(57)【要約】【課題】分析対象ガスの測定精度を向上させることができ、分析時間を短縮できる排ガス分析装置を提供する。【解決手段】内燃機関から排出される排ガスにレーザ光を照射し、排ガス中を透過したレーザ光を受光し、受光されたレーザ光に基づいて排ガス中に含まれる成分の濃度や温度を測定して分析する排ガス分析装置は、排ガスが流通する経路中に装着され排ガスが通過する排ガス通過孔を有するセンサベース２０を備えており、センサベースは、レーザ光を照射する光ファイバ２５およびレーザ光を受光するディテクタ２７と、照射部から照射されたレーザ光を排ガス通過孔に導光するセンサ孔２３と、排ガス中を透過したレーザ光をディテクタ２７に導光するセンサ孔２４とを備えており、センサ孔２３，２４の少なくとも一部を透光性部材であるガラス体４０で充填する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排ガスにレーザ光を照射し、排ガス中を透過したレーザ光を受光し、受光されたレーザ光に基づいて前記排ガス中に含まれる成分の濃度や温度を測定して分析する排ガス分析装置であって、
該装置は、レーザ光を照射する照射部およびレーザ光を受光する受光部と、前記照射部から照射されたレーザ光を前記排ガスが流通する経路に導光する光通過孔と、排ガス中を透過したレーザ光を前記受光部に導光する光通過孔とを備えており、
前記光通過孔の少なくとも一部を透光性部材で充填することを特徴とする排ガス分析装置。
【請求項２】
前記照射部および受光部は、前記経路中に支持され排ガスが通過する排ガス通過孔を有するセンサベースに固定されており、
前記光通過孔は、前記排ガス通過孔と前記照射部および受光部とを連通す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】
前記透光性部材は、前記排ガス通過孔に近接するガス対向面と、該ガス対向面から前記光通過孔に沿って延長され前記照射部および／または受光部に近接する素子対向面とを備えており、前記透光性部材はレーザ光の通過経路を充填していることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス分析装置。
【請求項４】
前記透光性部材は、光学ガラスまたはサファイヤで形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス分析装置。
【請求項５】
内燃機関から排出される排ガスにレーザ光を照射し、排ガス中を透過したレーザ光を受光し、受光されたレーザ光に基づいて前記排ガス中に含まれる成分の濃度や温度を測定して分析する排ガス分析装置であって、
該装置は、排ガスが流通する経路中に装着され排ガスが通過する排ガス通過孔を有するセンサベースを備えており、
該センサベースは、該センサベースに台座を挟んで固定されレーザ光を照射する照射部およびレーザ光を受光する受光部と、前記照射部から照射されたレーザ光を前記排ガス通過孔に導光する光通過孔と、排ガス中を透過したレーザ光を前記受光部に導光する光通過孔と、該光通過孔を気密状態に塞ぐ透光性部材とを備えており、
前記台座は、前記光通過孔内に挿入され前記透光性部材を前記センサベースに押圧する筒状部を備えていることを特徴とする排ガス分析装置。
【請求項６】
前記透光性部材は、耐熱性ガスケットを挟んで前記光通過孔と対接し、該光通過孔を気密状態に塞ぐことを特徴とする請求項５に記載の排ガス分析装置。
【請求項７】
前記台座は、セラミックスより形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の排ガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排ガスの分析装置に係り、特に、排ガスが流れる経路中の排ガスにレーザ光を照射し、排ガス中を透過したレーザ光の光強度に基づいて排ガス中のガス成分の濃度や温度を測定して分析する排ガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排ガス分析装置としては、エンジンに連なる排気管を流れる排ガス中のＨＣ濃度を連続的に測定するためのＮＤＩＲ（非分散型赤外分光法）型ガス分析計を備える車載型ＨＣ測定装置がある。この測定装置において、ＮＤＩＲ型ガス分析計のガス分析部はサンプルガスがセル内に供給され、赤外光源によってセルを照射し、光チョッパが所定の周期で回転している状態で、サンプルガスがセルに供給されることにより、検出器からＨＣおよびＨ２Ｏのそれぞれの濃度に対応した交流信号および比較信号としての交流信号が出力され、これらの信号からＨＣおよびＨ２Ｏの濃度を得ることができるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、排ガスを分析する他の装置として、排ガスにレーザ光を照射し、排ガス中を透過したレーザ光を受光して光強度を測定し、排ガス中を透過することで減衰した光強度から排ガス中の特定の成分の濃度や温度を測定する排ガス分析装置がある。このような排ガス分析装置では、図７に示されるような構成によりレーザ光の光強度を測定している。すなわち、受光素子７０を固定するセンサベース７１には、レーザ光Ｒが通過できる光通過孔７２が形成されている。光通過孔７２には、排ガスの進入を防止しレーザ光を透過する光通過窓７３が耐熱ガスケット７４を挟んで挿入され、光通過窓７３の上にガスケット７５を挟んで固定リング７６がねじ込まれている。この光通過窓７３の入射面と出射面とは通常は迷光や干渉光を防止するため平行に形成されず、一方の面が中心軸に対して僅かに傾斜した傾斜面を有するウェッジ型に形成される。
【０００４】
また、センサベース７１の上部にはセラミック製の台座７７、断熱リング７８を挟んでステンレス等の固定治具７９が重ねられ、この固定治具７９に受光素子７０が固定される構成となっている。このような構成により、受光素子のセンサベース７１の取付部から排ガスの漏洩を防いでレーザ光を受光することができる。なお、レーザ光を照射する光ファイバの取付部等の照射部も光通過窓を備える構成はほぼ同一となっており、排ガスの漏洩を防止してレーザ光を照射できるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１７２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記構造の排ガス分析装置は、車両のエンジン等の内燃機関から排出される排ガスを配管や流路中で直接分析するための分析装置において、配管に取り付けられる測定セルに受光素子を固定する場合、受光素子の取り付け表面から測定セル内部に設けられた流路に向かって形成された光透過用孔が測定についての無効スペースとなり、測定精度が低下する要因となる。具体的には、温度等の影響により、無効スペース内に存在する酸素濃度を精度良く補正できず、測定精度が低下してしまう。
