving unit 30.
- the gas cell 20 is supported by a duct side gas introduction part 40, a first duct side gas lead part 81, and a second duct side gas lead part 82 fixed to the duct 70.
- the gas analyzer 2 and the duct 70 are fixed integrally.
- the duct side gas introduction part 40 is fixed in advance to the cell side gas introduction part 22, the first duct side gas lead part 81 is fixed in advance to the first cell side gas lead part 24, and the second cell side gas lead part 25, the second duct side gas outlet 82 is fixed in advance, and the duct side gas inlet 40, the first duct side gas outlet 81, and the second duct side gas outlet 82 are inserted into the holes of the duct 70. .
- the duct side gas introduction part 40, the first duct side gas lead part 81, and the second duct side gas lead part 82 are previously attached to the duct 70, and then the cell side gas introduction part is connected to the duct side gas introduction part 40. 22 is fixed, the first cell side gas outlet 24 is fixed to the first duct side gas outlet 81, and the second cell side gas outlet 25 is fixed to the second duct side gas outlet 82. May be.
- such a laser gas analyzer 2 has a gas introduction according to the present invention particularly by the duct side gas introduction part 40 and the cell side gas introduction part 22. And communicates with the gas cell 20 so that the flow path between the first cell side gas outlet 24 and the first duct side gas outlet 81 is located between the light emitting unit 10 and the cell side gas inlet 22. A first gas outlet part is formed, and a flow path between the second cell side gas outlet part 25 and the second duct side gas outlet part 82 is positioned between the cell side gas inlet part 22 and the light receiving part 30. The difference is that a second gas lead-out portion communicating with the gas cell 20 is formed.
- the measurement space 21 and flow path of the duct side gas introduction part 40, the cell side gas introduction part 22, and the gas cell 20 are formed, and are branched to be referred to as a first cell side gas lead part 24 and a first duct side gas lead part 81.
- the difference is that the first flow path and the second flow path, that is, the second cell-side gas outlet 25 and the second duct-side gas outlet 82 are formed.
- the gas to be analyzed is introduced into the vicinity of the center of the measurement space 21 of the gas cell 20, particularly via the duct side gas introduction part 40 and the cell side gas introduction part 22, and further branches to the first cell. Derived in two places from the first flow path called the side gas lead-out part 24 and the first duct side gas lead-out part 81 and the second flow path as the second cell-side gas lead-out part 25 and the second duct side gas lead-out part 82 Is done.
- the laser gas analyzer 3 includes a light emitting unit 10, a gas cell 20, a light receiving unit 30, a duct side gas introducing unit 40, a first duct side gas deriving unit 81, and a second duct side gas deriving unit 82.
- Two purge gas introduction units 90 are provided at least.
- the gas cell 20 includes a cell side gas introduction unit 22, a first cell side gas derivation unit 24, and a second cell side gas derivation unit 25.
- An analysis processing unit 50 is connected to the light receiving unit 30.
- the gas cell 20 is supported by the duct side gas introduction part 40, the first duct side gas lead part 81, and the second duct side gas lead part 82 fixed to the duct 70,
- the laser gas analyzer 3 and the duct 70 are fixed integrally.
- such a laser gas analyzer 3 has a single purge gas introduction unit 90 in the vicinity of the light emitting unit 10 and the light emitting unit 10.
- the purge cell introduction unit 90 communicates with the gas cell 20 so as to be positioned between the first cell side gas deriving unit 24, and one purge gas introduction unit 90 is in the vicinity of the light receiving unit 30 and the light receiving unit 30 and the second cell side gas deriving unit 25.
- the purge gas is introduced in the vicinity of the light emitting unit 10 and the light receiving unit 30 in communication with the gas cell 20 so as to be positioned between the light emitting unit 10 and the light receiving unit 30.
- a purge gas is blown around the light emitting unit 10, and the purge gas is derived from the first cell side gas deriving unit 24 and the first duct side gas deriving unit 81, thereby causing the purge gas in the vicinity of the light emitting unit 10.
- the gas to be analyzed is less likely to approach the transparent window of the light emitting unit 10, and the purge gas is blown around the light receiving unit 30 to generate the second cell side gas deriving unit 25 and the second duct side gas deriving unit 82.
- the purge gas By deriving the purge gas from the gas, the flow of the purge gas is formed in the vicinity of the light emitting unit 10 to make it difficult for the analysis target gas to approach the transparent window of the light receiving unit 30. Note that the laser light is not absorbed even in the presence of the purge gas, so that the measurement is not affected.
- the measurement target gas is introduced into the vicinity of the center of the measurement space 21 of the gas cell 20 via the duct side gas introduction part 40 and the cell side gas introduction part 22, and further branches to the first cell. Derived in two places from the first flow path called the side gas lead-out part 24 and the first duct side gas lead-out part 81 and the second flow path as the second cell-side gas lead-out part 25 and the second duct side gas lead-out part 82.
- the measurement target gas does not easily reach the light transmission window of the light emitting unit 10 or the light receiving unit 30 and does not stay in the measurement space 21 of the gas cell 20. Therefore, particulate matter (PM) or the like is less likely to adhere to the wall surface of the measurement space 21 of the gas cell 20 and the light transmission windows of the light emitting unit 10 and the light receiving unit 30, and high-precision detection is possible over a long period of time. This has the effect of improving the accuracy and stability of gas concentration measurement.
- PM particulate matter
- the laser gas analyzer 4 includes at least a light emitting unit 10, a gas cell 20, a light receiving unit 30, a duct side gas introducing unit 40, a duct side gas deriving unit 80, an introducing side valve 101, a deriving side valve 102, and a control unit 110.
- the gas cell 20 includes a cell side gas introduction part 22 and a cell side gas lead-out part 23.
- An analysis processing unit 50 is connected to the light receiving unit 30, and a control unit 110 is connected to the introduction side valve 101 and the outlet side valve 102.
- the analysis processing unit 50 and the control unit 110 may be arranged around the light receiving unit 30 or may be arranged at a remote location via a communication cable.
- the gas cell 20 is supported by the duct side gas introduction part 40 and the duct side gas outlet part 80 fixed to the duct 70, and the laser type gas analyzer 4 and the duct 70 are connected. It is fixed integrally.
