JP6451438B2 - レーザー分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、配管や炉の周壁に接続して設けられ、レーザー光を照射することにより配管内や炉内のガス分析を行うレーザー分析装置に関する。

転炉で発生した排ガスを集塵し、非燃焼で可燃性ガスを回収する装置および回収方法が知られている。転炉精錬時に発生する排ガスは、一酸化炭素を高濃度に含むガスとなる。この転炉排ガスを処理する装置として、従来、一酸化炭素を燃焼させずに回収する非燃焼型排ガス処理装置が利用されている。
この非燃焼型排ガス処理装置として例えば、非特許文献１に記載のＯＧ方式転炉排ガス回収装置が用いられている。

転炉における精錬においては、転炉に溶銑を装入し、転炉吹錬によって主に脱炭精錬を行う。精錬完了後に溶鋼を出鋼するとともにスラグを排滓し、次の精錬のために溶銑を装入する。以上のような転炉精錬サイクルの中で高濃度の一酸化炭素を含む排ガスが多量に発生するのは吹錬中であり、非吹錬時に排ガスは発生しない。また、吹錬開始直後において、排ガス発生量が急激に増大するが、吹錬開始直後の排ガス中には高濃度の酸素が含まれ、一酸化炭素濃度は高くない。吹錬開始から時間が経過するにつれて排ガス中の酸素濃度は低下し、一酸化炭素濃度が増大する。
吹錬開始後、排ガス中の一酸化炭素濃度が高くない時点から排ガスを回収すると、回収した排ガスの燃料ガスとしての品位が低下するので好ましくない。このため、通常、以下の特許文献１に記載のように、転炉吹錬開始時の排ガスを大気中に放散し、転炉炉頂の輻射部の排ガス経路にガス中ＣＯ濃度分析計（炉頂ＣＯ分析計）を設け、排ガス中の一酸化炭素濃度を測定し、一酸化炭素濃度が所定濃度以上に上昇した時点で排ガス回収を開始している。

上述のように吹錬開始直後は排ガス中の酸素濃度が高いが、排ガス経路中に破損などが生じて排ガスに外気が混入すると排ガス中の酸素濃度が増大することがある。排ガス中の酸素濃度が高いときに排ガスを回収すると、排ガスの成分が爆発限界を超える可能性がある。このため、安全性の観点から、転炉炉頂輻射部の排ガス経路にガス中酸素濃度分析計（炉頂酸素分析計）を設けるとともに、湿式集塵後の煙道にもガス中酸素濃度分析計（炉下酸素分析計）を設け、これら２箇所の排ガス中の酸素濃度がいずれも所定値以下となった場合のみ排ガスを回収している。
例えば、吹錬開始後、炉頂ＣＯ分析計で計測した一酸化炭素濃度が例えば２５％以上、かつ、炉頂酸素分析計と炉下酸素分析計で計測した２箇所の排ガス中酸素濃度が一定濃度以下、例えば、２％以下となる条件が成立した場合に初めて排ガスの回収を開始する。

前述の転炉排ガス中の酸素濃度分析においては、煙道（排ガス経路）内のガスをサンプリングし、分析する方法が一般的になされている。例えば、湿式サンプラを用いた磁気式酸素分析計が用いられる。水流を用いて煙道からガスをサンプリングし、ドレンセパレーター、ガスクーラー、さらにドレンセパレーターを経由して磁気式酸素分析計にサンプリングガスを導入し、サンプルガス中の酸素濃度を測定することができる。
このような従来の分析方法では、炉下酸素分析計の分析応答遅れが存在するため、転炉吹錬開始後、排ガスを回収開始する時期が遅れる問題があり、可燃性ガスである転炉排ガスを十分に有効利用できていない問題があった。

また、ガス分析計として測定ガス中にレーザー光を集光照射し、該レーザー光の光量変化からガス濃度を測定するレーザー式ガス分析計が例えば以下の特許文献２、３に開示されている。

特開平５−２０９２１２号公報 特開２００２−２７７３９１号公報 特開２００７−１７０８４１号公報 国際公開第２０１３／１７９４３２号

日本鉄鋼協会編「第３版鉄鋼便覧ＩＩ製銑・製鋼」第４６２頁

これまで転炉ガス回収装置に上記のようなレーザー式ガス分析計を適用した例がなかったので、本願発明者らは特許文献４に開示したようにレーザー式ガス分析計を適用し、排ガス経路におけるガス中酸素分析の分析応答遅れを低減し、転炉排ガス回収量の増大を図った。