【０００７】
また、前記した他の排ガス分析装置においても、光通過孔内の無効スペースに存在する空気等のガスの影響を補正する必要があり、排ガス成分の濃度を算出する演算時間が多大となっている。さらに、光通過窓７３の固定では、光通過窓の一方の面が傾斜面であることと、ガスケット７４，７５にねじり力が作用することにより、排ガスの漏洩を防止するための耐熱ガスケット７４が破損しやすく、ガスケットが破損するとガス漏れが発生して測定精度が低下してしまう。そして、前記の照射部や受光部をセンサベース７１に組み付けるとき、排ガスを通過させずレーザ光を通過させる光通過窓７３の位置決めが難しく、位置ずれによる固定時の破損が発生しやすく、破損するとガス漏れの危険性が生じる。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、分析対象ガスの測定精度を向上させることができ、分析時間を短縮できる排ガス分析装置を提供することにある。また、排ガス中にレーザ光を照射する照射部の取付けや、排ガス中を透過したレーザ光の光強度を測定する受光部の取付けが容易に行なえ、ガスケットの破損を防止して排ガスの漏洩を防止できる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】
【０００９】
前記目的を達成すべく、本発明に係る排ガス分析装置は、内燃機関から排出される排ガスにレーザ光を照射し、排ガス中を透過したレーザ光を受光し、受光されたレーザ光に基づいて前記排ガス中に含まれる成分の濃度や温度を測定して分析する排ガス分析装置であって、この装置は、レーザ光を照射する照射部およびレーザ光を受光する受光部と、前記照射部から照射されたレーザ光を前記排ガスが流通する経路に導光する光通過孔と、排ガス中を透過したレーザ光を前記受光部に導光する光通過孔とを備えており、前記光通過孔の少なくとも一部を透光性部材で充填することを特徴としている。
【００１０】
前記のごとく構成された本発明の排ガス分析装置は、光通過孔の少なくとも一部を透光性部材で充填することで、排ガスの成分濃度や温度を測定するレーザ光が通過する光通過路内に滞留するガスの体積を低減できるため、排ガス中の成分の濃度や温度の測定精度を高めることができる。また、排ガス中を透過したレーザ光の光強度を測定し、分析対象ガスの濃度や温度を算出するとき、レーザ光が通過する途中の通路に存在するガスの影響を少なくできるため、補正演算が簡略となって演算時間を短縮でき、短時間で排ガス分析を完了できる。
【００１１】
従来の排ガス分析装置では、例えば、センサ部を構成するセンサベースに受光素子や光ファイバを組み付けるとき、光通路内に空気が充満してしまう。このような状態で測定を行なうと、排ガス中の成分の測定と共に充満している空気中の窒素や酸素も合わせて測定してしまうため、測定時に充満しているガスに対する補正を行なう必要がある。このガス補正を行なわない場合は排ガスの成分の他に窒素や酸素が加わって測定精度が劣化してしまう。本発明の排ガス分析装置は、レーザ光が通過する光通過孔内の少なくとも一部が透光性部材で充填されているため、光通過孔内に存在する空気等のガスの影響を少なくすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る排ガス分析装置の好ましい具体的な態様としては、前記照射部および受光部は、前記経路中に支持され排ガスが通過する排ガス通過孔を有するセンサベースに固定されており、前記光通過孔は、前記排ガス通過孔と前記照射部および受光部とを連通することを特徴としている。この構成によれば、排ガスの流れる経路にセンサベースの排ガス通過孔を対応させ、排ガス通過孔と連通する光通過孔に照射部と受光部を固定できるため構成を簡略化できると共に、排ガスが流れる経路中にセンサベースを容易に設置することができる。
【００１３】
さらに、前記透光性部材は、前記排ガス通過孔に近接するガス対向面と、該ガス対向面から前記光通過孔に沿って延長され前記照射部および／または受光部に近接する素子対向面とを備えており、透光性部材はレーザ光の通過経路を充填していることを特徴としている。そして、前記透光性部材を構成する透光性材料は、光学ガラスまたはサファイヤで形成されていることが好ましい。
【００１４】
このように構成された排ガス分析装置は、排ガスが流通する排ガス通過孔に近接して透光性部材のガス対向面を備えているため、光通過孔内に排ガスが滞留せず、時々刻々変化する排ガスの状態をリアルタイムで測定することができる。そして、透光性部材は光通過孔に沿って延長され、素子対向面が照射部や受光部に近接し光通過孔のレーザ光の通過経路を充填しているため、光通過孔内に存在する空気等のガスを排除でき、受光された光強度の補正を省略することができ、測定精度の向上と、成分濃度等の算出時間の短縮を達成できる。また、透光性部材を光学ガラスあるいはサファイヤで形成することによりレーザ光の透過の際の減衰を少なくすることができ、高精度な測定が可能となる。
【００１５】
本発明に係る排ガス分析装置の他の態様としては、内燃機関から排出される排ガスにレーザ光を照射し、排ガス中を透過したレーザ光を受光し、受光されたレーザ光に基づいて前記排ガス中に含まれる成分の濃度や温度を測定して分析する排ガス分析装置は、排ガスが流通する経路中に装着され排ガスが通過する排ガス通過孔を有するセンサベースを備えており、このセンサベースは、該センサベースに台座を挟んで固定されレーザ光を照射する照射部およびレーザ光を受光する受光部と、前記照射部から照射されたレーザ光を前記排ガス通過孔に導光する光通過孔と、排ガス中を透過したレーザ光を受光部に導光する光通過孔と、該光通過孔を気密状態に塞ぐ透光性部材とを備えており、前記台座は、前記光通過孔内に挿入され前記透光性部材をセンサベースに押圧する筒状部を備えていることを特徴としている。
【００１６】
