JP2009047612A - 排ガス分析用センサ - Google Patents

Abstract

【課題】分析対象である排ガス中にてレーザ光を多重反射させる構成において、レーザ光の経路や反射回数を規定（制限）することができ、測定値の定量性を保証することができるとともに、レーザ光の反射回数の確認のための作業を省略することができる排ガス分析用センサを提供すること。
【解決手段】照射部５により排ガス通過孔４１内に向けて照射したレーザ光を、反射面６０ａを有する反射部６により所定の回数反射させることで、排ガス通過孔４１内における所定の経路にて排ガス中を透過させた後、受光部７により受光する排ガス分析用センサ４であって、排ガス通過孔４１内に、反射面６０ａを覆うとともに、レーザ光の前記所定の経路における反射面６０ａに対する入射および反射を許容する通過孔部８４を有するカバーリング８（光路制限部材）を備える構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、排ガス分析用センサの技術に関する。詳細には、内燃機関等より排出された排ガスが通過する排ガス通過孔に向けてレーザ光を照射し、反射鏡によりレーザ光を多重反射させた後に、排ガス中を透過したレーザ光を検出する排ガス分析用センサに関する。

従来、自動車エンジン等の内燃機関から排出される排ガス中に含まれるＨ_２ＯやＣＯ_２やＮＯ等の燃焼生成ガスの成分濃度や温度の測定・分析のために用いられる装置として、次のような構成を備える排ガス分析装置が公知となっている。すなわち、内燃機関からの排気経路（配管）に、光源や検出器部等からなる排ガス分析用センサが直接に配設され、排気経路を流れる排ガス中を透過したレーザ光が検出される等して、排ガス中の成分濃度等がリアルタイムで測定されるような構成である（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、特許文献１に開示される排ガス分析用センサは、内燃機関より排出された排ガスが通過する排ガス通過孔に向けてレーザ光を照射し、反射鏡によりレーザ光を多重反射（複数回反射）させた後に、排ガス中を透過したレーザ光を検出するように構成されている。つまり、かかる構成の排ガス分析用センサは、そのセンサ本体に形成される排ガス通過孔に向けて照射したレーザ光を、排ガス通過孔内で対向する一対の反射鏡（ミラー）によって排ガス中にて多重反射させた後、検出する。このように、レーザ光が多重反射する構成とされるのは、次のような理由による。すなわち、上述のような構成の排ガス分析装置においては、排ガス分析用センサによって検出された排ガス中を通過したレーザ光の吸収スペクトル等に基づいて、排ガス中の成分濃度等の測定が行われる。このため、排ガス分析センサによって検出されるレーザ光については、その排ガス中を通過する距離（測定長）が長いほど、測定感度が増し、測定精度の向上が図れる。そこで、前記のとおりレーザ光が排ガス中にて多重反射する構成とされることにより、レーザ光が排ガス中を通過する距離（測定長）がより長く確保され、排ガス中の成分濃度等の測定に際しての測定精度が高められている。

このように、レーザ光を多重反射させる構成の排ガス分析用センサにおいては、次のような不具合がある。
排ガス分析用センサにおけるレーザ光の多重反射に際しては、上述のように排ガス通過孔内で対向する一対のミラーが用いられる。つまり、レーザ光は、対向する一対のミラー間にて複数回反射し、ミラー間を往復する。ここで、排ガス中の成分濃度等の測定に際しては、レーザ光の排ガス中を通過する“距離”が用いられるため、ミラー間におけるレーザ光の反射回数は、予め所定の回数に設定される。すなわち、レーザ光を多重反射させる排ガス分析用センサが用いられる測定においては、測定値の定量性の保証のため、レーザ光の光路長（測定長）を一定に保つ観点から、レーザ光の反射回数が所定の回数に保たれることが必要とされる。

一方で、排ガス分析用センサにおいては、排ガス通過孔を通過する高温の排ガスの影響による温度変形（熱歪みや熱変形）や、外部からの衝撃等により、レーザ光の光軸（経路）がずれることがある。この点、レーザ光の光軸がずれた場合であっても、そのずれ量によっては、レーザ光のミラー間における反射回数が変化（増減）した状態で、レーザ光の検出自体が続行される場合がある。つまり、レーザ光の光軸がずれることにより、予め設定される所定の反射回数から変化した回数だけ反射したレーザ光が、規定の受光部に受光される場合である。また、このようにレーザ光の光軸のずれにともなうレーザ光の反射回数の変化は、予め設定された所定の反射回数によっては、排ガス中の成分濃度等の測定に際しての測定値（の変化）からは判別しがたい場合がある。言い換えると、排ガス中の成分濃度等の測定値は、測定機器や内燃機関の調子等によっても変化するため、その測定値の変化が、レーザ光の反射回数の変化に起因するものであることを特定できない場合がある。このような場合、測定自体は順調に続行されるものの、レーザ光の反射回数が、予め設定された所定の回数から変化しているため、測定値の定量性が保証できていない状態となる。
したがって、前記のようにレーザ光を多重反射させる構成の排ガス分析用センサにおいては、定期的に、あるいは前記のようなレーザ光の光軸のずれの原因となる現象が発生した際に、レーザ光の反射回数の確認が必要となる。

排ガス分析用センサ（以下単に「センサ」ともいう。）におけるレーザ光の反射回数の確認は、従来、次のようにして行われていた。
すなわち、まず、前記のとおり排気経路（配管）において直接配設されるセンサが、配管から一旦取り外される。次に、取り外されたセンサにおけるレーザ光の反射回数が、センサカードが用いられる等して確認される。そして、レーザ光の反射回数の確認がなされたセンサが、排気経路における元の位置に再び取り付けられる。
このように、従来のセンサにおけるレーザ光の反射回数の確認に際しては、センサの取外し→反射回数確認→センサ再取付け、という煩雑な作業が必要となっていた。

以上のように、従来の排ガス分析用センサにおける問題が生じるのは、主に次の二つの理由による。
一つは、センサにおいて、そのセンサ本体の内部に、レーザ光の経路や反射回数を規定（制限）するための構造がないことである。つまり、センサが、レーザ光の経路等を規定するための構造を有しないため、前述したように、レーザ光の反射回数が予め設定された所定の回数から変化した状態であっても測定が続行される場合がある。このため、レーザ光の反射回数の確認作業が必要となる。
二つめは、排気経路（配管）における所定の位置に取り付けられた状態のセンサにおいては、その外部からレーザ光の光軸位置や反射回数の確認ができないことである。このため、センサにおけるレーザ光の反射回数の確認に際しては、前述したような煩雑な作業が必要となる。
特開２００６−３４３２９３号公報

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、分析対象である排ガス中にてレーザ光を多重反射させる構成において、レーザ光の経路や反射回数を規定（制限）することができ、測定値の定量性を保証することができるとともに、レーザ光の反射回数の確認のための作業を省略することができる排ガス分析用センサを提供することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、分析対象である排ガスが通過する排ガス通過孔を有するセンサ本体と、分析用のレーザ光を照射する照射部と、レーザ光を前記排ガス通過孔内にて反射させるための反射面を有する反射部と、前記排ガス通過孔内の排ガス中を透過したレーザ光を受光する受光部とを備え、前記照射部により前記排ガス通過孔内に向けて照射したレーザ光を、前記反射部により所定の回数反射させることで、前記排ガス通過孔内における所定の経路にて排ガス中を透過させた後、前記受光部により受光する排ガス分析用センサであって、前記排ガス通過孔内に、前記反射面を覆うとともに、レーザ光の前記所定の経路における前記反射面に対する入射および反射を許容する通過孔部を有する光路制限部材を備えるものである。

請求項２においては、請求項１に記載の排ガス分析用センサにおいて、前記光路制限部材は、前記排ガス通過孔の形状に沿う管状の部材であり、前記排ガス通過孔に対し、該排ガス通過孔を形成する壁面に対して空隙を隔てた状態で設けられるものである。

請求項３においては、請求項１または請求項２に記載の排ガス分析用センサにおいて、前記照射部および前記受光部は、前記センサ本体に固定されるとともに、前記排ガス通過孔に連通する第一の光通路を形成する第一の光路形成部材と、前記第一の光路形成部材に対する姿勢が調整されることで、前記照射部における前記排ガス通過孔に対するレーザ光の照射方向または前記受光部における前記排ガス通過孔からのレーザ光に対する受光方向が調整されるとともに、前記第一の光通路に連通する第二の光通路を形成する第二の光路形成部材と、前記第一の光路形成部材と前記第二の光路形成部材とを係合させるとともに、前記第二の光路形成部材の前記第一の光路形成部材に対する姿勢を調整するための調整部材と、前記調整部材によって互いに係合した状態の前記第一の光路形成部材と前記第二の光路形成部材との間に介装され、弾性によって前記第二の光路形成部材の前記第一の光路形成部材に対する姿勢を保持する弾性部材と、を有するものである。

