CN103109172A - 氨化合物浓度计测装置及氨化合物浓度计测方法 - Google Patents

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Abstract

公开了氨化合物计测流通气体所含的测定对象氨化合物的氨化合物浓度计测装置，包括：流动流通气体的配管组件；配置在配管组件中、且将氨化合物变换为氨的变换装置；计测在配管组件内流动的流通气体中穿过变换装置的、在配管路径上流动的第1流通气体所含的氨的浓度即第1计测值，以及未穿过变换装置的、在配管路径上流动的第2流通气体所含的氨的浓度即第2计测值的计测装置；控制配管组件、计测装置的动作，并从第1计测值和第2计测值之间的差，计算流通气体所含的测定对象氨化合物的浓度的控制装置，该氨化合物浓度计测装置利用近红外域的激光进行计测。

Description

氨化合物浓度计测装置及氨化合物浓度计测方法
技术领域
本发明涉及计测在管道内流动的气体所含的氨化合物浓度的氨化合物浓度计测装置及氨化合物浓度计测方法。
背景技术
例如，从内燃机、焚烧炉等燃烧机排出的气体成为混有各种气体状物质的混合气体。这种废气在管道内流动，供给(排出)到规定的装置或大气。这里，作为计测废气所含的氨化合物的浓度的方法，具有将废气湿式取样，且将氨成分捕集到溶液中，然后用靛酚蓝吸光光度法、离子色谱分析法等对捕集后的溶液进行分析的方法，作为一个例子，“JISK0099”记载的“废气中的氨分析方法”。
另外，作为在管道内流动的混合气体(主要是流通气体)所含的特定物质的浓度计测方法，具有使激光沿管道的规定路径穿过，然后计测从其输入输出来计测测定对象的特定物质的浓度的方法。例如，本案申请人申请的专利文献1记载有如下的气体浓度计测装置，即，该气体浓度计测装置的特征为，包括：使设为测定对象的气体状物质固有的吸收波长的激光进行振荡的光源、至少以两个不同的频率对从该光源开始振荡的激光的振荡波长进行调制的装置、将由该调制装置调制的激光导入上述气体状物质存在的测定区域的装置、在该测定区域接受透射或反射或散射的激光的受光光接收装置、将从由该光接收装置接收到的信号中进行了调制后的信号对每一频率依次分别解调的多个相敏检波器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第3342446号公报
发明内容
发明要解决的课题
这里，湿式取样的计测会导致不仅捕集到氨化合物，而且也捕集到废气中的气体状的氨。因此，计测的是氨化合物和气体状的氨合计在一起的浓度，难以计测氨化合物的浓度。另外，在湿式取样中，将氨化合物捕集到溶液中，然后对捕集后的溶液进行分析。因此，存在从测定开始到计测值的算出都要花费时间的问题。
另外，专利文献1记载的装置能够以高的响应性计测测定对象的物质。但是，在如专利文献1记载的装置那样，照射近红外的激光，计测测定对象的吸收的计测方法中，不能计测一部分氨化合物。
本发明是鉴于上述情况而完成，其目的在于，提供氨化合物计测装置及氨化合物浓度计测方法，能够以较高的响应性、简单且高精度地计测氨化合物的浓度。
为了解决上述的课题且实现目的，本发明的氨化合物浓度计测装置，计测流通气体所含的测定对象的氨化合物浓度，其特征为，包括：配管组件(unit)，在其内流动所述流通气体；变换装置，配置在所述配管组件中，且将要穿过的所述流通气体所含的氨化合物变换为氨；计测装置，测定在所述配管组件内流动的所述流通气体中的、穿过所述变换装置的在配管路径上流动的第1流通气体所含的氨的浓度即第1计测值，以及未穿过所述变换装置的、在配管路径上流动的第2流通气体所含的氨的浓度即第2计测值；以及控制装置，控制所述配管组件、所述计测装置的动作，并从所述第1计测值和所述第2计测值之间的差，计算流通气体所含的氨化合物浓度，所述计测装置包括：发光单元，将包含所述氨的吸收波长且近红外波长区域的激光输出；至少一个计测组件，包括所述流通气体流动的气体计测元件(cell)、使激光入射到所述气体计测元件的光学系统、接收从所述发光单元入射且穿过了所述气体计测元件的激光的光接收单元；以及计算单元，基于从所述发光单元输出的激光的强度和由所述光接收单元接收到的激光的强度，计算在所述气体计测元件内流动的所述流通气体的所述氨的计测值。
