(57)【要約】【課題】ガス組成以外に、煤塵濃度、炭化水素濃度を一度の計測で同時に測定することができるガス成分計測装置及びガス成分分析方法を提供する。【解決手段】第１のレーザ入射部１４Ａでレーザ分析している際には、第２のレーザ入射部１４Ｂ及び第２の出力計２０Ｂは、第２及び第４のゲートバルブ１８Ｂ、１８Ｄを用いて遮断し、第１のレーザ入射部１４Ａからのレーザ光３０の出力感度（測定チャンバ１３内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）／（レーザ装置１２から発振された際のレーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、求めたレーザ光のパワー感度が閾値以下となった際に、遮断していた第２及び第４のゲートバルブ１８Ｂ、１８Ｄを開放し、第２のレーザ入射部１４Ｂからレーザ光３０を照射して、引き続き被計測ガスＧをレーザ分析する。【選択図】図１
2011137758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測ガスにレーザ装置からのレーザ光を照射する測定チャンバと、
ガス導入方向と直交する方向にレーザ光を入射する一対の第１及び第２のレーザ入射部を有し、前記測定チャンバから着脱自在の第１及び第２のレーザ入射ユニットと、
前記被計測ガス中の組成をレーザ分析するレーザ受光部と、
前記測定チャンバ内と第１及び第２のレーザ入射ユニットとを遮断する第１及び第２のゲートバルブとを具備し、
第１のレーザ入射ユニットでレーザ分析している際には、第１のゲートバルブ及び第３のゲートバルブを開放し、第１のレーザ入射部でラマン散乱光を計測すると共に、
第２のレーザ入射ユニットの第２のゲートバルブを遮断し、
所定ガス成分のピーク感度（所定ガス成分ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、
所定ガス成分のピーク感度が閾値以下となった際に、
遮断していた第２のゲートバルブを開放し、第２のレーザ入射部からレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスをレーザ分析する制御を行う制御手段を有することを特徴とするガス成分計測装置。
【請求項２】
被計測ガスにレーザ装置からのレーザ光を照射する測定チャンバと、
ガス導入方向と直交する方向にレーザ光を入射する一対の第１及び第２のレーザ入射部を有し、前記測定チャンバから着脱自在の第１及び第２のレーザ入射ユニットと、
前記被計測ガス中の組成をレーザ分析するレーザ受光部と、
第１及び第２のレーザ入射部と各々相対向して設けられ、レーザ光の出力感度を計測する第１又は第２の出力計を有し、前記測定チャンバから着脱自在の第１及び第２の出力計ユニットと、
前記測定チャンバ内と第１及び第２のレーザ入射ユニットとを遮断する第１及び第２のゲートバルブと、
前記測定チャンバ内と第１及び第２の出力計ユニットとを遮断する第３及び第４のゲートバルブとを具備し、
第１のレーザ入射ユニットでレーザ分析している際には、第１のゲートバルブ及び第３のゲートバルブを開放し、第１の出力計ユニットでレーザ光の出力を計測すると共に、
第２のレーザ入射ユニットの第２のゲートバルブ及び第２の出力計ユニットの第４のゲートバルブを遮断し、
第１のレーザ入射部からのレーザ光の出力感度（測定チャンバ内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）／（レーザ装置から発振された際のレーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、
求めたレーザ光のパワー感度が閾値以下となった際に、
遮断していた第２のゲートバルブ及び第４のゲートバルブを開放し、第２のレーザ入射部からレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスをレーザ分析する制御を行う制御手段を有することを特徴とするガス成分計測装置。
【請求項３】
請求項１において、
レーザ光のパワー感度で閾値を判断する代わりに、
所定ガス成分のピーク感度（所定ガス成分ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、
所定ガス成分のピーク感度が閾値以下となった際に、
遮断していた第２のゲートバルブを開放し、第２のレーザ入射部で引き続き被計測ガスのガス組成をレーザ分析する制御を行う制御手段を有することを特徴とするガス成分計測装置。
【請求項４】
請求項２において、
求めたレーザ光のパワー感度又は所定ガス成分のピーク感度が閾値以下となった際に、
