JP2013134235A - ガス分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料ガスが光学系部材に到達することを防止して、光学系部材による測定精度を高めるとともに、光学系部材を保護するためのパージガスの流量が節約できるガス分析装置を提供する。
【解決手段】ガス分析装置１は、リフクレタ２０の測定光の光路上に位置する面３２に試料ガスが到達することを防止するためのパージガスＰａを供給する第２パージガス供給部２３と、リフレクタ２０の測定光の光路上に位置する面３２に取り付けられ、測定光の光路に位置しリフレクタ２０の面３２とプローブ管１１の内部中空とを連通する貫通孔（４２，４３）と、第２パージガス供給部２３からのパージガスＰａを貫通孔に案内するパージガス案内部（４４，３５とを備えるパージガス案内部材４０とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガス分析装置に関し、特に、配管内を流れる試料ガス中の所定成分の濃度を分析するために配管内に配置されるガス分析用プローブを備えるガス分析装置に関する。

石炭や重油を燃焼させるボイラから排出される燃焼排ガスの中には、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）などの成分が含まれている。
ガス中に含まれる各成分の含有量を分析するためのガス分析装置として、たとえば、配管中のガス流路に交差するようにプローブを配置し、光源からガスに向けて出射された測定光をプローブの先端部に配置されたリフレクタで反射させ、反射された測定光の情報に基づいて試料ガスの成分濃度を分析するものがある。

図８は、従来のガス分析装置に用いられるプローブを模式的に示す断面図である。
図８に示すプローブＡは、内部を測定光が通過する中空のパイプ形状のプローブ管Ｂを備えており、このプローブ管Ｂが煙道Ｃ内のガス流路と交差するように配管側壁Ｄに取り付けられる。

配管側壁ＤはプローブＡを取り付けるための取付部Ｅを有しており、フランジＦを介してプローブＡが取付部Ｅに取り付けられる。
プローブＡの基端部には、プローブ管Ｂ内に測定光を出射する投光部Ｇと、反射光を受光する受光部Ｈとが設けられ、先端部には、投光部Ｇからの測定光を受光部Ｈ側に反射するリフレクタＩが設けられている。
このようにしたプローブＡを用いたガス分析装置では、プローブ管Ｂ内に煙道Ｃ中の試料ガスを導入し、投光部Ｇから出射されリフレクタＩによって反射された測定光を受光部Ｇで受光し、この測定光の特性からガス中の各成分を分析することが可能となる。

しかし、煙道Ｃ中を流れる試料ガスをプローブ管Ｂ内に導入する際に、試料ガスがプローブ管Ｂを介して投光部Ｇ、受光部Ｈ、リフレクタＩなどの光学系部材に到達すると、これら光学系部材が高温の試料ガスに晒されることとなり、粉塵による汚染や腐食などにより劣化するおそれがある。

そこで、光学系部材が高温の試料ガスに晒されることを防止するために、プローブＡにパージガス供給部Ｊを設け、投光部Ｇ及び受光部Ｈとプローブ管Ｂの測定領域Ｍとの間にパージガスを供給することが行われる。
また、プローブ管Ｂ内に配置されるパージガス供給管Ｌによって、第２のパージガス供給部Ｋから供給されるパージガスをプローブ管Ｂの先端部に供給して、リフレクタＩが試料ガスに晒されることを防止するように構成することができる。

第１のパージガス供給部Ｊから供給されるパージガスは、プローブ管Ｂに形成される測定領域Ｍの第１端部Ｎにおいて試料ガスに衝突し、試料ガスとともに煙道Ｃ内に流入する。
また、第２パージガス供給部Ｋから供給されるパージガスは、パージガス供給管Ｌを通過してプローブ管Ｂの先端部まで案内され、リフレクタＩの表面にパージガスの流体層を形成する。このパージガスは、プローブ管Ｂに形成される測定領域Ｍの第２端部Ｏにおいて試料ガスと衝突し、試料ガスとともに煙道Ｃ内に流入する。

このようにパージガス供給部Ｊ、Ｋからプローブ管Ｂ内にパージガスを供給することによって、プローブ管Ｂの測定領域Ｍ内に導入された試料ガスが投光部Ｇ、受光部Ｈ、リフレクタＨなどの光学系部材に到達することを防止し、光学系部材の汚損を防止することができる。

