KR101460874B1 - 암모니아 화합물 농도 계측 장치 및 암모니아 화합물 농도 계측 방법 - Google Patents

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Abstract

유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물을 계측하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치로서, 유통 가스가 흐르는 배관 유닛과, 배관 유닛에 배치되어, 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시키는 변환 수단과, 배관 유닛을 흐르는 유통 가스 중, 변환 수단을 통과하는 배관 경로를 흐른 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도인 제 1 계측값과, 변환 수단을 통과하지 않는 배관 경로를 흐른 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도인 제 2 계측값을 계측하는 계측 수단과, 배관 유닛, 계측 수단의 동작을 제어하고, 제 1 계측값과 제 2 계측값의 차분으로부터, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 산출하는 제어 수단을 갖고, 근적외역의 레이저 광에 의해 계측을 실시한다.

Description

암모니아 화합물 농도 계측 장치 및 암모니아 화합물 농도 계측 방법{AMMONIA COMPOUND CONCENTRATION MEASURING DEVICE AND AMMONIA COMPOUND CONCENTRATION MEASURING METHOD}
본 발명은, 관로 내를 흐르는 가스에 함유되는 암모니아 화합물 농도를 계측하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치 및 암모니아 화합물 농도 계측 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 내연 기관, 소각로 등의 연소 기관으로부터 배출되는 가스는, 여러 가지의 가스상 물질이 혼합된 혼합 가스로 되어 있다. 이와 같은 배기 가스는, 관로 내를 흘러, 소정의 장치나, 대기에 공급 (배출) 된다. 여기서, 배기 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도를 계측하는 방법으로는, 배기 가스를 습식 샘플링하여, 용액 중에 암모니아 성분을 포집하고, 포집된 용액을 인도 페놀 흡광 광도법, 이온 크로마토 분석법 등으로 분석하는 방법, 일례로서 「JIS K 0099」에 기재된 「배기 가스 중의 암모니아 분석 방법」이 있다.
또, 관로 내를 흐르는 혼합 가스 (주로 유통 가스) 에 함유되는 특정 물질의 농도 계측 방법으로는, 관로의 소정 경로에 레이저 광을 통과시켜, 그 입출력으로부터 측정 대상의 특정 물질의 농도를 계측하는 방법이 있다. 예를 들어, 본건 출원인이 출원한 특허문헌 1 에는, 측정 대상이 되는 가스상 물질에 고유한 흡수 파장의 레이저 광을 발진하는 광원과, 이 광원으로부터 발진되는 레이저 광의 발진 파장을 적어도 2 개의 상이한 주파수로 변조하는 수단과, 이 변조 수단에 의해 변조된 레이저 광을 상기 가스상 물질이 존재하는 측정 영역으로 유도하는 수단과, 이 측정 영역에 있어서 투과 또는 반사 또는 산란한 레이저 광을 수광하는 수광 수단과, 이 수광 수단에 의해 수광된 신호 중에서 변조된 신호를 주파수마다 순차 각각 복조하는 복수의 위상 민감 검파기를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 농도 계측 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 제3342446호
여기서, 습식 샘플링에 의한 계측은, 암모니아 화합물뿐만 아니라, 배기 가스 중의 가스상의 암모니아도 포집해 버린다. 그 때문에, 암모니아 화합물과 가스상의 암모니아를 합계한 농도를 계측하게 되어, 암모니아 화합물의 농도를 계측하는 것이 곤란하다. 또, 습식 샘플링에서는, 암모니아 화합물을 용액에 포집하여, 포집된 용액을 분석한다. 그 때문에, 측정 개시부터 계측값의 산출까지 시간이 걸린다는 문제가 있다.
또, 특허문헌 1 에 기재된 장치는, 높은 응답성으로 측정 대상의 물질을 계측할 수 있다. 그러나, 특허문헌 1 에 기재된 장치와 같이, 근적외의 레이저 광을 조사하여, 측정 대상에 의한 흡수를 계측하는 계측 방법에서는, 일부의 암모니아 화합물을 계측할 수 없다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 암모니아 화합물의 농도를 높은 응답성으로, 간단하고 또한 고정밀도로 계측하는 것이 가능한 암모니아 화합물 농도 계측 장치 및 암모니아 화합물 농도 계측 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물 농도를 계측하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치로서, 상기 유통 가스가 흐르는 배관 유닛과, 상기 배관 유닛에 배치되어, 통과하는 상기 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시키는 변환 수단과, 상기 배관 유닛을 흐르는 상기 유통 가스 중, 상기 변환 수단을 통과하는 배관 경로를 흐른 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도인 제 1 계측값과, 상기 변환 수단을 통과하지 않는 배관 경로를 흐른 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도인 제 2 계측값을 계측하는 계측 수단과, 상기 배관 유닛, 상기 계측 수단의 동작을 제어하고, 상기 제 1 계측값과 상기 제 2 계측값의 차분으로부터, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물 농도를 산출하는 제어 수단을 갖고, 상기 계측 수단은, 상기 암모니아의 흡수 파장을 포함하고, 또한 근적외 파장역의 레이저 광을 출력하는 발광부와, 상기 유통 가스가 흐르는 가스 계측 셀, 상기 가스 계측 셀에 레이저 광을 입사시키는 광학계, 상기 발광부로부터 입사되어, 상기 가스 계측 셀을 통과한 레이저 광을 수광하는 수광부를 포함하는 적어도 1 개의 계측 유닛과, 상기 발광부로부터 출력된 레이저 광의 강도와, 상기 수광부에서 수광한 레이저 광의 강도에 기초하여, 상기 가스 계측 셀을 흐르는 상기 유통 가스의 상기 암모니아의 계측값을 산출하는 산출부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 암모니아 화합물 농도 계측 장치에 의하면, 높은 응답성, 또한 높은 정밀도로 암모니아 화합물의 농도를 검출할 수 있다.
추가로, 상기 변환 수단보다 상류측에 배치되어, 상기 변환 수단에 유입되는 상기 유통 가스의 유량을 계측하는 제 1 유량계와, 상기 변환 수단보다 하류측에 배치되어, 상기 변환 수단으로부터 배출된 상기 유통 가스의 유량을 계측하는 제 2 유량계를 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 제 1 유량계의 계측 결과와, 상기 제 2 유량계의 계측 결과에 기초하여, 상기 유통 가스의 상기 암모니아의 계측값을 보정하여 산출하는 것이 바람직하다. 이로써, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도를 보다 높은 정밀도로 계측할 수 있다.
또, 상기 배관 유닛은, 상기 유통 가스가 유입되는 유입 배관과, 상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부 (端部) 에 접속되고, 상기 변환 수단이 배치된 제 1 배관과, 상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 상기 제 1 배관과 함께 접속되고, 상기 변환 수단이 배치되어 있지 않은 제 2 배관과, 상기 제 1 배관의 하류측의 단부와, 상기 제 2 배관의 하류측의 단부와, 상기 가스 계측 셀의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 상류측의 단부를 접속하는 3 방 밸브를 갖고, 상기 제어 수단은, 상기 3 방 밸브에 의해 상기 제 1 배관의 하류측의 단부와 상기 가스 계측 셀의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 상류측의 단부를 연결시키고, 상기 계측 수단에 상기 제 1 유통 가스를 유입시켜, 상기 제 1 계측값을 계측하고, 상기 3 방 밸브에 의해, 상기 제 2 배관의 하류측의 단부와 상기 가스 계측 셀의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 상류측의 단부를 연결시키고, 상기 계측 수단에 상기 제 2 유통 가스를 유입시켜, 상기 제 2 계측값을 계측하는 것이 바람직하다. 이로써, 1 개의 계측 유닛으로 계측을 실시할 수 있다.
또, 상기 배관 유닛은, 상기 유통 가스가 유입되는 유입 배관과, 상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 접속되고, 상기 변환 수단이 배치된 제 1 배관과, 상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 상기 제 1 배관과 함께 접속되고, 상기 변환 수단이 배치되어 있지 않은 제 2 배관을 구비하고, 상기 계측 수단은, 상기 계측 유닛을 2 개 구비하고, 일방의 상기 계측 유닛은, 상기 제 1 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 변환 수단보다 하류측에 배치되고, 타방의 상기 계측 유닛은, 상기 제 1 배관에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 연속하여 암모니아 화합물을 계측할 수 있다.
또, 상기 배관 유닛은, 상기 유통 가스가 유입되는 유입 배관과, 상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 접속되고, 상기 변환 수단이 배치된 유지 배관을 구비하고, 상기 계측 수단은, 상기 계측 유닛을 2 개 구비하고, 일방의 상기 계측 유닛은, 상기 유지 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 변환 수단보다 하류측에 배치되고, 타방의 상기 계측 유닛은, 상기 유지 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 변환 수단보다 상류측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 연속하여 암모니아 화합물을 계측할 수 있다.
또, 상기 변환 수단은, 암모니아 화합물을 산화 반응시켜 암모니아로 하는 열 분해층인 것이 바람직하다. 이로써, 간단한 구성으로 암모니아 화합물을 측정 가능한 물질로 변환시킬 수 있다.
또, 상기 변환 수단은, 암모니아 화합물을 열 분해시켜 암모니아로 하는 열 분해층인 것이 바람직하다. 이로써, 암모니아 화합물을 보다 확실하게 암모니아로 변환시킬 수 있다.
또, 상기 변환 수단은, 상기 열 분해층의 온도를 조정하는 온도 조정부를 구비하는 것이 바람직하다. 이로써, 암모니아 화합물을 보다 확실하게 암모니아로 변환시킬 수 있다.
또, 상기 변환 수단의 변환 동작의 실행과 정지를 전환하는 전환 수단을 추가로 갖고, 상기 배관 유닛은, 상기 유통 가스가 유입되는 유입 배관과, 상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 접속되고, 상기 변환 수단이 배치된 유지 배관을 구비하고, 상기 계측 수단은, 상기 계측 유닛이, 상기 유지 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 변환 수단보다 하류측에 배치되고, 상기 변환 수단은, 암모니아 화합물을 열 분해시켜 암모니아로 하는 열 분해층이고, 상기 전환 수단은, 상기 열 분해층의 온도를 조정하는 온도 조정부이며, 상기 제어 수단은, 상기 변환 수단의 변환 동작을 실행시키고 있는 상태와, 상기 변환 수단의 변환 동작을 정지시키고 있는 상태를 전환하고, 상기 계측 유닛에, 상기 제 1 유통 가스가 유입되고 있는 상태와, 상기 제 2 유통 가스가 유입되고 있는 상태를 전환하는 것이 바람직하다. 이로써, 1 개의 계측 유닛으로 계측을 실시할 수 있다.
또, 상기 전환 수단은, 상기 온도 조정부에 의해, 상기 유통 가스를 암모니아 화합물이 분해되는 온도로 가열하여, 상기 변환 수단의 변환 동작을 실행시키고 있는 상태로 하고, 상기 유통 가스의 가열을 정지시켜, 상기 변환 수단의 변환 동작을 정지시키고 있는 상태로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 간단한 조작으로 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시킬지의 여부를 전환하는, 요컨대, 제 1 유통 가스로 할지 제 2 유통 가스로 할지를 전환할 수 있다.
또, 상기 변환 수단은, 추가로 상기 암모니아 화합물을 포집하는 포집층을 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 보다 확실하게 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시킬 수 있다.
또, 상기 계측 유닛은, 레이저 광이, 상기 변환 수단을 유지하는 배관의 내부를 통과하는 것이 바람직하다. 이로써, 계측 셀의 일부를 배관으로 할 수 있어, 유통 가스를 보다 직접적으로 계측할 수 있다.
또, 상기 배관 유닛은, 측정 대상의 장치로부터 배출되는 상기 유통 가스의 전체량이 흐르는 것이 바람직하다. 이로써, 유통 가스를 보다 높은 정밀도로 계측할 수 있다.
또, 상기 배관 유닛은, 측정 대상의 장치로부터 배출되는 상기 유통 가스의 전체량이 흐르는 측정 대상 배관으로부터, 일부의 상기 유통 가스를 포집하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 샘플링으로 계측을 실시함으로써, 계측 유닛을 적정한 크기로 할 수 있다.