第１のレーザ入射ユニットの第１のゲートバルブを遮断し、その後第２のレーザ入射ユニットの第２のゲートバルブを開放し、引き続き第２のレーザ入射ユニットからレーザ光を照射して被計測ガスのガス組成をレーザ分析する制御を行う制御手段を有することを特徴とするガス成分計測装置。
【請求項５】
レーザ装置からのレーザ光を測定チャンバ内の被計測ガスに照射し、ガス組成をレーザ分析する方法において、
レーザ入射部でレーザ分析している際には、他のレーザ入射部は、ゲートバルブを用いて遮断し、
所定ガス成分のピーク感度（所定ガス成分ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、
所定ガス成分ピーク感度が閾値以下となった際に、
遮断していたゲートバルブを開放し、他のレーザ入射部からレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスをレーザ分析することを特徴とするガス成分分析方法。
【請求項６】
相対向するレーザ入射部と出力計を２系統用いて、被計測ガスにレーザ装置からのレーザ光を測定チャンバ内に照射し、ガス組成をレーザ分析する方法において、
レーザ入射部でレーザ分析している際には、他のレーザ入射部及び出力計は、ゲートバルブを用いて遮断し、
レーザ入射部からのレーザ光の出力感度（測定チャンバ内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）／（レーザ装置から発振された際のレーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、
求めたレーザ光のパワー感度が閾値以下となった際に、
遮断していたゲートバルブを開放し、他のレーザ入射部からレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスをレーザ分析することを特徴とするガス成分分析方法。
【請求項７】
請求項６において、
レーザ光のパワー感度で閾値を判断する代わりに、
所定ガス成分のピーク感度（所定ガス成分ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、
所定ガス成分ピーク感度が閾値以下となった際に、
遮断していたゲートバルブを開放し、他のレーザ入射部で引き続き被計測ガスのガス組成をレーザ分析することを特徴とするガス成分分析方法。
【請求項８】
請求項７において、
求めたレーザ光のパワー感度又は所定ガス成分ピーク感度が閾値以下となった際に、
計測しているレーザ入射部のゲートバルブを遮断し、その後他のレーザ入射部のゲートバルブを開放し、引き続き他のレーザ入射部からレーザ光を照射して被計測ガスのガス組成をレーザ分析することを特徴とするガス成分分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ計測において被測定ガス中のガス組成以外に、煤塵濃度、炭化水素濃度を一度の計測で同時に測定することができるガス成分計測装置及びガス成分分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料ガス中のガス成分やダスト（煤塵）成分の濃度をレーザ照射によるラマン散乱光により計測することが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図８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８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に対してレーザ光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、レーザ照射装置１１０からレーザ発振によりレーザ光１０５を出力し、レーザ光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１１８、レンズ１１９、分光器１２０を通過して散乱光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】
ところで、従来のレーザ装置では、測定チャンバ内に被計測ガスである燃焼ガスを導入し、そこにレーザ光を照射するようにしており、レーザ光を照射する際の計測側に設置される石英窓１１２にガス中の汚れ物質による汚染が生じ、検出感度の低下が起き、ガス成分や煤塵濃度を正確に求めることができない、という問題がある。
