(57)【要約】【課題】分析対象の排ガスにおける煤塵濃度の許容範囲が拡大された排ガス分析装置を提供する。【解決手段】排ガス分析装置は、燃焼により生じた排ガスを流すように構成された排ガス流路内を延びる測定用光路を含む光路の始端に配置される光源と、前記光路の終端に配置される受光素子と、前記受光素子の出力に基づいて、前記排ガスの分析を行うように構成された測定器と、前記排ガスの流路内に設けられた第１の筒とを有する。前記第１の筒は、前記光路上に配置され且つ前記測定用光路の一端を規定する第１透光部を有する【選択図】図２
2015114260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼により生じた排ガスを流すように構成された排ガス流路内を延びる測定用光路を含む光路の始端に配置される光源と、
前記光路の終端に配置される受光素子と、
前記受光素子の出力に基づいて、前記排ガスの分析を行うように構成された測定器と、
前記排ガスの流路内に設けられた第１の筒とを備え、
前記第１の筒は、前記光路上に配置され且つ前記測定用光路の一端を規定する第１透光部を有する
ことを特徴とする排ガス分析装置。
【請求項２】
前記第１の筒の内部を冷却するように構成された冷却装置を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス分析装置。
【請求項３】
前記第１透光部の外面の汚れを防止する汚れ防止装置を更に備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排ガス分析装置。
【請求項４】
前記汚れ防止装置は、前記第１透光部の外面に沿ってガスを噴射するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の排ガス分析装置。
【請求項５】
前記第１の筒の内部に少なくとも一部が配置され、前記光路の一部を構成する光ファイバを更に備え、
前記光源は、前記排ガス流路の外部に配置され、
前記光源から出射された光は、前記光ファイバを介して前記第１透光部まで導かれるように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の排ガス分析装置。
【請求項６】
前記第１の筒は、前記排ガスの流れと直交する方向に沿って延在している
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の排ガス分析装置。
【請求項７】
前記第１の筒は、前記排ガスの流れと直交する方向よりも前記排ガスの流れ方向に長い断面形状を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の排ガス分析装置。
【請求項８】
前記排ガス流路内に設けられた第２の筒を更に備え、
前記第２の筒は、前記光路上に配置され且つ前記測定用光路の他端を規定する第２透光部を有する
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の排ガス分析装置。
【請求項９】
前記第２の筒の内部を冷却するように構成された冷却装置を更に備える
ことを特徴とする請求項８に記載の排ガス分析装置。
【請求項１０】
前記受光素子は前記第２の筒の内部に配置されている
ことを特徴とする請求項９に記載の排ガス分析装置。
【請求項１１】
複数の前記測定用光路を備え、
前記第１の筒は、複数の前記測定用光路に対応して複数の前記第１透光部を有する
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の排ガス分析装置。
【請求項１２】
前記複数の測定用光路は格子状に配列されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の排ガス分析装置。
【請求項１３】
前記排ガス流路は、ボイラの煙道である
ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の排ガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は排ガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス分析装置は、例えばボイラの燃焼状態の監視に用いられている。この種の排ガス分析装置として、特許文献１に記載された検出装置は、ダイオードレーザと、マルチプレクサと、ピッチ光学部品と、キャッチ光学部品と、デマルチプレクサと、検出器とを有し、ピッチ光学部品やキャッチ光学部品がプロセスチャンバに作動的に関連付けられる。
