專利名稱：氣體分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體分析裝置，尤其涉及在配管內(nèi)流動(dòng)試樣氣體中對測定光進(jìn)行投光受光，分析規(guī)定成分的濃度的氣體分析裝置。
背景技術(shù)：
在從燃燒煤或重質(zhì)油的蒸汽發(fā)生器排出的燃燒排氣中，包括硫黃氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等成分。
作為用于分析包含于氣體中的各成分的含有量的氣體分析裝置，有例如如下裝置:與配管中的氣體流路交叉地配置探測器，使從光源向氣體出射的測定光由配置在探測器的頂端部的反射器反射，基于被反射的測定光的信息分析試樣氣體的成分濃度的裝置(例如，參照美國專利第5781306號說明書)。
圖14是示意性顯示以往的氣體分析裝置所用的探測器的截面圖。
圖14所示的探測器A包括，內(nèi)部可通過測定光的中空的管狀的探測管B，該探測管B與煙道C內(nèi)的氣體流路交叉地安裝于配管側(cè)壁D。
配管側(cè)壁D包括用于安裝探測器A的安裝部E，通過凸緣F探測器A被安裝于安裝部
E0
探測器A的基端部設(shè)有向探測管B內(nèi)出射測定光的發(fā)光部G、和接收反射光的受光部H，探測器A的端部設(shè)有將來自發(fā)光部G的測定光反射到受光部H側(cè)的反射器I。
采用這樣的探測器A的氣體分析裝置中，能夠?qū)煹繡中的氣體導(dǎo)入探測管B內(nèi)，從發(fā)光部G出射并由反射器I反射的測定光由受光部G受光，根據(jù)該測定光的特性分析氣體中的各成分。
將在煙道C中流動(dòng)的試樣氣體導(dǎo)入探測管B內(nèi)時(shí)，試樣氣體通過探測管B到達(dá)發(fā)光部G、受光部H、反射器I等光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件，這些光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件暴露于高溫的試樣氣體，有粉塵造成的污染或腐蝕等導(dǎo)致的劣化的擔(dān)心。
因此，為了防止光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件暴露于高溫的試樣氣體，在探測器A設(shè)置吹掃氣體提供部J，向發(fā)光部G、受光部H與探測管B的測定區(qū)域之間提供吹掃氣體。
又，可以構(gòu)成為:通過配置于探測管B內(nèi)的吹掃氣體提供管(圖未示)，向探測管B的頂端部提供吹掃氣體，防止反射器I暴露于試樣氣體。
這樣的探測器A的構(gòu)造中，有可能產(chǎn)生在探測管B和安裝部E之間產(chǎn)生與煙道C直接連通的間隙K。
煙道C中流動(dòng)的氣體為燃燒排氣時(shí)，其溫度為100°C 400°C，氣體流速為5m/sec 25m/sec0因此，煙道C內(nèi)流動(dòng)的氣體的一部分流入間隙K時(shí)，通過以外界氣溫被導(dǎo)入到探測管B的吹掃氣體，使其在間隙內(nèi)被冷卻，結(jié)果，在間隙附近的上游側(cè)的氣體溫度與下游側(cè)的氣體溫度產(chǎn)生溫差。
這樣，一旦周圍的氣體溫度產(chǎn)生不均勻，與之對應(yīng)地，探測管B的溫度也變得不均勻，尤其是，在測定光通過內(nèi)部中空的光學(xué)系統(tǒng)的探測器中，可能產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象。
這樣，由于熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的影響，會(huì)產(chǎn)生測定光軸擺動(dòng)、偏移等問題，受光部中的受光狀態(tài)變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致測定精度惡化的問題。
又，在溫度分布不 均勻的狀態(tài)下，即使光學(xué)測定系統(tǒng)的光軸調(diào)整在探測器設(shè)置之后立即進(jìn)行，也可能產(chǎn)生偏差，因此需要等到溫度穩(wěn)定之后再進(jìn)行光軸調(diào)整。
進(jìn)一步的，在預(yù)先設(shè)有安裝部E的配管側(cè)壁D安裝不同形狀 尺寸的探測器時(shí)，需要配合探測器的外形變更安裝部E的形狀，有增加工時(shí)和費(fèi)用的問題。
為了避免光學(xué)測定系統(tǒng)的溫度分布不均勻，考慮采用加熱器和溫度控制系統(tǒng)，要求確保安全性的系統(tǒng)構(gòu)建，從而導(dǎo)致費(fèi)用的上升和裝置的大型化。
又，探測管B的基端部由多個(gè)部件構(gòu)成，其內(nèi)徑并非均一。由此，向探測管B的內(nèi)部提供吹掃氣體時(shí)，探測管B內(nèi)的吹掃氣體中產(chǎn)生亂流，測定光的光路可能產(chǎn)生溫度差。
探測管B內(nèi)存在溫度差時(shí)，由于熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的影響，作為測定光的激光束擺動(dòng)，產(chǎn)生光軸偏離等問題，受光部中的受光狀態(tài)變得不穩(wěn)定，有測定精度惡化的問題。
又，在對探測管B的頂端部提供吹掃氣體時(shí)，由于在吹掃氣體提供管的配置位置產(chǎn)生探測管B內(nèi)的溫度差，使得由于熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的影響，可能導(dǎo)致無法獲得高的測定精度。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題
本發(fā)明的課題為，在通過光學(xué)測定系統(tǒng)測定配管內(nèi)流動(dòng)氣體濃度的氣體分析裝置中，防止基于溫度分布的不均勻的熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生，提高測定精度。
解決問題的手段
下面，對多個(gè)實(shí)施方式作為解決問題的手段進(jìn)行說明。這些實(shí)施方式根據(jù)需要可進(jìn)行任意組合。
本發(fā)明的一方面涉及的氣體分析裝置包括:管狀構(gòu)件、光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件、吹掃氣體提供部、遮蔽板。
管狀構(gòu)件包括向在配管內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體的規(guī)定測定區(qū)域投射測定光和/或接收來自測定區(qū)域的測定光的光路，貫通配管側(cè)壁地被安裝。光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件對測定區(qū)域內(nèi)的試樣氣體投射測定光和/或接收來自測定區(qū)域的測定光。吹掃氣體提供部向位于測定光的光路上的、位于光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件和測定區(qū)域之間的區(qū)域提供吹掃氣體。遮蔽板在抑制試樣氣體流入管狀構(gòu)件和配管側(cè)壁的間隙的位置設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)。
該氣體分析裝置中，通過設(shè)置遮蔽板，試樣氣體難以流入到位于配管側(cè)壁內(nèi)的管狀構(gòu)件的周圍。因此，不需要另外設(shè)置加熱器或溫度控制系統(tǒng)等功能部，可使構(gòu)成于管狀構(gòu)件內(nèi)測定光的光路上的溫度分布不會(huì)發(fā)生激烈的變化，由此可防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)致的測定精度的降低。
配管側(cè)壁包括，配置于管狀構(gòu)件的周圍的、與管狀構(gòu)件的外周面之間形成間隙的筒狀內(nèi)壁面，一個(gè)或多個(gè)遮蔽板可固定于管狀構(gòu)件。
該氣體分析裝置中，遮蔽板固定于管狀構(gòu)件，遮蔽板與管狀構(gòu)件的移動(dòng)一起移動(dòng)。因此，遮蔽板的設(shè)置和拆除不需要特別的作業(yè)和構(gòu)造。
氣體分析裝置還包括安裝于配管側(cè)壁、內(nèi)周面與管狀構(gòu)件的外周面之間形成間隙的安裝輔助構(gòu)件，一個(gè)或多個(gè)遮蔽板可固定于安裝輔助構(gòu)件的內(nèi)周面。
這種情況下，對應(yīng)于管狀構(gòu)件的外徑設(shè)于安裝輔助構(gòu)件的遮蔽板的形狀或尺寸能夠預(yù)先進(jìn)行設(shè)計(jì)，不管配管側(cè)壁的狀態(tài)，可防止試樣氣體流入管狀構(gòu)件的位于配管側(cè)壁內(nèi)的外周面。因此，安裝作業(yè)變得簡單，能夠省略初期工時(shí)。
多個(gè)遮蔽板可在管狀構(gòu)件的軸向隔開間隙地配置。
該氣體分析裝置中，由于多個(gè)遮蔽板在管狀構(gòu)件的軸向隔開間隙地配置，因此試樣氣體難以流入位于配管側(cè)壁內(nèi)的管狀構(gòu)件的周圍。吹掃氣體提供部可包括，與管狀構(gòu)件的內(nèi)壁面隔開第2間隙地配置在管狀構(gòu)件的內(nèi)部的吹掃氣體提供管，吹掃氣體提供管具有中空部，該中空部包括:用于向光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件和測定區(qū)域之間的區(qū)域提供吹掃氣體的吹掃氣體流路和測定光的光路。
該氣體分析裝置中，吹掃氣體提供管與管狀構(gòu)件的內(nèi)壁面隔開第2間隙進(jìn)行配置，因此通過吹掃氣體提供管的吹掃氣體可與外部空氣隔熱。又，管狀構(gòu)件由于包括:與用于安裝于配管側(cè)壁的凸緣接合的接合部、與用于導(dǎo)入吹掃氣體的配管接合的接合部、與光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件接合的接合部等，即使其內(nèi)徑不均勻，通過采用具有相對于光軸方向沒有階差的平滑的內(nèi)徑的吹掃氣體提供管，吹掃氣體不會(huì)產(chǎn)生亂流，由此可抑制熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。吹掃氣體提供管的內(nèi)徑可采用例如全長范圍具有均等內(nèi)徑的結(jié)構(gòu)。以上的結(jié)果是，不產(chǎn)生測定光的擺動(dòng)、且通過光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件進(jìn)行氣體分析處理的測定精度得到提高，進(jìn)一步的，設(shè)置時(shí)的光軸調(diào)整等的初期設(shè)定可在短時(shí)間內(nèi)容易地進(jìn)行。
氣體分析裝置可使在吹掃氣體提供管的中空部流動(dòng)的吹掃氣體為層流。
考慮在內(nèi)部流動(dòng)的吹掃氣體的流速，通過確定吹掃氣體提供管的直徑，若使雷諾數(shù)變小的話，可避免吹掃氣體產(chǎn)生亂流而導(dǎo)致溫度分布的不均勻。例如，如前所述，通過采用全長范圍具有均等內(nèi)徑的吹掃氣體提供管，通過進(jìn)一步地使得內(nèi)部的吹掃氣體為層流，可抑制外部導(dǎo)入的熱引起的熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生所導(dǎo)致的測定光的擺動(dòng)，從而提供測定精度。
吹掃氣體提供管的頂端最好配置于測定區(qū)域的端部附近。
這種情況下，可防止導(dǎo)入測定區(qū)域的試樣氣體流入光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件側(cè)，防止光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的劣化或污損。又，可防止測定區(qū)域的端部附近的溫度分布的不均勻。