根据上述氨化合物浓度计测装置，能够以高响应性且高精度检测氨化合物的浓度。
氨化合物浓度计测装置优选还包括：第1流量计，配置在所述变换装置的上游侧，且计测流入所述变换装置的所述流通气体的流量；以及第2流量计，配置在所述变换装置的下游侧，且测定从所述变换装置排出的所述流通气体的流量，所述控制装置基于所述第1流量计的计测结果、所述第2流量计的计测结果，修正计算所述流通气体的所述氨的计测值。由此，能够以更高的精度计测流通气体所含的氨化合物的浓度。
另外，所述配管组件优选包括：流入配管，流入所述流通气体；第1配管，连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，并配置所述变换装置；第2配管，与所述第1配管一同连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，且未配置所述变换装置；以及三通阀，将所述第1配管的下游侧的端部、所述第2配管的下游侧的端部、所述气体计测元件的所述流通气体的流动方向的上游侧的端部连接，所述控制装置通过所述三通阀，使所述第1配管的下游侧的端部和所述气体计测元件的所述流通气体的流动方向的上游侧的端部连结，使所述第1流通气体流入所述计测装置，从而计测所述第1计测值，且通过所述三通阀，使所述第2配管的下游侧的端部和所述气体计测元件的所述流通气体的流动方向的上游侧的端部连结，使所述第2流通气体流入所述计测装置，计测所述第2计测值。由此，能够由一个计测组件进行计测。
另外，所述配管组件优选包括：流入配管，流入所述流通气体；第1配管，连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，并配置所述变换装置；以及第2配管，与所述第1配管一同连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，且未配置所述变换装置，所述计测装置包括两个所述计测组件，一个所述计测组件在所述第1配管的所述流通气体的流动方向上配置在所述变换装置的下游侧，另一个所述计测组件配置在所述第1配管中。由此，能够连续地计测氨化合物。
另外，所述配管组件优选包括：流入配管，流入所述流通气体；以及保持配管，连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，并配置所述变换装置，所述计测装置包括两个所述计测组件，一个所述计测组件在所述保持配管的所述流通气体的流动方向上配置在所述变换装置的下游侧，另一个所述计测组件在所述保持配管的所述流通气体的流动方向上配置在所述变换装置的上游侧。由此，能够连续地计测氨化合物。
另外，所述变换装置优选是使氨化合物发生氧化反应而变为氨的热解层。由此，能够以简单的结构，将氨化合物变换为可测定的物质。
另外，所述变换装置优选是使氨化合物热解变为氨的热解层。由此，能够更可靠地将氨化合物变换为氨。
另外，所述变换装置优选包括调节所述热解层温度的温度调节单元。由此，能够更可靠地将氨化合物变换为氨。
另外，氨化合物浓度计测装置优选还包括对所述变换装置的变换动作的执行和停止进行切换的切换装置，所述配管组件包括：流入配管，流入所述流通气体；以及保持配管，连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，并配置所述变换装置，所述计测装置的所述计测组件在所述保持配管的所述流通气体的流动方向上配置在所述变换装置的下游侧，所述变换装置是使氨化合物热解变为氨的热解层，所述切换装置是调节所述热解层温度的温度调节单元，所述控制装置切换使所述变换装置执行变换动作的状态和使所述变换装置停止变换动作的状态，且切换向所述计测组件内流入所述第1流通气体的状态和流入所述第2流通气体的状态。由此，能够由一个计测组件进行计测。
另外，所述切换装置优选通过所述温度调节单元，将所述流通气体加热到氨化合物分解的温度，变为使所述变换装置执行变换动作的状态，然后停止使所述流通气体的加热，变为使所述变换装置停止变换动作的状态。由此，能够以简单的操作对是否将氨化合物变换为氨进行切换，即，能够对设为第1流通气体还是设为第2流通气体进行切换。