【０００３】
具体的には、ピッチ光学部品やキャッチ光学部品は、特許文献１の図１２に示されるように、ボイラの壁に取り付けられる。ピッチ光学部品から出射した光は、プロセスチャンバを通過してキャッチ光学部品に入射するように構成され、検出器の出力により、プロセスチャンバ内のガスのＮＯ濃度が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２２９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば石炭焚きボイラの場合、燃焼により発生した排ガスが多量の煤塵を含む。排ガスに多量の煤塵が含まれる場合、煤塵による光の散乱や遮光により、光の減衰が大きくなる。このため、従来のようにボイラの壁にピッチ光学部品やキャッチ光学部品を取り付けた場合、排ガスが多量の煤塵を含むと、検出器による光の検出が出来なかったり、検出器の出力のＳ／Ｎ比が低下し、排ガス分析が不可能になってしまうことがある。
【０００６】
そこで、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、分析対象の排ガスにおける煤塵濃度の許容範囲が拡大された排ガス分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態に係る排ガス分析装置は、
燃焼により生じた排ガスを流すように構成された排ガス流路内を延びる測定用光路を含む光路の始端に配置される光源と、
前記光路の終端に配置される受光素子と、
前記受光素子の出力に基づいて、前記排ガスの分析を行うように構成された測定器と、
前記排ガスの流路内に設けられた第１の筒とを備え、
前記第１の筒は、前記光路上に配置され且つ前記測定用光路の一端を規定する第１透光部を有する。
【０００８】
この構成によれば、測定用光路の一端が第１透光部によって規定されており、第１の筒の配置によって、測定用光路の長さを短くすることができる。これにより、測定用光路での光の減衰が抑制され、十分な強度の光が受光素子によって検出される。この結果として、排ガスが多量の煤塵を含んでいても、受光素子の出力のＳ／Ｎ比が確保され、排ガス分析を行うことができる。
【０００９】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、前記第１の筒の内部を冷却するように構成された冷却装置を更に備える。
この構成によれば、第１の筒の内部が冷却されるので、第１の筒部が排ガス流路内に配置されていても、第１の筒の内部の温度上昇が抑制される。このため、光源、受光素子、あるいは、光源と受光素子とを光学的に結合するための光学部品が第１の筒の内部に少なくとも一部が配置されても、これらの特性が変化することが抑制される。この結果として、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００１０】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、前記第１透光部の外面の汚れを防止する汚れ防止装置を更に備える。
この構成によれば、透光部の外面が煤塵によって汚れることが防止されるので、受光素子の出力が低下することが防止される。この結果として、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、前記汚れ防止装置は、前記第１透光部の外面に沿ってガスを噴射するように構成されている。
この構成によれば、簡単な構成にて、第１透光部の外面の汚れが防止される
【００１２】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、前記第１の筒の内部に少なくとも一部が配置され、前記光路の一部を構成する光ファイバを更に備え、
前記光源は、前記排ガス流路の外部に配置され、
前記光源から出射された光は、前記光ファイバを介して前記第１透光部まで導かれるように構成されている。
【００１３】
この構成によれば、光源が排ガス流路の外部に配置され、光源の温度変化が抑制される。この結果、光源の特性が安定し、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００１４】
幾つかの実施形態では、前記第１の筒は、前記排ガスの流れと直交する方向に沿って延在している。