このため、検出感度の低下があった場合には、従来では、石英窓１１２の掃除のために、レーザ光分析を停止しているのが現状であり、その間の計測ができない、という問題がある。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、レーザ光分析を停止することなく、安定してガス成分や濃度を測定することができるガス成分計測装置及びガス成分分析方法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】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、被計測ガスにレーザ装置からのレーザ光を照射する測定チャンバと、ガス導入方向と直交する方向にレーザ光を入射する一対の第１及び第２のレーザ入射部を有し、前記測定チャンバから着脱自在の第１及び第２のレーザ入射ユニットと、前記被計測ガス中の組成をレーザ分析するレーザ受光部と、前記測定チャンバ内と第１及び第２のレーザ入射ユニットとを遮断する第１及び第２のゲートバルブとを具備し、第１のレーザ入射ユニットでレーザ分析している際には、第１のゲートバルブ及び第３のゲートバルブを開放し、第１のレーザ入射部でラマン散乱光を計測すると共に、第２のレーザ入射ユニットの第２のゲートバルブを遮断し、所定ガス成分のピーク感度（所定ガス成分ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、所定ガス成分のピーク感度が閾値以下となった際に、遮断していた第２のゲートバルブを開放し、第２のレーザ入射部からレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスをレーザ分析する制御を行う制御手段を有することを特徴とするガス成分計測装置にある。
【０００９】
第２の発明は、被計測ガスにレーザ装置からのレーザ光を照射する測定チャンバと、ガス導入方向と直交する方向にレーザ光を入射する一対の第１及び第２のレーザ入射部を有し、前記測定チャンバから着脱自在の第１及び第２のレーザ入射ユニットと、前記被計測ガス中の組成をレーザ分析するレーザ受光部と、第１及び第２のレーザ入射部と各々相対向して設けられ、レーザ光の出力感度を計測する第１又は第２の出力計を有し、前記測定チャンバから着脱自在の第１及び第２の出力計ユニットと、前記測定チャンバ内と第１及び第２のレーザ入射ユニットとを遮断する第１及び第２のゲートバルブと、前記測定チャンバ内と第１及び第２の出力計ユニットとを遮断する第３及び第４のゲートバルブとを具備し、第１のレーザ入射ユニットでレーザ分析している際には、第１のゲートバルブ及び第３のゲートバルブを開放し、第１の出力計ユニットでレーザ光の出力を計測すると共に、第２のレーザ入射ユニットの第２のゲートバルブ及び第２の出力計ユニットの第４のゲートバルブを遮断し、第１のレーザ入射部からのレーザ光の出力感度（測定チャンバ内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）／（レーザ装置から発振された際のレーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、求めたレーザ光のパワー感度が閾値以下となった際に、遮断していた第２のゲートバルブ及び第４のゲートバルブを開放し、第２のレーザ入射部からレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスをレーザ分析する制御を行う制御手段を有することを特徴とするガス成分計測装置にある。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、レーザ光のパワー感度で閾値を判断する代わりに、所定ガス成分のピーク感度（所定ガス成分ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、所定ガス成分のピーク感度が閾値以下となった際に、遮断していた第２のゲートバルブを開放し、第２のレーザ入射部で引き続き被計測ガスのガス組成をレーザ分析する制御を行う制御手段を有することを特徴とするガス成分計測装置にある。
【００１１】
第４の発明は、第２の発明において、求めたレーザ光のパワー感度又は所定ガス成分のピーク感度が閾値以下となった際に、第１のレーザ入射ユニットの第１のゲートバルブを遮断し、その後第２のレーザ入射ユニットの第２のゲートバルブを開放し、続き第２のレーザ入射ユニットからレーザ光を照射して被計測ガスのガス組成をレーザ分析する制御を行う制御手段を有することを特徴とするガス成分計測装置にある。
【００１２】