氣體分析裝置可進(jìn)一步包括:設(shè)于吹掃氣體提供管的端部、從測定區(qū)域遮蔽第2間隙的第2遮蔽板。
這種情況下，試樣氣體不流入第2間隙，可抑制管狀構(gòu)件的溫度分布產(chǎn)生不均。又，通過第2遮蔽板對第2間隙密閉，該第2間隙的隔熱效果提高，可防止外界氣溫的影響導(dǎo)致的溫度分布的不均勻。
第2間隙構(gòu)成，用于向光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件和測定區(qū)域之間的區(qū)域提供吹掃氣體的第2吹掃氣體流路，氣體分析裝置可進(jìn)一步包括為攪拌通過第2吹掃氣體流路的吹掃氣體而設(shè)于第2間隙的攪拌部。
這種情況下，通過吹掃氣體提供管提供到測定區(qū)域的一端的吹掃氣體，通過第2間隙而使吹掃氣體提供管內(nèi)隔熱，從而不容易受到外界氣溫的影響。進(jìn)一步的，通過吹掃氣體提供管和管狀構(gòu)件之間的第2間隙的吹掃氣體，由攪拌部被攪拌而使溫度分布均勻，因此向吹掃氣體提供管的熱傳遞均勻，因此存在于測定光的光路的吹掃氣體的溫度維持均勻，可進(jìn)一步抑制熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象。
為將在配管內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體導(dǎo)入內(nèi)部中空的測定區(qū)域，管狀構(gòu)件可配置為與配管內(nèi)的試樣氣體的流路交叉。進(jìn)一步的，光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件可包含第I光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件和第2光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件。該第I光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件包括:設(shè)于管狀構(gòu)件的第I端、將測定光出射到測定區(qū)域的發(fā)光部，和接收通過了測定區(qū)域內(nèi)的試樣氣體的測定光的受光部。又，第2光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件包括將來自設(shè)于管狀構(gòu)件的第2端的發(fā)光部的照射光反射到受光部側(cè)的反射器。進(jìn)一步的，氣體分析裝置可進(jìn)一步包括，與第2間隙連通并且頂端位于第2光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的附近的頂端部吹掃氣體提供管。然后，可通過第2吹掃氣體流路和頂端部吹掃氣體提供管，向第2光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件附近提供吹掃氣體。
這種情況下，通過經(jīng)由吹掃氣體提供管提供至測定區(qū)域的一端的吹掃氣體在第2間隙通過，吹掃氣體提供管內(nèi)被隔熱，不容易受到外界氣溫的影響。進(jìn)一步的，通過第2間隙的吹掃氣體被攪拌部攪拌，溫度分布變得均勻，因此由于向著吹掃氣體提供管的熱傳遞為均勻，存在于測定光的光路的吹掃氣體的溫度維持均勻，可進(jìn)一步抑制熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象。
攪拌部可包括用于攪拌通過第2間隙的吹掃氣體而設(shè)于吹掃氣體提供管的外壁面的I個(gè)或多個(gè)隔板。
作為隔板，例如，可在吹掃氣體提供管的軸向分離地設(shè)置I個(gè)或多個(gè)用于將第2間隙分隔為多個(gè)區(qū)域的圓板狀構(gòu)件，從而可將第2間隙分割為多個(gè)區(qū)域。此時(shí)，吹掃氣體流入由圓板狀構(gòu)件分隔的區(qū)域時(shí)，通過第2間隙而產(chǎn)生亂流，在該區(qū)域內(nèi)被攪拌。因此，通過第2間隙的吹掃氣體被攪拌，使得溫度分布均勻化，向吹掃氣體提供管的熱傳遞變得均勻，因此可抑制熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。
圖1是第I實(shí)施方式的氣體分析裝置的立體圖。
圖2是第I實(shí)施方式的氣體分析裝置的側(cè)視圖。
圖3是第2實(shí)施方式的氣體分析裝置的立體圖。
圖4是第2實(shí)施方式的氣體分析裝置的側(cè)視圖。
圖5是第3實(shí)施方式的氣體分析裝置的側(cè)截面圖。
圖6是第4實(shí)施方式的氣體分析裝置的要部截面圖。
圖7是第5實(shí)施方式的氣體分析裝置的要部截面圖。
圖8是第6實(shí)施方式的氣體分析裝置的側(cè)視圖。
圖9是第6實(shí)施方式的氣體分析裝置的要部放大截面圖。
圖10是第7實(shí)施方式的氣體分析裝置的要部放大截面圖。
圖11是第7實(shí)施方式的氣體分析裝置的要部放大截面圖。
圖12是第8實(shí)施方式的氣體分析裝置的要部放大截面圖。
圖13是第9實(shí)施方式的氣體分析裝置的要部立體圖。
圖14是以往實(shí)例的氣體分析裝置的要部說明圖。
具體實(shí)施例方式 (第I實(shí)施方式)
圖1是顯示本發(fā)明的第I實(shí)施方式涉及的氣體分析裝置I的構(gòu)成的立體圖，圖2為其側(cè)視圖。
氣體分析裝置I包括:探測管11 (管狀構(gòu)件的一例)、分析單元12、凸緣13、導(dǎo)光管14。
分析單元12包括發(fā)光部15、受光部16、控制部17。
發(fā)光部15為對作為測定對象的氣體通過導(dǎo)光管14和探測管11出射作為測定光的激光束的光源，由用于照射直線性高的規(guī)定波長范圍的光的紅外激光振蕩裝置等構(gòu)成。受光部16為接收通過煙道內(nèi)的測定對象氣體而入射的測定光的受光元件。
控制部17控制來自發(fā)光部15的激光束的出射，基于受光部16受光的測定光進(jìn)行對作為測定對象的氣體的成分分析。
分析單元12通過導(dǎo)光管14和凸緣13與探測管11連接。
探測管11形成為內(nèi)部中空的圓筒狀，配置為與構(gòu)成于配管側(cè)壁51內(nèi)部的煙道50內(nèi)的氣體流S正交。
在探測管11的測定區(qū)域，設(shè)有位于氣體流S的下游側(cè)以將氣體導(dǎo)入探測管11內(nèi)的開口 18。圖示的例中，構(gòu)成為在開口 18設(shè)有多個(gè)加強(qiáng)肋19以維持探測管11的強(qiáng)度。這樣的開口 18的形狀或加強(qiáng)肋19的個(gè)數(shù)不限于圖示的實(shí)例。
在探測管11的頂端部設(shè)有用于反射從分析單元12的發(fā)光部15出射的測定光的反射器20。
反射器20將從發(fā)光部15出射的測定光反射到受光部16側(cè)，以角錐棱鏡構(gòu)成。
氣體分析裝置I安裝于，構(gòu)成煙道50的配管側(cè)壁51 (配管側(cè)壁的一例)的安裝部52。安裝部52可由例如，安裝于配管側(cè)壁51的開口 53的設(shè)置用管54(筒狀內(nèi)壁面的一例)構(gòu)成。
設(shè)置用管54為具有比氣體分析裝置I的探測管11的外徑大的內(nèi)徑的圓筒狀的構(gòu)件，通過焊接或螺絲固定等固定于配管側(cè)壁51。
又，設(shè)置用管54包括用于固定氣體分析裝置I的安裝凸緣55，氣體分析裝置I的凸緣13通過焊接或螺絲固定于該安裝凸緣55，由此使得氣體分析裝置I間接固定于配管側(cè)壁51。
設(shè)置用管54的內(nèi)徑優(yōu)選配合容納到內(nèi)部的探測管11的外徑，構(gòu)成為不產(chǎn)生間隙，但代替規(guī)格不同的機(jī)種時(shí)，如果采用既存的設(shè)置用管54，可能在探測管11和設(shè)置用管54之間產(chǎn)生間隙56 (間隙的一例)。
又，考慮替換探測管11的情況或替換氣體分析裝置I本身的情況，考慮預(yù)先設(shè)置為稍大的內(nèi)徑具有余量的設(shè)置用管54。此時(shí)，可能在探測管11和設(shè)置用管54之間產(chǎn)生間隙56。
為了使得在煙道50流動(dòng)的氣體流S的一部分不會(huì)流入這樣的探測管11與設(shè)置用管54的間隙56中，而設(shè)置遮蔽板21 (遮蔽板的一例)。
遮蔽板21設(shè)在配管側(cè)壁51的內(nèi)表面57(配管側(cè)壁的內(nèi)表面的一例)附近。這樣，設(shè)有遮蔽板21的為煙道50側(cè)，因此可抑制試樣氣體流入間隙56。
該裝置中，通過設(shè)置遮蔽板21，試樣氣體難以流入位于配管側(cè)壁51內(nèi)的探測管11的周圍。因此，不需要另外設(shè)置加熱器或溫度控制系統(tǒng)等的功能部，可使得在探測管11內(nèi)構(gòu)成的測定光的光路上的溫度梯度為連續(xù)，結(jié)果，可防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)致的測定精度的下降。
遮蔽板21為固定于探測管11的外周面的圓板狀的構(gòu)件，外邊緣與設(shè)置用管54的內(nèi)周面靠近或抵接?？拷那闆r下，從試樣氣體的遮斷的觀點(diǎn)來看，間隙優(yōu)選較小。又，抵接的情況下，間隙56被遮蔽，試樣氣體的遮斷效果提高。
圖示的例中，沿探測管11的長度方向，以規(guī)定間隔配置三個(gè)遮蔽板21。這樣，多個(gè)遮蔽板21在探測管11的軸向隔開空隙地配置，因此試樣氣體難以流入間隙56。
該裝置中，固定遮蔽板21的是探測管11，與探測管11的移動(dòng)一起遮蔽板21也移動(dòng)。因此，遮蔽板21的設(shè)置和安裝不需要特別的作業(yè)和構(gòu)造。
探測管11和設(shè)置用管54之間的間隙56到達(dá)配管側(cè)壁51的外表面附近，因此100°C 400°C的溫度下的煙道50內(nèi)的氣體流的一部分流入間隙56到達(dá)配管側(cè)壁51的外表面附近時(shí)，隨著與外界氣溫的溫度差而被冷卻。但，該實(shí)施方式中，通過在探測管11的外表面設(shè)置突出的遮蔽板21，防止氣體流的一部分流入間隙56，由此防止探測管11產(chǎn)生溫度分布的不均勻。
圖示的例中，在稍離開配管側(cè)壁51的內(nèi)表面57的位置設(shè)置遮蔽板21，若在配管側(cè)壁51的內(nèi)表面57附近，則溫度分布不均勻減少。
又，通過遮蔽板21抑制配管側(cè)壁51的厚度方向的空氣層的對流。因此，可抑制安裝部52附近的溫度變化。如圖所示，在配管側(cè)壁51的厚度方向以規(guī)定間隔配置三個(gè)遮蔽板21時(shí)，由于形成三個(gè)隔熱層，可進(jìn)一步抑制空氣層的對流。
又，該實(shí)施例中，雖然例示了設(shè)置三個(gè)遮蔽板21，但不限于此，通過設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)遮蔽板21也可獲得前述效果，進(jìn)一步的，也可設(shè)置四個(gè)以上的遮蔽板21。
進(jìn)一步的，遮蔽板21也可為在配管側(cè)壁51的厚度方向具有規(guī)定厚度的塊狀的板。
遮蔽板21可由與探測管11相同的耐熱性、耐腐蝕性高的金屬材料構(gòu)成,可通過例如，焊接或螺絲固定等安裝于探測管11的外表面。
探測管11為通過固定于凸緣13呈現(xiàn)單邊支撐的狀態(tài)，因此遮蔽板21的外徑設(shè)為與設(shè)置用管54的內(nèi)徑大致相同時(shí)，通過遮蔽板21和設(shè)置用管54的接觸，可穩(wěn)定支撐探測管11的中間部。因此，通過將遮蔽板21設(shè)在探測管11，也可防止配置在氣體流S中的探測管11的振動(dòng)。
