[发明专利]浓度测定方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及在锅炉、垃圾焚烧炉、内燃机的燃烧室等密闭容器内产生的气体、或从该密闭容器向外部排出的气体、或在排出的气体滞留的可能性高的场所的气体状物质浓度及固体粒子状物质浓度的测定方法及测定装置。

背景技术

目前，作为用于测定锅炉、垃圾焚烧炉、内燃机的燃烧室等密闭容器内产生的气体的浓度的方法，开发有使用激光的技术。使用该激光的气体浓度测定技术中，利用每种气体具有吸收特有波长的特性，在气体环境中照射特定波长的激光，通过对经过气体环境的激光的光谱进行分析，掌握特定气体种类的浓度。

另外，为了测定测定对象中悬浮的固体粒子状物质的浓度，采集一定量的气体，使其通过圆筒滤纸等，测定通过前和通过后的圆筒滤纸的重量变化，根据采样气体量和滤纸的重量变化量测定测定对象中的固体粒子状物质的浓度。

这样，作为利用激光进行气体浓度的检测、固体粒子状物质的浓度检测的例子，已知有专利文献1(日本特开平10-185814号公报)，该专利文献1中公开有一种浓度测定装置，对测定对象照射测定对象中的气体状物质所固有的吸收波长的激光，同时测定气体状物质浓度和固体粒子状物质的浓度。其中，如图9所示，激光透射率的基础的衰减量Ap表示固体粒子状物质的衰减量，峰状的衰减量(吸收量)Ag表示气体状物质的衰减量，从Ap计算固体粒子状物质浓度，从Ag计算气体状物质浓度。

另外，专利文献2(日本特许第3185310号公报)中公开了检测车辆行驶时排出的烟气的烟气检测器。公开了由激光受光部接受使来自激光发光部的输出光在废气中扩散、反射的光，基于在多个受光部的受光状态判定黑烟、白烟、水蒸气白烟、或两白烟的混合状态的技术。

但是，在上述专利文献1中，如上所述，公开了同时测定气体状物质浓度和固体粒子状物质的浓度的浓度测定装置，但固体粒子状物质被作为一个值进行测量。即，虽然能够一并掌握固体粒子状物质的整体浓度，但对于在固体粒子状物质中有黑烟、白烟、水蒸气等，将它们分离并分别进行测量的技术没有公开。

另外，在上述专利文献2的技术中，仅测量固体粒子状物质的黑烟、白烟、水蒸气等，不能同时测定废气浓度、例如NH₃(氨)浓度、NO_X(氮氧化物)浓度等特定的气体浓度。

发明内容

于是，本发明是鉴于这样的背景而创立的，其课题在于，提供测定方法及装置，能够在测定气体状物质浓度的同时测定固体粒子状物质浓度，并且可以对固体粒子状物质浓度中的黑烟、白烟、水蒸气等多个物质同时简单且可靠地进行各自的浓度测定。

为解决所述课题，第一方面提供一种浓度测定方法，对测定对象照射该测定对象中的气体状物质所固有的吸收波长的激光，根据检测出的光透射率和光吸收量检测测定对象中的气体状物质浓度和固体粒子浓度，其特征在于，预先设定所述吸收波长的与相对于包含黑烟及白烟的多种固体粒子状物质的浓度的激光衰减量的关系，相对于要测定的气体状物质分别照射多个吸收波长的激光，分别测定照射的多个吸收波长的激光的衰减量，且将该测定结果的衰减量、和基于所述预先设定的关系算出的衰减量进行对比，分别计算所述多种固体粒子状物质的浓度。

另外，第二方面提供用于实施第一方面的方法发明的装置发明，该第二方面提供一种浓度测定装置，对测定对象照射该测定对象中的气体状物质所固有的吸收波长的激光，根据检测出的光透射率和光吸收量检测测定对象中的气体状物质浓度和固体粒子状物质浓度，其特征在于，分别设置多个相对于要测定的气体状物质照射吸收波长的激光的发光单元、及接收来自该发光单元的激光的受光单元，并且具备：激光衰减系数映射，预先设定所述吸收波长的与相对于包含黑烟及白烟的多种固体粒子状物质的浓度的激光衰减量的关系；和衰减量计算单元，其根据由所述受光单元接收的激光计算激光的衰减量；和固体粒子浓度计算单元，其将该衰减量计算单元算出的衰减量和由所述激光衰减系数映射的衰减系数计算出的衰减量进行对比，分别计算所述多种固体粒子的浓度。

根据该第一及第二方面，对测定对象照射多个要测定的测定气体状物质的吸收波长的激光，同时，预先求出所述各吸收波长的相对于包含黑烟及白烟的多种固体粒子状物质的激光衰减系数，且设定成激光衰减系数映射。而且，分别测定相对于所照射的多个吸收波长的激光的衰减量，将来自该测定结果的衰减量、和使用所述激光衰减系数映射的衰减量进行对比，从而可计算黑烟、白烟等固体粒子状物质的浓度。