(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス成分を分析する分析装置であって、
被分析ガスを採取する採取ノズルと、
前記採取ノズルが採取した被分析ガスに含まれる液体成分を捕集して通過させる液体捕集部と、
前記液体捕集部が捕集した液体成分を排出する液体排出部と、
前記液体捕集部を通過した被分析ガスのガス成分を分析する分析部と
を備え、
前記分析部は、
前記液体捕集部を通過した被分析ガスが導入され、前記被分析ガスのガス成分を分析するためのレーザー光が通過するガスセル部と、
前記ガスセル部に対してパージガスを導入するパージ部と、
前記液体捕集部から前記ガスセル部に導入される前記被分析ガスの流量に基づいて、前記ガスセル部に導入する前記パージガスの流量を制御する流量制御部と、
を有する、
分析装置。
【請求項２】
ガス成分を分析する分析装置であって、
被分析ガスを採取する採取ノズルと、
前記採取ノズルが採取した被分析ガスに含まれる液体成分を捕集して通過させる液体捕集部と、
前記液体捕集部が捕集した液体成分を排出する液体排出部と、
前記液体捕集部を通過した被分析ガスのガス成分を分析する分析部と
を備え、
前記分析部は、
前記液体捕集部を通過した被分析ガスが導入され、前記被分析ガスのガス成分を分析するためのレーザー光が通過するガスセル部と、
前記ガスセル部に対してパージガスを導入するパージ部と、
を有し、
前記ガスセル部は、
前記ガスセル部の内部のガスを排出するガス排出口と、
前記パージガスを前記ガスセル部に導入するパージガス導入口と、
を有し、
前記ガス排出口と前記パージガス導入口は、前記ガスセル部において対向する位置に設けられる、
分析装置。
【請求項３】
前記分析部は、
光が通過する発光窓が設けられた発光部と、
光が通過する受光窓が設けられた受光部と、
をさらに有し、
前記レーザー光は、前記発光部から前記受光部に向けて照射され、
前記ガスセル部において、前記レーザー光の光路の向きは、前記パージガス導入口から前記ガス排出口に向けて流れる前記パージガスの流路の向きと直交する、
請求項２に記載の分析装置。
【請求項４】
ガス成分を分析する分析装置であって、
被分析ガスを採取する採取ノズルと、
前記採取ノズルが採取した被分析ガスに含まれる液体成分を捕集して通過させる液体捕集部と、
前記液体捕集部が捕集した液体成分を排出する液体排出部と、
前記液体捕集部を通過した被分析ガスのガス成分を分析する分析部と
を備え、
前記分析部は、
光が通過する発光窓が設けられた発光部と、
光が通過する受光窓が設けられた受光部と、
前記発光部および前記受光部の間に設けられ、前記液体捕集部を通過した被分析ガスが導入されるガスセル部と、
前記ガスセル部に校正用ガスを導入する校正ガス導入部と、
前記発光部における発光強度と前記受光部における受光強度との強度比を、前記校正用ガスに含まれる被測定物質の濃度と対応付けた校正情報として記憶する記憶部と、
を有する、
分析装置。
【請求項５】
前記分析部は、
前記ガスセル部に対してパージガスを導入するパージ部と、
前記発光部における発光強度と前記受光部における受光強度とに基づいて、前記被分析ガスのガス成分を分析する計測部と、
をさらに有し、
前記計測部は、前記ガスセル部に前記被分析ガスおよび前記パージガスを導入した場合に前記受光部が受光した光の強度と、前記記憶部が記憶した前記校正情報とに基づいて、前記被分析ガスのガス成分を分析する
請求項４に記載の分析装置。
【請求項６】
前記パージ部は、前記ガスセル部において、前記発光窓に対向する領域、および、前記受光窓に対向する領域の少なくとも一方に対してパージガスを導入する、請求項３または５に記載の分析装置。
【請求項７】
前記分析部は、前記発光窓および前記受光窓の距離と、予め定められた光路長補正値とに応じた光路長を用いて前記被分析ガスのガス成分を分析する計測部を更に有する
請求項６に記載の分析装置。
【請求項８】
前記発光部は、赤外領域または紫外領域の波長の光を照射する
請求項３から７のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項９】
前記ガスセル部は、前記被分析ガスを導入する複数の導入口を有し、
前記複数の導入口は、前記発光部から前記受光部に向かう軸と非平行に配列される
請求項３から８のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１０】
前記複数の導入口は、前記ガスセル部の側壁において等間隔に配置される
請求項９に記載の分析装置。
【請求項１１】
前記採取ノズルは、前記被分析ガスを前記液体捕集部に向けて噴射する噴射口を有し、
前記液体捕集部は、
前記被分析ガスに含まれる液体成分を分離して、前記被分析ガスを通過させる分離捕集部と、
前記分離捕集部および前記採取ノズルの前記噴射口を囲む捕集筐体と
を有し、
前記液体排出部は、前記液体成分を前記捕集筐体の外部に排出する排出管を有する
請求項１から１０のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項１２】
前記排出管は、排出した前記液体成分が、前記捕集筐体の内部に逆流することを防ぐ構造を有する
請求項１１に記載の分析装置。
【請求項１３】
前記採取ノズルは、煙道を通過する前記被分析ガスを採取し、
前記排出管は、前記液体成分を前記煙道に排出する
請求項１２に記載の分析装置。
【請求項１４】
前記排出管は、前記捕集筐体と前記煙道との間に前記液体成分を貯留して、貯留した前記液体成分により前記排出管を封止する貯留部を有する
請求項１３に記載の分析装置。
【請求項１５】
ガス成分を分析する分析装置であって、
被分析ガスを採取する採取ノズルと、
前記採取ノズルが採取した被分析ガスに含まれる液体成分を捕集して通過させる、２つの液体捕集部と、
前記液体捕集部が捕集した液体成分を排出する液体排出部と、
前記液体捕集部を通過した被分析ガスのガス成分を分析する分析部と、
を備え、
第１の液体捕集部には、前記被分析ガスに含まれるダストを捕集するダスト捕集部が接続され、
第２の液体捕集部には、前記ダスト捕集部が接続されず、
前記分析装置は、前記採取ノズルが採取した前記被分析ガスを、前記第１の液体捕集部および前記第２の液体捕集部のいずれかに選択的に導入する選択部を更に備える
分析装置。
【請求項１６】
前記選択部は、前記分析装置の位置情報に基づいて、前記第１の液体捕集部および前記第２の液体捕集部のいずれかを選択する
請求項１５に記載の分析装置。
【請求項１７】
前記選択部は、前記被分析ガスを排出したガス源の情報に基づいて、前記第１の液体捕集部および前記第２の液体捕集部のいずれかを選択する
請求項１５に記載の分析装置。
【請求項１８】
前記被分析ガスは、スクラバ装置を通過したガスであり、
前記選択部は、前記スクラバ装置の動作状態に基づいて、前記第１の液体捕集部および前記第２の液体捕集部のいずれかを選択する
請求項１５に記載の分析装置。
【請求項１９】
前記被分析ガスは、スクラバ装置を通過したガスである