この構成によれば、排ガスの流れに第１の筒が与える影響を抑制しながら、排ガス流路内に第１の筒を配置することができる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記第１の筒は、前記排ガスの流れと直交する方向よりも前記排ガスの流れ方向に長い断面形状を有する。
この構成によれば、排ガスの流れに第１の筒が与える影響を最小限に抑制しながら、排ガス流路内に第１の筒を配置することができる。
【００１６】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、前記排ガス流路内に設けられた第２の筒を更に備え、
前記第２の筒は、前記光路上に配置され且つ前記測定用光路の他端を規定する第２透光部を有する。
【００１７】
この構成によれば、第１の筒の第１透光部と第２の筒の第２透光部との相対的な位置関係を予め確認しておくことで、排ガス流路内に第１の筒及び第２の筒を設置した後の測定用光路の調整が容易になる。
【００１８】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、前記第２の筒の内部を冷却するように構成された冷却装置を更に備える。
この構成によれば、第２の筒の内部が冷却されるので、第２の筒部が排ガス流路内に配置されていても、第２の筒の内部の温度上昇が抑制される。このため、光源、受光素子、あるいは、光源と受光素子とを光学的に結合するための光学部品を第２の筒の内部に配置しても、これらの特性が変化することが抑制される。この結果として、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００１９】
幾つかの実施形態では、前記受光素子は前記第２の筒の内部に配置されている。
この構成によれば、第２の筒の内部の温度上昇が冷却装置によって抑制されているので、受光素子を第２の筒の内部に配置しても、受光素子の特性が変化することが抑制される。この結果として、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００２０】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、複数の前記測定用光路を備え、
前記第１の筒は、複数の前記測定用光路に対応して複数の前記第１透光部を有する。
この構成によれば、複数の測定用光路を用いることで、異なる位置で排ガスを分析することができる。このため、例えば排ガスに含まれる成分の空間的な分布等を得ることができる。
【００２１】
幾つかの実施形態では、前記複数の測定用光路は格子状に配列されている。
この構成によれば、格子状に配列された複数の測定用光路を用いることで、例えば排ガスに含まれる成分の空間的な分布等をより高精度にて得ることができる。
【００２２】
幾つかの実施形態では、前記排ガス流路は、ボイラの煙道である。
この構成によれば、ボイラの煙道を流れる排ガスを、煙道から抽出せずにその場で分析を行うことができる。このため、例えば排ガスの温度を分析する場合には、サンプリングによる排ガスの温度変化がなく、排ガスの温度を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、分析対象の排ガスにおける煤塵濃度の許容範囲が拡大された排ガス分析装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るボイラの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る排ガス分析装置の概略的な構成を示す図である。
【図３】吸収分光法により得られるスペクトルを示すグラフであり、横軸に光の波長をとり、縦軸に透過光強度をとったグラフである。
【図４】第１の筒の配置を概略的に示す斜視図である。
【図５】排ガスに含まれる煤塵の濃度と、光の透過率と、測定用光路の光路長との関係を示すグラフである。
【図６】幾つかの実施形態に係る汚れ防止装置の構成を説明するための図である。
【図７】幾つかの実施形態に係る第１の筒の断面形状を概略的に示す図である。
【図８】幾つかの実施形態に係る第２の筒の配置を説明するための図である。
【図９】幾つかの実施形態に係る排ガス分析装置の構成を説明するための図である。
【図１０】幾つかの実施形態に係る排ガス分析装置の構成を説明するための図である。
【図１１】幾つかの実施形態に係る排ガス分析装置の構成を説明するための図である。