- This laser type gas analyzer 4 includes an introduction side valve 101 between the cell side gas introduction part 22 and the duct side gas introduction part 40 in addition to the configuration of the laser type gas analyzer 1 of the first embodiment of FIG.
- a derivation side valve 102 is additionally arranged between the cell side gas derivation unit 23 and the duct side gas derivation unit 80.
- the inlet side valve 101 and the outlet side valve 102 can be controlled to open and close by the control unit 110 or manually.
- the inlet side valve 101 and the outlet side valve 102 are opened and the gas to be analyzed is introduced into the measurement space 21 of the gas cell 20.
- the inlet side valve 101 and the outlet side valve 102 are closed.
- the gas to be analyzed is not introduced into the measurement space 21 of the gas cell 20.
- the laser gas analyzer 5 includes a light emitting unit 10, a gas cell 20, a light receiving unit 30, a duct side gas introducing unit 40, a first duct side gas deriving unit 81, a second duct side gas deriving unit 82, an introduction side valve 101, a first side.
- a first outlet side valve 103, a second outlet side valve 104, and a control unit 110 are provided.
- the gas cell 20 includes a cell side gas introduction unit 22, a first cell side gas derivation unit 24, and a second cell side gas derivation unit 25.
- An analysis processing unit 50 is connected to the light receiving unit 30, and a control unit 110 is connected to the introduction side valve 101, the first derivation side valve 103, and the second derivation side valve 104.
- a laser type gas analyzer 5 the gas cell 20 is supported by the duct side gas introduction part 40, the first duct side gas lead part 81, and the second duct side gas lead part 82 fixed to the duct 70, The laser type gas analyzer 5 and the duct 70 are fixed integrally.
- This laser type gas analyzer 5 includes an introduction side valve 101 between the cell side gas introduction part 22 and the duct side gas introduction part 40 in addition to the configuration of the laser type gas analyzer 2 of the second embodiment of FIG.
- the first derivation side valve 103 is provided between the first cell side gas derivation unit 24 and the first duct side gas derivation unit 81, and the second cell side gas derivation unit 25 and the second duct side gas derivation unit 82
- the second outlet side valve 104 is additionally arranged between the two.
- the introduction side valve 101, the first derivation side valve 103, and the second derivation side valve 104 can be controlled to open and close by the control unit 110 or manually.
- the introduction side valve 101, the first derivation side valve 103 and the second derivation side valve 104 are opened to introduce the gas to be analyzed into the measurement space 21 of the gas cell 20, but at the time other than the measurement, the introduction side valve 101, the first derivation side valve 103 and the second derivation side valve 104 are closed, and the analysis target gas is not introduced into the measurement space 21 of the gas cell 20.
- the laser gas analyzer 6 includes a light emitting unit 10, a gas cell 20, a light receiving unit 30, a duct side gas introducing unit 40, a first duct side gas deriving unit 81, a second duct side gas deriving unit 82, and two purge gas introducing units. 90, at least an introduction side valve 101, a first derivation side valve 103, a second derivation side valve 104, and a control unit 110.
- the gas cell 20 includes a cell side gas introduction unit 22, a first cell side gas derivation unit 24, and a second cell side gas derivation unit 25.
- An analysis processing unit 50 is connected to the light receiving unit 30, and a control unit 110 is connected to the introduction side valve 101, the first derivation side valve 103, and the second derivation side valve 104.
- a laser type gas analyzer 6 the gas cell 20 is supported by the duct side gas introduction part 40, the first duct side gas lead part 81, and the second duct side gas lead part 82 fixed to the duct 70, The laser type gas analyzer 6 and the duct 70 are fixed integrally.
- This laser type gas analyzer 6 includes an introduction side valve 101 between the cell side gas introduction part 22 and the duct side gas introduction part 40 in addition to the configuration of the laser type gas analyzer 3 of the third embodiment of FIG.
- the first derivation side valve 103 is provided between the first cell side gas derivation unit 24 and the first duct side gas derivation unit 81, and the second cell side gas derivation unit 25 and the second duct side gas derivation unit 82
- the second outlet side valve 104 is additionally arranged between the two.
- the introduction side valve 101, the first derivation side valve 103, and the second derivation side valve 104 can be controlled to open and close by the control unit 110 or manually.
- the introduction side valve 101, the first derivation side valve 103 and the second derivation side valve 104 are opened to introduce the gas to be analyzed into the measurement space 21 of the gas cell 20, but at the time other than the measurement, the introduction side valve 101, the first derivation side valve 103 and the second derivation side valve 104 are closed, and the analysis target gas is not introduced into the measurement space 21 of the gas cell 20.
- the light emitting unit 10 is disposed below the gas cell 20, and the light receiving unit 30 is disposed above the gas cell 20.
- the light receiving unit 30 may be disposed below the gas cell 20 and the light emitting unit 10 may be disposed above the gas cell 20 to irradiate the laser beam downward. Even if it is such a form, implementation of this invention is possible and the same effect is acquired.
- the shape of the opening 41 is a nozzle shape in which the diameter of the gas to be analyzed expands along the flow direction of the analysis target gas. Or a straight tubular opening having the same diameter. Further, it has been described that the position of the opening 41 is most preferably in the vicinity of the center of the flow path 71 of the duct 70. However, depending on the size of the diameter of the duct 70, the flow rate of the analysis target gas, and the like You may do it.
- the laser gas analyzer of the present invention is suitable for use in a place with a lot of vibration in a narrow place such as a ship. In addition, it is not intended to be limited to such applications, and is optimal for measuring flue gas such as boilers and garbage incineration.
- gas analysis for steel [blast furnace, converter, heat treatment furnace, sintering (pellet equipment), coke oven], fruit and vegetable storage and ripening, biochemistry (microorganism) [fermentation], air pollution [incinerator, flue gas desulfurization / Denitration], exhaust gas from internal combustion engines (removal tester), disaster prevention [explosive gas detection, toxic gas detection, new building material combustion gas analysis], plant growth, chemical analysis [oil refinery plant, petrochemical plant, gas generation plant ], It is also useful as an analyzer for the environment [landing concentration, concentration in tunnel, parking lot, building management], various physics and chemistry experiments.