さらに、本発明に係る排ガス分析装置の好ましい具体的な他の態様としては、前記透光性部材は、耐熱性ガスケットを挟んで前記光通過孔と対接し、光通過孔を気密状態に塞ぐことを特徴としている。そして、前記台座は、セラミックスより形成されることが好ましい。このように構成された排ガス分析装置は、センサベースにレーザ光を照射する照射部と、レーザ光を受光する受光部とを取付けるとき、台座の筒状部が光通過孔内に挿入され、透光性部材から形成された光通過窓をセンサベースに押圧して気密状態に塞ぐため、ガスケット等のパッキングにねじり力が作用せず、ガスケット等の破損を防止することができる。特に、雲母等で形成された耐熱性ガスケットを使用する場合、ねじり力が作用すると割れやすいが、本発明では台座の筒状部により押圧して気密を確保するため、ガスケット等の破損を防止することができ排ガスの漏洩を防止することができる。台座をセラミックスより形成すると、排ガスの高熱を遮断できて好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の排ガス分析装置は、排ガス分析に使用するレーザ光が通過する光通過孔の内部に滞留するガスの体積を低減することで滞留ガスによる光吸収の影響を取り除き、排ガス中に含まれる成分の濃度を精度良く測定することができる。また、排ガス中にレーザ光を照射する光ファイバ等の取付けと、排ガス中を透過したレーザ光の光強度を測定する受光素子の取付け構造を簡略化でき、取付け時のガスケットや光通過窓等の部品の破損も防止できるため、コストダウンとメンテナンス性を向上できるとともに、ガス漏れを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る排ガス分析装置を自動車の内燃機関（エンジン）からの排ガス分析装置として用いた場合の一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る排ガス分析装置を自動車に搭載した要部構成図、図２は、図１の排ガス分析装置をエンジンベンチに搭載した状態の要部構成図、図３は、センサ部とその近傍を分解した状態で示す斜視図、図４はセンサ部の詳細図である。また、図５は、レーザ発振・受光コントローラの要部構成および信号解析装置を含む排ガス分析装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１〜３において、本実施形態の排ガス分析装置は、自動車１に設置されたエンジン（内燃機関）２から排出される排ガスを分析する装置である。また、図２に示すように、エンジンベンチ１Ａに設置されたエンジン２の排ガスを分析する装置である。エンジン２の各気筒から排出される排ガスは、エキゾーストマニホルド３で合流され、排気管４を通して第１触媒装置５に導入され、さらに第２触媒装置６に導入され、そのあとマフラー７を通して排気パイプ８から大気中に放出される。排気経路は、エキゾーストマニホルド３、排気管４、第１触媒装置５、第２触媒装置６、マフラー７、排気パイプ８から構成され、エンジン２から排出された排ガスを２つの触媒装置５，６で浄化し、マフラー７により消音、減圧して大気中に放出する。なお、マフラーはメインマフラーとサブマフラーの２つを有するものでもよい。
【００２０】
排気経路を構成する複数の部材は、フランジ部同士を対接させてボルト等で接続されている。例えば、第１、第２触媒装置５，６は大径の本体部の上流、下流側に排気パイプ部が連結され、これらの排気パイプ部の端部にフランジ部Ｆ，Ｆが溶接等により固着されている。また、マフラー７は大径の本体部の上流、下流側に排気パイプ部が連結され、これらの排気パイプ部の端部にフランジ部Ｆ，Ｆが固着されている。なお、末端の排気パイプ８はマフラー７に直接溶接等により固着されている。このように、排気経路を構成する複数の部材はフランジ部Ｆにより接続され、排ガスが通過する断面形状が直径ｄの円形に形成されている。
【００２１】
本実施形態の排ガス分析装置１０は、前記の排気経路の複数個所に設置された複数（図示の例では４個）のセンサ部１１〜１４を備えて構成される。第１のセンサ部１１は第１触媒装置５より上流側のエンジン側の排気管４との間に設置され、第２のセンサ部１２は第１触媒装置５の下流側に設置され、第３のセンサ部１３は第２触媒装置６の下流側に設置されている。そして、第４のセンサ部１４はマフラー７の下流の排気パイプ８に設置されている。センサ部１４は排気パイプ８の途中に設置されても、排気パイプの末端の開口部に挿入して設置するものでもよい。また、第１のセンサ部１１の上流側の、エキゾーストマニホルド３で合流する前の１気筒毎の排気管に別のセンサ部を設置してもよい。
【００２２】
排気管４や第１触媒装置５、第２触媒装置６、マフラー７はフランジ部Ｆ，Ｆをボルトで締め付けることで連結されており、排気経路を構成する部材の間に設置されるセンサ部１１，１２，１３は、フランジ部Ｆ，Ｆで挟まれた状態で設置されている。フランジ部Ｆ，Ｆは、排気経路を構成する部材の両端部に形成され、フランジ部同士の接合面は排気経路の中心線に対して直角に交差している。この結果、センサ部１１〜１３はフランジ部Ｆ，Ｆに挟まれて排気経路を横切るように設置される。第４のセンサ部１４は排ガスが大気中に放出される直前の分析を行なうものであり、マフラー７から突出する排気パイプ８の中間部にフランジ部Ｆ，Ｆで挟んで設置してもよい。なお、センサ部の設置数は任意に設定すればよい。
【００２３】
各センサ部１１〜１４は同一構成であり、１つのセンサ部１１について図３、図４を参照して説明する。センサ部１１は矩形状の薄板材から形成されたセンサベース２０を有し、このセンサベースは中心部に排気パイプ部の円形断面の内径ｄとほぼ同じ直径ｄ１の排ガス通過孔２１が形成されており、排ガス通過孔内を排ガスが通過する。排ガス通過孔２１は排ガスの導入路を構成する。板状のセンサベース２０の厚さはレーザ光の照射部と受光部とを固定できる範囲で、できるだけ薄いことが好ましい。
【００２４】
具体的にはセンサベース２０の厚さは、例えば５〜２０ｍｍ程度が好適である。２０ｍｍを超えると排ガス流れに乱れが生じやすくなり無視できない圧力損失も生じやすい。５ｍｍより薄いと測定用のレーザ光の照射部や受光部の取付固定が煩雑となる。なお、排ガス通過孔２１の直径ｄ１は排気パイプ部の円形断面の内径ｄと同じ寸法であることが望ましいが、例えば排気パイプ部の円形断面の内径ｄが３０ｍｍの場合、排ガス通過孔２１の直径ｄ１は、３０±１〜２ｍｍ程度であれば誤差として許容される。センサベース２０を構成する板材としては金属板材やセラミック製の板材を用いているが、材質については特に問わない。
【００２５】
センサベース２０はフランジ部Ｆ，Ｆに挟まれた状態で固定され、フランジ部Ｆ，Ｆとセンサベース２０との間にはガスケット２２，２２が挟まれた状態で図示していないボルト、ナット等により固定される。ガスケット２２は適宜の材料で形成され、排気パイプ部の内径と同じ直径の排ガス通過孔が開けられている。この構成により、フランジ部Ｆ，Ｆの間にセンサベース２０を挟んで排気経路を接続しても、排ガスが途中で漏れることはなく、排気経路の長さの増加も少ない。図３は、排気管４の下流端に溶接されたフランジ部Ｆと、触媒装置５の上流側の排気パイプ部５ａの端部に溶接されたフランジ部Ｆとの間に、ガスケット２２，２２を挟んでセンサベース２０が固定される構成を示している。
