[发明专利]气体分析装置

说明书

本申请为下述申请的分案申请，

原申请的申请日：2012年12月27日，

原申请的申请号：201210580054.0

原申请的发明名称：气体分析装置。

技术领域

本发明涉及气体分析装置，尤其涉及在配管内流动试样气体中对测定光进行投光受光，分析规定成分的浓度的气体分析装置。

背景技术

在从燃烧煤或重质油的蒸汽发生器排出的燃烧排气中，包括硫黄氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)等成分。

作为用于分析包含于气体中的各成分的含有量的气体分析装置，有例如如下装置：与配管中的气体流路交叉地配置探测器，使从光源向气体出射的测定光由配置在探测器的顶端部的反射器反射，基于被反射的测定光的信息分析试样气体的成分浓度的装置(例如，参照美国专利第5781306号说明书)。

图14是示意性显示以往的气体分析装置所用的探测器的截面图。

图14所示的探测器A包括，内部可通过测定光的中空的管状的探测管B，该探测管B与烟道C内的气体流路交叉地安装于配管侧壁D。

配管侧壁D包括用于安装探测器A的安装部E，通过凸缘F探测器A被安装于安装部E。

探测器A的基端部设有向探测管B内出射测定光的发光部G、和接收反射光的受光部H，探测器A的端部设有将来自发光部G的测定光反射到受光部H侧的反射器I。

采用这样的探测器A的气体分析装置中，能够将烟道C中的气体导入探测管B内，从发光部G出射并由反射器I反射的测定光由受光部G受光，根据该测定光的特性分析气体中的各成分。

将在烟道C中流动的试样气体导入探测管B内时，试样气体通过探测管B到达发光部G、受光部H、反射器I等光学系统构件，这些光学系统构件暴露于高温的试样气体，有粉尘造成的污染或腐蚀等导致的劣化的担心。

因此，为了防止光学系统构件暴露于高温的试样气体，在探测器A设置吹扫气体提供部J，向发光部G、受光部H与探测管B的测定区域之间提供吹扫气体。

又，可以构成为：通过配置于探测管B内的吹扫气体提供管(图未示)，向探测管B的顶端部提供吹扫气体，防止反射器I暴露于试样气体。

这样的探测器A的构造中，有可能产生在探测管B和安装部E之间产生与烟道C直接连通的间隙K。

烟道C中流动的气体为燃烧排气时，其温度为100℃～400℃，气体流速为5m/sec～25m/sec。因此，烟道C内流动的气体的一部分流入间隙K时，通过以外界气温被导入到探测管B的吹扫气体，使其在间隙内被冷却，结果，在间隙附近的上游侧的气体温度与下游侧的气体温度产生温差。

这样，一旦周围的气体温度产生不均匀，与之对应地，探测管B的温度也变得不均匀，尤其是，在测定光通过内部中空的光学系统的探测器中，可能产生热透镜效应现象。

这样，由于热透镜效应现象的影响，会产生测定光轴摆动、偏移等问题，受光部中的受光状态变得不稳定，导致测定精度恶化的问题。

又，在温度分布不均匀的状态下，即使光学测定系统的光轴调整在探测器设置之后立即进行，也可能产生偏差，因此需要等到温度稳定之后再进行光轴调整。

进一步的，在预先设有安装部E的配管侧壁D安装不同形状·尺寸的探测器时，需要配合探测器的外形变更安装部E的形状，有增加工时和费用的问题。

为了避免光学测定系统的温度分布不均匀，考虑采用加热器和温度控制系统，要求确保安全性的系统构建，从而导致费用的上升和装置的大型化。

又，探测管B的基端部由多个部件构成，其内径并非均一。由此，向探测管B的内部提供吹扫气体时，探测管B内的吹扫气体中产生乱流，测定光的光路可能产生温度差。

探测管B内存在温度差时，由于热透镜效应现象的影响，作为测定光的激光束摆动，产生光轴偏离等问题，受光部中的受光状态变得不稳定，有测定精度恶化的问题。

又，在对探测管B的顶端部提供吹扫气体时，由于在吹扫气体提供管的配置位置产生探测管B内的温度差，使得由于热透镜效应现象的影响，可能导致无法获得高的测定精度。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的课题为，在通过光学测定系统测定配管内流动气体浓度的气体分析装置中，防止基于温度分布的不均匀的热透镜效应现象的发生，提高测定精度。

解决问题的手段

下面，对多个实施方式作为解决问题的手段进行说明。这些实施方式根据需要可进行任意组合。