特許 7142843 濃度測定装置および濃度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-16

(45)【発行日】2022-09-28

(54)【発明の名称】濃度測定装置および濃度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/33 20060101AFI20220920BHJP

   G01N 21/47 20060101ALI20220920BHJP

【ＦＩ】

G01N21/33

G01N21/47 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018162560

(22)【出願日】2018-08-31

(65)【公開番号】P2020034477

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000144991

【氏名又は名称】株式会社四国総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000102636

【氏名又は名称】エナジーサポート株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123984

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 晃伸

(74)【代理人】

【識別番号】100102314

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 阿佐子

(72)【発明者】

【氏名】朝日 一平

(72)【発明者】

【氏名】柳瀬 育彦

(72)【発明者】

【氏名】川崎 剛洋

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２１１３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１７２６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１７５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１１２７７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７ － Ｇ０１Ｎ ２１／６１

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも紫外域を含む波長帯域の光を測定対象空間に照射する照射装置と、
前記測定対象空間から放射された光を受光する受光装置と、
前記受光装置からの受信信号に基づき、測定対象ガスが吸収する第１紫外波長帯域の光の吸光度である第１吸光度と、微粒子が吸収する第２紫外波長帯域の光の吸光度である第２吸光度とを同時に測定することで、前記測定対象ガスの濃度を算出する測定部と、を備え、
前記測定部は、前記測定対象ガスが存在せず前記微粒子が存在する場合の前記第１紫外波長帯域の光の吸光度と前記第２紫外波長帯域の光の吸光度との相関関係を記憶しており、前記相関関係および前記第２吸光度に基づいて算出された前記微粒子の影響による前記第１紫外波長帯域の光の吸光度の増加量が補正された前記第１吸光度から前記測定対象ガスの濃度を算出する、濃度測定装置。

【請求項2】

前記測定部は、前記測定対象ガスおよび前記微粒子の濃度を同時に算出する、請求項１に記載の濃度測定装置。

【請求項3】

前記相関関係は、前記測定対象空間に前記測定対象ガスが存在せず前記微粒子が存在する場合に、前記測定対象空間に存在する前記微粒子の濃度を変化させながら、前記第１吸光度と前記第２吸光度との相関関係を予め求めたものである、請求項１または２に記載の濃度測定装置。

【請求項4】

前記測定部は、異なる種類のガスごとの吸光度スペクトルを記憶しており、前記第２吸光度に基づいて補正された前記第１吸光度における吸光度スペクトルから、測定対象ガスの種類を特定する、請求項１ないし３のいずれかに記載の濃度測定装置。

【請求項5】

前記受光装置は、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光、および、微粒子が吸収する紫外波長帯域の光を分光する分光器を有する、請求項１ないし４のいずれかに記載の濃度測定装置。

【請求項6】

前記照射装置は、少なくとも紫外域を含む波長帯域の光線を前記測定対象空間に照射する重水素ランプを有する、請求項１ないし５のいずれかに記載の濃度測定装置。

【請求項7】

少なくとも紫外域を含む波長帯域の光を測定対象空間に照射し、前記測定対象空間から放射された光を受光することで、測定対象ガスが吸収する第１紫外波長帯域の光の吸光度である第１吸光度と、微粒子が吸収する第２紫外波長帯域の光の吸光度である第２吸光度とを同時に測定することで、前記測定対象ガスの濃度を算出する、濃度測定方法であって、
前記測定対象ガスが存在せず前記微粒子が存在する場合の前記第１紫外波長帯域の光の吸光度と前記第２紫外波長帯域の光の吸光度との相関関係および前記第２吸光度に基づいて算出された前記微粒子の影響による前記第１紫外波長帯域の光の吸光度の増加量が補正された前記第１吸光度から前記測定対象ガスの濃度を算出する、濃度測定方法。