しかしながら、パージガス供給部Ｊ、Ｋから供給されるパージガスにより試料ガスの光学系部材側への侵入を防止するためには、プローブ管Ｂの内径や試料ガスの流速などに対応して、相当量の流量を必要とする。
プローブ管Ｂは、第１端部が配管側壁Ｄの取付部Ｅに片持ち式で取り付けられており、第１端部に配置される投光部Ｇ及び受光部Ｈは配管外部に取り付けることができる反面、第２端部に取り付けられたリフレクタＩは煙道Ｃ内に位置する。したがって、プローブ管Ｂの第２端部に配置されたリフレクタＩを試料ガスから保護するためには、第２のパージガス供給部Ｋから供給するパージガスの流量はより多く必要とされる。

米国特許第５７８１３０６号明細書

本発明の課題は、試料ガスが光学系部材に到達することを防止して、光学系部材による測定精度を高めるとともに、光学系部材を保護するためのパージガスの流量が節約できるガス分析装置を提供することにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合わせることができる。

本発明の一見地に係るガス分析装置は、光学系部材とパージガス供給部とを備えている。光学系部材は、測定領域内の試料ガスに対して測定光を投光し及び／または測定領域からの測定光を受光する。パージガス供給部は、光学系部材の測定光の光路上に位置する表面に試料ガスが到達することを防止するためにパージガスを常時供給するとともに、間欠的にパージガスよりも高圧でパージガスを供給する。

このような構成によれば、パージガスによって、光学系部材の測定光の光路上に位置する表面に試料ガスが到達することを防止するとともに、光学系部材の表面に付着した粉塵などがあった場合にも、間欠的に供給される高圧のパージガスによって吹き飛ばすことで、光学系部材の表面を清浄な状態に維持することが可能となる。

常時供給されるパージガスの流路と高圧のパージガスの流路が別々に存在する場合には、一方の流路からパージガスを導入する際、パージガスの供給が停止している他方の流路に粉塵が侵入し、流路を塞いでしまうことにより、機能停止を招くおそれがある。
間欠的に高圧のパージガスを供給する流路を、常時供給されるパージガスの流路と同一にするような構成をとれば、上記のような問題を生じることがなくなる。
この場合、パージガス供給部から供給されるパージガスの流量を調整することで、光学系部材の表面に供給されるパージガスの圧力を変更することができ、間欠的に高圧のパージガスを供給できる。

パージガスは、光学系部材の測定光の光路上に位置する表面に沿って、測定光の光軸が通過する部分に供給することができる。
光学系部材の表面であって、測定光の光軸が通過する部分にパージガスを供給することによって、測定光の光軸に対応する部分に粉塵などが付着することを防止し、測定精度を高めることを可能とする。

光学系部材の測定光の光路上に位置する表面に取り付けられ、測定光の光路を連通する貫通孔と、パージガス供給部からのパージガスを貫通孔に案内するパージガス案内部とを有するパージガス案内部材をさらに備えることができる。
測定光の光路が含まれるようにパージガス案内部材の貫通孔を形成することで、光学系部材が露出する面積を小さくし、パージガスの流量を少なくし、充分な流速を確保することが可能となる。

光学系部材は、測定領域に測定光を投光する投光部及び測定領域からの測定光を受光する受光部を有する第１光学系部材と、投光部から投光される測定光を受光部に反射するリフレクタを有する第２光学系部材とを備えることができる。
この場合、パージガス案内部材は、第２光学系部材の表面に取り付けられ、パージガス案内部材の貫通孔は、第１光学系部材から第２光学系部材に入射する測定光を通過させる第１貫通孔と、第２光学系部材から第１光学系部材に反射する測定光を通過させる第２貫通孔とを有することができる。
このような構成によれば、第２光学系部材としてコーナーキューブやミラーのようなリフレクタを用いた反射型のガス分析装置に適用することが可能である。