【図１２】図１１の構成を有する排ガス分析装置による排ガスの分析結果を概略的に示すコンター図であり、（ａ）は温度分布、（ｂ）はＣＯの濃度分布、（ｃ）はＮＯの温度分布を示している。
【図１３】幾つかの実施形態に係る排ガス分析装置の構成を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２６】
図１はボイラ１０の概略構成を示す図である。
ボイラ１０は、燃焼炉１２と、燃焼炉１２に連なる煙道１４とを有する。
燃焼炉１２の火路壁１６は水を加熱するための蒸発管を含み、燃焼炉１２の上部には、蒸気を過熱するための過熱器１８が配置されている。煙道１４の下部には、水を予備加熱するための節炭器２０が配置されている。また、煙道１４の上部には、蒸気を再加熱するための再熱器２２が配置されている。
【００２７】
燃焼炉１２には、バーナ２４が取り付けられ、バーナ２４には、送風機２６から空気が供給されるとともに石炭粉砕機２８から微粉炭が供給可能である。また、燃焼炉１２には、空気供給管３０が取り付けられ、空気供給管３０には送風機２６から空気が供給可能である。
【００２８】
バーナ２４から噴出する微粉炭が燃焼することにより生じた高温の排ガスは、燃焼炉１２内を上昇し、煙道１４に流入する。燃焼により生じた熱は、火路壁１６の蒸発管に伝えられ、これにより水が加熱される。排ガスの熱は、過熱器１８での蒸気の過熱、再熱器２２での蒸気の再加熱、及び、節炭器２０での水の予熱に利用される。低温になった排ガスは、例えばボイラの下流に設けられた脱硝装置に流入し、浄化される。
過熱器１８で過熱された蒸気（主蒸気）は、例えば、蒸気タービン３２に供給され、発電等に利用される。
【００２９】
ボイラ１０の制御装置３４は、例えば、発電量に基づいてガバナ弁３６を制御する一方、主蒸気の圧力に基づいて、ボイラ１０における燃焼状態を制御するように構成されている。すなわち、ボイラ１０の制御装置３４は、燃焼炉１２に供給される燃料及び空気の量や、節炭器２０を通じて蒸発管に供給される水の量を制御するように構成されている。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に係る排ガス分析装置の概略的な構成を示している。排ガス分析装置は、煙道１４を流れる排ガスの分析を行うことができる。本実施形態では、排ガス分析装置は、図１中に一点鎖線Ｌ１で示した位置で、排ガスの分析を行うことができる。つまり、排ガス分析装置は、過熱器１８と節炭器２０の間で、排ガスの分析を行うことができる。ただし、排ガス分析装置は、図１中に一点鎖線Ｌ２、Ｌ３で示した位置で、排ガスの分析を行ってもよい。つまり、排ガス分析装置は、燃焼炉１２内で排ガスの分析を行ってもよい。
【００３１】
排ガス分析装置は、図２示したように、光源４０と、受光素子４２と、測定器４４とを有する。
本実施形態では、光源４０は、波長可変ダイオードレーザからなり、レーザ光を出射するように構成されている。光源４０は光路４６の始端に配置される。光路４６は、測定用光路４８を含み、測定用光路４８は、煙道１４の内部、即ち排ガス流路内を延びている。
【００３２】
受光素子４２は、光路４６の終端に配置される。本実施形態では、受光素子４２は、フォトダイオードからなる。受光素子４２は、入射したレーザ光の強度に対応する信号を出力するように構成されている。
測定器４４は、例えばコンピュータによって構成される。測定器４４は、受光素子４２と電気的に接続され、受光素子４２の出力に基づいて、排ガスの分析を行うように構成されている。
【００３３】
排ガスの分析は、例えば、ＴＤＬＡＳ方式（Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｄｉｏｄｅ  Ｌａｓｅｒ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：可変波長ダイオードレーザー吸収分光法）により行うことができる。ＴＤＬＡＳ方式によれば、例えば、排ガスのＣＯ濃度、ＮＯ濃度、及び、温度を測定することができる。
【００３４】
図３は、吸収分光法により得られるスペクトルを示すグラフであり、横軸に光の波長をとり、縦軸に透過光強度をとったグラフである。
排ガスに含まれるガス種の濃度（モル分率）Ｃや温度は、Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ則により、次式（１）及び（２）により求められる。
Ｉ／Ｉｏ＝ｅｘｐ（−Ｋ（λ）・Ｌ）    ・・・（１）