【００２６】
センサベース２０には、板厚の中央を端面から排ガス通過孔に向けて貫通する２つのセンサ孔２３，２４が形成されている。センサ孔２３は排ガス通過孔２１に向けて開口しており、照射されたレーザ光が排ガス通過孔２１を通して受光部に到達できるように形成された照射光通過孔を構成している。また、センサ孔２４は排ガス通過孔２１に向けて開口しており、レーザ光が受光部に到達できるように形成された透過光通過孔を構成しており、センサ孔２３，２４は排ガスの流れる方向と直交して開口している。
【００２７】
センサ部１１はレーザ光を照射する照射部として光ファイバ２５とコリメータレンズ２６がセンサ孔２３に固定され、光ファイバ２５から照射され排ガス通過孔２１内に存在する排ガス中を透過したレーザ光を受光する受光部として、ディテクタ２７がセンサ孔２４に固定されている。すなわち、センサ部１１は、照射側の光ファイバ２５から排気経路を横切るように照射されたレーザ光が、２つのミラー３０，３１で反射され、排ガス中を透過して減衰し、ディテクタ２７で受光される構成となっており、ミラーは照射されたレーザ光を反射してディテクタに導光している。
【００２８】
２つのミラー３０，３１は、図４に詳細に示すようにセンサベース２０の中心部の円形の排ガス通過孔２１外に、排ガス通過孔を挟持する対向位置において各々取り付けられており、ミラーの反射面が互いに平行となるようにして２枚配置され、測定用のレーザ光を反射させるように上下に設置固定される。すなわち、ミラー３０，３１は排ガス通過孔２１の外周に、排ガス通過孔を挟んで対向して平行状態に配置されている。ミラー３０，３１は排ガス通過孔２１の外周側に平行に形成された２つの挿入溝３２，３３内に着脱可能に固定されており、光ファイバ２５およびコリメータレンズ２６から排ガス通過孔２１に向けて照射されたレーザ光をディテクタ２７に到達させる機能を有している。ミラー３０，３１は厚さが数ｍｍ程度の長方形状の基板状に形成され、基板の一方の面に金やプラチナの薄膜が反射面として形成され、その上に保護層として、ＭｇＦ２やＳｉＯ２の薄膜が形成されている。なお、保護膜は形成しなくてもよい。
【００２９】
センサベース２０の排ガス通過孔２１の外周に形成された挿入溝３２，３３は、ミラー３０，３１が緩く挿入できる程度の大きさに設定されている。挿入溝３２，３３はセンサベース２０を貫通して両面側に開口しても、あるいは片面側に開口して他面側が閉塞している形状でもよい。ミラー３０，３１は挿入溝３２，３３内で取付ビス３４によりスペーサを介して固定されている。ミラーが熱ショック等により破損した場合は、取付ビス３４を緩めることで取り外して新しいミラーを固定することができる。また、ミラーが汚れたときに、センサベース２０から取り外して清掃することもできる。
【００３０】
ミラー３０，３１は取付ビス３４によりスペーサ（図示せず）を挟んで固定されているため、エンジンの振動や排気管等の排気経路の振動でミラーが振動することを防止している。ミラーと取付ビスとの熱膨張の差を吸収するためスペーサが挟まれており、緩衝材として機能している。スペーサとしては耐環境性に優れ、弾性変形するものが好ましい。例えば、雲母系やカーボン系、銅等の板材が好ましい。このように、ミラーはスペーサを介して取付ビスで固定されることにより、８００℃程度の高温状態でも振動することなく、安定して固定される。
【００３１】
ミラー３０，３１は石英、若しくはサファイヤ、セラミック等の母材の表面に反射材をコーティングして作製する。コーティング材としては、金や酸化チタン等のレーザ波長に合った反射率の高いものを選択することが好ましい。また、反射材を保護するコーティングとしてＳｉＯ２等の透明で耐熱性に優れ、耐環境性に優れたものを最上面に形成することが好ましい。耐熱性に優れ、反射率の高いミラーを用いることで精度良い測定が可能となる。また、反射材として酸化チタンを用いるときは、酸化チタンが単独で耐環境性に優れ、光触媒として汚れ防止に有効であるため保護膜を形成する必要がなく、そのままの状態で測定することが好ましい。
【００３２】
排ガス通過孔２１の内周面とミラーを固定する挿入溝３２，３３との間には、測定用のレーザ光がミラーに到達できるように光通過孔が形成されている。光通過孔としては貫通するスリットや、貫通する光通過孔等が形成される。本実施形態では、排気経路に直交する方向に幅が数ｍｍ程度の光通過スリット３５，３５が排ガス通過孔２１の内周面から挿入溝３２，３３まで貫通して形成され、光通過スリットは排ガス通過孔２１の内周面とミラー３０，３１とを貫通している。この構成により、測定用の赤外レーザ光が照射部である光ファイバ２５からセンサ孔２３を通して排ガス通過孔２１内に照射されると上方の光通過スリット３５を通して上方のミラー３１に到達し、上方のミラーで下方に反射され、次いで下方の光通過スリット３５を通して下方のミラー３０に到達し、下方のミラーで上方に反射され、上下で反射を繰返したあとセンサ孔２４を通して上方に固定されたディテクタ２７に受光される構成となっている。
【００３３】
センサベース２０にはミラー３０，３１に近接して水平方向に取付孔３６，３６が形成され、これらの取付孔にはヒータ３７，３７が固定ねじにより固定されている。ヒータ３７，３７はミラーの結露を防止するものであり、例えば排ガス中の水蒸気がミラー表面に付着しても、ヒータに通電することでミラーを加熱して水分を気化させ、水蒸気がミラー表面に付着するのを防止している。ミラー３０，３１の加熱温度は水分の露点温度以上が好ましい。ミラーの結露を防止することで反射率を向上させ、レーザ光の反射による減衰を防止している。
【００３４】
ここで、光通過孔の詳細について図５を参照して説明する。照射光通過孔を構成するセンサ孔２３、および透過光通過孔を構成するセンサ孔２４は、直径の異なる段付孔で形成されている。すなわち、センサ孔２３，２４は直径の小さい貫通孔が排ガス通過孔２１に連通しており、直径の大きい貫通孔がセンサベース２０の外部に連通している。センサ孔２３，２４は排ガス通過孔２１側を小径とすることで、排ガスの流れを乱すことが少なく、しかも排ガスが常時入れ替わり滞留しないように、小径部の深さが小さく設定されている。センサベース２０の厚さが１５〜２０ｍｍ程度の場合、センサ孔の小径部の直径は６〜８ｍｍ程度が好ましい。また、センサ孔２３，２４はセンサベース２０の外周側を大径とすることで、光ファイバ２５やコリメータレンズ２６等の照射部、およびディテクタ２７等の受光部の取付けを容易としている。
【００３５】