又，實(shí)施例中，吹掃氣體提供部22，23位于探測管11的測定區(qū)域兩端并提供吹掃氣體。吹掃氣體防止發(fā)光部15、受光部16、反射器20等光學(xué)構(gòu)件暴露于試樣氣體。第I吹掃氣體提供部22提供的吹掃氣體通過導(dǎo)光管14被提供到探測管11。又，吹掃氣體提供部23提供的吹掃氣體通過配置在導(dǎo)光管14和探測管11內(nèi)的吹掃氣體提供管(圖未示)，被提供至探測管11的頂端部。
位于探測管11的測定區(qū)域兩端的上游側(cè)，設(shè)有切口孔24，25。
從第I吹掃氣體提供部22提供至探測管11內(nèi)的吹掃氣體，通過從探測管11的切口孔24流入并向下游側(cè)流動(dòng)的氣體流S，被防止流入探測管11內(nèi)的測定區(qū)域側(cè)，防止測定區(qū)域中吹掃氣體導(dǎo)致的測定誤差的產(chǎn)生。又，通過第I吹掃氣體提供部22提供的吹掃氣體可防止從切口孔24流入的氣體流S流入分析單元12側(cè)，從而可防止發(fā)光部15和受光部16等的光學(xué)系統(tǒng)的污染和腐蝕等。
通過從探測管11的切口孔25流入并向下游側(cè)流動(dòng)的氣體流S，防止從第2吹掃氣體提供部23提供至探測管11頂端側(cè)的吹掃氣體流入探測管11內(nèi)的測定區(qū)域側(cè)，防止測定區(qū)域中吹掃氣體造成的測定誤差的產(chǎn)生。又，通過吹掃氣體提供部23提供的吹掃氣體，可防止切口孔25流入的氣體流S流入反射器20側(cè)，防止反射器20的污染和腐蝕。
以上。第I實(shí)施方式例示了，將本發(fā)明構(gòu)成適用于進(jìn)行反射型光學(xué)系統(tǒng)測定的氣體分析裝置的情況。
進(jìn)行反射光學(xué)系統(tǒng)測定時(shí)，基于從發(fā)光部15出射、通過探測管11的內(nèi)部、由反射器20反射、再次通過探測管11的內(nèi)部、在受光部16中受光的測定光，進(jìn)行分析。
因此，從發(fā)光部15出射、由受光部16受光的測定光兩次通過安裝部52附近，由于設(shè)置了遮蔽板21從而不產(chǎn)生溫度分布的不均勻，可維持高的測定精度，并能夠在短時(shí)間內(nèi)容易地進(jìn)行設(shè)置時(shí)的光軸調(diào)整。
探測管11的形狀不限定于前述的構(gòu)成，也可以構(gòu)成為具有能夠通過測定光的內(nèi)部中空，其截面也可為多邊形、橢圓形、或其復(fù)合形狀。
(第2實(shí)施方式)
圖3為本發(fā)明的第2實(shí)施方式的氣體分析裝置的立體圖，圖4為其側(cè)視圖。
第2實(shí)施方式的氣體分析裝置61為發(fā)光部和受光部在相對位置設(shè)置的透過型的氣體分析裝置，包括發(fā)光部單元62和受光部單元72。
發(fā)光部單元62包括:發(fā)光部63、第I導(dǎo)光管64、第I凸緣65、第I套筒66 (管狀構(gòu)件的一例)。
發(fā)光部63為對作為測定對象的氣體通過第I導(dǎo)光管64和第I套筒66出射作為測定光的激光束的光源，可由用于照射直線性高的規(guī)定波長范圍的光的紅外激光振蕩裝置等構(gòu)成。
第I套筒66形成為內(nèi)部中空的圓筒狀，配置為與構(gòu)成于配管側(cè)壁81內(nèi)部的煙道80內(nèi)的氣體流S正交。
發(fā)光部單元62中，設(shè)有吹掃氣體提供部68，通過該吹掃氣體提供部68向第I套筒66提供吹掃氣體。
吹掃氣體用于使得發(fā)光部63的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件不被暴露于試樣氣體。吹掃氣體提供部68提供的吹掃氣體通過第I導(dǎo)光管64被提供到第I套筒66。
提供到第I套筒66的吹掃氣體在第I套筒66的頂端部中，與試樣氣體一起流入煙道80內(nèi)。這樣，可防止煙道80內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體流入發(fā)光部63偵U。
發(fā)光部單元62安裝于構(gòu)成煙道80的配管側(cè)壁81 (配管側(cè)壁的一例)的第I安裝部82。
第I安裝部82可由，例如，安裝于配管側(cè)壁81的開口 83的第I設(shè)置用管84(筒狀內(nèi)壁面的一例)構(gòu)成。
第I設(shè)置用管84為具有比第I套筒66的外徑大的內(nèi)徑的圓筒狀的構(gòu)件，通過焊接或螺絲固定等固定在配管側(cè)壁81。
又，第I設(shè)置用管84具有用于固定發(fā)光部單元62的第I安裝凸緣85，通過發(fā)光部單元62的第I凸緣65通過焊接或螺絲固定被固定于該第I安裝凸緣85，發(fā)光部單元62間接地固定于配管側(cè)壁81。
第I設(shè)置用管84的內(nèi)徑與收容于內(nèi)部的第I套筒66的外徑相配，優(yōu)選構(gòu)成為不產(chǎn)生間隙，但在替換規(guī)格不同的機(jī)種時(shí)，如果采用現(xiàn)有的第I設(shè)置用管84，則可能在第I套筒66和第I設(shè)置用管84之間產(chǎn)生間隙86 (間隙的一例)。
又，考慮替換第I套筒66的情況或替換發(fā)光部單元62本身的情況，考慮預(yù)先使第I設(shè)置用管84的內(nèi)徑具有余地地設(shè)置為較大的部件。此時(shí)，也在第I套筒66和第I設(shè)置用管84之間產(chǎn)生間隙86。
為了使得煙道80流動(dòng)的氣體流S的一部分不流入這樣的第I套筒66和第I設(shè)置用管84的間隙86，設(shè)置有遮蔽板67 (遮蔽板的一例)。
遮蔽板67設(shè)置在位于配管側(cè)壁81的內(nèi)表面87(配管側(cè)壁的內(nèi)表面的一例)附近。這樣，設(shè)置遮蔽板67的是煙道80側(cè)，因此可抑制試樣氣體流入間隙86。
遮蔽板67為固定于第I套筒66的外周面的圓板狀的構(gòu)件，外邊緣與第I設(shè)置用管84的內(nèi)周面靠近或抵接?？拷那闆r，從試樣氣體的遮斷觀點(diǎn)來看，優(yōu)選是間隙較小，但通過遮蔽板67的外邊緣和第I設(shè)置用管84的內(nèi)周面之間具有間隙，可簡單地將第I套筒66卸下，校正作業(yè)變得容易。又，抵接的情況下，間隙86被遮蔽，試樣氣體的遮斷效果提高。
圖示的實(shí)例中，沿第I套筒66的長度方向，以規(guī)定間隔配置三個(gè)遮蔽板67。這樣，多個(gè)遮蔽板67在第I套筒66的軸向隔開間隙地被配置，因此試樣氣體難以流入間隙86。
受光部單元72包括:受光部73、第2導(dǎo)光管74、第2凸緣75、第2套筒76 (管狀構(gòu)件的一例)。
受光部73為接收通過煙道內(nèi)的測定對象氣體而入射的測定光的受光元件。
受光部73可構(gòu)成為進(jìn)一步包括基于受光元件接收的測定光、進(jìn)行試樣氣體的濃度計(jì)算等氣體分析的分析部，受光部73也可構(gòu)成為還具有通過無線或有線與發(fā)光部單元62連接、用于控制發(fā)光部63、受光部73的控制部。
第2套筒76形成為內(nèi)部中空的圓筒狀，配置為與配管側(cè)壁81內(nèi)部構(gòu)成的煙道80內(nèi)的氣體流S正交。
受光部單元72設(shè)有吹掃氣體提供部78，向第2套筒76提供吹掃氣體。
吹掃氣體使得受光部73的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件不暴露于試樣氣體。吹掃氣體提供部78提供的吹掃氣體通過第2導(dǎo)光管74被提供至第2套筒76。
提供至第2套筒76的吹掃氣體在第2套筒76的頂端部，與試樣氣體一起流入煙道80內(nèi)。這樣，可防止煙道80內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體流入受光部73偵U。受光部單元72安裝于構(gòu)成煙道80的配管側(cè)壁81 (配管側(cè)壁的一例)的第2安裝部
92。
第2安裝部92配置于與第I安裝部82相對的位置，可由例如，安裝于配管側(cè)壁81的開口 93的第2設(shè)置用管94 (筒狀內(nèi)壁面的一例)構(gòu)成。
第2設(shè)置用管94為具有比第2套筒76的外徑大的內(nèi)徑的圓筒狀的構(gòu)件，通過焊接或螺絲固定等固定于配管側(cè)壁81。
又，第2設(shè)置用管94包括用于固定受光部單元72的第2安裝凸緣95，受光部單元72的第2凸緣75通過焊接或螺絲固定于該第2安裝凸緣95，將受光部單元72間接地固定于配管側(cè)壁81。
第2套筒76和第2設(shè)置用管94之間，與發(fā)光部單元62側(cè)一樣地，具有間隙96 (間隙的一例)，為了不使在煙道80流動(dòng)的氣體流S的一部分流入該間隙96，在第2套筒76的外表面設(shè)有遮蔽板77。
遮蔽板77與遮蔽板67 —樣，抑制試樣氣體流入間隙96。
該氣體分析裝置61中，通過向第I套筒66和第2套筒76提供吹掃氣體，可防止發(fā)光部63和受光部73的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件暴露于在煙道80流動(dòng)的試樣氣體，并將測定對象區(qū)域確定在第I套筒66和第2套筒76的頂端部間的區(qū)域。
以上情況下，為了防止在煙道80流動(dòng)的試樣氣體的一部分流入到第I套筒66和第I設(shè)置用管84的間隙以及第2套筒76和第2設(shè)置用管94的間隙中，第I套筒66和第2套筒76上分別設(shè)有遮蔽板67、77。
這樣，試樣氣體的上游側(cè)和下游側(cè)中的溫度分布變得均勻，第I套筒66和第2套筒76的溫度分布也變得均勻。因此，可減少熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象，提高測定精度，同時(shí)可在短時(shí)間內(nèi)容易地進(jìn)行設(shè)置中的光軸調(diào)整。
(第3實(shí)施方式)
圖5為本申請發(fā)明的第3實(shí)施方式的氣體分析裝置100的側(cè)截面圖。
第3實(shí)施方式的氣體分析裝置100為發(fā)光部和受光部在相對位置設(shè)置的透過型的氣體分析裝置，在發(fā)光部側(cè)和受光部側(cè)，分別至少有一個(gè)遮蔽板119、164設(shè)置在配管側(cè)壁151的內(nèi)表面156附近。
氣體分析裝置100包括配置在配管側(cè)壁151的相對位置的第I單元110和第2單元
130。
第I單元110包括，分析單元111、第I導(dǎo)光管115、第I凸緣116、第I套筒117(管狀構(gòu)件的一例)。
分析單元111包括，發(fā)光部112、受光部113和控制部114。
發(fā)光部112為，對作為測定對象的氣體出射通過第I導(dǎo)光管115和第I套筒117的作為測定光的激光束的光源，由照射直線性高的規(guī)定波長范圍的光的紅外激光振蕩裝置等構(gòu)成。
受光部113為接收通過煙道內(nèi)的測定對象氣體而入射的測定光的受光元件。
控制部114控制來自發(fā)光部112的激光束的出射，基于受光部113所接收的測定光進(jìn)行作為測定對象的氣體的成分分析。
分析單元111通過第I導(dǎo)光管115和第I凸緣116與第I套筒117連接。
第I套筒117形成為內(nèi)部中空的圓筒狀，在提供從發(fā)光部112出射的測定光的通路的同時(shí)，兼作為吹掃氣體的引導(dǎo)通路。
第I單元110的第I導(dǎo)光管115中，設(shè)有吹掃氣體提供部118，通過該吹掃氣體提供部118向第I套筒117提供吹掃氣體。
吹掃氣體使得發(fā)光部112和受光部113的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件不被暴露于試樣氣體。吹掃氣體提供部118提供的吹掃氣 體通過第I導(dǎo)光管115被提供至第I套筒117。
提供給第I套筒117的吹掃氣體，在第I套筒117的頂端部，與試樣氣體一起流入煙道150內(nèi)。這樣，可防止煙道150內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體流入分析單元111偵U。