請求項１から１７のいずれか一項に記載の分析装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の分析装置と、
前記スクラバ装置と
を備える排ガス処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置および排ガス処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジン等の排ガス中の煤塵および液体成分を洗浄瓶に回収してから、排ガスに含まれるＮＯｘ、ＣＯ等の有害ガスの濃度を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２０１３−１６０６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、排ガス中に含まれる液体成分が多いと、洗浄瓶では回収しきれない。また、洗浄瓶に液体が溜まると、洗浄瓶を通過する過程で、排ガス中の有害物質が洗浄瓶に溜まった液体に吸着してしまう。このため、排ガス中に元々含まれていた有害物質の濃度を正確に測定できなくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一つの態様においては、ガス成分を分析する分析装置であって、被分析ガスを採取する採取ノズルと、採取ノズルが採取した被分析ガスに含まれる液体成分を捕集して通過させる液体捕集部と、液体捕集部が捕集した液体成分を排出する液体排出部と、液体捕集部を通過した被分析ガスのガス成分を分析する分析部とを備える分析装置を提供する。
【０００５】
本発明の他の態様においては、ガス成分を分析する分析装置であって、被分析ガスを採取する採取ノズルと、被分析ガスのガス成分を分析する分析部とを備え、分析部は、光が通過する発光窓が設けられた発光部と、光が通過する受光窓が設けられた受光部と、発光部および受光部の間に設けられ、液体捕集部を通過した被分析ガスが導入されるガスセル部と、ガスセル部において、発光窓に対向する領域、および、受光窓に対向する領域の少なくとも一方に対してパージガスを導入するパージ部とを有する分析装置を提供する。
【０００６】
本発明の他の態様においては、ガス成分を分析する分析装置であって、被分析ガスを採取する採取ノズルと、赤外領域または紫外領域の波長の光を用いて被分析ガスのガス成分を分析する分析部とを備える分析装置を提供する。
【０００７】
本発明の各態様において、採取ノズルは、被分析ガスを液体捕集部に向けて噴射する噴射口を有してよい。液体捕集部は、被分析ガスに含まれる液体成分を分離して、被分析ガスを通過させる分離捕集部と、液体捕集部の分離捕集部および採取ノズルの噴射口を囲む捕集筐体とを有してよい。液体排出部は、液体成分を捕集筐体の外部に排出する排出管を有してよい。
【０００８】
排出管は、排出した液体成分が、捕集筐体の内部に逆流することを防ぐ構造を有してよい。採取ノズルは、煙道を通過する被分析ガスを採取し、排出管は、液体成分を煙道に排出してよい。
【０００９】
排出管は、捕集筐体と煙道との間に液体成分を貯留する貯留部を有してよい。分析部は、光が通過する発光窓が設けられた発光部を有してよい。分析部は、光が通過する受光窓が設けられた受光部を有してよい。分析部は、発光部および受光部の間に設けられ、液体捕集部を通過した被分析ガスが導入されるガスセル部を有してよい。分析部は、ガスセル部において、発光窓に対向する領域、および、受光窓に対向する領域の少なくとも一方に対してパージガスを導入するパージ部を有してよい。
【００１０】
分析部は、発光窓および受光窓の距離と、予め定められた光路長補正値とに応じた光路長を用いて被分析ガスのガス成分を分析する計測部を更に有してよい。分析部は、液体捕集部からガスセル部に導入される被分析ガスの流量に基づいて、ガスセル部に導入するパージガスの流量を制御する流量制御部を更に有してよい。
【００１１】
分析部は、ガスセル部に校正用ガスを導入する校正ガス導入部を有してよい。分析部は、校正用ガスおよびパージガスの流量比毎に、受光部が受光した光の強度を計測する計測部を有してよい。分析部は、計測部が計測した流量比毎の光の強度に基づく校正情報を記憶する記憶部を有してよい。
【００１２】
計測部は、ガスセル部に被分析ガスおよびパージガスを導入した場合に受光部が受光した光の強度と、記憶部が記憶した校正情報とに基づいて、被分析ガスのガス成分を分析してよい。発光部は、赤外領域または紫外領域の波長の光を照射してよい。
【００１３】
ガスセル部は、被分析ガスを導入する複数の導入口を有してよい。少なくとも２つの導入口は、発光部から受光部に向かう軸と非平行に配置されてよい。複数の導入口のうち、２つの導入口は、発光部から受光部に向かう軸と垂直な面において等間隔に配置されてよい。
【００１４】
分析装置は、液体捕集部を２つ備えてよい。第１の液体捕集部には、被分析ガスに含まれるダストを捕集するダスト捕集部が接続されてよい。第２の液体捕集部には、ダスト捕集部が接続されなくてよい。分析装置は、採取ノズルが採取した被分析ガスを、第１の液体捕集部および第２の液体捕集部のいずれかに選択的に導入する選択部を更に備えてよい。
【００１５】
選択部は、分析装置の位置情報に基づいて、第１の液体捕集部および第２の液体捕集部のいずれかを選択してよい。選択部は、被分析ガスを排出したガス源の情報に基づいて、第１の液体捕集部および第２の液体捕集部のいずれかを選択してよい。
【００１６】
被分析ガスは、スクラバ装置を通過したガスであってよい。選択部は、スクラバ装置の動作状態に基づいて、第１の液体捕集部および第２の液体捕集部のいずれかを選択してよい。
【００１７】
本発明の他の態様においては、上述した分析装置と、スクラバ装置とを備える排ガス処理システムを提供する。
【００１８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る分析装置１００の構成例を示す図である。
【図２】液体捕集部１４およびダスト捕集部２０の構成例を示す図である。
【図３】分析部５０の構成例を示す図である。
【図４】分光測定部５２における各ガスの流れの概要を示す図である。
【図５】被分析ガス導入口７２の配置例を示す図である。
【図６】分析部５０の他の構成例を示す図である。
【図７】校正用ガスおよびパージガスの流量比と、発光部５４が照射した光および受光部５６が受光した光の強度比との関係を示す図である。
【図８】液体捕集部１４およびダスト捕集部２０の構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る排ガス処理システム２００の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る分析装置１００の構成例を示す図である。分析装置１００は、煙道２１０を通過するガスに含まれる所定の被測定物質の濃度を分析する。煙道２１０を通過するガスは、例えばエンジンが排出する排ガスである。本例の分析装置１００は、排ガスに含まれる硫黄酸化物、窒素酸化物、炭素酸化物等の１種類以上の有害物質の濃度を分析する。本例の分析装置１００は、採取ノズル１０、液体捕集部１４、ダスト捕集部２０、接続管２４、分析部５０、ガス排出部２６および液体排出部３０を備える。
