(57)【要約】【課題】  熱電対等の温度センサを利用して測定領域におけるガスの温度を測定する場合において、温度センサの損傷を防止することが可能なガス濃度測定装置を提供する。【解決手段】  ガス濃度測定装置は、光源と光検出器１８とを備えたプローブ部１０と、ミラー３２を支持するセル部２０と、セル部２０とプローブ部１０との間に配設された透光性の窓部材３１と、を備え、光源から照射されミラー３２で反射された後に光検出器１８により検出される光の、ミラー３２と窓部材３１との間に形成された測定空間における減衰により、測定空間におけるガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、セル部２０には、測定空間と連通する貫通孔が形成されるとともに、貫通孔に先端部が挿入され、測定空間の温度を検出する温度センサ３３を備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と光検出器とを備えたプローブ部と、ミラーを支持するセル部と、前記セル部と前記プローブ部との間に配設された透光性の窓部材と、を備え、前記光源から照射され前記ミラーで反射された後に前記光検出器により検出される光の、前記ミラーと前記窓部材との間に形成された測定空間における減衰により、前記測定空間におけるガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、
前記セル部には、前記測定空間と連通する貫通孔が形成されるとともに、
前記貫通孔に先端部が挿入され、前記測定空間の温度を検出する温度センサを備えるガス濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス濃度測定装置において、
前記プローブ部は、前記光源および前記光検出器と前記窓部材との間に配設される筒状部を備え、
前記温度センサにおける信号線は、前記筒状部の内部から前記筒状部に形成された通過孔を介して前記窓部材の外側を通過した後、前記セル部における前記貫通孔に至るガス濃度測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のガス濃度測定装置において、
前記セル部は、内部に前記測定空間を形成する円筒状部材に対して複数の開口部が形成された構成を有し、
前記セル部に形成される前記貫通孔は、前記円筒状部材の内部に形成された前記測定空間と前記円筒状部材の外周面とを連通するガス濃度測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス濃度測定装置において、
前記温度センサは、熱電対であるガス濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガス濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃焼ガスの状態を把握するために燃焼ガス中の酸素や二酸化炭素等のガスの濃度変化をモニタするものとして、吸光分析法を利用したガス濃度測定装置が提案されている。このようなガス濃度測定装置は、セル部内に形成された測定空間内において生ずるガスによる光の減衰に基づいてガスの濃度を測定する構成を有する。
【０００３】
従来、このようなガス濃度測定装置として、レーザビーム等の光ビームを射出する光学系と光検出器とを備えた本体と筒状部材とを連結した構成を有するプローブ部と、このプローブ部における筒状部材の先端に配設されたセル部とを備える構成のものが使用されている。プローブ部とセル部との間には、プローブ部内へのガスの進入を防止するための透光性部材から構成される窓部材が配設されている。また、セル部の先端には、ミラーが配設されている。
【０００４】
光学系から射出された光ビームは窓部材を介して窓部材とミラーとの間に形成される測定空間内に進入する。そして、この光ビームは、ミラーにおいて反射され、再度、窓部材を通過した後、光検出器に照射される。光検出器は、光学系から照射された光ビームの、窓部材を通過した後、ミラーで反射されて再度窓部材を通過するまでの間の減衰量に基づいて測定空間におけるガスの濃度を測定する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−２０４９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなガス濃度測定装置を使用してガスの濃度を測定する場合において、ガスの温度が測定結果に影響を及ぼす。このため、ガス濃度の測定時には、ガスの温度も同時に測定することが好ましい。ガスの温度を測定するために測定空間を形成するセル部の近傍に温度センサを併設する構成を採用することが考えられるが、このような構成を採用した場合には、ガス濃度測定装置のプローブ部およびセル部を測定対象部に装着するときに、温度センサが他の部品や作業者に接触することで破損する可能性がある。
【０００７】
特に、温度センサとして、簡易な構成でありながら高速に温度の測定が可能な熱電対を使用する場合には、高速応答性に対応するために熱電対の先端を、例えば、０．１ミリメートル程度の細い構成としたときには、熱電対の先端部が極めて脆くなり、損傷を受けやすいこととなる。一方、熱電対の損傷を防止するために熱電対の先端を樹脂カバー等で覆った場合には、温度測定の応答性が低下するという問題がある。