另外，所述变换装置优选还具有对所述氨化合物进行捕集的捕集层。由此，能够更可靠地将氨化合物变换为氨。
另外，优选所述计测组件使激光在保持所述变换装置的配管的内部穿过。由此，能够将计测元件的一部分设为配管，能够更直接地计测流通气体。
另外，所述配管组件优选流动从测定对象装置排出的所述流通气体的总量。由此，能够以更高的精度计测流通气体。
另外，所述配管组件优选从使从测定对象装置排出的所述流通气体的总量流动的测定对象配管，捕集一部分所述流通气体。这样，通过以取样方式进行测定，能够将计测组件设为适当的大小。
为了解决上述的课题且实现目的，本发明提供氨化合物浓度计测方法，用于计测在配管内流动的流通气体的氨化合物浓度，其特征在于，包括：第1计测步骤，对于在所述配管内流动的流通气体中穿过了配置有将氨化合物变换为氨的变换装置的区域的第1流通气体，输出包含氨的吸收波长且近红外波长区域的激光，接收在第1流通气体流动的管道内穿过的所述激光，基于输出的激光的强度和由光接收单元接收到的激光的强度，计测所述第1流通气体所含的氨的浓度作为第1计测值；第2计测步骤，对于在所述配管内流动的流通气体中未穿过配置有将氨化合物变换为氨的变换装置的区域的第2流通气体，输出包含氨的吸收波长且近红外波长区域的激光，接收在第2流通气体流动的管道内穿过的所述激光，基于输出的激光的强度和由所述光接收单元接收到的激光的强度，计测所述流通气体所含的氨的浓度作为第2计测值；以及计算步骤，从所述第1计测值和所述第2计测值之间的差，计算所述流通气体所含的氨化合物浓度的计测值。
根据上述氨化合物浓度计测方法，能够以高响应性且高精度检测氨化合物的浓度。
发明效果
本发明的氨化合物浓度计测装置及氨化合物浓度计测方法，具有能够以高精度且高响应性来计测氨化合物的浓度的效果。
附图说明
图1是表示氨化合物浓度计测装置的一实施方式的概要结构的示意图。
图2是表示图1所示的氨化合物浓度计测装置的计测装置的主体的概要结构的方框图。
图3是说明氨化合物浓度计测装置的动作的流程图。
图4是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。
图5是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。
图6是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。
图7是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。
图8-1是用于说明氨化合物浓度计测装置的动作的说明图。
图8-2是用于说明氨化合物浓度计测装置的动作的说明图。
图9是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。
标号说明
8  计测对象配管
10、100、200、300、500、600  氨化合物浓度计测装置
12  配管组件(unit)
14  变换装置(means)
16  计测装置
18  控制装置
20  取样配管(流入配管)
22  第1配管
24  第2配管
26、28  支管
30  三通阀
31  泵
32、34  开关阀
36、38  流量计
39  热解层
42  计测组件
44  计测装置主体
45  计测元件(cell)
46  光纤
48  入光单元
50  光接收单元
52  主管
54  流入管
56  排出管
58、59  窗
62  发光单元
64  光源驱动器
66  计算单元
具体实施方式
下面，基于附图详细地说明本发明的氨化合物浓度计测装置及氨化合物浓度计测方法的一实施方式。另外，本发明不受该实施方式限制。这里，氨化合物浓度计测装置及氨化合物浓度计测方法，能够对在管道内流动的种种气体，计测气体所含的氨化合物的浓度。例如，也可以将氨化合物浓度计测装置及氨化合物浓度计测方法安装于废气流动的管道，来测定废气所含的氨化合物浓度。另外，作为具有废气流动的管道的装置，例示各种燃烧机，例如：车辆、船舶、发电机、焚烧炉等。具体而言，可安装于柴油机，对从柴油机排出的废气(流通气体)、从垃圾焚烧炉排出的流通气体所含的氨化合物的浓度进行计测。另外，测定对象的气体不局限于从燃烧设备排出的废气，可以将各种流通气体例如燃气、通过实验等而生成的气体设为测定对象。另外，在本实施方式中，在配管内流动的流通气体(混合气体)中存在的氨化合物成为测定对象。另外，作为氨化合物，具有硫酸铵(硫酸铵：(NH4)2SO4)、酸性硫酸铵(硫酸氢铵：(NH4)HSO4)等。另外，就氨化合物来说，有时也包含氯化铵(氯化铵：NH4Cl)、高氯酸铵(NH4ClO4)、硝酸铵(硝酸铵：NH4NO3)、碳酸铵(碳酸铵：(NH4)4CO3)等。
