JP2006125848A - Laser type analyzer - Google Patents

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良二 鮫島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser type analyzer for removing dust adhering to the inner wall surface of an attached pipe with a small amount of gas. <P>SOLUTION: Supersonic nozzle injection gas following shock waves having straight-advance properties is injected from a nozzle 11 having a fluid guide section 22 with a laval nozzle section 21 and a suction hole 23 into the attached pipe 3, thus removing dust adhering to the inside of the attached pipe 3 efficiently. A necessary and sufficient amount of purge gas is purged by condenser lenses 4', 5', thus preventing the surface of the condenser lenses 4', 5' from being contaminated. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ごみ焼却炉や、灰溶融炉等において発生する高温の排ガスを分析するためのレーザ式分析計に関するものである。   The present invention relates to a laser analyzer for analyzing high-temperature exhaust gas generated in a waste incinerator or an ash melting furnace.

従来、ごみ焼却炉や、灰溶融炉においては、高温の排ガスの性状にリアルタイムに対応した燃焼制御を行うためにレーザ式分析計が用いられている。このレーザ式分析計100は、図6に示されるように、煙道(または炉)101の互いに対向する壁面101',101'に先端部が固定される取り付け管102,102を備えており、一方の取り付け管102の基端部には、その前部に設けられる集光レンズ103'によりレーザ光を集光して発信する発信器103が固定されており、他方の取り付け管101の基端部には、前記発信部103より発信されたレーザ光を、前部に設けられる集光レンズ104'を介して受信する受信器104が固定されている。そして、受信器104にて受信される排ガス透過後のレーザ光から、測定対象物に固有の吸収波長の減衰度合いを計測し、この計測結果に基づいて排ガス中の測定対象物の濃度を測定するようにされている。   Conventionally, in a refuse incinerator and an ash melting furnace, a laser analyzer is used to perform combustion control corresponding to the properties of high-temperature exhaust gas in real time. As shown in FIG. 6, the laser analyzer 100 includes mounting tubes 102 and 102 whose tips are fixed to wall surfaces 101 ′ and 101 ′ of a flue (or furnace) 101 facing each other, A transmitter 103 that condenses and transmits laser light by a condensing lens 103 ′ provided at the front thereof is fixed to a base end portion of one attachment tube 102, and a base end of the other attachment tube 101 is fixed. A receiver 104 for receiving the laser beam transmitted from the transmitter 103 via a condenser lens 104 ′ provided at the front is fixed to the unit. Then, the degree of attenuation of the absorption wavelength specific to the measurement object is measured from the laser light after passing through the exhaust gas received by the receiver 104, and the concentration of the measurement object in the exhaust gas is measured based on this measurement result. Has been.

ところで、前記集光レンズ103',104'表面に汚れが生じた場合には、正常なレーザ光の発信・受信ができなくため、また、前記各取り付け管102,102の内壁面にダスト等が付着・堆積した場合には、各取り付け管102,102内におけるレーザ光の通過が遮られるため、排ガスの分析結果に狂いが生じるという問題点が発生する。そこで、ヘッダ管107,107から供給されるパージガスを、パージガス供給管108,108を介して、前記取り付け管102,102内に連続的に噴射し、各集光レンズ103',104'表面に汚れが生じるのを防止し、かつ取り付け管102,102の内壁面に付着・堆積したダストを除去するという対策が講じられている。なお、前記パージガスとしては、通常の空気を用いても良いが、燃焼制御等の目的で排ガス中の酸素濃度が測定対象の場合には、排ガス中の酸素濃度に変動が生じるのを防止するため、窒素、蒸気が用いられる。   By the way, if the surfaces of the condensing lenses 103 ′ and 104 ′ are contaminated, normal transmission and reception of laser light cannot be performed, and dust or the like is formed on the inner wall surfaces of the mounting tubes 102 and 102. When adhering / depositing, since the laser beam is blocked from passing through each of the attachment tubes 102, 102, there is a problem that the analysis result of the exhaust gas is distorted. Therefore, the purge gas supplied from the header pipes 107 and 107 is continuously ejected into the mounting pipes 102 and 102 via the purge gas supply pipes 108 and 108, and the surfaces of the condenser lenses 103 ′ and 104 ′ are contaminated. Measures are taken to prevent the dust from adhering and depositing on the inner wall surfaces of the mounting pipes 102 and 102. Note that normal air may be used as the purge gas, but in order to prevent fluctuations in the oxygen concentration in the exhaust gas when the oxygen concentration in the exhaust gas is a measurement target for the purpose of combustion control or the like. , Nitrogen and steam are used.

以上のように構成されるレーザ式分析計100によれば、排ガス分析の媒体として、透過性に優れ、短い間隔での発信が可能なレーザ光が用いられるため、炉内あるいは煙道内の排ガスの分析を、排ガス中のダスト等の影響を受けることなく正確に、かつ極めて早い周期で繰り返し行うことができるという長所がある。   According to the laser analyzer 100 configured as described above, a laser beam having excellent permeability and capable of being transmitted at a short interval is used as an exhaust gas analysis medium. There is an advantage that the analysis can be repeated accurately and at a very fast cycle without being affected by dust or the like in the exhaust gas.

そのため、前記レーザ式分析計100は、炉出口付近の排ガスの性状(酸素濃度等)にリアルタイムに対応した燃焼制御を行う場合、あるいは、高濃度のダストを含有するため、排ガスの一部を吸引して連続分析する通常のサンプリングが困難な場合での使用に特に適している。   Therefore, the laser analyzer 100 sucks a part of the exhaust gas when performing combustion control corresponding to the property (oxygen concentration, etc.) of the exhaust gas near the furnace outlet in real time, or because it contains a high concentration of dust. Therefore, it is particularly suitable for use in cases where normal sampling for continuous analysis is difficult.