【０００８】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、熱電対等の温度センサを利用して測定領域におけるガスの温度を測定する場合において、温度センサの損傷を防止することが可能なガス濃度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１の態様は、光源と光検出器とを備えたプローブ部と、ミラーを支持するセル部と、前記セル部と前記プローブ部との間に配設された透光性の窓部材と、を備え、前記光源から照射され前記ミラーで反射された後に前記光検出器により検出される光の、前記ミラーと前記窓部材との間に形成された測定空間における減衰により、前記測定空間におけるガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、前記セル部には、前記測定空間と連通する貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔に先端部が挿入され、前記測定空間の温度を検出する温度センサを備える。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の第１の態様によれば、温度センサの先端部を、貫通孔を介して測定空間内に配置することができる。これにより、温度センサの先端部を、カバー等を利用することなく保護することが可能となる。これにより、温度センサの損傷を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の第１実施形態に係るガス濃度測定装置により排気管６１内のガス濃度を測定する様子を模式的に示す概要図である。
【図２】ガス濃度測定ユニット３０の構成を示す断面図である。
【図３】セル部２０付近の縦断面図である。
【図４】セル部２０を貫通孔２９の高さ位置で切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係るガス濃度測定装置により排気管６１内のガス濃度を測定する様子を模式的に示す概要図である。図２は、ガス濃度測定ユニット３０の構成を示す断面図である。図３は、セル部２０付近の縦断面図である。図４は、セル部２０を貫通孔２９の高さ位置で切断した断面図である。なお、図３は、図４におけるＡ−Ａの位置での縦断面を示している。
【００１３】
図１に示すように、この発明の実施形態に係るガス濃度測定装置は、本体１１および筒状部１２から構成されるプローブ部１０と、筒状部１２の先端に配設されたセル部２０とを備えたガス濃度測定ユニット３０と、レーザ光源４１と演算部４２とを備えた制御ユニット４０とから構成される。ガス濃度測定ユニット３０と制御ユニット４０とは、図２に示す光ファイバー３６および信号線３７、３８を束ねたケーブル３９により互いに接続されている。また、図１に示すように、制御ユニット４０は、パーソナルコンピュータ５０とも接続されている。
【００１４】
図２に示すように、ガス濃度測定ユニット３０は、筐体から構成される本体１１と、この本体１１に接続された筒状部１２とをから構成されるプローブ部１０と、このプローブ部１０の先端に接続されたセル部２０とを有する。プローブ部１０とセル部２０との間には、ガラス等の透光性部材から構成される窓部材３１が配設されており、プローブ部１０は窓部材３１によりセル部２０から遮断された状態となっている。
【００１５】
セル部２０は、下端部にミラー３２を支持した円筒状部材に対して、４個の開口部２１が形成された構成を有する。このセル部２０は、４個の開口部２１から窓部材３１とミラー３２との間に形成される測定空間１００（図３および図４参照）にガスを侵入させ、この測定空間１００において光の減衰を測定する構成を有する。
【００１６】
プローブ部１０における本体１１の内部には、光学系１６が配設されている。この光学系１６は、制御ユニット４０内に配設されたレーザ光源４１から照射され、光ファイバー３６を介して案内された光ビームとしてのレーザビームをコリメートし、セル部２０内の測定空間１００に向けて照射する。また、プローブ部１０における本体１１の内部には、光検出器１８とミラー１７とが配設されている。光学系１６からセル部２０内の測定空間１００に向けて照射されたレーザビームは、窓部材３１を透過してミラー３２に照射され、ミラー３２において反射して再度窓部材３１を透過し、ミラー１７で反射された後に、光検出器１８に入射する。このレーザビームは、窓部材３１とミラー３２との間に形成される測定空間１００に存在するガス中を通過するときに減衰される。
【００１７】
図２に示すように、プローブ部１０における筒状部１２には凸部１４が形成されており、この凸部１４の下面には、オーリング１５が配設されている。また、凸部１４の外周部には、その内面に雌ねじが形成されたネジ部材１３が配設されている。このネジ部材１３は、図１に示す排気管６１に付設されその外周部に雄ねじが形成されたネジ部材６２と螺合することにより、ガス濃度測定ユニット３０を排気管６１に対して固定する。このときには、オーリング１５の作用により、排気管６１と外部との間の機密性が保たれる。
【００１８】
図２および図３に示すように、セル部２０には、セル部２０内部の測定空間１００内のガスの温度を測定するための温度センサ３３が配設されている。この温度センサ３３は、熱電対から構成される。この温度センサ３３の先端部は、セル部２０に形成された測定空間１００と連通する貫通孔２９内に配置されている。図３に示すように、筒状部１２には、通過孔１９が形成されている。温度センサ３３における信号線３８は、筒状部１２の内部から筒状部１２に形成された通過孔１９を介して窓部材３１の外側を通過した後、セル部２０における貫通孔２９に至っている。
【００１９】