【００２２】
採取ノズル１０は、被分析ガスを採取する。本例の採取ノズル１０は、一端が煙道２１０内に挿入されて、煙道２１０を通過する排ガスの一部を被分析ガスとして採取する。採取ノズル１０は、煙道２１０の側壁に設けられたフランジ部２１２を貫通してよい。ガスが通過する採取ノズル１０等の部品は、ガスに含まれる成分に対する耐腐食性を有することが好ましい。採取ノズル１０は、ガラス管であってよく、金属管であってもよい。採取ノズル１０は、煙道２１０の断面の中心近傍において、被分析ガスを採取してよい。
【００２３】
採取ノズル１０は、煙道２１０内の複数の箇所から被分析ガスを採取してもよい。採取ノズル１０は、煙道２１０の断面の直径方向において異なる複数の位置で被分析ガスを採取してよく、ガスが進行する煙道２１０の延伸方向において異なる複数の位置で被分析ガスを採取してもよい。これにより、煙道２１０内の場所毎にガス成分の濃度の偏りが生じる場合であっても、平均的なガス成分を有する被分析ガスを採取することができる。
【００２４】
液体捕集部１４は、採取ノズル１０が採取した被分析ガスに含まれる液体成分を捕集して通過させる。本例の液体捕集部１４は、分離捕集部１６および捕集筐体１８を有する。また、採取ノズル１０は、採取した被分析ガスを分離捕集部１６に向けて噴射する噴射口１２を有する。噴射口１２は、分離捕集部１６に向かう方向にかけて、管の直径が徐々に減少するテーパー部を有することが好ましい。これにより、分離捕集部１６に噴射する被分析ガスの流速を向上させることができる。
【００２５】
捕集筐体１８は、分離捕集部１６および採取ノズル１０の噴射口１２を囲むように形成される。捕集筐体１８は、噴射口１２から噴射した被分析ガスが外部に拡散することを防ぐ。捕集筐体１８は、ガラスで形成されてよく、金属で形成されてもよい。
【００２６】
分離捕集部１６は、被分析ガスに含まれる液体成分の少なくとも一部を分離して、被分析ガスを通過させる。例えば分離捕集部１６は、被分析ガスに含まれる液体成分の９０％以上を分離する。
【００２７】
液体排出部３０は、液体捕集部１４が捕集した液体成分を捕集筐体１８の外部に順次排出する。「液体成分を順次排出する」とは、液体の排出を時間的に途切れずに行うこと、一定の周期で液体成分を排出すること、および、所定の条件が満たされる毎に液体成分を順次排出することを含む。
【００２８】
液体排出部３０は、液体捕集部１４が捕集した液体成分の量が予め定められた量を超えた場合に液体成分を順次排出してよい。また、液体排出部３０は、液体捕集部１４が捕集した液体成分のうち、一定量以上の塊になったものから順次排出してもよい。例えば液体捕集部１４が捕集した液体成分は、分離捕集部１６の表面に付着する。付着した液体成分の塊の大きさが所定値を超えると、液体成分の当該塊は重力の影響、または、被分析ガスが吹き付けられることで、分離捕集部１６の表面に留まることができずに落下するか、または、下方に流れる。
【００２９】
液体排出部３０は、捕集筐体１８の底面に開口を有する。当該開口は、分離捕集部１６の表面から液体成分が落下する位置、または、流れ落ちる位置に設けられる。また、捕集筐体１８の底面は、液体成分が液体排出部３０の開口に向かって流れる斜面を有してよい。液体排出部３０は、当該開口を介して液体成分を捕集筐体１８の外部に排出する。分離捕集部１６は、表面に付着した液体を当該開口に誘導する誘導路を有してよい。当該誘導路は、採取ノズル１０が噴射する被分析ガスが、誘導路上の液体に接触することを妨げる遮蔽部を有してよい。また当該開口は、採取ノズル１０と対向する分離捕集部１６の表面を延長した位置に設けられてよい。
【００３０】
液体排出部３０を設けることで、捕集筐体１８の液体抜きを自動で行うことができる。このため、例えば船舶等のように、作業場所に制限があり捕集筐体１８の液体抜きを手動で行うことができない場合でも、捕集筐体１８に一定量以上の液体が残留することを防ぐことができる。
【００３１】
特に、被分析ガスに液体成分が多く含まれている場合に、当該効果は顕著になる。例えば、排ガスにミストを噴射することで、排ガスに含まれる硫黄酸化物等の有害物質を除去するような排ガス処理システムの場合、被分析ガスには水分が多量に含まれてしまう。この場合であっても、本例の分析装置１００は自動で水抜きを行うので、捕集筐体１８に多量の水が溜まるのを防ぐことができる。このため、捕集筐体１８を通過するガスと、残留水分とが接触する度合いを小さくできる。また、捕集筐体１８を小型化することができる。
【００３２】
本例の液体排出部３０は、液体成分を捕集筐体１８の外部に排出する排出管３２を有する。本例の排出管３２は、液体捕集部１４が捕集した液体を、煙道２１０の内部に排出する。煙道２１０の底部には、排ガスに含まれる液体成分のうち、結露等によって底部に溜まった分を外部に排出する排出構造が設けられる。排出管３２が煙道２１０の内部に排出した液体成分は、当該排出構造を利用して煙道２１０の外部に排出される。また、排出管３２は、捕集筐体１８の外部に排出した液体成分が、捕集筐体１８の内部に逆流することを防ぐ構造を有してよい。また、排出管３２は、煙道２１０の排ガスが排出管３２を通って捕集筐体１８内に流入することを防ぐ構造を有してよい。
【００３３】
例えば排出管３２の捕集筐体１８の底面に設けられた開口近傍には、テーパー形状を有する漏斗４２が設けられてよい。漏斗４２は、捕集筐体１８の底面側に設けられた大開口と、捕集筐体１８と離れる側に設けられ、大開口より直径の小さい小開口とを有する。これにより、被分析ガスと排出された液体の接触面積を低減することができ、排出された液体にガス成分が溶解することを防ぐことができる。
【００３４】
また、排出管３２の開口近傍には、分離捕集部１６から液体成分が落下してきたときに液体成分の重さで開放状態となり、液体成分が通過した後は閉状態となる弁を設けてもよい。閉状態となった当該弁は、排出管３２から捕集筐体１８に向かう液体またはガスを通過させない。これにより、液体成分等の逆流を防ぐことができる。
【００３５】
本例の排出管３２は、第１領域３４、第２領域３６、第３領域３８および第４領域４０を有する。第１領域３４は、捕集筐体１８の底面から下方に延伸する部分を有する。第１領域３４の少なくとも一部は、捕集筐体１８の底面と垂直な方向に延伸してよい。第２領域３６は、第１領域３４の端部と第３領域３８の端部とを接続する。第２領域３６は、捕集筐体１８の底面と平行な方向に延伸する直線部分を有してよく、円弧状の部分を有してもよい。第３領域３８は、第２領域３６の端部から上方に延伸する部分を有する。第３領域３８の少なくとも一部は、捕集筐体１８の底面と垂直な方向に延伸してよい。第４領域４０は、捕集筐体１８の底面よりも下方に配置され、第３領域３８の端部から水平方向に延伸する部分を有してよい。第４領域４０は、フランジ部２１２を貫通して、煙道２１０の内部に挿入される。第４領域４０の第３領域３８側の端部は、煙道２１０側の端部よりも高い位置に設けられてよい。第４領域４０の全体は、捕集筐体１８の下面より低く、且つ、第２領域３６より高い位置に設けられてよい。