しかしながら、従来のレーザ式分析計100によれば、パージガス供給管108,108のパージガスの噴射性能が十分でないことから、パージガスの噴射量を多くしなければ、取り付け管102,102内の付着物を除去するのが難しいという問題点がある。加えて、従来のレーザ式分析計100では、パージガスの噴射により、集光レンズ103',104'表面の状態維持と、取り付け管102,102の付着物除去の双方を行うように構成されていることから、付着物の除去が不要な場合(取り付け管102,102の内壁面がクリーンな場合)であっても、集光レンズ103',104'表面の汚れ防止のためにパージガスを連続的に供給し続けなければならないという問題点がある。その結果、単位時間あたりのパージガスの噴射量が膨大なものとなり(3000〜6000L/h)、パージガスの供給源(窒素を用いる場合には、窒素発生装置等)、加圧装置等の装置構成が大掛かりになるという問題点がある。   However, according to the conventional laser analyzer 100, the purge gas injection performance of the purge gas supply pipes 108 and 108 is not sufficient. Therefore, if the injection amount of the purge gas is not increased, the deposits in the attachment pipes 102 and 102 are removed. There is a problem that it is difficult to remove. In addition, the conventional laser analyzer 100 is configured to both maintain the state of the surfaces of the condensing lenses 103 ′ and 104 ′ and remove the deposits on the attachment tubes 102 and 102 by jetting purge gas. Therefore, even when it is not necessary to remove the deposits (when the inner wall surfaces of the mounting tubes 102 and 102 are clean), the purge gas is continuously applied to prevent the surfaces of the condensing lenses 103 ′ and 104 ′ from becoming dirty. There is a problem that the supply must continue. As a result, the injection amount of the purge gas per unit time becomes enormous (3000 to 6000 L / h), and the apparatus configuration such as the supply source of the purge gas (such as a nitrogen generator when nitrogen is used) and the pressurizing device are provided. There is a problem that it becomes large scale.

また、大量のパージガスが噴射されて、ごみ焼却設備における排ガスの総量が増加することから、特に小型炉の場合には、正確な排ガス分析の妨げ、後段における排ガス処理設備にかかる過度の負担、燃焼制御の狂い等の主要因になりかねないという問題点がある。   In addition, since a large amount of purge gas is injected and the total amount of exhaust gas in the waste incineration facility increases, it is difficult to accurately analyze the exhaust gas, especially in the case of small furnaces, excessive burden on the exhaust gas treatment facility in the latter stage, combustion There is a problem that it may become a main factor such as control error.

さらに、窒素ガスや空気を用いず、蒸気によるパージを行う場合、排ガス中の水分量が増加してしまうため、後段の排ガス処理設備において腐食等の問題点が発生する場合がある。   Further, when purging with steam without using nitrogen gas or air, the amount of water in the exhaust gas increases, and therefore problems such as corrosion may occur in the exhaust gas treatment facility at the subsequent stage.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、少量の噴射流体にて、または噴射流体を必要とせずに、取り付け管の内壁面に付着したダストを確実に除去することができるレーザ式分析計を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve such problems, and reliably removes dust adhering to the inner wall surface of the mounting pipe with a small amount of jet fluid or without requiring jet fluid. It is an object of the present invention to provide a laser analyzer that can perform the above-described process.

前記目的を達成するために、第1発明によるレーザ式分析計は、
分析計本体と、この分析計本体の前面に付設され、先端部が炉または煙道の壁面に取り付けられるレーザ光用通路部と、このレーザ光用通路部の内壁面に付着する付着物を除去する付着物除去手段を備えるレーザ式分析計において、
前記付着物除去手段を、前記レーザ光用通路部に配される流体噴射用のノズルを備えるものとし、このノズルを、ラバルノズル部の先端に筒状の流体案内部を設けるとともに、この流体案内部に流体の流れ方向に向けて細長状の開口を形成してなる構成とすることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a laser analyzer according to the first invention comprises:
The main body of the analyzer, the laser light passage part attached to the front surface of the analyzer main body, the tip part of which is attached to the wall of the furnace or flue, and the deposits attached to the inner wall surface of the laser light passage part are removed. In the laser type analyzer provided with the deposit removing means for
The deposit removing means includes a fluid jet nozzle disposed in the laser light passage, and the nozzle is provided with a cylindrical fluid guide at the tip of a Laval nozzle, and the fluid guide In this configuration, an elongated opening is formed in the fluid flow direction.

また、第2発明によるレーザ式分析計は、
分析計本体と、この分析計本体の前面に付設され、先端部が炉または煙道の壁面に取り付けられるレーザ光用通路部と、このレーザ光用通路部の内壁面に付着する付着物を除去する付着物除去手段を備えるレーザ式分析計において、
前記付着物除去手段を、前記レーザ光用通路部内に配されるとともに、パルス電圧の供給を受けて衝撃波を発生する衝撃波発生用電極を備える構成とすることを特徴とするものである。
The laser analyzer according to the second invention is
The main body of the analyzer, the laser light passage part attached to the front surface of the analyzer main body, the tip part of which is attached to the wall of the furnace or flue, and the deposits attached to the inner wall surface of the laser light passage part are removed. In the laser type analyzer provided with the deposit removing means for
The deposit removing means is provided with a shock wave generating electrode that is arranged in the laser light passage and receives a pulse voltage to generate a shock wave.

第1発明または第2発明において、前記分析計本体の前部に設けられる集光レンズの表面に向けてパージガスを噴射するレンズ用パージ管が設けられるのが好ましい(第3発明)。   In the first or second invention, it is preferable that a lens purge pipe for injecting a purge gas toward the surface of the condenser lens provided in the front portion of the analyzer main body is provided (third invention).

第1発明〜第3発明のいずれかにおいて、炉または煙道透過後のレーザ光の透過光量から、前記レーザ光用通路部における付着物の堆積量を検出し、この検出結果に基づき前記付着物除去手段が作動されるのが好ましい(第4発明)。   In any one of the first to third inventions, the amount of deposits deposited in the laser light passage is detected from the amount of laser beam transmitted after passing through the furnace or flue, and the deposits are detected based on the detection result. It is preferable that the removing means is operated (fourth invention).

前記付着物除去手段は、タイマーによって定期的に作動されるものであっても良い(第5発明)。   The deposit removing means may be periodically operated by a timer (fifth invention).