[实施方式1]
图1是表示本发明氨化合物浓度计测装置的一实施方式的概要结构的示意图。氨化合物浓度计测装置10是对在测定对象配管8内流动的流通气体的一部分进行采集(取样)而计测流通气体所含的氨化合物的浓度的计测装置。如图1所示，氨化合物浓度计测装置10具有配管组件12、变换装置14、计测装置16、控制装置18。另外，氨化合物浓度计测装置10具有流量计36、38。
配管组件12与测定对象配管8连接，构成引导流通气体的路径。配管组件12具有取样配管(流入配管)20、第1配管22、第2配管24、支管26、28、三通阀30、泵31、开关阀32、34。
取样配管(流入配管)20与测定对象配管8连接，是对在测定对象配管8内流动的流通气体的一部分进行捕集的配管。取样配管20的一端部(在流通气体的流动方向上，上游侧的端部)配置于测定对象配管8的内部，另一端部(在流通气体的流动方向上，下游侧的端部)配置于测定对象配管8的外部。另外，为了能够减少捕集到的流通气体所含的煤尘等，取样配管20的一端部的开口面对于流通气体的流动方向，以正交或朝向正交方向下游侧的方向配置。另外，取样配管20的另一端部与第1配管22、第2配管24两个配管连结。另外，在本实施方式中，从计测对象配管8流入取样配管20的位置在流通气体的流动方向上为最上游。另外，流入配管组件12的流通气体从取样配管20的一端部向另一端部流动。从计测对象配管8流入的流通气体流动的方向为流通气体的流动方向。
第1配管22的一端部与取样配管20连接，另一端部与三通阀30连接。另外，在第1配管22上，在管道内配置有后述的变换装置14。另外，第1配管22的配置变换装置14的区域的管道直径大于其他区域。另外，在本实施方式中，加大了配置变换装置14的区域的管道直径，但管道直径也可以设为恒定。
另外，第1配管22在流通气体的流动方向上且在变换装置14下游设有支管26。另外，在支管26上设有开关阀32。另外，支管26的流通气体的流动方向的下游侧也可以向大气敞开，但在流通气体中含有有毒成分等的情况下，优选连接到对流通气体进行处理的处理装置，或连接到计测对象配管8的下游。
第2配管24是主要与第1配管22并联形成的配管，一端部与取样配管20连接，另一端部与三通阀30连接。另外，在第2配管24上，在管道内未配置后述的变换装置14。
另外，第2配管24也设有支管28。另外，优选支管28在流通气体的流动方向上设置在与支管26对应的位置。另外，在支管28上设有开关阀34。另外，支管28的流通气体的流动方向的下游侧也可以向大气敞开，但在流通气体中含有有毒成分等的情况下，优选连接到对流通气体进行处理的处理装置，或连接到计测对象配管8的下游。
三通阀30使第1配管22的下游侧的端部、第2配管24的下游侧的端部和计测装置16的上游侧的端部连结。三通阀30对使第1配管22和计测装置16连结在一起的状态、使第2配管24和计测装置16连结在一起的状态进行切换。在三通阀30使第1配管22和计测装置16连结在一起的情况下，从取样配管20穿过第1配管22的流通气体流动到计测装置16。另外，在三通阀30使第2配管24和计测装置16连结在一起的情况下，从取样配管20穿过第2配管24的流通气体流动到计测装置16。这样，三通阀30切换在计测装置16流动的流通气体。
泵31在流通气体的流动方向上配置在计测装置16的下游侧。泵31在流通气体从取样配管20向计测装置16流动的方向上吸引空气。