光通過孔を構成するセンサ孔２３，２４は、固定される照射部と受光部が異なるだけなので、受光部としてディテクタ２７を固定する一方のセンサ孔２４の構成について詳細に説明する。センサ孔２４はレーザ光が通過する光通過路を構成しており、光通過孔の少なくとも一部を透光性材料として光学ガラスで形成した段付円柱状のガラス体４０で充填している。すなわち、センサ孔２４の途中の段部には雲母系の耐熱ガスケット４１が配置され、このガスケット４１と接触するようにガラス体４０がセンサ孔２４の大径部内に挿入され、内部空間を充填している。この構成により、センサ孔２４の閉じられた内部空間には空気等のガスが充満しない。
【００３６】
ガラス体４０は、図５において下方の入射面４０ａおよび上方の出射面４０ｂが研磨され、外周面はフリンジ対策のために梨地面に形成されている。なお、入射面４０ａと出射面４０ｂとは平行に形成されず、一方の面が中心軸に対して１度程度の傾斜面となっており、本実施形態では出射面４０ｂが傾斜面となっている。受光部のセンサ孔２４を充填するガラス体４０は下方の入射面４０ａがガス対向面であり、上方の出射面４０ｂがディテクタ２７と対向する素子対向面となっている。照射部のセンサ孔２３を充填するガラス体４０は入射面と出射面とが逆であり、下方の素子対向面が入射面となり、上方のガス対向面が出射面となっている。
【００３７】
前記のように、センサ孔２３，２４の排ガス通過孔２１に連通する小径部は深さが小さく設定されているため、大径部から挿入されるガラス体４０は排ガス通過孔２１に近接して配置され、ガラス体の入射面４０ａは排ガス通過孔２１と近接する。この結果、センサ孔の小径部に排ガスが滞留して入れ替わらないということがなく、排ガスの状態が変化した場合でもセンサ孔内の排ガスも追従して時々刻々変化するため、リアルタイムで排ガスの状態を正確に測定することができる。また、ガラス体４０の出射面４０ｂはディテクタ２７と近接し、好ましくは接触しており、センサ孔２４のレーザ光の通過経路を充填している。この構成により、センサ孔２４を通過するレーザ光の通過経路は透光性部材からなるガラス体４０で充填され、センサ孔を通過するレーザ光は空間を殆ど通らずガラス体中を通過する。また、他方の光通過孔であるセンサ孔２３でも、光ファイバおよびコリメータレンズから照射されたレーザ光は空間を通らず、通過経路を充填しているガラス体中を通過する。
【００３８】
そして、ガラス体４０の中間の段部４０ｃにはガスケットとして、銅ガスケット４２が外嵌されている。この中間の段部と入射面４０ａとは平行状態に形成されている。センサ孔２４の外部の設置面には、ガラス体４０をセンサベース２０に固定するための台座４３が固定され、この台座からセンサ孔２４内に延出する筒状部４３ａが一体的に形成され、この筒状部４３ａが銅ガスケット４２に接触する構成となっている。筒状部４３ａの長さおよびガラス体４０の段部の位置は、台座４３がセンサベース２０の設置面に密着するように止めねじ４５で固定されたとき、銅ガスケット４２がガラス体４０の段部を密着して押圧すると共に、耐熱ガスケット４１がガラス体４０とセンサ孔２４の段部に密着し、排ガスがセンサ孔２４内に進入できないように設定されている。入射面４０ａと中間の段部４０ｃとを平行に形成し、出射面４０ｂを１度程度の傾斜面とすることで、２つのガスケット４１，４２は平行に設置され、気密状態を安定させることができると共に、ガスケットの破損等を防止できる。
【００３９】
台座４３の表面にセラミックス等の断熱材からなる円環状の断熱リング４６が配置され、この断熱リングの表面にディテクタ２７を固定する支持リング４７が固定される。支持リングはステンレススチール等の金属板材から形成され、台座４３および断熱リング４６を貫通する止めねじ４８でセンサベース２０に固定される。支持リング４７には円周上に複数のねじ孔が形成され、これらのねじ孔により受光素子であるディテクタ２７を固定する。また、図示していない他方のセンサ孔２３に固定される支持リングには、照射部として光ファイバ２５およびコリメータレンズ２６が固定される。このように、ディテクタ２７は断熱リング４６を挟んだ状態でセンサベース２０に固定されるため、排ガスの高熱が直接ディテクタ２６に伝達されず、信頼性や耐久性を向上させることができる。
【００４０】
複数のセンサ部１１〜１３（１４）を構成するセンサベース２０のセンサ孔２３，２４に、排ガスの漏洩を防止すると共に、測定用のレーザ光を透過させるガラス体等の各種の部品を組み込む動作について説明する。先ず、センサ孔２３，２４の大径の開放端から雲母系の耐熱ガスケット４１を挿入する。このあと、センサ孔内に透光性材料から形成したガラス体４０を挿入し、ガスケット４１と対接させる。次いで、ガラス体４０の小径部に銅ガスケット４２を外嵌させ、台座４３の筒状部４３ａをセンサ孔２３，２４内のガラス体小径部外周に挿入する。この状態で台座４３を止めねじ４５によりセンサベース２０に固定すると、筒状部４３ａは銅ガスケット４２を押圧し、ガラス体４０は雲母系のガスケット４１を押圧し、センサ孔２３，２４への排ガスの進入を防止してレーザ光を導光させることができる。
【００４１】
このように、測定用のレーザ光を排ガス通過孔に導く光通過孔であるセンサ孔２３と、排ガス中に照射されたレーザ光の透過レーザ光をディテクタ２７に導く光通過孔であるセンサ孔２４に、排ガスが漏洩せずレーザ光を通過させるガラス体４０を固定する際に、衝撃に弱く、固定時に割れやすい耐熱ガスケット４１にはねじり力が作用せず、押圧力のみが作用して気密状態に保持されるため、破損や破壊は確実に防止され気密状態も安定する。また、部品点数が少なく構成され、組込みが容易であるため作業時間を短縮でき、筒状部４３ａによる押圧面である段部４０ｃと耐熱ガスケット４１が接触する入射面４０ａとが平行であるためガラス体４０の位置決めも容易に行える。
【００４２】
そして、センサベース２０のセンサ孔２３，２４に、排ガスの漏洩を防止するガラス体４０を固定したあと、断熱リング４６、支持リング４７を挟んで照射部の台座４３に止めねじ４８を用いて光ファイバ２５とコリメータレンズ２６を固定して照射部を構成する。また、受光部の台座４３に同様に止めねじ４８を用いてディテクタ２７を固定する。なお、排ガスにレーザ光を照射する照射部と、排ガス中を透過したレーザ光を受光する受光部とは上下反対に配置してもよいことは勿論である。また、図３に示すセンサ部１１を９０度回転させてレーザ光を水平方向に照射するように構成してもよい。
【００４３】