第I單元110安裝于構(gòu)成煙道150的配管側(cè)壁151 (配管側(cè)壁的一例)的第I安裝部
152。
第I安裝部152包括設(shè)于例如，配管側(cè)壁151的開口 153(筒狀內(nèi)壁面的一例)的第I安裝凸緣154。
為了遮蔽第I安裝部152的開口 153與第I套筒117的間隙155(間隙的一例)，而安裝遮蔽板119 (遮蔽板的一例)。
遮蔽板119設(shè)在配管側(cè)壁151的內(nèi)表面156(配管側(cè)壁的內(nèi)表面的一例)附近。這樣，設(shè)有遮蔽板119的是煙道150側(cè)，因此可抑制試樣氣體流入間隙155。
遮蔽板119為固定于第I套筒117的外周面的圓板狀的構(gòu)件，外邊緣與開口 153的內(nèi)周面靠近或抵接?？拷闆r下，從試樣氣體的遮斷的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選間隙較小。又，抵接的情況下，間隙155被遮蔽，試樣氣體的遮斷效果提高。
第2單元130包括，反射器131、第2導(dǎo)光管132、第2凸緣133、第2套筒134。
反射器131將從發(fā)光部112出射的測定光反射至受光部113側(cè)，可由角錐棱鏡構(gòu)成。
反射器131通過第2導(dǎo)光管132和第2凸緣133與第2套筒134連接。
第2套筒134形成為內(nèi)部中空的圓筒狀，提供從發(fā)光部112出射的測定光的通路，同時(shí)兼作吹掃氣體的引導(dǎo)通路。
第2單元130的第2導(dǎo)光管132中，設(shè)有第2吹掃氣體提供部101，借此向第2套筒134提供吹掃氣體。
吹掃氣體用于使得反射器131不被暴露于試樣氣體中。第2吹掃氣體提供部101提供的吹掃氣體通過第2導(dǎo)光管132提供至第2套筒134。
提供至第2套筒134的吹掃氣體，在第2套筒134的頂端部與試樣氣體一起流入煙道150內(nèi)。這樣，可防止在煙道150內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體流入反射器131偵U。
第2單元130安裝于構(gòu)成煙道150的配管側(cè)壁151的第2安裝部160。
第2安裝部160包括，例如，設(shè)置在配管側(cè)壁151的開口 161的第I安裝凸緣162。
為了遮蔽第2安裝部160的開口 161與第2套筒134的間隙163，安裝有遮蔽板164。
遮蔽板164與遮蔽板119相同，抑制試樣氣體流入間隙163。
該氣體分析裝置100中，通過向第I套筒117和第2套筒134提供吹掃氣體，防止發(fā)光部112、受光部113和反射器131的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件暴露于在煙道150流動(dòng)的試樣氣體,并將測定對象區(qū)域特定于第I套筒117和第2套筒134的頂端間的區(qū)域。圖示例中，構(gòu)成為與配管側(cè)壁151的內(nèi)表面156大致相同位置處，具有第I套筒117和第2套筒134的頂端。
為了防止在煙道150流動(dòng)的試樣氣體的一部分流入第I套筒117與開口 153的間隙和第2套筒134與開口 161的間隙，在第I套筒117和第2套筒134分別設(shè)置遮蔽板119、164。
這樣，試樣氣體的上游側(cè)和下游側(cè)中的溫度分布變均勻，熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象降低，測定精度提高，且可容易地在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行設(shè)置時(shí)的光軸調(diào)整。
(第4實(shí)施方式)
圖6是顯示第4實(shí)施方式涉及的氣體分析裝置200的要部的截面圖。
第4實(shí)施方式中，說明遮蔽板的構(gòu)造和安裝對象的變形例。
氣體分析裝置200具有與第I實(shí)施方式中同樣的探測管11、分析單元(圖未示)、凸緣
13、導(dǎo)光管14，省略對其詳細(xì)說明。
配管側(cè)壁51包括用于固定氣體分析裝置200的安裝凸緣55。
安裝凸緣55上安裝有安裝輔助構(gòu)件210 (安裝輔助構(gòu)件的一例)。
安裝輔助構(gòu)件210配置在配管側(cè)壁51的開口 53內(nèi)，包括:包圍探測管11的一部分的管狀的本體部211、和通過焊接或螺絲固定等方式固定于安裝凸緣55的凸緣部212。
安裝輔助構(gòu)件210的本體部211為中空管狀，具有在與探測管11的外周面之間形成間隙213(間隙的一例)的內(nèi)周面。
又，安裝輔助構(gòu)件210包括安裝于其內(nèi)周面的遮蔽板214 (遮蔽板的一例)。遮蔽板214包括探測管11插入中央部分的開口 215。
遮蔽板214的內(nèi)邊緣和探測管11的外周面優(yōu)選抵接，或者靠近。
安裝輔助構(gòu)件210可配合探測管11的尺寸進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)，因此開口 215的內(nèi)徑也可與探測管11的外徑大致相同，此時(shí)，遮蔽板214的內(nèi)邊緣與探測管11的外周面抵接。因此，可通過遮蔽板214遮斷煙道50和間隙213，提高隔熱效果。
換言之，對應(yīng)于探測管11的外徑設(shè)于安裝輔助構(gòu)件210的遮蔽板214的形狀或尺寸可預(yù)先設(shè)計(jì)，與配管側(cè)壁的狀態(tài)沒有關(guān)系，可防止試樣氣體流入探測管11的位于配管側(cè)壁內(nèi)的外周面。因此，安裝作業(yè)變簡單，可省略初期工時(shí)。
校正時(shí)，通過變更安裝輔助構(gòu)件210的安裝位置，能夠進(jìn)行調(diào)整作業(yè)，不拆卸探測管11，因此使作業(yè)工程簡化。
至少一個(gè)遮蔽板214設(shè)于配管側(cè)壁51的內(nèi)表面57附近。圖示的例中，三個(gè)遮蔽板214配置為在探測管11的軸方向隔開間隙。
這樣的第4實(shí)施方式中，安裝輔助構(gòu)件210的本體部211設(shè)有遮蔽板214，因此可防止煙道50內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體的一部方流入位于配管側(cè)壁51內(nèi)的區(qū)域的探測管11的周圍。
因此，即使探測管11的內(nèi)部流動(dòng)吹掃氣體，由于位于配管側(cè)壁51內(nèi)的探測管11的周圍溫度穩(wěn)定，因此測定光的光路上的溫度分布穩(wěn)定，軸方向的溫度梯度變?yōu)檫B續(xù)，可防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。
安裝輔助構(gòu)件210的遮蔽板214可設(shè)有對應(yīng)于探測管11的外徑的開口 215。因此，如果具有能夠插入安裝輔助構(gòu)件210的形狀 尺寸的開口 53，不管怎樣的配管側(cè)壁51中都可通過安裝輔助構(gòu)件210安裝探測管11。
圖示的例中，安裝輔助構(gòu)件210的本體部211與配管側(cè)壁51的內(nèi)周面之間具有間隙。此時(shí)，安裝輔助構(gòu)件210 的本體部211與配管側(cè)壁的開口 53之間，有可能流入試樣氣體的一部分，但安裝輔助構(gòu)件210與探測管11之間的間隙213作為隔熱層，可抑制向探測管11內(nèi)部流動(dòng)的吹掃氣體的熱傳遞。
前述的第2實(shí)施方式中的第I套筒66和配管側(cè)壁81的開口 83之間，第2套筒76和配管側(cè)壁81的開口 93之間，可分別安裝具有前述那樣的遮蔽板的安裝輔助構(gòu)件。
又，第3實(shí)施方式中的第I套筒117和配管側(cè)壁151的開口 153之間，第2套筒134和配管側(cè)壁81的開口 161之間，可分別安裝具有前述那樣的遮蔽板的安裝輔助構(gòu)件。
(第5實(shí)施方式)
圖7是顯示第5實(shí)施方式涉及的氣體分析裝置300的要部的截面圖。
氣體分析裝置300包括:與第I實(shí)施方式同樣的探測管11、分析單元(圖未示)、凸緣
13、導(dǎo)光管14，省略對其詳細(xì)說明。
配管側(cè)壁51包括用于固定氣體分析裝置300的安裝凸緣55。
探測管11通過凸緣13被安裝于安裝凸緣55。
探測管11 和導(dǎo)光管14的內(nèi)壁面隔開間隙311，配置有吹掃氣體提供管310。吹掃氣體提供管310可由配置于探測管11內(nèi)的部分與配置于導(dǎo)光管14內(nèi)的部分一體形成，也可在凸緣13部分分割為探測管11側(cè)和導(dǎo)光管14側(cè)。
吹掃氣體提供管310為具有中空部的管狀，設(shè)有連接有第I吹掃氣體提供部22的連接口 312。第I吹掃氣體提供部22提供的吹掃氣體通過連接口 312提供到吹掃氣體提供管310的中空部，向頂端部方向流動(dòng)。
又，吹掃氣體提供管310的中空部構(gòu)成為，從發(fā)光部(圖未示)出射的測定光通過反射器(圖未示)側(cè)、由反射器反射通過探測管11的測定區(qū)域的測定光在受光部(圖未示)側(cè)通過的光路。
吹掃氣體提供管310從第I吹掃氣體提供部22的連接口 312至位于探測管11的測定區(qū)域端部附近的頂端部具有大致均勻的內(nèi)徑。
吹掃氣體提供管310的內(nèi)徑優(yōu)選根據(jù)其與通過內(nèi)部的吹掃氣體的流速的關(guān)系，使得吹掃氣體的氣流為層流，吹掃氣體提供管310的內(nèi)徑優(yōu)選設(shè)定為使得雷諾數(shù)不足2300。
吹掃氣體提供管310的頂端部構(gòu)成為位于探測管11的測定區(qū)域的一端，與導(dǎo)入探測管11內(nèi)的試樣氣體沖突并流入煙道50內(nèi)。
這樣，通過吹掃氣體提供管310導(dǎo)入到探測管11的內(nèi)部的吹掃氣體防止光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件被試樣氣體污染，并定義光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件測定的測定區(qū)域。
探測管11上設(shè)有，遮蔽與配管側(cè)壁51的開口 53的間隙56的遮蔽板313。
遮蔽板313設(shè)置在配管側(cè)壁51的內(nèi)表面57附近，防止通過煙道50內(nèi)的試樣氣體的一部分，流入探測管11和配管側(cè)壁51的開口 53之間的間隙56。
遮蔽板313的徑向的外邊緣優(yōu)選為與開口 53的內(nèi)周面抵接，但即使有稍許間隙，也有防止試樣氣體的流入的效果。
這樣，通過將遮蔽板313設(shè)置于探測管11的外表面，可防止試樣氣體流入位于配管側(cè)壁51內(nèi)的探測管11的周圍。
該第5實(shí)施方式中，由于吹掃氣體提供管310的內(nèi)部中空作為測定光的光路，因此由于吹掃氣體提供管310和探測管11的間隙311的隔熱效果，光路上中的溫度梯度為連續(xù)，可以防止由于溫度分布的不均勻?qū)е碌臒嵬哥R效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。
又，通過遮蔽板313，可防止試樣氣體流入位于配管側(cè)壁51內(nèi)的探測管11的周圍，因此吹掃氣體提供管310內(nèi)部的吹掃氣體的溫度分布均勻，光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的測定精度得到提聞。
將反射器等的第2光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件安裝于探測管11的頂端部時(shí)，為保護(hù)第2光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件不受試樣氣體干擾，將吹掃氣體提供至頂端部。