パージガス導入口から第１貫通孔及び第２貫通孔までの距離が同一でない場合、短い方の貫通孔にはパージガスが多量に流れて、他方の貫通孔にはパージガスが少量しか流れないような、パージガス供給量の偏りが生じてしまう。これにより、少量しか流れない貫通孔の端部に備えられている第２光学系部材に、粉塵が溜まることによる、第２光学系部材の汚損を生じる。
パージガス導入口から第１貫通孔及び第２貫通孔までの距離が同一である構成をとれば、上記のような問題を生じることなく、測定光の光軸が位置する光学系部材の表面に供給されるパージガスを均一にして、パージガスにより光学系部材の表面を清浄に維持する効果を高めることができる。

案内部は、パージガス案内部材の第２光学系部材側の面に形成された凹部と、第２光学系部材の表面との間に形成された空間とすることができる。
この場合、パージガス案内部材の第２光学系部材側の面を加工することで、案内部を容易に形成することができ、製作工程を簡略化できる。

案内部を通過するパージガスの流路の少なくとも一部が、第１貫通孔及び第２貫通孔の少なくも中央を通過するように構成できる。
パージガス案内部材の第１貫通孔及び第２貫通孔は、測定光の光路がほぼ中央に位置するように形成される。したがって、前述したような構成とすることにより、パージガスの流路が測定光の光路を所定の流速を維持しながら通過し、第２光学部材の該当箇所の汚損を防止できる。

試料ガスを導入して所定の測定領域を構成するとともに、測定領域に導入された試料ガスに測定光を投受光するための光路を構成する内部中空を備え、試料ガスの流路に交差するように配置されるプローブ管をさらに備え、第１光学系部材はプローブ管の一端に取り付けられ、第２光学系部材はプローブ管の他端に取り付けられるように構成できる。
この場合、試料ガスの流れに交差するように、配管側壁に取り付けられるプローブ管の内部中空内に所定の測定領域を構成し、この測定領域内に試料ガスを導入して、ガスの成分分析を行うことが可能となる。
このような場合には、プローブ管の他端に取り付けられる第２光学系部材が、煙道内に配置されていることから、プローブ管内に導入される試料ガスにより汚染される可能性が高い。しかしながら、前述したような構成とすることにより、パージガス案内部材の第１貫通孔及び第２貫通孔に供給されるパージガスにより、第２光学系部材の表面を清浄に維持することができる。

本発明に係るガス分析装置では、光学系部材に試料ガスが到達することを防止するパージガスの流量を少なくでき、また、光学系部材を確実に保護できる。

図１は、第１実施形態のガス分析装置の斜視図である。 図２は、第１実施形態のガス分析装置の側面図である。 図３は、第１実施形態のガス分析装置の要部拡大断面図である。 図４は、第１実施形態のガス分析装置の要部分解斜視図である。 図５は、第１実施形態のガス分析装置の要部分解斜視図である。 図６は、他の実施形態によるパージガス案内部材の斜視図である。 図７は、さらに他の実施形態によるパージガス案内部材の斜視図である。 図８は、従来例のガス分析装置の要部説明図である。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るガス分析装置１の構成を示す斜視図であり、図２はその側面図であり、図３はプローブ管１１の要部断面図である。
ガス分析装置１は、プローブ管１１（プローブ管の一例）と、分析ユニット１２と、フランジ１３と、導光管１４とを有している。

分析ユニット１２（第１光学系部材の一例）は、投光部１５、受光部１６、制御部１７を備えている。
投光部１５は、測定対象となるガスに対して導光管１４及びプローブ管１１を通して測定光となるレーザビームを出射する光源であり、直進性の高い所定波長域の光を照射するための赤外線レーザ発振装置などで構成できる。
受光部１６は、煙道内の測定対象ガスを通して入射する測定光を受光する受光素子である。

制御部１７は、投光部１５からのレーザビームの出射を制御し、受光部１６により受光した測定光に基づいて測定対象であるガスの成分分析を行う。
分析ユニット１２は、導光管１４及びフランジ１３を介してプローブ管１１と接続されている。
プローブ管１１は、内部中空の円筒状に形成されており、配管側壁５１内部に構成される煙道５０内のガス流Ｓに直交するように配置される。