第1発明によれば、レーザ光用通路部の付着物除去手段として、ラバルノズル部と流体案内部を備え、その流体案内部に、流体の流れ方向に向けて細長状の開口が形成されるノズルが用いられているため、そのノズルからレーザ光用通路部内に直進性のある衝撃波を伴った超音速の流体(空気、窒素ガス等)を噴射することができる。したがって、最小限の流体噴射量にてレーザ光用通路部の内壁面に付着・堆積する付着物を効率良く除去することができ、付着物除去にかかるランニングコストを抑えることができる。また、流体の噴射量が少量で済むので、炉内における排ガスの増加量を抑えることが可能となり、排ガスの性状変動の原因になったり、燃焼状態の変動の原因になったりするのを防止することができる。さらに、大掛かりな流体の発生装置や、昇圧装置等が不要になるという利点もある。   According to the first aspect of the present invention, a nozzle that is provided with a Laval nozzle portion and a fluid guide portion as a deposit removal means for the laser light passage portion, and has an elongated opening formed in the fluid guide portion in the fluid flow direction. Therefore, supersonic fluid (air, nitrogen gas, etc.) accompanied by a shock wave having a straight traveling property can be ejected from the nozzle into the laser beam passage. Therefore, it is possible to efficiently remove deposits adhering to and depositing on the inner wall surface of the laser light passage portion with a minimum amount of fluid ejection, and it is possible to reduce running costs for removing deposits. In addition, since a small amount of fluid injection is required, it is possible to suppress the increase in exhaust gas in the furnace, preventing the exhaust gas properties from changing and the combustion state from being changed. be able to. Furthermore, there is an advantage that a large fluid generator, a booster and the like are not required.

次に、第2発明の構成を採用すれば、電気的なエネルギーにより発生する衝撃波によって、レーザ光用通路部の付着物を除去することができるので、付着物除去用の流体の噴射が不要となる。したがって、流体の発生装置、昇圧装置等の小型化を図ることができるとともに、炉内の排ガスの増加、排ガスの性状変動等が生じるのを抑えることができる。   Next, if the configuration of the second invention is adopted, the deposit on the laser light passage can be removed by the shock wave generated by the electric energy, so that it is not necessary to eject the deposit removing fluid. Become. Therefore, it is possible to reduce the size of the fluid generator, the booster, and the like, and it is possible to suppress the increase in the exhaust gas in the furnace, the property fluctuation of the exhaust gas, and the like.

前記第3発明の構成を採用すれば、分析計本体の前部に設けられる集光レンズ表面に汚れが生じるのを防止することができる。   By adopting the configuration of the third invention, it is possible to prevent the surface of the condenser lens provided at the front portion of the analyzer main body from becoming dirty.

前記第4発明または第5発明の構成を採用すれば、付着物除去手段の作動を最小限に抑えつつ付着物を確実に除去することができる。   Adopting the configuration of the fourth invention or the fifth invention makes it possible to reliably remove deposits while minimizing the operation of the deposit removal means.

次に、本発明によるレーザ式分析計の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Next, specific embodiments of the laser analyzer according to the present invention will be described with reference to the drawings.

〔第1実施形態〕
図1には、本発明の第1実施形態に係るレーザ式分析計の概略構成図が、図2には、本実施形態のレーザ式分析計に用いられるノズルの断面図(a)およびそのA−A視断面図(b)がそれぞれ示されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the laser analyzer according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view (a) of a nozzle used in the laser analyzer of the present embodiment and its A -A sectional view (b) is shown respectively.

本実施形態に係るレーザ式分析計は、レーザ光を集光・発信する発信器1Aの形態と、この発信器1Aから発信されたレーザ光を集光・受信する受信器1Bの形態とがある。発信器1Aおよび受信器1Bはそれぞれ本体(分析計本体)4,5と、この本体4,5の前面に付設され、先端部が煙道2の壁面2'に取り付けられる取り付け管(レーザ光用通路部)3,3とを備えている。また、本体4,5の前部にはそれぞれ集光レンズ4',5'が装着されている。   The laser analyzer according to the present embodiment has a form of a transmitter 1A that collects and transmits laser light and a form of a receiver 1B that collects and receives laser light transmitted from the transmitter 1A. . Transmitter 1A and receiver 1B are attached to main bodies (analyzer main bodies) 4 and 5 and front faces of main bodies 4 and 5, respectively, and attachment tubes (tips for laser light) attached to the wall surface 2 ′ of flue 2 Passage portions) 3 and 3. Further, condenser lenses 4 ′ and 5 ′ are mounted on the front portions of the main bodies 4 and 5, respectively.

前記受信器1Bの本体5は、検出装置(コントローラ)6に接続されており、この本体5に入力されたレーザ光の強度データが検出装置6に送信されるようになっている。   The main body 5 of the receiver 1 </ b> B is connected to a detection device (controller) 6, and intensity data of the laser beam input to the main body 5 is transmitted to the detection device 6.

前記検出装置6は、受信器1Bで受信したレーザ光の透過光量(受信器1Bに達したレーザ光の光量)と予め設定される透過光量の設定値とを比較し、この比較結果に基づき後述の電磁弁13,13の開閉操作を行う。   The detection device 6 compares the transmitted light amount of the laser light received by the receiver 1B (the light amount of the laser light reaching the receiver 1B) with a preset set value of the transmitted light amount, and based on the comparison result, will be described later. The solenoid valves 13 and 13 are opened and closed.