【００３６】
このような構成の排出管３２を液体が通過した場合、少なくとも第２領域３６には液体が残留する。第１領域３４の一部、第２領域３６、および、第３領域３８の一部は、捕集筐体１８と煙道２１０との間に液体成分を貯留する貯留部として機能する。貯留した液体により排出管３２が封止されるので、ガスが排出管３２を通過するのを防ぐことができる。また、第４領域４０が捕集筐体１８の下面より低い位置に設けられるので、液体成分が捕集筐体１８に逆流することを防ぐことができる。
【００３７】
ダスト捕集部２０は、液体捕集部１４を通過した被分析ガスに含まれるダストを捕集する。ダスト捕集部２０は、筐体の内部に設けたフィルタ２２を有する。フィルタ２２は、例えば被分析ガスが通過する繊維部分を有する。フィルタ２２は、繊維部分にダストを付着させることで、被分析ガスに含まれるダストを捕集する。
【００３８】
接続管２４は、ダスト捕集部２０を通過した被分析ガスを、分析部５０に伝送する。接続管２４には、採取ノズル１０が噴射するガスを吸引して、分析部５０側に放出するポンプが設けられてよい。なお、接続管２４は、通過する被分析ガスに含まれる液体成分が結露しないように加熱されてよい。同様に、ダスト捕集部２０および後述するガスセル部５５も加熱されてよい。
【００３９】
分析部５０は、液体捕集部１４およびダスト捕集部２０を通過した被分析ガスのガス成分を分析する。分析部５０は、被分析ガスに所定の波長成分を有する光を照射する。分析部５０は、被分析ガスにおける所定の波長成分の吸収度合いに基づいて、被測定物質の濃度を算出してよい。分析部５０により導入されたガスは、分析部５０を通過してガス排出部２６によって煙道２１０の内部に戻される。本例のガス排出部２６は、煙道２１０のフランジ部２１２を貫通する。
【００４０】
本例の分析装置１００によれば、被分析ガスに含まれる液体成分を捕集してから、被分析ガスのガス成分を分析するので、液体成分による影響を低減して精度よくガス成分を分析することができる。また、上述したように液体捕集部１４が捕集した液体成分を、捕集筐体１８の外部に順次排出するので、捕集筐体１８に液体成分が溜まるのを防ぐことができる。このため、被分析ガスが捕集筐体１８に溜まった液体と接触する度合いを低減することができる。このため、被分析ガスに含まれる被測定成分が、捕集筐体１８に溜まった液体に吸収されることを防ぐことができ、被分析ガスのガス成分を精度よく分析することができる。また、小型の捕集筐体１８を用いることができるので装置を小型化することができる。
【００４１】
図２は、液体捕集部１４およびダスト捕集部２０の構成例を示す図である。本例における分離捕集部１６は、分離板１５を有する。分離板１５は、採取ノズル１０の噴射口１２と対向して設けられる。分離板１５は、噴射口１２と対向する位置に設けられた板状部１３と、板状部１３の周囲に設けられた通気孔１７とを有する。
【００４２】
採取ノズル１０の噴射口１２からは、板状部１３に向けて被分析ガスが噴射される。被分析ガスに含まれるガス成分は、板状部１３の周囲の通気孔１７に回りこみ、通気孔１７を通過する。一方、被分析ガスに含まれる液体成分は、ガス成分に比べて質量が大きいので、慣性により板状部１３に衝突して付着する。これにより、被分析ガスに含まれる液体成分を捕集する。
【００４３】
分離板１５は、液体成分を含む被分析ガスに対して腐食しづらい材料で形成されることが好ましい。例えば分離板１５はガラスで形成される。また、液体捕集部１４全体がガラスで形成されてもよい。また、捕集筐体１８もガラスで形成されてよい。
【００４４】
上述したように、液体捕集部１４を通過した被分析ガスは、ダスト捕集部２０に導入される。ダスト捕集部２０のフィルタ２２は、被分析ガスに含まれる煤塵等のダストを捕集する。フィルタ２２は、交換可能であることが好ましい。フィルタ２２を交換可能にするべく、ダスト捕集部２０は、フィルタ２２を収容する筐体の壁の一部が開閉または取り外し可能であってよい。一方で、分離捕集部１６は、捕集筐体１８に固定されてよい。また捕集筐体１８は、壁の一部が開閉または取り外し可能ではなく、一体形成されていてよい。
【００４５】
図３は、分析部５０の構成例を示す図である。本例の分析部５０は、分光測定部５２、計測部７６、流量制御部７８、２つのパージ部６５、２つのパージ管６４、２つのパージポンプ６６、ガス排出ポンプ７０およびガス導入ポンプ７４を有する。流量制御部７８は、それぞれのガスの流量を制御する。本例の流量制御部７８は、それぞれのポンプを制御して、それぞれのガスの流量を制御する。
【００４６】
分光測定部５２は、被分析ガスに所定の波長の光を照射した場合の光吸収スペクトルに基づいて、被分析ガスのガス成分を分析する。分光測定部５２は、発光部５４、発光窓５８、受光部５６、受光窓６０およびガスセル部５５を有する。
【００４７】
発光部５４は、所定の波長の光を受光部５６に向けて照射する。発光部５４は、レーザー光を照射してよく、所定の波長帯域を有する光を照射してもよい。本例の発光部５４はレーザー光を照射する。
【００４８】
ガスセル部５５は、発光部５４と受光部５６との間に設けられ、液体捕集部１４を通過した被分析ガスが導入される。なお、ガスセル部５５は、被分析ガスに含まれる液体成分が結露しないように加熱されることが好ましい。ガスセル部５５は、内部を光およびガスが通過可能な筒形状を有する。ガスセル部５５の側壁には、被分析ガスをガスセル部５５の内部に導入する被分析ガス導入口７２が設けられる。本例の被分析ガス導入口７２は、ガスセル部５５の高さ方向における中央に設けられる。
【００４９】
また、ガスセル部５５の側壁には、ガスセル部５５の内部のガスを排出するガス排出口６８が設けられる。本例のガスセル部５５は、発光部５４と被分析ガス導入口７２との間に設けられたガス排出口６８−１、および、受光部５６と被分析ガス導入口７２との間に設けられたガス排出口６８−２を有する。ガス排出口６８−１は発光部５４の近傍に設けられ、ガス排出口６８−２は受光部５６の近傍に設けられることが好ましい。これにより、ガスセル部５５の高さ方向に被分析ガスを分布させることができる。
【００５０】
発光窓５８は、発光部５４と対向して設けられ、発光部５４が照射する光を通過させる。本例の発光窓５８は、ガスセル部５５の高さ方向において、発光部５４と、ガス排出口６８−１との間に設けられる。発光窓５８は、発光部５４の光照射面と接していてもよい。
【００５１】
受光窓６０は、受光部５６と対向して設けられ、発光部５４が照射した光を受光部５６側に通過させる。本例の受光窓６０は、ガスセル部５５の高さ方向において、受光部５６と、ガス排出口６８−２との間に設けられる。受光窓６０は、受光部５６の受光面と接していてもよい。
【００５２】
このような構成により、発光部５４が発光した光は、ガスセル部５５内部の被分析ガスに含まれる各物質に固有の光吸収スペクトルに応じて吸収される。受光部５６は、被分析ガスを通過した光を受光する。