プローブ管１１の測定領域には、ガス流Ｓの下流側に位置して、プローブ管１１内にガスを導入するための開口１８が設けられている。図示した例では、開口１８に複数のリブ１９を設けてプローブ管１１の強度を維持するように構成している。このような開口１８の形状やリブ１９の個数は、図示した例に限定されない。
プローブ管１１の先端部には、分析ユニット１２の投光部１５から出射される測定光を反射するためのリフレクタ２０（第２光学系部材の一例）が設けられている。
リフレクタ２０は、投光部１５から出射された測定光を受光部１６側に反射するものであって、コーナーキューブやミラーで構成できる。

ガス分析装置１は、煙道５０を構成する配管側壁５１の取付部５２に取り付けられる。
取付部５２は、たとえば、配管側壁５１の開口５３に取り付けられた設置用パイプ５４で構成できる。
設置用パイプ５４は、円筒状の部材であって、溶接やビス止めなどによって配管側壁５１に固定される。
また、設置用パイプ５４は、ガス分析装置１を固定するための取付フランジ５５を備えており、ガス分析装置１のフランジ１３がこの取付フランジ５５に溶接またはビス止めされることにより、ガス分析装置１が間接的に配管側壁５１に固定される。

設置用パイプ５４とプローブ管１１との間に間隙５６がある場合には、この間隙５６に煙道５０を流れるガス流Ｓの一部が流入しないように、遮蔽板２１が設けられている。
プローブ管１１は、第１パージガス供給部２２及び第２パージガス供給部２３を備えている。

第１パージガス供給部２２及び第２パージガス供給部２３は、それぞれ分析ユニット１２に設けられた投光部１５、受光部１６などで構成される第１光学系部材及びプローブ管１１の先端部に設けられたリフレクタ２０で構成される第２光学系部材を保護するために、プローブ管１１内にパージガスを供給するものである。

以下、第１パージガス供給部２２の接続先の構成を説明する。
プローブ管１１及び導光管１４の内壁面に間隙２８を空けて、パージガス供給管２６が配置されている。パージガス供給管２６は、プローブ管１１内に配置される部分と導光管１４内に配置される部分が一体に形成されていてもよく、フランジ１３部分においてプローブ管１１側と導光管１４側に分割されていてもよい。

パージガス供給管２６は、中空部を有するパイプ形状であり、第１パージガス供給部２２が接続される接続口３０が設けられている。第１パージガス供給部２２から供給されるパージガスは、接続口３０を介してパージガス供給管２６の中空部に供給され、先端部２７方向に流れる。
また、パージガス供給管２６の中空部は、投光部１５から出射される測定光がリフレクタ２０側に通過し、リフレクタ２０で反射してプローブ管１１の測定領域を通過した測定光が受光部１６側に通過する光路を構成する。

パージガス供給管２６は、第１パージガス供給部２２との接続口３０から、プローブ管１１の測定領域端部の近傍に位置する先端部２７まで、ほぼ均一の内径を有する。
パージガス供給管２６の先端部２７には、プローブ管１１との間隙２８を遮蔽する遮蔽板２９が設けられている。
プローブ管１１の測定領域の一方の端部に位置する上流側には、切欠孔２４が設けられている。切欠孔２４には、ガス流Ｓが流れ込む。

図３に示すように、パージガス供給管２６の先端部２７において、パージガスＰａとガス流Ｓが互いに衝突する。パージガスＰａは、ガス流Ｓによって、プローブ管１１内の測定領域側に流入することが防止される。この結果、測定領域においてパージガスＰａによる測定誤差が生じることがなくなる。また、ガス流Ｓは、パージガスＰａによって、切欠孔２４から流入したガス流Ｓが分析ユニット１２側に流れ込むことが防止される。この結果、投光部１５及び受光部１６などの光学系の汚染及び腐食などを防止できる。このため、切欠孔２４を介してプローブ管１１内に流入するガス流Ｓがパージガス供給管２６の中空部断面全域を横切るように、切欠孔２４の大きさをパージガス供給管２６の内径よりも大きくすることが好ましい。