- Laser gas analyzer 10 Light emitting unit 20: Gas cell 21: Measurement space 22: Cell side gas introducing unit 23: Cell side gas deriving unit 24: First cell side gas deriving Unit 25: second cell side gas deriving unit 30: light receiving unit 40: duct side gas introducing unit 41: opening 50: analysis processing unit 70: duct 71: flow path 80: duct side gas deriving unit 81: first duct side Gas outlet 82: second duct side gas outlet 90: purge gas inlet 100: valve 101: inlet side valve 102: outlet side valve 103: first outlet side valve 104: second outlet side valve 110: controller
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
光軸ずれが起こりにくい構造を採用することで、設置容易であり、かつ、分析対象ガス中における低濃度の測定対象ガスのガス濃度を長期間にわたり正確に分析するレーザ式ガス分析計を提供する。 筒形状のガスセル20をダクト70の外側に配置するとともに、ダクト側ガス導入部40の開口部41を測定対象ガスが流れるダクト70の流路に配置し、測定対象ガスをガスセル20の測定空間21内に導入して検出するレーザ式ガス分析計1とした。
Description
本発明は、排ガスなどの分析対象ガスに含まれる測定対象ガスのガス濃度を測定するレーザ式ガス分析計に関する。
レーザ式ガス分析計の従来技術が、例えば、特許文献1(特開2009-47677号公報)に開示されている。この従来技術のレーザ式ガス分析計は、例えば、煙道の内部を通過する排ガスのガス分析を行う。煙道の配管の壁には2個のフランジが対向位置にて固定される。これらフランジに発光部と受光部とがそれぞれ固定される。発光部が煙道内にレーザ光を出射し、受光部が煙道内の排ガス中の測定対象ガスにより吸収されたレーザ光を受光する。そして、このレーザ光の強度変化に基づいて排ガス中の測定対象ガスの濃度を計測する。
上記のような排ガスを排出する装置として、例えば、船舶用ディーゼルエンジンがある。この船舶用ディーゼルエンジンから排出される排ガスには、硫黄酸化物SOxや、炭素を主成分とする粒子状物質(PM:Particulate Matter)などの有害物質が含まれている。近年では、陸上と同様にこれら有害物質を極力排出しないようにするため、海上の排ガスの排出規制が強化されている。そこで、硫黄酸化物SOxの検出が可能な先行技術のレーザ式ガス分析計を、船舶用ディーゼルエンジンからの排ガスの分析に利用したいという要請があった。しかしながら、本願発明者は、以下の(1)~(4)の理由により、船舶用ディーゼルエンジンの排ガスの分析において、先行技術のレーザ式ガス分析計を単純に適用できないことを知見した。
(1)先行技術のレーザ式ガス分析計では、特許文献1の図1で示すように、煙道を挟んで発光部と受光部とを対向させた状態で、発光部と受光部とを煙道に固定設置する。しかしながら、海上にある船舶は風雨や波による振動を受けており、煙道も常時大きい振動を受けている。この振動により煙道が変形すると、発光部と受光部の位置関係が変わり、レーザ光の光軸ずれが起きて測定精度に影響を及ぼすことが想定される。また、レーザ式ガス分析計の設置箇所によっては、光軸ずれが起きても光軸の調整作業が困難な場合もあると考えられる。
(2)レーザ式ガス分析計は、製品の設置仕様として、煙道の直径(光路長)を0.5m以上確保することが必要である。一方、船舶の煙道の直径は、例えば発電用ディーゼルエンジンの排ガス煙道の場合、0.2m程度であり、小径の煙道に先行技術のレーザ式ガス分析計をそのまま採用すると、光路長が短いという問題があった。レーザ式ガス分析計では、光路長が短いと後述の理由により低濃度ガスを精度良く計測することが難しい。有害物質の排出規制の強化により、特に低濃度ガスも計測する必要があるが、煙道の直径の大きさによっては低濃度ガスの正確な分析が困難である。
(3)先行技術のレーザ式ガス分析計では、特許文献1の図1で示すように、煙道の配管の壁に固定される2個のフランジに、発光部と受光部とを機械的に正確に取り付け、その後に光軸調整を行う必要があり、煙道への取り付けが容易ではない。
(4)先行技術のレーザ式ガス分析計では、特許文献1の図1で示すように、煙道の配管の壁に固定される2個のフランジに、発光部と受光部が取り付けられる。これらの2個のフランジ部の取り付け面は、光軸調整の基準にもなるため、機械的な平行度を高くする必要がある。しかしながら、機械的精度を確保しつつ煙道の配管へフランジを取り付けることは容易ではなく、製造コストが増加する。
そこで本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光軸ずれが起こりにくい構造を採用することで、設置容易であり、かつ、分析対象ガス中における測定対象ガスのガス濃度を長期間にわたり正確に分析するレーザ式ガス分析計を提供することにある。
第1の発明は、
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出するガス導出部と、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備えるレーザ式ガス分析計とした。
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出するガス導出部と、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備えるレーザ式ガス分析計とした。
また、第2の発明は、
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通するレーザ式ガス分析計とした。
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通するレーザ式ガス分析計とした。
また、第3の発明は、
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間にパージガスを導入する複数のパージガス導入部と、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、
前記複数のパージガス導入部は、その一部が前記発光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記受光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通するレーザ式ガス分析計とした。
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間にパージガスを導入する複数のパージガス導入部と、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、
前記複数のパージガス導入部は、その一部が前記発光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記受光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通するレーザ式ガス分析計とした。
また、第4の発明は、
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出するガス導出部と、
前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