상기 서술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 배관을 흐르는 유통 가스의 암모니아 화합물 농도를 계측하는 암모니아 화합물 농도 계측 방법으로서, 상기 배관을 흐르는 유통 가스 중, 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시키는 변환 수단이 배치되어 있는 영역을 통과한 제 1 유통 가스에 대해, 암모니아의 흡수 파장을 포함하고, 또한 근적외 파장역의 레이저 광을 출력시키고, 제 1 유통 가스가 흐르는 관로 내를 통과한 상기 레이저 광을 수광하고, 출력된 레이저 광의 강도와, 수광부에서 수광한 레이저 광의 강도에 기초하여, 상기 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 제 1 계측값으로서 계측하는 제 1 계측 단계와, 상기 배관을 흐르는 유통 가스 중, 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시키는 변환 수단이 배치되어 있는 영역을 통과하고 있지 않은 제 2 유통 가스에 대해, 암모니아의 흡수 파장을 포함하고, 또한 근적외 파장역의 레이저 광을 출력시키고, 제 2 유통 가스가 흐르는 관로 내를 통과한 상기 레이저 광을 수광하고, 출력된 레이저 광의 강도와, 상기 수광부에서 수광한 레이저 광의 강도에 기초하여, 상기 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 제 2 계측값으로서 계측하는 제 2 계측 단계와, 상기 제 1 계측값과 상기 제 2 계측값의 차분으로부터, 상기 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물 농도의 계측값을 산출하는 산출 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 암모니아 화합물 농도 계측 방법에 의하면, 높은 응답성, 또한 높은 정밀도로 암모니아 화합물의 농도를 검출할 수 있다.
본 발명에 관련된 암모니아 화합물 농도 계측 장치 및 암모니아 화합물 농도 계측 방법은, 높은 정밀도이고 또한 높은 응답성으로 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1 은, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 일 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 계측 수단 본체의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다.
도 4 는, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5 는 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6 은, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 7 은, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 8a 는, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8b 는, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 9 는, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
이하에, 본 발명에 관련된 암모니아 화합물 농도 계측 장치 및 암모니아 화합물 농도 계측 방법의 일 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 여기서, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 및 암모니아 화합물 농도 계측 방법은, 관로를 흐르는 여러 가지 가스에 대해, 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다. 예를 들어, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 및 암모니아 화합물 농도 계측 방법을 배기 가스가 흐르는 관로에 장착하여, 배기 가스에 함유되는 암모니아 화합물 농도를 계측해도 된다. 또, 배기 가스가 흐르는 관로를 갖는 장치로는, 각종 연소 기관, 예를 들어, 차량, 선박, 발전기, 소각로 등이 예시된다. 구체적으로는, 디젤 엔진에 장착하여, 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스 (유통 가스), 먼지 소각로로부터 배출되는 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다. 또, 측정 대상의 가스는, 연소 기기로부터 배출된 배기 가스에 한정되지 않고, 각종 유통 가스, 예를 들어, 연소 가스, 실험 등에 의해 생성된 가스를 측정 대상으로 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 배관 내를 흐르는 유통 가스 (혼합 가스) 중에 존재하는 암모니아 화합물이 측정 대상이 된다. 또한, 암모니아 화합물로는, 유안 (황산암모늄, (NH4)2SO4), 산성 유안 (황산수소암모늄 (NH4)HSO4) 등이 있다. 또, 암모니아 화합물에는, 염안 (염화암모늄, NH4Cl), 과염소산암모늄 (NH4ClO4), 질안 (질산암모늄, NH4NO3), 탄안 (탄산암모늄, (NH4)4CO3) 등을 포함하는 경우도 있다.
[실시형태 1]
도 1 은, 본 발명의 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 일 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 는, 계측 대상 배관 (8) 을 흐르는 유통 가스의 일부를 채취 (샘플링) 하여, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도를 계측하는 계측 장치이다. 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배관 유닛 (12) 과 변환 수단 (14) 과 계측 수단 (16) 과 제어 수단 (18) 을 갖는다. 또, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 는, 유량계 (36, 38) 를 갖는다.
배관 유닛 (12) 은, 계측 대상 배관 (8) 과 접속되어 있어 유통 가스를 안내하는 경로를 구성한다. 배관 유닛 (12) 은, 샘플링 배관 (유입 배관) (20) 과 제 1 배관 (22) 과 제 2 배관 (24) 과 분기관 (26, 28) 과 3 방 밸브 (30) 와 펌프 (31) 와 개폐 밸브 (32, 34) 를 갖는다.
샘플링 배관 (유입 배관) (20) 은, 계측 대상 배관 (8) 과 접속하여, 계측 대상 배관 (8) 을 흐르는 유통 가스의 일부를 포집하는 배관이다. 샘플링 배관 (20) 은, 일방의 단부 (유통 가스의 흐름 방향에 있어서 상류측의 단부) 가 계측 대상 배관 (8) 의 내부에 배치되어 있고, 타방의 단부 (유통 가스의 흐름 방향에 있어서 하류측의 단부) 가 계측 대상 배관 (8) 의 밖에 배치되어 있다. 또, 샘플링 배관 (20) 은, 포집된 유통 가스에 함유되는 매진 등을 줄일 수 있기 때문에, 일방의 단부의 개구면이 유통 가스의 흐름 방향에 대해, 직교, 또는 직교 방향보다 하류측을 향한 방향으로 배치되어 있다. 또, 샘플링 배관 (20) 은, 타방의 단부가 제 1 배관 (22), 제 2 배관 (24) 의 2 개의 배관과 연결되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 계측 대상 배관 (8) 으로부터 샘플링 배관 (20) 에 유입되는 위치가 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 가장 상류가 된다. 또, 배관 유닛 (12) 에 유입된 유통 가스는, 샘플링 배관 (20) 의 일방의 단부로부터 타방의 단부를 향하여 흐른다. 계측 대상 배관 (8) 으로부터 유입된 유통 가스가 흐르는 방향이 유통 가스의 흐름 방향이 된다.
제 1 배관 (22) 은, 일방의 단부가 샘플링 배관 (20) 과 접속되고, 타방의 단부가 3 방 밸브 (30) 와 접속되어 있다. 또, 제 1 배관 (22) 에는, 관로 내에 후술하는 변환 수단 (14) 이 배치되어 있다. 또, 제 1 배관 (22) 의 변환 수단 (14) 이 배치되어 있는 영역은, 다른 영역보다 관로의 직경이 크게 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 변환 수단 (14) 이 배치되어 있는 영역의 관로의 직경을 크게 했지만, 관로의 직경은 일정하게 해도 된다.
또, 제 1 배관 (22) 은, 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 변환 수단 (14) 보다 하류에 분기관 (26) 이 형성되어 있다. 또, 분기관 (26) 에는, 개폐 밸브 (32) 가 형성되어 있다. 또한, 분기관 (26) 의 유통 가스의 흐름 방향의 하류측은, 외기 (外氣) 에 개방해도 되지만, 유통 가스에 유독 (有毒) 인 성분 등이 함유되어 있는 경우에는, 유통 가스를 처리하는 처리 장치에 접속시키거나, 계측 대상 배관 (8) 의 하류에 접속시키거나 하는 것이 바람직하다.
제 2 배관 (24) 은, 기본적으로 제 1 배관 (22) 과 병렬로 형성된 배관으로, 일방의 단부가 샘플링 배관 (20) 과 접속되고, 타방의 단부가 3 방 밸브 (30) 와 접속되어 있다. 또, 제 2 배관 (24) 에는, 관로 내에 후술하는 변환 수단 (14) 이 배치되어 있지 않다.
또, 제 2 배관 (24) 도 분기관 (28) 이 형성되어 있다. 또한, 분기관 (28) 은, 유통 가스의 흐름 방향에 있어서, 분기관 (26) 에 대응하는 위치에 형성하는 것이 바람직하다. 또, 분기관 (28) 에는, 개폐 밸브 (34) 가 형성되어 있다. 또한, 분기관 (28) 의 유통 가스의 흐름 방향의 하류측도, 외기에 개방해도 되지만, 유통 가스에 유독한 성분 등이 함유되어 있는 경우에는, 유통 가스를 처리하는 처리 장치에 접속시키거나, 계측 대상 배관 (8) 의 하류에 접속시키거나 하는 것이 바람직하다.
3 방 밸브 (30) 는, 제 1 배관 (22) 의 하류측의 단부와, 제 2 배관 (24) 의 하류측의 단부와, 계측 수단 (16) 의 상류측의 단부를 연결시키고 있다. 3 방 밸브 (30) 는, 제 1 배관 (22) 과 계측 수단 (16) 을 연결시킨 상태와, 제 2 배관 (24) 과 계측 수단 (16) 을 연결시킨 상태를 전환한다. 3 방 밸브 (30) 는, 제 1 배관 (22) 과, 계측 수단 (16) 을 연결시켰을 경우, 샘플링 배관 (20) 으로부터 제 1 배관 (22) 을 통과한 유통 가스가 계측 수단 (16) 으로 흐른다. 또, 3 방 밸브 (30) 는, 제 2 배관 (24) 과 계측 수단 (16) 을 연결시켰을 경우, 샘플링 배관 (20) 으로부터 제 2 배관 (24) 을 통과한 유통 가스가 계측 수단 (16) 으로 흐른다. 이와 같이, 3 방 밸브 (30) 는, 계측 수단 (16) 을 흐르는 유통 가스를 전환한다.
펌프 (31) 는, 유통 가스의 흐름 방향에 있어서, 계측 수단 (16) 의 하류측에 배치되어 있다. 펌프 (31) 는, 유통 가스가 샘플링 배관 (20) 으로부터 계측 수단 (16) 을 향하여 흐르는 방향으로 공기를 흡인한다.
변환 수단 (14) 은, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시키는 기구이고, 제 1 배관 (22) 의 관로 내에 배치되어 있다. 변환 수단 (14) 은, 제 1 배관 (22) 의 관로 내에 배치된 열 분해층 (39) 을 갖는다. 열 분해층 (39) 은, 통과하는 유통 가스, 및 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물을 일정한 온도 이상으로 하고 열 분해시켜, 암모니아로 변환시킨다. 또한, 암모니아와 결합되어 있던 물질은, 암모니아와 분리되어 다른 물질이 된다. 열 분해층 (39) 은, 통과하는 암모니아 화합물을 일정한 온도 이상으로 할 수 있으면 되고, 그 구성은 한정되지 않는다. 예를 들어, 열 분해층 (39) 으로는, 배관과 그 배관 및 배관을 흐르는 유통 가스를 가열하는 이미지로 (爐) 의 조합을 사용할 수 있다. 또한, 가열 기구로는, 이미지로에 한정되지 않고, 여러 가지 가열 기구를 사용할 수 있다. 예를 들어, 배관의 외측 둘레에서 연소 가스를 연소시켜 배관을 가열함으로써 유통 가스를 가열하는 기구나, 배관을 이중 배관으로 하여, 내관에 유통 가스를 흐르게 하고, 외관에 가열된 유체를 흐르게 함으로써 유통 가스를 가열하는 기구도 사용할 수 있다. 또한, 열 분해층 (39) 은, 암모니아 화합물을 적절히 열 분해시키기 위해서, 암모니아 화합물을 300 ℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 변환 수단 (14) 의 열 분해층 (39) 에 의해, 암모니아 화합물을 가열하는 온도는, 암모니아 화합물을 암모니아와 다른 물질로 분해시킬 수 있으면 되고, 그 온도는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 변환 수단 (14) 의 열 분해층 (39) 은, 암모니아가 다른 물질로 변환하지 않을 정도의 온도 범위에서 유통 가스 및 암모니아 화합물을 가열한다. 또, 열 분해층 (39) 은, 유통 가스에 유체를 공급하지 않고, 가열하는 것이 바람직하다.