变换装置14是将流通气体所含的测定对象氨化合物变换为氨的机构，配置在第1配管22的管道内。变换装置14具有配置在第1配管22的管道内的热解层39。热解层39使要穿过的流通气体及流通气体所含的氨化合物为一定的温度以上，使其热解，变换为氨。另外，与氨结合在一起的物质与氨分离而变为其他物质。热解层39只要能够使要穿过的氨化合物为一定的温度以上即可，其结构没有限定。例如，作为热解层39，可使用配管和对该配管及在配管内流动的流通气体进行加热的反射炉的组合。另外，作为加热机构，不局限于反射炉，可使用各种加热机构。例如，也可使用通过使燃气在配管的外周燃烧，对配管进行加热，从而加热流通气体的机构，或通过将配管变为双层配管然后使流通气体流向内管且使加热后的流体流向外管，从而加热流通气体的机构。另外，为了将氨化合物适当地热解，优选热解层39将氨化合物加热到300℃以上。另外，利用变换装置14的热解层39，将氨化合物加热的温度，只要能够将氨化合物分解为氨和其他物质即可，其温度没有特别限定。另外，变换装置14的热解层39在氨未变换为其他物质的程度的温度范围内加热流通气体及氨化合物。另外，优选热解层39不对流通气体供给流体而加热。
计测装置16是对在管道内流动的(从三通阀30流入的)流通气体所含的氨的浓度进行计测的计测装置，具有将流通气体流动到规定的管道且使激光(激光器)穿过的计测组件42，以及对计测组件42供给激光且从受光后的激光的强度计算计测值的计测装置主体44。
计测组件42具有计测元件45、光纤46、入光单元48、光接收单元50。
计测元件45主要具有主管52、流入管54、排出管56。主管52是筒形状的部件，使流通气体流到内部。在主管52的筒形状的一端部(上面)配置有窗58，在另一端部(下面)配置有窗59。即，主管52成为筒形状的上面和下面分别被窗58、窗59堵塞的形状。另外，窗58、59由透光的部件例如透明玻璃、树脂等构成。由此，主管52的设有窗58、59的两端部成为空气不流通的状态，且成为可透光的状态。即，能够使光从主管52的外部入射到内部，且能够使光从主管52的内部射出到外部。
流入管54的一端部连接到三通阀30，另一端部连接到主管52的侧面(周面)的窗58侧。排出管56的一端部连接到主管52的侧面(周面)的窗59侧，另一端部连接到更下游侧的配管(配置有泵31的配管)。计测元件45将经由三通阀30从第1配管22或第2配管24供给的流通气体，从流入管54供给到主管52。另外，计测组件45将在主管52内流动的流通气体从排出管56排出到外部。
接着，光纤46将从计测装置主体44输出的激光引导到入光单元48。即，使从计测装置主体44输出的激光入射到入光单元48。入光单元48是配置在窗58中的光学系统(反射镜、透镜等)，使由光纤46引导的激光从窗58入射到主管52的内部。
光接收单元50是接受穿过计测元件45的主管52的内部且从窗59输出的激光的光接收单元。另外，光接收单元50包括例如光电二极管(PD、Photodiode)等光检测器，由光检测器接受激光，检测其光的强度。光接收单元50将接收到的激光的强度作为光接收信号传送到计测装置主体44。
接着，利用图1及图2说明计测装置主体44。这里，图2是表示图1所示的氨化合物浓度计测装置的计测装置主体的概要结构的方框图。计测装置主体44具有发光单元62、光源驱动器64、计算单元66。
发光单元62是发出吸收氨的近红外波长区域的激光的发光元件。作为发光元件，可使用例如激光二极管(LD)。发光单元62使发出的光入射到光纤46。
光源驱动器64具有对发光单元62的驱动进行控制的功能，通过调节对发光单元62供给的电流、电压，调节从发光单元62输出的激光的波长、强度。
计算单元66基于由光接收单元50接收到的激光的强度信号和使光源驱动器64进行驱动的条件，计算测定对象物质的浓度。具体而言，计算单元66基于使光源驱动器64进行驱动的条件，计算从发光单元62输出且入射到主管52的激光的强度，将该强度与由光接收单元50接收到的激光的强度进行比较，计算在主管52内流动的流通气体所含的测定对象物质(通过将氨、氨化合物进行变换(分解)所生成的物质)的浓度。