前記ガス導出部を開閉する導出側バルブと、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備えるレーザ式ガス分析計とした。
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出するガス導出部と、
前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
前記ガス導出部を開閉する導出側バルブと、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備えるレーザ式ガス分析計とした。
また、第5の発明は、
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
前記複数のガス導出部をそれぞれ開閉する複数の導出側バルブと、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通するレーザ式ガス分析計とした。
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
前記複数のガス導出部をそれぞれ開閉する複数の導出側バルブと、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通するレーザ式ガス分析計とした。
また、第6の発明は、
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間にパージガスを導入する複数のパージガス導入部と、
前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
前記複数のガス導出部をそれぞれ開閉する複数の導出側バルブと、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、
前記複数のパージガス導入部は、その一部が前記発光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記受光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通するレーザ式ガス分析計とした。
分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間にパージガスを導入する複数のパージガス導入部と、
前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
前記複数のガス導出部をそれぞれ開閉する複数の導出側バルブと、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、
前記複数のパージガス導入部は、その一部が前記発光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記受光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通するレーザ式ガス分析計とした。
本発明によれば、光軸ずれが起こりにくい構造を採用することで、設置容易であり、かつ、測定対象ガスのガス濃度を長期間にわたり正確に分析するレーザ式ガス分析計を提供することができる。
続いて、本発明を実施するための第1の形態に係るレーザ式ガス分析計について、図を参照しつつ説明する。図1は、本形態のレーザ式ガス分析計1の構成図である。図1において、太線の矢印は電気信号の経路を、細線の矢印は分析対象ガスの流通経路を、それぞれ示す。この矢印については、図2~図6においても同様に図示される。
まず、本形態のレーザ式ガス分析計1の構成要素とそれらの機能について説明する。レーザ式ガス分析計1は、図1で示すように、発光部10、ガスセル20、受光部30、ダクト側ガス導入部40、ダクト側ガス導出部80を備える。そして、受光部30には分析処理部50が接続される。この分析処理部50を、受光部30の周囲に配置したり、また、通信ケーブルを介して遠隔箇所に配置したりしてもよい。レーザ式ガス分析計1では、ダクト70に固定されるダクト側ガス導入部40、ダクト側ガス導出部80によりガスセル20が支持されており、レーザ式ガス分析計1とダクト70とが一体に固定されている。
このレーザ式ガス分析計1は、ダクト側ガス導入部40とセル側ガス導入部22により本発明のガス導入部を形成し、セル側ガス導出部23とダクト側ガス導出部80により本発明のガス導出部を形成したものである。そして、ダクト側ガス導入部40、セル側ガス導入部22、ガスセル20の測定空間21、セル側ガス導出部23、ダクト側ガス導出部80という一連の流路によって、ダクト70内を流れる分析対象ガスの一部を取り込んで分析した後、再びダクト70内へ戻すためのバイパス流路が構成されている。
発光部10は、所定の波長のレーザ光を発光するレーザ素子を内包する。所定の波長とは、分析対象ガスに含まれる測定対象ガスがレーザ光を吸光する波長である。船舶分野ではSOガスやSO2ガスが吸光する波長のレーザ光である。発光部10は光透過窓を有し、分析対象ガスが発光部10内に進入しない。
ガスセル20は、さらに測定空間21,セル側ガス導入部22を備える。ガスセル20は筒体であってその内部に測定空間21が形成されている。測定空間21は、ガスセル20の筒部内壁、発光部10の光透過窓、および、受光部30の光透過窓により区画された閉空間である。ガスセル20の内壁は、例えば研磨されたステンレスの内面とすることができる。これにより分析対象ガスに含まれる粒子状物質(PM)等の吸着を極力防ぐ。ガスセル20は、セル側ガス導入部22が連通しており、セル側ガス導入部22を通じてガスセル20の測定空間21内に分析対象ガスが導入される。
受光部30は、発光部10のレーザ素子が発光するレーザ光の発光波長に対して感度を持つ受光素子を有する。ガスセル20の測定空間21の分析対象ガスの中をレーザ光が通過するとき、分析対象ガスに含まれる測定対象ガスで吸光がなされ、分析対象ガス中に所定割合で含まれる測定対象ガスのガス濃度に応じて強度が減少したレーザ光が到達する。受光部30は、そのレーザ光を受光して光強度に応じた検出信号を出力する。この受光部30は光透過窓を有し、分析対象ガスが受光部30内に進入しない。
本発明では、ガスセル20、発光部10、受光部30からなる光学検出系は、何れもダクト70の外側に配置され、機械的に設計の自由度が高い。したがって、剛性の高いガスセル20に対し、発光部10と受光部30とを機械的に強固に固定する構造を採用できるため、振動に強く、振動の影響による光軸ずれを発生しにくくすることができる。また、分析対象ガスの温度変動や波風による振動に起因してダクト70に機械的な歪みが生じたとしても、発光部10、ガスセル20、受光部30からなる光学検出系はダクト70の歪みの影響を受けにくいので、光軸ずれが発生しない。
また、ガスセル20の両側の端部を基準として一方に発光部10が、他方に受光部30が取り付けられることから、光軸合わせも容易であり、高精度の検出が可能となっている。さらにまた、ガスセル20単体で加工するため、ガスセル20の端面の平行度などの機械的精度を高めることも容易であり、この点でも光軸合わせが容易な構造としている。
ダクト側ガス導入部40は、分析対象ガスが流れるダクト70の流路71のほぼ中央付近に開口部41が配置され、流路71中の分析対象ガスをガスセル20の内部へ導入する。ダクト側ガス導入部40はセル側ガス導入部22と連通するように連結固定される。連結箇所では、気密性を高めるシール等により分析対象ガスが漏れない。
分析処理部50は、受光部30からレーザ光の出力強度を表す検出信号を入力する。分析処理部40は、ガスセル20の測定空間21内における測定対象ガスのガス濃度を算出する。測定の原理は、下記の数1で表されるランベルト-ベールの法則に基づく吸光法である。
[数1]
P1=P0・exp(-ε・c・L)
P1=P0・exp(-ε・c・L)
ここで、P1は測定空間21内を流通する測定対象ガスを透過したレーザ光の出力強度、P0は測定対象ガスを透過しないときのレーザ光の出力強度、εはモル吸光係数、cはガス濃度、Lは光路長を表す。モル吸光係数εはガスの種類と光源の波長とを決めると一意に決まり、また、光路長Lは一定であるため、出力強度P1とP0の比はガス濃度cの指数関数となる。出力強度P1とP0とを測定し、上記の数1によりガス濃度を検出する。