このように構成されたセンサベース２０のレーザ光の照射部およびレーザ光の受光部において、レーザ光を排ガス通過孔２１に導光するセンサ孔２３と、排ガス中を透過したレーザ光をディテクタ２７に導光するセンサ孔２４は、レーザ光が通過する通路内の空間の大部分がガラス体４０により充填され、空間の容積が殆どゼロに設定されている。このため、ディテクタ２７を取付ける組立時に、センサ孔２４に空気が殆ど入らず、この空間内に存在するガスを無視することができる。また、センサ孔２３に光ファイバ２５やコリメータレンズ２６を取付けるとき、センサ孔２３の内部に空気が殆ど入らず、この空間内に存在するガスを無視することができる。
【００４４】
センサ孔２３，２４の内部空間に透光性部材としてガラス体４０が充填されていないと、ガラス体４０とディテクタ２７との空間や、ガラス体４０と光ファイバ２５との空間内に空気が存在し、例えば排ガス成分として酸素を測定する場合に、排ガス中の酸素の成分は燃焼排ガスのため１％程度であるが、この空間内の酸素の量が１３％程度と多量であるため、透過レーザ光の光強度を大幅に補正する必要が生じる。他の排ガス成分についても同様な補正が必要となる。しかし、本実施形態では、空間内に空気は殆ど存在しないため、レーザ光の通過経路の途中に存在するガスに対する補正は不要となり、演算時間を短縮することができ、排ガスのリアルタイム分析が可能となる。
【００４５】
このようにセンサベース２０に固定された光ファイバ２５やコリメータレンズ２６、およびディテクタ２７はレーザ発振・受光コントローラ５０に接続され、レーザ発振・受光コントローラ５０から出射される赤外レーザ光が光ファイバ２５を通してセンサベース２０の排ガス通過孔２１内に照射され、排ガス中を透過した赤外レーザ光が受光側のディテクタ２７で受光され、信号線２８を介してレーザ発振・受光コントローラ５０に入力される構成となっている。光ファイバ２５から照射された発光強度と、排ガス中を透過してディテクタ２７で受光された受光強度等が、分析装置であるパーソナルコンピュータ６０に供給される。このように、排ガス分析装置１０は、複数のセンサ部１１〜１４と、レーザ発振・受光コントローラ５０と、パーソナルコンピュータ６０とを備えて構成される。
【００４６】
ここで、レーザ発振・受光コントローラ５０について、図６を参照して説明する。レーザ発振・受光コントローラ５０は、複数の波長の赤外レーザ光を照射する照射装置として、複数のレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ５に、図示していないファンクションジェネレータ等の信号発生器から複数の周波数の信号を供給し、レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ５は各周波数に対応してそれぞれ複数の波長の赤外レーザ光を照射する。レーザ発振・受光コントローラ５０の信号発生器から出力される複数の周波数の信号がレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ５に供給されて発光し、例えばＬＤ１は波長が１３００〜１３３０ｎｍ程度、ＬＤ２は１３３０〜１３６０ｎｍというように、検出しようとする成分ガスのピーク波長が存在する波長帯が連続するような波長帯の赤外レーザ光を発生させるように設定されている。
【００４７】
排ガス中を透過させる赤外レーザ光の波長は、検出する排ガスの成分に合わせて設定され、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、メタン（ＣＨ４）、水（Ｈ２Ｏ）を検出する場合は、５つの波長の赤外レーザ光を使用する。例えば、アンモニアを検出するのに適した波長は１５３０ｎｍであり、一酸化炭素を検出するのに適した波長は１５６０ｎｍであり、二酸化炭素を検出するのに適した波長は１５７０ｎｍである。また、メタンを検出するのに適した波長は１６８０ｎｍであり、水を検出するのに適した波長は１３５０ｎｍである。さらに、他の排ガスの成分の濃度を検出する場合は、排ガス成分の数に合わせて異なる波長の赤外レーザ光を使用する。なお、ガス濃度の検出は、同じ成分でも異なる波長である場合があり、異なる波長の中から選択して用いるようにしてもよい。
【００４８】
各レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ５から照射された赤外レーザ光は光ファイバ５１…により分波器５２…に導光され、センサ部の数に合わせて分波器５２…により分波される。図６では３つのセンサ部１１〜１３に合わせて各レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ５から照射されたレーザ光は３つに分波される。そして分波器５２…で分波されたレーザ光は、分波器５３Ａ…、５３Ｂ…、５３Ｃ…により信号光と測定光に分けられる。分波器５３Ａ…はセンサ部１１用であり、分波器５３Ｂ…はセンサ部１２用、分波器５３Ｃ…はセンサ部１３用である。センサ部１１用の５つの分波器５３Ａ…で分けられた信号光は光ファイバを通して合波器５４Ａで合波され、合波された複数の波長帯の信号光は光ファイバ５６Ａを通して差分型光検出器５７Ａに導光される。一方、５つの分波器５３Ａ…で分けられた測定光は光ファイバを通して合波器５５Ａで合波され、光ファイバ２５Ａによりセンサ部１１の照射部に導光される。
【００４９】
また、分波器５２…で分波された赤外レーザ光は、センサ部１２用の５つの分波器５３Ｂ…により信号光と測定光に分けられ、信号光は合波器５４Ｂで複数の波長帯を合波した信号光となり、光ファイバ５６Ｂを通して差分型光検出器５７Ｂに導光される。５つの分波器５３Ｂ…により分けられた測定光は合波器５５Ｂで合波され、光ファイバ２５Ｂによりセンサ部１２の照射部に導光される。さらに、分波器５２…で分波された赤外レーザ光は、センサ部１３用の５つの分波器５３Ｃ…により信号光と測定光に分けられ、信号光は合波器５４Ｃで複数の波長帯の信号光となり、光ファイバ５６Ｃを通して差分型光検出器５７Ｃに導光される。５つの分波器５３Ｃ…により分けられた測定光は合波器５５Ｃで合波され、光ファイバ２５Ｃによりセンサ部１３の照射部に導光される。
【００５０】
図６では、３つのセンサ部１１〜１３を示しているが、さらに多くのセンサ部１４…を設置する場合は、分波器５２でさらに多くのレーザ光に分波し、分波したレーザ光をさらに多くの分波器５３…で測定光と信号光に分波し、信号用のレーザ光を合波器５４…で合波してから差分型光検出器５７…に導光すると共に、測定用のレーザ光を合波器５５…で合波してから、さらに多くのセンサ部１４…に導光する。
【００５１】