계측 수단 (16) 은, 관로 내를 흐르는 (3 방 밸브 (30) 로부터 유입된) 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 계측하는 계측 수단이고, 유통 가스를 소정의 관로에 흐르게 하고, 레이저 광 (레이저) 을 통과시키는 계측 유닛 (42) 과, 계측 유닛 (42) 에 레이저 광을 공급하고, 수광된 레이저 광의 강도로부터 계측값을 산출하는 계측 수단 본체 (44) 를 갖는다.
계측 유닛 (42) 은, 계측 셀 (45) 과, 광 화이버 (46) 와, 입광부 (48) 와, 수광부 (50) 를 갖는다.
계측 셀 (45) 은, 기본적으로 주관 (主管) (52) 과, 유입관 (54) 과, 배출관 (56) 을 갖는다. 주관 (52) 은, 통형상의 부재이며, 내부에 유통 가스가 흐른다. 주관 (52) 의 통형상의 일방의 단부 (상면) 에는 창 (58) 이 배치되고, 타방의 단부 (하면) 에는 창 (59) 이 배치되어 있다. 요컨대, 주관 (52) 은, 통형상의 상면과 하면이, 각각 창 (58), 창 (59) 에 닫힌 형상으로 되어 있다. 또한, 창 (58, 59) 은, 광을 투과하는 부재, 예를 들어, 투명한 유리, 수지 등으로 구성되어 있다. 이로써, 주관 (52) 은, 창 (58, 59) 이 형성되어 있는 양 단부가, 공기가 유통하지 않는 상태이고, 또한 광을 투과할 수 있는 상태가 된다. 요컨대, 주관 (52) 의 외부에서 내부로 광을 입사시키고, 주관 (52) 의 내부에서 외부로 광을 사출시킬 수 있다.
유입관 (54) 은, 일방의 단부가 3 방 밸브 (30) 에 접속되어 있고, 타방의 단부가 주관 (52) 의 측면 (둘레면) 의 창 (58) 측에 접속되어 있다. 배출관 (56) 은, 일방의 단부가 주관 (52) 의 측면 (둘레면) 의 창 (59) 측에 접속되고, 타방의 단부가 보다 하류측의 배관 (펌프 (31) 가 배치되어 있는 배관) 과 접속되어 있다. 계측 셀 (45) 은, 3 방 밸브 (30) 를 개재하여 제 1 배관 (22) 또는 제 2 배관 (24) 으로부터 공급되는 유통 가스를 유입관 (54) 으로부터 주관 (52) 에 공급한다. 또, 계측 셀 (45) 은, 주관 (52) 을 흐른 유통 가스를 배출관 (56) 으로부터 외부로 배출한다.
다음으로, 광 화이버 (46) 는, 계측 수단 본체 (44) 로부터 출력되는 레이저 광을 입광부 (48) 로 안내한다. 요컨대, 계측 수단 본체 (44) 로부터 출력된 레이저 광을 입광부 (48) 에 입사시킨다. 입광부 (48) 는, 창 (58) 에 배치된 광학계 (미러, 렌즈 등) 이고, 광 화이버 (46) 에 의해 안내된 레이저 광을 창 (58) 으로부터 주관 (52) 의 내부에 입사시킨다.
수광부 (50) 는, 계측 셀 (45) 의 주관 (52) 의 내부를 통과하여, 창 (59) 로부터 출력된 레이저 광을 수광하는 수광부이다. 또한, 수광부 (50) 는, 예를 들어, 포토 다이오드 (PD, Photodiode) 등의 광 검출기를 구비하고, 광 검출기에 의해 레이저 광을 수광하여, 그 광의 강도를 검출한다. 수광부 (50) 는, 수광된 레이저 광의 강도를 수광 신호로서 계측 수단 본체 (44) 에 보낸다.
다음으로, 도 1 및 도 2 를 이용하여 계측 수단 본체 (44) 에 대해 설명한다. 여기서, 도 2 는, 도 1 에 나타내는 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 계측 수단 본체의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 계측 수단 본체 (44) 는, 발광부 (62) 와 광원 드라이버 (64) 와 산출부 (66) 를 갖는다.
발광부 (62) 는, 암모니아가 흡수하는 근적외 파장역의 레이저 광을 발광시키는 발광 소자이다. 발광 소자로는, 예를 들어 레이저 다이오드 (LD) 를 사용할 수 있다. 발광부 (62) 는, 발광시킨 광을 광 화이버 (46) 에 입사시킨다.
광원 드라이버 (64) 는, 발광부 (62) 의 구동을 제어하는 기능을 갖고, 발광부 (62) 에 공급하는 전류, 전압을 조정함으로써, 발광부 (62) 로부터 출력되는 레이저 광의 파장, 강도를 조정한다.
산출부 (66) 는, 수광부 (50) 에 의해 수광된 레이저 광의 강도의 신호와, 광원 드라이버 (64) 를 구동시키고 있는 조건에 기초하여, 측정 대상 물질의 농도를 산출한다. 구체적으로는, 산출부 (66) 는, 광원 드라이버 (64) 를 구동시키고 있는 조건에 기초하여, 발광부 (62) 로부터 출력되어, 주관 (52) 에 입사되는 레이저 광의 강도를 산출하고, 수광부 (50) 에 의해 수광된 레이저 광의 강도와 비교하여, 주관 (52) 을 흐르는 유통 가스에 함유되는 측정 대상 물질 (암모니아, 암모니아 화합물을 변환 (분해) 시킴으로써 생성되는 물질) 의 농도를 산출한다.
계측 수단 (16) 은, 이상과 같은 구성으로, 발광부 (62) 로부터 출력된 근적외 파장역의 레이저 광은, 광 화이버 (46) 로부터 계측 셀 (45) 의 소정 경로, 구체적으로는, 창 (58), 주관 (52), 창 (59) 을 통과한 후, 수광부 (50) 에 도달한다. 이 때, 계측 셀 (45) 내의 유통 가스 중에 측정 대상 물질 (암모니아) 이 함유되어 있으면, 계측 셀 (45) 을 통과하는 레이저 광이 흡수된다. 그 때문에, 레이저 광은, 유통 가스 중의 측정 대상 물질의 농도에 따라, 수광부 (50) 에 도달하는 레이저 광의 출력이 변화된다. 수광부 (50) 는, 수광된 레이저 광을 수광 신호로 변환시켜, 산출부 (66) 에 출력한다. 또, 광원 드라이버 (64) 는, 발광부 (62) 로부터 출력된 레이저 광의 강도를 산출부 (66) 에 출력한다. 산출부 (66) 는, 발광부 (62) 로부터 출력된 광의 강도와, 수광 신호로부터 산출되는 강도를 비교하여, 그 감소 비율로부터 계측 셀 (45) 내를 흐르는 유통 가스의 측정 대상 물질의 농도를 산출한다. 이와 같이 계측 수단 (16) 은, 이른바 TDLAS 방식 (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy：가변 파장 다이오드 레이저 분광법) 을 이용하여 출력한 레이저 광의 강도와, 수광부 (50) 에서 검출한 수광 신호에 기초하여 주관 (52) 내의 소정 위치, 요컨대, 측정 위치를 통과하는 유통 가스 중의 측정 대상 물질의 농도를 산출 및/또는 계측한다. 또, 계측 수단 (16) 은, 연속적으로 측정 대상 물질의 농도를 산출 및/또는 계측할 수 있다.
여기서, 유량계 (36) 는, 제 1 배관 (22) 의 변환 수단 (14) 보다 상류측에 배치되어, 제 1 배관 (22) 을 흐르는 유통 가스의 유량을 계측한다. 유량계 (36) 는, 제 1 배관 (22) 을 흐르는 제 1 유통 가스 중, 변환 수단 (14) (열 분해층 (39)) 을 통과하기 전의 유통 가스, 요컨대, 암모니아 화합물이 변환 (열 분해) 되기 전의 유통 가스의 유량을 계측한다. 또, 유량계 (38) 는, 제 1 배관 (22) 의 변환 수단 (14) 보다 하류측에 배치되어, 제 1 배관 (22) 을 흐르는 유통 가스의 유량을 계측한다. 유량계 (38) 는, 제 1 배관 (22) 을 흐르는 제 1 유통 가스 중, 변환 수단 (14) (열 분해층 (39)) 을 통과한 유통 가스, 요컨대, 암모니아 화합물이 변환된 후의 유통 가스의 유량을 계측한다. 유량계 (36, 38) 는, 계측된 유량을 제어 수단 (18) 에 보낸다.
제어 수단 (18) 은, 배관 유닛 (12), 변환 수단 (14), 계측 수단 (16), 유량계 (36, 38) 의 동작을 제어하는 제어 기능을 갖고, 필요에 따라, 각 부의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 계측 수단 (16) 에 의한 계측 조건 (광원 드라이버 (64) 의 구동 조건, 수광부 (50) 의 수광 동작), 배관 유닛 (12) 의 3 방 밸브 (30) 의 경로 선택 동작, 개폐 밸브 (32, 34) 의 개폐 동작을 제어한다. 또, 제어 수단 (18) 은, 계측 수단 (16) 에 의해 계측한 계측 결과 (요컨대, 암모니아 농도), 및 각 부에서 설정, 검출한 조건, 또 유량계 (36, 38) 에서 계측된 유량에 기초하여, 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 산출 및/또는 계측한다.
다음으로 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 의 동작을 설명한다. 여기서, 도 3 은, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 동작을 설명하는 플로우도이다. 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 의 제어 수단 (18) 은, 계측 대상 배관 (8) 에 유통 가스가 흐르고 있는 상태에서, 측정 개시의 지시가 입력되면, 펌프 (31) 를 구동시켜, 계측 대상 배관 (8) 에 흐르고 있는 유통 가스를 샘플링 배관 (20) 으로부터 흡인한다. 또한, 이 때, 개폐 밸브 (32, 34) 는, 개방 상태로 해두는 것이 바람직하다. 또, 3 방 밸브 (30) 는, 어느 관로를 연결시키고 있어도 되는데, 계측 유닛 (42) 과 연결되어 있는 배관과, 제 1 배관 (22) 이 접속되어 있는 상태와, 계측 유닛 (42) 과 연결되어 있는 배관과 제 2 배관 (24) 이 접속되어 있는 상태를 교대로 전환하는 것이 바람직하다.
그 후, 배관 유닛 (12) 내에 유통 가스가 흐르고 있는 상태가 되어, 유통 가스가 배관 유닛 (12) 내에 충만하면, 제어 수단 (18) 은, 단계 S12 로서, 3 방 밸브 (30) 에 의해 제 1 배관 (22) 과 계측 유닛 (42) 을 연결시켜, 제 1 배관 (22) 을 흐르는 유통 가스, 요컨대, 변환 수단 (14) 을 통과한 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환된 유통 가스, 이하 「제 1 유통 가스」라고도 한다) 가 계측 유닛 (42) 에 흐르는 상태로 한다. 또한 이 때, 개폐 밸브 (32) 는, 폐쇄 상태로 하여, 제 1 배관 (22) 을 흐르는 유통 가스는, 전체량이 계측 유닛 (42) 에 공급되는 상태로 한다. 또, 개폐 밸브 (34) 는, 개폐의 어느 상태여도 된다. 또, 유량계 (36, 38) 는, 제 1 배관 (22) 의 측정 위치를 흐르는 제 1 유통 가스의 유량을 계측한다.
제어 수단 (18) 은, 제 1 유통 가스가 계측 셀 (45) 을 흐르는 상태로 하면, 단계 S14 로서, 계측 수단 (16) 에 의해 계측 유닛 (42) 의 계측 셀 (45) 의 주관 (52) 내를 흐르는 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도 (이하 「제 1 계측값」이라고도 한다) 를 계측한다. 이로써, 변환 수단 (14) 에 의해, 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 계측할 수 있다. 또한, 제 1 유통 가스에는, 측정 대상의 암모니아 화합물을 변환 수단 (14) 에 의해 변환시킨 암모니아와, 변환 전부터 함유되어 있는 암모니아 (공존 가스) 가 함유되어 있다. 이 때문에, 제 1 계측값은, 측정 대상의 암모니아 화합물을 열 분해층 (39) 에서 변환된 암모니아 (유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물에서 유래하는 암모니아) 와, 변환 전부터 함유되어 있는 암모니아 (공존 가스) 를 합계한 농도가 계측된다.