このようなレーザ式ガス分析計1は、測定対象ガスによる吸光を検出する。すなわち、測定対象ガスによる吸光が無い場合と比較して、吸光がある場合は受光部30で受光されるレーザ光の光強度が減少するために、その光強度の減少量とガス濃度との相関を利用してガス濃度を測定する。
さて、上記の数1からも明らかなように、光路長Lを長くするとガス検出時の出力強度P1が小さくなり、換言すれば、より低濃度の測定対象ガスの検出が可能となる。そこで、充分に長い光路長の測定空間21となるようなガスセル20を採用する。特許文献1の従来技術では光路長は煙道の直径に影響されるものであったが、このレーザ式ガス分析計1では、ガスセル20はダクト70から独立しており、ガスセル20の形状は任意に設計可能であるから、必要な精度に合わせてガスセル20を長くし、必要な光路長を確保できる。ガスセル20をダクト70から外側に配置することで、上記の光軸ずれの抑制に加え、光路長を長くすることも可能であり、これら理由により低濃度ガスに対して高精度のガス分析を可能とする。
なお、近傍にある分析処理部50が演算を行う形態に代えて、演算を受光部30が行い、演算した濃度をデジタルデータにして通信ケーブルを介して遠隔地にある分析処理部50へ送信し、分析処理部50が濃度データを用いて各種の分析を行うようにしても良い。受光部30や分析処理部50について各種の形態を採用することができる。
ダクト70は、煙道の一部であり、鋼管等により形成され、内部に流路71が形成されている。この流路71内を流れる分析対象ガスの流れ方向に対向してダクト側ガス導入部40の開口部41が面している。
続いて、分析対象ガスの導入について説明する。
開口部41を介して導入された分析対象ガスは、圧力損失を抑えつつ、測定空間21内へ導入される。なお、ガスセル20の測定空間21内へ分析対象ガスが導入されるため、ガスセル20内が分析対象ガスにより汚れることも考慮する必要がある。しかしながら、この分析対象ガスは、例えば、船舶用ディーゼルエンジンからの排ガスを電気集塵機、エコノマイザ、スクラバを経て浄化した後のガスである。このような分析対象ガスは、微量の粒子状物質(PM)や低濃度の測定対象ガスを含むが、比較的清浄なガスであり、測定空間21内に滞留しても影響は少ない。このような分析対象ガスに対してレーザ光を照射し、吸光された後の検出光を受光して上記のような原理に基づいてガス濃度を検出する。
開口部41を介して導入された分析対象ガスは、圧力損失を抑えつつ、測定空間21内へ導入される。なお、ガスセル20の測定空間21内へ分析対象ガスが導入されるため、ガスセル20内が分析対象ガスにより汚れることも考慮する必要がある。しかしながら、この分析対象ガスは、例えば、船舶用ディーゼルエンジンからの排ガスを電気集塵機、エコノマイザ、スクラバを経て浄化した後のガスである。このような分析対象ガスは、微量の粒子状物質(PM)や低濃度の測定対象ガスを含むが、比較的清浄なガスであり、測定空間21内に滞留しても影響は少ない。このような分析対象ガスに対してレーザ光を照射し、吸光された後の検出光を受光して上記のような原理に基づいてガス濃度を検出する。
このレーザ式ガス分析計1のダクト70への取り付けについて説明する。例えば、セル側ガス導入部22にダクト側ガス導入部40を予め固定すると共に、セル側ガス導出部23にダクト側ガス導出部80を予め固定しておき、ダクト側ガス導入部40およびダクト側ガス導出部80をダクト70の孔へ挿通する。または、ダクト側ガス導入部40およびダスト側ガス導出部80をダクト70に予め取り付けておき、その後に、ダクト側ガス導入部40にセル側ガス導入部22を固定すると共に、ダクト側ガス導出部80にセル側ガス導出部23を固定するようにしても良い。
以上説明したレーザ式ガス分析計1は以下のような利点を有する。
(1)本発明のレーザ式ガス分析計1では、ダクト70の外側にガスセル20を配置し、このガスセル20の両端に発光部10と受光部30とを強固に固定することで、船舶の風雨や波により受ける振動に強く、ダクト70を含む煙道の振動の影響による光軸ずれが発生しにくい構造としている。また、振動によりダクト70も含む煙道の機械的な歪みが大きくなっても、ダクト70の外側に配置されるガスセル20へは、この歪みの影響が及ばないため、ダクト70の機械的な歪みにより光軸がずれるという事態が回避される。これら効果により、光軸ずれにより航海中に正確な分析ができなくなるおそれを少なくしている。
(1)本発明のレーザ式ガス分析計1では、ダクト70の外側にガスセル20を配置し、このガスセル20の両端に発光部10と受光部30とを強固に固定することで、船舶の風雨や波により受ける振動に強く、ダクト70を含む煙道の振動の影響による光軸ずれが発生しにくい構造としている。また、振動によりダクト70も含む煙道の機械的な歪みが大きくなっても、ダクト70の外側に配置されるガスセル20へは、この歪みの影響が及ばないため、ダクト70の機械的な歪みにより光軸がずれるという事態が回避される。これら効果により、光軸ずれにより航海中に正確な分析ができなくなるおそれを少なくしている。
(2)本発明のレーザ式ガス分析計1では、ダクト70の外側へガスセル20を配置し、加えて、ダクト70の流路71の延びる方向とほぼ平行にガスセル20の測定空間21が長くなる構造としたため、船舶での最小で0.2mの煙道であっても、設計の自由度が高いことからガスセル20の長さを自由に設定でき、必要な精度に合わせて光路長を充分な長さとして低濃度ガスを精度良く計測できる。煙道の大きさによらず低濃度ガスの正確な分析が可能である。
(3)光軸調整はガスセル20の構造・機械的精度に大きく依拠する。換言すれば、ガスセル20のダクト70への取り付け作業により発光部10から受光部30への光軸は影響を受けない。従って、ダクト70へのレーザ式ガス分析計1の取り付けは容易である。
(4)光軸調整の基準をガスセル20に持たせたため、ダクト70の加工は容易になり、加工の手間の低減や製造コストの低下が見込めるという利点もある。
続いて、他の形態について説明する。なお、以下では説明を簡潔にするため、上記の第1の形態と同一の構成要素については同じ番号を付して説明を省略する。まず、第2の形態について図2を参照しつつ説明する。
レーザ式ガス分析計2は、図2で示すように、発光部10、ガスセル20、受光部30、ダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82を少なくとも備える。ガスセル20は、セル側ガス導入部22、第1セル側ガス導出部24、第2セル側ガス導出部25を備える。そして、受光部30には分析処理部50が接続される。このレーザ式ガス分析計2では、ダクト70に固定されるダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82にガスセル20が支持されており、レーザ式ガス分析計2とダクト70とが一体に固定されている。
レーザ式ガス分析計2は、図2で示すように、発光部10、ガスセル20、受光部30、ダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82を少なくとも備える。ガスセル20は、セル側ガス導入部22、第1セル側ガス導出部24、第2セル側ガス導出部25を備える。そして、受光部30には分析処理部50が接続される。このレーザ式ガス分析計2では、ダクト70に固定されるダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82にガスセル20が支持されており、レーザ式ガス分析計2とダクト70とが一体に固定されている。
このレーザ式ガス分析計2のダクト70への取り付けについて説明する。例えば、セル側ガス導入部22にダクト側ガス導入部40を予め固定し、第1セル側ガス導出部24に第1ダクト側ガス導出部81を予め固定し、かつ第2セル側ガス導出部25に第2ダクト側ガス導出部82を予め固定しておき、これらダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81および第2ダクト側ガス導出部82をダクト70の孔へ挿通する。