计测装置16是如上所述的结构，从发光单元62输出的近红外波长区域的激光，从光纤46穿过计测元件45的规定路径具体地穿过窗58、主管52、窗59，然后到达光接收单元50。此时，当计测元件45内的流通气体中含有测定对象物质(氨)时，穿过计测元件45的激光就会被吸收。因此，激光的到达光接收单元50的激光的输出会因流通气体中的测定对象物质的浓度而变化。光接收单元50将接收到的激光变换为光接收信号，输出到计算单元66。另外，光源驱动器64将从发光单元62输出的激光的强度输出到计算单元66。计算单元66将从发光单元62输出的光的强度和从光接收信号计算的强度进行比较，从该强度的减小比例，计算在计测元件45内流动的流通气体的测定对象物质的浓度。这样，计测装置16利用所谓的TDLAS方式(Tunable DiodeLaser Absorption Spectroscopy：可变波长二极管激光光谱法)，基于输出的激光的强度和由光接收单元50检测的光接收信号，对穿过主管52内的规定位置即测定位置的流通气体中的测定对象物质的浓度，进行计算及/或测定。另外，计测装置16能够连续地对测定对象物质的浓度进行计算和/或计测。
这里，流量计36配置在第1配管22的变换装置14的上游侧，计测在第1配管22内流动的流通气体的流量。流量计36计测在第1配管22内流动的第1流通气体中穿过变换装置14(热解层39)以前的流通气体即氨化合物变换(热解)以前的流通气体的流量。另外，流量计38配置在第1配管22的变换装置14的下游侧，计测在第1配管22内流动的流通气体的流量。流量计38计测在第1配管22内流动的第1流通气体中、穿过了变换装置14(热解层39)的流通气体即氨化合物变换以后的流通气体的流量。流量计36、38将计测的流量传送到控制装置18。
控制装置18具有控制配管组件12、变换装置14、计测装置16、流量计36、38的动作的控制功能，根据需要，控制各单元的动作。具体而言，控制计测装置16的计测条件(光源驱动器64的驱动条件、光接收单元50的受光动作)、配管组件12的三通阀30的路径选择动作、开关阀32、34的开关动作。另外，控制装置18基于由计测装置16计测的计测结果(即，氨浓度)及由各单元设定、检测的条件，另外由流量计36、38计测的流量，对测定对象的氨化合物的浓度进行计算和/或计测。
接着，说明氨化合物浓度计测装置10的动作。这里，图3是说明氨化合物浓度计测装置的动作的流程图。氨化合物浓度计测装置10的控制装置18，当在计测对象配管8内流动有流通气体的状态下输入测定开始的指示时，使泵31被驱动，从取样配管20吸引流动于计测对象配管8的流通气体。另外，此时，开关阀32、34优选设为开状态。另外，三通阀30也可以使任意管道连结，但优选交替地切换与计测组件42连结的配管和第1配管22连接的状态、以及与计测组件42连结的配管和第2配管24的状态。
其后，成为在配管组件12内流动有流通气体的状态，如果流通气体充满配管组件12内，则作为步骤S12，控制装置18通过三通阀30使第1配管22和计测组件42连结，在第1配管22内流动的流通气体即穿过了变换装置14的流通气体(氨化合物变换后的流通气体，以下也称为“第1流通气体”)成为流向计测组件42的状态。另外，此时，开关阀32为关闭状态，在第1配管22内流动的流通气体为总量供给到计测组件42的状态。另外，开关阀34也可以为开关中的任一种状态。另外，流量计36、38计测在第1配管22的测定位置流动的第1流通气体的流量。
在成为第1流通气体在计测元件45内流动的状态后，作为步骤S14，控制装置18通过计测装置16计测在计测组件42的计测元件45的主管52内流动的第1流通气体所含的氨的浓度(以下，也称为“第1计测值”)进行测定。由此，通过变换装置14，能够计测第1流通气体所含的氨的浓度。另外，第1流通气体中，包含由变换装置14将测定对象的氨化合物变换后的氨和从变换前就含有的氨(共存气体)。因此，第1计测值是计测将由热解层39变换了测定对象的氨化合物后的氨(来源于流通气体所含的测定对象氨化合物的氨)和从变换前就含有的氨(共存气体)合计的浓度。
计测第1流通气体的浓度后，作为步骤S16，控制装置18通过三通阀30使第2配管24和计测组件42连结，在第2配管24内流动的流通气体(氨化合物未变换的流通气体，以下也称为“第2流通气体”)成为流向计测组件42的状态。另外，此时，开关阀34设为关闭状态，在第2配管24内流动的流通气体为总量供给到计测组件42的状态。另外，开关阀32也可以为开关中的任一种状态。