제어 수단 (18) 은, 제 1 유통 가스의 농도를 계측하면, 단계 S16 으로서, 3 방 밸브 (30) 에 의해 제 2 배관 (24) 과 계측 유닛 (42) 을 연결시켜, 제 2 배관 (24) 을 흐르는 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환되어 있지 않은 유통 가스, 이하 「제 2 유통 가스」라고도 한다) 가 계측 유닛 (42) 에 흐르는 상태로 한다. 또한 이 때, 개폐 밸브 (34) 는 폐쇄 상태로 하여, 제 2 배관 (24) 을 흐르는 유통 가스는, 전체량이 계측 유닛 (42) 에 공급되는 상태로 한다. 또, 개폐 밸브 (32) 는, 개폐의 어느 상태여도 된다.
제어 수단 (18) 은, 제 2 유통 가스가 계측 셀 (45) 을 흐르는 상태로 하면, 단계 S18 로서, 계측 수단 (16) 에 의해 계측 유닛 (42) 의 계측 셀 (45) 의 주관 (52) 내를 흐르는 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도 (이하 「제 2 계측값」이라고도 한다) 를 계측한다. 이로써, 변환 수단 (14) 에 의해, 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 계측할 수 있다. 또한, 제 2 유통 가스에는, 변환 전부터 함유되어 있던 암모니아 (공존 가스) 가 함유되어 있다. 이 때문에, 제 2 계측값은, 변환 전부터 함유되어 있던 암모니아 (공존 가스) 의 농도가 계측된다.
제어 수단 (18) 은, 제 2 유통 가스의 농도를 계측하면, 단계 S20 로서, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도 (계측값) 를 산출한다. 구체적으로는, 단계 S14 에서 계측한 제 1 계측값과, 단계 S18 에서 계측한 제 2 계측값의 차분에 의해, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 계측값을 산출한다. 요컨대, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물에서 유래하는 암모니아와 공존 가스를 합계한 농도로부터, 공존 가스의 농도를 뺌으로써, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물에서 유래하는 암모니아의 농도를 산출할 수 있다. 또한 제어 수단 (18) 은, 유량계 (36, 38) 등으로부터 공급되는 정보에 기초하여, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물에서 유래하는 암모니아와 유통 가스의 유량의 관계, 또 암모니아 화합물로부터 암모니아로의 반응의 과정에 의한 각 성분의 증감을 가미 (보정) 함으로써, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 산출할 수 있다. 제어 수단 (18) 은, 암모니아 화합물의 계측값을 산출하면, 본 처리를 종료한다. 또한, 제어 수단 (18) 은, 상기 처리를 반복함으로써, 연속적으로 암모니아 화합물의 농도를 계측하도록 해도 된다.
암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 는, 이상과 같이, 측정 대상의 암모니아 화합물을 변환 수단 (14) 에 의해 변환시킨 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 계측 수단 (16) 에 의해 계측하고, 다시 측정 대상의 암모니아 화합물을 변환시키고 있지 않은 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 계측 수단 (16) 에 의해 계측하여 차분을 뺌으로써, 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 산출할 수 있다.
또, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 는, 계측 수단 (16) 으로서, 측정 대상의 암모니아 화합물의 변환물 (분해물, 암모니아 화합물을 변환시킨 암모니아) 의 흡수 파장역의 근적외 파장역의 레이저 광을 조사하고, 당해 암모니아에 의해 흡수되는 강도를 검출함으로써, 단시간으로, 또한 높은 정밀도로 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다.
또, 측정 대상의 암모니아 화합물을 변환시켜, 변환된 물질 (암모니아) 로서 측정함으로써, 근적외 파장역에 흡수 파장이 없는 암모니아 화합물의 농도를 계측 수단 (16) 에 나타내는 반도체 레이저 흡수 분광법을 이용하여 계측하는 것이 가능해진다. 또, 본 실시형태와 같이, 측정 대상 물질의 근적외역의 파장의 광을 사용한 계측이 가능함으로써, 고정밀도로서의 계측을 실시할 수 있다. 또, 암모니아 화합물이 복수의 화합물로 구성되는 경우도, 암모니아를 계측하는 것만으로, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다.
또한 근적외 파장역의 레이저 광을 사용하는 계측에서는, 측정 대상의 변환물 (암모니아) 이외의 성분이 혼재된 상태여도, 측정 대상의 변환물의 농도를 적절히 측정할 수 있다. 요컨대, 측정 대상의 변환물 이외의 성분이 노이즈가 잘 되지 않게 할 수 있다. 이로써, 필터나, 제습의 공정을 없애거나 또는 줄일 수 있어, 계측 대상 배관 (8) 으로부터 유통 가스를 흡인하고 나서 계측을 실시하여, 계측 결과를 산출할 때까지의 시간을 단시간으로 할 수 있다. 요컨대, 계측의 시간 지연을 줄일 수 있다. 이로써, 응답성을 높게 할 수 있다.
또, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 는, 변환 수단 (14) 의 전후의 유량을 산출하고, 그 유량의 변화에 기초하여, 변환 (열분해) 에 의한 매스 밸런스의 변화, 몰 수의 변화에 의한 영향을 보정함으로써, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도를 보다 적절히 산출할 수 있다. 또한, 암모니아 화합물의 농도를 보다 적절히 보정할 수 있기 때문에, 본 실시형태와 같이 변환 수단의 전후에서의 유량의 변화를 계측하는 것이 바람직하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 보정을 실시하지 않도록 해도 된다. 또, 제 1 계측값과 제 2 계측값의 관계로부터, 유량의 변화량을 추정하고, 그 추정값에 기초하여 보정하도록 해도 된다.
또, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 는, 유통 가스에 함유되는 공존 가스, 요컨대, 유통 가스에 원래 함유되어 있는 암모니아의 농도도 계측할 수 있다. 이로써, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물과 암모니아의 비도 산출할 수 있다.
또, 펌프 (31) 를 형성함으로써, 계측 대상 배관 (8) 을 흐르는 유통 가스를 적절히 샘플링 배관 (20) 으로부터 흡인할 수 있다. 또한, 펌프 (31) 는 형성하는 것이 바람직하지만, 배관 유닛 (12) 의 구성이나, 계측 대상 배관 (8) 을 흐르는 유통 가스의 압력 등에 의해, 배관 유닛 (12) 에 일정 유량 이상의 유통 가스가 흐르는 경우에는, 펌프 (31) 는 형성하지 않아도 된다.
여기서, 암모니아 화합물 농도 계측 장치는, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 실시형태로 할 수 있다. 이하, 도 4 내지 도 9 를 이용하여, 다른 실시형태에 대해 설명한다.
[실시형태 2]
도 4 는, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 4 에 나타내는 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (100) 는, 배관 유닛 (112) 과, 변환 수단 (14) 과, 계측 수단 (116) 과, 제어 수단 (118) 과, 유량계 (36, 38) 를 갖는다. 여기서, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (100) 는, 계측 유닛이 2 개 형성되어 있고, 제 1 배관 (122), 제 2 배관 (124) 의 각각에 계측 유닛이 배치되어 있다. 또한, 변환 수단 (14), 유량계 (36, 38) 는, 도 1 에 나타내는 변환 수단 (14), 유량계 (36, 38) 와 동일한 구성이므로, 설명을 생략한다.
배관 유닛 (112) 은, 샘플링 배관 (20) 과, 제 1 배관 (122) 과, 제 2 배관 (124) 을 갖는다. 샘플링 배관 (20) 은, 배관 유닛 (12) 의 각 부와 동일한 구성이므로, 설명은 생략한다.
제 1 배관 (122) 은, 일방의 단부가 샘플링 배관 (20) 과 접속되고, 타방의 단부가 계측 수단 (116) 의 제 1 계측 유닛 (130) 과 접속되어 있다. 또, 제 1 배관 (122) 에는, 관로 내에 변환 수단 (14) 이 배치되어 있다. 또, 제 1 배관 (122) 의 변환 수단 (14) 이 배치되어 있는 영역은, 다른 영역보다 관로의 직경이 크게 되어 있다.
제 2 배관 (124) 은, 기본적으로 제 1 배관 (122) 과 병렬로 형성된 배관이며, 일방의 단부가 샘플링 배관 (20) 과 접속되고, 타방의 단부가 계측 수단 (116) 의 제 2 계측 유닛 (132) 과 접속되어 있다. 또, 제 2 배관 (124) 에는, 관로 내에 변환 수단 (14) 이 배치되어 있지 않다. 이와 같이, 배관 유닛 (112) 은, 제 1 배관 (122) 의 타방의 단부와 제 2 배관 (124) 의 타방의 단부를 접속하는 3 방 밸브가 형성되어 있지 않고, 다른 계측 유닛에 접속되어 있다.
계측 수단 (116) 은, 제 1 계측 유닛 (130) 과, 제 2 계측 유닛 (132) 과, 계측 수단 본체 (134) 를 갖는다. 제 1 계측 유닛 (130) 은, 제 1 배관 (122) 의 타방의 단부에 접속되어 있어, 제 1 배관 (122) 을 흐른 유통 가스, 요컨대, 변환 수단 (14) 을 통과한 유통 가스 (제 1 유통 가스) 가 공급된다. 또한, 제 1 계측 유닛 (130) 의 각 부의 구성은, 상기 서술한 계측 유닛 (42) 과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
제 2 계측 유닛 (132) 는, 제 2 배관 (124) 의 타방의 단부에 접속되어 있어, 제 2 배관 (124) 을 흐른 유통 가스, 요컨대, 변환 수단 (14) 을 통과하고 있지 않은 유통 가스 (제 2 유통 가스) 가 공급된다. 또한, 제 2 계측 유닛 (132) 의 각 부의 구성도, 상기 서술한 계측 유닛 (42) 과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
계측 수단 본체 (134) 는, 제 1 계측 유닛 (130), 제 2 계측 유닛 (132) 의 2 개의 계측 유닛에 레이저 광을 출력하고, 2 개의 계측 유닛으로부터 수광 신호를 수광하는 것 이외에는, 기본적으로 계측 수단 본체 (44) 와 동일한 구성이다. 또한 계측 수단 본체 (134) 는, 2 개의 발광부를 형성하여 각각의 계측 유닛에 레이저 광을 출력하도록 해도 되는데, 1 개의 발광부로부터 출력된 레이저 광을 2 개로 분파 (分波) 하여, 각각의 계측 유닛에 레이저 광을 출력하는 것이 바람직하다.
발광부를 1 개로 함으로써, 2 개의 계측 유닛에 입사되는 레이저 광의 파장을 동일하게 할 수 있어, 계측 정밀도를 보다 높게 할 수 있다.
계측 수단 본체 (134) 는, 제 1 계측 유닛 (130) 에 출력된 레이저 광의 강도, 제 1 계측 유닛 (130) 으로부터 보내지는 수광 신호에 기초하여, 제 1 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환된 유통 가스) 에 함유되는 암모니아의 농도를 계측하고, 제 2 계측 유닛 (132) 에 출력된 레이저 광의 강도, 제 2 계측 유닛 (132) 으로부터 보내지는 수광 신호에 기초하여, 제 2 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환되어 있지 않은 유통 가스) 에 함유되는 암모니아의 농도를 계측한다. 계측 수단 본체 (134) 는, 계측 결과를 제어 수단 (118) 에 보낸다.
제어 수단 (118) 은, 제어 수단 (18) 과 마찬가지로, 배관 유닛 (112), 변환 수단 (14), 계측 수단 (116) 의 각 부의 동작을 제어한다. 또, 제어 수단 (118) 은, 계측 수단 (116) 으로부터 보내지는 계측 결과에 기초하여, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도를 계측 (산출) 한다. 또한, 산출 방법은, 상기 서술한 제어 수단 (18) 의 산출 방법과 동일한 방법이다.