第５の発明は、レーザ装置からのレーザ光を測定チャンバ内の被計測ガスに照射し、ガス組成をレーザ分析する方法において、レーザ入射部でレーザ分析している際には、他のレーザ入射部は、ゲートバルブを用いて遮断し、所定ガス成分のピーク感度（所定ガス成分ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、所定ガス成分ピーク感度が閾値以下となった際に、遮断していたゲートバルブを開放し、他のレーザ入射部からレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスをレーザ分析することを特徴とするガス成分分析方法にある。
【００１３】
第６の発明は、相対向するレーザ入射部と出力計を２系統用いて、被計測ガスにレーザ装置からのレーザ光を測定チャンバ内に照射し、ガス組成をレーザ分析する方法において、レーザ入射部でレーザ分析している際には、他のレーザ入射部及び出力計は、ゲートバルブを用いて遮断し、レーザ入射部からのレーザ光の出力感度（測定チャンバ内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）／（レーザ装置から発振された際のレーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、求めたレーザ光のパワー感度が閾値以下となった際に、遮断していたゲートバルブを開放し、他のレーザ入射部からレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスをレーザ分析することを特徴とするガス成分分析方法にある。
【００１４】
第７の発明は、第６の発明において、レーザ光のパワー感度で閾値を判断する代わりに、所定ガス成分のピーク感度（所定ガス成分ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、所定ガス成分ピーク感度が閾値以下となった際に、遮断していたゲートバルブを開放し、他のレーザ入射部で引き続き被計測ガスのガス組成をレーザ分析することを特徴とするガス成分分析方法にある。
【００１５】
第８の発明は、第７の発明において、求めたレーザ光のパワー感度又は所定ガス成分ピーク感度が閾値以下となった際に、計測しているレーザ入射部のゲートバルブを遮断し、その後他のレーザ入射部のゲートバルブを開放し、引き続き他のレーザ入射部からレーザ光を照射して被計測ガスのガス組成をレーザ分析することを特徴とするガス成分分析方法にある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、二つの入射ユニットを設けているので、所定の感度の低下を確認したら、交互に使用することで、ガス成分や濃度の検出、煤塵濃度の検出を停止することなく、連続して精度の高い被計測ガスのガス成分や濃度の検出、煤塵濃度の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例１に係るガス成分計測装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例１に係る他のガス成分計測装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例２に係るガス成分計測装置の概略図である。
【図４】図４は、実施例３に係るガス成分計測装置の概略図である。
【図５】図５は、計測時間と、レーザ光の出力感度（測定チャンバ内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）／（レーザ装置１２から発振された際のレーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）との関係図である。
【図６】図６は、バイオマスガス化ガスのラマン散乱光計測結果のチャートである。
【図７】図７は、計測時間と、所定ガス成分（例えばＮ2）ピーク感度（所定ガス成分（Ｎ2）ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）との関係図である。
【図８】図８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】
【００１８】
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】
【００１９】
本発明による実施例に係るガス成分計測装置及び方法について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係るガス成分計測装置の概略図である。