また、排ガス分析装置１０は、測定用の赤外レーザ光をミラー３０，３１で反射させ排ガス中の透過距離を大きくするように構成されており、ミラー３０，３１で繰り返し反射された測定用のレーザ光がディテクタで受光される構成となっている。センサ部１１〜１３の受光部に接続された受光側のディテクタ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃはレーザ発振・受光コントローラ５０の差分型光検出器５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃに信号線２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃを介して接続される。また、合波器５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃで合波された信号光は光ファイバ５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃを通して差分型光検出器５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃに導光される。
【００５２】
３つの差分型光検出器５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃでは、排ガス中を透過して減衰した透過レーザ光と、排ガス中を透過していない信号レーザ光との差を取る構成となっている。信号レーザ光はフォトダイオード等に入力され、電気信号に変換される。差分型光検出器で算出された信号光と測定光の差分に相当する電気信号は、例えば図示していないプリアンプで増幅され、Ａ／Ｄ変換器を介して分析装置であるパーソナルコンピュータ６０に入力される。パーソナルコンピュータ６０では、入力された信号から排ガス中に含まれる成分の濃度や、排ガスの温度、圧力等を算出して排ガスを分析する。
【００５３】
本実施形態の排ガス分析装置１０では、光ファイバ２５およびコリメータレンズ２６から照射されたレーザ光はセンサ孔２３を通して排ガスが流通している排ガス通過孔２１内に照射され、上方のミラー３０で下方に反射され、次いで下方のミラー３１で上方に反射され、反射を繰り返して下方のミラー３１からセンサ孔２４内に進入し、ディテクタ２７で受光される。このとき、センサ孔２３，２４内は、透光性材料からなるガラス体４０で充填され、センサ孔２３，２４内に存在するガスの体積はゼロ、あるいは極めて少なくなっている。そして、センサ孔内のレーザ光はガラス体４０内を通過し、無効スペース中を殆ど通過しないため、ディテクタ２７で測定された透過レーザ光強度を、途中に存在するガスに対して補正する必要がなくなり、排ガス中の成分の濃度算出時間を短縮できるとともに、測定精度を高めることができる。また、センサ孔内の少なくとも一部を透光性部材で充填することで、この空間に存在するガスの影響を減らすことができ、測定精度を向上させることができる。
【００５４】
本発明の排ガス分析装置１０は、前記したように、例えば赤外レーザ光を排ガス中に透過させ、入射光の強度と排ガス中を透過したあとの透過光の強度に基づいて排ガスの成分の濃度を算出し、排ガスを分析するものである。すなわち、排ガスの成分の濃度Ｃは、以下の数式（１）から算出される。
Ｃ＝−ｌｎ（Ｉ／Ｉ０）／ｋＬ…（１）
【００５５】
この数式（１）において、Ｉは透過光強度、Ｉ０は入射光強度、ｋは吸収率、Ｌは透過距離である。したがって、信号光である入射光強度（Ｉ０）に対する透過光強度（Ｉ）の比、シグナル強度（Ｉ／Ｉ０）に基づいて排ガスの成分の濃度Ｃは算出される。透過光強度Ｉは、ディテクタ２７（２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ）を通して出力され、入射光強度Ｉ０は、光ファイバ５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃを通して差分型光検出器５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃ内のフォトダイオード等の光電変換器から出力される。本実施形態では入射光強度Ｉ０として、排ガス中を透過しない信号光強度を用いている。
【００５６】
前記の如く構成された本実施形態の排ガス分析装置１０の動作について以下に説明する。エンジンが作動している状態で、排ガス分析装置１０を作動させる。エンジン２から排出された排ガスは排気経路であるエキゾーストマニホルド３で合流され、排気管４を通して第１触媒装置５に導入され、さらに第２触媒装置６に導入され、そのあとマフラー７を通して排気パイプ８から大気中に放出される。そして、排気経路中に設置されたセンサ部１１〜１４のセンサベース２０に形成された排ガス通過孔２１を排ガスが通過する。排ガスの特定成分の濃度等を測定するときは、排ガス通過孔２１内にレーザ光を照射して、排ガス中を透過したレーザ光の光強度を測定する。
【００５７】
すなわち、レーザ発振・受光コントローラ５０の信号発生器を作動させて各レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ５に信号を供給して各レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ５から所定の波長の赤外レーザ光を発光させる。各レーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ５から発光された赤外レーザ光は、光ファイバ５１…を通して分波器５２…に至り、ここでセンサ部の数に合わせて分波される。このあと、分波された赤外レーザ光は分波器５３Ａ…，５３Ｂ…，５３Ｃ…で測定光と信号光に分波される。
【００５８】
１つのセンサ部１１について詳細に説明すると、５つの分波器５３Ａで分波された信号光は合波器５４Ａで合波されて信号用レーザ光となり、差分型光検出器５７Ａに導光される。また、５つの分波器５３Ａで分波された測定光は合波器５５Ａで合波されて測定用レーザ光となり、センサ部１１の照射部に光ファイバ２５Ａを通して導光される。他のセンサ部１２，１３についても、同様に分波器５２…で分波されたあと、分波器５３Ｂ…，５３Ｃ…で信号光と測定光に分波され、合波器５４Ｂ，５４Ｃで合波されて、信号光は差分型光検出器５７Ｂ，５７Ｃに導光され、合波器５５Ｂ，５５Ｃで合波されて、測定光がセンサ部１２，１３に導光される。
【００５９】
そして、センサ部１１〜１３の光ファイバ２５（２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）から照射された測定用の赤外レーザ光は、照射光通過孔であるセンサ孔２３を通して排ガスが通過している排ガス通過孔２１内に照射される。赤外レーザ光は排気経路である排ガス通過孔２１内を横切り、光通過スリット３５を通してミラー３０に到達し上方のミラー３０で下方に反射され、ついで光通過スリット３５を通してミラー３１に到達し下方のミラー３１で上方に反射され、反射を繰返すことで排ガス中の透過距離が大きくなり、最後にセンサ孔２４を通してディテクタ２７（２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ）で受光される。すなわち、測定用の赤外レーザ光は排ガス中を透過して減衰され、減衰された透過光が受光部であるディテクタで受光され、透過光（測定光）の光強度が測定される。