向探測管11的頂端部提供吹掃氣體時(shí)，可以構(gòu)成為利用探測管11和吹掃氣體提供管310之間的間隙311，將吹掃氣體引導(dǎo)至測定區(qū)域的一端，采用另外設(shè)置的頂端部吹掃氣體提供管(圖未示)，將吹掃氣體引導(dǎo)至探測管11的頂端。
此時(shí)，導(dǎo)光管14中，設(shè)有與第2吹掃氣體提供部23連接的連接口 314，第2吹掃氣體提供部23提供的吹掃氣體通過探測管11與吹掃氣體提供管310之間的間隙311被引導(dǎo)至探測管11的頂端部方向。
此時(shí)，在吹掃氣體提供管310的外表面設(shè)有一個(gè)或多個(gè)隔板315。
隔板315可由其外邊緣與探測管11的內(nèi)周面具有規(guī)定的間隙的圓板狀的構(gòu)件構(gòu)成。通過該隔板315，探測管11和吹掃氣體提供管310之間的間隙311被分割為多個(gè)空洞部，各空洞部通過隔板315的外邊緣和探測管11的內(nèi)周面的間隙連通。
第2吹掃氣體提供部23提供的吹掃氣體通過探測管11和吹掃氣體提供管310之間的間隙311時(shí)，由于隔板315與探測管11的間隙導(dǎo)致流路突然變窄，在空洞部流路突然變寬，產(chǎn)生亂流，并被攪拌使得溫度分布均勻化。
因此，能夠不對通過吹掃氣體提供管310的內(nèi)部的吹掃氣體的溫度分布產(chǎn)生影響，維持測定光的光路上的溫度梯度的連續(xù)。
又，由于預(yù)先攪拌的溫度分布被均勻化，因此通過頂端部吹掃氣體提供管內(nèi)的吹掃氣體到達(dá)設(shè)于探測管11的頂端部的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的期間，不會(huì)對測定區(qū)域內(nèi)的試樣氣體的溫度造成影響。
對前述的第2實(shí)施方式中的第I套筒66、第2套筒76分別設(shè)置吹掃氣體提供管的情況下，也可適用遮蔽板的構(gòu)成。
又，在第3實(shí)施方式中的第I套筒117、第2套筒134分別設(shè)置吹掃氣體提供管的情況下，也可適用遮蔽板的構(gòu)成。
(其他實(shí)施方式)
以上，對本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可做各種變更。尤其是，可根據(jù)需要對本說明書中的多個(gè)實(shí)施方式和變形例進(jìn)行任意組合。
例如，探測器的種類、氣體的種類、遮蔽板的位置、遮蔽板的數(shù)量、遮蔽板的形狀、遮蔽板的尺寸、遮蔽板的安裝構(gòu)造，可以各自進(jìn)行變形組合。
(第6實(shí)施方式)
圖8是顯示本發(fā)明的第6實(shí)施方式涉及的氣體分析裝置I的構(gòu)成的側(cè)視圖，圖9為其要部放大截面圖。
第6實(shí)施方式涉及的氣體分析裝置I具有與第I實(shí)施方式的氣體分析裝置I大致相同的構(gòu)成。
又，氣體分析裝置I包括流量控制單元48，以將吹掃氣體Pa提供至第I吹掃氣體提供部22和第2吹掃氣體提供部23。流量控制單元48中，壓力通過調(diào)節(jié)器(圖未示)控制，通過一邊觀察流量計(jì)(圖未示)一邊進(jìn)行針型閥(圖未示)的調(diào)整來控制流量。
圖9是探測管11的一端側(cè)中的截面圖。
與探測管11和導(dǎo)光管14的內(nèi)壁面隔開第2間隙28地設(shè)置吹掃氣體提供管26(吹掃氣體提供管的一例)。吹掃氣體提供管26的配置在探測管11內(nèi)的部分和配置在導(dǎo)光管14內(nèi)的部分可形成為一體，也可在凸緣13部分分割為探測管11側(cè)和導(dǎo)光管14偵U。
吹掃氣體提供管26為具有中空部的管狀，設(shè)有連接有第I吹掃氣體提供部22的連接口 30。第I吹掃氣體提供部22提供的吹掃氣體通過連接口 30被提供至吹掃氣體提供管26的中空部，向頂端部27方向流動(dòng)。
又，吹掃氣體提供管26的中空部構(gòu)成，從發(fā)光部15出射的測定光通過反射器20側(cè)，由反射器20反射并通過探測管11的測定區(qū)域的測定光通過受光部16側(cè)的光路。
吹掃氣體提供管26從第I吹掃氣體提供部22的連接口 30至位于探測管11的測定區(qū)域端部的附近的頂端部27具有大致均勻的內(nèi)徑。
由于如此地吹掃氣體提供管26的頂端配置在測定區(qū)域的端部附近，因此可防止被導(dǎo)入測定區(qū)域的試樣氣體流入光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件側(cè)，防止光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的劣化或污損。還可防止測定區(qū)域的端部附近的溫度分布的不均勻。
在吹掃氣體提供管26的頂端部27，設(shè)有遮蔽頂端部27與探測管11之間的第2間隙28的第2遮蔽板29。因此，試樣氣體不流入第2間隙28，可抑制探測管11的溫度分布的不均勻的產(chǎn)生。又，第2間隙28由第2遮蔽板29被密閉，因此該第2間隙28的隔熱效果變高，可防止外界氣溫的影響導(dǎo)致的溫度分布不均勻。
位于探測管11的測定區(qū)域的一方的端部的上游側(cè)設(shè)有切口孔24。切口孔24中，流入氣體流S。
如圖9所示，吹掃氣體提供管26的頂端部27中，吹掃氣體Pa和氣體流S相互沖突。通過氣體流S防止吹掃氣體Pa流入探測管11內(nèi)的測定區(qū)域側(cè)。結(jié)果，可減少測定區(qū)域中吹掃氣體導(dǎo)致的測定誤差。又，通過吹掃氣體Pa，可防止切口孔24流入的氣體流S流入分析單元12側(cè)。由此，可防止發(fā)光部15和受光部16等的光學(xué)系統(tǒng)的污染和腐蝕等。因此，優(yōu)選為切口孔24的大小形成為比吹掃氣體提供管26的內(nèi)徑更大，以使通過切口孔24流入探測管11內(nèi)的氣體流S橫穿吹掃氣體提供管26的中空部整個(gè)截面。
該實(shí)施方式中，探測管11在凸緣13側(cè)以單側(cè)支撐的方式安裝于配管側(cè)壁51。因此，凸緣13附近的安裝部、第I吹掃氣體提供部22的接合部、分析單元12的接合部等中、探測管11為復(fù)雜構(gòu)造，其內(nèi)徑可能有不均勻的情況。即使在這樣的情況下，可通過吹掃氣體提供管26對探測管11的測定區(qū)域一端，提供層流狀態(tài)的吹掃氣體，防止溫度分布的不均勻。
考慮內(nèi)部流動(dòng)的吹掃氣體的流速，通過確定吹掃氣體提供管26的內(nèi)徑，若減少雷諾數(shù)，則能夠防止吹掃氣體中產(chǎn)生亂流導(dǎo)致溫度分布的不均勻。例如，如前所述，通過采用全長范圍具有均等內(nèi)徑的吹掃氣體提供管26，進(jìn)一步使內(nèi)部的吹掃氣體為層流，抑制來自外部的熱導(dǎo)致熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生所造成的測定光的擺動(dòng)，可提高測定精度。
又，通過流量控制單元48的流量控制，可確實(shí)地獲得上述的層流狀態(tài)。
又，探測管11和吹掃氣體提供管26之間的第2間隙28由第2遮蔽板29密閉，通過該第2間隙28的隔熱效果，可防止通過吹掃氣體提供管26的吹掃氣體產(chǎn)生由外界氣溫的影響引起的溫度分布不均勻。
又，第2吹掃氣體提供部23提供的吹掃氣體通過配置在導(dǎo)光管14和探測管11內(nèi)的吹掃氣體提供管(圖未示)，被提供至探測管11的頂端部，與從探測管11的切口孔25流入流向下游側(cè)的氣體流S—起被導(dǎo)入到煙道50內(nèi)。這樣，可防止吹掃氣體流入探測管11內(nèi)的測定區(qū)域側(cè)，消除測定區(qū)域中由于吹掃氣體造成的測定誤差。又，通過第2吹掃氣體提供部23提供的吹掃氣體，可防止切口孔25流入的氣體流S流入反射器20側(cè)，防止反射器20的污染和腐蝕。此時(shí)，通過使得切口孔25的大小大于吹掃氣體提供管的內(nèi)徑，可防止從吹掃氣體提供管流入的吹掃氣體流入測定區(qū)域。
如圖8所示，遮蔽板21設(shè)于探測管11時(shí)，不會(huì)有氣體流S的一部分流入設(shè)置用管54和探測管11的間隙56的情況，可進(jìn)一步提高防止溫度分布不均勻的效果。但是，本實(shí)施方式中遮蔽板21并非必需。
吹掃氣體提供管26的形狀只要是具有測定光能夠通過的內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)即可，其截面也可以為為多邊形、橢圓形，或其復(fù)合形狀。
該裝置中，由于吹掃氣體提供管26被配置為與探測管11的內(nèi)壁面隔開第2間隙28，因此可使得通過吹掃氣體提供管26的吹掃氣體與外界空氣隔熱。又，由于探測管11包括，用于安裝于配管側(cè)壁的與凸緣接合的接合部、用于導(dǎo)入吹掃氣體的與配管接合的接合部、與光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件接合的接合部等，即使其內(nèi)徑不均勻，通過采用具有相對于光軸方向沒有階差的平滑的內(nèi)徑的吹掃氣體提供管26，也不會(huì)導(dǎo)致吹掃氣體中產(chǎn)生亂流，由此可抑制熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。吹掃氣體提供管26的內(nèi)徑，例如，采用全長范圍具有均等內(nèi)徑的結(jié)構(gòu)。以上的結(jié)果是，沒有測定光的擺動(dòng)，可提高光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的氣體分析處理的測定精度，進(jìn)一步的，設(shè)置時(shí)的光軸調(diào)整等初期設(shè)定可在短時(shí)間容易地進(jìn)行。
(第7實(shí)施方式)
圖10和圖11是本發(fā)明的第7實(shí)施方式的氣體分析裝置的要部截面圖。
第7實(shí)施方式中,對與第6實(shí)施方式相同形態(tài)的構(gòu)成要素賦予相同符號,省略對其詳細(xì)說明。
第7實(shí)施方式中的氣體分析裝置I與第6實(shí)施方式同樣地包括:探測管11、分析單元(圖未示)、凸緣(圖未示)、導(dǎo)光管14，通過安裝于分析單元的發(fā)光部和受光部進(jìn)行測定光的投光和受光，以進(jìn)行試樣氣體的濃度分析。
在探測管11的中空部設(shè)置有與探測管11的內(nèi)壁面隔開間隙的吹掃氣體提供管26。
吹掃氣體提供管26為具有中空部的管狀，設(shè)有與第I吹掃氣體提供部22連接的連接口 30。第I吹掃氣體提供部22提供的吹掃氣體通過連接口 30被提供至吹掃氣體提供管26的中空部，向頂端部27方向流動(dòng)。
探測管11中，設(shè)有連接有第2吹掃氣體提供部23的連接口 31。通過第2吹掃氣體提供部23連接于該連接口 31，第2吹掃氣體提供部23提供的吹掃氣體可導(dǎo)入探測管11和吹掃氣體提供管26的第2間隙28。
吹掃氣體提供管26的頂端部27中，設(shè)有遮蔽與探測管11之間的第2間隙28的第2遮蔽板29，第2遮蔽板29上設(shè)有開口 32。第2遮蔽板29的開口 32連接有，用于將吹掃氣體提供至設(shè)于探測管11的頂端的反射器20附近的頂端部吹掃氣體提供管33 (頂端部吹掃氣體提供管的一例)。
在位于探測管11的測定區(qū)域的兩端的上游側(cè)，設(shè)有切口孔24、25。切口孔24、25中，流入氣體流S。
如圖10所示，吹掃氣體提供管26的頂端部27中，吹掃氣體Pa和氣體流S相互沖突。由氣體流S防止吹掃氣體Pa流入探測管11內(nèi)的測定區(qū)域側(cè)。結(jié)果，可消除測定區(qū)域中吹掃氣體造成的測定誤差。又，吹掃氣體Pa防止氣體流S流入分析單元12側(cè)。結(jié)果，可防止發(fā)光部15和受光部16等光學(xué)系統(tǒng)的污染和腐蝕等。