如果为第2流通气体在计测元件45内流动的状态，则作为步骤S18，控制装置18通过计测装置16计测在计测组件42的计测元件45的主管52内流动的第2流通气体所含的氨的浓度(以下也称为“第2计测值”)。由此，通过变换装置14，能够计测第2流通气体所含的氨的浓度。另外，第2流通气体包含从变换前就含有的氨(共存气体)。因此，第2计测值是计测从变换前就含有的氨(共存气体)的浓度。
如果计测了第2流通气体的浓度，则作为步骤S20，控制装置18计算流通气体所含的氨化合物的浓度(计测值)。具体而言，利用由步骤S14计测的第1计测值和由步骤S18计测的第2计测值之间的差，计算流通气体所含的氨化合物的计测值。即，通过从将流通气体所含的来源于测定对象氨化合物的氨和共存气体合计的浓度中，减去共存气体的浓度，能够计算流通气体所含的来源于氨化合物的氨的浓度。另外，控制装置18通过基于从流量计36、38等供给的信息对流通气体所含的来源于氨化合物的氨和流通气体的流量的关系、以及从氨化合物向氨的反应过程实现的各成分的增减进行调节(修正)，能够计算流通气体所含的测定对象的氨化合物的浓度。控制装置18如果计算氨化合物的计测值，则结束本处理。另外，控制装置18也可以通过重复上述处理，连续地计测氨化合物的浓度。
如上所述，氨化合物浓度计测装置10通过计测装置16对通过变换装置14对测定对象的氨化合物变换后的第1流通气体所含的氨的浓度进行计测，进而通过计测装置16对未将测定对象的氨化合物变换的第2流通气体所含的氨的浓度进行计测，然后取差值，能够计算测定对象的氨化合物的浓度。
另外，作为计测装置16，通过照射测定对象的氨化合物的变换物(分解物、将氨化合物变换后的氨)的吸收波长区域的近红外波长区域的激光，且检测被该氨吸收的强度，氨化合物浓度计测装置10能够在短时间内且以高精度计测氨化合物的浓度。
另外，通过将测定对象的氨化合物变换，并作为变换后的物质(氨)进行计测，能够利用计测装置16所示的半导体激光吸收光谱法来计测在近红外波长区域中没有吸收波长的氨化合物的浓度。另外，通过如本实施方式那样可利用测定对象的物质的近红外域的波长的光的计测，能够进行高精度的计测。另外，在氨化合物由多种化合物构成的情况下，也能够通过仅计测氨，来计测流通气体所含的氨化合物的浓度。
另外，在利用近红外波长区域的激光的计测中，即使在混有测定对象的变换物(氨)以外的成分的状态下，也能够适当地测量测定对象的变换物的浓度。即，能够使测定对象的变换物以外的成分难以成为干扰(noise)。由此，可取消或减少过滤及除湿的工序，能够缩短在从计测对象配管8吸引流通气体以后进行计测直到计算计测结果的时间。即，能够减少计测的时间延迟。由此，能够提高响应性。
另外，氨化合物浓度计测装置10通过计算变换装置14的前后的流量，且基于其流量的变化对变换(热解)引起的质量平衡的变化、摩尔数的变化造成的影响进行修正，能够更适当地计算流通气体所含的氨化合物的浓度。另外，为了能够更适当地修正氨化合物的浓度，优选如本实施方式那样对变换装置的前后的流量变化进行计测，但本发明不局限于此，也可以不进行修正。另外，也可以从第1计测值和第2计测值之间的关系，估计流量的变化量，基于该估计值进行修正。
另外，氨化合物浓度计测装置10也能够计测流通气体所含的共存气体即流通气体中原本就含有的氨的浓度。由此，也能够计算流通气体所含的氨化合物和氨之比。
另外，通过设置泵31，能够适当地从取样配管20吸引在测定对象配管8内流动的流通气体。另外，优选设置泵31，但根据配管组件12的结构以及在计测对象配管8内流动的流通气体的压力等而在配管组件12中流动一定流量以上的流通气体流的情况下，也可以不设置泵31。
这里，氨化合物浓度计测装置不局限于上述实施方式，可采用各种实施方式。下面，利用图4～图9说明其他实施方式。
[实施方式2]
图4是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。图4所示的氨化合物浓度计测装置100具有配管组件112、变换装置14、计测装置116、控制装置118、流量计36、38。这里，氨化合物浓度计测装置100设有两个计测组件，在第1配管122、第2配管124上分别配置有计测组件。另外，变换装置14、流量计36、38与图1所示的变换装置14、流量计36、38为同样的结构，因此省略说明。