【請求項8】

前記測定対象ガスが、煙道中のＳＯ_２ガスである、請求項７に記載の濃度測定方法

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、紫外吸収分光法を用いて非接触により測定対象空間に存在する測定対象ガスおよびダストの濃度を連続して測定することが可能な濃度測定装置および濃度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、紫外吸収分光法を用いて非接触により測定対象空間に存在する測定対象ガスの濃度を測定する技術が知られている（たとえば非特許文献１）。たとえば非特許文献１では、紫外吸収分光法を用いて非接触により測定対象空間に存在するＳＯ_２ガスまたはＮＨ_３ガスの濃度を測定することが開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】「紫外吸収分光法を用いた高温ガス濃度計測装置の開発」、四国電力、四国総合研究所 研究期報１０２（２０１５年６月）１９－２７ （ＵＲＬ：http://www.ssken.co.jp/research/pdf/102/102_04.pdf）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来は、紫外吸収分光法を用いることで、非接触により測定対象空間に存在するＳＯ_２ガスまたはＮＨ_３ガスの濃度を測定することができるが、工場、プラント、火力発電所などの煙道には微粒子（ダスト）が存在するため、微粒子（ダスト）が存在する場合でも測定対象ガスの濃度を適切に測定できる濃度測定装置が求められていた。

【0005】

本発明は、微粒子（ダスト）が存在する場合でも、紫外吸収分光法を用いて非接触により測定対象空間に存在する測定対象ガスの濃度を連続して測定することが可能な濃度測定装置および濃度測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る濃度測定装置は、少なくとも紫外域を含む波長帯域の光を測定対象空間に照射する照射装置と、前記測定対象空間から放射された光を受光する受光装置と、前記受光装置からの受信信号に基づき、測定対象ガスが吸収する第１紫外波長帯域の光の吸光度である第１吸光度と、微粒子が吸収する第２紫外波長帯域の光の吸光度である第２吸光度とを同時に測定することで、前記測定対象ガスの濃度を算出する測定部と、を備え、前記測定部は、前記測定対象ガスが存在せず前記微粒子が存在する場合の前記第１紫外波長帯域の光の吸光度と前記第２紫外波長帯域の光の吸光度との相関関係を記憶しており、前記相関関係および前記第２吸光度に基づいて算出された前記微粒子の影響による前記第１紫外波長帯域の光の吸光度の増加量が補正された前記第１吸光度から前記測定対象ガスの濃度を算出する。
上記濃度測定装置において、前記測定部は、前記測定対象ガスおよび前記微粒子の濃度を同時に算出するように構成することができる。
上記濃度測定装置において、前記相関関係は、前記測定対象空間に前記測定対象ガスが存在せず前記微粒子が存在する場合に、前記測定対象空間に存在する前記微粒子の濃度を変化させながら、前記第１吸光度と前記第２吸光度との相関関係を予め求めたものであるように構成することができる。
上記濃度測定装置において、前記測定部は、異なる種類のガスごとの吸光度パターンを記憶しており、前記第２吸光度に基づいて前記第１吸光度のパターンから、測定対象ガスの種類を特定するように構成することができる。
上記濃度測定装置において、前記受光装置は、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光、および、微粒子が吸収する紫外波長帯域の光を分光する分光器を有するように構成することができる。
上記濃度測定装置において、前記照射装置は、少なくとも紫外域を含む波長帯域の光線を前記測定対象空間に照射する重水素ランプを有する構成とすることができる。

【0007】

本発明に係る濃度測定方法は、少なくとも紫外域を含む波長帯域の光を測定対象空間に照射し、前記測定対象空間から放射された光を受光することで、測定対象ガスが吸収する第１紫外波長帯域の光の吸光度である第１吸光度と、微粒子が吸収する第２紫外波長帯域の光の吸光度である第２吸光度とを同時に測定することで、前記測定対象ガスの濃度を算出する、濃度測定方法であって、前記測定対象ガスが存在せず前記微粒子が存在する場合の前記第１紫外波長帯域の光の吸光度と前記第２紫外波長帯域の光の吸光度との相関関係および前記第２吸光度に基づいて算出された前記微粒子の影響による前記第１紫外波長帯域の光の吸光度の増加量が補正された前記第１吸光度から前記測定対象ガスの濃度を算出する。
上記濃度測定方法において、前記測定対象ガスが、煙道中のＳＯ_２ガスであるように構成することができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、微粒子（ダスト）が存在する場合でも、紫外吸収分光法を用いて非接触により測定対象空間に存在する測定対象ガスの濃度を連続して測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る濃度測定装置を示す構成図である。