如圖11所示，切口孔25和頂端部吹掃氣體提供管33的頂端附近，吹掃氣體Pa和氣體流S相互沖突。從頂端部吹掃氣體提供管33提供至探測管11頂端的吹掃氣體Pa與從探測管11的切口孔25流入并流向下游側(cè)的氣體流S —起被導(dǎo)入煙道50內(nèi)。這樣，可防止吹掃氣體Pa流入探測管11內(nèi)的測定區(qū)域側(cè)，測定區(qū)域中吹掃氣體Pa導(dǎo)致的測定誤差得以消減。又，吹掃氣體Pa防止氣體流S流入到反射器20側(cè)。結(jié)果，可防止反射器20的污染和腐蝕。
由此，第2遮蔽板29的開口 32和頂端部吹掃氣體提供管33設(shè)在偏離探測管11的中心部的位置，以避免妨礙從切口孔24、25導(dǎo)入的試樣氣體的流路，如圖所示，通過將頂端部吹掃氣體提供管33設(shè)在探測管11內(nèi)的氣體流S的下游側(cè)，可防止切口孔24、25導(dǎo)入的氣體流與頂端部吹掃氣體提供管33沖突產(chǎn)生對流。為向作為反射器20的表面的測定光的光路提供吹掃氣體，頂端部吹掃氣體提供管33的頂端部優(yōu)選為設(shè)置在氣體流的上游側(cè)或反射器的中心部。
探測管11與吹掃氣體提供管26的第2間隙28中，在吹掃氣體提供管26的外表面設(shè)有多個(gè)隔板34 (隔板的一例)。
探測管11為圓筒狀時(shí)，為了使隔板34與探測管11的內(nèi)壁面之間能夠形成規(guī)定的間隔35，隔板34由直徑比探測管11的內(nèi)徑小的圓板構(gòu)成。這樣，探測管11和吹掃氣體提供管26的第2間隙28為，由隔板34分隔的多個(gè)環(huán)狀的空洞部36 (攪拌部的一例)通過間隔35連通的構(gòu)造。又，隔板34不限于圓板狀，只要是將第2間隙28劃分為多個(gè)空洞部36的同時(shí)、通過間隔35連通各空洞部36的構(gòu)成即可，可根據(jù)探測管11的內(nèi)壁面的形狀或吹掃氣體提供管26的形狀進(jìn)行適當(dāng)變更。
第2吹掃氣體提供部23提供的吹掃氣體通過連接口 31流入第2間隙28，通過位于吹掃氣體提供管26的頂端部27的開口 32流入到頂端部吹掃氣體提供管33。
第2間隙28內(nèi)流動(dòng)的吹掃氣體由于在隔板34的位置通過間隔35，而導(dǎo)致流路變窄，一旦進(jìn)入空洞部36流路突然變寬，因此形成如圖10的箭頭A，B, C所示的紊流。
因此，在第2間隙28內(nèi)流動(dòng)的吹掃氣體在空洞部36內(nèi)被攪拌，使得沿作為第2間隙28的外周的探測管11的內(nèi)壁面通過的氣流、和沿吹掃氣體提供管26的外壁面通過的氣流混
入
口 ο
這樣，提供至頂端部吹掃氣體提供管33的吹掃氣體通過通過第2間隙28而使溫度分布均勻。因此，通過配置于測定區(qū)域的頂端部吹掃氣體提供管33的吹掃氣體與導(dǎo)入探測管11內(nèi)的試樣氣體的溫度差變小，即探測管11的溫度分布變得均勻，因此可防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。
綜上，第2間隙28構(gòu)成用于向光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件與測定區(qū)域之間的區(qū)域提供吹掃氣體的第2吹掃氣體流路。第2間隙28中，為了攪拌通過第2吹掃氣體流路的吹掃氣體，設(shè)有空洞部36。
此時(shí)，由頂端部吹掃氣體提供管33提供至測定區(qū)域的一端的吹掃氣體通過第2間隙28，使得端部吹掃氣體提供管33內(nèi)被隔熱，難以受到外界氣溫的影響。進(jìn)一步的，由于通過第2間隙28的吹掃氣體通過空洞部36被攪拌，溫度分布變得均勻，因此朝頂端部吹掃氣體提供管33的熱傳遞方式均勻，在測定光的光路上的吹掃氣體的溫度維持均勻，可進(jìn)一步抑制熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象。
如上所述，氣體分析裝置包括:為了將在配管內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體導(dǎo)入內(nèi)部中空內(nèi)的測定區(qū)域，與配管內(nèi)的試樣氣體的流路交叉地配置的探測管11 ;設(shè)于其第I端并使測定光出射至測定區(qū)域的發(fā)光部和接收通過測定區(qū)域內(nèi)的試樣氣體的測定光的受光部；以及設(shè)于探測管11的第2端并將發(fā)光部的照射光反射到受光部側(cè)的反射器20，在該氣體分析裝置中進(jìn)一步設(shè)有頂端部吹掃氣體提供管33。
端部吹掃氣體提供管33與第2間隙28連通，且頂端位于反射器20的附近。然后，通過作為第2吹掃氣體流路的第2間隙28與頂端部吹掃氣體提供管33，向反射器20附近提供吹掃氣體。
此時(shí)，經(jīng)由頂端部吹掃氣體提供管33被提供到測定區(qū)域的一端的吹掃氣體通過第2間隙28，使得頂端部吹掃氣體提供管33內(nèi)被隔熱，難以受到外界氣溫的影響。進(jìn)一步的，通過第2間隙28的吹掃氣體由作為攪拌部的空洞部36被攪拌，使得溫度分布均勻，由此向頂端部吹掃氣體提供管33的熱傳遞方式變得均勻，存在于測定光的光路上的吹掃氣體的溫度維持均勻，進(jìn)一步抑制熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象。
(第8實(shí)施方式)
圖12是顯示本發(fā)明的第8實(shí)施方式的氣體分析裝置的要部放大立體圖。
第8實(shí)施方式說明攪拌部的變形例。
第8實(shí)施方式中,對于與第6實(shí)施方式和第7實(shí)施方式相同形態(tài)的構(gòu)成要素賦予相同符號，省略對其詳細(xì)說明。
第8實(shí)施方式中的氣體分析裝置I與第6實(shí)施方式同樣，包括:探測管11、分析單元(圖未示)、凸緣(圖未示)、導(dǎo)光管(圖未示)，通過安裝于分析單元的發(fā)光部和受光部，進(jìn)行測定光的投光和受光，從而進(jìn)行試樣氣體的濃度分析。
探測管11的中空部中，與探測管11的內(nèi)壁面隔開間隙地配置吹掃氣體提供管26。
吹掃氣體提供管26為具有中空部的管狀，從第I吹掃氣體提供部(圖未示)將提供至中空部的吹掃氣體引導(dǎo)至頂端部27偵U。
探測管11連接第2吹掃氣體提供部(圖未示)，第2吹掃氣體提供部提供的吹掃氣體被導(dǎo)入探測管11與吹掃氣體提供管26的第2間隙28。
在吹掃氣體提供管26的頂端部27，設(shè)置有遮蔽吹掃氣體提供管26與探測管11間的第2間隙28的第2遮蔽板29。第2遮蔽板29設(shè)有開口 32，在探測管11的頂端部側(cè)，引導(dǎo)吹掃氣體的頂端部吹掃氣體提供管33連接于開口 32。
此時(shí)同樣，如圖示，通過將頂端部吹掃氣體提供管33設(shè)在探測管11內(nèi)的氣體流S的下游側(cè)，可防止從切口孔24導(dǎo)入的氣體流與頂端部吹掃氣體提供管33沖突并產(chǎn)生對流。
吹掃氣體提供管26的外壁面設(shè)有螺旋狀的突條構(gòu)件40 (隔板的一例)。突條構(gòu)件40的外周也可以與探測管11的內(nèi)壁面抵接，也可為在外周和探測管11的內(nèi)壁面之間存在間隙的構(gòu)成。通過該突條構(gòu)件40，在探測管11和吹掃氣體提供管26的間隙中，構(gòu)成沿吹掃氣體提供管26的外壁面旋轉(zhuǎn)的螺旋狀的氣體通過通路41 (攪拌部的一例)。
第2吹掃氣體提供部提供的吹掃氣體被導(dǎo)入探測管11和吹掃氣體提供管26的間隙，朝著開口 32流動(dòng)。此時(shí)，吹掃氣體沿著設(shè)在吹掃氣體提供管26的外壁面的突條構(gòu)件40螺旋狀行進(jìn)，在氣體通過通路41內(nèi)被攪拌直到達(dá)到開口 32。
這樣，通過提供至頂端部吹掃氣體提供管33的吹掃氣體通過第2間隙28，使溫度分布達(dá)到均勻。因此，通過配置在測定區(qū)域的頂端部吹掃氣體提供管33的吹掃氣體、與導(dǎo)入探測管11內(nèi)的試樣氣體的溫度差減少，由此探測管11的溫度分布變得均勻，可防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。
(第9實(shí)施方式)
圖13是本申請發(fā)明的第9實(shí)施方式的氣體分析裝置100的側(cè)截面圖。
氣體分析裝置100包括，配置在與配管側(cè)壁151相對的位置的第I單元110和第2單元 130。
第I單元110包括:分析單元111、第I導(dǎo)光管115、第I凸緣116、第I套筒117 (管狀構(gòu)件的一例)。
分析單元111包括發(fā)光部112、受光部113和控制部114。
發(fā)光部112可由，作為對作為測定對象的氣體通過第I導(dǎo)光管115和第I套筒117出射作為測定光的激光束的光源的、用于照射直線性高的規(guī)定波長范圍的光的紅外激光振蕩裝置等構(gòu)成。
受光部113為接收通過煙道內(nèi)的測定對象氣體入射的測定光的受光元件。
控制部114控制來自發(fā)光部112的激光束的出射，基于受光部113接收的測定光進(jìn)行作為測定對象的氣體的成分分析。
分析單元111通過第I導(dǎo)光管115和第I凸緣116與第I套筒117連接
第I單元Iio的第I導(dǎo)光管115和第I套筒117的內(nèi)側(cè)中，隔開第2間隙144配置有第I吹掃氣體提供管。第I吹掃氣體提供管120可以由配置在第I套筒117內(nèi)的部分和配置在第I導(dǎo)光管115內(nèi)的部分一體形成,也可以在第I凸緣116部分,分割為第I套筒117側(cè)和第I導(dǎo)光管115側(cè)。
第I吹掃氣體提供管120為具有中空部的管狀，設(shè)有連接有第I吹掃氣體提供部121的連接口 122。第I吹掃氣體提供部121提供的吹掃氣體通過連接口 122被提供至第I吹掃氣體提供管120的中空部，向頂端部方向流動(dòng)。
這樣，第I吹掃氣體提供管120的中空部，提供了第I吹掃氣體提供部121提供的吹掃氣體的引導(dǎo)通路，且提供了從發(fā)光部112出射的測定光的通路。
第I吹掃氣體提供管120，從連接口 122到位于配管側(cè)壁151的內(nèi)周面附近的頂端部129、具有大致均勻的內(nèi)徑。
這樣，通過第I吹掃氣體提供管120的中空部的吹掃氣體可為層流，防止基于溫度分布的不均勻的熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。
第I導(dǎo)光管115中，設(shè)有連接有第2吹掃氣體提供部123的連接口 124。通過將第2吹掃氣體提供部123與該連接口 124連接，第2吹掃氣體提供部123提供的吹掃氣體可導(dǎo)入第I套筒117和第I吹掃氣體提供管120的第2間隙144。
又，為了將吹掃氣體Pa提供至第I吹掃氣體提供部121和第2吹掃氣體提供部123，設(shè)有流量控制單元148。流量控制單元148中，調(diào)節(jié)器(圖未示)控制壓力、一邊觀察流量計(jì)(圖未示)一邊進(jìn)行針型閥(圖未示)的調(diào)整，以控制流量。
第I套筒117和第I吹掃氣體提供管120的第2間隙144中，第I吹掃氣體提供管120的外表面設(shè)有多個(gè)隔板125 (隔板的一例)。
第I套筒117為圓筒狀時(shí)，隔板125由直徑比第I套筒117的內(nèi)徑小的圓板構(gòu)成，使得隔板125與第I套筒117的內(nèi)壁面之間可形成規(guī)定的間隔126。這樣，形成為第I套筒117和第I吹掃氣體提供管120的第2間隙144構(gòu)成為，由隔板125分隔的多個(gè)環(huán)狀的空洞部127 (攪拌部的一例)通過間隔126連通的構(gòu)造。又，隔板125不限定于圓板狀，只要是將第2間隙157分割為多個(gè)空洞部127，并將各空洞部127通過間隔126連通的構(gòu)成即可，其可根據(jù)第I套筒117的內(nèi)壁面的形狀或第I吹掃氣體提供管120的形狀進(jìn)行適當(dāng)變更。
第2吹掃氣體提供部123提供的吹掃氣體通過連接口 124流入第2間隙157，通過多個(gè)空洞部127被引導(dǎo)至煙道150內(nèi)。