前記各取り付け管3,3外部には、加圧窒素ガス(流体)を供給するためのヘッダ管10,10がそれぞれ設けられ、それらヘッダ管10,10には、加圧窒素供給管12,12の基端部がそれぞれ接続されている。この加圧窒素供給管12,12の先端部は、前記取り付け管3,3の下部壁部に挿通されて、その取り付け管3内に突出するように支持されている。また、この加圧窒素供給管12先端部の煙道2側の側部には、ノズル11が着脱自在に装着されている。なお、各ノズル11,11は、各取り付け管3、3を通過するレーザ光の妨げにならないように、取り付け管3,3内の底面付近に位置するようにされている。さらに、前記加圧窒素供給管12,12には、前記ノズル11への加圧窒素ガスの供給およびその停止を切り換えるための電磁弁13,13がそれぞれ介挿されている。   Header pipes 10 and 10 for supplying pressurized nitrogen gas (fluid) are provided outside the mounting pipes 3 and 3, respectively. The header pipes 10 and 10 are provided with pressurized nitrogen supply pipes 12 and 12, respectively. Are connected to each other. The tip portions of the pressurized nitrogen supply pipes 12 and 12 are inserted through the lower wall portions of the attachment pipes 3 and 3 and supported so as to protrude into the attachment pipe 3. Further, a nozzle 11 is detachably attached to the side of the tip of the pressurized nitrogen supply pipe 12 on the side of the flue 2. The nozzles 11 and 11 are positioned in the vicinity of the bottom surface in the mounting tubes 3 and 3 so as not to interfere with the laser light passing through the mounting tubes 3 and 3. Furthermore, electromagnetic valves 13 and 13 for switching supply and stop of pressurized nitrogen gas to the nozzle 11 are inserted in the pressurized nitrogen supply pipes 12 and 12, respectively.

前記ヘッダ管10,10には、加圧窒素供給管12,12の他に、小容量パージ管(レンズ用パージ管)15,15の基端部が接続されている。この小容量パージ管15,15の先端部は、前記取り付け管3,3の下部壁部における集光レンズ4',5'の下方に開口している。こうして、小容量パージ管15を通して、前記集光レンズ4',5'表面に加圧窒素ガスを常時噴射し、その集光レンズ4',5'表面を正常な状態に維持できるようになっている(以下、集光レンズ4',5'に噴射される加圧窒素ガスをパージガスという。)。なお、図1中、符号16はパージガスの噴射量を調節するためのニードル弁である。   In addition to the pressurized nitrogen supply pipes 12 and 12, the header pipes 10 and 10 are connected to base end portions of small capacity purge pipes (lens purge pipes) 15 and 15. The distal ends of the small capacity purge tubes 15 and 15 are opened below the condenser lenses 4 ′ and 5 ′ in the lower wall portions of the mounting tubes 3 and 3. In this way, pressurized nitrogen gas is constantly sprayed onto the surface of the condenser lenses 4 ′ and 5 ′ through the small-capacity purge pipe 15, and the surfaces of the condenser lenses 4 ′ and 5 ′ can be maintained in a normal state. (Hereinafter, the pressurized nitrogen gas injected into the condenser lenses 4 ′ and 5 ′ is referred to as a purge gas.) In FIG. 1, reference numeral 16 denotes a needle valve for adjusting the injection amount of the purge gas.

前記ノズル11は、図2(a)に示されるように、円筒状の外側管20と、この外側管20の内側の基端部側に装着されるラバルノズル部21を有している。このラバルノズル部21は、先端部が外側管20の内径よりやや小径に形成され、基端部が外側管20の内径と略同径に形成されている。なお、このラバルノズル部21は、外側管20の基端部側から挿入されその基端部において外側管20に溶着されることで、その外側管20に支持される。   As shown in FIG. 2A, the nozzle 11 has a cylindrical outer tube 20 and a Laval nozzle portion 21 that is mounted on the inner base end side of the outer tube 20. The Laval nozzle portion 21 has a distal end portion formed slightly smaller than the inner diameter of the outer tube 20 and a proximal end portion formed substantially the same diameter as the inner diameter of the outer tube 20. The Laval nozzle portion 21 is supported by the outer tube 20 by being inserted from the proximal end side of the outer tube 20 and being welded to the outer tube 20 at the proximal end portion.

ここで、ラバルノズルとは、中間部が絞られてスロートとされた中細り形状のノズルをいう。このようなラバルノズルによれば、基端部側の空気圧を先端部側の空気圧よりも高圧にし、かつスロートにおける流体速度が音速になったときに、先端部から超音速の衝撃波を伴った空気が噴出されることが知られている。   Here, the Laval nozzle refers to a medium-thinned nozzle whose middle part is squeezed into a throat. According to such a Laval nozzle, when the air pressure on the base end side is made higher than the air pressure on the tip end side, and the fluid velocity at the throat becomes the sonic velocity, air accompanied by a supersonic shock wave is generated from the tip portion. It is known to be ejected.

本実施形態においては、前記ラバルノズル部21のスロートSにおける加圧窒素ガスの速度が音速となるように、すなわち、ラバルノズル部21の先端部から超音速の加圧窒素ガスが噴射されるように、スロートSの径、ラバルノズル部21の基端部からスロートSまでの距離、スロートSからラバルノズル部21の先端部までの距離、ラバルノズル部21の基端部開口の径および先端部開口の径、ラバルノズル部21の基端部に供給される加圧窒素ガスの圧力等が適宜調整される。   In the present embodiment, the pressure of the pressurized nitrogen gas in the throat S of the Laval nozzle portion 21 is sonic, that is, supersonic pressurized nitrogen gas is injected from the tip of the Laval nozzle portion 21. The diameter of the throat S, the distance from the proximal end portion of the Laval nozzle portion 21 to the throat S, the distance from the throat S to the distal end portion of the Laval nozzle portion 21, the diameter of the proximal end opening and the diameter of the distal end opening of the Laval nozzle portion 21, the Laval nozzle The pressure of the pressurized nitrogen gas supplied to the base end portion of the portion 21 is appropriately adjusted.

前記外側管20の先端部で、ラバルノズル部21の前方位置には、流体案内部22が設けられている。この流体案内部22には、ノズル11の軸方向に向けて細長状の複数の吸引孔(開口)23が外側管20の周方向に等ピッチで穿設されている。これら吸引孔23は、ラバルノズル部21から加圧窒素ガスが噴出されるときにノズル11の側方の空気を吸引して、ノズル噴射ガス(ラバルノズル部23から噴出された後の加圧窒素ガス)に直進性を付与する役目を担う。なお、前記外側管21の基端部外周面には、ノズル11を前記加圧窒素供給管12に装着するためのねじ部24が設けられている。   A fluid guide portion 22 is provided at the front end of the Laval nozzle portion 21 at the distal end portion of the outer tube 20. In the fluid guide portion 22, a plurality of elongated suction holes (openings) 23 are formed at an equal pitch in the circumferential direction of the outer tube 20 in the axial direction of the nozzle 11. These suction holes 23 suck air from the side of the nozzle 11 when pressurized nitrogen gas is ejected from the Laval nozzle portion 21, and nozzle spray gas (pressurized nitrogen gas ejected from the Laval nozzle portion 23). Takes the role of imparting straightness to the. A threaded portion 24 for attaching the nozzle 11 to the pressurized nitrogen supply tube 12 is provided on the outer peripheral surface of the proximal end portion of the outer tube 21.