【図2】微粒子が存在する場合と存在しない場合の、ＳＯ_２ガスの吸収断面積（ｃｍ_２）と紫外領域の波長との関係を示すグラフである。

【図3】本実施形態に係るガス－ダスト同時測定処理を示すフローチャートである。

【図4】本実施形態に係るガス－ダスト同時測定処理を行った実験系の一例を示す図である。

【図5】測定対象空間Ｓに微粒子が存在しない場合の、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、測定対象ガスの濃度との関係を示す検量線データの一例を示す図である。

【図6】微粒子（ダスト）に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、微粒子（ダスト）の濃度との関係を示す検量線データの一例を示す図である。

【図7】測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度との相関関係の一例を示す図である。

【図8】図４に示す実験系において、ＳＯ_２ガスと微粒子（ダスト）の濃度を同時測定した場合の、ＳＯ_２ガスに対応する２８６ｎｍの光の吸光度と、ＳＯ_２ガスの濃度との結果を示すグラフである。

【図9】図４に示す実験系において、ＳＯ_２ガスと微粒子（ダスト）の濃度を同時測定した場合の、微粒子（ダスト）に対応する３４０ｎｍの光の吸光度と、微粒子（ダスト）の濃度との結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、図に基づいて、本実施形態に係る濃度測定装置を説明する。

【0011】

図１は、本実施形態に係る濃度測定装置１を示す構成図である。濃度測定装置１は、図１に示すように、照射装置１０と、受光装置２０と、測定部３０とを備えている。そして、濃度測定装置１は、照射装置１０により、少なくとも紫外域を含む波長帯域の光を測定対象空間Ｓに照射し、受光装置２０により、測定対象空間Ｓから放射された光を受光し、測定部３０により、受光装置２０が受光した光のうち、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域における光の吸収度、および微粒子が吸収する紫外波長帯域における光の吸光度を測定する。これにより、濃度測定装置１は、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光の吸収度と、微粒子が吸収する紫外波長帯域の光の吸収度から、測定対象空間Ｓにおける測定対象ガスの濃度と微粒子（ダスト）の濃度とを同時に測定するものである。本実施形態に係る微粒子は、たとえば、ばい煙発生施設で燃料やその他の物質を燃焼するのに伴い発生するダストであって、平均粒径が数十ｎｍ～数十μｍのダスト粒子である。具体例を挙げると、重油燃焼ボイラーにおける２０μｍ前後の粗アッシュと０．０２μｍのカーボンブラック、転炉における酸化鉄が主体となる中位径０．２μｍのダストである。

【0012】

なお、本実施形態では、測定対象ガスとして、ＳＯ_２ガスの濃度を測定する構成を例示するが、濃度測定装置１が測定可能なガスは特に限定されず、たとえば、ＣＨ_４，ＣＯ_２，Ｏ_２，ＣＯ，Ｎ_２，Ｈ_２Ｓ，Ｈ_２，ＮＨ_３を測定対象ガスとすることができる。また、測定対象空間Ｓは、たとえば、煙道の排出口付近などの開放空間でもよいし、煙道内に紫外線透過性の窓を設けた、煙道内の閉鎖空間としてもよい。以下、濃度測定装置１を構成する各構成について説明する。