암모니아 화합물 농도 계측 장치 (100) 는, 이상과 같은 구성에 의해, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다. 또, 상기 서술한 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 와 마찬가지로, 계측 수단으로서, 이른바 TDLAS 방식의 계측 수단을 이용하고, 또한 암모니아 화합물을 변환시킨 물질 (암모니아) 의 농도를 계측 수단에 의한 계측 대상으로 함으로써, 상기 서술과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
암모니아 화합물 농도 계측 장치 (100) 는, 제 1 계측 유닛 (130), 제 2 계측 유닛 (132) 의 2 개의 계측 유닛을 형성함으로써, 제 1 유통 가스와 제 2 유통 가스를 따로따로 계측할 수 있다. 이로써, 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도와, 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 동시에 계측할 수 있다. 이로써, 유로의 전환이 필요하지 않게 되어, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 보다 연속적으로 계측할 수 있다. 또, 유로를 전환하지 않고 계측이 가능하기 때문에, 계측의 응답성도 보다 높게 할 수 있다.
또, 상기 서술한 바와 동일하게 하여, 유량계 (36) 와, 유량계 (38) 의 계측 결과에 기초하여, 암모니아 화합물의 농도를 보정하도록 해도 된다.
[실시형태 3]
도 5 는, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 5 에 나타내는 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (200) 는, 배관 유닛 (212) 과, 변환 수단 (14) 과, 계측 수단 (216) 과, 제어 수단 (218) 과, 유량계 (224, 226) 를 갖는다. 여기서, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (200) 는, 배관 유닛이 1 개의 배관으로 형성되어 있고, 계측 유닛이 2 개 형성되어 있다. 또한, 변환 수단 (14) 은, 도 1 에 나타내는 변환 수단 (14) 과 동일한 구성이므로, 설명을 생략한다.
배관 유닛 (212) 은, 샘플링 배관 (220) 과, 배관 (222) 과, 유량계 (224) 를 갖는다. 샘플링 배관 (220) 은, 계측 대상 배관 (8) 과 접속되어, 계측 대상 배관 (8) 을 흐르는 유통 가스의 일부를 포집하는 배관으로, 일방의 단부가 계측 대상 배관 (8) 의 내부에 배치되어 있고, 타방의 단부가 계측 수단 (216) 의 상류측 계측 유닛 (230) 과 연결되어 있다.
배관 (222) 은, 일방의 단부가 상류측 계측 유닛 (230) 과 접속되고, 타방의 단부가 계측 수단 (216) 의 하류측 계측 유닛 (232) 과 접속되어 있다. 또, 배관 (222) 에는, 관로 내에 변환 수단 (14) 이 배치되어 있다. 또, 배관 (222) 의 변환 수단 (14) 이 배치되어 있는 영역은, 다른 영역보다 관로의 직경이 크게 되어 있다.
계측 수단 (216) 은, 상류측 계측 유닛 (230) 과, 하류측 계측 유닛 (232) 과, 계측 수단 본체 (234) 를 갖는다. 상류측 계측 유닛 (230) 은, 상류측의 단부가 샘플링 배관 (220) 의 타방의 단부와 연결되고, 하류측의 단부가 배관 (222) 의 일방의 단부 (상류측의 단부) 에 연결되어 있고, 샘플링 배관 (220) 을 흐르고, 변환 수단 (14) 을 통과하기 전의 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환되어 있지 않은 유통 가스, 제 2 유통 가스) 가 공급된다. 또한, 상류측 계측 유닛 (230) 은, 상기 서술한 계측 유닛 (42) 과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
하류측 계측 유닛 (232) 은, 상류측의 단부가 배관 (222) 의 일방의 단부 (하류측의 단부) 와 연결되고, 하류측의 단부가 다시 하류측의 배관 (배기 배관 등) 에 연결되어 있고, 배관 (222) 을 흐르고, 변환 수단 (14) 을 통과한 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환된 유통 가스, 제 1 유통 가스) 가 공급된다. 또한, 하류측 계측 유닛 (232) 도, 상기 서술한 계측 유닛 (42) 과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
계측 수단 본체 (234) 는, 상류측 계측 유닛 (230), 하류측 계측 유닛 (232) 의 2 개의 계측 유닛에 레이저 광을 출력하고, 2 개의 계측 유닛으로부터 수광 신호를 수광하는 것 이외에는, 기본적으로 계측 수단 본체 (44) 와 동일한 구성이다. 요컨대, 계측 수단 본체 (134) 와 동일한 구성이다.
계측 수단 본체 (234) 는, 하류측 계측 유닛 (232) 에 출력된 레이저 광의 강도, 하류측 계측 유닛 (232) 으로부터 보내지는 수광 신호에 기초하여, 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 계측하고, 상류측 계측 유닛 (230) 에 출력된 레이저 광의 강도, 상류측 계측 유닛 (230) 으로부터 보내지는 수광 신호에 기초하여, 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 계측한다. 계측 수단 본체 (234) 는, 계측 결과를 제어 수단 (218) 에 보낸다.
또, 유량계 (224) 는, 샘플링 배관 (220) 의 경로 상에 배치되어, 샘플링 배관 (220) 을 흐르는 유통 가스의 유량, 요컨대, 변환 수단 (14) 을 통과하기 전의 유통 가스 (제 2 유통 가스) 의 유량을 계측한다. 또, 유량계 (226) 는, 배관 (222) 의 변환 수단 (14) 과, 하류측 계측 유닛 (232) 사이에 배치되어, 변환 수단 (14) 을 통과한 후의 유통 가스 (제 1 유통 가스) 의 유량을 계측한다.
제어 수단 (218) 은, 제어 수단 (18) 과 동일하게, 배관 유닛 (212), 변환 수단 (14), 계측 수단 (216) 의 각 부의 동작을 제어한다. 또, 제어 수단 (218) 은, 계측 수단 (216) 으로부터 보내지는 계측 결과에 기초하여, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 계측 (산출) 한다. 또한, 산출 방법은, 상기 서술한 제어 수단 (18) 의 산출 방법과 동일한 방법이다.
암모니아 화합물 농도 계측 장치 (200) 는, 이상과 같은 구성에 따라, 변환 수단 (14) (열 분해층 (39)) 이 배치되어 있는 영역보다 상류측과, 하류측의 각각에 계측 유닛을 형성하는 것으로도, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다. 또, 상기 서술한 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 와 동일하게, 계측 수단으로서, 이른바 TDLAS 방식의 계측 수단을 사용하고, 또한 측정 대상의 암모니아 화합물을 변환 (열 분해) 시킨 물질 (암모니아) 의 농도를 계측 수단에 의한 계측 대상으로 함으로써, 상기 서술과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
암모니아 화합물 농도 계측 장치 (200) 는, 열 분해층 (39) 이 배치되어 있는 영역보다 상류측과, 하류측의 각각에 계측 유닛 (230, 232) 의 2 개의 계측 유닛을 형성함으로써, 유통 가스를 안내하는 배관을 2 개로 분리하지 않고, 제 1 유통 가스와 제 2 유통 가스를 따로 따로 계측할 수 있다. 또, 이 경우에도, 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도와, 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 동시에 계측할 수 있다. 이로써, 유로의 전환이 필요 없어지고, 유통 가스의 암모니아 화합물 농도 (유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도) 를 보다 연속적으로 계측할 수 있다. 또, 유로를 전환하지 않고, 계측할 수 있기 때문에, 계측의 응답성도 보다 높게 할 수 있다. 또, 계측 대상의 가스를 동일한 유통 가스로 할 수 있다. 요컨대, 상류측 계측 유닛 (230) 으로 계측한 유통 가스를 변환 (열 분해) 시킨 후, 하류측 계측 유닛 (232) 으로 계측할 수 있다. 또, 유량계 (224) 와 유량계 (226) 에 의해, 변환 수단 (14) 통과 전의 유통 가스 (제 2 유통 가스) 와, 변환 수단 (14) 통과 후의 유통 가스 (제 1 유통 가스) 의 몰 수의 밸런스의 변화를 검출할 수 있다. 이로써, 산출한 몰 수로부터 유통 가스의 암모니아 화합물 농도의 산출값을 보정할 수 있고, 보다 정확한 암모니아 화합물 농도를 계측할 수 있다.
[실시형태 4]
도 6 은, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 6 에 나타내는 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (300) 는, 배관 유닛 (312) 과, 변환 수단 (14) 과, 계측 수단 (316) 과, 제어 수단 (318) 과, 유량계 (322, 324) 를 갖는다. 여기서, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (300) 는, 배관 유닛 (312) 의 구성과, 계측 유닛의 배치 위치, 구성을 제외하고, 다른 구성은 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (200) 와 동일한 구성이다. 또, 변환 수단 (14) 은, 도 1 에 나타내는 변환 수단 (14) 과 동일한 구성이므로, 설명을 생략한다.
배관 유닛 (312) 은, 샘플링 배관 (320) 과, 유량계 (322) 를 갖는다. 샘플링 배관 (320) 은, 계측 대상 배관과 접속시키고, 계측 대상 배관을 흐르는 유통 가스의 일부를 포집하는 배관으로, 일방의 단부가 계측 대상 배관의 내부에 배치되어 있고, 타방의 단부가 하류의 배관 (배기 배관) 과 연결되어 있다. 또, 샘플링 배관 (320) 의 경로 상에는, 샘플링 배관 (320) 을 흐르는 유통 가스의 유량을 계측하는 유량계 (322) 가 배치되어 있다. 또, 샘플링 배관 (320) 에는, 관로 내에 변환 수단 (14) 이 배치되어 있다. 또, 샘플링 배관 (320) 의 변환 수단 (14) 이 배치되어 있는 영역은, 다른 영역보다 관로의 직경이 크게 되어 있다. 요컨대, 본 실시형태의 배관 유닛은, 1 개의 배관으로 구성되어 있다.
계측 수단 (316) 은, 상류측 계측 유닛 (330) 과, 하류측 계측 유닛 (332) 과, 계측 수단 본체 (334) 를 갖는다. 상류측 계측 유닛 (330) 은, 샘플링 배관 (320) 의 변환 수단 (14) 의 배치 위치보다 상류측에 형성되어 있고, 샘플링 배관 (320) 을 흐르고, 변환 수단 (14) 을 통과하기 전의 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환되어 있지 않은 유통 가스, 제 2 유통 가스) 의 암모니아의 농도를 계측한다. 또한, 상류측 계측 유닛 (330) 은, 측정 광인 레이저 광을 샘플링 배관 (320) 내에 입사시켜, 샘플링 배관 (320) 을 통과한 레이저 광을 수광함으로써, 가스 농도를 계측한다.
상류측 계측 유닛 (330) 은, 입사관 (342a) 과, 출사관 (344a) 과, 창 (346a, 348a) 과, 광화이버 (350a) 와, 입광부 (352a) 와, 수광부 (354a) 를 갖는다.
입사관 (342a) 은, 관상 부재로, 일방의 단부가 샘플링 배관 (320) 에 연결되어 있다. 또, 샘플링 배관 (320) 은, 입사관 (342a) 과의 연결부가, 입사관 (342a) 의 개구 (단부의 개구) 와 대략 동일 형상의 개구로 되어 있다. 요컨대, 입사관 (342a) 은, 샘플링 배관 (320) 과, 공기의 유통이 가능한 상태로 연결되어 있다. 또, 입사관 (342a) 의 타방의 단부에는, 창 (346a) 이 형성되어 있고, 창 (346a) 에 의해 봉지되어 있다. 또한, 창 (346a) 은, 광을 투과시키는 부재, 예를 들어, 투명한 유리, 수지 등으로 구성되어 있다. 이로써, 입사관 (342a) 은, 창 (346a) 이 형성되어 있는 단부가 공기가 유통하지 않는 상태이고, 또한 광을 투과시킬 수 있는 상태가 된다.
입사관 (342a) 은, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 창 (346a) 측의 단부의 개구 (요컨대, 창 (346a) 에 의해 막혀있는 개구) 의 면적과, 샘플링 배관 (320) 측의 단부 (요컨대, 샘플링 배관 (320) 과 연결되어 있는 부분의 개구) 의 면적이 실질적으로 동일한 원통 형상이다. 또한, 입사관 (342a) 의 형상은 원통 형상에 한정되지 않고, 공기 및 광을 통과시키는 통형의 형상이면 되고, 여러 가지의 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 단면이 사각, 다각형, 타원, 비대칭 곡면이 되는 형상으로 해도 된다. 또 통형상의 단면의 형상, 직경이 위치에 따라 변화되는 형상이어도 된다.