【００５３】
計測部７６は、発光部５４における発光強度と、受光部５６における受光強度とに基づいて、被分析ガスのガス成分を分析する。発光部５４における発光強度は、発光部５４の制御情報から算出してよい。また、発光部５４における発光強度は、ガスセル部５５内部を真空状態にして発光部５４を発光させた場合の受光部５６の受光強度を予め測定して用いてもよい。また、ガスセル部５５内部を空気または窒素で充満させて発光部５４を発光させた場合の受光部５６の受光強度を予め測定して用いてもよい。計測部７６は、被分析ガスに含まれる被測定物質に対応する波長における、発光強度と受光強度との比に基づいて、被測定物質の濃度を算出してよい。発光部５４は、分析対象の物質に対応する波長の光を照射する。
【００５４】
なお、液体捕集部１４を通過した被分析ガスに、微小な粒径の液体成分が含まれている場合がある。このため発光部５４は、液体成分による影響を低減すべく、当該液体成分における光の吸収量が、被測定物質における光の吸収量よりも小さくなる波長の光を照射することが好ましい。当該吸収量は、光がガスセル部５５を通過する間に吸収される量を指す。液体成分における光の吸収量が、被測定物質における光の吸収量の２０％以下となる波長を選択してよく、１０％以下となる波長を選択してもよい。
【００５５】
また、発光部５４は、当該液体成分の単位体積当たりの吸収度が所定値より小さく、且つ、被測定物質の単位体積当たりの吸収度が所定値より大きい波長の光を照射することが好ましい。例えば発光部５４は、被測定物質の光吸収スペクトルにおける複数のピーク波長のうちの一つの波長であり、且つ、液体成分における光吸収度が、当該液体成分の光吸収スペクトルにおける最大吸収度の５０％以下である波長の光を照射する。液体成分における光吸収度が、当該液体成分の光吸収スペクトルにおける最大吸収度の３０％以下である波長を選択してもよい。
【００５６】
一例として当該液体成分が水であり、測定すべき物質が硫黄酸化物または窒素酸化物の場合、発光部５４は赤外領域または紫外領域の波長の光を照射する。より具体的には、測定すべき物質がＳＯ２の場合には、発光部５４は７μｍ近傍の波長の光を照射する。また、測定すべき物質がＮＯ２の場合には、発光部５４は６μｍ近傍の波長の光を照射する。このような波長の光を照射することで、液体捕集部１４を通過した被分析ガスに液体成分が残留している場合であっても、当該液体成分の影響を低減して、被分析ガスを分析することができる。
【００５７】
また、測定すべき物質が複数種類ある場合、発光部５４は、それぞれの物質に対応する波長の光を時分割で照射してよい。また、発光部５４は、それぞれの物質に対応するそれぞれの波長を含む光を照射してもよい。この場合、受光部５６は、当該波長毎に光の強度を測定できることが好ましい。
【００５８】
また、発光部５４は、ガスセル部５５に導入される被分析ガスの温度に基づいて、発光する光の波長を変化させてもよい。被測定物質の光吸収スペクトルのピーク波長が温度に応じて変化する場合、発光部５４は、被測定物質毎に、各温度で用いるべき波長に関する情報を予め記憶してよい。また、分析装置１００は、ガスセル部５５に導入される被分析ガスの温度が一定値になるように、接続管２４の温度を制御してもよい。
【００５９】
また、ガスセル部５５の側壁には、パージガスをガスセル部５５の内部に導入するパージガス導入口６２が設けられる。本例のガスセル部５５は、ガス排出口６８−１に対応するパージガス導入口６２−１、および、ガス排出口６８−２に対応するパージガス導入口６２−２を有する。それぞれのパージガス導入口６２は、対応するガス排出口６８と対向する位置に設けられてよい。
【００６０】
パージ部６５は、ガスセル部５５において発光窓５８に対向する領域、および、受光窓６０に対向する領域の少なくとも一方に対してパージガスを導入する。本例の分析部５０においては、パージ部６５−１は、パージ管６４−１およびパージガス導入口６２−１を介して、ガスセル部５５の内部の発光窓５８に対向する領域にパージガスを導入する。また、パージ部６５−２は、パージ管６４−２およびパージガス導入口６２−２を介して、ガスセル部５５の内部の受光窓６０に対向する領域にパージガスを導入する。発光窓５８および受光窓６０には、少なくとも一部のパージガスが接触することが好ましい。
【００６１】
パージガスは、ダスト捕集部２０を通過した被分析ガスよりもダスト密度が小さく、且つ、発光部５４が照射する光に対する吸収度が所定値より小さいガスであることが好ましい。パージガスは、窒素ガスであってよく、空気であってもよい。
【００６２】
ガスセル部５５内に導入されたパージガスは、ガス排出口６８から順次排出される。このため、発光窓５８に対向する領域、および、受光窓６０に対向する領域には、パージガスが連続して流れる。従って、被分析ガスに含まれるダストが、発光窓５８および受光窓６０に付着することを防ぐことができる。
【００６３】
図４は、分光測定部５２における各ガスの流れの概要を示す図である。被分析ガス導入口７２からガスセル部５５の内部に導入された被分析ガスは、ガス排出口６８に向けてガスセル部５５の内部を移動する。本例では、発光部５４近傍、および、受光部５６近傍にガス排出口６８が設けられているので、被分析ガスは、発光部５４側および受光部５６側に移動する。これにより、被分析ガスは、所定の濃度でガスセル部５５の高さ方向に分布する。
【００６４】
また、それぞれのパージガス導入口６２から導入されたパージガスも、ガス排出口６８に吸引される。なお、対応するパージガス導入口６２およびガス排出口６８が、発光窓５８または受光窓６０の近傍において同一の高さ位置に設けられるので、パージガスは当該高さ位置を発光窓５８または受光窓６０に沿って流れる。このため、発光窓５８に対向する領域８０−１および受光窓６０に対向する領域８０−２に拡散する被分析ガスの量を低減することができる。このため、発光窓５８および受光窓６０にダストが付着することを防ぐことができる。
【００６５】
なお、パージガス導入口６２およびガス排出口６８は、レーザー光が通過する光路８２上の領域８０−１および８０−２にパージガスが流れるように配置されることが好ましい。例えば、レーザー光がガスセル部５５の中心の光路８２を通過する場合、対応するパージガス導入口６２およびガス排出口６８は、ガスセル部５５の側壁において対向する位置に設けられてよい。つまり、対応するパージガス導入口６２およびガス排出口６８は、ガスセル部５５の直径の両端に配置されてよい。
【００６６】
ガスセル部５５に対して被分析ガスおよびパージガスが連続的に導入および排出されている状態で、発光部５４は所定の波長のレーザー光を照射する。受光部５６が受光する光の強度Ｐ５６は、下式で与えられる。
［数１］
Ｐ５６＝Ｐ５４・ｅｘｐ（−ε・ｃ・Ｌ）
なお、Ｐ５４は発光部５４が照射したレーザー光の強度、εはレーザー光の波長における被測定成分の吸光係数、ｃはレーザー光が通過する被分析ガスに含まれる被測定成分の濃度、Ｌは被分析ガス中をレーザー光が通過する光路長を示し、通常はガスセル部５５の長さに相当する。