なお、筒状部１２における通過孔１９は、温度センサ３３における信号線３８が通過した後、接着剤等により密閉される。これにより、プローブ部１０内に筒状部１２を介して排気管６１内の気体が侵入することを防止することが可能となる。一方、セル部２０における貫通孔２９内の温度センサ３３の先端部に対応する領域に対しては、温度センサ３３の感度を確保するため、接着剤等が使用されることはない。
【００２０】
温度センサ３３における信号線３８は、図２に示すように、プローブ部１０における筒状部１２の内部から本体１１の内部を通過した後、光ファイバー３６および光検出器１８の信号線３７とともに束ねられてケーブル３９となり、図１に示すように、ガス濃度測定ユニット３０から制御ユニット４０に至っている。
【００２１】
以上のような構成を有するガス濃度測定装置において排気管６１内のガスの濃度を測定するときには、図１に示すように、ガス濃度測定ユニット３０を排気管６１に接続する。このときには、温度センサ３３の先端部がセル部２０に形成された貫通孔２９内に配置されていることから、ガス濃度測定ユニット３０を排気管６１に接続するときに、温度センサ３３が損傷を受けることはない。
【００２２】
この状態において、レーザ光源４１から光ファイバー３６および光学系１６を介して照射されたレーザビームは、窓部材３１を透過してミラー３２に照射され、ミラー３２において反射して再度窓部材３１を透過し、ミラー１７で反射された後に、光検出器１８に入射する。このレーザビームは、窓部材３１とミラー３２との間に形成される測定空間１００に存在するガス中を通過するときに減衰される。光検出器１８により検出されたレーザビームの強度信号は、制御ユニット４０における演算部４２に送信され、演算部４２は、レーザビームの吸光度データに基づいてガスの濃度データに変換する。演算後のガスの濃度データは、必要に応じ、パーソナルコンピュータ５０のモニタ等に表示される。
【００２３】
また、このときには、測定空間１００におけるガスの温度が、温度センサ３３により測定される。温度センサ３３により測定されたガスの温度データは、制御ユニット４０における演算部４２に送信され、ガス濃度演算時の補正パラメータとして使用される。また、この温度データは、必要に応じ、パーソナルコンピュータ５０のモニタ等に表示される。
【００２４】
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【００２５】
この発明の第１の態様に係るガス濃度測定装置は、光源と光検出器とを備えたプローブ部と、ミラーを支持するセル部と、前記セル部と前記プローブ部との間に配設された透光性の窓部材と、を備え、前記光源から照射され前記ミラーで反射された後に前記光検出器により検出される光の、前記ミラーと前記窓部材との間に形成された測定空間における減衰により、前記測定空間におけるガスの濃度を測定するガス濃度測定装置であって、前記セル部には、前記測定空間と連通する貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔に先端部が挿入され、前記測定空間の温度を検出する温度センサを備える。
【００２６】
この発明の第１の態様に係るガス濃度測定装置によれば、温度センサの先端部を、貫通孔を介して測定空間内に配置することができる。これにより、温度センサの先端部を、カバー等を利用することなく保護することが可能となる。これにより、温度センサの損傷を防止することが可能となる。
【００２７】
この発明の第１の態様の変形例に係るガス濃度測定装置は、前記プローブ部は、前記光源および前記光検出器と前記窓部材との間に配設される筒状部を備え、前記温度センサにおける信号線は、前記筒状部の内部から前記筒状部に形成された通過孔を介して前記窓部材の外側を通過した後、前記セル部における前記貫通孔に至る。
【００２８】
このような態様によれば、窓部材に加工を加えることなく、温度センサの先端部を測定空間内に配置することができる。
【００２９】
この発明の第１の態様の他の変形例に係るガス濃度測定装置は、前記セル部は、内部に前記測定空間を形成する円筒状部材に対して複数の開口部が形成された構成を有し、前記セル部に形成される前記貫通孔は、前記円筒状部材の内部に形成された前記測定空間と前記円筒状部材の外周面とを連通する。
【００３０】
このような態様によれば、円筒状部材の内部に測定空間を形成し、温度センサの先端をその測定空間内に配置することができる。
【００３１】
この発明の第１の態様のさらに他の変形例に係るガス濃度測定装置は、前記温度センサは、熱電対である。
【００３２】
このような態様によれば、簡易な構成でありながら高速に温度の測定が可能な熱電対を使用する場合において、損傷を受けやすい熱電対の先端部を保護することが可能となる。
【００３３】
なお、上述した記載はこの発明の実施形態の説明のためのものであり、この発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００３４】
１０      プローブ部
１１      本体
１２      筒状部
１６      光学系
１７      ミラー
１８      光検出器
１９      通過孔
２０      セル部
２１      開口部
２９      貫通孔
３０      濃度測定ユニット
３１      窓部材
３２      ミラー
３３      温度センサ
３６      光ファイバー
３７      信号線
３８      信号線
３９      ケーブル
４０      制御ユニット
４１      レーザ光源
４２      演算部
１００    測定空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020144019.tif 000006