【0013】

照射装置１０は、少なくとも紫外域を含む波長帯域の光を射出する光源１１を有している。このような光源１１として、重水素ランプを用いることができる。また、照射装置１０は、必要に応じて、１または複数の光学系を備える構成とすることもできる。たとえば、図１に示すように、光源１１から照射された光線の径を広げるための第１平凹レンズ１２、第１平凹レンズ１２により拡径された光線を平行光にする第２平凸レンズ１３を備える構成とすることができる。

【0014】

受光装置２０は、測定対象空間Ｓを通過した紫外光線を受光し、測定対象ガスが吸収する波長域の紫外光線（第１波長域紫外線）と、微粒子が吸収する波長域の紫外光線（第２波長域紫外線）とを分光する分光器２２を有する。分光器２２により分光された第１波長域紫外線および第２波長域紫外線は、それぞれ測定部３０に入射される。このような分光器２２としては、特に限定されないが、測定対象ガスの測定精度を高めるために、波長分解能が高いものが好ましい。また、受光装置２０は、必要に応じて、１または複数の光学系を備える構成とすることができる。たとえば、図１に示すように、測定対象空間Ｓから射出した光を収束するために平凸レンズ２１を備える構成とすることができる。

【0015】

測定部３０は、信号線４０を介して照射装置１０に、少なくとも紫外域を含む波長帯域の光の射出を指示する。測定部３０は、当該指示に基づいて照射装置１０により照射され、受光装置２０により受光・分光された光のうち、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外線の吸光度（第１吸光度）を測定するセンサーと、微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度（第２吸光度）を測定するセンサーを備えている。本実施形態では、測定対象ガスとしてＳＯ_２ガスの濃度を測定するため、ＳＯ_２ガスが吸収する２８６ｎｍの紫外線の吸光度と、微粒子（ダスト）が吸収する３４０ｎｍの紫外線の吸光度とを測定するセンサーをそれぞれ備えている。

【0016】

また、測定部３０は、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外線の吸光度（第１吸光度）に基づいて、測定対象空間Ｓに存在する測定対象ガスの濃度を算出する。さらに、測定部３０は、微粒子（ダスト）に対応する波長帯域の紫外線の吸光度（第２吸光度）に基づいて、測定対象空間Ｓに存在する微粒子の濃度を測定する。

【0017】

ここで、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外線の吸光度は、測定対象空間Ｓに存在する微粒子によって影響を受ける。図２は、紫外域の波長帯域におけるＳＯ_２ガスの吸収断面積（ｃｍ_２）の一例を示すグラフであり、微粒子（ダスト）が存在する場合と、微粒子（ダスト）が存在しない場合の２通りを示している。図２に示すように、微粒子（ダスト）が存在する場合には、微粒子（ダスト）が存在しない場合と比べて、紫外域の波長帯域全体において、ＳＯ_２ガスの吸収断面積が大きくなり、紫外線の吸収度が高くなっている。

【0018】

そのため、測定部３０は、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外線の吸光度に基づいて、測定対象空間Ｓに存在する測定対象ガスの濃度を算出する場合、測定対象空間Ｓに存在する微粒子を加味して、測定対象空間Ｓの測定対象ガスの濃度を補正する。具体的には、測定部３０は、微粒子の濃度と測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外線の吸光度の増加量との相関関係を予め記憶しており、この相関関係に基づいて、測定対象ガスの吸光度の測定結果から微粒子による吸光度の増加分を差し引くことで、測定対象ガスの吸光度の測定結果を補正し、補正した測定対象ガスの吸光度に基づいて、測定対象ガスの濃度を算出することができる。