または、ダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81および第2ダクト側ガス導出部82をダクト70に予め取り付けておき、その後に、ダクト側ガス導入部40にセル側ガス導入部22を固定し、第1ダクト側ガス導出部81に第1セル側ガス導出部24を固定し、かつ、第2ダクト側ガス導出部82に第2セル側ガス導出部25を固定するようにしても良い。
このようなレーザ式ガス分析計2は、先の図1を用いて説明したレーザ式ガス分析計1と比較すると、特にダクト側ガス導入部40とセル側ガス導入部22により本発明のガス導入部を形成し、第1セル側ガス導出部24と第1ダクト側ガス導出部81との流路が発光部10とセル側ガス導入部22との間に位置するようにガスセル20と連通する第1のガス導出部を形成し、第2セル側ガス導出部25と第2ダクト側ガス導出部82との流路がセル側ガス導入部22と受光部30との間に位置するようにガスセル20と連通する第2のガス導出部を形成した点が相違する。
そして、ダクト側ガス導入部40、セル側ガス導入部22、ガスセル20の測定空間21と流路が形成され、分岐して第1セル側ガス導出部24および第1ダクト側ガス導出部81という第1の流路と、第2セル側ガス導出部25および第2ダクト側ガス導出部82という第2の流路と、が形成された点が相違する。
このレーザ式ガス分析計2では、特にダクト側ガス導入部40、セル側ガス導入部22を介してガスセル20の測定空間21の中央付近へ分析対象ガスが導入され、さらに分岐して第1セル側ガス導出部24および第1ダクト側ガス導出部81という第1の流路と第2セル側ガス導出部25および第2ダクト側ガス導出部82という第2の流路とから2箇所で導出される。
続いて第3の形態について図3を参照しつつ説明する。レーザ式ガス分析計3は、図3で示すように、発光部10、ガスセル20、受光部30、ダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82、2本のパージガス導入部90を少なくとも備える。ガスセル20は、セル側ガス導入部22、第1セル側ガス導出部24、第2セル側ガス導出部25を備える。そして、受光部30には分析処理部50が接続される。このようなレーザ式ガス分析計3では、ダクト70に固定されるダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82にガスセル20が支持されており、レーザ式ガス分析計3とダクト70とが一体に固定されている。
このようなレーザ式ガス分析計3は、先の図2を用いて説明したレーザ式ガス分析計2と比較すると、一のパージガス導入部90が、発光部10の近傍であって発光部10と第1セル側ガス導出部24との間に位置するようにガスセル20と連通し、一のパージガス導入部90が、受光部30の近傍であって受光部30と第2セル側ガス導出部25との間に位置するようにガスセル20と連通し、発光部10や受光部30の付近でパージガスを導入する点が相違する。
このレーザ式ガス分析計3では、特に発光部10の周囲にパージガスを吹き付けて第1セル側ガス導出部24、第1ダクト側ガス導出部81からパージガスを導出することにより発光部10付近でパージガスの流れを形成して分析対象ガスを発光部10の透明窓へ近づきにくくし、また、受光部30の周囲にパージガスを吹き付けて第2セル側ガス導出部25、第2ダクト側ガス導出部82からパージガスを導出することにより発光部10付近でパージガスの流れを形成して分析対象ガスを受光部30の透明窓へ近づきにくくした。なお、パージガスが存在してもレーザ光は吸光されないため、測定に影響はない。
そして、分析対象ガスについてであるが、ダクト側ガス導入部40、セル側ガス導入部22を介してガスセル20の測定空間21の中央付近へ測定対象ガスが導入され、さらに分岐して第1セル側ガス導出部24および第1ダクト側ガス導出部81という第1の流路と第2セル側ガス導出部25および第2ダクト側ガス導出部82という第2の流路から2箇所で導出される。
これにより、上記(1)~(4)の効果に加え、測定対象ガスが、発光部10や受光部30の光透過窓まで到達しにくくなり、かつ、ガスセル20の測定空間21内に滞留しないため、ガスセル20の測定空間21の壁面や、発光部10や受光部30の光透過窓に粒子状物質(PM)等が付着しにくくなり、長期間にわたり高精度の検出が可能となる。ガス濃度測定の精度や安定性を改善する効果がある。
続いて第4の形態について図4を参照しつつ説明する。レーザ式ガス分析計4は、発光部10、ガスセル20、受光部30、ダクト側ガス導入部40、ダクト側ガス導出部80、導入側バルブ101、導出側バルブ102、制御部110を少なくとも備える。ガスセル20は、セル側ガス導入部22、セル側ガス導出部23を備える。そして、受光部30には分析処理部50が接続され、また、導入側バルブ101および導出側バルブ102には制御部110が接続される。分析処理部50や制御部110を、受光部30の周囲に配置したり、また、通信ケーブルを介して遠隔箇所に配置したりしてもよい。このようなレーザ式ガス分析計4では、ダクト70に固定されるダクト側ガス導入部40およびダクト側ガス導出部80によりガスセル20が支持されており、レーザ式ガス分析計4とダクト70とが一体に固定されている。
このレーザ式ガス分析計4は、図1の第1の形態のレーザ式ガス分析計1の構成に加え、セル側ガス導入部22とダクト側ガス導入部40との間に導入側バルブ101を、また、セル側ガス導出部23とダクト側ガス導出部80との間に導出側バルブ102を追加配置したものである。そして、導入側バルブ101および導出側バルブ102は、制御部110または手動により開閉制御できるようにした。測定時は導入側バルブ101および導出側バルブ102を開にしてガスセル20の測定空間21内に分析対象ガスを導入するが、測定時以外の時は導入側バルブ101および導出側バルブ102を閉にして分析対象ガスをガスセル20の測定空間21内に導入しない。
続いて第5の形態について図5を参照しつつ説明する。レーザ式ガス分析計5は、発光部10、ガスセル20、受光部30、ダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82、導入側バルブ101、第1導出側バルブ103、第2導出側バルブ104、制御部110を備える。ガスセル20は、セル側ガス導入部22、第1セル側ガス導出部24、第2セル側ガス導出部25を備える。そして、受光部30には分析処理部50が接続され、また、導入側バルブ101、第1導出側バルブ103および第2導出側バルブ104には制御部110が接続される。このようなレーザ式ガス分析計5では、ダクト70に固定されるダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82によりガスセル20が支持されており、レーザ式ガス分析計5とダクト70とが一体に固定されている。
このレーザ式ガス分析計5は、図2の第2の形態のレーザ式ガス分析計2の構成に加え、セル側ガス導入部22とダクト側ガス導入部40との間に導入側バルブ101を、第1セル側ガス導出部24と第1ダクト側ガス導出部81との間に第1導出側バルブ103を、また、第2セル側ガス導出部25と第2ダクト側ガス導出部82との間に第2導出側バルブ104を追加配置したものである。そして、導入側バルブ101、第1導出側バルブ103および第2導出側バルブ104は、制御部110または手動により開閉制御できるようにした。測定時は導入側バルブ101、第1導出側バルブ103および第2導出側バルブ104を開にしてガスセル20の測定空間21内に分析対象ガスを導入するが、測定時以外の時は導入側バルブ101、第1導出側バルブ103および第2導出側バルブ104を閉にして分析対象ガスをガスセル20の測定空間21内に導入しない。
続いて第6の形態について図6を参照しつつ説明する。レーザ式ガス分析計6は、発光部10、ガスセル20、受光部30、ダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82、2本のパージガス導入部90、導入側バルブ101、第1導出側バルブ103、第2導出側バルブ104、制御部110を少なくとも備える。ガスセル20は、セル側ガス導入部22、第1セル側ガス導出部24、第2セル側ガス導出部25を備える。そして、受光部30には分析処理部50が接続され、また、導入側バルブ101、第1導出側バルブ103および第2導出側バルブ104には制御部110が接続される。このようなレーザ式ガス分析計6では、ダクト70に固定されるダクト側ガス導入部40、第1ダクト側ガス導出部81、第2ダクト側ガス導出部82にガスセル20が支持されており、レーザ式ガス分析計6とダクト70とが一体に固定されている。