Ｋ（λ）＝Ｐ・Ｃ・Ｓ（Ｔ）・φ（λ）    ・・・（２）
【００３５】
なお、式（１）及び（２）中、Ｉは透過光強度、Ｉｏは入射光強度、Ｉ／Ｉｏは透過率、Ｋ（λ）は吸収係数、λは波長、Ｌは測定用光路４８の光路長、Ｐは場の静圧、Ｓ（Ｔ）は吸収強度温度依存係数、Ｔはガス種の温度、φ（λ）は吸収線形状関数である。吸収強度温度依存係数は、ＨＩＴＲＡＮに基づいて算出される吸収断面積に相当する。
【００３６】
そして、排ガス分析装置は、煙道１４内に設けられた第１の筒５０を有し、第１の筒５０は、第１透光部５２を有する。図４は、第１の筒５０の配置を概略的に示す斜視図である。図２及び図４に示すように、第１の筒５０は、煙道１４の対向する２つの壁５４間を延びている。
例えば、第１の筒５０の本体は金属からなり、第１透光部５２はガラスからなる。第１透光部５２は、光路４６上に配置されており、測定用光路４８の一端を規定している。
【００３７】
上述した構成によれば、測定用光路４８の一端が第１透光部５２によって規定されており、第１の筒５０の配置によって、測定用光路４８の長さを短くすることができる。ここで、図５は、排ガスに含まれる煤塵の濃度と、光の透過率と、測定用光路４８の光路長との関係を示すグラフである。図５に示すように、測定用光路４８の光路長を短くすることができれば、測定用光路４８での光の減衰が抑制され、透過率が高くなり、十分な強度の光が受光素子４２によって検出される。この結果として、排ガスが多量の煤塵を含んでいても、受光素子４２の出力のＳ／Ｎ比が確保され、排ガス分析を行うことができる。
【００３８】
また、この構成によれば、ボイラ１０の煙道１４を流れる排ガスを、煙道１４から抽出せずにその場で分析を行うことができる。このため、例えば排ガスの温度を分析する場合には、サンプリングによる排ガスの温度変化がなく、排ガスの温度を正確に測定することができる。
【００３９】
幾つかの実施形態では、排ガスの分析結果が測定器４４から出力され、ボイラ１０の制御装置３４に入力される。制御装置３４は、発電量に加え、入力された排ガスの分析結果に基づいて、燃料、空気及び水の供給量を制御できるように構成されている。
この構成によれば、制御装置３４は、ボイラ１０における燃焼状態を制御することができ、燃焼状態を良好に保つことができる。
【００４０】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、第１の筒５０の内部を冷却するように構成された冷却装置を更に有する。図２に示したように、冷却装置は、送風機５６からなる。第１の筒５０は両端に開口端を有し、一端から他端に向かって、送風機５６によって生成された冷却用の空気流が流れる。冷却用ガスは、空気のほか、窒素ガス等であってもよい。
【００４１】
この構成によれば、第１の筒５０の内部が冷却されるので、第１の筒５０が排ガス流路内に配置されていても、第１の筒５０の内部の温度上昇が抑制される。このため、光源４０、受光素子４２、あるいは、光源４０と受光素子４２とを光学的に結合するための光学部品が第１の筒５０の内部に配置されても、これらの特性が変化することが抑制される。この結果として、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００４２】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、第１透光部５２の外面の汚れを防止する汚れ防止装置を更に備える。
この構成によれば、透光部５２の外面が煤塵によって汚れることが防止されるので、受光素子４２の出力が低下することが防止される。この結果として、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００４３】
図６は、幾つかの実施形態に係る汚れ防止装置の構成を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、汚れ防止装置は、第１透光部５２の外面に沿ってガスを噴射するように構成されている。図６には、汚れ防止装置としての配管５８が第１の筒５０等とともに示されている。配管５８の一端は、透光部５２の外面近傍に配置されている。例えば、配管５８は、第１の筒５０の周壁を貫通しており、第１の筒５０の内部を通って煙道１４の外まで延びている。配管５８には、汚れ防止用のガスとして、例えば送風機５６によって空気流が送り込まれ、配管５８の一端から流出した空気流が、透光部５２の外面に沿って流れるように構成されている。つまり、配管５８の一端は、汚れ防止用のガスが噴出するノズルとして形成されている。