【0019】

ここで、図３は、測定部３０による測定対象ガスおよび微粒子の同時測定方法を示すフローチャートである。以下においては、図３に基づいて、測定部３０による測定対象ガスおよび微粒子の同時測定方法について説明する。なお、本実施形態では、図４に示す実験系を構成し、ＳＯ_２ガスと微粒子（ダスト）の濃度の同時測定を行った。図４に示す実施系において、光源１１としては小型重水素ランプ（Ｌ１０６７１Ｄ、浜松ホトニクス社製）、分光器２２としては分光器（ＱＥ６５Ｐｒｏ、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ社製）、粒子発生器としてはフルイダイズドベッド粒子発生器（ＭＯＤＥＬ ３２１６， ＫＡＮＯＭＡＸ社製）を用いた。粒子発生器では、ＪＩＳ試験用粉体１－１０種のフライアッシュを用い、２～１６μｍの粒子で重量の約８０％が構成されたダストを発生させた。この粒子径分布測定を外部機関に依頼したところ、分散液としてヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液（０．２ｗｔ％）を用いた沈降天秤法による粒子径分布は、下記表１のとおりとなった。

【0020】

【表1】

【0021】

また、図４に示す実験系では、測定対象空間Ｓに、ガス－ダスト導入通路およびガス－ダスト排出通路と連通するガスセルを設ける構成とし、当該ガスセル内に存在するＳＯ_２ガスおよび微粒子（ダスト）の濃度を測定した。

【0022】

まず、ステップＳ１０１では、測定部３０により、図５に示すように、測定対象空間Ｓに微粒子が存在しない場合の、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、測定対象ガスの濃度との関係を示す検量線データが取得される。なお、濃度測定装置１の構成に応じた、測定対象ガスの検量線データが、測定部３０が備える記憶部３１に予め記憶されており、測定部３０は記憶部３１から測定対象ガスの検量線データを取得することができる。

【0023】

ここで、ステップＳ１０１で取得される測定対象ガスの検量線データの作成方法について説明する。本実施形態では、測定対象ガスとしてＳＯ_２ガスの濃度を測定しており、図４に示す実験系において、１％のＳＯ_２ガスを含むＳＯ_２ガスとＮ_２ガスとの混合気体をガス供給源からガス－ダスト導入通路を介して測定対象空間Ｓに供給する。そして、ＳＯ_２ガスの流量比を調整しながら、ＳＯ_２ガスを吸収する２８６ｎｍの波長帯域の吸光度を測定することで、測定対象空間Ｓに微粒子が存在しない場合の、ＳＯ_２ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、ＳＯ_２ガスの濃度との関係を示す検量線データを作成することができる。そして、このように作成したＳＯ_２ガスの検量線データを、測定部３０の記憶部３１に予め記憶しておく。

【0024】

ステップＳ１０２では、測定部３０により、図６に示すように、微粒子（ダスト）に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、微粒子（ダスト）の濃度との関係を示す検量線データが取得される。なお、濃度測定装置１の構成に応じた、微粒子（ダスト）の検量線データも、測定部３０が備える記憶部３１に予め記憶されており、測定部３０は記憶部３１から微粒子（ダスト）の検量線データを取得することができる。

【0025】

ここで、ステップＳ１０２で取得される、微粒子（ダスト）の検量線データの作成方法について説明する。たとえば、図４に示す実験系において、ガラスビーズ（ＧＢ－ＡＤ、ポッターズ・バロティーニ社製）により分散させたフライアッシュを搬送用ガス（たとえば窒素ガス）により粒子発生器からガス－ダスト導入通路を介して測定対象空間Ｓへ供給する。そして、微粒子（ダスト）が吸収する３４０ｎｍの波長帯域の吸光度を測定することで、微粒子（ダスト）に対応する波長帯域の紫外線の吸光度と、微粒子（ダスト）の濃度との関係を示す検量線データの作成することができる。なお、微粒子（ダスト）の濃度は、微粒子（ダスト）を補集したダスト補集器の濾紙重量、微粒子（ダスト）を測定対象空間Ｓに導入する際に使用した搬送用ガスの総流量、および粒子発生器の稼働時間に基づいて算出することができる。そして、このように作成した微粒子（ダスト）の検量線データを、測定部３０の記憶部３１に予め記憶しておく。

【0026】

ステップＳ１０３では、測定部３０により、図７に示すように、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度との相関関係が取得される。なお、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度との相関関係も、測定部３０が備える記憶部３１に予め記憶されている。