図７（Ａ）は特許文献４に記載したレーザー式ガス分析計の第１の例を示すもので、煙道を構成する配管１００に設けられたレーザー照射部１０１およびレーザー受光部１０２と演算処理装置１０３を備えてガス分析装置１０５が構成されている。この図の構成において配管１００の周壁の一側を貫通した導入管１０６の外側にレーザー照射部１０１が接続され、周壁の他側を貫通した検出管１０７の外側にレーザー受光部１０２が接続され、導入管１０６の先端と検出管１０７の先端が対向配置されている。

図７（Ｂ）は特許文献４に記載したレーザー式ガス分析計の第２の例を示すもので、配管１００に設けられたレーザー照射部１０１とレーザー受光部１０２と演算処理装置１０３を備えてガス分析装置１０５が構成されている点は同等構造である。この図の構成において、配管１００の周壁の一側を貫通した導入管１０８は先の例の導入管１０６よりも長く形成され、配管１０の他側を貫通した検出管１０９は先の例の検出管１０７よりも長く形成されている。導入管１０８の一部と検出管１０９の一部にパージガスの供給装置１１０が接続され、導入管１０８の先端と検出管１０９の先端から配管１００内にパージガスを供給しつつガス中酸素濃度の測定が出来るようになっている。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示す構成のレーザーガス分析装置１０５を備えることで、煙道を構成する配管１００内を流れる排ガス中の酸素濃度について分析応答遅れを生じることなく計測することが可能となった。また、配管１００の内径が大きくなった場合、排ガス中に含まれるダストや水滴などの異物の存在によりレーザー光の散乱や反射を起こすので、図７（Ｂ）に示す如く配管１００の中央部側まで延出する長い導入管１０８と検出管１０９を用いる構成によりそれらの影響を抑制することができる。

ところが、転炉に接続される配管１００には、転炉の稼動や周辺設備の稼動あるいは内部を通過するガスの有無などに応じ、微振動あるいは変形が発生する。そして、配管１００を貫通するように設けられている導入管１０６、１０８、検出管１０７、１０９に長期的微振動が作用し、配管１００の変形等の影響が加わると、レーザー照射部１０１とレーザー受光部１０２の対向位置がずれることがありレーザー光の光軸ずれに伴う光量の低下により、測定誤差が大きくなるか、場合によっては測定不能となる問題があった。
このため、定期的にレーザー式ガス分析装置のメンテナンスが必要であり、メンテナンスの度にレーザー照射部１０１とレーザー受光部１０２の光軸ずれを修正する必要があった。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、配管や炉の周壁が振動あるいは変形することがあってもレーザー光の光軸ずれや位置ずれを生じ難い構成とすることができ、光軸ずれや位置ずれに伴う測定精度の低下を防止できるとともに、光軸ずれや位置ずれを抑制することでメンテナンス時の作業性を向上させたレーザー分析装置の提供を目的とする。

本発明は、前記課題を解決する手段として、以下の構成を有する。
（１）本発明のレーザー分析装置は、配管または炉の周壁の一側に形成された挿通孔を遊挿して設けられた第１のインサーションチューブと、前記周壁の他側に形成された挿通孔を遊挿して設けられ、前記第１のインサーションチューブに対向するように設けられた第２のインサーションチューブと、前記第１のインサーションチューブを介しレーザー光を前記周壁の内側空間に照射する発光部と、前記内側空間を通過した前記レーザー光を前記第２のインサーションチューブを介し受光する受光部とを備え、前記第１のインサーションチューブが第１の架台に支持された管体に接続され、前記第２のインサーションチューブが第２の架台に支持された管体に接続され、前記第１の架台と前記第２の架台が前記周壁とは別個に基礎に支持されるとともに、前記インサーションチューブが前記挿通孔を遊挿した部分に形成されている隙間が前記インサーションチューブに外挿された伸縮管によって覆われ、記伸縮管を延長するように前記管体が前記インサーションチューブに外挿され、前記管体の外端が前記インサーションチューブの外側に配置された封止板で閉じられ、前記伸縮管と前記インサーションチューブとの間に形成されている空間部が前記封止板で閉じられる一方、前記封止板で閉じられた部分よりも外側に延在された前記インサーションチューブの外側端に前記発光部あるいは前記受光部が取り付けられ、前記管体を前記架台が支持することで前記インサーションチューブが前記架台に片持支持され、前記伸縮管と前記管体との接続部分が前記架台に支持されたたことを特徴とする。