以上のように構成されるレーザ式分析計(発信器1A,受信器1B)によれば、煙道2内を通過する排ガスの分析は、次のプロセスにより行われる。
(a)前記発信器1Aから煙道2内を流通する排ガスにレーザ光を発信し、
(b)排ガスを透過した後のレーザ光を前記受信器1Bにて受信し、
(c)前記検出装置6にて、受信器1Bにて受信される排ガス透過後のレーザ光の波長に対する強度分布を予め設定される設定値と比較し、
(d)この比較結果に基づいて、レーザ光が排ガスを透過する際に、そのレーザ光中における測定対象物(酸素、HCl等)に固有の吸収波長が、どの程度排ガスに吸収されたかを計測し、
(e)この計測結果に基づき排ガス中における測定対象物の濃度を算出する。
According to the laser analyzer (transmitter 1A, receiver 1B) configured as described above, the analysis of the exhaust gas passing through the flue 2 is performed by the following process.
(A) A laser beam is transmitted from the transmitter 1A to the exhaust gas flowing through the flue 2;
(B) The laser light after passing through the exhaust gas is received by the receiver 1B,
(C) In the detection device 6, the intensity distribution with respect to the wavelength of the laser light after passing through the exhaust gas received by the receiver 1B is compared with a preset set value,
(D) Based on the comparison result, when the laser light passes through the exhaust gas, the extent to which the absorption wavelength specific to the measurement object (oxygen, HCl, etc.) in the laser light is absorbed by the exhaust gas is measured. And
(E) Based on the measurement result, the concentration of the measurement object in the exhaust gas is calculated.

ところで、前記レーザ式分析計において、取り付け管3の内壁面に付着したダストが一定厚み以上堆積すると、取り付け管3内におけるレーザ光の通過がそのダストにより遮られ、排ガスの分析が不可能になる恐れがある。そこで、以下のようにして、取り付け管3の内壁面のダストが除去される。   By the way, in the laser analyzer, when dust adhering to the inner wall surface of the mounting tube 3 accumulates more than a certain thickness, the passage of laser light in the mounting tube 3 is blocked by the dust, making it impossible to analyze the exhaust gas. There is a fear. Therefore, dust on the inner wall surface of the attachment tube 3 is removed as follows.

前記検出装置6において、前記受信器1Bの本体5にて受信したレーザ光の透過光量が、予め定められる透過光量の設定値を下回る場合には、取り付け管3,3の内壁面のダストがレーザ光の発信および受信の妨げになるレベルにまで堆積した状態にあると判断され、検出装置6から前記電磁弁13,13に開信号が発信されて電磁弁13,13の開操作がなされる。これにより、前記ノズル11,11のラバルノズル部21,21に加圧窒素ガスが供給される。   In the detection device 6, when the transmitted light amount of the laser beam received by the main body 5 of the receiver 1B is less than a predetermined set value of the transmitted light amount, dust on the inner wall surface of the mounting tubes 3 and 3 is laser. It is determined that the material has accumulated to a level that hinders light transmission and reception, and an opening signal is transmitted from the detection device 6 to the electromagnetic valves 13 and 13 to open the electromagnetic valves 13 and 13. Thereby, pressurized nitrogen gas is supplied to the Laval nozzle parts 21 and 21 of the nozzles 11 and 11.

前記ラバルノズル部21に供給される加圧窒素ガスは、スロートSを通過する際に音速にまで加速された後さらに加速され、ノズル21の先端部から、衝撃波を伴った超音速のノズル噴射ガスとして噴射される(図2(a)中、矢印a参照。)。また、このノズル噴射ガスaの噴射に伴いラバルノズル部23の前方部が負圧になることによって、前記各ノズル21の側方の空気が前記各吸引孔25からノズル21内に吸引される。こうして吸引孔25を通してノズル21に吸引された空気は、ノズル噴射ガスaの流れを周囲から取り囲むようにしてその流れを案内する(図2(a)中、矢印b参照。)。そして、この吸引空気の流れbによって、ノズル噴射ガスaの拡散が抑制され、そのノズル噴射ガスaに直進性が付与される。この結果、ノズル21から衝撃波を伴った直進性のあるノズル噴射ガスaが、取り付け管3の管壁に沿って噴射され、取り付け管3,3の内壁面に堆積したダストが良好かつ確実に除去される。   The pressurized nitrogen gas supplied to the Laval nozzle portion 21 is accelerated to a sonic speed when passing through the throat S, and then further accelerated. From the tip portion of the nozzle 21, a supersonic nozzle injection gas accompanied by a shock wave is obtained. Injected (see arrow a in FIG. 2A). Further, as the nozzle injection gas a is injected, the front portion of the Laval nozzle portion 23 becomes negative pressure, whereby air on the side of each nozzle 21 is sucked into the nozzle 21 from each suction hole 25. The air thus sucked into the nozzle 21 through the suction hole 25 guides the flow of the nozzle injection gas a so as to surround it from the surroundings (see arrow b in FIG. 2A). Then, the flow b of the suction air suppresses the diffusion of the nozzle injection gas a and imparts straightness to the nozzle injection gas a. As a result, the nozzle 21 has a straight jetting gas a with a shock wave from the nozzle 21 and is jetted along the tube wall of the mounting tube 3, and dust deposited on the inner wall surfaces of the mounting tubes 3 and 3 is removed reliably and reliably. Is done.