この構成によれば、簡単な構成にて、透光部５２の外面の汚れが防止される
【００４４】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、図２に示したように、光路４６の一部を構成する光ファイバ６０を更に有する。光ファイバ６０の少なくとも一部は、第１の筒５０の内部に配置されている。光源４０は、煙道１４即ち排ガス流路の外部に配置され、光源４０から出射された光は、光ファイバ６０を介して第１透光部５２まで導かれるように構成されている。
【００４５】
この構成によれば、光源４０が排ガス流路の外部に配置され、光源４０の温度変化が抑制される。この結果、光源４０の特性が安定し、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
幾つかの実施形態では、図２に示したように、第１の筒５０の内部に、コリメータ６２とミラー６４が配置されている。コリメータ６２及びミラー６４は光路４６上に配置され、コリメータ６２が光ファイバ６０の端部の近傍に位置している。
【００４６】
コリメータ６２は、１つ以上のレンズからなり、光ファイバ６０の端部から出射した光を、その径を拡大して平行光に変換する。光ファイバ６０は、第１の筒５０の内部を第１の筒５０の軸線に沿って延びており、コリメータ６２から出射した平行光は、第１の筒５０の軸線に沿って伝搬する。ミラー６４は、コリメータ６２から出射した平行光を直角に曲げて透光部５２に向ける。
【００４７】
この構成によれば、ミラー６４によって光路４６が曲げられるので、光ファイバ６０を曲げる必要がない。このため、光ファイバ６０の損傷を防止することができる。また、ミラー６４によって光路４６が曲げられるので、コリメータ６２の焦点距離にかかわらずに、第１の筒５０の直径を小さくすることができる。このため、第１の筒５０が排ガスの流れに与える影響を最小限に抑えることができる。
【００４８】
幾つかの実施形態では、図２に示したように、受光素子４２を含む受光ユニット６６が、煙道１４の壁５５に取り付けられている。受光ユニット６６は、壁５５に固定されるケーシング６８を有し、ケーシング６８は、光路４６上に配置される透光部７０を有する。透光部７０の外面が、測定用光路４８の他端を規定している。ケーシング６８の内部には、少なくとも１つのレンズからなるコリメータ７２が配置される。コリメータ７２は光路４６上に配置され、測定用光路４８を伝搬してきた光を収束させて受光素子４２に入射させる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、図２に示したように、対向する２つの壁５５に受光ユニット６６がそれぞれ取り付けられている。第１の筒５０は、対向する２つの壁５５の中間に配置され、第１の筒５０には、２つの受光ユニット６６に対応して複数の第１透光部５２が設けられている。
【００５０】
幾つかの実施形態では、図２に示したように、光源４０と光ファイバ６０の間に光分配器７４が設けられる。光分配器７４には、光ファイバ７６を介して入射光強度測定用の受光素子７７が接続され、受光素子７７の出力は、測定器４４に入力される。光分配器７４は、光源４０からの光を所定の強度比で分波し、測定器４４は、受光素子７７の出力に基づいて、入射光強度Iｏを求めることができる。
【００５１】
幾つかの実施形態では、第１の筒５０は、図４に示したように、排ガスの流れと直交する方向に沿って延在している。
この構成によれば、排ガスの流れに第１の筒５０が与える影響を抑制しながら、排ガス流路内に第１の筒５０を配置することができる。
【００５２】
図７は、幾つかの実施形態に係る第１の筒５０の断面形状を概略的に示す図である。
幾つかの実施形態では、図７に示すように、第１の筒５０は、排ガスの流れと直交する方向よりも排ガスの流れ方向に長い断面形状を有する。
この構成によれば、排ガスの流れに第１の筒５０が与える影響を最小限に抑制しながら、排ガス流路内に第１の筒５０を配置することができる。
【００５３】
図８は、幾つかの実施形態に係る第２の筒の配置を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図８に示すように、排ガス分析装置は、排ガス流路内に設けられた第２の筒７８を更に有する。第２の筒７８は第２透光部８０を有し、第２透光部８０は、光路４６上に配置され、測定用光路４８の他端を規定している。
【００５４】