周壁の挿通孔を遊挿した第１と第２のインサーションチューブが周壁とは別個に基礎に支持された管体に接続されているため、第１と第２のインサーションチューブは周壁の振動や変形による影響を受けない。このため、長期間の使用によってもインサーションチューブの位置ずれや角度ずれを生じることがなく、インサーションチューブに接続された発光部と受光部の位置ずれや角度ずれも生じない。従って、レーザー光の光軸の位置ずれや角度ずれを引き起こすことなくガス分析を行うことができ、測定誤差を生じ難く、測定不能の状態に陥ることがないレーザー分析装置を提供できる。また、光軸ずれや位置ずれを生じ難いので、受光部と発光部の光軸ずれや位置ずれの修正作業が不要となりメンテナンス時の作業性が向上する。
また、インサーションチューブが周壁の挿通孔を遊挿した部分の隙間は伸縮管を備えた遮蔽機構が覆うので、隙間の部分を外部から遮断することができ、配管や炉などの内側空間に存在するガスを外部に出すことは無い。
伸縮管に接続された管体の外側開口部を封止板で覆うことにより、管体の外側端を封止板で閉じることができる。これにより、インサーションチューブの外側に伸縮管と管体により覆われて形成される空間部を封止板で閉じることができ、インサーションチューブの挿通孔遊挿部分の隙間を外部から隔離できる。

周壁の外側に位置するインサーションチューブの外周部と発光部または受光部をそれぞれの架台によって支持された管体によって支持し、各架台を基礎で支持することにより周壁とは別個にインサーションチューブと発光部および受光部を安定支持できる。このため、配管や炉の周壁に振動あるいは位置ずれを生じることがあってもインサーションチューブと発光部および受光部の位置ずれは起こり難く、角度ずれも生じ難い。このため、測定誤差を生じ難く、測定不能の状態に陥ることがないレーザー分析装置を提供できる。

伸縮管の一端側で挿通孔の開口周縁部に接続し、伸縮管の他端側を閉じることによりインサーションチューブの挿通孔遊挿部分の隙間を外部から隔離できる。このため、伸縮管内を流れる排ガスが前記隙間を介し外部に出ることはない。また、周壁の振動や位置ずれは伸縮管に伝わるが、伸縮管の他端側は架台に支持され、インサーションチューブと分離されているので、伸縮管の振動や位置ずれはインサーションチューブには伝わらない。

（２）本発明において、前記空間部から前記インサーションチューブの遊挿部分を介し前記周壁の内側に向けてパージガスを流すパージガス供給手段が接続された構成を採用できる。
空間部からインサーションチューブの遊挿部分を介して周壁内部側にパージガスを供給することで遊挿部分を介して外部に出ようとするガスを阻止することができ、配管内や炉内からのガスの漏洩を防止できる。
（３）本発明において、前記伸縮管の一端側が延長管を介し前記挿通孔の開口周縁部に接続された構成を採用できる。
（４）本発明において、前記延長管より前記伸縮管が長く形成された構成を採用できる。

本発明は、周壁に形成された挿通孔を遊挿する第１のインサーションチューブと、周壁に形成された他の挿通孔を遊挿して前記第１のインサーションチューブに対向する第２のインサーションチューブを周壁とは別に基礎に支持させたので、インサーションチューブが周壁の振動や変形の影響を受け難く、発光部と受光部に接続されたインサーションチューブに位置ずれや角度ずれを生じ難い。このため、長期間使用してもレーザー光の照射と受光の位置関係に角度ずれや位置ずれを生じることが無く、光軸ずれによる光量の低下を抑制し、優れた分析精度を長期間維持できるレーザー分析装置を提供できる効果がある。
また、レーザー光の発光部と受光部の位置関係において光軸ずれや位置ずれを生じ難いので、長期間使用してもメンテナンス時の修正作業が不要となり、メンテナンス時の作業性を向上できる効果がある。