図１に示すように、ガス成分計測装置１０Ａは、被計測ガス（図示せず）にレーザ装置１２からのレーザ光３０を照射する測定チャンバ１３と、ガス導入方向と直交する方向にレーザ光３０を入射する一対の第１及び第２のレーザ入射部１４Ａ、１４Ｂを有する第１及び第２のレーザ入射ユニット１５Ａ、１５Ｂと、前記被計測ガス中の組成をレーザ分析（ラマン散乱、ミー散乱等）するレーザ受光手段１６と、第１及び第２のレーザ入射部１４Ａ、１４Ｂと各々対向して設けられ、レーザ光３０の出力感度を計測する第１又は第２の出力計２０Ａ、２０Ｂを有する第１及び第２の出力計ユニット２１Ａ、２１Ｂと、前記第１及び第２のレーザ入射ユニット１５Ａ、１５Ｂを測定チャンバ１３から脱着可能する第１及び第２のレーザ入射ユニット用脱着手段１７Ａ、１７Ｂと、前記測定チャンバ１３内と第１及び第２のレーザ入射ユニット１５Ａ、１５Ｂとを遮断する第１及び第２のゲートバルブ１８Ａ、１８Ｂと、第１及び第２のゲートバルブ１８Ａ、１８Ｂのいずれか一方が開いた際に、第１及び第２のレーザ入射部１２Ａ、１２Ｂの窓部１２ａ近傍を不活性ガス雰囲気とする不活性ガス導入手段１９と、前記第１及び第２の出力計ユニット２１Ａ、２１Ｂを測定チャンバ１３から脱着可能する第１及び第２の出力計ユニット用脱着手段１７Ｃ、１７Ｄと、前記測定チャンバ１３内と第１及び第２の出力計ユニット２１Ａ、２１Ｂとを遮断する第３及び第４のゲートバルブ１８Ｃ、１８Ｄと、第３及び第４のゲートバルブ１８Ｃ、１８Ｄのいずれか一方が開いた際に、第１及び第２の出力計ユニット２１Ａ、２１Ｂの窓部２１ａ近傍を不活性ガス雰囲気とする不活性ガス導入手段１９と、を具備し、第１のレーザ入射ユニット１５Ａでレーザ分析している際には、第１のゲートバルブ１８Ａ及び第３のゲートバルブ１８Ｃを開放して、第１の出力計ユニット２１Ａでレーザ光の出力を計測すると共に、第２のレーザ入射ユニット１５Ｂの第２のゲートバルブ１８Ｂ及び第２の出力計ユニット２１Ｂの第４のゲートバルブ１８Ｄを遮断し、第１のレーザ入射部１４Ａからのレーザ光の出力感度（測定チャンバ１３内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）／（レーザ装置１２から発振された際のレーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、求めたレーザ光のパワー感度が閾値以下となった際に、遮断していた第２のゲートバルブ１８Ｂ及び第４のゲートバルブ１８Ｄを開放し、第２のレーザ入射部１４Ｂからレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスＧをレーザ分析する制御を行う制御手段を有するものである。
【００２０】
本発明では、相対向する第１のレーザ入射部１４Ａ（第２のレーザ入射部１４Ｂ）と第１の出力計２０Ａ（第２の出力計２０Ｂ）を２系統用いて、被計測ガスＧにレーザ装置１２からのレーザ光３０を測定チャンバ１３内に照射し、ガス組成をレーザ分析する方法において、第１のレーザ入射部１４Ａでレーザ分析している際には、第２のレーザ入射部１４Ｂ及び第２の出力計２０Ｂは、第２及び第４のゲートバルブ１８Ｂ、１８Ｄを用いて遮断し、第１のレーザ入射部１４Ａからのレーザ光３０の出力感度（測定チャンバ１３内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）／（レーザ装置１２から発振された際のレーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、求めたレーザ光のパワー感度が閾値以下となった際に、遮断していた第２及び第４のゲートバルブ１８Ｂ、１８Ｄを開放し、第２のレーザ入射部１４Ｂからレーザ光３０を照射して、引き続き被計測ガスＧをレーザ分析するようにしている。
このように、２系統の一対の入射ユニットと出力ユニットと設けているので、所定の感度の低下を確認したら、交互に使用することで、ガス成分や濃度の検出、煤塵濃度の検出を停止することなく、連続して精度の高い被計測ガスのガス成分や濃度の検出、煤塵濃度の検出が可能となる。
【００２１】
図１に示すように、測定チャンバ１３には、被計測ガスの導入方向（図中、紙面に垂直方向）と直交する方向にレーザ光３０を入射する一対の第１及び第２のレーザ入射部１４Ａ、１４Ｂを有する第１及び第２のレーザ入射ユニット１５Ａ、１５Ｂが、レーザ入射ユニット用脱着手段１７Ａ、１７Ｂにより着脱自在に設けられている。
【００２２】
この第１及び第２のレーザ入射ユニット用脱着手段１７Ａ、１７Ｂは、測定チャンバ１３のポート１３ａの内向きフランジ１３ｂと、第１の入射ユニット１５Ａの外向きフランジ１５ａとを着脱自在とする着脱ボルト１５ｂとから構成されており、例えば石英製の窓部１２ａが汚れた際に、外して清掃を行うことができる。
第１及び第２のゲートバルブ１８Ａ、１８Ｂは、測定チャンバ１３内と第１及び第２のレーザ入射ユニット１５Ａ、１５Ｂとの空間を遮断するものであり、図示しない制御装置の指令により開閉自在としている。