請求項４においては、請求項３に記載の排ガス分析用センサにおいて、前記弾性部材は、前記第一の光路形成部材を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料により構成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、分析対象である排ガス中にてレーザ光を多重反射させる構成において、レーザ光の経路や反射回数を規定（制限）することができ、測定値の定量性を保証することができるとともに、レーザ光の反射回数の確認のための作業を省略することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本実施形態の排ガス分析用センサ４を用いた排ガス分析装置１の全体構成について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施形態の排ガス分析装置１は、自動車２に配置されたエンジン２０から排出される排ガス中の成分濃度や温度を測定し分析するものである。具体的には、排ガス分析装置１は、エンジン２０から延出された排ガスの排気経路３の複数箇所に配設された複数の排ガス分析用センサ４と、この排ガス分析用センサ４に接続されたレーザ発信・受光用のコントローラ１０と、コントローラ１０に接続されたコンピュータ装置１１等とで構成されている。

自動車２には、エンジン２０からの排ガスを機外に排出する排気経路３が敷設されている。排気経路３は、エキゾーストマニホールド３０、排気管３１、第一触媒装置３２、第二触媒装置３３、マフラー３４、排気パイプ３５等とから構成されている。また、排気経路３の各構成機器は、断面円形状の配管３ａによって連結されている。

排気経路３においては、エンジン２０の排ガスが、まずエキゾーストマニホールド３０で合流され、排気管３１を通じて第一触媒装置３２および第二触媒装置３３に導入され、その後、マフラー３４を通じて排気パイプ３５から大気中に放出される。このような排気経路３が形成されることによって、エンジン２０からの排ガスは、二つの触媒装置３２・３３によって浄化され、マフラー３４によって消音・減圧されて大気中に放出される。

排ガス分析用センサ４は、排気経路３において４箇所に配置されている。具体的には、排ガス分析用センサ４は、第一触媒装置３２の上流側とエンジン２０の排気管３１との間、第一触媒装置３２と第二触媒装置３３との間、第二触媒装置３３とマフラー３４との間、マフラー３４の下流側の排気パイプ３５の末端部にそれぞれ配置されている。

本実施形態の排ガス分析装置１では、各排ガス分析用センサ４において、コントローラ１０によって赤外線レーザ光が照射され、かつ排ガスを透過した後のレーザ光が受光されることで得られたデータが、コントローラ１０からコンピュータ装置１１に送られて排ガス中の成分が分析される。

コントローラ１０は、複数の波長の赤外線レーザ光を照射する照射装置である。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る。また、コントローラ１０には、排ガス分析用センサ４に接続された図示せぬ差分型光検出器等が設けられている。かかるコントローラ１０により、排ガス分析用センサ４により受光された信号光が導光され、排ガス中を透過して減衰したレーザ光と、排ガス中を透過していないレーザ光との信号光が、コンピュータ装置１１に出力される。
コンピュータ装置１１では、コントローラ１０からの出力信号が解析されて、排ガスの成分濃度や排ガスの温度が算出される等して、排ガスの分析が行われる。

このように、本実施形態の排ガス分析装置１では、各排ガス分析用センサ４による排気経路３の一断面におけるスポット的な排ガスの測定が可能となっている。特に、本実施形態のように、排ガス分析用センサ４が排気経路３の複数箇所に設けられることで、排ガスが排気経路３の所定断面でどのように変化するかを瞬時に測定することができ、排ガスの状態をリアルタイムに連続して測定することができる。

次に、排ガス分析用センサ４の構成について、以下に詳述する。なお、本実施形態の排ガス分析装置１では、排気経路３に配置された各排ガス分析用センサ４・４・・・は、それぞれ略同一に構成されているため、以下、一例として、第一触媒装置３２と第二触媒装置３３との間に配置された排ガス分析用センサ４について説明する。

図２および図３に示すように、本実施形態の排ガス分析用センサ４は、分析対象である排ガスが通過する排ガス通過孔４１を有するセンサ本体４０と、分析用のレーザ光を照射する照射部５と、レーザ光を排ガス通過孔４１内にて反射させるための反射面６０ａを有する反射部６・６と、排ガス通過孔４１内の排ガス中を透過したレーザ光を受光する受光部７とを備える。

本実施形態において、センサ本体４０は、略円板状の部材においてその略中央部に円形に穿設された排ガス通過孔４１を有し、全体として略円筒状に構成される。したがって、図３に示すように、センサ本体４０は、排ガス通過孔４１における排ガスの流れる方向（排ガス通過孔４１の軸心方向、以下「排ガス流れ方向」ともいう。）視で略円環形状となる。
また、本実施形態において、反射部６は、反射面６０ａを形成する反射鏡６０を有する反射鏡ユニットにより構成される。本実施形態では、一対の反射部６それぞれが、排ガス通過孔４１に対してその径方向両側に設けられる。この一対の反射部６は、互いの反射面６０ａが平行に対向するように設けられる。
そして、排ガス分析用センサ４においては、排気経路３と直交する一断面に沿って照射部５からレーザ光が照射され、照射されたレーザ光が、反射部６の反射面６０ａ・６０ａ間で排気経路３を横切るように複数回反射（多重反射）させられて、受光部７にて受光される。

図２に示すように、排ガス分析用センサ４は、センサ本体４０が一対の管継手３６・３６に挟まれた状態で固定される。一側（上流側）の管継手３６は、第一触媒装置３２に接続された配管３ａと接続され、他側（下流側）の管継手３６は、第二触媒装置３３に接続された配管３ａと接続される。つまり、排ガス分析用センサ４は、その排ガスを通過させる方向の両側に設けられる管継手３６・３６を介して、上流側の配管３ａおよび下流側の配管３ａと接続されることで、排気経路３に配設される。

管継手３６は、断面円形の貫通孔３６ａが穿設された筒状に形成され、一方の開口縁部にフランジ部３６ｂが設けられている。排ガス分析用センサ４（のセンサ本体４０）は、一対の管継手３６・３６のフランジ部３６ｂが設けられた側の開口端の離間にて、両側にガスケット３７・３７を介して挟み込まれた状態で、フランジ部３６ｂ・３６ｂ同士がボルト３８・３８によって締結されることで固定される。

なお、管継手３６の貫通孔３６ａは、その直径が配管３ａの直径と略同じとなるように形成され、排ガスの流れを妨げないように構成されている。また、ガスケット３７は、貫通孔３６ａ等と略同じ直径として開口される孔３７ａを有し、排ガス分析用センサ４が管継手３６・３６の間に挟まれた状態で配管３ａと接続されても、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が少なくなるように構成されている。

このようにして、排ガス分析用センサ４は、上述した管継手３６・３６を介して排気経路３の各配管３ａと接続される。そして、排気経路３を流れる排ガスは、一方の（上流側の）管継手３６の貫通孔３６ａを介してセンサ本体４０に送られた後に、センサ本体４０の排ガス通過孔４１を通過して、他方の（下流側の）管継手３６の貫通孔３６ａより排気経路３の下流側に送られる。

図３に示すように、排ガス分析用センサ４を構成するセンサ本体４０は、前記のとおり排ガス流れ方向視で円環状となる略円筒状の金属部材より構成され、排ガス流れ方向と直交する面の略中央部に円形の排ガス通過孔４１を有する。
本実施形態のセンサ本体４０には、排ガス通過孔４１と連通する導入孔４０ａおよび導出孔４０ｂが設けられている。導入孔４０ａおよび導出孔４０ｂは、それぞれセンサ本体４０における板厚方向（図３における奥行き方向）中央部を通って、排ガス流れ方向に直交する方向に穿設される。本実施形態では、導入孔４０ａと導出孔４０ｂとは、図３に示すように、排ガス流れ方向視で円形となる排ガス通過孔４１の円形状における中心点（軸中心）に対して略点対称となる状態で互いに略対向するように設けられる。

センサ本体４０において、導入孔４０ａにおける排ガス通過孔４１に連通する側（内側）と反対側（外側）に照射部５が設けられる。同様にして、導出孔４０ｂにおける外側に受光部７が設けられる。照射部５および受光部７は、センサ本体４０において、排ガス通過孔４１に対して、導入孔４０ａおよび導出孔４０ｂを介して、これら導入孔４０ａおよび導出孔４０ｂと同様に略点対称となる状態で互いに略対向するように設けられる。