本発明に係る第１実施形態のレーザー分析装置が適用される転炉排ガス回収装置の一例を示す概略図。 同転炉排ガス回収装置に設置された第１実施形態のレーザー分析装置を示す側面図。 同レーザー分析装置の一部構成を示すもので、（Ａ）は図２の矢印ＥＥ’に沿う第１の架台の側面図、（Ｂ）は図２の矢印ＦＦ’に沿う第２の架台の側面図、（Ｃ）は図２の矢印ＧＧ’に沿う第１のインサーションチューブ支持部分を示す側面図。 同レーザー分析装置の要部を示す断面図。 同レーザー分析装置の一部構成を示すもので、（Ａ）は図４の矢印ＬＬ’に沿うフランジ板の側面図、（Ｂ）はインサーションチューブ支持部分を示す平面図。 同レーザー分析装置の一部構成を示すもので、（Ａ）は図４の矢印ＭＭ’に沿う封止板の側面図、（Ｂ）は図４の矢印ＮＮ’に沿う蓋板の側面図。 従来のレーザー分析装置を示すもので、（Ａ）は第１の例を示す断面図、（Ｂ）は第２の例を示す断面図。

以下、第１実施形態に係るレーザー分析装置を転炉排ガス回収装置に適用した例を挙げて本発明の詳細について説明する。
本実施形態のレーザー分析装置を採用したＯＧ方式転炉排ガス回収装置の全体構成を図１に示す。
転炉１の炉頂部分にフード２が接続され、このフード２に輻射部３を介して２段のベンチュリースクラバー（集塵装置）４が接続され、２段目のベンチュリースクラバー４の後段に誘引送風機５を介し煙道を構成するための配管１１が接続されている。配管１１の途中部分に順に分岐路１１Ａと分岐路１１Ｂが形成され、分岐路１１Ｂには放散塔８が接続されている。分岐路１１Ａは分岐路１１Ｂの途中部分に接続されている。分岐路１１Ｂにおいて配管１１から分岐された部分に第１の三方弁６Ａが設けられ、配管１１において分岐路１１Ｂの分岐部分より若干下流側に第２の三方弁６Ｂが設けられ、分岐路１１Ａの内部に第３の三方弁７が設けられている。
配管１１の下流端側に回収弁９が設けられ、その下流側に接続管１２を介しガスホルダー１０が接続されている。

三方弁６Ｂで配管１１の流路を閉じ、三方弁７で分岐路１１Ａを閉じ、三方弁６Ａを開放して分岐路１１Ｂの流路を開放することで配管１１に流入された排ガスは放散塔８を介し大気中に放散される。三方弁６Ｂで配管１１の流路を開放し、三方弁６Ａで分岐路１１Ｂの流路を閉じることで配管１１内の排ガスは回収弁９と接続管１２を経由してガスホルダー１０に至る。
以上のように三方弁６Ａ、６Ｂを操作することにより、転炉１から排出された排ガスをガスホルダー１０に導くか、あるいは放散塔８から大気中に放散するかを選択することができる。
上述の通り、転炉１からの排ガスは上流側である転炉１から下流側である放散塔８あるいはガスホルダー１０に向かって流される。以下、転炉１から放散塔８あるいはガスホルダー１０までの排ガスの流れる経路を総称して排ガス経路という。

転炉１の炉頂側において、１段目のベンチュリースクラバー４が設けられている位置より上流側の排ガス経路である輻射部３に、第１のガス中酸素濃度分析計（以下炉頂酸素分析計という）２１とガス中ＣＯ濃度分析計（以下炉頂ＣＯ分析計という）２２が組み込まれている。また、２段目のベンチュリースクラバー４より下流側の排ガス経路である配管１１に第２のガス中酸素濃度分析計（以下炉下酸素分析計という）２３が組み込まれている。この炉下酸素分析計２３は誘引送風機５の下流側の配管１１に組み込まれている。

転炉排ガスをガスホルダー１０に回収するか、あるいは放散塔８を経由して大気中に放散するのかの判断については、排ガスのガス分析結果によって行う。例えば、炉頂ＣＯ分析計２２で分析した排ガス中の一酸化炭素濃度が２５％以上であって、炉頂酸素分析計２１と炉下酸素分析計２３で分析した排ガス中酸素濃度がいずれも２％以下であることを回収条件とし、回収条件が成立した場合に排ガスをガスホルダー１０に回収する。
条件が１つでも外れた場合は回収条件が非成立となり、排ガスを放散塔８から大気中に放散する。なお、上記回収条件は一例であり、設備ごとに適宜変更することができる。

上述したように、転炉吹錬開始時には転炉排ガス中の酸素濃度が高く、一酸化炭素濃度が低いため、転炉排ガスを放散塔８から放散する。
吹錬の経過とともに、炉頂酸素分析計２１、炉下酸素分析計２３で分析するガス中の酸素濃度が低下し、炉頂ＣＯ分析計２２で分析する排ガス中の一酸化炭素濃度が上昇する。そして、分析したガス成分が回収条件成立に至ったときに、三方弁６Ａ、６Ｂを回収側に操作するとともに回収弁９を開とし、ガスホルダー１０への排ガス回収を開始する。