【００２３】
また、測定チャンバ１３には、第１及び第２のレーザ入射部１４Ａ、１４Ｂと各々対向して設けられ、レーザ光の出力感度を計測する第１又は第２の出力計２０Ａ、２０Ｂを有する第１及び第２の出力計ユニット２１Ａ、２１Ｂが設けられている。
この第１及び第２の出力計ユニット２１Ａ、２１Ｂも同様に出力計のユニット用脱着手段１７Ｃ、１７Ｄにより着脱自在に設けられている。
【００２４】
この第１及び第２の出力計ユニット用脱着手段１７Ｃ、１７Ｄは、第１及び第２のレーザ入射ユニット用脱着手段１７Ａと同様の構成であり、窓部１２ａが汚れた際に、外して清掃を行うことができる。
なお、測定チャンバ１３から第１及び第２のレーザ入射ユニット１５Ａ、１５Ｂ又は第１及び第２の出力計ユニット２１Ａ、２１Ｂを着脱可能となる手段であれば、本実施例に限定されず、いずれのものでもよい。
【００２５】
第１及び第２のゲートバルブ１８Ａ、１８Ｂ内には不活性ガス（Ｎ2）が不活性ガス導入手段１９により供給され、第１及び第２のレーザ入射部１４Ａ、１４Ｂの窓部１２ａ近傍の清浄化を維持するようにしている。
同様に、第３及び第４のゲートバルブ１８Ｃ、１８Ｄにも、不活性ガス（Ｎ2）が不活性ガス導入手段１９により供給され、第１及びのレーザ入射部１４Ａ、１４Ｂの窓部１２ａ、１２ｂ近傍の清浄化を維持するようにしている。
【００２６】
次に、被測定ガスを計測して、窓部１２ａの劣化が生じた際の、交換の手順について説明する。
図５は、計測時間と、レーザ光の出力感度（測定チャンバ内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）／（レーザ装置から発振された際のレーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）との関係図である。図５に示すように、計測を行うにつれて、徐々にレーザ光の測定チャンバ１３内の出力感度の低下が確認される。
ここで、レーザ光の出力感度が例えば０．７を閾値とし、例えば石英製の窓部１２ａの汚れ又は劣化と判断することとして、レーザ光の切り替えの手順を説明する。
１）先ず、第１のレーザ入射部１４Ａからのレーザ光３０を用いて、測定領域Ｘを通過させ、レーザ光分析を行う（工程１）。
この第１のレーザ入射ユニット１５Ａでレーザ分析している際には、第１のゲートバルブ１８Ａ及び第３のゲートバルブ１８Ｃを開放し、第１の出力計ユニット２１Ａでレーザ光の出力を計測すると共に、第２のレーザ入射ユニット１５Ｂの第２のゲートバルブ１８Ｂ及び第２の出力計ユニット２１Ｂの第４のゲートバルブ１８Ｄを遮断しておく。
２）このレーザ光分析の際に、第１の出力計２０Ａでレーザ光のパワー感度（測定チャンバ内のレーザ光の出力強度Ｉ1）／（レーザ装置から発振された際のレーザ光の基本パワー強度Ｉ2）を、連続して求めておく（工程２）。
３）この計測は、例えば図５に示すようなチャートとなる。
４）計測を行い、閾値（０．７）以下となった際に、遮断していた第２のゲートバルブ１８Ｂ及び第４のゲートバルブ１８Ｄを開放し、第２のレーザ入射部１４Ｂからレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスＧをレーザ分析する指令を図示しない制御手段から行う（工程３）。
５）次いで、第１のレーザ入射ユニット用脱着手段１７Ａ及び第１の出力計ユニット２１Ａを開放して、窓部１２ａを清掃し、取り付ける。
この清掃の際には、不活性ガス供給手段１９により不活性ガス（Ｎ2）を供給して、内部に外部からの空気が浸入しないようにしている。
【００２７】
また、レーザ光の計測を一時停止して良い場合には、前述の工程３において、計測を行い、閾値（０．７）以下となった際に、第１のレーザ入射部１４Ａからレーザ光３０の照射を停止する。
次いで、遮断していた第２のゲートバルブ１８Ｂ及び第４のゲートバルブ１８Ｄを開放し、第２のレーザ入射部１４Ｂからレーザ光を照射して、引き続き被計測ガスＧをレーザ分析する指令を図示しない制御手段から行うようにしてもよい。
【００２８】
また、レーザ光３０の出力感度で閾値を判断する代わりに、所定ガス成分（例えばＮ2）ピーク感度（所定ガス成分（Ｎ2）ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、所定ガス成分（Ｎ2）ピーク感度が閾値以下となった際に、遮断していた第２のゲートバルブ１８Ｂを開放し、第２のレーザ入射部１４Ｂで引き続き被計測ガスのガス組成をレーザ分析する制御を行うようにしてもよい。
【００２９】
図６は、バイオマスガス化ガスのラマン散乱光計測結果のチャートである。図６に示すように、水素（Ｈ2）が８％、水（Ｈ2Ｏ）が６２％、二酸化炭素（ＣＯ2）が１２％、一酸化炭素（ＣＯ）が６％、メタン（ＣＨ4）が１％、窒素（Ｎ2）が１２％である。なお割合はチャートからの計算による。