続いて、第２パージガス供給部２３の接続先の構成を説明する。
この実施形態では、プローブ管１１がフランジ１３側において片持ち支持で配管側壁５１に取り付けられている。したがって、フランジ１３近傍の取付部、第１パージガス供給部２２との接合部、分析ユニット１２との接合部などにおいて、プローブ管１１が複雑な構造になり、その内径にばらつきを有する場合がある。そのような場合であっても、パージガス供給管２６を介してプローブ管１１の測定領域一端に対して、パージガスＰａを層流状態で供給することができ、温度分布の不均一を防止することができる。

導光管１４に設けられる第２パージガス供給部２３は、この第２パージガス供給部２３から供給されるパージガスをプローブ管１１の第２端部に案内する先端部パージガス供給管３１と接続されている。
リフレクタ２０は、投光部１５からの測定光が入射し、反射した測定光を出射する面３２が、プローブ管１１の内部中空側に位置するように配置されている。
このリフレクタ２０の面３２には、パージガス案内部材４０（パージガス案内部材の一例）が取り付けられている。

パージガス案内部材４０は、先端部パージガス供給管３１が接続されるパージガス導入口４１（パージガス導入口の一例）、投光部１５からの測定光を通過させる第１貫通孔４２（貫通孔の一例）、反射した測定光を受光部１６側に通過させる第２貫通孔４３（貫通孔の一例）、パージガス導入口４１と第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３とを連通する案内部を有している。

第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３は、測定光の光路が含まれるように、内径が設定されるものであり、小さい内径とすることにより、供給するパージガスの流量を少なくすることが可能である。ただし、投光部１５及び受光部１６を備える分析ユニット１２及びリフレクタ２０の取付精度や校正時の光軸調整を容易にするために、測定光の光路径に比して大きい内径とすることが好ましい。

案内部は、パージガス導入口４１から第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３までの距離が同一になるように、パージガス導入口４１と第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３を連通する流路であって、パージガス案内部材４０のリフレクタ２０に接する面に形成された凹部で構成されている。

第２パージガス供給部２３から供給されるパージガスは、先端部パージガス供給管３１を通過してパージガス案内部材４０に供給される。
パージガス案内部材４０のパージガス導入口４１を通過したパージガスは、それぞれ第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３に流入する。

パージガス案内部材４０の第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３に流入したパージガスは、リフレクタ２０の測定光の光路上に位置する面３２に当接し、プローブ管１１の内部中空側に流出する。
プローブ管１１の測定領域の他方の端部に位置する上流側には、切欠孔２５が設けられている。切欠孔２５には、上流からのガス流Ｓが流れ込み、下流に位置する開口１８から流出する。
パージガス案内部材４０の第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３から流出するパージガスＰａは、切欠孔２５から流入して開口１８に抜けるガス流Ｓと衝突して、ガス流Ｓとともに煙道５０に流入する。

このことにより、プローブ管１１内の測定領域側にパージガスが流入することが防止される。この結果、測定領域においてパージガスによる測定誤差が生じることがなくなる。また、パージガス案内部材４０を通過するパージガスによって、切欠孔２５から流入したガス流がリフレクタ２０側に流れ込むことを防止できる。この結果、リフレクタ２０の汚染及び腐食などを防止できる。このため、切欠孔２５を介してプローブ管１１内に流入するガス流がパージガス供給管２６の中空部断面全域を横切るように、切欠孔２５の大きさを先端部パージガス供給管３１の内径よりも大きくすることが好ましい。

図４及び図５は、リフレクタ２０及びパージガス案内部材４０の取り付け構造を示す分解斜視図である。
リフレクタ２０及びパージガス案内部材４０は、プローブ管１１の第２端部にビス止めまたは溶接などにより固定されるカバー部材６２内に収納されることにより、プローブ管１１の第２端部に固定される。

カバー部材６２内には、リフレクタ２０と、リフレクタ２０の面３２と反対側の面を保持する保持部材６０、保持部材６０をリフレクタ２０側に付勢するばね部材６１が収納される。
カバー部材６２は、リフレクタ２０の面３２側に配置されるパージガス案内部材４０とネジ止めまたは溶接などにより結合されて、内部にリフレクタ２０を密閉状態で収納する。
このとき、ばね部材６１により、保持部材６０及びリフレクタ２０がパージガス案内部材４０側に押圧され、リフレクタ２０の面３２がパージガス案内部材４０に当接する。