本実施形態では、炉下酸素分析計２３として、配管１１の排ガス中にレーザー光を照射し、そのレーザー光の光吸収による光量変化からガス濃度を測定する方式であって、図２に詳細構造を示すレーザー分析装置が設けられている。
本実施形態のレーザー分析装置２３は、詳細には、図２に示すように煙道を構成する水平配置された配管１１の途中部分を横断面視した場合、周壁１１ａの直径方向一側に形成された挿通孔１１ｂを若干の隙間ｄをあけて遊挿し、水平に設置された第１のインサーションチューブ２５と、第１のインサーションチューブ２５の外端部に接続された発光部２６を備えている。また、図２の周壁１１ａの直径方向他側に形成された挿通孔１１ｃを遊挿して水平に設置された第２のインサーションチューブ２７と、第２のインサーションチューブ２７の外端部に接続された受光部２８と、受光部２８に接続された演算処理装置２９が設けられている。

前記発光部２６は測定したい空間に向けて測定用レーザー光３０を照射する機能を有し、受光部２８は前記測定したい空間を透過した測定用レーザー光３０を検出する機能を有する。発光部２８から発するレーザー光３０の波長を連続的に変化させながら測定空間に照射し、この結果得られる受光部２８からの出力信号を演算処理装置２９で分析および演算することにより検出対象である分子や原子の平均濃度および平均温度のデータを得ることができる。
本実施形態では配管１１の内側空間Ｓを転炉１からの排ガスが通過するので、測定用レーザー光３０は第１のインサーションチューブ２５の先端部２５ａから内側空間Ｓに出た後、第２のインサーションチューブ２７の先端部２７ａに入るまでの間に、排ガスの影響を受け、その後、受光部２８に至る。

第１のインサーションチューブ２５は、配管１１の半径より若干長いチューブから構成され、その先端部２５ａを配管１１の中心部近くに望ませ、その基端部２５ｂを配管１１の外側に突出させて水平に設置されている。第１のインサーションチューブ２５はその基端部２５ｂを配管１１とは別個の基礎Ｇに支持されている鉄骨組構造の架台３３により支持されている管体２４に接続されている。

架台３３の上端部において管体２４側に矩形状の枠材３３ａを介し門型フレーム３３Ａが立設され、この門型フレーム３３Ａの頂部中央に互いに離間した支持片３３Ｂ、３３Ｂが設けられ、これらの支持片３３Ｂ、３３Ｂ間に挟まれるように管体２４が支持されている。対になる支持片３３Ｂ、３３Ｂは門型フレーム３３Ａの上面側において配管１１に近い位置と配管１１から遠い位置にそれぞれ形成され、合計４つの支持片３３Ｂにより管体２４が位置決めされている。
従って、管体２４は門型フレーム３３Ａの頂部中央に設置されるとともに、４つの支持片３３Ｂに挟まれた状態で固定され、水平に支持されており、第１のインサーションチューブ２５は管体２４に接続され、水平に片持支持されている。
第１のインサーションチューブ２５の一端側は管体２４を挿通して管体２４の外側に延在され、管体２４の外側端に一体化されているフランジ板４４Ａを挿通して該フランジ板４４Ａに隣接されている封止板４４Ｂに接合されている。この接合構造については後に詳述する。

第１のインサーションチューブ２５が配管１１の挿通孔１１ｂを遊挿した部分の外側には、周壁１１ａの外面に密着して挿通孔１１ｂの開口周縁部を覆う蓋板３５が設けられている。この蓋板３５は図６（Ｂ）に示すように正面視正方形状であり、その中央に形成されている透孔３５ａに第１のインサーションチューブ２５が若干の隙間をあけて遊挿されている。
蓋板３５の外側には第１のインサーションチューブ２５の外径よりも内径の若干大きな短尺の延長管３６が設けられ、この延長管３６が第１のインサーションチューブ２５に外挿されている。延長管３６の一端側は蓋板３５の透孔３５ａを通過して挿通孔１１ｂの開口周縁部に接続され、延長管３６の他端側にはリング板状の接続板３７が取り付けられている。なお、図４に第１のインサーションチューブ２５の挿通部分の拡大構造を示すが、図４は図２に示す第１のインサーションチューブ２５を見る方向と反対方向から第１のインサーションチューブ２５とその周囲部分を描いている。