출사관 (344a) 은, 입사관 (342a) 과 대략 동일 형상의 관상 부재로, 일방의 단부가 샘플링 배관 (320) 에 연결되고, 출사관 (344a) 의 타방의 단부에는, 창 (348a) 이 형성되어 있다. 출사관 (344a) 도, 샘플링 배관 (320) 과 공기가 유통 가능한 상태이며, 창 (348a) 이 형성되어 있는 단부가 공기가 유통하지 않는 상태이고, 또한 광을 투과시킬 수 있는 상태가 된다. 또, 출사관 (344a) 은, 중심축이 입사관 (342a) 의 중심축과 대략 동일해지는 위치에 배치되어 있다. 요컨대, 입사관 (342a) 과 출사관 (344a) 은, 샘플링 배관 (320) 의 대향하는 위치에 배치되어 있다.
또, 출사관 (344a) 도, 창 (348a) 측의 단부의 개구 (요컨대, 창 (348a) 에 의해 막혀있는 개구) 의 면적과, 샘플링 배관 (320) 측의 단부 (요컨대, 샘플링 배관 (320) 과 연결되어 있는 부분의 개구) 의 면적이 실질적으로 동일한 원통 형상이다. 또한, 출사관 (344a) 도 형상은 원통 형상에 한정되지 않고, 공기 및 광을 통과시키는 통형의 형상이면 되고, 여러 가지의 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 단면이 사각, 다각형, 타원, 비대칭 곡면이 되는 형상으로 해도 된다. 또 통형상의 단면의 형상, 직경이 위치에 따라 변화되는 형상이어도 된다.
다음으로, 광화이버 (350a) 는, 계측 수단 본체 (334) 로부터 출력되는 레이저 광을 입광부 (352a) 로 안내한다. 요컨대, 계측 수단 본체 (334) 로부터 출력된 레이저 광을 입광부 (352a) 에 입사시킨다. 입광부 (352a) 는, 창 (346a) 에 배치된 광학계 (미러, 렌즈 등) 이고, 광화이버 (350a) 에 의해 안내된 레이저 광을 창 (346a) 으로부터 입사관 (342a) 의 내부에 입사시킨다. 입사관 (342a) 에 입사된 레이저 광은, 입사관 (342a) 으로부터 샘플링 배관 (320) 을 통과하여, 출사관 (344a) 에 도달한다.
수광부 (354a) 는, 샘플링 배관 (320) 의 내부를 통과하여, 창 (348a) 으로부터 출력된 레이저 광을 수광하는 수광부이다. 수광부 (354a) 는, 수광된 레이저 광의 강도를 수광 신호로 하여, 계측 수단 본체 (334) 에 보낸다.
상류측 계측 유닛 (330) 은, 계측 수단 본체 (334) 로부터 광화이버 (350a) 에 공급되는 레이저 광을, 입광부 (352a), 창 (346a), 입사관 (342a), 샘플링 배관 (320), 출사관 (344a), 창 (348a) 을 통과하여, 수광부 (354a) 에 입사된다. 이로써, 상류측 계측 유닛 (330) 은, 변환 수단 (14) 을 통과하기 전의 유통 가스 (제 2 유통 가스) 가 흐르고 있는 영역을 통과시킨 레이저 광의 출력을 검출할 수 있다. 이로써, 상류측 계측 유닛 (330) 은, 상류측 계측 유닛 (230) 과 동일하게, 제 2 계측값을 계측할 수 있다.
하류측 계측 유닛 (332) 은, 샘플링 배관 (320) 의 변환 수단 (14) 의 배치 위치보다 하류측에 형성되어 있고, 샘플링 배관 (320) 을 흐르고, 변환 수단 (14) 을 통과한 후의 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환된 유통 가스, 제 1 유통 가스) 의 암모니아의 농도를 계측한다. 또한, 하류측 계측 유닛 (332) 도, 측정 광인 레이저 광을 샘플링 배관 (320) 내에 입사시키고, 샘플링 배관 (320) 을 통과한 레이저 광을 수광함으로써, 가스 농도를 계측한다. 하류측 계측 유닛 (332) 은, 입사관 (342b) 과, 출사관 (344b) 과, 창 (346b, 348b) 과, 광화이버 (350b) 와, 입광부 (352b) 와, 수광부 (354b) 를 갖는다. 또한, 하류측 계측 유닛 (332) 은, 계측 유닛의 배치 위치를 제외하고, 기본적 구성은, 상류측 계측 유닛 (330) 과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
하류측 계측 유닛 (332) 은, 계측 수단 본체 (334) 로부터 광화이버 (350b) 에 공급되는 레이저 광을, 입광부 (352b), 창 (346b), 입사관 (342b), 샘플링 배관 (320), 출사관 (344b), 창 (348b) 을 통과하여, 수광부 (354b) 에 입사된다. 이로써, 하류측 계측 유닛 (332) 은, 변환 수단 (14) 을 통과한 유통 가스 (제 1 유통 가스) 가 흐르고 있는 영역을 통과시킨 레이저 광의 출력을 검출할 수 있다. 이로써, 하류측 계측 유닛 (332) 은, 하류측 계측 유닛 (232) 과 동일하게, 제 1 계측값을 계측할 수 있다.
계측 수단 본체 (334) 는, 상류측 계측 유닛 (330), 하류측 계측 유닛 (332) 의 2 개의 계측 유닛에 레이저 광을 출력하고, 2 개의 계측 유닛으로부터 수광 신호를 수광하는 것 이외에는, 기본적으로 계측 수단 본체 (44) 와 동일한 구성이다. 요컨대, 계측 수단 본체 (234) 와 동일한 구성이다.
계측 수단 본체 (334) 는, 하류측 계측 유닛 (332) 에 출력된 레이저 광의 강도, 하류측 계측 유닛 (332) 으로부터 보내지는 수광 신호에 기초하여, 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 계측하고, 상류측 계측 유닛 (330) 에 출력된 레이저 광의 강도, 상류측 계측 유닛 (330) 으로부터 보내지는 수광 신호에 기초하여, 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 계측한다. 계측 수단 본체 (334) 는, 계측 결과를 제어 수단 (318) 에 보낸다.
또, 유량계 (322) 는, 샘플링 배관 (320) 의 경로 상에서, 상류측 계측 유닛 (330) 과 변환 수단 (14) 사이에 배치되어, 변환 수단 (14) 을 통과하기 전의 유통 가스 (제 2 유통 가스) 의 유량을 계측한다. 또, 유량계 (324) 는, 샘플링 배관 (320) 의 경로 상에서 하류측 계측 유닛 (332) 보다 하류측에 배치되어, 변환 수단 (14) 을 통과한 후의 유통 가스 (제 1 유통 가스) 의 유량을 계측한다. 유량계 (322) 와 유량계 (324) 는, 유량의 계측 결과를 제어 수단 (318) 에 보낸다.
제어 수단 (318) 은, 제어 수단 (18) 과 동일하게, 배관 유닛 (312), 변환 수단 (14), 계측 수단 (316), 유량계 (322, 324) 의 각 부의 동작을 제어한다. 또, 제어 수단 (318) 은, 계측 수단 (316) 으로부터 보내지는 계측 결과에 기초하여, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도 (유통 가스의 암모니아 화합물 농도) 를 계측 (산출) 한다. 또한, 산출 방법은, 상기 서술한 제어 수단 (18) 의 산출 방법과 동일한 방법이다.
암모니아 화합물 농도 계측 장치 (300) 는, 이상과 같은 구성에 의해, 변환 수단 (14) (열 분해층 (39)) 이 배치되어 있는 영역보다 상류측과, 하류측의 각각에 계측 유닛을 형성하는 것으로도, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다. 또, 상기 서술한 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 와 동일하게, 계측 수단으로서, 이른바 TDLAS 방식의 계측 수단을 사용하고, 또한 유통 가스 중의 암모니아의 농도를 계측 수단에 의해 계측함으로써, 상기 서술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (300) 도, 유량계 (322, 324) 에서의 계측 결과에 기초하여, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 농도의 산출값을 보정할 수 있고, 보다 높은 정밀도로 산출할 수 있다.
또, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (300) 도, 열 분해층 (39) 이 배치되어 있는 영역보다 상류측과, 하류측의 각각에 계측 유닛 (330, 332) 의 2 개의 계측 유닛을 형성함으로써, 유통 가스를 안내하는 배관을 2 개로 분리하지 않고, 제 1 유통 가스와 제 2 유통 가스를 따로 따로 계측할 수 있다. 또, 이 경우에도, 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도와, 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 동시에 계측할 수 있다. 이로써, 유로의 전환이 필요 없어지고, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 보다 연속적으로 계측할 수 있다. 또, 유로를 전환하지 않고, 계측할 수 있기 때문에, 계측의 응답성도 보다 높게 할 수 있다. 또, 계측 대상의 가스를 동일한 유통 가스로 할 수 있다. 요컨대, 상류측 계측 유닛 (330) 으로 계측한 유통 가스를 변환시킨 후, 하류측 계측 유닛 (332) 으로 계측할 수 있다.
또한, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (300) 는, 샘플링 배관 (320) 을 흐르는 유통 가스를 직접 계측할 수 있다. 이로써, 계측 셀을 형성하지 않고, 샘플링 배관 (320) 에 개구를 형성하는 것만으로 설치할 수 있다. 또, 상기 실시형태에서는, 샘플링 배관 (320) 을 형성한 경우로 하여 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, 계측 대상 배관에 직접 설치할 수도 있다. 계측 대상 배관에 직접 형성하는 경우에도, 전용 계측 셀이 필요하지 않기 때문에, 계측 대상 배관을 흐르는 유통 가스의 유량, 유속을 변화시키지 않고, 계측할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 입사관과 출사관을 동 축 상에 형성했는데, 이것에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 샘플링 배관 내에 광학 미러를 설치하고, 입사관의 창으로부터 입사된 레이저 광을 측정 셀 내의 광학 미러로 다중 반사시킨 후, 출사관의 창에 도달시키도록 해도 된다. 이와 같이 레이저 광을 다중 반사시킴으로써, 샘플링 배관 내의 보다 많은 영역을 통과시킬 수 있다. 이로써, 샘플링 배관 내를 흐르는 유통 가스의 농도의 분포 (유통 가스의 유량이나 밀도의 편차, 유통 가스 내의 농도 분포의 편차) 의 영향을 작게 할 수 있어, 정확하게 농도를 검출할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 입사관과 출사관을 샘플링 배관에 직접 형성했는데, 샘플링 배관과 동일 직경의 관에, 입사관과 출사관을 설치하고, 그 관을 샘플링 배관의 일부에는 끼워 넣도록 해도 된다. 요컨대, 샘플링 배관의 일부를 절단하고, 그 절단부에 입사관과 출사관을 설치한 관을 끼워 넣도록 해도 된다.
[실시형태 5]
도 7 은, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 7 에 나타내는 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (500) 는, 배관 유닛 (512) 과, 변환 수단 (14) 과, 계측 수단 (516) 과, 제어 수단 (518) 과, 유량계 (522, 524) 와, 전환 수단 (550) 을 갖는다.
배관 유닛 (512) 은, 샘플링 배관 (520) 을 갖는다. 샘플링 배관 (520) 은, 계측 대상 배관 (8) 과 접속되어, 계측 대상 배관 (8) 을 흐르는 유통 가스의 일부를 포집하는 배관으로, 일방의 단부가 계측 대상 배관 (8) 의 내부에 배치되어 있고, 타방의 단부가 계측 수단 (516) 의 계측 유닛 (532) 과 연결되어 있다. 또, 샘플링 배관 (520) 에는, 관로 내에 변환 수단 (14) 이 배치되어 있다. 또, 샘플링 배관 (520) 의 변환 수단 (14) 이 배치되어 있는 영역은, 다른 영역보다 관로의 직경이 크게 되어 있다. 요컨대, 본 실시형태의 배관 유닛은, 1 개의 배관으로 구성되어 있다.