【0027】

ここで、ステップＳ１０３で取得される、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度との相関関係の作成方法について説明する。たとえば、図４に示す実験系において、図６に示す微粒子（ダスト）の検量線データを作成する際に、測定対象ガスに対応する波長帯域の吸光度も測定する（すなわち、測定対象空間Ｓに測定対象ガスが存在してない状態で測定対象ガスに対応する波長帯域の吸光度を測定する）。そして、微粒子（ダスト）に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、測定対象ガスに対応する波長帯域の吸光度との関係をプロットすることで、図７に示すように、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度（第１吸光度）と、微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度（第２吸光度）との相関関係を作成することができる。このように、図７に示す相関関係は、測定対象ガスが存在しない場合の、微粒子（ダスト）の濃度に応じた、測定対象ガスに対応する波長帯域の吸光度を示すものであり、微粒子（ダスト）の濃度に応じた、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度の増加量を示すものともいえる。そして、このように作成した測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度との相関関係は、測定部３０の記憶部３１に予め記憶しておく。

【0028】

ステップＳ１０４～Ｓ１０９では、測定部３０により、測定対象ガスおよび微粒子（ダスト）の同時測定が、測定終了指令が出されるまで、繰り返し行われる。
ステップＳ１０４では、測定部３０により、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度（第１吸光度）と、微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度（第２吸光度）とが測定される。

【0029】

ステップＳ１０５では、測定部３０により、図６に示すように、微粒子（ダスト）に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と微粒子（ダスト）の濃度との関係を示す検量線データに基づいて、ステップＳ１０４で測定した微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度（第２吸光度）から、微粒子（ダスト）の濃度が算出される。

【0030】

ステップＳ１０６では、測定部３０により、図７に示すように、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度（第１吸光度）と、微粒子に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度（第２吸光度）との相関関係に基づいて、ステップＳ１０４で取得した微粒子（ダスト）に対応する波長帯域の紫外光線の吸光度から、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度の増加量が算出される。

【0031】

そして、ステップＳ１０７では、測定部３０により、ステップＳ１０４で取得した測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度から、ステップＳ１０６で算出した測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度の増加量を差し引く補正が行われる。これにより、微粒子の影響を除外した、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度を求めることができる。

【0032】

さらに、ステップＳ１０８では、測定部３０により、図５に示すように、測定対象空間Ｓに微粒子が存在しない場合の、測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度と、測定対象ガスの濃度との関係を示す検量線データに基づいて、微粒子の影響を除外した補正後の測定対象ガスに対応する波長帯域の紫外光線の吸光度から、測定対象ガスの濃度が算出される。

【0033】

そして、ステップＳ１０９では、測定部３０により、ガス－ダストの同時測定処理を終了するか否かの判断が行われる。たとえば、ユーザにより処理終了の指示が入力された場合、測定部３０はガス－ダストの濃度の同時測定を終了すると判断し、図３に示すガス－ダストの同時測定処理を終了する。一方、ガス－ダストの同時測定処理を終了しない場合には、ステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０４～Ｓ１０９のガス－ダストの濃度の同時測定を繰り返す。

【0034】

ここで、図８および図９に、図４に示す実験系において、ＳＯ_２ガスと微粒子（ダスト）の濃度の同時測定を行った測定結果を示す。図８および図９に示す例においては、１％のＳＯ_２ガスを含むＳＯ_２ガスとＮ_２ガスとの混合気体を５リットル／分の流量でガス供給源からガス－ダスト導入通路を介して測定対象空間Ｓに供給するとともに、フライアッシュを含むガスを１０リットル／分の流量で粒子発生器からガス－ダスト導入通路を介して測定対象空間Ｓに供給した。