在第2間隙144內(nèi)流動(dòng)的吹掃氣體在隔板125的位置處通過間隔126，使得流路變窄，一旦進(jìn)入空洞部127，流路突然變寬，因此形成如圖7的箭頭A、B、C所示的紊流。
因此，在第2間隙144內(nèi)流動(dòng)的吹掃氣體在空洞部127內(nèi)被攪拌，沿第I套筒117的內(nèi)壁面通過的氣流、和沿第I吹掃氣體提供管120的外壁面通過的氣流混合。
這樣，在第2間隙157內(nèi)流動(dòng)的吹掃氣體的溫度分布變得均勻，防止在第I吹掃氣體提供管120的內(nèi)部流動(dòng)的吹掃氣體受到外部空氣的不均勻的溫度影響，使得測定光的光路中的溫度分布變得均勻。結(jié)果，可防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生，提高測定精度。
圖13所示的例中，第I套筒117和第I吹掃氣體提供管120之間的第2間隙157在頂端部份朝著煙道150開放，但也可在該頂端部份設(shè)置第2遮蔽板。此時(shí)，通過在第I吹掃氣體提供管120的頂端部的氣體流S的更上游側(cè)，于第2遮蔽板設(shè)置開口，能夠有效地使得防止試樣氣體到達(dá)光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的吹掃氣體流動(dòng)。
又，通過將這樣的第2遮蔽板設(shè)于第I吹掃氣體提供管120的頂端部129，可將第I吹掃氣體提供管120的頂端部129固定于第I套筒117，防止第I吹掃氣體提供管120的頂端部129振動(dòng)，提高測定精度。
第I安裝部152包括，例如，設(shè)于配管側(cè)壁151的開口 153的第I安裝凸緣154。
為了遮蔽第I安裝部152的開口 153和第I套筒117的間隙155，安裝遮蔽板128。
遮蔽板128設(shè)于配管側(cè)壁151的內(nèi)表面156附近。這樣，由于遮蔽板128設(shè)在煙道150偵牝因此可抑制試樣氣體流入間隙155。
遮蔽板128為固定于第I套筒117的外周面的圓板狀的構(gòu)件，外邊緣與開口 153的內(nèi)周面靠近或抵接。靠近的情況下，從試樣氣體的遮斷的觀點(diǎn)考慮優(yōu)選間隙較小。又，抵接的情況下，間隙155被遮蔽，試樣氣體的遮斷效果提高。
圖示的實(shí)例中，示出一個(gè)遮蔽板119安裝于第I套筒117的實(shí)例，但也可將多個(gè)遮蔽板在第I套筒117的軸向隔開間隙地配置，此時(shí)，試樣氣體更加難以流入間隙155。又，本實(shí)施方式中，遮蔽板119并非必需。
第2單元130包括:反射器131、第2導(dǎo)光管132、第2凸緣133、第2套筒134 (管狀構(gòu)件的一例)。
反射器131將從發(fā)光部112出射的測定光反射至受光部113側(cè)，可以由角錐棱鏡構(gòu)成。
反射器131通過第2導(dǎo)光管132和第2凸緣133與第2套筒134連接。
在第2單元130的第2導(dǎo)光管132和第2套筒134的內(nèi)側(cè)，隔開第2間隙135地配置有第2吹掃氣體提供管136。第2吹掃氣體提供管136也可形成為配置在第2套筒134內(nèi)的部分與配置在第2導(dǎo)光管132內(nèi)的部分形成為一體，也可為在第2凸緣133部分分割為第2套筒134側(cè)和第2導(dǎo)光管132側(cè)。
第2吹掃氣體提供管136為具有中空部的管狀，設(shè)有連接有第3吹掃氣體提供部137的連接口 138。第3吹掃氣體提供部137提供的吹掃氣體通過連接口 138被提供到第2吹掃氣體提供管136的中空部，向頂端部方向流動(dòng)。
這樣，第2吹掃氣體提供管136的中空部提供第3吹掃氣體提供部137提供的吹掃氣體的引導(dǎo)通路，并提供了從發(fā)光部112出射由反射器131反射的測定光的通路。
第2吹掃氣體提供管136從連接口 138至位于配管側(cè)壁151的內(nèi)周面附近的頂端部145具有大致均勻的內(nèi)徑。
這樣，可將通過第2吹掃氣體提供管136的中空部的吹掃氣體形成為層流，防止基于溫度分布的不均勻的熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。
第2導(dǎo)光管132中，設(shè)有連接第4吹掃氣體提供部139的連接口 140。通過將第4吹掃氣體提供部139連接于該連接口 140，第4吹掃氣體提供部139提供的吹掃氣體可導(dǎo)入第2套筒134和第2吹掃氣體提供管136的第2間隙135中。
又，為了將吹掃氣體Pa提供至第3吹掃氣體提供部137和第4吹掃氣體提供部139，設(shè)置流量控制單元149。流量控制單元149中，壓力通過調(diào)節(jié)器(圖未示)控制，一邊查看流量計(jì)(圖未示)一邊進(jìn)行針型閥(圖未示)的調(diào)整，用以控制流量。
第2套筒134與第2吹掃氣體提供管136的第2間隙135中，在第2吹掃氣體提供管136的外表面設(shè)有多個(gè)隔板141。
第2套筒134為圓筒狀時(shí)，為使得隔板141與第2套筒134的內(nèi)壁面之間形成規(guī)定的間隔142，隔板141由直徑比第2套筒134的內(nèi)徑小的圓板構(gòu)成。這樣，第2套筒134和第2吹掃氣體提供管136的第2間隙135為，隔板141所分隔的多個(gè)環(huán)狀的空洞部143由間隔142連通的構(gòu)造。又，隔板141不限于圓板狀，只要為在將第2間隙135分割為多個(gè)空洞部143的同時(shí)以間隔142連通各空洞部143的構(gòu)成即可，可根據(jù)第2套筒134的內(nèi)壁面的形狀或第2吹掃氣體提供管136的形狀進(jìn)行適當(dāng)變化。
第4吹掃氣體提供部139提供的吹掃氣體通過連接口 140流入第2間隙135，通過多個(gè)空洞部143被引導(dǎo)到煙道150內(nèi)。
在第2間隙135內(nèi)流動(dòng)的吹掃氣體在隔板141的位置處通過間隔142，而流路變窄，一旦進(jìn)入空洞部143流路突然變寬，形成與第I套筒117側(cè)同樣的亂流。
因此，在第2間隙135內(nèi)流動(dòng)的吹掃氣體在空洞部143內(nèi)被攪拌，沿第2套筒134的內(nèi)壁面通過的氣流、和沿第2吹掃氣體提供管136的外壁面通過的氣流相互混合。
這樣，在第2間隙135內(nèi)流動(dòng)的吹掃氣體的溫度分布變均勻，防止在第2吹掃氣體提供管136的內(nèi)部流動(dòng)的吹掃氣體受到空氣的影響，可使得測定光的光路上的溫度分布變均勻。結(jié)果，能夠防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生，并提高測定精度。
圖13所示的實(shí)例中，第2套筒134也具有，與第2吹掃氣體提供管136之間的第2間隙135朝著煙道150開放的構(gòu)成，該頂端部分也可設(shè)有第2遮蔽板。此時(shí)，通過在第2吹掃氣體提供管136的頂端部的氣體流S的上游側(cè)位置，在第2遮蔽板設(shè)置開口，可使得防止試樣氣體到達(dá)光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的吹掃氣體有效地流動(dòng)。
又，通過設(shè)置這樣的第2遮蔽板于第2吹掃氣體提供管136的頂端部145，可固定第2吹掃氣體提供管136的頂端部145于第2套筒134，防止第2吹掃氣體提供管136的頂端部145振動(dòng)，以提高測定精度。
第2安裝部160包括，例如，設(shè)于配管側(cè)壁151的開口 161的第2安裝凸緣162。
為了遮蔽第2安裝部160的開口 161與第2套筒134的間隙163，安裝遮蔽板164。
遮蔽板164設(shè)置在配管側(cè)壁151的內(nèi)表面156附近。這樣，由于遮蔽板164設(shè)置在煙道150側(cè)，因此可抑制試樣氣體流入間隙163。
遮蔽板164為固定于第2套筒134的外周面的圓板狀的構(gòu)件，外邊緣與開口 161的內(nèi)周面靠近或抵接。靠近的情況下，從試樣氣體的遮斷的觀點(diǎn)來看間隙優(yōu)選較小。又，抵接的情況下，間隙163被遮蔽，試樣氣體的遮斷效果提高。
圖示的例中，示出一個(gè)遮蔽板164安裝于第2套筒134的實(shí)例，但也可將多個(gè)遮蔽板在第2套筒134的軸向隔開間隙地配置，此時(shí)試樣氣體更難流入間隙163。
第9實(shí)施方式中，在具有進(jìn)行投光受光的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的第I單元110、和具有包括反射器的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的第2單元130被安裝于與配管側(cè)壁151相對的位置時(shí)，通過吹掃氣體防止試樣氣體到達(dá)光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件，以防止光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的污染，且使得位于測定光的光路上的吹掃氣體的溫度分布均勻，以防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。
第I套筒117和第2套筒134的頂端，也可以構(gòu)成為比配管側(cè)壁151的內(nèi)表面156更向煙道150內(nèi)突出的構(gòu)成。例如，測定區(qū)域的長度設(shè)定為小于配管側(cè)壁151的內(nèi)徑時(shí)，設(shè)定第I套筒117和第2套筒134的長度，使得第I套筒117的頂端部和第2套筒134的頂端部的距離與測定區(qū)域的長度一致。
此時(shí)，第I吹掃氣體提供管120的頂端部129和第2吹掃氣體提供管136的頂端部145分別位于與第I套筒117和第2套筒134的頂端部相同的位置。
代替圓板狀的隔板125和隔板141，可以在第I吹掃氣體提供管120和第2吹掃氣體提供管136的外壁面設(shè)有螺旋狀的突條構(gòu)件。
突條構(gòu)件可與第8實(shí)施例為同樣的構(gòu)成，可與第I套筒117和第2套筒134的內(nèi)壁面抵接，也可以是與第I套筒117和第2套筒134的內(nèi)壁面之間形成間隙的構(gòu)成。
通過該突條構(gòu)件，在第I套筒117和第I吹掃氣體提供管120的第2間隙157、第2套筒134和第2吹掃氣體提供管136的第2間隙135中，構(gòu)成螺旋狀的氣體通過通路，被提供的吹掃氣體在氣體通過通路內(nèi)被攪拌，并被導(dǎo)入至煙道150內(nèi)。
這樣，通過第I套筒117和第I吹掃氣體提供管120的第2間隙157、第2套筒134和第2吹掃氣體提供管136的第2間隙135的吹掃氣體的溫度變均勻，通過第I吹掃氣體提供管120和第2吹掃氣體提供管136的內(nèi)部的吹掃氣體的溫度分布變均勻。
因此，由于構(gòu)成測定光的光路的第I吹掃氣體提供管120和第2吹掃氣體提供管136的內(nèi)部的溫度分布變得均勻，可防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生，提高測定精度。
對于投光部和受光部夾著配管側(cè)壁安裝于相對位置的情況，吹掃氣體提供管也可構(gòu)成為雙層管構(gòu)造。
(變形例A)
吹掃氣體提供管26包括相互獨(dú)立的、僅包括從發(fā)光部15出射的測定光的通路的第I吹掃氣體提供管、以及僅包括通過測定區(qū)域由受光部16受光的測定光的通路的第2吹掃氣體提供管。
這種情況下，需要另外設(shè)置分別向第I吹掃氣體提供管和第2吹掃氣體提供管提供吹掃氣體的單元。
這種情況下，可減小用于提供吹掃氣體的管徑，減少用于保護(hù)光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的吹掃氣體的流量。
(變形例B)
吹掃氣體提供管26可采用截面為橢圓形狀的管道。
這種情況下，配合發(fā)光部15和受光部16的配置狀態(tài)，吹掃氣體的流路直徑可較小，可減少用于保護(hù)光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件的吹掃氣體的流量。