계측 수단 (516) 은, 계측 유닛 (532) 과, 계측 수단 본체 (534) 를 갖는다. 계측 유닛 (532) 은, 상류측의 단부가 샘플링 배관 (520) 의 일방의 단부 (하류측의 단부) 와 연결되고, 하류측의 단부가 다시 하류측의 배관 (배기 배관 등) 에 연결되어 있다. 계측 유닛 (532) 은, 변환 수단 (14) 을 통과한 유통 가스가 공급된다.
계측 수단 본체 (534) 는, 계측 유닛 (532) 에 레이저 광을 출력하고, 계측 유닛 (532) 으로부터 수광 신호를 수광하여, 암모니아의 농도를 계측하는 것으로, 기본적으로 계측 수단 본체 (44) 와 동일한 구성이다.
전환 수단 (550) 은, 변환 수단 (14) 에 접속하여 배치되어 있다. 전환 수단 (550) 은, 변환 수단 (14) 이 암모니아 화합물을 열 분해시키는 상태와, 암모니아 화합물을 열 분해시키지 않는 상태를 전환하는 수단으로, 가열 기구 (552) 와, 온도 조정부 (554) 를 갖는다. 가열 기구 (552) 는, 변환 수단 (14) 의 열 분해층 (39) 을 가열하는 기구이고, 각종 가열 기구를 사용할 수 있다. 또한, 가열 기구 (552) 는, 변환 수단 (14) 의 열 분해층 (39) 을 구성하는 온도 조정 기구를 사용하도록 해도 된다. 요컨대, 가열 기구 (552) 에는, 변환 수단 (14) 의 온도 조정 기구 (이미지로 등) 를 사용할 수 있다.
온도 조정부 (554) 는, 가열 기구 (552) 의 가열 동작을 제어하고, 열 분해층 (39) 의 온도를 조정한다. 예를 들어, 온도 조정부 (554) 는, 가열 기구 (552) 에 의한 가열 유무를 제어함으로써, 열 분해층 (39) 을 통과하는 유통 가스가 100 ℃ 전후가 되는 상태와, 300 ℃ 전후가 되는 상태로 한다. 또한, 본 실시형태의 변환 수단 (14) 은, 전환 수단 (550) 에 의해, 열 분해층 (39) 의 온도가 조정되는 기구이다.
제어 수단 (518) 은, 제어 수단 (18) 과 동일하게, 배관 유닛 (512), 변환 수단 (14), 계측 수단 (516), 유량계 (522, 524) 의 각 부의 동작을 제어한다. 또, 제어 수단 (518) 은, 전환 수단 (550) 의 온도 조정부 (554) 에 의해, 가열 기구 (552) 를 제어함으로써, 변환 수단 (14) 을 통과하는 유통 가스를 300 ℃ 이상으로 가열하는 제 1 상태와, 변환 수단 (14) 을 통과하는 유통 가스를 100 ℃ 정도에서 통과시키는 제 2 상태를 전환한다. 또한, 본 실시형태에서는, 가열 기구 (552) 가 열 분해층 (39) 을 가열하고 있지 않은 상태로 함으로써, 유통 가스가 100 ℃ 정도를 유지하여 열 분해층 (39) 을 통과한다.
이하, 도 8a 및 도 8b 를 사용하여 구체적으로 설명한다. 여기서, 도 8a 및 도 8b 는, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 동작을 설명하기 위한 설명도이다. 또, 도 8a 및 도 8b 는 가로축을 모두 시간 t 로 하고, 도 8a 는 세로축을 ON-OFF 신호, 도 8b 는 세로축을 암모니아 농도로 하였다. 또, 도 8a 는 ON 신호를 1, OFF 신호를 0 으로 하였다. 여기서, ON 신호가 출력되고 있는 경우, 전환 수단 (550) 은, 변환 수단 (14) 을 제 1 상태로 하고, OFF 신호가 출력되고 있는 경우, 전환 수단 (550) 은, 변환 수단 (14) 을 제 2 상태로 한다. 또, 도 8b 의 암모니아 (NH3) 농도는, 변환 수단 (14) 의 하류측의 암모니아 농도이다.
예를 들어, 제어 수단 (518) 은, 도 8a 에 나타내는 바와 같이 OFF 신호를 출력하여 가열 기구 (552) 에서 열 분해층 (39) 을 가열하고 있지 않은 상태로부터, 시각 t1 에서 ON 신호를 출력하여, 가열 기구 (552) 에서 열 분해층 (39) 을 가열하고 있는 상태로 하고, 일정 시간 경과 후의 시각 t2 에서 다시 OFF 신호를 출력하여 가열 기구 (552) 에서 열 분해층 (39) 을 가열하고 있지 않은 상태로 한다. 이로써, 시각 t1 이전에는, 변환 수단 (14) 이 제 2 상태가 되고, 시각 t1 부터 시각 t2 사이에는, 변환 수단 (14) 이 제 1 상태가 되고, 시각 t2 이후에는, 다시, 변환 수단 (14) 이 제 2 상태가 된다.
이것에 대응하여, 변환 수단 (14) 에서는, 시각 t1 이전에는, 암모니아 화합물을 그대로 통과시키고 있는 상태가 되고, 시각 t1 부터 시각 t2 사이에는, 암모니아 화합물을 암모니아로 열 분해시키고 있는 상태가 되고, 시각 t2 이후에는, 다시 암모니아 화합물을 그대로 통과시키고 있는 상태가 된다. 이로써, 시각 t1 이전 및 시각 t2 이후에는, 기본적으로, 변환 전부터 유통 가스에 함유되는 암모니아 (공존 가스, 포집시부터 유통 가스에 함유되는 암모니아) 만이, 변환 수단 (14) 을 통과한 유통 가스에 함유되고, 시각 t1 부터 시각 t2 사이에는, 공존 가스에 더하여 변환 수단 (14) 으로 암모니아 화합물을 열 분해시킴으로써, 생성된 암모니아도 함유되는 상태가 된다. 이로써, 도 8b 에 나타내는 바와 같이, 시각 t1 이전에는, 암모니아의 농도가 낮고 (농도 X1), 시각 t1 부터 시각 t2 사이에는, 암모니아의 농도가 높아지고 (농도 X2), 시각 t2 이후에는, 다시 암모니아의 농도가 낮아진다 (농도 X1).
제어 수단 (518) 은, 도 8b 의 관계를 사용하여, 시각 t1 이전 및 시각 t2 이후에 변환 수단 (14) 을 통과하여, 계측 유닛에 공급된 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환되어 있지 않은 유통 가스, 제 2 유통 가스) 의 암모니아 농도를 계측하고, 또한 시각 t1 부터 시각 t2 사이에 변환 수단 (14) 을 통과하여, 계측 유닛에 공급된 유통 가스 (암모니아 화합물이 변환된 유통 가스, 제 1 유통 가스) 의 암모니아 농도를 계측함으로써, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물에서 유래되는 암모니아의 농도를 산출하고, 또한 그 결과로부터, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 계측 (산출) 한다.
암모니아 화합물 농도 계측 장치 (500) 는, 이상과 같은 구성에 의해, 전환 수단 (550) 에 의해 변환 수단 (14) 에 의한 유통 가스의 가열 상태 (ON/OFF) 를 조정함으로써, 암모니아 화합물의 변환 (열 분해) 의 ON/OFF (실행/정지) 를 반복하는 것으로도, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다. 이 경우에도, 상기 서술한 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 와 동일하게, 계측 수단으로서, 이른바 TDLAS 방식의 계측 수단을 사용하고, 또한 측정 대상의 암모니아 화합물을 변환시킨 암모니아를 측정 대상으로 함으로써, 상기 서술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 전환의 시간이 필요해지기 때문에, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 와 동일하게 간헐적인 계측이 되는데, 1 개의 계측 유닛으로 농도를 계측할 수 있다.
[실시형태 6]
도 9 는, 암모니아 화합물 농도 계측 장치의 다른 실시형태의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 9 에 나타내는 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (600) 는, 배관 유닛 (512) 과, 변환 수단 (614) 과, 계측 수단 (516) 과, 제어 수단 (518) 과, 유량계 (522, 524) 와, 전환 수단 (550) 을 갖는다. 또한, 도 9 에 나타내는 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (600) 는, 변환 수단 (614) 의 구성을 제외하고, 다른 구성은, 도 7 에 나타내는 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (500) 와 동일하다. 그래서, 이하에서는, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (600) 의 특유한 점에 대해서 설명한다.
변환 수단 (614) 은, 포집층 (639) 을 갖는다. 포집층 (639) 은, 암모니아 화합물을 흡착하는 물질로, 암모니아 화합물을 열 분해시키는 영역, 요컨대, 열 분해층이 배치되는 영역에 배치되어 있다. 포집층 (639) 으로는, 포러스상 물질을 사용할 수 있고, 특히, 암모니아 화합물을 선택적으로 흡착시키는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 포집층 (639) 은, 통과하는 유통 가스에 함유되어 있는 암모니아 화합물을 흡착한다. 따라서, 포집층 (639) 을 통과한 유통 가스는, 암모니아 화합물이 저감 또는 제거된 상태가 된다.
또, 변환 수단 (614) 의 유통 가스를 가열하는 기구는, 전환 수단 (550) 의 가열 기구 (552) 가 된다. 요컨대, 변환 수단 (614) 은, 가열 기구 (552) 에 의해 포집층 (639) 이 배치되어 있는 영역을 가열함으로써, 포집층 (639) 에 흡착되어 있는 암모니아 화합물을 암모니아로 열 분해시킨다.
이와 같이, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (600) 는, 변환 수단 (614) 으로서, 암모니아 화합물을 흡착하는 포집층 (639) 을 형성함으로써, 전환 수단 (550) 에 의해, 변환 수단 (614) 암모니아 화합물을 암모니아로 열 분해시킬 때에는, 통과하는 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물에 첨가하여 흡착시키고 있던 암모니아 화합물도 암모니아로 열 분해시킨다.
또한, 본 실시형태와 같이, 암모니아 화합물을 포집하는 경우에는, 제 2 상태의 유통 가스에 기초하여, 공존 가스의 농도를 계측하고, 또한 변환 처리시에 검출되는 암모니아의 농도와, 변환 처리 전에 암모니아 화합물을 흡착하고 있던 시간의 관계에 기초하여, 연산을 실시함으로써 (예를 들어, 흡착하고 있던 시간과 반응시킨 시간의 합계로 농도를 평균화함으로써), 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물에서 유래되는 암모니아의 농도를 산출하고, 또한 그 결과로부터, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 계측 (산출) 한다.
암모니아 화합물 농도 계측 장치 (600) 는, 이상과 같은 구성에 의해, 열 분해시키는 영역에, 암모니아 화합물을 흡착하는 포집층 (639) 을 사용하고, 암모니아 화합물의 흡착, 열 분해를 반복하는 것으로도, 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물의 농도를 계측할 수 있다. 이 경우에도, 상기 서술한 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 와 동일하게, 계측 수단으로서, 이른바 TDLAS 방식의 계측 수단을 사용하고, 또한 측정 대상의 암모니아 화합물을 변환시킨 암모니아를 측정 대상으로 함으로써, 상기 서술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 포집층 (639) 에서 암모니아 화합물을 포집함으로써, 열 분해시에 보다 많은 암모니아 화합물을 암모니아로 분해시킬 수 있기 때문에, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 양이 적은 경우에도, 암모니아 화합물에서 기인되는 암모니아 농도의 변화를 보다 적절히 검출할 수 있다. 또, 포집층 (639) 에서 암모니아 화합물을 포집함으로써, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물을 보다 높은 확률로 암모니아로 열 분해시킬 수 있다. 이로써, 계측 정밀도를 보다 높게 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 전환의 시간이 필요해지기 때문에, 암모니아 화합물 농도 계측 장치 (10) 와 동일하게 간헐적인 계측이 되는데, 1 개의 계측 유닛으로 농도를 계측할 수 있다.