前記接続板３７の外側に金属製の蛇腹管からなる伸縮管３８が接続されている。伸縮管３８はその両端開口部にリング板状のフランジ板３９、４０が接続され、伸縮管３８は一方のフランジ板３９を延長管３６側の接続板３７に突き合わせて第１のインサーションチューブ２５に外挿されている。突き合わせて重ねられた接続板３７とフランジ板３９は両者を貫通して一体化する図示略の複数の連結ボルトにより接合されている。なお、伸縮管３８の一例としてステンレス鋼製の蛇腹管を例示できる。

延長管３６、接続板３７、フランジ板３９、伸縮管３８、フランジ板４０、４１は、いずれも第１のインサーションチューブ２５に対し若干の隙間をあけて外挿されている。このため、第１のインサーションチューブ２５の外周側には、挿通孔１１ｂの開口周縁部から延長管３６の内周部と接続板３７の内周部と伸縮管３８の内周部と管体２４の内周部、フランジ板４４Ａの内周部と封止板４４Ｂに至る空間部Ｋが形成されている。この空間部Ｋは、配管１１側において、挿通孔１１ｃを介し配管１１の内側空間に連通されているが、配管１１から離れた側において、第１のインサーションチューブ２５に一体化されている封止板４４Ｂにより閉じられている。
以上の構成において、蓋板３５、延長管３６、接続板３７、フランジ板３９、伸縮管３８、フランジ板４０、４１、管体２４、フランジ板４４Ａ、封止板４４Ｂにより、挿通孔１１ｂの開口部の隙間ｄを外部から隔離するための遮蔽機構Ｈが構成されている。

なお、前記空間部Ｋにはパージガスを流しておくことが好ましいので、一例として、延長管３６の外周壁の一部にパージガス供給装置３４に接続される供給管３４ａを接続し、窒素ガスなどのパージガスを空間部Ｋに供給する構成とされている。

フランジ板４０、４１と封止板４４Ｂの下方に第１の架台３３の上部側から延出形成された支持台３３Ｃが形成され、図６（Ａ）に示すようにフランジ板４０とフランジ板４１が支持台３３Ｃの上に載置され、支持台３３Ｃに連結された索条体４２によってフランジ板４０とフランジ板４１が固定されている。
第１のインサーションチューブ２５の基端部側には観測用レーザー光の中継器４３が複数枚のフランジ板４４Ａ、封止板４４Ｂ、フランジ板４４Ｃを介し接続されている。そして、この中継器４３の外側に観測用レーザー光の発光部（発光ユニット）２６が接続されている。
また、周壁１１ａにおいて第１のインサーションチューブ２５が外側に突出された部分の上方に第１のインサーションチューブ２５とその基端側の部分および中継器４３と発光部２６を覆うように庇型のカバーユニット４６が設置されている。

ここまで、図２に示す周壁１１ａの一側に設けられている第１のインサーションチューブ２５と発光部２６およびそれらの周辺機器の構造について説明したが、周壁１１ａの他側に第２のインサーションチューブ２７と受光部２８およびそれらの周辺機器が設けられている。第２のインサーションチューブ２７とその支持構造並びにその周辺構造については、第１のインサーションチューブ２５とその支持構造並びにその周辺構造と方向が異なるのみで構造は同等である。よって、方向のみが異なるが、同一の構成要素については同一の符号を付してそれらの説明を簡略化する。

第２のインサーションチューブ２７は、第１のインサーションチューブ２５と同等の長さに構成され、その先端部２７ａを配管１１の中心部近くに望ませ、その基端部２７ｂを配管１１の外側に突出させて水平に設置されている。第２のインサーションチューブ２７は第１のインサーションチューブ２５と対向するように周壁１１ａを遊挿して水平に配置されている。
第２のインサーションチューブ２７はその基端部２７ｂを配管１１とは別個の基礎Ｇに支持されている鉄骨組構造の架台３３により支持されている管体２４に接続されている。この架台３３は先の例の架台３３と同等構造で設置位置と設置方向のみが異なる。即ち、門型フレーム３３Ａと支持片３３Ｂ、３３Ｂを備えこれらにより管体２４が支持されている。