又，吹掃氣體提供管26可為各種截面形狀，可為包含三角形、四邊形的多邊形、以及圓、橢圓與多邊形的組合形狀。
此時(shí)，可提高基于探測管11或其他構(gòu)件的形狀的設(shè)計(jì)上的自由度。
(變形例C)
前述的實(shí)施方式中，提出探測管11和吹掃氣體提供管26的雙層管構(gòu)造的方案，但也可在探測管11和吹掃氣體提供管26之間，插入I個(gè)以上的管構(gòu)件構(gòu)成多層管構(gòu)造。
這種情況下，通過管構(gòu)件之間的間隙的隔熱功能，維持在吹掃氣體提供管26內(nèi)流動(dòng)的吹掃氣體的溫度均勻，由此防止熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生。
(變形例D)
所述實(shí)施方式中雖然例示了隔板34和突條構(gòu)件40作為攪拌部，但也可是其他形狀。
(變形例E)
所述實(shí)施方式中，吹掃氣體提供管26的內(nèi)徑沿流路方向?yàn)榫鶆颍祾邭怏w提供管也可具有內(nèi)徑不同的部分。
(變形例F)
各實(shí)施方式中，揭示了采用激光束作為測定光的氣體分析裝置，但也可適用于采用其他光源的氣體分析裝置。
(其他實(shí)施方式)
本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變更。尤其是，根據(jù)寫入本說明書的多個(gè)實(shí)施方式和變形例可根據(jù)需要進(jìn)行任意組合。
例如，探測器的種類、氣體的種類、隔板的位置、隔板的數(shù)量、隔板的形狀、隔板的尺寸、突條構(gòu)件的形狀、突條構(gòu)件的間隔，可進(jìn)行種種變形并組合而構(gòu)成。
投光部和受光部以夾著配管側(cè)壁的相對位置被安裝的情況下，也可適用本發(fā)明的構(gòu)成。例如，也可為第4實(shí)施方式的第I單元110和第2單元130中的一方具有發(fā)光部，另一方具有受光部的構(gòu)成。
這樣的情況下，通過將包含發(fā)光部的單元和包含受光部的單元各自形成為雙層管的構(gòu)造，防止試樣氣體到達(dá)發(fā)光部和受光部，使吹掃氣體的溫度分布均勻，抑制基于熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生的測定光的擺動(dòng)，提聞測定精度。
工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明可廣泛適用于，用于分析在配管內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體中的規(guī)定成分濃度的配置于配管內(nèi)的氣體分析裝置。
符號說明
I氣體分析裝置
II探測管 12分析單元 21遮蔽板
50煙道51配管側(cè)壁
52安裝部56 間隙。
權(quán)利要求
1.一種氣體分析裝置(I, 61，100，200，300)，其特征在于，包括: 包括用于向在配管(50，80，150)內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體(S)的規(guī)定的測定區(qū)域投射測定光和/或接收來自所述測定區(qū)域的測定光的光路、并貫通配管側(cè)壁(51，81，151)地被安裝的管狀構(gòu)件(11，66，76，117，134)； 對所述測定區(qū)域內(nèi)的試樣氣體(S)投射所述測定光和/或接收來自所述測定區(qū)域的測定光的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件(12，20，63，73，111，131)； 用于向在所述測定光的光路上的、位于所述光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件(12，20，63，73，111，131)和所述測定區(qū)域之間的區(qū)域提供吹掃氣體(Pa)的吹掃氣體提供部(22，23，68，78，118，101，I21，123，137，139)； 在抑制所述試樣氣體(S)向所述管狀構(gòu)件(11，66，76，117，134)與所述配管側(cè)壁(51，81，151)的間隙(56,86,96, 155, 163,213)流入的位置設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)遮蔽板(21，67，77，119，164，214，313)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體分析裝置(1，61，100，300)，其特征在于，所述配管側(cè)壁(51，81，151)具有，配置在所述管狀構(gòu)件(11，66，76，117，134)的周圍的、與所述管狀構(gòu)件(11，66，76，117，134)的外周面之間形成所述間隙(56，86，96，155，163)的筒狀內(nèi)壁面(53，83，93，153，161)， 所述一個(gè)或多個(gè)遮蔽板(21，67，77，119，135，164，313)固定于所述管狀構(gòu)件(11，66，76，117，134)。
3.如權(quán)利要求1所述的氣體分析裝置(1，61，200,300)，其特征在于，進(jìn)一步包括，安裝于所述配管側(cè)壁(51，81)的、內(nèi)周面與所述管狀構(gòu)件(11，66，76)的外周面之間形成所述間隙(56，86，96，213)的安 裝輔助構(gòu)件(54，84，94，210)， 所述一個(gè)或多個(gè)遮蔽板(21，67，77，214)固定于所述安裝輔助構(gòu)件(54，84，94，210)的內(nèi)周面。
4.如權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的氣體分析裝置(1，61，300)，其特征在于，所述多個(gè)遮蔽板(21，67，77)在所述管狀構(gòu)件(11，66，76)的軸向隔開間隙地配置。
5.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的氣體分析裝置(1，61，100，300)，其特征在于， 所述吹掃氣體提供部(22，23，68，78，118，101，121，123，137，139)具有吹掃氣體提供管(26，120，136，310)，該吹掃氣體提供管(26，120，136，310)具有中空部，所述中空部包含:用于向所述光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件(12、20)和所述測定區(qū)域之間的區(qū)域提供吹掃氣體(Pa)的吹掃氣體流路；和所述測定光的光路，所述吹掃氣體提供管(26，120，136，310)與所述管狀構(gòu)件(11，66，76，115，132)的內(nèi)壁面隔開第2間隙(28，135，144，311)地配置于所述管狀構(gòu)件(11，66，76，115，132)的內(nèi)部。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體分析裝置(1，61，100，300)，其特征在于，在所述吹掃氣體提供管(26，120，136,310)的中空部流動(dòng)的吹掃氣體(Pa)為層流。
7.如權(quán)利要求5或6所述的氣體分析裝置(1，300)，其特征在于，所述吹掃氣體提供管(26)的頂端配置于所述測定區(qū)域的端部附近。
8.如權(quán)利要求5 7中的任意一項(xiàng)所述的氣體分析裝置(I)，其特征在于，進(jìn)一步包括，設(shè)于所述吹掃氣體提供管(26)的頂端、從所述測定區(qū)域遮蔽所述第2間隙(28)的第2遮蔽板(29)。
9.如權(quán)利要求5 8中的任意一項(xiàng)所述的氣體分析裝置(1，100，300)，其特征在于，所述第2間隙(28，135，144，311)構(gòu)成，用于向所述光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件(12、20)和所述測定區(qū)域之間的區(qū)域提供吹掃氣體(Pa)的第2吹掃氣體流路(35、36)， 所述氣體分析裝置(1，100，300)進(jìn)一步包括:為了攪拌通過所述第2吹掃氣體流路(35,36)的吹掃氣體(Pa)而設(shè)于所述第2間隙(28，135，144，311)中的攪拌部(36,41)。
10.如權(quán)利要求9所述的氣體分析裝置(I)，其特征在于，所述管狀構(gòu)件(11)與配管(50)內(nèi)的試樣氣體⑶的流路交叉配置，用以將在所述配管(50)內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體⑶導(dǎo)入內(nèi)部中空內(nèi)的所述測定區(qū)域， 所述光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件(12、20)包括:設(shè)于所述管狀構(gòu)件(11)的第I端的、具有將所述測定光出射到測定區(qū)域的發(fā)光部(15)和接收通過了所述測定區(qū)域內(nèi)的試樣氣體(S)的測定光的受光部(16)的第I光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件(12);以及具有設(shè)于所述管狀構(gòu)件(11)的第2端、將來自所述發(fā)光部(15)的照射光反射至所述受光部(16)側(cè)的反射器(20)的第2光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件(20)， 所述氣體分析裝置(I)進(jìn)一步包括，與所述第2間隙(28)連通、且頂端位于所述第2光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件(20)的附近的頂端部吹掃氣體提供管(33)， 通過所述第2吹掃氣體流路(35、36)和所述頂端部吹掃氣體提供管(33)，向所述第2光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件(20)附近提供吹掃氣體。
11.如權(quán)利要求9或10所述的氣體分析裝置(1，100，300)，其特征在于， 所述攪拌部(36)包括，為了攪拌通過所述第2間隙(28，135，144，311)的吹掃氣體而設(shè)于所述吹掃氣體提供管(26，310)的外壁面上的一個(gè)或多個(gè)隔板(34，125，141，315)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有通過光學(xué)測定系統(tǒng)測定在配管內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體的濃度的氣體分析用探測器的氣體分析裝置，其抑制熱透鏡效應(yīng)現(xiàn)象的影響，提高測定精度。氣體分析裝置(1)包括用于將在配管內(nèi)流動(dòng)的試樣氣體導(dǎo)入內(nèi)部中空的規(guī)定測定區(qū)域的、與配管內(nèi)的試樣氣體的流路交叉配置的探測管(11)；分別向探測管(11)的測定區(qū)域照射測定光、接收通過了測定區(qū)域內(nèi)的試樣氣體的測定光的發(fā)光部(15)和受光部(16)；為了向這些光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)件與測定區(qū)域之間的區(qū)域提供吹掃氣體而配置于探測管(11)內(nèi)的、與探測管(11)的內(nèi)壁面隔開間隙地配置的吹掃氣體提供管(26)。
文檔編號G01N21/31GK103185693SQ20121058005
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者大西敏和, 辻本敏行 申請人:株式會(huì)社堀場制作所