本実施例では、この窒素のピークを指標として、所定ガス成分（例えばＮ2）ピーク感度を求めた。
ここで、窒素ガスをピークとする理由は、燃料ガスのバランスガスとして適用されることが多く、その組成が安定しているためである。なお、窒素ガス以外にもガス種によって適宜選定することができる。
【００３０】
図７は、計測時間と、所定ガス成分（例えばＮ2）ピーク感度（所定ガス成分（Ｎ2）ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）との関係図である。図７に示すように、計測を行うにつれて、除除にレーザ光の出力感度の低下が確認される。
【００３１】
ここで、本実施例では、レーザ受光部１６は、発生するラマン散乱光１５Ａを計測する受光部１６ａと、受光部１６ａから光ファイバ１６ｂを介して送られた散乱光を分光する分光部１６ｃとＩＣＣＤ（Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ１６ｄから構成されている。受光された信号はデータ処理手段（ＣＰＵ）で処理され、ガス組成のスペクトルピーク強度が求められる。
【００３２】
ここで、レーザ装置１２からのレーザ光３０は、測定チャンバ１３内でのレーザ光の出力を計測する第１及び第２の出力計２０Ａ、２０Ｂと、第１及び第２の出力計２０Ａ、２０Ｂが各々相対向して設置されている。
【００３３】
測定チャンバ１３は被測定ガスを内部に導入、保持又は排出させる機能を有するものであり、この導入は、生成ガスを送給する送給管の一部を又は送給管から分枝させて導入するようにしてもよい。
【００３４】
また、測定領域Ｘの中心部から散乱光されたラマン散乱光３１は、例えば偏光子、集光レンズ及びフィルタ等の光学群（図示せず）を介して分光部１６ｃで分光され、該分光部１６ｃに接続されたＩＣＣＤカメラ１６ｄにより各波長の光の強度を計測する。前記ＩＣＣＤカメラ１６ｄからの計測データは、データ処理手段（ＣＰＵ）に送られ、ここで計測データの処理がなされる。
【００３５】
なお、受光部における窓の汚れは、レーザ光が直接照射されるものではないので、ユニットを交換した後、所定の出力感度が得られない場合には、受光部の窓部１６ｅの汚れと判断し、計測を停止して、レーザ受光手段の窓部１６ｅの清掃をすることとなる。なお、窒素（Ｎ2）を導入して、窒素雰囲気として窓部１６ｅへの汚れの付着を回避するようにしている。なお、受光用の窓部１６ｅにおいても必要に応じて、本発明のようなゲートバルブを設けるようにしてもよい。
【００３６】
図２は、実施例１に係る他のガス成分計測装置の概略図である。図２に示すように、実施例１に係る他のガス成分計測装置１０Ｂは、受光手段においても第５及び第６のゲートバルブ１８Ｅ、１８Ｆを設けた一例を示す。
そして、第１及び第２のレーザ受光ユニット用脱着手段１７Ｅ、１７Ｆは、第１及び第２のレーザ入射ユニット用脱着手段１７Ａ、１７Ｂと同様であり、説明は省略する。そして、例えば石英製の窓部１６ｅが汚れた際に、外して清掃を行うことができるようにしている。
この受光部の窓部１６ｅの劣化の判断は、（所定ガス成分（Ｎ2）ピーク濃度：Ｉ2）／（測定チャンバ１３内のレーザ光の計測パワー強度：Ｉ1）により求めたレーザ光のパワー感度が閾値以下となった際に、遮断していた第６のゲートバルブ１８Ｆを開放し、ラマン散乱光３１を第の受光ユニット２５Ｂで受光して、引き続き被計測ガスＧをレーザ分析するようにしている。
これにより、受光部の交換においても計測を停止することなく、実施することができる。
【００３７】
以下に、レーザ装置１２を用いたガス組成を計測できるガス成分計測装置の各構成部材について説明する。
【００３８】
レーザ装置１２からのレーザ光３０は、光ファイバ１２ｂを介して、第１及び第２のレーザ入射ユニット１５Ａ、１５Ｂ内の第１及び第２のレーザ入射部１４Ａ、１４Ｂに送られ、その後窓部１２ａを透過して、チャンバ１３内に出射される。
【００３９】
なお、測定チャンバ１３内に設けられる第１及び第２の出力計２０Ａ，２０Ｂは、レーザ光３０の進行方向上に設けられており、レーザ光３０の出力を正確に計測することが出来る計算機器である。この数値をフィードバックし、レーザ装置１３の出力状態と窓部の汚れ状態を確認する。
【００４０】
次に、レーザ光３０が照射できるような形で被測定ガスを保持又は流通させる機能を有する測定チャンバ１３について説明する。
測定チャンバ１３は、計測される被測定ガスが内部に存在しており、それを外部（レーザ部や分光器を含む）にリークさせないような構造をしている。
【００４１】