このレーザ式ガス分析計6は、図3の第3の形態のレーザ式ガス分析計3の構成に加え、セル側ガス導入部22とダクト側ガス導入部40との間に導入側バルブ101を、第1セル側ガス導出部24と第1ダクト側ガス導出部81との間に第1導出側バルブ103を、また、第2セル側ガス導出部25と第2ダクト側ガス導出部82との間に第2導出側バルブ104を追加配置したものである。そして、導入側バルブ101、第1導出側バルブ103および第2導出側バルブ104は、制御部110または手動により開閉制御できるようにした。測定時は導入側バルブ101、第1導出側バルブ103および第2導出側バルブ104を開にしてガスセル20の測定空間21内に分析対象ガスを導入するが、測定時以外の時は導入側バルブ101、第1導出側バルブ103および第2導出側バルブ104を閉にして分析対象ガスをガスセル20の測定空間21内に導入しない。
これにより、第3の形態が有する効果に加え、測定時以外の時間では分析対象ガスがガスセル20の測定空間21内に滞留しないため、ガスセル20の内部空間21の壁面や、発光部10や受光部30の光透過窓に粒子状物質(PM)等が付着しにくくなり、長期間にわたり高精度の検出が可能となる。ガス濃度測定の精度や安定性を改善する効果がある。
上記の図1~図6の各形態では、何れもガスセル20の下側に発光部10が、ガスセル20の上側に受光部30が配置されているものとして説明した。しかしながら、ガスセル20の下側に受光部30が、ガスセル20の上側に発光部10が配置され、下側へ向けてレーザ光を照射する形態でも良い。このような形態であっても本発明の実施が可能であり、同じ効果が得られる。
また、上記の各形態では、開口部41の形状を、分析対象ガスの流れ方向に沿って拡径するノズル状として圧力損失が少ない形態にするのが最も好ましいと説明したが、これに代えて、径が同じ直管状の開口部としたりしてもよい。また、開口部41の位置もダクト70の流路71の中央付近にある形態が最も好ましいと説明したが、ダクト70の径の大きさや分析対象ガスの流量等に応じ、中央付近以外に配置するようにしても良い。
本発明のレーザ式ガス分析計は、船舶のような狭所にて振動が多い箇所での使用に好適である。また、このような用途に限定する趣旨ではなく、例えば、ボイラ、ゴミ焼却等の燃焼排ガス測定用として最適である。その他、鉄鋼用ガス分析[高炉、転炉、熱処理炉、焼結(ペレット設備)、コークス炉]、青果貯蔵及び熟成、生化学(微生物)[発酵]、大気汚染[焼却炉、排煙脱硫・脱硝]、内燃機関の排ガス(除テスタ)、防災[爆発性ガス検知、有毒ガス検知、新建築材燃焼ガス分析]、植物育成用、化学用分析[石油精製プラント、石油化学プラント、ガス発生プラント]、環境用[着地濃度、トンネル内濃度、駐車場、ビル管理]、理化学各種実験用などの分析計としても有用である。
1,2,3,4,5,6:レーザ式ガス分析計
10:発光部
20:ガスセル
21:測定空間
22:セル側ガス導入部
23:セル側ガス導出部
24:第1セル側ガス導出部
25:第2セル側ガス導出部
30:受光部
40:ダクト側ガス導入部
41:開口部
50:分析処理部
70:ダクト
71:流路
80:ダクト側ガス導出部
81:第1ダクト側ガス導出部
82:第2ダクト側ガス導出部
90:パージガス導入部
100:バルブ
101:導入側バルブ
102:導出側バルブ
103:第1導出側バルブ
104:第2導出側バルブ
110:制御部
10:発光部
20:ガスセル
21:測定空間
22:セル側ガス導入部
23:セル側ガス導出部
24:第1セル側ガス導出部
25:第2セル側ガス導出部
30:受光部
40:ダクト側ガス導入部
41:開口部
50:分析処理部
70:ダクト
71:流路
80:ダクト側ガス導出部
81:第1ダクト側ガス導出部
82:第2ダクト側ガス導出部
90:パージガス導入部
100:バルブ
101:導入側バルブ
102:導出側バルブ
103:第1導出側バルブ
104:第2導出側バルブ
110:制御部
Claims (6)
- 分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出するガス導出部と、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備えることを特徴とするレーザ式ガス分析計。 - 分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通することを特徴とするレーザ式ガス分析計。 - 分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間にパージガスを導入する複数のパージガス導入部と、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、
前記複数のパージガス導入部は、その一部が前記発光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記受光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通することを特徴とするレーザ式ガス分析計。 - 分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出するガス導出部と、
前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
前記ガス導出部を開閉する導出側バルブと、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備えることを特徴とするレーザ式ガス分析計。 - 分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
前記複数のガス導出部をそれぞれ開閉する複数の導出側バルブと、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通することを特徴とするレーザ式ガス分析計。 - 分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが内部の測定空間に導入される筒形状のガスセルと、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間にパージガスを導入する複数のパージガス導入部と、
前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
前記複数のガス導出部をそれぞれ開閉する複数の導出側バルブと、
前記ガスセルの一端側に配置固定され、前記ガスセルの前記測定空間の分析対象ガスにレーザ光を照射する発光部と、
前記ガスセルの他端側に配置固定され、分析対象ガスを通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
を備え、
前記複数のガス導出部は、その一部が前記発光部と前記ガス導入部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記ガス導入部と前記受光部との間に位置するように前記ガスセルと連通し、
前記複数のパージガス導入部は、その一部が前記発光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通し、残りが前記受光部の近傍に位置するように前記ガスセルと連通することを特徴とするレーザ式ガス分析計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/062948 WO2016174759A1 (ja) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | レーザ式ガス分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/062948 WO2016174759A1 (ja) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | レーザ式ガス分析計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016174759A1 true WO2016174759A1 (ja) | 2016-11-03 |