前記ノズル噴射ガスaの噴射によって、前記取り付け管3の内壁面のダストが除去された結果、前記検出装置6にて、レーザ光の透過光量が、透過光量の設定値以上にまで復帰したと判断されると、検出装置6から前記各電磁弁13,13に閉信号が供給され、前記ノズル11からのノズル噴射ガスの噴射が停止される。   As a result of the removal of dust on the inner wall surface of the mounting tube 3 by the injection of the nozzle injection gas a, the detection device 6 determines that the transmitted light amount of the laser light has returned to the set value of the transmitted light amount or more. Then, a close signal is supplied from the detection device 6 to the electromagnetic valves 13 and 13, and the injection of the nozzle injection gas from the nozzle 11 is stopped.

一方、前記各集光レンズ4',5'には、小容量パージ管15,15よりパージガスが常時噴射され、それら集光レンズ4',5'表面に汚れが生じるのが防止される。   On the other hand, purge gas is constantly injected from the small-capacity purge pipes 15 and 15 to the condenser lenses 4 'and 5', thereby preventing the surfaces of the condenser lenses 4 'and 5' from being contaminated.

本実施形態においては、ノズル11から衝撃波を伴う直進性のある超音速のノズル噴射ガスaを噴射して、前記取り付け管3の内壁面に付着・堆積するダストを除去するように構成されていることから、少量かつ短時間のノズル噴射ガスaの噴射によって前記ダストを効率的に除去することができる。また、本実施形態においては、前記透過光量が設定値を下回った場合に限り、ノズル噴射ガスaが噴射されるので、ノズル噴射ガスaの噴射量をより低減することができる。また、ノズル噴射ガスaと、パージガスの供給経路が別々にされていることから、集光レンズ4',5'表面の汚れを防止するためのパージガスの噴射量も必要最小限で済む。   In the present embodiment, the nozzle 11 is configured to inject a straight supersonic nozzle injection gas a accompanied by a shock wave to remove dust adhering to and accumulating on the inner wall surface of the mounting pipe 3. Therefore, the dust can be efficiently removed by jetting the nozzle jet gas a for a short time. Further, in the present embodiment, the nozzle injection gas a is injected only when the transmitted light amount falls below the set value, so that the injection amount of the nozzle injection gas a can be further reduced. Further, since the nozzle injection gas a and the supply path of the purge gas are separately provided, the injection amount of the purge gas for preventing contamination of the surfaces of the condenser lenses 4 ′ and 5 ′ can be minimized.

したがって、ノズル噴射ガスaおよびパージガスの合計噴射量を大幅に抑えることができる。この結果、ダスト除去および、集光レンズ4',5'表面の汚れ防止にかかるランニングコストを抑えることができ、ヘッダ管10等の窒素ガス(加圧窒素ガス・パージガス)の発生装置や、昇圧装置等、各種装置の小型化を図ることができる。また、合計噴射量が抑えられることから、ごみ焼却設備内の燃焼制御に影響を与えたり、下流側の排ガス処理装置(空気誘引機等)に過度の負担を強いたりすることもない。   Therefore, the total injection amount of the nozzle injection gas a and the purge gas can be greatly suppressed. As a result, the running cost for dust removal and prevention of contamination on the surfaces of the condensing lenses 4 ′ and 5 ′ can be reduced, a nitrogen gas (pressurized nitrogen gas / purge gas) generator for the header tube 10 and the like, The size of various devices such as devices can be reduced. In addition, since the total injection amount is suppressed, it does not affect the combustion control in the waste incineration facility, and does not impose an excessive burden on the downstream exhaust gas treatment device (such as an air attractor).

次に、本実施形態の作用効果を確認するために、本実施形態のレーザ式分析計と、従来のレーザ式分析計100のそれぞれについて、取り付け管3(102)の付着物の除去試験を行い、試験結果を表1に纏めた。   Next, in order to confirm the operational effects of the present embodiment, an adhesion removal test of the attachment tube 3 (102) is performed for each of the laser analyzer of the present embodiment and the conventional laser analyzer 100. The test results are summarized in Table 1.

Figure 2006125848
Figure 2006125848

表1から明らかなように、本実施形態においては、合計800〜2200Lのガス(ノズル噴射ガス:200〜400L,パージガス600〜1800L)を噴射することによって、集光レンズ4'(5')表面の汚れを防止しつつ、取り付け管3内のダストを除去することができたのに対して、従来のものでは、一時間当たり3000〜6000Lものパージガスを連続的に噴射する必要があった。このことから、本実施形態のレーザ式分析計は、従来のものよりも、遥かに少量のガス(加圧窒素ガス、パージガス)にて、取り付け管3内のダスト除去と、集光レンズ4',5'表面の汚れ防止を効率的に行えることが確認された。また、本実施形態においては、ノズル噴射ガスの噴射時間が極短時間(0.1〜0.3(s))で済むことが分かる。このことから、本実施形態によるダストの除去作業は、ごみ焼却設備にて行われる燃焼制御に、影響を与え難いものであることが明らかとなった。   As apparent from Table 1, in this embodiment, the surface of the condenser lens 4 ′ (5 ′) is obtained by injecting a total of 800 to 2200 L of gas (nozzle injection gas: 200 to 400 L, purge gas 600 to 1800 L). While the dust in the mounting tube 3 could be removed while preventing the contamination of the conventional pipe, the conventional one had to continuously inject 3000 to 6000 L of purge gas per hour. From this, the laser analyzer of the present embodiment removes dust in the mounting tube 3 and collects the condensing lens 4 ′ with a much smaller amount of gas (pressurized nitrogen gas, purge gas) than the conventional one. , 5 'surface contamination was confirmed to be efficiently prevented. Moreover, in this embodiment, it turns out that the injection time of nozzle injection gas is very short time (0.1-0.3 (s)). From this, it became clear that the dust removal operation according to the present embodiment hardly affects the combustion control performed in the waste incineration facility.