パージガス案内部材４０は、リフレクタ２０の面３２に密着する面４６を有しており、パージガス導入口４１から第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３に連通する第１凹部４４及び第２凹部４５が形成されている。
第１凹部４４及び第２凹部４５は、それぞれパージガス導入口４１から第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３に向かってその深さが浅くなる溝であり、パージガス導入口４１から第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３までの距離が同一に設定される。

カバー部材６２内にリフレクタ２０が収納されると、ばね部材６１の付勢力により、リフレクタ２０の面３２がパージガス案内部材４０の面４６と密着し、リフレクタ２０の面３２と、第１凹部４４及び第２凹部４５とによって案内部が構成される。

第１凹部４４及び第２凹部４５は、パージガス導入口４１から第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３に向けて浅くなっていることから、案内部は、パージガス案内部４１から第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３に向けて流路が絞られている。
したがって、先端部パージガス供給管３１及びパージガス導入口４１を介して案内部に流入するパージガスは、第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３に流入する際に、最も流速が速くなる。
このことにより、第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３を介してプローブ管１１の内部中空側に露出しているリフレクタ２０の面３２に、試料ガスが到達することを防止することができる。

第１貫通孔４２は投光部１５からリフレクタ２０に入射する測定光が通過する。また、リフレクタ２０で反射した測定光は、第２貫通孔４３を通過する。このことから、入射する測定光の光路及び反射する測定光の光路が、それぞれ第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３の中心または中心近傍に位置するように、第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３が形成されていることが好ましい。
したがって、案内部を通過するパージガスの流路の少なくとも一部が、それぞれ第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３の少なくとも中央を通過するように、第１凹部４４及び第２凹部４５を形成することが好ましい。
このことにより、案内部を通過したパージガスが、第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３を構成する側壁にぶつかって流速が衰えることがなくなり、確実に測定光の光路上に位置するリフレクタ２０の面３２に沿って通過することとなる。
このような構成とすることで、試料ガスによりリフレクタ２０の面３２が汚染されることを防止することができ、また流速が衰える部分にダストが溜まることを防止できるため、光学系部材による測定精度を高く維持することができる。

この実施形態に係るガス分析装置によれば、プローブ管１１の第２端部側に設けられるリフレクタ２０が試料ガスによって汚染されることを防止できる。
リフレクタ２０の面３２のうち、パージガス案内部材４０に設けられた第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３に位置する部分のみが、プローブ管１１の内部中空側に露出していることから、少量のパージガスでも確実に試料ガスを排除できる。
また、パージガス案内部材４０において、パージガス導入口４１と第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３との距離が同一に設定されていることから、第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３にパージガスが均等に分配され、パージガスの流量が偏ることを防止できる。

（変形例Ａ）
バージガス案内部は、パージガス供給部からのパージガスを貫通孔に案内する機能を有していればよく、前記実施形態に限定されない。
パージガス案内部材４０のパージガス導入口４１から第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３まで、パージガス案内部材４０の内部をくり抜くことで、案内部を構成することができる。
この場合には、少なくとも第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３の周縁が、リフレクタ２０の面３２に当接していればよく、パージガス案内部材４０の面４６全体をリフレクタ２０の面３２に密着させる必要がなくなる。したがって、パージガス案内部材４０の面４６を精密加工する必要がなく、コストを低減することが可能である。
パージガス案内部材４０を軸方向に分割された２つの部材で構成し、２つの部材の接合面の一方または双方に形成された凹部によって、案内部を構成した場合も、同様の効果を得ることができる。

（変形例Ｂ）
図６は、他の実施形態によるパージガス案内部材４０の斜視図である。
図６に示すパージガス案内部材４０は、リフレクタ２０の表面３２に供給されるパージガスを煙道内に逃がすためのパージガス導出口４９を備えている。
パージガス導出口４９は、第３凹部４７及び第４凹部４８によって第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３と連通されている。
パージガス導入口４１から供給されたパージガスは、第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３を通過して、第３凹部４７及び第４凹部４８を介してパージガス導出口４９から煙道内に流出する。
この時、第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３を通過するパージガスが、リフレクタ２０の表面３２に試料ガスが到達することを防止し、リフレクタ２０が試料ガスにより汚損することを防止できる。