【0035】

また、図８に示す例では、ＳＯ_２ガスの流量比を調整することでＳＯ_２ガスの実際の濃度を特定し、特定したＳＯ_２ガスの濃度の位置に、微粒子（ダスト）の濃度に応じて補正したＳＯ_２ガスに対応する２８６ｎｍの光の吸光度をプロットした。そして、実際に測定した、補正後のＳＯ_２ガスに対応する２８６ｎｍの光の吸光度と、ＳＯ_２ガスの濃度との関係が、図５に示すＳＯ_２ガスの検量線データと一致するかを検討した。同様に、図９に示す例では、ダスト補集器の濾紙の重量などから微粒子（ダスト）の実際の濃度を特定し、特定したダストの濃度の位置に、微粒子（ダスト）に対応する３４０ｎｍの光の吸光度をプロットした。そして、実際に測定した、微粒子（ダスト）に対応する３４０ｎｍの光の吸光度と、微粒子（ダスト）の濃度との関係が、図６に示す微粒子（ダスト）の検量線データと一致するかを検討した。

【0036】

その結果、ＳＯ_２ガスと微粒子（ダスト）の両方が存在する場合でも、図８に示すように、微粒子（ダスト）の濃度に応じて補正したＳＯ_２ガスに対応する２８６ｎｍの光の吸光度は、図５に示す測定対象空間Ｓに微粒子が存在しない場合の測定対象ガスの検量線データとほぼ一致することが分かった。また、ＳＯ_２ガスと微粒子（ダスト）の両方が存在する場合でも、図９に示すように、微粒子（ダスト）に対応する３４０ｎｍの光の吸光度は、図６に示す測定対象空間Ｓに測定対象ガスが存在しない場合の微粒子（ダスト）の検量線データとほぼ一致することが分かった。

【0037】

以上のように、本実施形態に係る濃度測定装置１は、測定対象ガスと微粒子（ダスト）の濃度を同時に測定する装置であり、少なくとも紫外域を含む波長帯域の光線を測定対象空間Ｓに照射する照射装置１０と、測定対象空間Ｓを通過した光線を受光する受光装置２０と、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光の吸光度と、微粒子が吸収する紫外波長帯域の光の吸光度とを同時に測定することで、測定対象ガスの濃度と微粒子の濃度とを同時に算出する測定部３０と、を備える。また、濃度測定装置１は、測定部３０により、微粒子が吸収する紫外波長帯域の光の吸光度に基づいて、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光の吸光度を補正する。ここで図２に示すように、測定対象空間Ｓに微粒子（ダスト）が存在する場合には、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光の吸光度は、微粒子（ダスト）の影響により、微粒子（ダスト）が存在しない場合よりも大きくなる。本実施形態では、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光の吸光度を補正することで、微粒子（ダスト）の影響を除外し、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光の吸光度を適切に測定することができる。特に、本実施形態では、測定部３０は、測定対象ガスが存在しない場合の、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光の吸光度と、微粒子が吸収する紫外波長帯域の光の吸光度との相関関係を記憶しており、当該相関関係に基づいて、微粒子が吸収する紫外波長帯域の光の吸光度から、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光の吸光度を補正することができるため、測定対象ガスの濃度をより適切に測定することができる。

【0038】

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。

【0039】

上述した実施形態では、測定部３０が、測定対象ガスが吸収する紫外波長帯域の光の補正後の吸光度に基づいて、測定対象空間Ｓに存在するガスの濃度を測定する構成を例示したが、この構成に加えて、測定部３０は、測定対象空間Ｓに存在するガスの種類を特定することもできる。たとえば測定部３０は、記憶部３１に異なる種類のガスごとの吸光度スペクトルのパターンを記憶しておくことで、補正後の吸光度スペクトルに基づいて、測定対象空間Ｓに存在するガスを特定することもできる。

【符号の説明】

【0040】

１…濃度測定装置
１０…照射装置
１１…光源
１２…第１平凹レンズ
１３…第２平凸レンズ
２０…受光装置
２１…平凸レンズ
２２…分光器
３０…測定部
３１…記憶部
４０…信号線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】