여기서, 본 발명은 상기 실시형태에도 한정되지 않고, 여러 가지의 형태로 할 수 있다. 예를 들어, 각 실시형태를 조합해도 된다. 예를 들어, 실시형태 1 부터 실시형태 4 에 포집층을 추가해도 된다. 이와 같이, 열 분해층에 포집층을 형성함으로써 암모니아 화합물을 보다 높은 확률로 암모니아로 열 분해시킬 수 있다. 이로써, 계측 정밀도를 보다 높게 할 수 있다.
또, 실시형태 1 부터 실시형태 4 로 변환 수단 (열 분해시키는 영역) 의 온도를 조정하는 온도 조정 기구 (온도 조정부, 예를 들어 가열 기구) 를 형성하도록 해도 된다. 이와 같이 온도 조정 기구를 형성함으로써, 암모니아 화합물을 열 분해시키는 영역 (분위기) 의 온도를 보다 적절한 범위로 할 수 있다. 이로써, 암모니아 화합물을 보다 적절히 열 분해시킬 수 있어, 암모니아로 할 수 있다. 이로써, 계측 정밀도를 보다 높게 할 수 있다. 또, 상기 실시형태에서는, 모두, 변환 수단의 열 분해층이나, 온도 조정 기구로서, 가열 기구를 예시했는데, 냉각 기구를 구비하고 있어도 된다.
또, 암모니아 화합물 농도 계측 장치는, 유통 가스에 매진이 많이 함유되어 있는 경우에는, 샘플링 배관의 상류측의 단부 부근에 필터 (제진 장치) 를 형성해도 된다. 필터를 형성함으로써, 유통 가스에 함유되는 매진을 제거할 수 있다. 또한, 필터를 형성하는 경우에도, 암모니아 화합물 농도 계측 장치는, 매진에 대한 허용도가 크기 때문에, 다른 계측 방법을 이용하는 경우보다 간단한 필터를 사용할 수 있다. 이로써, 필터를 배치함으로써 발생하는 시간 지연을 줄일 수 있어, 응답성을 높게 유지할 수 있다.
또, 계측 유닛은, 계측 셀의 창에 창으로부터 멀어지는 방향으로 공기를 분사시키는 퍼지 가스 공급부를 형성해도 된다. 퍼지 가스를 분사시킴으로써, 창에 이물질이 부착되어, 레이저 광에 의한 계측에 오차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
산업상 이용가능성
이상과 같이, 본 발명에 관련된 암모니아 화합물 농도 계측 장치 및 암모니아 화합물 농도 계측 방법은, 관로 내를 흐르는 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물의 계측에 유용하다.
8 : 계측 대상 배관
10, 100, 200, 300, 500, 600 : 암모니아 화합물 농도 계측 장치
12 : 배관 유닛
14 : 변환 수단
16 : 계측 수단
18 : 제어 수단
20 : 샘플링 배관 (유입 배관)
22 : 제 1 배관
24 : 제 2 배관
26, 28 : 분기관
30 : 3 방 밸브
31 : 펌프
32, 34 : 개폐 밸브
36, 38 : 유량계
39 : 열 분해층
42 : 계측 유닛
44 : 계측 수단 본체
45 : 계측 셀
46 : 광화이버
48 : 입광부
50 : 수광부
52 : 주관
54 : 유입관
56 : 배출관
58, 59 : 창
62 : 발광부
64 : 광원 드라이버
66 : 산출부

Claims (14)

  1. 유통 가스에 함유되는 측정 대상의 암모니아 화합물 농도를 계측하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치로서,
    상기 유통 가스가 흐르는 배관 유닛과,
    상기 배관 유닛에 배치되어, 통과하는 상기 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시키는 변환 수단과,
    상기 배관 유닛을 흐르는 상기 유통 가스 중, 상기 변환 수단을 통과하는 배관 경로를 흐른 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도인 제 1 계측값과, 상기 변환 수단을 통과하지 않는 배관 경로를 흐른 제 2 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도인 제 2 계측값을 계측하는 계측 수단과,
    상기 배관 유닛, 상기 계측 수단의 동작을 제어하고, 상기 제 1 계측값과 상기 제 2 계측값의 차분으로부터, 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물 농도를 산출하는 제어 수단을 갖고,
    상기 계측 수단은,
    상기 암모니아의 흡수 파장을 포함하고, 또한 근적외 파장역의 레이저 광을 출력하는 발광부와,
    상기 유통 가스가 흐르는 가스 계측 셀, 상기 가스 계측 셀에 레이저 광을 입사시키는 광학계, 상기 발광부로부터 입사되어, 상기 가스 계측 셀을 통과한 레이저 광을 수광하는 수광부를 포함하는 적어도 1 개의 계측 유닛과,
    상기 발광부로부터 출력된 레이저 광의 강도와, 상기 수광부에서 수광한 레이저 광의 강도에 기초하여, 상기 가스 계측 셀을 흐르는 상기 유통 가스의 상기 암모니아의 계측값을 산출하는 산출부를 갖고,
    추가로, 상기 변환 수단보다 상류측에 배치되어, 상기 변환 수단에 유입되는 상기 유통 가스의 유량을 계측하는 제 1 유량계와, 상기 변환 수단보다 하류측에 배치되어, 상기 변환 수단으로부터 배출된 상기 유통 가스의 유량을 계측하는 제 2 유량계를 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 제 1 유량계의 계측 결과와, 상기 제 2 유량계의 계측 결과에 기초하여, 상기 유통 가스의 상기 암모니아의 계측값을 보정하여 산출하는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 유닛은, 상기 유통 가스가 유입되는 유입 배관과,
    상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부 (端部) 에 접속되고, 상기 변환 수단이 배치된 제 1 배관과,
    상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 상기 제 1 배관과 함께 접속되고, 상기 변환 수단이 배치되어 있지 않은 제 2 배관과,
    상기 제 1 배관의 하류측의 단부와, 상기 제 2 배관의 하류측의 단부와, 상기 가스 계측 셀의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 상류측의 단부를 접속하는 3 방 밸브를 갖고,
    상기 제어 수단은, 상기 3 방 밸브에 의해 상기 제 1 배관의 하류측의 단부와 상기 가스 계측 셀의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 상류측의 단부를 연결시키고, 상기 계측 수단에 상기 제 1 유통 가스를 유입시켜, 상기 제 1 계측값을 계측하고,
    상기 3 방 밸브에 의해, 상기 제 2 배관의 하류측의 단부와 상기 가스 계측 셀의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 상류측의 단부를 연결시키고, 상기 계측 수단에 상기 제 2 유통 가스를 유입시켜, 상기 제 2 계측값을 계측하는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 유닛은, 상기 유통 가스가 유입되는 유입 배관과,
    상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 접속되고, 상기 변환 수단이 배치된 제 1 배관과,
    상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 상기 제 1 배관과 함께 접속되고, 상기 변환 수단이 배치되어 있지 않은 제 2 배관을 구비하고,
    상기 계측 수단은, 상기 계측 유닛을 2 개 구비하고, 일방의 상기 계측 유닛은, 상기 제 1 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 변환 수단보다 하류측에 배치되고,
    타방의 상기 계측 유닛은, 상기 제 1 배관에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 유닛은, 상기 유통 가스가 유입되는 유입 배관과,
    상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 접속되고, 상기 변환 수단이 배치된 유지 배관을 구비하고,
    상기 계측 수단은, 상기 계측 유닛을 2 개 구비하고, 일방의 상기 계측 유닛은, 상기 유지 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 변환 수단보다 하류측에 배치되고,
    타방의 상기 계측 유닛은, 상기 유지 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 변환 수단보다 상류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환 수단은, 암모니아 화합물을 열 분해시켜 암모니아로 하는 열 분해층인 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 변환 수단은, 상기 열 분해층의 온도를 조정하는 온도 조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환 수단의 변환 동작의 실행과 정지를 전환하는 전환 수단을 추가로 갖고,
    상기 배관 유닛은, 상기 유통 가스가 유입되는 유입 배관과,
    상기 유입 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향의 하류측의 단부에 접속되고, 상기 변환 수단이 배치된 유지 배관을 구비하고,
    상기 계측 수단은, 상기 계측 유닛이, 상기 유지 배관의 상기 유통 가스의 흐름 방향에 있어서 상기 변환 수단보다 하류측에 배치되고,
    상기 변환 수단은, 암모니아 화합물을 열 분해시켜 암모니아로 하는 열 분해층이고,
    상기 전환 수단은, 상기 열 분해층의 온도를 조정하는 온도 조정부이며,
    상기 제어 수단은, 상기 변환 수단의 변환 동작을 실행시키고 있는 상태와, 상기 변환 수단의 변환 동작을 정지시키고 있는 상태를 전환하고, 상기 계측 유닛에, 상기 제 1 유통 가스가 유입되고 있는 상태와, 상기 제 2 유통 가스가 유입되고 있는 상태를 전환하는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전환 수단은, 상기 온도 조정부에 의해, 상기 유통 가스를 암모니아 화합물이 분해되는 온도로 가열하여, 상기 변환 수단의 변환 동작을 실행시키고 있는 상태로 하고, 상기 유통 가스의 가열을 정지시켜, 상기 변환 수단의 변환 동작을 정지시키고 있는 상태로 하는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환 수단은, 추가로 상기 암모니아 화합물을 포집하는 포집층을 갖는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 유닛은, 레이저 광이, 상기 변환 수단을 유지하는 배관의 내부를 통과하는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 유닛은, 측정 대상의 장치로부터 배출되는 상기 유통 가스의 전체량이 흐르는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 유닛은, 측정 대상의 장치로부터 배출되는 상기 유통 가스의 전체량이 흐르는 측정 대상 배관으로부터, 일부의 상기 유통 가스를 포집하고 있는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 장치.
  14. 배관을 흐르는 유통 가스의 암모니아 화합물 농도를 계측하는 암모니아 화합물 농도 계측 방법으로서,
    상기 배관을 흐르는 유통 가스 중, 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시키는 변환 수단이 배치되어 있는 영역을 통과한 제 1 유통 가스에 대해, 암모니아의 흡수 파장을 포함하고, 또한 근적외 파장역의 레이저 광을 출력시키고, 제 1 유통 가스가 흐르는 관로 내를 통과한 상기 레이저 광을 수광하고, 출력된 레이저 광의 강도와, 수광부에서 수광한 레이저 광의 강도에 기초하여, 상기 제 1 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 제 1 계측값으로서 계측하는 제 1 계측 단계와,
    상기 배관을 흐르는 유통 가스 중, 암모니아 화합물을 암모니아로 변환시키는 변환 수단이 배치되어 있는 영역을 통과하고 있지 않은 제 2 유통 가스에 대해, 암모니아의 흡수 파장을 포함하고, 또한 근적외 파장역의 레이저 광을 출력시키고, 제 2 유통 가스가 흐르는 관로 내를 통과한 상기 레이저 광을 수광하고, 출력된 레이저 광의 강도와, 상기 수광부에서 수광한 레이저 광의 강도에 기초하여, 상기 유통 가스에 함유되는 암모니아의 농도를 제 2 계측값으로서 계측하는 제 2 계측 단계와,
    상기 제 1 계측값과 상기 제 2 계측값의 차분으로부터, 상기 유통 가스에 함유되는 암모니아 화합물 농도의 계측값을 산출하는 산출 단계를 갖고,
    추가로, 상기 변환 수단보다 상류측에 배치되어, 상기 변환 수단에 유입되는 유통 가스의 유량을 계측하는 제 1 유량계와, 상기 변환 수단보다 하류측에 배치되어, 상기 변환 수단으로부터 배출된 유통 가스의 유량을 계측하는 제 2 유량계를 구비하고,
    상기 제 1 유량계의 계측 결과와, 상기 제 2 유량계의 계측 결과에 기초하여, 유통 가스의 암모니아 농도의 계측값을 보정하여 산출하는 것을 특징으로 하는 암모니아 화합물 농도 계측 방법.
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