また、センサ本体４０において、排ガス通過孔４１の内壁面４１ａには、排ガス通過孔４１の径方向外側に向けて一対の取付溝４０ｃ・４０ｃが凹設されている。これら取付溝４０ｃ・４０ｃは、図３に示すように、排ガス通過孔４１の径方向において対向する位置に設けられる。各取付溝４０ｃに、反射部６を構成するユニット体（反射鏡ユニット）が取り付けられる。各反射部６は、互いの反射鏡６０の反射面６０ａ同士が排ガス通過孔４１の内部空間を介して対向するように設けられる。
なお、センサ本体４０には、その排ガス流れ方向両端部において、径方向外側に向けて延設される鍔状の部分である放熱用のフィン４０ｄが設けられている（図３および図５参照）。

以上の構成を備える排ガス分析用センサ４において、照射部５から照射されたレーザ光は、導入孔４０ａを介して排ガス通過孔４１内に導かれ、排ガス通過孔４１内に導入されたレーザ光が、反射鏡６０・６０間で多重反射された後、導出孔４０ｂを介して受光部７に導かれる。
以下、排ガス分析用センサ４における各部の構成について、詳細に説明する。

図３に示すように、照射部５は、赤外線送信用の光ファイバ５０を備える。光ファイバ５０は、センサ本体４０に対して接続ブロック５１を介して位置決めされた状態で設けられる。光ファイバ５０は、接続ブロック５１に対して設けられる入光コリメータ５１ａに接続されることにより位置決めされる。光ファイバ５０は、その投光面が、接続ブロック５１が有する通光孔５２を介して導入孔４０ａに臨むような姿勢で設けられる。つまり、通光孔５２は、接続ブロック５１において、一端側が光ファイバ５０の投光面に面するとともに、他端側が導入孔４０ａに面するように設けられる。したがって、光ファイバ５０の投光面は、通光孔５２および導入孔４０ａを介して排ガス通過孔４１に臨む状態となる。そして、光ファイバ５０は、その照射するレーザ光が、通光孔５２および導入孔４０ａを介して排ガス通過孔４１に対して所定の位置に照射される状態で位置決めされる。

このようにして照射部５において設けられる光ファイバ５０は、上述したコントローラ１０に接続される。そして、コントローラ１０から射出されたレーザ光は、光ファイバ５０より照射されて通光孔５２および導入孔４０ａを介して排ガス通過孔４１内に導かれる。

同じく図３に示すように、受光部７は、レーザ光を検出するディテクタ７０を備える。ディテクタ７０は、センサ本体４０に対して接続ブロック７１を介して位置決めされた状態で設けられる。ディテクタ７０は、接続ブロック７１に対して設けられる受光コリメータ７１ａに接続されることにより位置決めされる。ディテクタ７０は、その受光面が、接続ブロック７１が有する通光孔７２を介して導出孔４０ｂに臨むような姿勢で設けられる。つまり、通光孔７２は、接続ブロック７１において、一端側がディテクタ７０の受光面に面するとともに、他端側が導出孔４０ｂに面するように設けられる。したがって、ディテクタ７０の受光面は、通光孔７２および導出孔４０ｂを介して排ガス通過孔４１に臨む状態となる。そして、ディテクタ７０は、その受光するレーザ光が、排ガス通過孔４１から導出孔４０ｂおよび通光孔７２を介して所定の位置に受光される状態で位置決めされる。

このようにして受光部７において設けられるディテクタ７０は、上述したコントローラ１０に接続される。そして、排ガス中を透過したレーザ光は、導出孔４０ｂから通光孔７２を介して排ガス通過孔４１外に導かれ、ディテクタ７０に受光される。ディテクタ７０からの受光信号は、コントローラ１０に入力される。

なお、照射部５および受光部７の構成は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、照射部５より照射されるレーザ光は、紫外線レーザ光等でもよい。また、光ファイバ５０やディテクタ７０の代わりに、レーザダイオードやフォトダイオードが用いられてもよい。

図３〜図５に示すように、反射部６は、照射部５より照射されたレーザ光を反射する反射面６０ａを形成する反射鏡６０と、反射鏡６０の結露防止用の加熱部材としてのヒータ６１と、センサ本体４０と反射鏡６０との温度変形の差を吸収するような部材より構成される緩衝部材６２と、押え板６３・６４とを有する。これら反射鏡６０等が積層された状態でケーシング６５内に収容されることにより、ユニット体が構成される。

具体的には、ケーシング６５は、直方体状の筐体として構成され、その内部に前記反射鏡６０等を収容するための空間部６５ａを有する。このケーシング６５の空間部６５ａに対して、反射鏡６０、一方の押え板６３、ヒータ６１、緩衝部材６２、および他方の押え板６４の順に、これらが積層された状態で収容される。このように、ケーシング６５と、このケーシング６５内に積層された状態で収容される反射鏡６０等により、ユニット体が構成される。

ケーシング６５の一側面には、その長手方向（図４における左右方向）に沿ってスリット６５ｂが形成されている。つまり、ケーシング６５においては、その空間部６５ａが、スリット６５ｂを介して外部空間と連通する（スリット６５ｂによって外部に開口する）。スリット６５ｂは、前記のとおり空間部６５ａに積層された状態で収容される反射鏡６０等に対して、反射鏡６０側に設けられる。つまり、空間部６５ａに収容された反射鏡６０は、その反射面６０ａが、スリット６５ｂを内側（空間部６５ａ側）から塞ぐようにして外部空間に露出された状態となる。

反射部６は、前述したようなユニット体が、排ガス通過孔４１の内壁面４１ａに凹設された取付溝４０ｃに対して取り付けられることにより構成される。反射部６を構成するユニット体（以下「反射鏡ユニット」という。）は、取付溝４０ｃに対して、反射鏡６０側（スリット６５ｂ側）が、排ガス通過孔４１側（内側）となるように嵌め込まれた状態で固定される。本実施形態では、反射鏡ユニットのセンサ本体４０に対する固定に際しては、ネジ部材６６が用いられる。つまり、図５に示すように、反射鏡ユニットは、そのケーシング６５が取付溝４０ｃの底面（外側面）に接触した状態で、センサ本体４０の外側（外周面側）から排ガス通過孔４１の内部方向に向けて挿入される複数（本実施形態では４個）のネジ部材６６により、センサ本体４０に対して締結固定される。なお、各ネジ部材６６は、センサ本体４０に形成される挿通孔４０ｅを介してケーシング６５に螺挿される。

反射鏡ユニットは、そのケーシング６５が、取付溝４０ｃに密接した状態で取付溝４０ｃに対して位置決めされる。反射鏡ユニットが取付溝４０ｃに取り付けられた状態においては、反射鏡６０の反射面６０ａが、排ガス通過孔４１に面した状態となる。そして、一対の反射部６を構成するそれぞれの反射鏡ユニットは、互いの反射鏡６０同士が平行に対向する状態となるように設けられる。これにより、一対の反射部６において、互いの反射面６０ａが、平行に対向する状態となる。なお、反射鏡ユニットは、取付溝４０ｃに取り付けられた状態で、排ガス通過孔４１の内壁面４１ａよりも内側（排ガス通過孔４１の軸中心側）に突出することなく収容された状態となる。

このように、排ガス分析用センサ４は、センサ本体４０に一対の反射鏡ユニット（反射鏡６０）が配設されて一対の反射部６が設けられることで、排ガス通過孔４１の両外側において一対の平行に対向する反射面６０ａを備える。かかる構成により、照射部５より導入孔４０ａを介して排ガス通過孔４１内に照射されたレーザ光は、一方（受光部７側、図４において下側）の反射部６における反射面６０ａによって他方（照射部５側、図４において上側）の反射部６の反射面６０ａに向けて反射される。そして、レーザ光は、対向する反射面６０ａ・６０ａ間を交互に所定の回数反射させられて排ガス中を透過した後、導出孔４０ｂを介して受光部７に到達する。

なお、本実施形態の反射部６においては、反射鏡６０を有する反射鏡ユニットが、ケーシング６５に反射鏡６０等が収容される構成とされているが、これに限定されるものではない。反射鏡６０が設けられるための構成としては、例えば、一対の板状部材によって反射鏡６０が挟み込まれた状態のユニット体が、センサ本体４０に対して固定される構成（つまりケーシング６５が省略される構成）であってもよい。

以上のように、本実施形態に係る排ガス分析用センサ４は、照射部５により排ガス通過孔４１内に向けて照射したレーザ光を、反射部６・６により所定の回数反射させることで、排ガス通過孔４１内における所定の経路にて排ガス中を透過させた後、受光部７により受光する。
そして、本実施形態に係る排ガス分析用センサ４は、排ガス通過孔４１内に、反射面６０ａを覆うとともに、レーザ光の前記所定の経路における反射面６０ａに対する入射および反射を許容する通過孔部８４を有する光路制限部材としてのカバーリング８を備える。

カバーリング８について、図３〜図７を用いて説明する。
本実施形態のカバーリング８は、全体として円筒形状に形成されたスリーブ状の部材をリング本体８１として備える。円筒形状のリング本体８１の内周面により、排ガスが通過することとなる通過孔８２が形成される。
図３〜図５に示すように、カバーリング８は、排ガス分析用センサ４において、排ガス通過孔４１の内壁面４１ａに沿う状態で設けられる。本実施形態のカバーリング８は、そのリング本体８１の長さ（筒軸方向の長さ）が、排ガス通過孔４１の長さ（排ガス流れ方向の長さ）に対して略同一（若干長め）となるように構成されている（図５参照）。これにより、カバーリング８は、センサ本体４０に設けられた状態で、排ガス通過孔４１の内壁面４１ａの略全体を覆う状態となる。

カバーリング８の通過孔８２は、その大きさ（径）が、上述した管継手３６の貫通孔３６ａやガスケット３７の孔３７ａの直径と略同じとなるように形成される。また、排ガス分析用センサ４に管継手３６やガスケット３７が取り付けられた状態で、カバーリング８と、管継手３６のフランジ部３６ｂおよびガスケット３７とが極力近接するように、各部材が構成される。かかる構成により、カバーリング８の通過孔８２を通過する排ガスが、回り込むこと等によって管継手３６のフランジ部３６ｂやガスケット３７へと漏出することが防止される。

カバーリング８は、反射面６０ａを覆う部分として、遮蔽部８３を有する。つまり、遮蔽部８３は、リング本体８１における、カバーリング８がセンサ本体４０に設けられた状態で反射面６０ａを覆う部分となる。したがって、本実施形態のカバーリング８は、一方（受光部７側、図４において下側）の反射部６における反射面（以下「下側の反射面」ともいう。）６０ａに対応する（下側の反射面６０ａを覆う）遮蔽部（以下「下側の遮蔽部」ともいう。）８３と、他方（照射部５側、図４において上側）の反射部６の反射面（以下「上側の反射面」ともいう。）６０ａに対応する（上側の反射面６０ａを覆う）遮蔽部（以下「上側の遮蔽部」ともいう。）８３とを有する。

遮蔽部８３は、前記のとおりリング本体８１における反射面６０ａを覆う部分であり、カバーリング８がセンサ本体４０に設けられた状態で、リング本体８１において、反射面６０ａの排ガス通過孔４１側に対する射影部分が含まれる部分となる。したがって、リング本体８１において、下側の遮蔽部８３は、カバーリング８がセンサ本体４０に設けられた状態で、下側の反射面６０ａを覆う部分となり（図６および図７において符号Ｄ１で示す範囲参照）、上側の遮蔽部８３は、カバーリング８がセンサ本体４０に設けられた状態で、上側の反射面６０ａを覆う部分となる（図６および図７において符号Ｄ２で示す範囲参照）。
このように、カバーリング８は、センサ本体４０に設けられた状態で、リング本体８１における遮蔽部８３により反射面６０ａを覆う。

また、カバーリング８は、前記のとおりレーザ光の排ガス通過孔４１内における所定の経路における反射面６０ａに対する入射および反射を許容する通過孔部８４を有する。
通過孔部８４は、円筒形状のリング本体８１においてその円筒形状の壁部を貫通する開口部であり、レーザ光が通過する光路孔となる。通過孔部８４は、リング本体８１において、遮蔽部８３における所定の位置に所定の個数だけ設けられる。リング本体８１における通過孔部８４が設けられる位置や個数は、レーザ光の排ガス通過孔４１内における所定の経路により定まる。

本実施形態の排ガス分析用センサ４においては、レーザ光の排ガス通過孔４１内における所定の経路は、図４において一点鎖線で示すように、対向する反射面６０ａ・６０ａ間において８回の反射を経る反射経路をたどる経路となる。すなわち、本実施形態における前記所定の経路は、導入孔４０ａを介して排ガス通過孔４１内に照射されたレーザ光が、上下の反射面６０ａ・６０ａ間において交互に計８回の反射を経た後、導出孔４０ｂを介して排ガス通過孔４１外へと導かれる経路となる。さらにいうと、本実施形態における前記所定の経路においては、照射部５から導入孔４０ａを介して排ガス通過孔４１内に照射されたレーザ光について、まず下側の反射面６０ａにおいて行われる反射が１回目の反射となり、その後、上下の反射面６０ａ・６０ａにおいて交互に反射が行われ、８回目の反射が上側の反射面６０ａにて行われた後、導出孔４０ｂを介して受光部７に導かれる。

このようなレーザ光の排ガス通過孔４１内における所定の経路において、通過孔部８４により、レーザ光の反射面６０ａに対する入射および反射が許容される。つまり、通過孔部８４は、カバーリング８がセンサ本体４０に設けられた状態で、前記所定の経路をたどるレーザ光の通過を許容するように設けられる。
また、図４に示すように、本実施形態においては、通過孔部８４は、反射面６０ａに対するレーザ光の一つの反射箇所において、反射面６０ａに対する入射光および反射光の通過を許容する。したがって、本実施形態のカバーリング８においては、上側の遮蔽部８３および下側の遮蔽部８３それぞれにおいて４個の通過孔部８４が設けられ、計８個の通過孔部８４が設けられる。
また、カバーリング８においては、リング本体８１に、導入孔４０ａを介するレーザ光の排ガス通過孔４１内への入射を許容する導入孔部８５ａと、導出孔４０ｂへ向かうレーザ光の排ガス通過孔４１内からの射出を許容する導出孔部８５ｂとが設けられている。

通過孔部８４の大きさ（径）は、次のようにして設定される。すなわち、排ガス分析用センサ４においては、レーザ光は、排ガス通過孔４１内において前述したような所定の経路をたどる。そしてこのレーザ光についての所定の経路は、レーザ光が反射面６０ａによって所定の回数（以下「規定回数」という）反射することにより実現される。そこで、通過孔部８４の大きさは、レーザ光の反射が規定回数以外の回数では受光部７により受光されないような大きさに設定される。言い換えると、反射面６０ａ・６０ａ間における反射回数が、規定回数と異なる回数となるようなレーザ光は、カバーリング８の遮蔽部８３によって反射面６０ａによる反射（反射面６０ａに対する入射および反射）が妨げられ、排ガス通過孔４１内における進行が途中で遮られることとなるように、通過孔部８４の大きさが設定される。

具体的には、本実施形態のように、レーザ光の反射の規定回数が８回である排ガス分析用センサ４においては、照射部５から照射されるレーザ光の排ガス通過孔４１に対する入射角度（光軸）のずれ等により、反射面６０ａ・６０ａ間において６回や１０回の反射を経て受光部７に導かれるような経路をたどることとなるようなレーザ光は、カバーリング８の遮蔽部８３によって、反射面６０ａによる反射が妨げられることとなる。実際には、通過孔部８４の大きさ（径）は、例えば数ミリ程度となる。

このように、カバーリング８は、その遮蔽部８３によって反射面６０ａ・６０ａを覆うとともに、通過孔部８４によって規定回数の反射を経るレーザ光の反射面６０ａ・６０ａに対する入射および反射を許容することで、所定の経路をたどるレーザ光の通路を確保する。なお、カバーリング８においては、少なくともリング本体８１の内周面は、その反射率が、反射面６０ａの反射率よりも十分に低い面となる。

以上のような構成を備えるカバーリング８が設けられる排ガス分析用センサ４においては、所定の経路をたどるレーザ光は、まず、照射部５より導入孔４０ａを介して排ガス通過孔４１内に照射されると、カバーリング８の導入孔部８５ａを介して下側の遮蔽部８３における通過孔部８４を通過して下側の反射面６０ａにより反射させられる。下側の反射面６０ａで反射したレーザ光は、下側の遮蔽部８３における通過孔部８４を介して排ガス通過孔４１内を通過して上側の遮蔽部８３における通過孔部８４を通過して上側の反射面６０ａにより反射される。その後、通過孔部８４を通過しながら上下の反射面６０ａ・６０ａ間で反射を繰り返し、規定回数の反射を経たレーザ光は、カバーリング８の導出孔部８５ｂを介して導出孔４０ｂに導かれ、受光部７により受光される。

このように、排ガス分析用センサ４において、カバーリング８が設けられることにより、分析対象である排ガス中にてレーザ光を多重反射させる構成において、レーザ光の経路や反射回数を規定（制限）することができ、測定値の定量性を保証することができるとともに、レーザ光の反射回数の確認のための作業を省略することができる。

すなわち、カバーリング８は、その遮蔽部８３および通過孔部８４によって、排ガス通過孔４１内において所定の経路をたどるレーザ光のみの進行を許容する。つまり、何らかの原因でレーザ光の光軸がずれることにより、規定回数とは異なる回数の反射を経ることとなるようなレーザ光は、その進行がカバーリング８によって遮られ、受光部７において受光されないこと（測定不可能な状態）となる。このように、カバーリング８により、レーザ光の経路や反射回数を規定（制限）することができる。
これにより、規定回数の反射を経たレーザ光のみを受光することができるので、レーザ光の光路長（測定長）を一定に保つことができ、測定値の定量性を保証することができる。また、受光部７においてレーザ光が受光される限りは、レーザ光の反射回数が規定回数を満足することとなるので、レーザ光の反射回数の確認のため、排ガス分析用センサ４の排気経路からの取外し等の煩雑な作業を省略することができる。つまり、受光部７におけるレーザ光の受光によってレーザ光の反射回数が保証されるので、排ガス分析用センサ４が排気経路に取り付けられた状態において、レーザ光の反射回数が規定回数であるか否かの確認が可能となり、レーザ光の反射回数の確認作業が不要となる。

なお、レーザ光の排ガス通過孔４１内における所定の経路、つまりレーザ光の反射についての規定回数は、本実施形態に限定されるものではない。そして、カバーリング８において設けられる通過孔部８４の数や位置等は、レーザ光の所定の経路（反射の規定回数）に対応するように定められる。

また、本実施形態では、カバーリング８における通過孔部８４は、反射面６０ａに対するレーザ光の一つの反射箇所において、反射面６０ａに対する入射光および反射光の通過を許容するが（図４参照）、これに限定されるものではない。つまり、通過孔部８４は、反射面６０ａに対するレーザ光の一つの反射箇所において、反射面６０ａに対する入射を許容する（入射光を通過させる）ものと、反射面６０ａからの反射を許容する（反射光を通過させる）ものとが、別々に（独立して）設けられる構成であってもよい。かかる構成においては、本実施形態のようにレーザ光の反射の規定回数が８回である場合、通過孔部８４は、上側の遮蔽部８３および下側の遮蔽部８３それぞれにおいて８個ずつ設けられ、カバーリング８において計１６個設けられることとなる。

また、本実施形態では、光路制限部材としてのカバーリング８は、円筒形状の一体のリング本体８１を備える構成であるが、これに限定されるものではない。本発明に係る光路形成部材としては、例えば、本実施形態のカバーリング８における遮蔽部８３およびこれに設けられる通過孔部８４に対応する部分を有する部材が、上下の各反射面６０ａ・６０ａに対してそれぞれ（別部材として）設けられる構成であってもよい。

また、カバーリング８は、好ましくは、排ガス通過孔４１の形状に沿う管状の部材であり、排ガス通過孔４１に対し、この排ガス通過孔４１を形成する壁面である内壁面４１ａに対して空隙を隔てた状態で設けられる。

本実施形態においては、カバーリング８は、前記のとおり全体として円筒形状に形成されたスリーブ状の部材をリング本体８１として備えることにより、排ガス通過孔４１の形状に沿う管状の部材として構成されている。
本実施形態においては、排ガス通過孔４１は、円柱状の孔部として形成されている。つまり、排ガス通過孔４１を形成する内壁面４１ａは、円柱状の空間を形成する壁面となる。このような形状を有する排ガス通過孔４１に対し、カバーリング８は、（そのリング本体８１が）全体として円筒形状に形成される。つまり、円筒形状のカバーリング８の外形は、円柱状の孔部である排ガス通過孔４１の形状に沿う形状となる。このように、カバーリング８は、排ガス通過孔４１の形状に沿う管状の部材として構成されている。

そして、前記のような形状を有するカバーリング８が、排ガス通過孔４１に対し、この排ガス通過孔４１を形成する内壁面４１ａに対して空隙を隔てた状態で設けられる。
すなわち、排ガス通過孔４１内に設けられるカバーリング８は、その外径が、センサ本体４０に設けられた状態で、排ガス通過孔４１の内壁面４１ａとリング本体８１の外周面８１ａとの間に、所定の大きさ（幅）の空隙が設けられるように設定される。これにより、カバーリング８は、排ガス通過孔４１を形成する内壁面４１ａとの間に隙間を有する状態で保持される。

カバーリング８のセンサ本体４０に対する（排ガス通過孔４１内における）固定および位置決めについての構成を説明する。
カバーリング８のセンサ本体４０に対する固定には、カバーリング８の固定用治具としての固定ボルト８７が用いられる。また、カバーリング８の排ガス通過孔４１内における位置決めには、カバーリング８の位置決め用治具としてのスペーサピン８８が用いられる。ただし、実質的には、固定ボルト８７およびスペーサピン８８の両者により、カバーリング８についての固定および位置決め作用が得られる。

図４に示すように、固定ボルト８７は、センサ本体４０に設けられる貫通孔４０ｆを介して、排ガス通過孔４１内に一端部（先端部）が一部突出する状態で設けられる。固定ボルト８７は、少なくともその先端部分にネジ部８７ａを有する。これに対し、カバーリング８においては、そのリング本体８１に、固定ボルト８７のネジ部８７ａが螺挿されるネジ孔８６が設けられている。つまり、排ガス通過孔４１内に設けられた状態のカバーリング８に対し、その外周側から（外周面８１ａ側から）、固定ボルト８７がネジ孔８６に螺挿されることにより、カバーリング８がセンサ本体４０に対して固定される。

固定ボルト８７が挿入される貫通孔４０ｆは、センサ本体４０において、センサ本体４０の径方向（排ガス通過孔４１の径方向）に沿って、センサ本体４０をその外周面側から内周面側（内壁面４１ａ側）へと貫通するように設けられる。また、貫通孔４０ｆおよびこれに対応するネジ孔８６は、レーザ光の光路を遮ることのないように、排ガス通過孔４１の幅方向（軸心方向）においてその中央位置に対してずれた位置に設けられる（図５参照）。
本実施形態では、貫通孔４０ｆは、図４に示すように、排ガス通過孔４１の両側（図４において左右方向両側）において対向する位置の２箇所に設けられている。したがって、本実施形態では、カバーリング８の固定に際して２本の固定ボルト８７が用いられ、これらの固定ボルト８７は、排ガス通過孔４１の径方向であって排ガス通過孔４１の軸中心に向く状態となり、互いに対向した状態でカバーリング８に螺挿される。固定ボルト８７の操作は、貫通孔４０ｆのセンサ本体４０の外周面側の開口部を介して行われる。

なお、カバーリング８に螺挿される固定ボルト８７は、カバーリング８に嵌合するピン状の部材（以下「固定ピン」という。）であってもよい。この場合、カバーリング８においてリング本体８１の外周面８１ａにおける所定の位置に、固定ピンが嵌合する溝部が設けられる。そして、貫通孔４０ｆに挿入された状態の固定ピンの先端部が、排ガス通過孔４１内に設けられた状態のカバーリング８の前記溝部に対して嵌合することにより、カバーリング８がセンサ本体４０に対して固定されることとなる。

図４に示すように、スペーサピン８８は、センサ本体４０に設けられるネジ孔４０ｇを介して、排ガス通過孔４１内に一端部（先端部）が一部突出する状態で設けられる。スペーサピン８８は、ネジ孔４０ｇに対して螺挿される。つまり、スペーサピン８８の外周面およびネジ孔４０ｇの内周面には、ネジ部が形成されており、スペーサピン８８が、ネジ孔４０ｇに対してねじ込まれる。スペーサピン８８としては、いもネジや止めネジ等の、外周面がネジ切りされたピン状（棒状）の部材が用いられる。
スペーサピン８８は、その排ガス通過孔４１内に（内壁面４１ａから）突出する先端部が、排ガス通過孔４１内に設けられた状態のカバーリング８に対して、リング本体８１の外周面８１ａに当接する。