（変形例Ｃ）
パージガス案内部材が取り付けられる光学系部材は前記実施形態に限定されない。
投光部１５と受光部１６とが、それぞれプローブ管１１の第１端部及び第２端部に設けられているような場合にも、投光部１５及び受光部１６にそれぞれパージガス供給管に接続されたパージガス案内部材を取り付けることが可能である。
この場合には、パージガス案内部材には、測定光を通過させる貫通孔を１つだけ設け、接続部から貫通孔を連通させるパージガス案内部を設ける。
パージガスが供給される貫通孔の径を、測定に不具合を生じない範囲で小さくすれば、供給するパージガスの流量を少なくすることが可能である。

（変形例Ｄ）
パージガス供給のための構成は前記実施形態に限定されない。
前述した実施形態において、第２パージガス供給部２３に、流量制御ユニットを設け、通常の測定時には通常の流量でパージガスを流し、間欠的に高圧のパージガスを供給する場合には、流量が多くなるように制御することができる。

この時、第２パージガス供給部２３を介して供給される高圧のパージガスは、先端部パージガス供給管３１及びパージガス案内部材４０を介して、第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３内に位置するリフレクタ２０の面３２に噴射される。
リフレクタ２０の面３２に粉塵などが付着している場合であっても、高圧のパージガスを第１貫通孔４２及び第２貫通孔４３内に噴射することで、除去することが可能である。
正常な測定ができないと判断される場合に、このような高圧パージガスへの切換を行うことで、リフレクタ２０の表面に付着した粉塵を除去して復帰させることが可能である。
また、一定時間毎に高圧パージガスへの切換を行うことで、リフレクタ２０の表面を定期的に洗浄して、高い測定精度を維持するように構成できる。

（変形例Ｅ）
図７は、さらに他の実施形態によるパージガス案内部材の斜視図である。
第２光学系部材は、第１光学系部材からの測定光を第１光学系部材に向けて反射できればよく、コーナーキューブに限定されるものではなく、図７に示すようなミラー７０を用いることができる。
ミラー７０は、入射光と反射光の光路が重ならないように１８０度の反射を行う。
ミラー７０は、投光部１５からの測定光が入射し、反射した測定光を出射する面７７が、プローブ管の内部中空側に位置するように配置されている。
このミラー７０の面７７には、パージガス案内部材７１（パージガス案内部材の一例）が取り付けられている。

パージガス案内部材７１は、先端部パージガス供給管が接続されるパージガス導入口７２（パージガス導入口の一例）、投光部からの測定光を通過させる第１貫通孔７３（貫通孔の一例）、反射した測定光を受光部側に通過させる第２貫通孔７４（貫通孔の一例）、パージガス導入口７２と第１貫通孔７３及び第２貫通孔７４とを連通する第１凹部７５及び第２凹部７６を有している。

第１貫通孔７３及び第２貫通孔７４は、測定光の光路が含まれるように、内径が設定されるものであり、小さい内径とすることにより、供給するパージガスの流量を少なくすることが可能である。ただし、投光部及び受光部を備える分析ユニット及びミラー７０の取付精度や校正時の光軸調整を容易にするために、測定光の光路径に比して大きい内径とすることが好ましい。

第１凹部７５及び第２凹部７６は、パージガス導入口７２から第１貫通孔７３及び第２貫通孔７４までの距離が同一になるように、パージガス導入口７２と第１貫通孔７３及び第２貫通孔７４を連通する流路であって、パージガス案内部材７１のミラー７０に接する面７８に形成された凹部で構成されている。

前述した実施形態と同様に、パージガス案内部材７１のパージガス導入口７２を通過したパージガスは、第１凹部７５及び第２凹部７６によって構成される案内部を通じて第１貫通孔７３及び第２貫通孔７４に流入する。

パージガス案内部材７１の第１貫通孔７３及び第２貫通孔７４に流入したパージガスは、ミラー７０の測定光の光路上に位置する面７７に当接し、プローブ管の内部中空側に流出する。
このことにより、試料ガスがミラー７０の表面７７に到達することが防止でき、ミラー７０の汚染及び腐食などを防止できる。
ミラー７０の形状は、図示したものに限定されるものではないことは言うまでもない。