窓部１２ａは、被測定ガスを外部へ流出させないための石英ガラス製の窓である。石英ガラス製にしているのは、その窓をレーザ光３０が透過できるようにするためである。なお、この窓は二重にしており、石英ガラス１枚が破損しても、ガスがリークしないようにしている。
【００４２】
また、測定チャンバ１３のレーザ光３０の通路には、電磁弁である第１乃至第４のゲートバルブ１８Ａ〜１８Ｄが設けられており、通常は、閉じている。これは、長期間に亙って測定チャンバ１３側の窓部１２ａを被測定ガスＧに曝しておくと、該被測定ガスＧ中の不純物により、汚れてしまい、その汚れの為にレーザによる測定が困難となるからである。なお、前記電磁弁は測定時には開口される。
【実施例２】
【００４３】
本発明による実施例に係るガス成分計測装置及び方法について、図面を参照して説明する。図３は、実施例２に係るガス成分計測装置の概略図である。なお、実施例１の装置と同一の構成については、同一符号を付してその説明は省略する。
図３に示すように、ガス成分計測装置１０Ｃは、実施例１の装置の測定チャンバ１３に設けた第１の出力計２０Ａを有する第１の出力計ユニット２１Ａと、第２の出力計２０Ｂを有する第２の出力計ユニット２１ｂとを削除したものである。
なお、符号４０Ａ、４０Ｂはレーザ光を吸収するビームダンパである。
【００４４】
そして、所定ガス成分（例えばＮ2）ピーク感度（所定ガス成分（Ｎ2）ピーク強度：Ｉ2）／（レーザ光の基本パワー強度：Ｉ0）を、連続して求め、所定ガス成分（Ｎ2）ピーク感度が閾値以下となった際に、遮断していた第２のゲートバルブ１８Ｂを開放し、第２のレーザ入射部１４Ｂで引き続き被計測ガスのガス組成をレーザ分析する制御を行うようにしている。
本実施例によれば、測定チャンバ１３内に２つの出力計を有することがなくなり、装置構成を簡略化することができる。
【実施例３】
【００４５】
本発明による実施例に係るガス成分計測装置及び方法について、図面を参照して説明する。図４は、実施例３に係るガス成分計測装置の概略図である。なお、実施例１の装置と同一の構成については、同一符号を付してその説明は省略する。
図４に示すように、ガス成分計測装置１０Ｃは、第１のレーザ入射部１４Ａの周囲に第１のレーザ受光部１６Ａを配置し、これを一体として第１のレーザ入射ユニット１５Ａ内に設けている。同様に、第２のレーザ入射部１４Ｂの周囲に第２のレーザ受光部１６Ｂを配置し、これを一体として第２のレーザ入射ユニット１５Ｂ内に設けている。
例えば、第１のレーザ入射部１４Ａの周囲に第１の受光部１６Ａを同心円状に複数配置するように設け、この複数の受光部により散乱光を受光するようにしている。これにより、受光部の光学調整も不要となる。
受光された散乱光情報は、光ファイバ１６ｂを介して、レーザ受光手段１６に送られ、ここでデータ処理される。
【００４６】
また、レーザ入射部以外に受光部もゲートバルブで閉鎖するようにしているので、実施例１のような受光部用の窓部１６ｅの汚れも解消される。
【００４７】
本発明にかかるガス成分計測装置は、例えば加圧流動床ボイラ、ガス化炉、コークス炉等からの生成ガスの煤塵濃度の計測や、例えばタービンやガスエンジン、各種ボイラに供給される導入ガスのガス中の煤塵濃度を計測する際において、レーザ光の光軸を常に監視することで長期間に亙って安定してガス成分計測を行うことができることとなる。
また、発電プラントのみならず、化学プラントから得られる有用ガス（例えばＧＴＬ）のガス組成を計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明に係るガス成分計測装置及び方法によれば、係る長期間に亙って安定してガス成分の計測をすることができると共に、被測定ガス中の煤塵濃度を同時に得られる。
【符号の説明】
【００４９】
１０Ａ〜１０Ｄ  ガス成分計測装置
１２  レーザ装置
１２ａ、１６  窓部
１３  測定チャンバ
１４Ａ  第１のレーザ入射部
１４Ｂ  第２のレーザ入射部
１５Ａ  第１のレーザ入射ユニット
１５Ｂ  第２のレーザ入射ユニット
１６  レーザ受光手段
２０Ａ、２０Ｂ  第１又は第２の出力計
２１Ａ、２１Ｂ  第１及び第２の出力計ユニット
１７Ａ、１７Ｂ  第１及び第２のレーザ入射ユニット用脱着手段
１８Ａ〜１８Ｄ  第１〜第４のゲートバルブ
１９  不活性ガス導入手段
２１Ａ、２１Ｂ  第１及び第２の出力計ユニット
１７Ｃ、１７Ｄ  第１及び第２の出力計ユニット用脱着手段
３０  レーザ光
３１  ラマン散乱光
Ｘ  測定領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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