スペーサピン８８が螺挿されるネジ孔４０ｇは、センサ本体４０において、センサ本体４０の径方向（排ガス通過孔４１の径方向）に沿うように設けられる。
本実施形態では、ネジ孔４０ｇは、図４に示すように、排ガス通過孔４１の両側において２組の対向する位置の計４箇所に設けられている。したがって、本実施形態では、カバーリング８の位置決めに際して４本のスペーサピン８８が用いられ、これらのスペーサピン８８は、排ガス通過孔４１の径方向であって排ガス通過孔４１の軸中心に向く状態となり、１組ずつのスペーサピン８８同士が互いに対向した状態でカバーリング８に当接する。なお、ネジ孔４０ｇは、センサ本体４０の外周面側に開口するように延設される。これにより、スペーサピン８８の操作、つまりスペーサピン８８の排ガス通過孔４１内に対する突出長さの調整は、ネジ孔４０ｇのセンサ本体４０の外周面側の開口部を介して行われる。

このように、カバーリング８は、スペーサピン８８によって、排ガス通過孔４１内において位置決めされる。すなわち、スペーサピン８８の排ガス通過孔４１内に対して（内壁面４１ａからの）突出する長さが調整されることにより、スペーサピン８８が、排ガス通過孔４１内において所定の状態で位置決めされる。具体的には、カバーリング８は、そのリング本体８１の外周面８１ａと排ガス通過孔４１の内壁面４１ａとの間隔が周方向の全体にわたって均一となるように（排ガス通過孔４１に対して中央に位置するように）径方向について位置決めされる。

なお、スペーサピン８８によるカバーリング８の位置決めのための構成としては、スペーサピン８８が、カバーリング８側に螺挿される構成であってもよい。この場合、カバーリング８のリング本体８１における所定の位置に、スペーサピン８８が螺挿されるネジ孔が設けられる。そして、このネジ孔に対してスペーサピン８８の一端側が螺挿されるとともに、カバーリング８が排ガス通過孔４１内に設けられた状態で、スペーサピン８８の他端側が、排ガス通過孔４１の内壁面４１ａに当接する構成となる。かかる構成において、スペーサピン８８の、リング本体８１の外周面８１ａからの突出長さが調整されることで、カバーリング８が、排ガス通過孔４１内において所定の状態で位置決めされることとなる。

以上のように、固定ボルト８７とスペーサピン８８とが用いられ、カバーリング８のセンサ本体４０に対する固定および位置決めが行われる。これにより、カバーリング８が、センサ本体４０に対して、円周方向および軸方向（スラスト方向）のそれぞれについて相対位置変動不能な状態で保持される。
そして、カバーリング８がセンサ本体４０に対して設けられた状態では、リング本体８１の外周面８１ａと排ガス通過孔４１の内壁面４１ａとの間に、所定の大きさ（幅）の空隙が存在する。

以上のような構成により、排ガス通過孔４１の形状に沿う管状の部材であるカバーリング８が、排ガス通過孔４１に対し、排ガス通過孔４１の内壁面４１ａに対して空隙を隔てた状態で設けられることにより、次のような効果が得られる。

すなわち、前記のとおり排ガス通過孔４１内にカバーリング８が設けられる構成においては、高温の排ガスは、カバーリング８におけるリング本体８１の通過孔８２内を通過することとなる。また、カバーリング８は、排ガス通過孔４１の内壁面４１ａの略全体を覆うとともに、排ガス通過孔４１に対して空隙を隔てた状態となっている。このため、排ガス通過孔４１内を通過する排ガスを、内壁面４１ａや反射面６０ａから隔絶することができ、センサ本体４０や反射鏡６０が排ガス通過孔４１内を通過する排ガスに直接晒されることを防止することができる。これにより、高温の排ガスからセンサ本体４０や反射鏡６０に対する熱輻射や熱伝達を低減することができる。
また、カバーリング８は、そのリング本体８１の通過孔８２を通過する高温の排ガスに直接触れるため、排ガスから熱的に大きく影響を受ける。そこで、前記のとおりカバーリング８が排ガス通過孔４１に対して空隙を隔てた状態で設けられることで、カバーリング８がセンサ本体４０に直接触れないこととなるので、高温の排ガスによるカバーリング８を介してのセンサ本体４０に対する熱伝達を低減することができる。
また、本実施形態では、カバーリング８は、固定ボルト８７およびスペーサピン８８を介してのみセンサ本体４０と接触した状態となる。この点からも、カバーリング８のセンサ本体４０に対する接触面積が小さくなり、排ガスからのカバーリング８を介するセンサ本体４０への入熱を抑制することができる。

このように、排ガス通過孔４１内を通過する排ガスのセンサ本体４０や反射鏡６０に対する熱影響を低減することができることにより、排ガス分析用センサ４において、照射部５や反射部６や受光部７等における各種光学機器に対する高温の排ガスによる熱影響を低減することができ、その熱影響による不具合（例えば、レーザ光の光軸のずれや部材の熱変形や部材間の固定の緩み等）を防止することができる。結果として、排ガス分析用センサ４における測定精度の向上を図ることができる。
このため、カバーリング８を構成する材料としては、例えばセラミック等の、熱伝導性の低い材料が用いられる。

また、カバーリング８は、そのリング本体８１の通過孔８２を通過する高温の排ガスにより、熱的な影響に加え、振動等、機械的にも大きく影響も受ける。この点、本実施形態におけるカバーリング８は、固定ボルト８７およびスペーサピン８８により、センサ本体４０（排ガス通過孔４１）に対して確実に固定・位置決めされる。これにより、高温の排ガスに対し、カバーリング８の耐震性を向上させることができるとともに、熱変形の影響を低減することができる。結果として、カバーリング８がずれたりすることなく、カバーリング８によるレーザ光の経路の制限についての安定性を確保することができる。

なお、カバーリング８のセンサ本体４０に対する（排ガス通過孔４１内における）固定および位置決めについての構成は、本実施形態に限定されるものではない。つまり、固定ボルト８７やスペーサピン８８のカバーリング８に対して設けられる位置や本数、あるいはカバーリング８の固定や位置決めに用いられる治具自体の構成は、本実施形態に限定されるものではない。

以上のように、排ガス分析用センサ４においては、遮蔽部８３および通過孔部８４を有するカバーリング８によってレーザ光の経路（光軸位置）が制限される。このため、レーザ光の光軸について正確で簡易な調整機構が必要となる。
そこで、本実施形態の排ガス分析用センサ４は、照射部５および受光部７が、次のような構成を備える。

すなわち、照射部５および受光部７は、それぞれ、第一の光路形成部材としてのアライメントブロック９１と、第二の光路形成部材としてのコリメータブロック９２と、調整部材としての調整用ボルト９３と、弾性部材としての調整用弾性体９４とを備える。これらの部材（アライメントブロック９１、コリメータブロック９２、調整用ボルト９３、および調整用弾性体９４）を含む構成が、照射部５における接続ブロック５１、および受光部７における接続ブロック７１としてそれぞれ構成される。
なお、照射部５と受光部７とは、略同一の構成を有し、前記のとおり排ガス通過孔４１の軸中心に対して略点対称となる状態で設けられるため（図３参照）、以下では、主に照射部５の構成について、図８および図９を用いて具体的に説明する。

アライメントブロック９１は、センサ本体４０に固定されるとともに、排ガス通過孔４１に連通する第一の光通路としての内側通光孔９１ａを形成する。
アライメントブロック９１は、全体として略筒状の部材であり、その軸心部分（筒軸部分）に内側通光孔９１ａを有する。内側通光孔９１ａは、直線状の孔部であり、略筒状のアライメントブロック９１を貫通する。つまり、内側通光孔９１ａは、略筒状のアライメントブロック９１において両側の端面に開口する。

アライメントブロック９１は、センサ本体４０に対して、内側通光孔９１ａが、センサ本体４０に形成される導入孔４０ａ（受光部７においては導出孔４０ｂ、以下同じ。）に連通する状態で固定される。つまり、アライメントブロック９１がセンサ本体４０に固定された状態で、内側通光孔９１ａと導入孔４０ａとにより直線状の孔部が形成される。導入孔４０ａは、排ガス通過孔４１に連通する。このように、アライメントブロック９１が有する内側通光孔９１ａは、導入孔４０ａを介して排ガス通過孔４１に連通する。