Family
ID=57199837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/062948 WO2016174759A1 (ja) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | レーザ式ガス分析計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2016174759A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106770025A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-05-31 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | ***体分析仪测量焦炉煤气氧含量的旁通取样方法 |
CN112444498A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-05 | 安徽蓝之青环保科技有限公司 | 一种紫外烟气分析仪及其分析方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS481985U (ja) * | 1971-05-26 | 1973-01-11 | ||
JPH0220153U (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-09 | ||
JP2011013073A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Tsukasa Sokken Co Ltd | オパシメータにおける発光素子光度補償装置 |
JP2012052834A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Yokogawa Electric Corp | レーザガス分析計 |
JP2012137429A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザ計測装置 |
-
2015
- 2015-04-30 WO PCT/JP2015/062948 patent/WO2016174759A1/ja active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS481985U (ja) * | 1971-05-26 | 1973-01-11 | ||
JPH0220153U (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-09 | ||
JP2011013073A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Tsukasa Sokken Co Ltd | オパシメータにおける発光素子光度補償装置 |
JP2012052834A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Yokogawa Electric Corp | レーザガス分析計 |
JP2012137429A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザ計測装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106770025A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-05-31 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | ***体分析仪测量焦炉煤气氧含量的旁通取样方法 |
CN112444498A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-05 | 安徽蓝之青环保科技有限公司 | 一种紫外烟气分析仪及其分析方法 |
CN112444498B (zh) * | 2020-11-17 | 2023-03-31 | 安徽蓝之青环保科技有限公司 | 一种紫外烟气分析仪及其分析方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102238060B1 (ko) | 선박용 레이저식 가스 분석계 | |
US8895318B2 (en) | Ammonia compound concentration measuring device and ammonia compound concentration measuring method | |
US9835556B2 (en) | Gas analysis device | |
CA2755565C (en) | Apparatus for continuous in situ monitoring of elemental mercury vapour, and method of using same | |
JP2009270917A (ja) | レーザ式ガス分析計の取付構造 | |
JP7169339B2 (ja) | 排気ガスの気体種の濃度を光学的に測定する方法及びシステム | |
CN104007072A (zh) | 用于脱硝反应器氨逃逸在线测量装置 | |
KR101760259B1 (ko) | 추출 암모니아 연속 모니터링 시스템 | |
CN206057291U (zh) | 一种船舶烟气连续监测*** | |
WO2016174759A1 (ja) | レーザ式ガス分析計 | |
CN106124712A (zh) | 一种船舶烟气连续监测*** | |
JP2017173152A (ja) | ガス濃度計測装置 | |
CN103344590B (zh) | 烟气脱硝监测***及方法 | |
CN108872124B (zh) | 一种在线一氧化碳分析仪和加热炉燃烧控制*** | |
KR20200055236A (ko) | 두개의 기능적 채널을 이용한 ndir 분석기 | |
JP5422493B2 (ja) | ガス発熱量計測装置及びガス発熱量計測方法 | |
CN103344591B (zh) | 烟气脱硝监测***及方法 | |
JP2006284508A (ja) | 車両搭載型排気ガス分析装置 | |
JP2006308401A (ja) | 腐蝕性ガス分析センサー | |
US20220128459A1 (en) | Method for measuring the concentration of gaseous species in a biogas | |
WO2016174762A1 (ja) | レーザ式ガス分析計 | |
JP2007285826A (ja) | 排ガス分析装置 | |
Mulrooney et al. | Monitoring of carbon dioxide exhaust emissions using mid-infrared spectroscopy | |
JP2006337068A (ja) | 排ガス分析方法および排ガス分析装置 | |
JP7139781B2 (ja) | レーザ分析計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15890742 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15890742 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |