WO2016174762A1 - レーザ式ガス分析計 - Google Patents

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    • G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers

Definitions

  • An analysis target gas including a measurement target gas is allowed to flow in the space, and at the time of calibration, the calibration gas introduction side valve and the calibration gas extraction side valve are controlled to open, and the introduction side valve and the n number of extraction side valves are controlled.
  • the laser gas analyzer is characterized in that the calibration gas is caused to flow in the measurement space of the gas cell by performing the closing control.
  • a second invention for solving the above-described problem is A gas introduction part having an opening disposed in a flow path through which the analysis target gas flows, and introducing the analysis target gas in the flow path through the opening; A gas cell in communication with the gas introduction part and having a measurement space into which an analysis target gas is introduced; A plurality of gas deriving portions communicating with the gas cell and deriving an analysis target gas from the measurement space of the gas cell; A calibration gas introduction unit that communicates near one end of the gas cell and introduces a calibration gas or a purge gas into the measurement space of the gas cell; A calibration gas deriving unit communicating near the other end of the gas cell and deriving a calibration gas or introducing a purge gas from the measurement space of the gas cell; An introduction side valve for opening and closing the gas introduction part; A plurality of outlet valves for opening and closing the plurality of gas outlets; A calibration gas introduction side valve for selecting either introduction of calibration gas or introduction of purge gas from the calibration gas introduction unit; A calibration gas derivation side valve for selecting either calibration gas de
  • a gas to be analyzed including a gas to be measured is caused to flow while flowing a purge gas to both ends of the measurement space, and at the time of calibration, the calibration gas introduction side valve introduces a purge gas, and the calibration gas outlet side valve derives a purge gas.
  • the laser gas analyzer is characterized in that the calibration gas is caused to flow into the measurement space of the gas cell by performing control and closing control of the introduction side valve and the plurality of outlet side valves.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a laser type gas analyzer 1 of the present embodiment.
  • a thick arrow indicates an electric signal path
  • a thin arrow indicates a flow path of a gas to be analyzed
  • a broken line indicates a control line to each valve. This arrow is also illustrated in FIGS.
  • the duct side gas introduction part 40 and the duct side gas lead-out part 50 are attached in advance to the duct 120, and then the cell side gas introduction part 22 is fixed to the duct side gas introduction part 40 via the introduction side valve 60.
  • the cell-side gas outlet 23 may be fixed to the duct-side gas outlet 50 via the outlet-side valve 70. In any case, the laser gas analyzer 1 of the present invention is finally obtained.
  • such a laser gas analyzer 2 has a gas introduction according to the present invention particularly by the duct side gas introduction part 40 and the cell side gas introduction part 22. And communicates with the gas cell 20 so that the flow path between the first cell side gas outlet 26 and the first duct side gas outlet 51 is located between the light emitting unit 10 and the cell side gas inlet 22. A first gas outlet part is formed, and a flow path between the second cell side gas outlet part 27 and the second duct side gas outlet part 52 is positioned between the cell side gas inlet part 22 and the light receiving part 30. The difference is that a second gas lead-out portion communicating with the gas cell 20 is formed.
  • the purge gas is blown around the calibration gas cell 150 and the purge gas is derived from the first cell side gas deriving unit 26 and the first duct side gas deriving unit 51 to form a purge gas flow in the vicinity of the calibration gas cell 150 for analysis.
  • the purge gas does not absorb the laser beam and thus has no effect on the measurement.
  • Laser gas analyzer 10 Light emitting unit 20: Gas cell 21: Measurement space 22: Cell side gas introducing unit 23: Cell side gas deriving unit 24: Calibration gas introducing unit 25: Calibration gas Deriving unit 26: first cell side gas deriving unit 27: second cell side gas deriving unit 28: purge gas introducing unit 30: light receiving unit 40: duct side gas introducing unit 41: opening 50: duct side gas deriving unit 51: first 1 duct side gas outlet 52: second duct side gas outlet 60: inlet side valve 70: outlet side valve 71: first outlet side valve 72: second outlet side valve 80, 130: calibration gas inlet side valve 90, 140: Calibration gas outlet side valve 100: Control unit 110: Analysis processing unit 120: Duct 121: Flow path 150: Calibration gas cell 151: Calibration gas measurement space 152: Calibration gas introduction unit 153: Calibration gas deriving unit

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Abstract

設置箇所から取り外すことなく校正可能な構造を採用して校正作業を容易にし、長期間の安定した分析の実現が可能なレーザ式ガス分析計を提供する。　発光部１０、ガスセル２０および受光部３０をダクト１２０の外側に配置する構成を採用するものであり、測定を行うときにはガスセル２０の測定空間２１内にダクト１２０から導入した分析対象ガスを流し、また、校正を行うときにはガスセル２０の測定空間２１内に校正ガスを流すレーザ式ガス分析計１とした。

Description

レーザ式ガス分析計
　本発明は、排ガスなどの分析対象ガスに含まれる測定対象ガスのガス濃度を測定するレーザ式ガス分析計に関する。
　レーザ式ガス分析計の先行技術が、例えば、特許文献１（特開２００９－４７６７７号公報）に開示されている。この先行技術のレーザ式ガス分析計は、煙道の内部を通過する排ガスのガス分析を行う。煙道の配管の壁には２個のフランジが対向位置にて固定される。これらフランジに発光部と受光部とがそれぞれ固定される。発光部が煙道内にレーザ光を出射し、煙道内の排ガス中の測定対象ガスにより吸光されたレーザ光を受光部が受光する。そして、このレーザ光の強度変化に基づいて、排ガス中の測定対象ガスの濃度が測定される。煙道内の排ガスを直接分析できるというメリットがある。
特開２００９－４７６７７号公報（発明の名称「レーザ式ガス分析計」，段落番号［００２９］～［００３１］，図１）
　先行技術のレーザ式ガス分析計を、特に船舶用ディーゼルエンジンの排ガスの監視に利用したいという要請があった。この監視の正確さを保証するため、レーザ式ガス分析計は、定期的に校正される必要がある。
　先行技術のレーザ式ガス分析計を校正する場合、校正ガスを用いてガス分析を行う必要がある。しかしながら、先行技術のレーザ式ガス分析計は、煙道を挟み、対向して発光部と受光部が設置されるため、測定空間は煙道内の空間である。船舶用ディーゼルエンジンの排ガスの監視の場合、航海中の煙道内には排ガスが常時流れていて煙道内に校正ガスを充填できない。したがって、先行技術のレーザ式ガス分析計は、設置状態における航海中の校正が不可能である。
　そこで、校正を行う場合、発光部と受光部を煙道から取り外して校正ガスを用いる校正を行い、再び煙道に発光部と受光部を取り付ける。この取り付けの際に再度の光軸調整も行われる。この校正作業は技術的に容易ではなく手間を要する。
　このように難しい校正作業を頻繁に行う必要があるため、先行技術のレーザ式ガス分析計を採用しにくいという問題があった。校正作業が簡単なレーザ式ガス分析計の開発が必要となった。
　本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、設置箇所から取り外すことなく校正可能な構造を採用して校正作業を容易にし、長期間の安定した分析の実現が可能なレーザ式ガス分析計を提供することにある。
　上記課題を解決する第１の発明は、
　分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
　前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが導入される測定空間を内部に有するガスセルと、
　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出するｎ個（ｎは自然数）のガス導出部と、
　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間に校正ガスを導入する校正ガス導入部と、
　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から校正ガスを導出する校正ガス導出部と、
　前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
　前記ｎ個のガス導出部を開閉するｎ個の導出側バルブと、
　前記校正ガス導入部を開閉する校正ガス導入側バルブと、
　前記校正ガス導出部を開閉する校正ガス導出側バルブと、
　前記導入側バルブ、前記ｎ個の導出側バルブ、前記校正ガス導入側バルブ、および、前記校正ガス導出側バルブの開閉を制御する制御部と、
　前記ガスセルの一端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間を通過するようにレーザ光を照射する発光部と、
　前記ガスセルの他端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間を通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
　を少なくとも備え、
　前記制御部は、測定時では前記校正ガス導入側バルブおよび前記校正ガス導出側バルブの閉制御を行うとともに前記導入側バルブおよび前記ｎ個の導出側バルブの開制御を行って前記ガスセルの前記測定空間内に測定対象ガスを含む分析対象ガスを流し、また、校正時では前記校正ガス導入側バルブおよび前記校正ガス導出側バルブの開制御を行うとともに前記導入側バルブおよび前記ｎ個の導出側バルブの閉制御を行って前記ガスセルの前記測定空間内に校正ガスを流すことを特徴とするレーザ式ガス分析計とした。
　また、上記の第１の発明では、
　分析対象ガスが流れる流路が形成されたダクトをさらに備え、
　前記ガス導入部および前記ｎ個のガス導出部が前記ダクトに連通する状態で一体に固定されることを特徴とするレーザ式ガス分析計としても良い。
　上記課題を解決する第２の発明は、
　分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
　前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが導入される測定空間を内部に有するガスセルと、
　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
　前記ガスセルの一方の端部付近で連通し、前記ガスセルの前記測定空間に校正ガスまたはパージガスの導入を行う校正ガス導入部と、
　前記ガスセルの他方の端部付近で連通し、前記ガスセルの前記測定空間から校正ガスの導出またはパージガスの導入を行う校正ガス導出部と、
　前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
　前記複数のガス導出部を開閉する複数の導出側バルブと、
　前記校正ガス導入部から校正ガスの導入またはパージガスの導入の何れかを選択する校正ガス導入側バルブと、
　前記校正ガス導出部から校正ガスの導出またはパージガスの導入の何れかを選択する校正ガス導出側バルブと、
　前記導入側バルブ、前記複数の導出側バルブ、前記校正ガス導入側バルブ、および、前記校正ガス導出側バルブの開閉を制御する制御部と、
　前記ガスセルの一端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間を通過するようにレーザ光を照射する発光部と、
　前記ガスセルの他端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間を通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
　を少なくとも備え、
　前記制御部は、測定時では前記校正ガス導入側バルブおよび前記校正ガス導出側バルブがともにパージガスを導入する切換制御および前記導入側バルブおよび前記複数の導出側バルブの開制御を行って前記ガスセルの前記測定空間の両端にパージガスを流しつつ測定対象ガスを含む分析対象ガスを流し、また、校正時では前記校正ガス導入側バルブがパージガスを導入して前記校正ガス導出側バルブがパージガスを導出する切換制御および前記導入側バルブおよび前記複数の導出側バルブの閉制御を行って前記ガスセルの前記測定空間内に校正ガスを流すことを特徴とするレーザ式ガス分析計とした。
　上記課題を解決する第３の発明は、
　分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
　前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが導入される測定空間を内部に有するガスセルと、
　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
　前記ガスセルの両端付近で連通し、前記ガスセルの前記測定空間にパージガスを導入する複数のパージガス導入部と、
　校正ガス測定空間と、前記校正ガス測定空間に校正ガスまたは不干渉ガスを導入する校正ガス導入部と、前記校正ガス測定空間から校正ガスを導出する校正ガス導出部と、を有し、前記ガスセルの何れか一端に設置される校正ガスセルと、
　前記ガスセルまたは前記校正ガスセルの何れか一端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間および前記校正ガスセルの前記校正ガス測定空間を通過するようにレーザ光を照射する発光部と、
　前記ガスセルまたは前記校正ガスセルの残る他端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間および前記校正ガスセルの前記校正ガス測定空間を通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
　前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
　前記複数のガス導出部を開閉する複数の導出側バルブと、
　前記校正ガス導入部から校正ガスの導入または不干渉ガスの導入の何れかを選択する校正ガス導入側バルブと、
　前記校正ガス導出部を開閉する校正ガス導出側バルブと、
　前記導入側バルブ、前記複数の導出側バルブおよび前記校正ガス導出側バルブの開閉と前記校正ガス導入側バルブの切換とを制御する制御部と、
　を少なくとも備え、
　前記制御部は、測定時では前記校正ガス導入側バルブが不干渉ガスを導入する切換制御および前記校正ガス導出側バルブの閉制御を行うとともに前記導入側バルブおよび前記複数の導出側バルブを開制御して前記校正ガスセルの前記校正ガス測定空間に不干渉ガスを充填した状態で前記ガスセルの前記測定空間の両端にパージガスを流しつつ測定対象ガスを含む分析対象ガスを流し、また、校正時では前記校正ガス導入側バルブが校正ガスを導入する切換制御および前記校正ガス導出側バルブの開制御を行うとともに前記導入側バルブおよび前記複数の導出側バルブの閉制御を行って前記校正ガスセルの前記校正ガス測定空間に校正ガスが流れる状態で前記ガスセルの前記測定空間内にパージガスを流すことを特徴とするレーザ式ガス分析計とした。
　また、上記の第２，第３の発明では、
　分析対象ガスが流れる流路が形成されたダクトをさらに備え、
　前記ガス導入部および前記複数のガス導出部が前記ダクトに連通する状態で一体に固定されることを特徴とするレーザ式ガス分析計としても良い。
　本発明によれば、設置箇所から取り外すことなく校正可能な構造を採用して校正作業を容易にし、長期間の安定した分析の実現が可能なレーザ式ガス分析計を提供することができる。
本発明を実施するための第１の形態に係るレーザ式ガス分析計の構成図である。 本発明を実施するための第２の形態に係るレーザ式ガス分析計の構成図である。 本発明を実施するための第３の形態に係るレーザ式ガス分析計の構成図である。 本発明を実施するための第４の形態に係るレーザ式ガス分析計の構成図である。 本発明を実施するための第５の形態に係るレーザ式ガス分析計の構成図である。
　続いて、本発明を実施するための第１の形態に係るレーザ式ガス分析計について、図を参照しつつ説明する。図１は、本形態のレーザ式ガス分析計１の構成図である。図１において、太線の矢印は電気信号の経路を、細線の矢印は分析対象ガスの流通経路を、破線は各バルブへの制御線をそれぞれ示す。この矢印については、図２～図５においても同様に図示される。
　まず、本形態のレーザ式ガス分析計１の構成要素とそれらの機能について説明する。レーザ式ガス分析計１は、図１で示すように、発光部１０、ガスセル２０、受光部３０、ダクト側ガス導入部４０、ダクト側ガス導出部５０、導入側バルブ６０、導出側バルブ７０、校正ガス導入側バルブ８０、校正ガス導出側バルブ９０、制御部１００を少なくとも備える。
　そして、受光部３０には分析処理部１１０が接続される。また、導入側バルブ６０、導出側バルブ７０、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０には制御部１００が接続される。分析処理部１１０や制御部１００を、発光部１０や受光部３０の周囲に配置したり、また、通信ケーブルを介して遠隔箇所に配置したりしてもよい。
　このようなレーザ式ガス分析計１では、ダクト１２０に固定されるダクト側ガス導入部４０およびダクト側ガス導出部５０によりガスセル２０が支持されており、レーザ式ガス分析計１とダクト１２０とが一体に固定されている。
　発光部１０は、所定の波長のレーザ光を発光するレーザ素子を内包する。所定の波長とは、測定時では分析対象ガスに含まれる測定対象ガスがレーザ光を吸光する波長であり、また、校正時では校正ガスがレーザ光を吸光する波長である。例えば船舶用ディーゼルエンジンの排ガスを分析対象ガスとして測定するならば、測定対象ガスである二酸化硫黄ガス（ＳＯ２）や二酸化炭素ガス（ＣＯ２）が吸光する二種の波長のレーザ光である。発光部１０は光透過窓を有し、分析対象ガスが発光部１０内に進入しない。
　ガスセル２０は、さらに測定空間２１、セル側ガス導入部２２、セル側ガス導出部２３、校正ガス導入部２４、校正ガス導出部２５を備える。このガスセル２０では、セル側ガス導入部２２、セル側ガス導出部２３、校正ガス導入部２４、校正ガス導出部２５の各流路が測定空間２１に連通している。
　このガスセル２０は筒体を含みその内部に測定空間２１が形成されている。測定空間２１は、ガスセル２０の筒体内壁、発光部１０の光透過窓、および、受光部３０の光透過窓により区画された閉空間である。ガスセル２０の内壁は、例えば研磨されたステンレスの内面とすることができる。分析対象ガスが例えば船舶用ディーゼルエンジンの排ガスである場合には、この排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）等の内壁への吸着を極力防ぐ。
　測定時では、セル側ガス導入部２２を通じてガスセル２０の測定空間２１内に分析対象ガスが導入される。また、セル側ガス導出部２３を通じてガスセル２０の測定空間２１内から分析対象ガスが導出される。そして、校正時では、校正ガス導入部２４を通じてガスセル２０の測定空間２１内に校正ガスが導入される。また、校正ガス導出部２５を通じてガスセル２０の測定空間２１内から校正ガスが導出される。
　受光部３０は、発光部１０のレーザ素子が発光するレーザ光の発光波長に対して感度を持つ受光素子を有する。ガスセル２０の測定空間２１の分析対象ガス、または、校正ガスの中をレーザ光が通過するとき、分析対象ガスに含まれる測定対象ガス、または、校正ガスで吸光がなされ、分析対象ガス中に所定割合で含まれる測定対象ガス、または、校正ガスのガス濃度に応じて強度が減少したレーザ光が到達する。受光部３０は、そのレーザ光を受光して光強度に応じた検出信号を出力する。
　例えば、船舶用ディーゼルエンジンの排ガスを測定するならば、発光部１０が、二酸化硫黄ガス（ＳＯ２）が吸光する波長のレーザ光と二酸化炭素ガス（ＣＯ２）が吸光する波長のレーザ光を時分割で照射し、受光部３０で交互に検出信号を出力するなどの形態を採用できる。この受光部３０は光透過窓を有し、分析対象ガスが受光部３０内に進入しない。　そして、後述するが校正ガスでも同様に吸光がなされ、強度が減少したレーザ光が受光部３０に到達する。この検出信号を用いて校正を行う。
　ダクト側ガス導入部４０は、一端に開口部４１が形成されている。この開口部４１は、分析対象ガスが流れるダクト１２０の流路１２１のほぼ中央付近に配置され、流路１２１中の分析対象ガスを導入する。ダクト側ガス導入部４０はセル側ガス導入部２２と連通するように導入側バルブ６０を介して連結固定される。これらセル側ガス導入部２２とダクト側ガス導入部４０とで本発明のガス導入部を形成する。
　ダクト側ガス導入部４０の開口部４１は、ノズル状であり、開口箇所では流路断面が最も小さく、ガスセル側へ行くに連れて流路断面が徐々に増加する広がり管であり、いわばディフューザとして機能する。ディフューザは、流体の運動エネルギを圧力エネルギに変換する。これにより、少ない圧力損失で排ガスを通過させ、流れを流路断面において一様に分布させた状態で下流側まで導く。
　本発明では、この流路は、ノズル状の開口部４１、ダクト側ガス導入部４０、セル側ガス導入部２２、測定空間２１、セル側ガス導出部２３、ダクト側ガス導出部５０と、下流へ行くにつれて流路断面を大きくして圧力損失を少なくする。
　ダクト側ガス導出部５０は、分析対象ガスが流れるダクト１２０の流路１２１と連通され、流路１２１へ分析対象ガスを導出する。ダクト側ガス導出部５０はセル側ガス導出部２３と連通するように導出側バルブ７０を介して連結固定される。これらセル側ガス導出部２３とダクト側ガス導出部５０とで本発明のｎ個（ｎ＝１）のガス導出部を形成する。
　そして、ダクト側ガス導入部４０、セル側ガス導入部２２、ガスセル２０の測定空間２１、セル側ガス導出部２３、ダクト側ガス導出部５０という一連の流路が形成され、分析対象ガスが流れる。
　導入側バルブ６０は、セル側ガス導入部２２とダクト側ガス導入部４０との間に配置される。そして、導入側バルブ６０は、制御部１００または手動により開閉制御される。測定時は導入側バルブ６０を開にしてガスセル２０の測定空間２１内に分析対象ガスを導入するが、校正時は導入側バルブ６０を閉にして分析対象ガスをガスセル２０の測定空間２１内に導入しない。
　導出側バルブ７０は、セル側ガス導出部２３とダクト側ガス導出部５０との間に配置される。そして、導出側バルブ７０は、制御部１００または手動により開閉制御される。測定時は導出側バルブ７０を開にしてガスセル２０の測定空間２１内から分析対象ガスを導出するが、校正時は導出側バルブ７０を閉にして分析対象ガスをガスセル２０の測定空間２１内に進入させない。
　校正ガス導入側バルブ８０は、校正ガス導入部２４に配置される。そして、校正ガス導入側バルブ８０は、制御部１００または手動により開閉制御される。校正時は校正ガス導入側バルブ８０を開にしてガスセル２０の測定空間２１内に校正ガスを導入するが、測定時は校正ガス導入側バルブ８０を閉にして校正ガスをガスセル２０の測定空間２１内に導入しない。
　校正ガス導出側バルブ９０は、校正ガス導出部２５に配置される。そして、校正ガス導出側バルブ９０は、制御部１００または手動により開閉制御される。校正時は校正ガス導出側バルブ９０を開にしてガスセル２０の測定空間２１内から校正ガスを導出するが、測定時は校正ガス導出側バルブ９０を閉にして校正ガスをガスセル２０の測定空間２１内に進入させない。
　制御部１００は、導入側バルブ６０、導出側バルブ７０、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０の開閉を制御する。制御について、例えば、図示しないが、オペレータが、測定の司令または校正の司令を制御部１００へ操作入力し、この司令に応じて制御部１００が導入側バルブ６０、導出側バルブ７０、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０の開閉を制御するような形態としても良い。この他各種の制御を採用できる。この制御部１００によるバルブの開閉制御については後述する。
　分析処理部１１０は、受光部３０からレーザ光の出力強度を表す検出信号を入力する。分析処理部１１０は、ガスセル２０の測定空間２１内における測定対象ガスまたは校正ガスのガス濃度を算出する。測定の原理は、下記の数１で表されるランベルト－ベールの法則に基づく吸光法である。
［数１］
　Ｐ１＝Ｐ０・ｅｘｐ（－ε・ｃ・Ｌ）
　ここで、Ｐ１は測定空間２１内を流通する分析対象ガスに含まれる測定対象ガスまたは校正ガスを透過したレーザ光の出力強度、Ｐ０は測定対象ガスも校正ガスも透過しないときのレーザ光の出力強度、εはモル吸光係数、ｃはガス濃度、Ｌは光路長を表す。モル吸光係数εはガスの種類と光源の波長とを決めると一意に決まり、また、光路長Ｌは一定であるため、出力強度Ｐ１とＰ０の比はガス濃度ｃの指数関数となる。出力強度Ｐ１とＰ０とを測定し、上記の数１によりガス濃度を検出する。
　このようなレーザ式ガス分析計１は、測定対象ガスまたは校正ガスによる吸光を検出する。すなわち、測定対象ガスまたは校正ガスによる吸光が無い場合と比較して、吸光がある場合は受光部３０で受光されるレーザ光の光強度が減少するために、その光強度の減少量とガス濃度との相関を利用してガス濃度を測定する。
　さて、上記の数１からも明らかなように、光路長Ｌを長くするとガス検出時の出力強度Ｐ１が小さくなる。ダストの影響が十分に小さい条件を仮定すると、光路長Ｌを長くすると低濃度の測定対象ガスの検出が可能となる。そこで、充分に長い光路長の測定空間２１となるようなガスセル２０を採用する。
　特許文献１の従来技術では光路長は煙道の直径に影響されるものであったが、このレーザ式ガス分析計１では、ガスセル２０はダクト１２０から独立しており、ガスセル２０の形状は任意に設計可能であるから、必要な精度に合わせてガスセル２０を長くし、必要な光路長を確保できる。
　なお、本形態のように近傍にある分析処理部１１０が演算や校正を行う形態に代えて、受光部３０が内蔵する演算部が演算を行い、演算した濃度をデジタルデータにして通信ケーブルを介して遠隔地にある分析処理部１１０へ送信し、分析処理部１１０が濃度データを用いて各種の分析や校正を行うようにしても良い。受光部３０や分析処理部１１０について各種の形態を採用することができる。
　ダクト１２０は、例えば煙道の一部であり、鋼管等により形成され、内部に流路１２１が形成されている。この流路１２１内を流れる分析対象ガスの流れ方向に対向してダクト側ガス導入部４０の開口部４１が面している。
　このレーザ式ガス分析計１のダクト１２０への取り付けについて、例えば、セル側ガス導入部２２に導入側バルブ６０とダクト側ガス導入部４０を予め固定し、かつ、セル側ガス導出部２３に導出側バルブ７０とダクト側ガス導出部５０を予め固定し、これらダクト側ガス導入部４０およびダクト側ガス導出部５０をダクト１２０の孔へ挿通してから固定してもよい。
　また、ダクト側ガス導入部４０およびダクト側ガス導出部５０のみをダクト１２０に予め取り付けておき、その後に、ダクト側ガス導入部４０に導入側バルブ６０を介してセル側ガス導入部２２を固定し、かつ、ダクト側ガス導出部５０に導出側バルブ７０を介してセル側ガス導出部２３を固定しても良い。いずれであっても、最終的には本発明のレーザ式ガス分析計１となる。
　続いて、導入側バルブ６０、導出側バルブ７０、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０の開閉制御について説明する。測定を行う場合、分析対象ガスを測定空間２１へ導入するため、制御部１００が導入側バルブ６０および導出側バルブ７０を開状態となるように制御する。さらに、校正ガスが測定空間２１へ導入されないようにするため、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０を閉状態となるように制御する。
　図１の矢印で示すように、ダクト側ガス導入部４０、セル側ガス導入部２２を介してガスセル２０の測定空間２１へ分析対象ガスが導入される。この際、開口部４１を介して導入された分析対象ガスは、圧力損失を抑えつつ、ガスセル２０の測定空間２１内へ導入される。さらにセル側ガス導出部２３、ダクト側ガス導出部５０を介してガスセル２０の測定空間２１から分析対象ガスが導出される。
　このような状況下で、レーザ式ガス分析計１は測定を開始し、発光部１０が発光して分析対象ガスに対してレーザ光を照射し、受光部３０が吸光された後の検出光を受光して上記の原理に基づいてガス濃度を検出する。これにより、分析対象ガスに含まれる測定対象ガスの濃度の測定を行う。
　続いて、校正を行う場合、分析対象ガスが測定空間２１へ導入されないようにするため、制御部１００が導入側バルブ６０および導出側バルブ７０を閉状態となるように制御する。さらに、校正ガスを測定空間２１へ導入するため、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０を開状態となるように制御する。
　校正ガス導入部２４を介してガスセル２０の測定空間２１へ校正ガスが導入される。測定空間２１内を校正ガスが流れる。さらに校正ガス導出部２５を介してガスセル２０の測定空間２１から校正ガスが導出される。このような状態で発光部１０が校正ガスにレーザ光を照射し、受光部３０からの検出信号を用いて校正を実施する。例えば、発光部１０の発光状態や受光部３０の受光状態が調整される。また、この校正時に得られたデータにより、例えば分析処理部１１０ではガス濃度測定値を校正するようにしており、長期間にわたり正確で安定した分析を実現する。レーザ式ガス分析計１はこのような構成である。
　以上説明したレーザ式ガス分析計１は以下のような利点を有する。
（１）本発明のレーザ式ガス分析計１では、校正時に校正ガスのみを測定空間２１内に導入することで、ダクト１２０から取り外すことなく校正できるようにした。この校正は、例えば船舶用ディーゼルエンジンの排ガスの監視では、改正ＭＡＲＰＯＬ条約ＡＮＥＸ　IVにより規定された期間毎に行われる。また、構成部品の経年変化によってガス濃度の指示値が変動することが想定される場合にも行われる。これらの校正により、長期間にわたり高精度の検出が可能となる。ガス濃度測定の精度や安定性を改善する効果がある。
（２）また、レーザ式ガス分析計１では、ガスセル２０、発光部１０、受光部３０は、何れもダクト１２０の外側に配置しており、機械設計の自由度を高くした。したがって、ガスセル２０に対し、発光部１０と受光部３０とを機械的に強固に固定する構造を採用できるため、振動に強く、ダクト１２０からの振動の影響による光軸ずれを発生しにくくしている。光軸ずれにより正確な分析ができなくなるおそれを少なくし、長期間安定して分析できる。
（３）また、振動によりダクト１２０の機械的な歪みが大きくなっても、ダクト１２０の外側に配置される発光部１０、ガスセル２０、受光部３０からなる光学検出系には、この歪みの影響が及ばないため、ダクト１２０の機械的な歪みにより光軸がずれるという事態が回避される。光軸ずれにより正確な分析ができなくなるおそれを少なくし、長期間安定して分析できる。
（４）また、レーザ式ガス分析計１では、ダクト１２０の外側へガスセル２０を配置し、加えて、ダクト１２０の流路１２１の延びる方向とほぼ平行にガスセル２０の測定空間２１が長くなる構造としたため、設計の自由度が高いことからガスセル２０の長さを自由に設定でき、計測するガス濃度に応じた光路長に設定可能であり、低濃度ガスを精度良く計測できる。
（５）ガスセル２０の両側の端部を基準として一方に発光部１０が、他方に受光部３０が取り付けられることから、光軸合わせも容易であり、高精度の検出が可能となっている。さらにまた、ガスセル２０単体で機械加工するため、ガスセル２０の端面の平行度などの機械的精度を高めることも容易であり、この点でも光軸合わせが容易な構造としている。
（６）また、レーザ式ガス分析計１では、ガスセル２０、発光部１０、受光部３０による光軸調整はガスセル２０の構造・機械的精度に大きく依拠する。換言すれば、ガスセル２０をダクト１２０へ取り付ける作業により、光軸が影響を受ける訳ではない。従って、ダクト１２０へのレーザ式ガス分析計１の取り付けは容易である。
（７）また、光軸調整の基準をガスセル２０に持たせたことにより、基準を持たないダクト１２０の加工は容易になり、ダクト１２０の加工の手間の低減や製造コストの低下が見込めるという利点もある。
（８）分析対象ガスがガスセル２０の測定空間２１内に滞留しないで流れ、最終的にガスセル２０の外へ排出されるため、ガスセル２０の測定空間２１の壁面や、発光部１０や受光部３０の光透過窓に粒子状物質（ＰＭ）等が付着しにくくなり、この点でも、長期間にわたり高精度の検出が可能となる。
　続いて第２の形態について図２を参照しつつ説明する。レーザ式ガス分析計２は、図２で示すように、発光部１０、ガスセル２０、受光部３０、ダクト側ガス導入部４０、第１ダクト側ガス導出部５１、第２ダクト側ガス導出部５２、導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２、校正ガス導入側バルブ８０、校正ガス導出側バルブ９０、制御部１００を少なくとも備える。そして、受光部３０には分析処理部１１０が接続される。分析処理部１１０や制御部１００を、発光部１０や受光部３０の周囲に配置したり、また、通信ケーブルを介して遠隔箇所に配置したりしてもよい。
　第１形態と比較するとガスセル２０、第１ダクト側ガス導出部５１、第２ダクト側ガス導出部５２、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２が相違点となっている。ここでは相違点について重点的に説明するとともに他の構成については同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。
　ガスセル２０は、測定空間２１、セル側ガス導入部２２、校正ガス導入部２４、校正ガス導出部２５、第１セル側ガス導出部２６、第２セル側ガス導出部２７を備える。
　そして、セル側ガス導入部２２とダクト側ガス導入部４０との間に導入側バルブ６０を、第１セル側ガス導出部２６と第１ダクト側ガス導出部５１との間に第１導出側バルブ７１を、また、第２セル側ガス導出部２７と第２ダクト側ガス導出部５２との間に第２導出側バルブ７２を配置する。
　また、導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０には制御部１００が接続される。
　このようなレーザ式ガス分析計２では、ダクト１２０に固定されるダクト側ガス導入部４０、第１ダクト側ガス導出部５１、第２ダクト側ガス導出部５２にガスセル２０が支持されており、レーザ式ガス分析計２とダクト１２０とが一体に固定されている。
　このレーザ式ガス分析計２のダクト１２０への取り付けについて、例えば、セル側ガス導入部２２に導入側バルブ６０とダクト側ガス導入部４０を予め固定し、第１セル側ガス導出部２６に第１導出側バルブ７１と第１ダクト側ガス導出部５１を予め固定し、かつ第２セル側ガス導出部２７に、第２導出側バルブ７２と第２ダクト側ガス導出部５２を予め固定し、これらダクト側ガス導入部４０、第１ダクト側ガス導出部５１および第２ダクト側ガス導出部５２をダクト１２０の孔へ挿通して固定してもよい。
　また、ダクト側ガス導入部４０、第１ダクト側ガス導出部５１および第２ダクト側ガス導出部５２のみをダクト１２０に予め取り付けておき、その後に、ダクト側ガス導入部４０に導入側バルブ６０を介してセル側ガス導入部２２を固定し、第１ダクト側ガス導出部５１に第１導出側バルブ７１を介して第１セル側ガス導出部２６を固定し、かつ、第２ダクト側ガス導出部５２に第２導出側バルブ７２を介して第２セル側ガス導出部２７を固定しても良い。いずれであっても、最終的には本発明のレーザ式ガス分析計２となる。
　このようなレーザ式ガス分析計２は、先の図１を用いて説明したレーザ式ガス分析計１と比較すると、特にダクト側ガス導入部４０とセル側ガス導入部２２により本発明のガス導入部を形成し、第１セル側ガス導出部２６と第１ダクト側ガス導出部５１との流路が発光部１０とセル側ガス導入部２２との間に位置するようにガスセル２０と連通する第１のガス導出部を形成し、第２セル側ガス導出部２７と第２ダクト側ガス導出部５２との流路がセル側ガス導入部２２と受光部３０との間に位置するようにガスセル２０と連通する第２のガス導出部を形成した点が相違する。これら第１，第２のガス導出部は本発明のｎ個（ｎ＝２）のガス導出部となる。また、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２が本発明のｎ個（ｎ＝２）の導出側バルブとなる。
　続いて、導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０の開閉制御について説明する。測定を行う場合、分析対象ガスを測定空間２１へ導入するため、制御部１００が導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１および第２導出側バルブ７２を開状態となるように制御する。さらに、校正ガスが測定空間２１へ導入されないようにするため、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０を閉状態となるように制御する。
　ダクト側ガス導入部４０、セル側ガス導入部２２を介してガスセル２０の測定空間２１へ分析対象ガスが導入される。この際、図２の矢印で示すように、開口部４１を介して導入された分析対象ガスは、圧力損失を抑えつつ、ガスセル２０の測定空間２１内へ導入される。そして二方向へ分岐して流れ、第１セル側ガス導出部２６や第１ダクト側ガス導出部５１という第１のガス導出部、および、第２セル側ガス導出部２７や第２ダクト側ガス導出部５２という第２のガス導出部を介して、ガスセル２０の測定空間２１から分析対象ガスが導出される。このような状況下で、上記のような測定を行う。
　続いて、校正を行う場合、分析対象ガスが測定空間２１へ導入されないようにするため、制御部１００が導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１および第２導出側バルブ７２を閉状態となるように制御する。さらに、校正ガスを測定空間２１へ導入するため、校正ガス導入側バルブ８０および校正ガス導出側バルブ９０を開状態となるように制御する。このようにガスセル２０の測定空間２１内を校正ガスが流れる状態で上記のような校正を行う。レーザ式ガス分析計２はこのような構成である。
　これにより、上記（１）～（７）の効果に加え、分析対象ガスが２箇所で導出されてガスセル２０の測定空間２１内から確実に排出されるため、ガスセル２０の測定空間２１の壁面や、発光部１０や受光部３０の光透過窓に粒子状物質（ＰＭ）等が付着しにくくなり、この点でも、長期間にわたり高精度の検出が可能となる。このようなレーザ式ガス分析計２としても良い。
　続いて第３の形態について図３を参照しつつ説明する。レーザ式ガス分析計３は、図３で示すように、発光部１０、ガスセル２０、受光部３０、ダクト側ガス導入部４０、第１ダクト側ガス導出部５１、第２ダクト側ガス導出部５２、導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２、校正ガス導入側バルブ１３０、校正ガス導出側バルブ１４０、制御部１００を少なくとも備える。そして、受光部３０には分析処理部１１０が接続される。分析処理部１１０や制御部１００を、発光部１０や受光部３０の周囲に配置したり、また、通信ケーブルを介して遠隔箇所に配置したりしてもよい。
　第２形態と比較すると、ガスセル２０に校正ガス、パージガスおよび分析対象ガスを導入する点、校正ガスの導入かパージガスの導入かを切り換える三方弁などの校正ガス導入側バルブ１３０を校正ガス導入部２４に追加した点、校正ガスの導出かパージガスの導入かを切り換える三方弁などの校正ガス導出側バルブ１４０を校正ガス導出部２５に追加した点が相違点となっている。
　ここでは相違点について重点的に説明するとともに他の構成については同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。また、このレーザ式ガス分析計３のダクト１２０への取り付けについても、先の第２形態のレーザ式ガス分析計２と同様の取り付けであり重複する説明を省略する。
　続いて、校正ガス導入側バルブ１３０および校正ガス導出側バルブ１４０の切換制御と、導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１および第２導出側バルブ７２の開閉制御と、について説明する。測定を行う場合、分析対象ガスを測定空間２１へ導入するため、制御部１００が導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１および第２導出側バルブ７２を開状態となるように制御する。また、パージガスを測定空間２１へ導入するため、校正ガス導入側バルブ１３０および校正ガス導出側バルブ１４０はパージガスを導入するように切り換える。
　図３の矢印で示すように、ダクト側ガス導入部４０、セル側ガス導入部２２、ガスセル２０の測定空間２１と流路が形成され、ガスセル２０の測定空間２１へ分析対象ガスが導入される。この際、開口部４１を介して導入された分析対象ガスは、圧力損失を抑えつつ、ガスセル２０の測定空間２１内へ導入される。そして、ガスセル２０の測定空間２１の中央から二方向へ分岐して第１セル側ガス導出部２６および第１ダクト側ガス導出部５１という第１のガス導出部と、第２セル側ガス導出部２７および第２ダクト側ガス導出部５２という第２のガス導出部と、が形成され、ガスセル２０の測定空間２１から分析対象ガスが導出される。これら第１，第２のガス導出部は本発明の複数のガス導出部となる。また、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２が本発明の複数の導出側バルブとなる。
　さらに、発光部１０の周囲にパージガスを吹き付けて第１セル側ガス導出部２６、第１ダクト側ガス導出部５１からパージガスを導出することにより発光部１０の付近でパージガスの流れを形成して分析対象ガスを発光部１０の透明窓へ近づきにくくし、また、受光部３０の周囲にパージガスを吹き付けて第２セル側ガス導出部２７、第２ダクト側ガス導出部５２からパージガスを導出することにより受光部３０付近でパージガスの流れを形成して分析対象ガスを受光部３０の透明窓へ近づきにくくした。なお、パージガスは空気または窒素ガスであってレーザ光を吸光しないため、測定に影響はない。このような状況下で、上記のような測定を行う。パージガスに吸光されず、分析対象ガス中の測定対象ガスにのみ吸光されるため、測定対象ガスの正確な分析が行われる。
　続いて、校正を行う場合、分析対象ガスが測定空間２１へ導入されないようにし、かつ測定空間内を校正ガスで満たすようにするため、制御部１００が導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１および第２導出側バルブ７２を閉状態となるように制御する。また、校正ガスを測定空間２１へ導入するため、校正ガス導入側バルブ１３０が校正ガスを導入するとともに校正ガス導出側バルブ１４０は校正ガスを導出するように切り換える。これにより測定空間２１内は校正ガスのみが流れ、最終的に校正ガスで満たされる。
　このようにガスセル２０の測定空間２１が校正ガスで満たされた状態で上記のような校正を行う。校正ガスにのみ吸光されるため、正確な校正が行われる。レーザ式ガス分析計３はこのような構成である。
　以上説明したレーザ式ガス分析計３は上記（１），（２），（３），（４），（５），（６），（７）の効果に加えて以下のような利点を有する。
（ａ）分析対象ガスがガスセル２０の測定空間２１内に滞留しないで流れ、最終的にガスセル２０の外へ排出されるため、ガスセル２０の測定空間２１の壁面や、発光部１０や受光部３０の光透過窓に粒子状物質（ＰＭ）等が付着しにくくなる。さらにパージガスがガスセル２０の測定空間２１内に常時導入され、測定時は光学系を保護することができ、また、校正時はガスセル２０の測定空間２１内を清浄に維持することができる。この点でも、長期間にわたり高精度の検出が可能となる。このようなレーザ式ガス分析計３としても良い。
　続いて第４の形態について図４を参照しつつ説明する。レーザ式ガス分析計４は、図４で示すように、発光部１０、ガスセル２０、受光部３０、ダクト側ガス導入部４０、第１ダクト側ガス導出部５１、第２ダクト側ガス導出部５２、導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２、校正ガス導入側バルブ１３０、校正ガス導出側バルブ１４０、校正ガスセル１５０、制御部１００を少なくとも備える。そして、受光部３０には分析処理部１１０が接続される。分析処理部１１０や制御部１００を、発光部１０や受光部３０の周囲に配置したり、また、通信ケーブルを介して遠隔箇所に配置したりしてもよい。
　第３形態と比較すると、ガスセル２０にパージガスおよび分析対象ガスを導入する点、校正ガスまたは不干渉ガスが導入される校正ガスセル１５０を追加した点、校正ガスか不干渉ガスかを切り換えて導入する三方弁などの校正ガス導入側バルブ１３０を追加した点、校正ガスを導出する校正ガス導出部１５３を開閉する校正ガス導出側バルブ１４０を追加した点が相違点となっている。
　ここでは相違点について重点的に説明するとともに他の構成については同じ番号を付すとともに重複する説明を省略する。また、このレーザ式ガス分析計４のダクト１２０への取り付けについても、先の第２形態のレーザ式ガス分析計２と同様の取り付けであり重複する説明を省略する。
　ガスセル２０は、測定空間２１、セル側ガス導入部２２、第１セル側ガス導出部２６、第２セル側ガス導出部２７、２個のパージガス導入部２８を備える。測定空間２１は、ガスセル２０の筒体内壁、校正ガスセル１５０の光透過窓、および、受光部３０の光透過窓により区画された閉空間である。ここで一のパージガス導入部２８が、校正ガスセル１５０の近傍であって校正ガスセル１５０と第１セル側ガス導出部２６との間に位置するようにガスセル２０と連通し、また、残る一のパージガス導入部２８が、受光部３０の近傍であって受光部３０と第２セル側ガス導出部２７との間に位置するようにガスセル２０と連通し、校正ガスセル１５０や受光部３０の付近でパージガスを常時導入している。
　校正ガスセル１５０は、さらに校正ガス測定空間１５１、校正ガス導入部１５２、校正ガス導出部１５３を備える。校正ガス導入部１５２を通じて校正ガス測定空間１５１内に校正ガスまたは不干渉ガスが導入され、校正ガス導出部１５３を通じて校正ガスが導出される。校正ガス導入部１５２に校正ガス導入側バルブ１３０が、校正ガス導出部１５３に校正ガス導出側バルブ１４０が配置される。
　また、校正ガスセル１５０はガスセル２０側および発光部１０側にそれぞれ透明窓を備えており、発光部１０から照射されたレーザ光は校正ガスセル１５０、ガスセル２０内を通って受光部３０に到達するように発光部１０、受光部３０、校正用ガスセル１５０、ガスセル２０が配置される。
　また、導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２、校正ガス導入側バルブ１３０および校正ガス導出側バルブ１４０には制御部１００が接続される。
　続いて、校正ガス導入側バルブ１３０の切換制御と、導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２および校正ガス導出側バルブ１４０の開閉制御と、について説明する。測定を行う場合、分析対象ガスを測定空間２１へ導入するため、制御部１００が導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１および第２導出側バルブ７２を開状態となるように制御する。
　図４の矢印で示すように、ダクト側ガス導入部４０、セル側ガス導入部２２、ガスセル２０の測定空間２１と流路が形成され、ガスセル２０の測定空間２１へ分析対象ガスが導入される。この際、開口部４１を介して導入された分析対象ガスは、圧力損失を抑えつつ、ガスセル２０の測定空間２１内へ導入される。そして、ガスセル２０の測定空間２１の中央から二方向へ分岐して第１セル側ガス導出部２６および第１ダクト側ガス導出部５１という第１のガス導出部と、第２セル側ガス導出部２７および第２ダクト側ガス導出部５２という第２のガス導出部と、が形成され、ガスセル２０の測定空間２１から分析対象ガスが導出される。これら第１，第２のガス導出部は本発明の複数のガス導出部となる。また、第１導出側バルブ７１、第２導出側バルブ７２が本発明の複数の導出側バルブとなる。
　さらに、校正ガスセル１５０の周囲にパージガスを吹き付けて第１セル側ガス導出部２６、第１ダクト側ガス導出部５１からパージガスを導出することにより校正ガスセル１５０の付近でパージガスの流れを形成して分析対象ガスを校正ガスセル１５０の透明窓へ近づきにくくし、また、受光部３０の周囲にパージガスを吹き付けて第２セル側ガス導出部２７、第２ダクト側ガス導出部５２からパージガスを導出することにより受光部３０付近でパージガスの流れを形成して分析対象ガスを受光部３０の透明窓へ近づきにくくした。なお、パージガスはレーザ光を吸光しないため、測定に影響はない。
　そして、測定を行う場合、校正ガス導入側バルブ１３０が不干渉ガスを導入するように切り換え、校正ガスセル１５０の校正ガス測定空間１５１内には校正ガス導入部１５２経由で不干渉ガスが導入される。そして校正ガス導出側バルブ１４０を閉状態となり、校正ガス測定空間１５１内に不干渉ガスが充填された状態とする。この不干渉ガスであるが、測定対象ガスが吸光するレーザ光を通過させても吸光が生じないようなガス（例えば窒素ガス）が選ばれる。不干渉ガスが存在してもレーザ光は吸光されないため、測定に影響はない。このような状況下で、上記のような測定を行う。不干渉ガスおよびパージガスに吸光されず、分析対象ガス中の測定対象ガスにのみ吸光されるため、測定対象ガスの正確な分析が行われる。
　続いて、校正を行う場合、分析対象ガスが測定空間２１へ導入されないようにし、かつ測定空間内をパージガスで満たすようにするため、制御部１００が導入側バルブ６０、第１導出側バルブ７１および第２導出側バルブ７２を閉状態となるように制御する。これにより測定空間２１内はパージガスのみが流れ、最終的にパージガスで満たされる。
　さらに、校正ガス導入側バルブ１３０が校正ガスを導入するように切り換え、校正ガスセル１５０の校正ガス測定空間１５１内には校正ガス導入部１５２経由で校正ガスが導入される。また、校正ガス導出側バルブ１４０を開状態となるように制御し、校正ガス導出部１５３から校正ガスを導出させる。これにより校正ガスセル１５０の校正ガス測定空間１５１内を校正ガスが流れる状態とする。
　このようにガスセル２０の測定空間２１がパージガスにより清浄空気で満たされ、校正ガスセル１５０の校正ガス測定空間１５１が校正ガスで満たされた状態で上記のような校正を行う。パージガスに吸光されず、校正ガスにのみ吸光されるため、正確な校正が行われる。レーザ式ガス分析計４はこのような構成である。
　以上説明したレーザ式ガス分析計４は上記（３），（４），（５），（６），（７），（ａ）の効果に加えて以下のような利点を有する。
（ｂ）本発明のレーザ式ガス分析計４では、校正時に校正ガスセル１５０の校正ガス測定空間１５１内に校正ガスを導入することで、ダクト１２０から取り外すことなく、校正ガスを校正ガス測定空間１５１内に流通させた状態で校正できるようにした。この校正は、例えば船舶用ディーゼルエンジンからの排ガスの監視では、改正ＭＡＲＰＯＬ条約ＡＮＥＸ　IVにより規定された期間毎に行われる。また、構成部品の経年変化によってガス濃度の指示値が変動することが想定される場合にも行われる。これらの校正により、長期間にわたり高精度の検出が可能となる。ガス濃度測定の精度や安定性を改善する効果がある。
（ｃ）また、このレーザ式ガス分析計４では、ダクト１２０の外側にガスセル２０を配置し、このガスセル２０の両端に発光部１０、校正ガスセル１５０、受光部３０を強固に固定することで、振動に強い構造とし、例えばダクト１２０の振動の影響による光軸ずれが発生しにくい構造としている。また、振動によりダクト１２０の機械的な歪みが大きくなっても、ダクト１２０の外側に配置されるガスセル２０へは、この歪みの影響が及ばないため、ダクト１２０の機械的な歪みにより光軸がずれるという事態が回避される。これら効果により、光軸ずれにより正確な分析ができなくなるおそれを少なくし、長期間安定して分析できる。
　続いて第５の形態について図５を参照しつつ説明する。先に図４を用いて説明した第４形態のレーザ式ガス分析計４と比較すると、本形態のレーザ式ガス分析計５は全て同じ構成を備える。しかしながら、第４形態のレーザ式ガス分析計４は、校正セル１５０を発光部１０とガスセル２０との間に配置したものであるが、本形態のレーザ式ガス分析計５は、図５で示すように、校正セル１５０をガスセル２０と受光部３０との間に配置した点のみが相違する。そして、レーザ式ガス分析計５も先に説明した第４形態のレーザ式ガス分析計４と同様に制御して測定や校正を行うというものである。これにより、第４形態のレーザ式ガス分析計４と同様に、上記の（３），（４），（５），（６），（７），（ａ），（ｂ），（ｃ）のような効果が見込める。このようなレーザ式ガス分析計５としても良い。
　続いて、上記の第１～第５形態をそれぞれ改良する第６形態について説明する。図１～図５では、何れもガスセル２０の下側に発光部１０が、ガスセル２０の上側に受光部３０が配置されているものとして説明した。しかしながら、ガスセル２０の下側に受光部３０が、ガスセル２０の上側に発光部１０がそれぞれ配置され、下側へ向けてレーザ光を照射する形態でも良い。このような形態であっても本発明の実施が可能であり、同じ効果が得られる。
　続いて、上記の第１～第６形態をそれぞれ改良する第７形態について説明する。図１～図５の各形態では、ダクト１２０を含めない構成のレーザ式ガス分析計１～５であるものとして説明した。しかしながら、レーザ式ガス分析計１～５とダクト１２０とを一体に構成したものをレーザ式ガス分析計１～５としても良い。この場合、ダクト１２０へのガス導入部（詳しくはダクト側ガス導出部４０）やガス導出部（詳しくはダクト側ガス導出部５０、第１ダクト側ガス導出部５１、第２ダクト側ガス導出部５２）の取り付け作業や、光軸調整が工場にて予め行われたレーザ式ガス分析計１～５としており、レーザ式ガス分析計１～５を煙道などに取り付けるのみで設置が完了するため、測定の高精度化やコスト低減につながる。このように構成することも可能である。
　続いて、上記の第１～第７形態をそれぞれ改良する第８形態について説明する。上記の第１～第７形態において開口部４１を拡径するノズル状として圧力損失が少ない形態が最も好ましいと説明したが、これに代えて、径が同じ直管状の開口部としたり、また、開口が縮径するラッパ状の開口部としたりしてもよい。また、開口部４１の位置もダクト１２０の流路１２１の中央付近にある形態が最も好ましいと説明したが、中央付近以外に位置するものであっても良い。これらの場合でも分析対象ガスをガスセル２０内に導入することは可能である。
　このような本発明のレーザ式ガス分析計では、校正時にレーザ式ガス分析計をダクトから取り外す必要がなく、校正作業が容易になる。
　このような本発明のレーザ式ガス分析計は、例えば船舶のような狭所にて振動が多い箇所での使用に好適である。また、このような用途に限定する趣旨ではなく、例えば、ボイラ、ゴミ焼却等の燃焼排ガス測定用として最適である。その他、鉄鋼用ガス分析［高炉、転炉、熱処理炉、焼結（ペレット設備）、コークス炉］、青果貯蔵及び熟成、生化学（微生物）［発酵］、大気汚染［焼却炉、排煙脱硫・脱硝］、内燃機関の排ガス（除テスタ）、防災［爆発性ガス検知、有毒ガス検知、新建築材燃焼ガス分析］、植物育成用、化学用分析［石油精製プラント、石油化学プラント、ガス発生プラント］、環境用［着地濃度、トンネル内濃度、駐車場、ビル管理］、理化学各種実験用などの分析計としても有用である。
１，２，３，４，５：レーザ式ガス分析計
１０：発光部
２０：ガスセル
２１：測定空間
２２：セル側ガス導入部
２３：セル側ガス導出部
２４：校正ガス導入部
２５：校正ガス導出部
２６：第１セル側ガス導出部
２７：第２セル側ガス導出部
２８：パージガス導入部
３０：受光部
４０：ダクト側ガス導入部
４１：開口部
５０：ダクト側ガス導出部
５１：第１ダクト側ガス導出部
５２：第２ダクト側ガス導出部
６０：導入側バルブ
７０：導出側バルブ
７１：第１導出側バルブ
７２：第２導出側バルブ
８０，１３０：校正ガス導入側バルブ
９０，１４０：校正ガス導出側バルブ
１００：制御部
１１０：分析処理部
１２０：ダクト
１２１：流路
１５０：校正ガスセル
１５１：校正ガス測定空間
１５２：校正ガス導入部
１５３：校正ガス導出部

Claims (5)

  1. 　分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
    　前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが導入される測定空間を内部に有するガスセルと、
    　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出するｎ個（ｎは自然数）のガス導出部と、
    　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間に校正ガスを導入する校正ガス導入部と、
    　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から校正ガスを導出する校正ガス導出部と、
    　前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
    　前記ｎ個のガス導出部を開閉するｎ個の導出側バルブと、
    　前記校正ガス導入部を開閉する校正ガス導入側バルブと、
    　前記校正ガス導出部を開閉する校正ガス導出側バルブと、
    　前記導入側バルブ、前記ｎ個の導出側バルブ、前記校正ガス導入側バルブ、および、前記校正ガス導出側バルブの開閉を制御する制御部と、
    　前記ガスセルの一端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間を通過するようにレーザ光を照射する発光部と、
    　前記ガスセルの他端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間を通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
    　を少なくとも備え、
    　前記制御部は、測定時では前記校正ガス導入側バルブおよび前記校正ガス導出側バルブの閉制御を行うとともに前記導入側バルブおよび前記ｎ個の導出側バルブの開制御を行って前記ガスセルの前記測定空間内に測定対象ガスを含む分析対象ガスを流し、また、校正時では前記校正ガス導入側バルブおよび前記校正ガス導出側バルブの開制御を行うとともに前記導入側バルブおよび前記ｎ個の導出側バルブの閉制御を行って前記ガスセルの前記測定空間内に校正ガスを流すことを特徴とするレーザ式ガス分析計。
  2. 　請求項１に記載のレーザ式ガス分析計において、
    　分析対象ガスが流れる流路が形成されたダクトをさらに備え、
    　前記ガス導入部および前記ｎ個のガス導出部が前記ダクトに連通する状態で一体に固定されることを特徴とするレーザ式ガス分析計。
  3. 　分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
    　前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが導入される測定空間を内部に有するガスセルと、
    　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
    　前記ガスセルの一方の端部付近で連通し、前記ガスセルの前記測定空間に校正ガスまたはパージガスの導入を行う校正ガス導入部と、
    　前記ガスセルの他方の端部付近で連通し、前記ガスセルの前記測定空間から校正ガスの導出またはパージガスの導入を行う校正ガス導出部と、
    　前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
    　前記複数のガス導出部を開閉する複数の導出側バルブと、
    　前記校正ガス導入部から校正ガスの導入またはパージガスの導入の何れかを選択する校正ガス導入側バルブと、
    　前記校正ガス導出部から校正ガスの導出またはパージガスの導入の何れかを選択する校正ガス導出側バルブと、
    　前記導入側バルブ、前記複数の導出側バルブ、前記校正ガス導入側バルブ、および、前記校正ガス導出側バルブの開閉を制御する制御部と、
    　前記ガスセルの一端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間を通過するようにレーザ光を照射する発光部と、
    　前記ガスセルの他端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間を通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
    　を少なくとも備え、
    　前記制御部は、測定時では前記校正ガス導入側バルブおよび前記校正ガス導出側バルブがともにパージガスを導入する切換制御および前記導入側バルブおよび前記複数の導出側バルブの開制御を行って前記ガスセルの前記測定空間の両端にパージガスを流しつつ測定対象ガスを含む分析対象ガスを流し、また、校正時では前記校正ガス導入側バルブがパージガスを導入して前記校正ガス導出側バルブがパージガスを導出する切換制御および前記導入側バルブおよび前記複数の導出側バルブの閉制御を行って前記ガスセルの前記測定空間内に校正ガスを流すことを特徴とするレーザ式ガス分析計。
  4. 　分析対象ガスが流れる流路に配置される開口部を有し、前記開口部を通じて流路中の分析対象ガスを導入するガス導入部と、
    　前記ガス導入部と連通し、分析対象ガスが導入される測定空間を内部に有するガスセルと、
    　前記ガスセルと連通し、前記ガスセルの前記測定空間から分析対象ガスを導出する複数のガス導出部と、
    　前記ガスセルの両端付近で連通し、前記ガスセルの前記測定空間にパージガスを導入する複数のパージガス導入部と、
    　校正ガス測定空間と、前記校正ガス測定空間に校正ガスまたは不干渉ガスを導入する校正ガス導入部と、前記校正ガス測定空間から校正ガスを導出する校正ガス導出部と、を有し、前記ガスセルの何れか一端に設置される校正ガスセルと、
    　前記ガスセルまたは前記校正ガスセルの何れか一端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間および前記校正ガスセルの前記校正ガス測定空間を通過するようにレーザ光を照射する発光部と、
    　前記ガスセルまたは前記校正ガスセルの残る他端側に配置され、前記ガスセルの前記測定空間および前記校正ガスセルの前記校正ガス測定空間を通過したレーザ光を受光して検出信号を出力する受光部と、
    　前記ガス導入部を開閉する導入側バルブと、
    　前記複数のガス導出部を開閉する複数の導出側バルブと、
    　前記校正ガス導入部から校正ガスの導入または不干渉ガスの導入の何れかを選択する校正ガス導入側バルブと、
    　前記校正ガス導出部を開閉する校正ガス導出側バルブと、
    　前記導入側バルブ、前記複数の導出側バルブおよび前記校正ガス導出側バルブの開閉と前記校正ガス導入側バルブの切換とを制御する制御部と、
    　を少なくとも備え、
    　前記制御部は、測定時では前記校正ガス導入側バルブが不干渉ガスを導入する切換制御および前記校正ガス導出側バルブの閉制御を行うとともに前記導入側バルブおよび前記複数の導出側バルブを開制御して前記校正ガスセルの前記校正ガス測定空間に不干渉ガスを充填した状態で前記ガスセルの前記測定空間の両端にパージガスを流しつつ測定対象ガスを含む分析対象ガスを流し、また、校正時では前記校正ガス導入側バルブが校正ガスを導入する切換制御および前記校正ガス導出側バルブの開制御を行うとともに前記導入側バルブおよび前記複数の導出側バルブの閉制御を行って前記校正ガスセルの前記校正ガス測定空間に校正ガスが流れる状態で前記ガスセルの前記測定空間内にパージガスを流すことを特徴とするレーザ式ガス分析計。
  5. 　請求項３または請求項４に記載のレーザ式ガス分析計において、
    　分析対象ガスが流れる流路が形成されたダクトをさらに備え、
    　前記ガス導入部および前記複数のガス導出部が前記ダクトに連通する状態で一体に固定されることを特徴とするレーザ式ガス分析計。
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