この構成によれば、第１の筒５０の第１透光部５２と第２の筒７８の第２透光部８０との相対的な位置関係を予め確認しておくことで、排ガス流路内に第１の筒５０及び第２の筒７８を設置した後の測定用光路４８の調整が容易になる。
【００５５】
幾つかの実施形態では、図８に示すように、第１の筒５０と第２の筒７８は互いに平行に配置される。
幾つかの実施形態では、図８に示すように、煙道１４の壁５５に隣接して配置された２つの第２の筒７８の間に、第１の筒５０が配置される。
【００５６】
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、第２の筒７８の内部を冷却するように構成された冷却装置を更に備える。冷却装置は、例えば図８に示すように、送風機５６によって構成され、第２の筒７８の内部を一端から他端に向かって送風機５６によって生成された冷却用の空気流が流れる。
【００５７】
この構成によれば、第２の筒７８の内部が冷却されるので、第２の筒７８が排ガス流路内に配置されていても、第２の筒７８の内部の温度上昇が抑制される。このため、光源４０、受光素子４２、あるいは、光源４０と受光素子４２とを光学的に結合するための光学部品を第２の筒７８の内部に配置しても、これらの特性が変化することが抑制される。この結果として、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００５８】
幾つかの実施形態では、受光素子４２は第２の筒７８の内部に配置されている。
この構成によれば、第２の筒７８の内部の温度上昇が冷却装置によって抑制されているので、受光素子４２を第２の筒７８の内部に配置しても、受光素子４２の特性が変化することが抑制される。この結果として、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００５９】
幾つかの実施形態では、図８に示すように、第２の筒７８の内部に、コリメータ８２とミラー８４が配置されている。コリメータ８２及びミラー８４は光路４６上に配置され、コリメータ８２が受光素子４２の端部の近傍に位置している。
ミラー８４は、測定用光路４８を伝搬してきた光を直角に曲げ、第２の筒７８の軸線に沿わせる。コリメータ８２は、１つ以上のレンズからなり、ミラー８４によって曲げられた光を収束させて受光素子４２に入射させる。
【００６０】
幾つかの実施形態では、第２の筒７８の第２透光部８０の外面の汚れを防止する汚れ防止装置が設けられる。第２透光部８０のための汚れ防止装置は、第１透光部５２のための汚れ防止装置と同様の構成を有していてもよい。
【００６１】
図９は、幾つかの実施形態に係る排ガス分析装置の構成を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、図９に示すように、複数の測定用光路４８を有し、第１の筒５０は、複数の測定用光路４８に対応して複数の第１透光部５２を有する。
この構成によれば、複数の測定用光路４８を用いることで、異なる位置で排ガスを分析することができる。このため、例えば排ガスに含まれる成分の空間的な分布等を得ることができる。
【００６２】
なお、図９中、符号８６は、コリメータ６２とミラー６４からなる送光ユニットを示している。各送光ユニット８６には、光ファイバ６０及び光分配器７４を通じて、光源４０から光が供給される。送光ユニット８６から出射した光は、第１透光部５２、測定用光路４８を伝搬して、受光ユニット６６に入射する。つまり、送光ユニット８６及び受光ユニットは、光学的に相互に結合され、測定用光路４８を規定している。
【００６３】
図１０は、幾つかの実施形態に係る排ガス分析装置の構成を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、図１０に示すように、複数の測定用光路４８に対応して、少なくとも１つの第２の筒７８を有し、少なくとも１つの第２の筒７８は、複数の測定用光路４８に対応して複数の第２透光部８０を有する。なお、図１０中、符号８８は、コリメータ８２とミラー８４からなる受光ユニットを示している。送光ユニット８６から出射した光は、第１透光部５２、測定用光路４８及び第２透光部８０を伝搬して、受光ユニット８８に入射する。
【００６４】
この構成によっても、複数の測定用光路４８を用いることで、異なる位置で排ガスを分析することができる。このため、例えば排ガスに含まれる成分の空間的な分布等を得ることができる。
【００６５】
図１１は、幾つかの実施形態に係る排ガス分析装置の構成を説明するための図である。