【００６７】
発光強度Ｐ５４、吸光係数εおよび光路長Ｌ（ガスセル部５５の長さ）は既知であるので、受光強度Ｐ５６を計測することで被分析ガスに含まれる被測定成分の濃度ｃを算出することができる。しかし、パージガスを発光窓５８および受光窓６０に沿って連続的に流すと、領域８０−１および８０−２には被分析ガスが進入しづらくなる。このため、領域８０−１および８０−２には被分析ガスが存在しなくなり、実質的な光路長Ｌが短くなる。つまり、被分析ガス中をレーザー光が通過する光路長Ｌは、ガスセル部５５の長さに対して、被分析ガスが進入できない領域８０−１および８０−２の長さだけ短くなる。
【００６８】
計測部７６は、領域８０−１および８０−２の長さに応じて、光路長Ｌを補正することが好ましい。領域８０−１および８０−２の長さは、被分析ガスおよびパージガスの流量比に依存する。計測部７６は、ガス流量比毎に異なる光路長Ｌの値を用いてよい。また、計測部７６は、ガス流量比が一定になるように、パージガスの流量を制御してもよい。この場合、計測部７６は光路長Ｌの補正値として固定値を用いることができる。
【００６９】
流量制御部７８は、上述したガス流量比を一定値に制御する場合、ガスセル部５５に導入される被分析ガスの流量に基づいて、ガスセル部５５に導入するパージガスの流量を制御する。本例の流量制御部７８は、パージ管６４におけるガス流量を調整するパージポンプ６６を制御して、パージガスの流量を制御する。流量制御部７８は、２つのパージポンプ６６における流量を同一の値に設定してよい。流量制御部７８は、接続管２４におけるガス流量を調整するガス導入ポンプ７４における制御情報に基づいて、ガスセル部５５に導入される被分析ガスの流量を検出してよい。また、流量制御部７８は、接続管２４に設けられた流量計を用いて被分析ガスの流量を検出してもよい。
【００７０】
また、流量制御部７８は、ガスセル部５５に導入されるパージガスおよび被分析ガスの流量の総和に基づいて、ガス排出部２６におけるガス流量を調整するガス排出ポンプ７０を制御してよい。例えば流量制御部７８は、パージガスおよび被分析ガスの流量の総和と、ガス排出部２６が排出する分析後ガスの流量が同一となるように、ガス排出ポンプ７０を制御する。また、ガス排出ポンプ７０は、ガス排出部２６を通って、煙道２１０からガスセル部５５に排ガスが導入されることを防ぐ。
【００７１】
また、流量制御部７８は、パージガスの流量をゼロに制御してもよい。例えば流量制御部７８は、煙道２１０の前段に設けられた排ガス処理装置の性能試験のように、高精度にガス成分を分析する場合に、パージガスの流量をゼロに制御する。この場合、計測部７６は、光路長Ｌとしてガスセル部５５の長さを用いてよい。
【００７２】
また、被分析ガス導入口７２は、光路８２と垂直な平面内における被分析ガスの濃度分布ができるだけ均一になるように、被分析ガスをガスセル部５５内に導入することが好ましい。このような構成により、例えばレーザー光の光路８２の位置ずれによる、ガス成分の分析結果の誤差を低減することができる。
【００７３】
図５は、被分析ガス導入口７２の配置例を示す図である。図５は、ガスセル部５５を光路８２と平行な方向から見た場合を示している。本例のガスセル部５５は、複数の被分析ガス導入口７２を有する。それぞれの被分析ガス導入口７２は、同一の高さ位置に設けられることが好ましい。
【００７４】
複数の被分析ガス導入口７２は、発光部５４から受光部５６に向かう軸（本例では光路８２と同一）と非平行に配列される。つまり、ガスセル部５５を光路８２と平行な方向から見た場合に重ならない位置に配置される。複数の被分析ガス導入口７２は、図５に示す光路８２と垂直な平面において、ガスセル部５５の側壁に等間隔で配置されることが好ましい。
【００７５】
例えば、被分析ガス導入口７２が２個の場合、それぞれの被分析ガス導入口７２は、光路８２を挟んで対向する位置に設けられる。また、被分析ガス導入口７２が４個の場合、それぞれの被分析ガス導入口７２とガスセル部５５の中心とを結ぶ直線の角度が９０度となるように配置される。このような構成により、光路８２と垂直な平面内における被分析ガスの濃度分布の均一性を向上できる。
【００７６】
なお、ガス排出口６８−１、ガス排出口６８−２、パージガス導入口６２−１、および、パージガス導入口６２−２のそれぞれも、複数設けられてよい。ただし、ガス排出口６８−１およびパージガス導入口６２−１は対向する位置に設けられることが好ましい。また、ガス排出口６８−２およびパージガス導入口６２−２も対向する位置に設けられることが好ましい。一例として、図５に示す配置において、被分析ガス導入口７２−１および７２−４の位置にガス排出口６８−１を設け、被分析ガス導入口７２−２および７２−３の位置にパージガス導入口６２−１を設けてよい。
【００７７】
図６は、分析部５０の他の構成例を示す図である。本例の分析部５０は、図３から図５において説明した分析部５０の構成に加え、校正ガス導入部８６、校正ガス導入口８４、校正ガス排出口８５、および、記憶部８８を有する。なお図６においては、各ガスを伝送する管、各ガスの流量を調整するポンプ、および、流量制御部７８を省略している。
【００７８】
分析部５０は、所定のタイミングで、校正用ガスを用いて分析部５０の校正を行ってよい。例えば分析部５０は、所定の期間毎に校正を行ってよい。また、分析部５０は、校正を行う場合に被分析ガスがガスセル部５５に導入されないように、ガス導入ポンプ７４を制御する。
【００７９】
校正ガス導入部８６は、ガスセル部５５に校正用ガスを導入する。校正用ガスは、被分析ガスに含まれる被測定物質を、予め定められた濃度で含有する。また、校正用ガスに含まれるダストは、パージガスと同程度に少ないことが好ましい。校正ガス導入口８４は、ガスセル部５５の側壁に設けられる。本例におけるガスセル部５５は、発光部５４および発光窓５８との間に延長部８３を有する。延長部８３は、発光窓５８および受光窓６０の間におけるガスセル部５５と同一の直径を有することが好ましい。延長部８３は、発光窓５８によりガスセル部５５の他の領域と隔離される。
【００８０】
校正ガス導入口８４および校正ガス排出口８５は、ガスセル部５５の延長部８３における側壁に設けられる。校正ガス導入口８４は、発光部５４の近傍に設けられてよい。また校正ガス排出口８５は、発光窓５８の近傍に設けられてよい。校正ガス排出口８５は、ガス排出部２６に接続されてよい。なお校正を行う場合、パージガスをガスセル部５５に導入しなくともよい。
【００８１】
流量制御部７８は、校正用ガスの流量を、通常動作時の被分析ガスの流量と同程度になるように制御してよい。また、校正時にパージガスをガスセル部５５に導入する場合、流量制御部７８は、校正用ガスおよびパージガスの流量比が、通常動作時の被分析ガスおよびパージガスの流量比と同程度になるように、校正用ガスおよびパージガスの流量を制御してもよい。
【００８２】
計測部７６は、校正用ガスがガスセル部５５に導入されている状態で、受光部５６が受光した光の強度を計測する。計測部７６は、発光部５４が照射した光と、受光部５６が受光した光の強度比を、当該校正用ガスに含まれる被測定物質の濃度と対応付けた第１の校正情報として記憶部８８に記憶する。