本実施形態においては、取り付け管3の下部壁部に挿通・支持される加圧窒素供給管12に、ノズル11に装着する例について説明したが、取り付け管3内のレーザ光の通過を阻害しない限り、ノズル11の配置位置、設置数、装着方法については特に限定されることがなく、例えば、図3に示されるように、取り付け管3の上部壁部に、加圧窒素供給管12を斜め下方(煙道2方向)に向けて貫通支持し、その加圧窒素供給管12の先端部に前記ノズル11を装着するように構成しても良い。   In the present embodiment, the example in which the nozzle 11 is attached to the pressurized nitrogen supply pipe 12 that is inserted into and supported by the lower wall portion of the attachment pipe 3 has been described, but the passage of laser light in the attachment pipe 3 is not hindered. As long as the arrangement position, the number of installations, and the mounting method of the nozzle 11 are not particularly limited, for example, as shown in FIG. 3, the pressurized nitrogen supply pipe 12 is obliquely attached to the upper wall portion of the attachment pipe 3. The nozzle 11 may be attached to the front end of the pressurized nitrogen supply pipe 12 by penetrating and supporting downward (in the flue 2 direction).

また、本実施形態においては、加圧窒素ガスを、ノズル噴射ガスとして噴射して取り付け管3内のダストを除去するようにされているが、酸素濃度が測定対象から外れている場合等、酸素濃度の変動が許容されるのであれば、加圧空気をノズル11に供給してダストの除去を行うようにしても良い。   Further, in the present embodiment, pressurized nitrogen gas is injected as a nozzle injection gas to remove dust in the attachment tube 3. However, when the oxygen concentration is out of the measurement target, oxygen If variation in concentration is allowed, pressurized air may be supplied to the nozzle 11 to remove dust.

さらに、本実施形態においては、レーザ光の透過量が設定値を下回った場合に限り、ノズル11に加圧窒素ガスを供給する構成が採用されているが、タイマーにより設定された一定時間間隔毎にノズル噴射ガスを取り付け管3内に噴射するように構成することもできる。   Further, in the present embodiment, the configuration in which the pressurized nitrogen gas is supplied to the nozzle 11 only when the transmission amount of the laser light is lower than the set value is adopted. However, every fixed time interval set by the timer is used. Alternatively, the nozzle injection gas may be injected into the attachment pipe 3.

なお、本実施形態においては、煙道2の壁面2'に発信器1Aおよび受信器1Bの取り付け管3、3の先端部を取り付け、煙道2内の排ガスの分析を行う例について説明したが、取り付け管3、3の先端部を焼却炉等の炉壁に取り付け、炉内の排ガスの分析を行うようにしても良い。   In the present embodiment, an example has been described in which the tips of the attachment pipes 3 and 3 of the transmitter 1A and the receiver 1B are attached to the wall surface 2 ′ of the flue 2 and the exhaust gas in the flue 2 is analyzed. The tip portions of the attachment pipes 3 and 3 may be attached to a furnace wall such as an incinerator to analyze the exhaust gas in the furnace.

〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係るレーザ式分析計について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、前記第1実施形態と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略することとする。
[Second Embodiment]
Next, a laser analyzer according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the same reference numerals are assigned to configurations common to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

図4には、第2実施形態に係るレーザ式分析計の概略構成図が、図5には、本実施形態に用いられるプローブの概略構成図(上半部)およびパルス電圧供給部(下半部)の回路図がそれぞれ示されている。   FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of the laser analyzer according to the second embodiment, and FIG. 5 shows a schematic configuration diagram (upper half portion) and a pulse voltage supply unit (lower half portion) of the probe used in this embodiment. The circuit diagram of (part) is each shown.

本実施形態においては、前記取り付け管3、3に、衝撃波を発生させるためのプローブ(衝撃波発生用電極)30を配するとともに、取り付け管3,3の外部に、前記プローブ30にパルス電圧を供給するパルス電圧供給部31を設けたものである。   In the present embodiment, a probe (shock wave generating electrode) 30 for generating a shock wave is disposed on the mounting tubes 3 and 3, and a pulse voltage is supplied to the probe 30 outside the mounting tubes 3 and 3. The pulse voltage supply unit 31 is provided.

前記パルス電圧供給部31は、図5に示されるように、交流電源32と、電圧調整用のスライダック33と、変圧器34と、整流器35と、充電抵抗36と、抵抗37と、並列配置されるコンデンサ38A,38Bを備えた電気回路からなり、主として抵抗37の抵抗値と、コンデンサ38A、38Bの電気容量を調整することにより、任意の振幅および周波数を有するパルス電圧を前記プローブ30に供給できるようになっている。なお、図中符号39は電圧計であり、符号40は電流計である。   As shown in FIG. 5, the pulse voltage supply unit 31 is arranged in parallel with an AC power supply 32, a voltage-adjusting slidac 33, a transformer 34, a rectifier 35, a charging resistor 36, and a resistor 37. A pulse voltage having an arbitrary amplitude and frequency can be supplied to the probe 30 by mainly adjusting the resistance value of the resistor 37 and the electric capacity of the capacitors 38A and 38B. It is like that. In the figure, reference numeral 39 is a voltmeter, and reference numeral 40 is an ammeter.

一方、前記プローブ30は、その中心軸部において、プローブ30の軸方向に配される内部導体(導線)45と、この内部導体45の外周に所要間隔を隔てて配される筒状の外部導体46と、内部導体45−外部導体46間において、プローブ30の先端部を除いた部分に介在される絶縁体47から構成されている。ここで、前記内部導体45および外部導体46は、前記パルス電圧供給部31にそれぞれ接続されている。   On the other hand, the probe 30 has an inner conductor (conductive wire) 45 arranged in the axial direction of the probe 30 and a cylindrical outer conductor arranged on the outer periphery of the inner conductor 45 at a predetermined interval in the central shaft portion. 46 and an insulator 47 interposed between the inner conductor 45 and the outer conductor 46 except for the tip of the probe 30. Here, the inner conductor 45 and the outer conductor 46 are respectively connected to the pulse voltage supply unit 31.

このように構成されるプローブ30によれば、前記パルス電圧供給部31からのパルス電圧の供給を受けた際に、絶縁体47が介在されない内部導体45の先端部45'と、外部導体46の先端部46'との間に放電が生じ、この放電によって衝撃波SWが発生する。そして、この衝撃波SWによって、前記取り付け管3,3の内壁面に付着・堆積したダストが除去される。   According to the probe 30 configured as described above, when the pulse voltage is supplied from the pulse voltage supply unit 31, the tip 45 'of the inner conductor 45 where the insulator 47 is not interposed and the outer conductor 46 A discharge occurs between the tip 46 'and a shock wave SW is generated by this discharge. The shock wave SW removes dust adhering and accumulating on the inner wall surfaces of the mounting tubes 3 and 3.