【００６０】
排ガス中を通り減衰して受光部に到達した測定用の赤外レーザ光はディテクタ２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃで電気信号として出力され、信号線２８（２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ）を介して差分型光検出器５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃに供給される。一方、信号用レーザ光は差分型光検出器５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃに供給され、差分型光検出器では、複数の波長成分毎に透過光（測定光）と信号光の差を取り、透過光のうちの特定ガス成分のピーク波長が検出された吸収スペクトルが検出される。このようにして、差分型光検出器からの出力が分析装置であるパーソナルコンピュータ６０に入力される。パーソナルコンピュータ６０は、入力された吸収スペクトルの複数の周波数帯ごとのピーク波長に基づいて、排ガスの成分の濃度や温度、圧力を算出して測定し分析する。特に、本実施形態の排ガス分析装置１０は、エンジン２から排出直後の８００℃程度の排ガスから、排気経路最終の１００℃程度の排ガスまで測定可能であり、エンジン２の冷えた状態の排ガスでも測定することができる。
【００６１】
このように、本実施形態の排ガス分析装置１０は、排ガス中に照射されるレーザ光の照射部を構成する光通過孔であるセンサ孔２３と、排ガス中を透過したレーザ光を受光する受光部を構成する光通過孔であるセンサ孔２４には、透光性材料からなるガラス体４０が充填されており、無効スペースが構成されないため、この空間内に存在するガスに対する補正を行わなくても測定精度を高めることができる。また、補正が不要であるため、成分のガス濃度や温度等の演算時間を短縮することができ、リアルタイムで排ガスを分析することができる。
【００６２】
また、センサ孔２３，２４を気密状態に塞ぐ光通過窓としてガラス体４０を固定するとき、ガラス体４０とセンサ孔との間に挿入される耐熱ガスケット４１には台座４３の筒状部４３ａにより押圧力が作用してねじり力が作用しないため、耐熱ガスケットの破壊や破損を防止することができる。このため、組立が容易となると共に、排ガスの漏洩を防止でき、排ガス分析の精度を高めることができる。
【００６３】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、光通過孔の排ガス漏洩を防止するガスケットとして耐熱性の雲母系ガスケットと、金属製の銅ガスケットを使用する例を示したが、材質や数量は適宜設定することができる。また、金属製ガスケットを排ガス通過孔側に配置してもよい。
【００６４】
光通過孔の少なくとも一部を充填する透光性部材を構成する材料として光学ガラスの代わりに人工サファイヤを用いてもよい。また、前記の実施形態では、照射部から照射したレーザ光を２つのミラーにより反射を繰り返して排ガス中の透過距離を長くする構成としたが、ミラーを使用せずに排ガス中を透過したレーザ光を直接、受光素子で受光するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の活用例として、この排ガス分析装置を用いてボイラー等の燃焼装置の排ガス分析を行うことができ、自動車の排ガス分析の他に船舶や発電機等で使用する内燃機関の排ガス分析の用途にも適用できる。また、ガソリンエンジンの排ガス分析の他にディーゼルエンジンの排ガス分析を行なうことができ、さらに他の内燃機関の排ガス分析の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る排ガス分析装置を車両に搭載した一実施形態の要部構成図。
【図２】本発明に係る排ガス分析装置をエンジンベンチに搭載した他の実施形態の要部構成図。
【図３】１つのセンサ部の要部の分解した状態の斜視図を含む排ガス分析装置の要部構成図。
【図４】（ａ）は図３のセンサ部の正面図、（ｂ）は（ａ）のセンサベース部分のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のセンサベース部分のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】（ａ）は図４のＣ−Ｃ線に沿う光通過孔部分の要部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の要部の分解状態を示す斜視図。
【図６】レーザ発振・受光コントローラの要部構成および信号解析装置を含む排ガス分析装置の全体構成を示すブロック図。
【図７】従来の排ガス分析装置における光通過孔部分の要部を示す断面図。
【符号の説明】
【００６７】
１：自動車、１Ａ：エンジンベンチ、２：エンジン（内燃機関）、３：エキゾーストマニホルド（排気経路）、４：排気管（排気経路）、５：第１触媒装置（排気経路）、６：第２触媒装置（排気経路）、７：マフラー（排気経路）、８：排気パイプ（排気経路）、１０：排ガス分析装置、１１〜１４：センサ部、２０：センサベース、２１：排ガス通過孔、２３：センサ孔（照射光通過孔）、２４：センサ孔（透過光通過孔）、２５，２５Ａ〜２５Ｃ：光ファイバ（照射部）、２６，２６Ａ〜２６Ｃ：コリメータレンズ（照射部）、２７，２７Ａ〜２７Ｃ：ディテクタ（受光部）、３０，３１：ミラー、３５：光通過スリット、４０：ガラス体（透光性部材）、４０ａ：入射面（ガス対向面）、４０ｂ：出射面（素子対向面）、４１，４２：ガスケット、４３：台座、４３ａ：筒状部、５０：レーザ発振・受光コントローラ、５２：分波器、５３Ａ〜５３Ｃ：分波器、５４Ａ〜５４Ｃ，５５Ａ〜５５Ｃ：合波器、５７Ａ〜５７Ｃ：差分型光検出器、６０：パーソナルコンピュータ（分析装置）、Ｒ：レーザ光
【図１】
2007285826.tif 000003
【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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