アライメントブロック９１は、センサ本体４０の外周面部に形成される取付凹部４０ｈに嵌合した状態で、センサ本体４０に対して固定される。アライメントブロック９１のセンサ本体４０に対する固定に際しては、ボルト９５が用いられる。ボルト９５は、アライメントブロック９１において筒軸方向に貫通するボルト挿通孔９１ｂを貫通するとともに、センサ本体４０に形成されるネジ穴４０ｉに螺挿されることで、アライメントブロック９１をセンサ本体４０に対して固定する。ボルト９５は、ボルト挿通孔９１ｂの、アライメントブロック９１における外側端面９１ｃ側の開口側から操作される。略筒状であるアライメントブロック９１の外側端面９１ｃは、円形状の面となる。
なお、図８においては１本のボルト９５が図示されているが、アライメントブロック９１のセンサ本体４０に対する固定に際しては、適宜複数のボルト９５が用いられる。また、アライメントブロック９１のセンサ本体４０に対する固定方法は、特に本実施形態に限定されるものではない。例えば、アライメントブロック９１は、センサ本体４０に対して溶接等によって固定されてもよい。

コリメータブロック９２は、調整用ボルト９３により、アライメントブロック９１に対する姿勢が調整可能に設けられる。また、コリメータブロック９２は、前述したように光ファイバ５０が接続される入光コリメータ５１ａを保持する。つまり、コリメータブロック９２は、そのアライメントブロック９１に対する姿勢が調整されることで、照射部５における排ガス通過孔４１に対するレーザ光の照射方向が調整される。また、コリメータブロック９２は、内側通光孔９１ａに連通する第二の光通路としての外側通光孔９２ａを形成する。

コリメータブロック９２は、全体としてアライメントブロック９１と略同径の略円板状の部材であり、その軸心部分に外側通光孔９２ａを有する。また、コリメータブロック９２は、その一側の板面である内側面９２ｃに、アライメントブロック９１に接触する当接凸部９２ｂを有する。略円板状であるコリメータブロック９２の内側面９２ｃは、円形状の面となる。当接凸部９２ｂは、コリメータブロック９２の内側面９２ｃの略中央部に設けられる略円柱状の外形を有する部分である。外側通光孔９２ａは、直線状の孔部であり、コリメータブロック９２を貫通する。つまり、外側通光孔９２ａは、コリメータブロック９２において、当接凸部９２ｂを含む部分を軸心方向に貫通し、両側の端面に開口する。この外側通光孔９２ａの外側（内側面９２ｃ側と反対側）の端部に、入光コリメータ５１ａが保持される。

コリメータブロック９２は、アライメントブロック９１に対して、外側通光孔９２ａが、アライメントブロック９１により形成される内側通光孔９１ａに連通する状態で設けられる。つまり、コリメータブロック９２が、アライメントブロック９１に対して設けられた状態で、外側通光孔９２ａと内側通光孔９１ａとにより直線状の孔部が形成される。したがって、外側通光孔９２ａと内側通光孔９１ａとにより、接続ブロック５１（受光部７においては接続ブロック７１、以下同じ。）における通光孔５２（同じく通光孔７２、以下同じ。）が構成される。

コリメータブロック９２は、アライメントブロック９１に対して、当接凸部９２ｂの先端面９２ｄが、アライメントブロック９１の外側端面９１ｃに接触した状態で設けられる。つまり、コリメータブロック９２は、その当接凸部９２ｂの先端面９２ｄが、アライメントブロック９１に対する支持面となる。したがって、コリメータブロック９２は、その内側面９２ｃが、アライメントブロック９１の外側端面９１ｃに対して当接凸部９２ｂを介して部分的に接触した状態で設けられる。このようなコリメータブロック９２のアライメントブロック９１に対する当接凸部９２ｂを介する部分的な接触により、コリメータブロック９２の内側面９２ｃと、アライメントブロック９１の外側端面９１ｃとの間に、当接凸部９２ｂの突出長さ分の隙間（以下「調整用隙間」という。）が形成される。この調整用隙間が用いられて、コリメータブロック９２のアライメントブロック９１に対する姿勢（角度）が変化させられる。

すなわち、アライメントブロック９１に対して当接凸部９２ｂを介して支持されるコリメータブロック９２は、その当接凸部９２ｂがアライメントブロック９１の外側端面９１ｃに接した状態で、調整用隙間を介してアライメントブロック９１に対して傾けられる。このように、コリメータブロック９２が、アライメントブロック９１に対して傾けられることにより、コリメータブロック９２のアライメントブロック９１に対する姿勢（以下単に「姿勢」ともいう。）が変化させられる。コリメータブロック９２の姿勢が変化することにともない、コリメータブロック９２が保持する入光コリメータ５１ａが変位し、光ファイバ５０の投光面の角度（光軸位置）が変化する。つまりは、コリメータブロック９２の姿勢が変化することにより、照射部５によるレーザ光の照射方向が変化する。したがって、コリメータブロック９２は、そのアライメントブロック９１に対する姿勢が調整されることで、照射部５における排ガス通過孔４１に対するレーザ光の照射方向が調整される部材となる。

なお、受光部７においては、コリメータブロック９２のアライメントブロック９１に対する姿勢が調整されることで、排ガス通過孔４１からのレーザ光に対する受光方向が調整されることとなる。
すなわち、受光部７においては、照射部５における入光コリメータ５１ａと同様にして、ディテクタ７０が接続される受光コリメータ７１ａが、コリメータブロック９２に保持される。そして、コリメータブロック９２の姿勢が変化することにともない、コリメータブロック９２が保持する受光コリメータ７１ａが変位し、ディテクタ７０の受光面の角度が変化する。つまりは、コリメータブロック９２の姿勢が変化することにより、受光部７によるレーザ光の受光方向が変化する。
このようなコリメータブロック９２の姿勢の調整、つまり、レーザ光の照射方向および受光方向の調整は、調整用ボルト９３の操作により行われる。

調整用ボルト９３は、アライメントブロック９１とコリメータブロック９２とを係合させるとともに、コリメータブロック９２のアライメントブロック９１に対する姿勢を調整するための部材である。
調整用ボルト９３は、接続ブロック５１における通光孔５２の貫通方向と平行方向に配され、コリメータブロック９２を貫通するとともにアライメントブロック９１に螺挿される。

すなわち、コリメータブロック９２は、外側通光孔９２ａと平行方向に貫通するネジ孔９２ｅを有する。このコリメータブロック９２のネジ孔９２ｅに対して、調整用ボルト９３が螺挿された状態で貫通する。また、アライメントブロック９１は、内側通光孔９１ａと平行方向に設けられ外側端面９１ｃに開口するネジ穴９１ｅを有する。このアライメントブロック９１のネジ穴９１ｅに対して、コリメータブロック９２のネジ孔９２ｅを貫通する調整用ボルト９３が螺挿される。つまり、アライメントブロック９１のネジ穴９１ｅとコリメータブロック９２のネジ孔９２ｅとは、接続ブロック５１における通光孔５２の貫通方向において対応する位置に設けられる。したがって、調整用ボルト９３は、アライメントブロック９１に対して当接凸部９２ｂを介して接触しているコリメータブロック９２の外側の端面側から、ネジ孔９２ｅに螺挿されるとともに、調整用空間を介して、アライメントブロック９１のネジ穴９１ｅに螺挿される。

このように、調整用ボルト９３は、コリメータブロック９２を貫通した状態でアライメントブロック９１に螺挿されることにより、アライメントブロック９１とコリメータブロック９２とを係合させる。
そして、調整用ボルト９３の締付け度合い（締付けトルク）が変化することにより、コリメータブロック９２の姿勢が変化する。したがって、調整用ボルト９３の締付け度合いが調整されることにより、コリメータブロック９２の姿勢が調整される。つまり、調整用ボルト９３の締付け度合いが調整されることにより、照射部５の場合は、排ガス通過孔４１に対するレーザ光の照射方向が調整され、受光部７の場合は、排ガス通過孔４１からのレーザ光に対する受光方向が調整される。
調整用ボルト９３は、本実施形態では、図９に示すように、接続ブロック５１の通光孔５２の周方向に略等間隔で３本設けられる。なお、図９は、図３におけるＡ矢視図である。

調整用弾性体９４は、前記のとおり調整用ボルト９３によって互いに係合した状態のアライメントブロック９１とコリメータブロック９２との間に介装され、弾性によってコリメータブロック９２のアライメントブロック９１に対する姿勢を保持する。