（他の実施形態）
投光部と受光部が配管側壁を挟んで対向する位置に取り付けられている場合についても、本発明の構成を適用することができる。たとえば、一方に投光部を含むユニットを備え、他方に受光部を含むユニットを備える構成とすることができる。
このような場合にも、投光部を含むユニット及び受光部を含むユニットのそれぞれに、試料ガスが到達することを防止するためにパージガスを常時供給するとともに、間欠的にパージガスよりも高圧でパージガスを供給するパージガス供給部を設けることにより、各ユニットへの粉塵の付着を防止し、測定精度を高めることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

本発明は、配管内を流れる試料ガス中の所定成分の濃度を分析するために配管内に配置されるガス分析用プローブを備えるガス分析装置に広く適用できる。

１ ガス分析装置
１１ プローブ管
１２ 分析ユニット
３１ 先端部パージガス供給管
２０ リフレクタ
４０ パージガス案内部材
４１ パージガス導入口
４２ 第１貫通孔
４３ 第２貫通孔
４４ 第１凹部
４５ 第２凹部

Claims (9)

1. 測定領域内の試料ガスに対して測定光を投光し及び／または前記測定領域からの前記測定光を受光するための光学系部材と、
   前記光学系部材の前記測定光の光路上に位置する表面に前記試料ガスが到達することを防止するためにパージガスを常時供給するとともに、間欠的に前記パージガスよりも高圧でパージガスを供給するパージガス供給部と、
   を備えるガス分析装置。
2. 前記間欠的に高圧のパージガスを供給する流路は、前記常時供給されるパージガスの流路と同一である、請求項１に記載のガス分析装置。
3. 前記パージガスは、前記光学系部材の前記測定光の光路上に位置する表面に沿って、前記測定光の光軸が通過する部分に供給される、請求項１または２に記載のガス分析装置。
4. 前記光学系部材の前記測定光の光路上に位置する表面に取り付けられ、前記測定光の光路を連通する貫通孔と、前記パージガス供給部からのパージガスを前記貫通孔に案内するパージガス案内部とを有するパージガス案内部材をさらに備える、請求項１〜３に記載のガス分析装置。
5. 前記光学系部材は、前記測定領域に前記測定光を投光する投光部及び前記測定領域からの前記測定光を受光する受光部を有する第１光学系部材と、前記投光部から投光される前記測定光を前記受光部に反射するリフレクタを有する第２光学系部材とを備え、
   前記パージガス案内部材は、前記第２光学系部材の前記表面に取り付けられ、前記パージガス案内部材の前記貫通孔は、前記第１光学系部材から前記第２光学系部材に入射する測定光を通過させる第１貫通孔と、前記第２光学系部材から前記第１光学系部材に反射する測定光を通過させる第２貫通孔とを有している、請求項１〜４に記載のガス分析装置。
6. 前記パージガス案内部材は、パージガス導入口と、前記パージガス導入口から前記第１貫通孔及び第２貫通孔までの距離が同一になるように前記パージガス導入口と前記第１貫通孔及び第２貫通孔とを連通する案内部を有する、請求項５に記載のガス分析装置。
7. 前記案内部は、前記パージガス案内部材の前記第２光学系部材側の面に形成された凹部と、前記第２光学系部材の前記表面との間に形成された空間である、請求項６に記載のガス分析装置。
8. 前記案内部を通過するパージガスの流路の少なくとも一部が、前記第１貫通孔及び第２貫通孔の少なくも中央を通過することを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載のガス分析装置。
9. 試料ガスを導入して所定の測定領域を構成するとともに、前記測定領域に導入された試料ガスに測定光を投受光するための光路を構成する内部中空を備え、前記試料ガスの流路に交差するように配置されるプローブ管をさらに備え、
   前記第１光学系部材は前記プローブ管の一方に取り付けられ、前記第２光学系部材は前記プローブ管の他方に取り付けられることを特徴とする、請求項５〜８のいずれかに記載のガス分析装置。

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