幾つかの実施形態では、排ガス分析装置は、図１１に示すように、格子状に配列された複数の測定用光路４８を有する。この場合、複数の第１の筒５０及び第２の筒７８が格子状に配列される。
この構成によれば、格子状の複数の測定用光路４８を用いることで、例えば排ガスに含まれる成分の空間的な分布等をより正確に得ることができる。
【００６６】
図１２は、図１１の構成を有する排ガス分析装置による排ガスの分析結果を概略的に示すコンター図であり、図１２（ａ）は温度分布、図１２（ｂ）はＣＯの濃度分布、図１２（ｃ）はＮＯの温度分布を示している。これらの濃度分布及び温度分布は、トモグラフ分析により求めることができる。
図１２に示したように、排ガス分析装置によれば、所定成分の濃度分布や、温度分布を求めることができ、ボイラ１０の制御装置３４は、これらに基づいて燃焼状態を制御することができる。
【００６７】
図１３は、幾つかの実施形態に係る排ガス分析装置の構成を説明するためのグラフである。
幾つかの実施形態では、図１３中の２点鎖線９０に示すように、光源４０としての波長可変ダイオードレーザの波長及び強度が周期的に掃引される。なお、波長及び強度の掃引は、波長可変ダイオードレーザに供給する電流を制御することによって行うことができる。
【００６８】
このように波長及び強度が掃引された場合、受光素子４２の出力は、図１３中の実線９２で示すように、時間に比例しながら、所定の波長λで減衰する。この場合、実線９２の傾きに基づいて、波長λでのバックグランドを求めることにより、入射光強度Ｉｏを計算で求めることができる。なお、波長λでのバックグランドは、図１３中に一点鎖線９４で示されている。
この構成によれば、入射光強度Ｉｏを計算により正確に求めることができるので、受光素子７７を省略して排ガス分析装置の簡略化を図りながら、排ガス分析を高精度にて行うことができる。
【００６９】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態を適宜組み合わせた形態や、これらの形態に変形を加えた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、分析対象の排ガスは、石炭（微粉炭）の燃焼により発生したガスであったが、例えばバイオマス燃料等の他の固形燃料の燃焼により発生したガスであってもよい。また、分析対象の排ガスは、ボイラ１０以外の燃焼炉、例えばごみ焼却炉等で発生した排ガスであってもよい。
【００７０】
また、上述した幾つかの実施形態において、第１の筒５０の内部に受光素子４２を配置してもよい。すなわち、図２、図８、図９、図１０及び図１１の構成において、送光ユニット８６と受光ユニット６６，８８の位置を入れ替えてもよい。更に、送光ユニット８６及び受光ユニット６６，８８の構成は上述した実施形態に限定されることはなく、例えば、各送光ユニット８６が光源４０を含んでいてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
４０    光源
４２    受光素子
４４    測定器
４６    光路
４８    測定用光路
５０    第１の筒
５２    第１透光部
５４    壁
５６    送風機
５８    配管
６０    光ファイバ
６２    コリメータ
６４    ミラー
６６    受光ユニット
６８    ケーシング
７０    透光部
７２    コリメータ
７４    光分配器
７６    光ファイバ
７７    受光素子
７８    第２の筒
８０    第２透光部
８２    コリメータ
８４    ミラー
８６    送光ユニット
８８    受光ユニット
【図１】
2015114260.tif 000003
【図２】
2015114260.tif 000004
【図３】
2015114260.tif 000005
【図４】
2015114260.tif 000006
【図５】
2015114260.tif 000007
【図６】
2015114260.tif 000008
【図７】
2015114260.tif 000009
【図８】
2015114260.tif 000010
【図９】
2015114260.tif 000011
【図１０】
2015114260.tif 000012
【図１１】
2015114260.tif 000013
【図１３】
2015114260.tif 000014
【図１２】
2015114260.tif 000015