本実施形態においては、前記プローブ30から発生する衝撃波SWによって、取り付け管3の付着物を除去するようにされているので、前記パージガス以外のガス流体(加圧窒素ガス、加圧空気等)を取り付け管3内に噴射する必要がない。したがって、ごみ焼却設備におけるガス量の増加をより一層抑制することができ、焼却設備の下流側における排ガス処理設備にかかる負担をより一層低減することができる。   In the present embodiment, the deposits on the attachment tube 3 are removed by the shock wave SW generated from the probe 30. Therefore, a gas fluid (pressurized nitrogen gas, pressurized air, etc.) other than the purge gas is used. There is no need to spray into the mounting tube 3. Therefore, an increase in the amount of gas in the waste incineration facility can be further suppressed, and the burden on the exhaust gas treatment facility on the downstream side of the incineration facility can be further reduced.

また、本実施形態のレーザ式分析計においても、前記第1実施形態と同様、レーザ光の透過光量が設定値を下回ったときにのみ衝撃波SWを発生させるように構成したり、あるいはタイマーを設けて一定時間間隔毎に衝撃波SWを発生させるように構成したりすることができる。   In the laser analyzer of this embodiment, as in the first embodiment, a shock wave SW is generated only when the amount of transmitted laser light falls below a set value, or a timer is provided. For example, the shock wave SW can be generated at regular time intervals.

本発明の第1実施形態に係るレーザ式分析計の概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a laser analyzer according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態におけるノズルの断面図(a)および図2(a)のA−A視断面図(b)Sectional drawing (a) of the nozzle in 1st Embodiment, and AA sectional drawing (b) of Fig.2 (a) 第1の実施形態の変形例に係るレーザ式分析計の概略構成図Schematic configuration diagram of a laser analyzer according to a modification of the first embodiment 本発明の第2実施形態に係るレーザ式分析計の概略構成図Schematic configuration diagram of a laser analyzer according to the second embodiment of the present invention. 第2実施形態におけるプローブの概略構成図(上半部)およびパルス電圧供給部(下半部)の回路図Schematic configuration diagram (upper half) and circuit diagram of pulse voltage supply unit (lower half) of the probe in the second embodiment 従来のレーザ式分析計の概略構成図Schematic configuration diagram of a conventional laser analyzer

符号の説明Explanation of symbols

1A 発信器
2B 受信器
2 煙道
3 取り付け管
4 本体
4' 集光レンズ
5 本体
5' 集光レンズ
6 分析装置
10 ヘッダ管
11 ノズル
15 小容量パージ管
21 ラバルノズル部
22 流体案内部
23 吸引孔
30 プローブ
31 パルス電圧発生部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A Transmitter 2B Receiver 2 Flue 3 Attachment pipe 4 Main body 4 'Condensing lens 5 Main body 5' Condensing lens 6 Analyzer 10 Header pipe 11 Nozzle 15 Small capacity purge pipe 21 Laval nozzle part 22 Fluid guide part 23 Suction hole 30 Probe 31 Pulse voltage generator

Claims (5)

分析計本体と、この分析計本体の前面に付設され、先端部が炉または煙道の壁面に取り付けられるレーザ光用通路部と、このレーザ光用通路部の内壁面に付着する付着物を除去する付着物除去手段を備えるレーザ式分析計において、
前記付着物除去手段を、前記レーザ光用通路部に配される流体噴射用のノズルを備えるものとし、このノズルを、ラバルノズル部の先端に筒状の流体案内部を設けるとともに、この流体案内部に流体の流れ方向に向けて細長状の開口を形成してなる構成とすることを特徴とするレーザ式分析計。
The main body of the analyzer, the laser light passage part attached to the front surface of the analyzer main body, the tip part of which is attached to the wall of the furnace or flue, and the deposits attached to the inner wall surface of the laser light passage part are removed. In the laser type analyzer provided with the deposit removing means for
The deposit removing means includes a fluid jet nozzle disposed in the laser light passage, and the nozzle is provided with a cylindrical fluid guide at the tip of a Laval nozzle, and the fluid guide A laser analyzer having a configuration in which an elongated opening is formed in the fluid flow direction.
分析計本体と、この分析計本体の前面に付設され、先端部が炉または煙道の壁面に取り付けられるレーザ光用通路部と、このレーザ光用通路部の内壁面に付着する付着物を除去する付着物除去手段を備えるレーザ式分析計において、
前記付着物除去手段を、前記レーザ光用通路部内に配されるとともに、パルス電圧の供給を受けて衝撃波を発生する衝撃波発生用電極を備える構成とすることを特徴とするレーザ式分析計。
The main body of the analyzer, the laser light passage part attached to the front surface of the analyzer main body, the tip part of which is attached to the wall of the furnace or flue, and the deposits attached to the inner wall surface of the laser light passage part are removed. In the laser type analyzer provided with the deposit removing means for
The laser analyzer according to claim 1, wherein the deposit removing means includes a shock wave generating electrode that is disposed in the laser light passage and receives a pulse voltage to generate a shock wave.
前記分析計本体の前部に設けられる集光レンズの表面に向けてパージガスを噴射するレンズ用パージ管が設けられる請求項1または2に記載のレーザ式分析計。   3. The laser analyzer according to claim 1, further comprising a lens purge tube that injects a purge gas toward a surface of a condensing lens provided in a front portion of the analyzer body. 炉または煙道透過後のレーザ光の透過光量から、前記レーザ光用通路部における付着物の堆積量を検出し、この検出結果に基づき前記付着物除去手段が作動される請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ式分析計。   The amount of deposit deposited in the laser beam passage is detected from the amount of laser beam transmitted after passing through the furnace or flue, and the deposit removing means is operated based on the detection result. The laser analyzer according to any one of the above. 前記付着物除去手段は、タイマーによって定期的に作動される請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ式分析計。   The laser-type analyzer according to claim 1, wherein the deposit removing means is periodically operated by a timer.
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