第２のインサーションチューブ２７が周壁１１の挿通孔１１ｃに遊挿されている構造についても第１のインサーションチューブ２５の構造と同等であり、蓋板３５、延長管３６、接続板３７、伸縮管３８、フランジ板３９、４０、４１、フランジ板４４Ａ、封止板４４Ｂ、フランジ板４４Ｃが設けられている点についても第１のインサーションチューブ２５の周辺構造と同等である。
第２のインサーションチューブ２７においては、その基端部側に中継器４３を介して受光部２８が接続されている点が異なり、受光部２８に演算処理装置２９が接続されている点が異なるが、その他の構造は先の第１のインサーションチューブ２５の周辺構造と同等である。
以上の構成において、第２のインサーションチューブ２７に対し、蓋板３５、延長管３６、接続板３７、フランジ板３９、伸縮管３８、フランジ板４０、４１、４４Ａ、封止板４４Ｂが設けられているので、これらにより、挿通孔１１ｂの開口部の隙間を外部から隔離するための遮蔽機構Ｈが構成されている。

以上説明の構造によれば、配管１１とは個別に基礎Ｇに設けた架台３３に支持された管体２４によって第１のインサーションチューブ２５が片持支持され、同じく基礎Ｇに設けた他の架台３３に支持された管体２４によって第２のインサーションチューブ２７が片持支持されている。このため、第１のインサーションチューブ２５を支持した管体２４を支持した架台３３を第１の架台と呼称し、第２のインサーションチューブ２７を支持した管体２４を支持した架台３３を第２の架台と呼称できる。
第１のインサーションチューブ２５を挿通孔１１ｂに遊挿し、第２のインサーションチューブ２７を挿通孔１１ｃに遊挿しているので、配管１１が振動または微小位置ずれることがあっても、配管１１とインサーションチューブ２５、２７が相互干渉することがなく、インサーションチューブ２５、２７が配管１１の影響を受けて位置ずれや角度ずれを起こすことがない。第１のインサーションチューブ２５と第２のインサーションチューブ２７は配管１１とは個別の基礎Ｇに支持された第１の架台３３と第２の架台３３により支持されているので、配管１１が振動し、位置ずれしてもインサーションチューブ２５、２７の位置ずれ、角度ずれは生じない。
また、長期間の使用によってもインサーションチューブ２５、２７に位置ずれや角度ずれを生じない。インサーションチューブ２５、２７の位置ずれや角度ずれが生じないので、発光部２６と受光部２８の相対位置ずれ、相対角度ずれも生じない。

従って、レーザー光の光軸の位置ずれや角度ずれを引き起こすことなくガス分析を長期間行うことができ、測定誤差を生じ難く、測定不能の状態に陥ることがないレーザー分析装置２３を提供できる。また、長期間使用しても光軸ずれや位置ずれを生じ難いので、光軸ずれや位置ずれの修正作業が不要となり、メンテナンス時の作業性が向上する。
一般市販のレーザー分析装置においては、光軸が３度程度ずれた場合でも計測値が変わるか計測不能となる場合があるので、上述の構造は極めて有効である。

次に、インサーションチューブ２５を挿通孔１１ｂに遊挿し、インサーションチューブ２７を挿通孔１１ｃに遊挿した構造としていると、これら挿通孔１１ｂ、１１ｃとインサーションチューブ２５、２７の間に隙間ｄを生じる。そして、これらの隙間ｄを介し、配管１１内を流れる排ガスが配管１１の外側に出るおそれを有するが、これら隙間ｄの外側は空間部Ｋに連通され、空間部Ｋは封止板４１で閉じられているので、配管１１の外部に排ガスが漏れることはない。
また、延長管３６の外周壁にパージガスの供給管３４ａを接続すると、空間部Ｋにパージガスを満たすことができ、このパージガスを空間部Ｋ側から挿通孔１１ｂ、１１ｃを介し配管１１の内側に流すようにするならば、配管１１の内側空間に存在している排ガスが空間部Ｋ側に流れ込まないようにパージガスでブロックすることができ、排ガスの外部漏洩を確実に防止できる。

また、前記の構造において、インサーションチューブ２５、２７のそれぞれの外側に伸縮管３８を設けているので、基礎Ｇに支持された架台３３、３３によってインサーションチューブ２５、２７を安定支持した状態で、配管１１に振動や位置ずれなどを生じても、伸縮管３８がこれら振動や位置ずれを吸収し、インサーションチューブ２５、２７側に振動や位置ずれによる影響を与えない。即ち、配管１１に振動や位置ずれを生じると、これらが伸縮管３８までは伝わるが、伸縮管３８が変形することでこれらの振動や位置ずれを吸収し、インサーションチューブ２５、２７に振動や位置ずれによる影響を与えない。
伸縮管３８の外側の端部に接続されているフランジ板４０、４１、封止板４４Ｂは支持台３３Ｃを介し架台３３により支持されるので、伸縮管３８の外側端部も安定支持される。