【００８３】
校正ガス導入部８６は、校正用ガスに含まれる被測定物質の濃度を変化させてよい。この場合、記憶部８８は、被測定物質のそれぞれの濃度毎に上述した第１の校正情報を記憶する。計測部７６は、被分析ガスをガスセル部５５の内部に導入して検出した光の強度比に対応する被測定物質の濃度を、記憶部８８が記憶した第１の校正情報に基づいて検出する。これにより、被分析ガスにおける被測定物質の濃度を検出することができる。
【００８４】
なお、計測部７６は、通常動作時の光路長Ｌと、延長部８３の長さの比とに基づいて、被分析ガスにおける被測定物質の濃度を補正してよい。数１に示すように、受光部５６における受光強度は、レーザー光が校正用ガスまたは被分析ガス中の通過する光路長に依存する。このため、通常動作時の光路長Ｌと、延長部８３の長さとが異なる場合、計測部７６は、当該長さの比に基づいて、被分析ガスに含まれる被測定物質の濃度の測定結果を補正する。
【００８５】
なお、延長部８３は、発光窓５８および受光窓６０の間におけるガスセル部５５と同一の長さを有してもよい。この場合、通常動作時の光路長Ｌと、延長部８３の長さとがほぼ同一になる。
【００８６】
また、校正ガス導入部８６は、被分析ガス導入口７２を介して、校正用ガスをガスセル部５５の内部に導入してもよい。この場合、ガスセル部５５は延長部８３を有さない。これにより、通常動作時の光路長Ｌと、校正時の光路長とを一致させることができる。接続管２４には、被分析ガスおよび校正用ガスのいずれかを選択して被分析ガス導入口７２に供給する選択部が設けられてよい。
【００８７】
また、流量制御部７８は、校正用ガスの流量に対するパージガスの流量の比を変化させて、校正情報を取得してもよい。流量制御部７８は、校正用ガスの流量を固定して、パージガスの流量を変化させてよい。
【００８８】
例えば計測部７６は、校正用ガスおよびパージガスの流量比毎に、受光部５６が受光した光の強度を計測する。計測部７６は、発光部が照射した光と、受光部５６が受光した光の強度比を算出する。記憶部８８は、それぞれのガス流量比において計測した光の強度比に応じた第２の校正情報を記憶する。
【００８９】
図７は、校正用ガスおよびパージガスの流量比と、発光部５４が照射した光および受光部５６が受光した光の強度比との関係を示す図である。横軸の流量比は、パージガスの流量を、校正用ガスの流量で除算した値を示す。なお校正用ガスの流量および校正用ガスに含まれる各物質の濃度は固定とする。つまり、横軸の値が小さくなるほど、パージガスの流量が減少していることを示す。
【００９０】
また、縦軸の強度比は、発光部５４が照射する光の強度を、受光部５６が受光する光の強度で除算した値を示す。つまり、縦軸の値が小さくなるほど、校正用ガスおよびパージガスを通過した光の吸収度合いが大きいことを示す。
【００９１】
パージガスは、発光部５４が照射する光を吸収しないことが好ましいが、吸収率がゼロでない場合も考えられる。このような場合、被分析ガスとパージガスをガスセル部５５の内部に導入してガス成分を計測すると、パージガスの影響により誤差が生じてしまう。本例の分析部５０は、パージガスの流量を変化させて光の吸収度合いを測定することで、パージガスの影響がどの程度かを見積もり、上述した誤差を補正する。
【００９２】
計測部７６は、少なくとも２種類のガス流量比において、光の強度比を算出する。図７の例では、流量比ｒ１、ｒ２、ｒ３の３点において、光の強度比を算出している。計測部７６は、複数の算出結果に基づいて、ガス流量比と光強度比との関係を直線８９で近似する。直線８９の傾きが、パージガスによる影響の大きさを示している。また、直線８９においてガス流量比を０にした場合の光強度比Ｐｏは、パージガスの流量を０にした場合に計測されるべき光強度比を示している。
【００９３】
記憶部８８は、上述した直線８９の傾きを第２の校正情報として記憶してよい。計測部７６は、通常動作時に計測した光強度比、そのときのガス流量比、および、上述した直線８９の傾きに基づいて、パージガスの流量を０にした場合に計測されるべき光強度を算出する。例えば計測部７６は、当該光強度比および当該ガス流量比に対応する測定点を通り、且つ、直線８９と同一の傾きを有する直線を算出する。そして、算出した直線においてガス流量比を０にした場合の光強度比を算出する。
【００９４】
計測部７６は、算出した光強度比に対応する被測定物質の濃度を、記憶部８８が記憶した第１の校正情報に基づいて検出する。これにより、パージガスにおける光吸収の影響を除外して、被分析ガスに含まれる被測定物質の濃度を検出することができる。
【００９５】
また、計測部７６は、パージガスの温度毎に、第２の校正情報を取得してもよい。また第２の校正情報を取得する場合に設定される複数の流量比ｒ１、ｒ２、ｒ３・・・のうちの一つは０であってもよい。つまり、計測部７６は、パージガスの流量を０にした場合の測定結果を用いて、第２の校正情報を取得してもよい。
【００９６】
図８は、液体捕集部１４およびダスト捕集部２０の構成例を示す図である。本例の分析装置１００は、２つの液体捕集部１４−１および１４−２を備える。第１の液体捕集部１４−１には、ダスト捕集部２０が接続され、第２の液体捕集部１４−２には、ダスト捕集部２０が接続されない。なお、それぞれの液体捕集部１４には液体排出部３０が接続されるが、図８では省略している。液体排出部３０は、液体捕集部１４毎に設けられてよく、排出管３２の一部が共通して設けられてもよい。
【００９７】
本例の分析装置１００は、選択部９４、バルブ９０−１、バルブ９０−２、バルブ９２−１、および、バルブ９２−２を有する。また、採取ノズル１０は、２つの液体捕集部１４に分岐して接続する。採取ノズル１０の分岐後の各経路にバルブ９０が設けられる。接続管２４は、ダスト捕集部２０および第２の液体捕集部１４−２のそれぞれから延伸して設けられ、分析部５０に接続される前に一つに合流する。合流前のそれぞれの接続管２４にバルブ９２が設けられる。
【００９８】
選択部９４は、採取ノズル１０が煙道２１０から採取した被分析ガスを、第１の液体捕集部１４−１および第２の液体捕集部１４−２のいずれかに選択的に導入する。第１の液体捕集部１４−１にはダスト捕集部２０が接続されているので、第２の液体捕集部１４−２に比べて、通過させるガスのダストを低減することができる。
【００９９】
選択部９４は、被分析ガスに含まれるダストが、分析部５０を汚染する程度に多い場合には第１の液体捕集部１４−１を選択してよい。また、被分析ガスに含まれるダストが、分析部５０を汚染しない程度に多い場合には第２の液体捕集部１４−２を選択してよい。例えば、被分析ガスに含まれるダストが、パージガスを流すことで発光窓５８および受光窓６０を十分に保護することができる程度の量の場合、選択部９４は、第２の液体捕集部１４−２を選択する。このような動作により、ダスト捕集部２０に含まれるフィルタ２２の劣化を低減することができ、フィルタ２２の交換頻度を低減できる。このため、船舶等に分析装置１００を設置した場合のように、フィルタ２２の交換作業が困難な場合に、交換頻度を下げて作業負担を低減できる。