調整用弾性体９４は、ゴム等の弾性材料により構成されるものであり、全体としてアライメントブロック９１およびコリメータブロック９２と略同径の略円板状の部材である。調整用弾性体９４は、アライメントブロック９１の外側端面９１ｃと、コリメータブロック９２の内側面９２ｃとの間に挟まれた状態（押圧された状態）で、アライメントブロック９１とコリメータブロック９２との間に介装される。つまり、調整用弾性体９４は、アライメントブロック９１の外側端面９１ｃとコリメータブロック９２の内側面９２ｃとの間の調整用隙間を埋める状態となる。したがって、調整用弾性体９４は、アライメントブロック９１の外側端面９１ｃに接触するコリメータブロック９２の当接凸部９２ｂが貫通した状態となる貫通孔９４ａと、調整用ボルト９３が貫通した状態となるボルト孔９４ｂとを有する。
調整用弾性体９４としては、例えば、ゴム板や、Ｏリングや、Ｃリング等が用いられる。

このように、アライメントブロック９１とコリメータブロック９２との間に介装される調整用弾性体９４により、調整用ボルト９３によって調整されるコリメータブロック９２のアライメントブロック９１に対する姿勢が保持される。
すなわち、調整用弾性体９４は、その弾性により、調整用ボルト９３によるアライメントブロック９１とコリメータブロック９２との係合状態や、調整用ボルト９３が締め付けられることによる外側端面９１ｃと内側面９２ｃとの部分的な（コリメータブロック９２がアライメントブロック９１に対して傾く部分の）近接作用に対する反力を作用させる。これにより、アライメントブロック９１とコリメータブロック９２との間における調整用ボルト９３による係合状態や近接作用についてのバランスが保たれ、コリメータブロック９２のアライメントブロック９１に対する姿勢が保持される。

なお、調整用弾性体９４としては、アライメントブロック９１の外側端面９１ｃとコリメータブロック９２の内側面９２ｃとの間に架設され、前記のようなアライメントブロック９１とコリメータブロック９２との間における調整用ボルト９３による係合状態や近接作用に対する反力を作用させるバネ状の弾性部材等であってもよい。

ここで、本実施形態では、前記のとおり接続ブロック５１の通光孔５２の周方向に略等間隔で３本設けられる調整用ボルト９３は、次のようにして配設される。
すなわち、図９に示すように、３本のうちの一つの調整用ボルト９３（９３ａ）は、コリメータブロック９２の当接凸部９２ｂによるアライメントブロック９１に対する支持部（軸心部）に対して、センサ本体４０の周方向における一側（図９では右側）に設けられる。つまりこの調整用ボルト９３ａは、接続ブロック５１においてセンサ本体４０の軸心方向と平行方向（図９における上下方向）略中央部に設けられる。かかる位置に設けられる調整用ボルト９３ａの操作により、コリメータブロック９２の姿勢について、アライメントブロック９１に対するセンサ本体４０の周方向の傾きが調整される。

また、３本のうちの他の二つの調整用ボルト９３（９３ｂ、９３ｃ）は、接続ブロック５１においてセンサ本体４０の軸心方向と平行方向（図９における上下方向）の両側に配設される。つまりこれら二つの調整用ボルト９３ｂ、９３ｃは、センサ本体４０の軸心方向と平行方向に沿って、コリメータブロック９２の当接凸部９２ｂによるアライメントブロック９１に対する支持部（軸心部）に対して両側に配設される。かかる位置に設けられる調整用ボルト９３ｂ、９３ｃの操作により、コリメータブロック９２の姿勢について、アライメントブロック９１に対するセンサ本体４０の軸心方向の傾きが調整される。
なお、本実施形態では、照射部５および受光部７それぞれにおいて、３本の調整用ボルト９３が備えられる構成であるが、調整用ボルト９３の本数は限定されるものではない。

以上の構成を備える本実施形態の照射部５および受光部７においては、３本の調整用ボルト９３がそれぞれ操作され、その締付け度合いが調整されることにより、当接凸部９２ｂをアライメントブロック９１に対する支持部とするコリメータブロック９２の姿勢が調整される。これにより、照射部５の場合は、排ガス通過孔４１に対するレーザ光の照射方向が調整され、受光部７の場合は、排ガス通過孔４１からのレーザ光に対する受光方向が調整される。

このように、照射部５および受光部７が構成されることにより、排ガス分析用センサ４が排気経路に取り付けられた状態等において、レーザ光の光軸について正確で簡易な調整（微調整）が可能となる。これにより、カバーリング８が設けられる構成において、そのカバーリング８によるレーザ光の経路（光軸位置）の制限に対して良好に対処することができる。

また、照射部５および受光部７において、アライメントブロック９１とコリメータブロック９２との間に介装される調整用弾性体９４は、アライメントブロック９１を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料により構成されることが好ましい。

すなわち、アライメントブロック９１が、例えばチタン等の金属を材料として構成される場合、これに対し、調整用弾性体９４が、例えばＯリング等のゴムを材料として構成される。これにより、調整用弾性体９４が、アライメントブロック９１に対して熱伝導率の低い部材となる。

このように、アライメントブロック９１とコリメータブロック９２との間に介装される調整用弾性体９４として、アライメントブロック９１よりも熱伝導率が低い部材が用いられることで、高温となる排ガスが通過する排ガス通過孔４１に近いアライメントブロック９１から、コリメータブロック９２への熱伝導による入熱を抑制することができる。これにより、照射部５における光ファイバ５０や受光部７におけるディテクタ７０等、コリメータブロック９２に取り付けられる各種光学部品への熱影響を低減することができ、その熱影響による不具合（熱損傷等）を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る排ガス分析用センサを備えた排ガス分析装置を車輌に搭載した状態を示す側面図。 排ガス分析用センサの管継手に対する取付構成を示す図。（ａ）は分解斜視図。（ｂ）は側面図。 排ガス分析用センサを示す正面断面図。 図３における排ガス通過孔周辺の部分拡大図。 排ガス分析用センサを示す側面断面図。 カバーリングを示す平面図。 同じく正面図。 図３における照射部の部分拡大図。 図３におけるＡ矢視図。

符号の説明

４ 排ガス分析用センサ
５ 照射部
６ 反射部
７ 受光部
８ カバーリング（光路制限部材）
４０ センサ本体
４１ 排ガス通過孔
４１ａ 内壁面（壁面）
８４ 通過孔部
９１ アライメントブロック（第一の光路形成部材）
９１ａ 内側通光孔（第一の光通路）
９２ コリメータブロック（第二の光路形成部材）
９２ａ 外側通光孔（第二の光通路）
９３ 調整用ボルト（調整部材）
９４ 調整用弾性体（弾性部材）
６０ａ 反射面

Claims (4)

1. 分析対象である排ガスが通過する排ガス通過孔を有するセンサ本体と、分析用のレーザ光を照射する照射部と、レーザ光を前記排ガス通過孔内にて反射させるための反射面を有する反射部と、前記排ガス通過孔内の排ガス中を透過したレーザ光を受光する受光部とを備え、
   前記照射部により前記排ガス通過孔内に向けて照射したレーザ光を、前記反射部により所定の回数反射させることで、前記排ガス通過孔内における所定の経路にて排ガス中を透過させた後、前記受光部により受光する排ガス分析用センサであって、
   前記排ガス通過孔内に、
   前記反射面を覆うとともに、レーザ光の前記所定の経路における前記反射面に対する入射および反射を許容する通過孔部を有する光路制限部材を備えることを特徴とする排ガス分析用センサ。
2. 前記光路制限部材は、
   前記排ガス通過孔の形状に沿う管状の部材であり、
   前記排ガス通過孔に対し、該排ガス通過孔を形成する壁面に対して空隙を隔てた状態で設けられることを特徴とする請求項１に記載の排ガス分析用センサ。
3. 前記照射部および前記受光部は、
   前記センサ本体に固定されるとともに、前記排ガス通過孔に連通する第一の光通路を形成する第一の光路形成部材と、
   前記第一の光路形成部材に対する姿勢が調整されることで、前記照射部における前記排ガス通過孔に対するレーザ光の照射方向または前記受光部における前記排ガス通過孔からのレーザ光に対する受光方向が調整されるとともに、前記第一の光通路に連通する第二の光通路を形成する第二の光路形成部材と、
   前記第一の光路形成部材と前記第二の光路形成部材とを係合させるとともに、前記第二の光路形成部材の前記第一の光路形成部材に対する姿勢を調整するための調整部材と、
   前記調整部材によって互いに係合した状態の前記第一の光路形成部材と前記第二の光路形成部材との間に介装され、弾性によって前記第二の光路形成部材の前記第一の光路形成部材に対する姿勢を保持する弾性部材と、
   を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排ガス分析用センサ。
4. 前記弾性部材は、
   前記第一の光路形成部材を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料により構成されることを特徴とする請求項３に記載の排ガス分析用センサ。

Images