ところで、先の実施形態では配管１１に取り付けるインサーションチューブ２５、２７を配管１１の中央部近くまで延出する長尺のチューブとしたが、本実施形態の構造は、インサーションチューブ２５、２７を図７（Ａ）に示す短尺のインサーションチューブとした場合に適用することもできる。図７（Ａ）に示すように配管１００の周壁を貫通して配管１００の内側に若干突出する短尺のインサーションチューブであっても、本発明を適用することが可能であり、配管１００の外側に突出するインサーションチューブを図７（Ａ）に示す構成より若干長く形成して配管１００とは別個の基礎に支持された管体２４に支持させてインサーションチューブを支持する構造に適用できる。

また、先の実施形態では配管１１にインサーションチューブ２５、２７を取り付けた構造について説明したが、配管１１に本発明を適用する代わりに、燃焼炉や焼鈍炉あるいは冷間圧延用調質炉などの周壁あるいはこれらの炉から雰囲気ガスを抜き出す配管に対し一側にインサーションチューブ２５を遊挿し、他側にインサーションチューブ２７を遊挿する構造とすることによって、配管以外の炉の周壁に本発明構造を適用することができる。
燃焼炉や調質炉などにおいても、炉内雰囲気中に含まれる酸素や一酸化炭素などの量に応じて炉の制御を行う場合があるので、本発明構造を適用し、レーザー光を用いて炉内雰囲気中のガス濃度や温度を計測することができる。

Ｈ…遮蔽機構、Ｇ…基礎、Ｋ…空間部、１…転炉、２…フード、３…輻射部、４…ベンチュリースクラバー、６Ａ、６Ｂ…三方弁、８…放散塔、１０…ガスホルダー、１１…配管、２３…炉下酸素分析計（レーザー分析装置）、２５…第１のインサーションチューブ、２５ａ…先端部、２５ｂ…基端部、２６…発光部、２７…第２のインサーションチューブ、２７ａ…先端部、２７ｂ…基端部、２８…受光部、２９…演算処理装置、３０…測定用レーザー光、３３…架台、３６…延長管、３８…伸縮管、３９、４０、４１、４４Ａ、４４Ｃ…フランジ板、４４Ｂ…封止板。

Claims (4)

1. 配管または炉の周壁の一側に形成された挿通孔を遊挿して設けられた第１のインサーションチューブと、前記周壁の他側に形成された挿通孔を遊挿して設けられ、前記第１のインサーションチューブに対向するように設けられた第２のインサーションチューブと、前記第１のインサーションチューブを介しレーザー光を前記周壁の内側空間に照射する発光部と、前記内側空間を通過した前記レーザー光を前記第２のインサーションチューブを介し受光する受光部とを備え、
   前記第１のインサーションチューブが第１の架台に支持された管体に支持され、前記第２のインサーションチューブが第２の架台に支持された管体に支持され、前記第１の架台と前記第２の架台が前記周壁とは別個に基礎に支持されるとともに、
   前記インサーションチューブが前記挿通孔を遊挿した部分に形成されている隙間が前記インサーションチューブに外挿された伸縮管によって覆われ、
   前記伸縮管を延長するように前記管体が前記インサーションチューブに外挿され、前記管体の外端が前記インサーションチューブの外側に配置された封止板で閉じられ、前記伸縮管と前記インサーションチューブとの間に形成されている空間部が前記封止板で閉じられる一方、
   前記封止板で閉じられた部分よりも外側に延在された前記インサーションチューブの外側端に前記発光部あるいは前記受光部が取り付けられ、前記管体を前記架台が支持することで前記インサーションチューブが前記架台に片持支持され、前記伸縮管と前記管体との接続部分が前記架台に支持されたことを特徴とするレーザー分析装置。
2. 前記空間部から前記インサーションチューブの遊挿部分を介し前記周壁の内側に向けてパージガスを流すパージガス供給手段が接続されたことを特徴とする請求項１に記載のレーザー分析装置。
3. 前記伸縮管の一端側が延長管を介し前記挿通孔の開口周縁部に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザー分析装置。
4. 前記延長管より前記伸縮管が長く形成されたことを特徴とする請求項３に記載のレーザー分析装置。

Images