【０１００】
選択部９４は、被分析ガスを排出したガス源の情報に基づいて、第１の液体捕集部１４−１および第２の液体捕集部１４−２のいずれかを選択してよい。例えば、複数のガス源からの排ガスが同一の煙道２１０を通過する場合、選択部９４は、いずれのガス源が動作しているかに基づいて液体捕集部１４を選択してよい。選択部９４は、それぞれのガス源の排ガスが、どの程度のダストを含有するかを示す情報を予め記憶してよい。
【０１０１】
また、選択部９４は、排ガスを排出するガス源が、定格出力に対してどの程度の出力を生成しているかに基づいて液体捕集部１４を選択してもよい。選択部９４は、それぞれのガス源の出力値に対応するダスト量を示す情報を予め記憶してよい。
【０１０２】
選択部９４は、排ガスを処理したスクラバ装置の動作状態に基づいて、液体捕集部１４を選択してもよい。スクラバ装置の動作状態とは、例えばスクラバ装置に導入される排ガス量を示す情報および噴霧されるミスト量を示す情報の一方または両方を含む。通常、排ガス量に対するミスト量の割合が低下すると、スクラバ装置を通過した排ガスには比較的に多くのダストが含まれる。
【０１０３】
また、選択部９４は分析装置１００の位置情報に基づいて、液体捕集部１４を選択してもよい。分析装置１００の位置情報とは、例えば緯度、経度等を示す情報である。例えば船舶においては、船舶の位置毎に排ガスに要求される規制が異なる場合がある。選択部９４は、当該位置においては、分析部５０において精度のよい分析が必要か否かを判断して、いずれかの液体捕集部１４を選択してよい。
【０１０４】
例えば選択部９４は、当該位置における排ガス規制の値に対して、スクラバ装置等の排ガス処理能力が十分にマージンを有する場合には、それほど精度のよい分析は必要ないと判断して第２の液体捕集部１４−２を選択してよい。この場合、分析部５０における分析結果は、被分析ガスに残留するダストによって多少の誤差を含む可能性がある。一方、第１の液体捕集部１４−１を選択した場合、被分析ガスに残留するダストが少なくなるので、より高精度に硫黄酸化物等の濃度を計測することができる。
【０１０５】
図９は、本発明の実施形態に係る排ガス処理システム２００の構成例を示す図である。排ガス処理システム２００は、分析装置１００、スクラバ装置２２０および煙道２１０を備え、１以上のガス源２３０が排出する排ガスを処理する。本例では、船舶に設けられた排ガス処理システム２００を説明するが、排ガス処理システム２００は他の用途に用いることもできる。
【０１０６】
それぞれのガス源２３０は、船舶のエンジン用の主動力源、補助動力源、船内設備用の電力源等であり、機械的な動力または電力等を発生させて、硫黄酸化物等の有害物質を含む排ガスを発生させる。
【０１０７】
スクラバ装置２２０は、それぞれのガス源２３０の排ガスに含まれる有害物質を除去する。スクラバ装置２２０は、排ガスに対して液体を噴霧して、液体に有害物質を吸着させてよい。船舶に用いる排ガス処理システム２００の場合、当該液体として船舶の周囲の海水等、または、予め準備した水を用いてよい。また、排ガス処理システム２００は、スクラバ装置２２０において使用した液体を薬品等で再使用可能な状態にして、再度スクラバ装置２２０で用いてもよい。
【０１０８】
また、排ガス処理システム２００は、排ガスをスクラバ装置２２０に導入する前に、排ガスに含まれるダストを除去するダスト除去装置を更に設けてもよい。また、排ガス処理システム２００は、排ガスをスクラバ装置２２０に導入する前に、排ガスの熱を電気に変換する熱電変換装置を更に設けてもよい。
【０１０９】
分析装置１００は、図１から図８において説明した分析装置１００と同一である。分析装置１００は、スクラバ装置２２０に接続された煙道２１０を通過する排ガスの一部を採取して、排ガスに含まれる有害物質の濃度を分析する。本例の分析装置１００は、排ガスの一部を採取する。そして、煙道２１０とは独立した分析部５０において光吸収スペクトルを測定して、ガス成分を分析する。
【０１１０】
これに対して、煙道２１０の側壁に受光部および発光部を設けて光吸収スペクトルを測定する技術がある。この場合、受光部および発光部の間隔は、煙道２１０の直径に依存する。このため、受光部および発光部の間隔を適切に設定できず、ガス中を進行する光の光路長を適切に設定することが難しい場合がある。
【０１１１】
本例の分析装置１００は、煙道２１０とは独立したガスセル部５５を有するので、受光部および発光部の間隔を適切に設定することができる。このため、ガス成分を精度よく分析することができる。また、分析装置１００は、排ガスに含まれる有害物質の濃度が許容範囲外になった場合、使用者に警告を発してよく、また、スクラバ装置２２０およびガス源２３０等を制御して有害物質の濃度を低下させてもよい。
【０１１２】
また分析装置１００は、排ガスに含まれる液体成分の少なくとも一部を除外して、ガス成分を分析することができる。このため、液体による光吸収の影響を低減させて、精度よくガス成分を分析することができる。また、分析装置１００は、捕集した液体成分を順次排出することができるので、捕集した液体成分が被分析ガスに含まれる被測定物質の濃度を変化させてしまうことを防ぎ、また、分析装置１００を小型化することができる。
【０１１３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１１４】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１１５】
１０・・・採取ノズル、１２・・・噴射口、１３・・・板状部、１４・・・液体捕集部、１５・・・分離板、１６・・・分離捕集部、１７・・・通気孔、１８・・・捕集筐体、２０・・・ダスト捕集部、２２・・・フィルタ、２４・・・接続管、２６・・・ガス排出部、３０・・・液体排出部、３２・・・排出管、３４・・・第１領域、３６・・・第２領域、３８・・・第３領域、４０・・・第４領域、４２・・・漏斗、５０・・・分析部、５２・・・分光測定部、５４・・・発光部、５５・・・ガスセル部、５６・・・受光部、５８・・・発光窓、６０・・・受光窓、６２・・・パージガス導入口、６４・・・パージ管、６５・・・パージ部、６６・・・パージポンプ、６８・・・ガス排出口、７０・・・ガス排出ポンプ、７２・・・被分析ガス導入口、７４・・・ガス導入ポンプ、７６・・・計測部、７８・・・流量制御部、８０・・・領域、８２・・・光路、８３・・・延長部、８４・・・校正ガス導入口、８５・・・校正ガス排出口、８６・・・校正ガス導入部、８８・・・記憶部、８９・・・直線、９０・・・バルブ、９２・・・バルブ、９４・・・選択部、１００・・・分析装置、２００・・・排ガス処理システム、２１０・・・煙道、２１２・・・フランジ部、２２０・・・スクラバ装置、２３０・・・ガス源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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