配管组件112具有取样配管20、第1配管122、第2配管124。取样配管20与配管组件12的各部分为同样的结构，因此省略说明。
第1配管122的一端部与取样配管20连接，另一端部与计测装置116的第1计测组件130连接。另外，在第1配管122上且在管道内配置有变换装置14。另外，第1配管122的配置变换装置14的区域的管道直径大于其他区域。
第2配管124基本上是与第1配管122并联形成的配管，一端部与取样配管20连接，另一端部与计测装置116的第2计测组件132连接。另外，在第2配管124上且在管道内未配置变换装置14。这样，配管组件112未设有将第1配管122的另一端部和第2配管124的另一端部连接的三通阀，而连接到各自的计测组件。
计测装置116具有第1计测组件130、第2计测组件132、计测装置主体134。第1计测组件130连接到第1配管122的另一端部，被供给在第1配管122内流动的流通气体即穿过了变换装置14的流通气体(第1流通气体)。另外，第1计测组件130的各部分结构与上述的计测组件42是同样的，因此省略详细说明。
第2计测组件132连接到第2配管124的另一端部，被供给在第2配管124内流动的流通气体即未穿过变换装置14的流通气体(第2流通气体)。另外，第2计测组件132的各部分结构也与上述的计测组件42是同样的，因此省略详细说明。
计测装置主体134除向第1计测组件130、第2计测组件132的两个计测组件输出激光，且从两个计测组件接收光接收信号以外，基本上是与计测装置主体44同样的结构。另外，计测装置主体134也可以设置两个发光单元，向各自的计测组件输出激光，但优选将从一个发光单元输出的激光分成两个光波，然后向各自的计测组件输出激光。通过使发光单元变为一个，能够使入射到两个计测组件的激光的波长相同，能够进一步提高计测精度。
计测装置主体134基于输出到第1计测组件130的激光的强度和从第1计测组件130传送的光接收信号，计测第1流通气体(氨化合物变换后的流通气体)所含的氨的浓度，且基于输出到第2计测组件132的激光的强度和从第2计测组件132传送的光接收信号，计测第2流通气体(氨化合物未变换的流通气体)所含的氨的浓度。计测装置主体134将计测结果传送到控制装置118。
与控制装置18同样，控制装置118控制配管组件112、变换装置14、计测装置116的各部分的动作。另外，控制装置118基于从计测装置116传送的计测结果，计测(计算)流通气体所含的氨化合物的浓度。另外，计算方法与上述的控制装置18的计算方法是同样的方法。
氨化合物浓度计测装置100通过以上那样的结构，能够计测流通气体所含的测定对象的氨化合物的浓度。另外，与上述的氨化合物浓度计测装置10同样，通过利用所谓的TDLAS方式的计测装置作为计测装置，且以将氨化合物变换后的物质(氨)的浓度为计测装置的计测对象，能够得到与上述同样的效果。
氨化合物浓度计测装置100通过设置第1计测组件130、第2计测组件132的两个计测组件，能够分别计测第1流通气体和第2流通气体。由此，能够同时计测第1流通气体所含的氨的浓度和第2流通气体所含的氨的浓度。由此，不需要流道的切换，就能够更连续地计测流通气体所含的测定对象的氨化合物的浓度。另外，由于不切换流道就能够进行计测，因此也能够进一步提高计测的响应性。
另外，也可以与上述同样地，基于流量计36和流量计38的计测结果，对氨化合物的浓度进行修正。
[实施方式3]
图5是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。图5所示的氨化合物浓度计测装置200具有配管组件212、变换装置14、计测装置216、控制装置218、流量计224、226。这里，氨化合物浓度计测装置200用一根配管设置配管组件，设有两个计测组件。另外，变换装置14与图1所示的变换装置14为同样的结构，因此省略说明。
配管组件212具有取样配管220、配管222、流量计224。取样配管220与计测对象配管8连接，是对在计测对象配管8内流动的流通气体的一部分进行捕集的配管，一端部配置在计测对象配管8的内部，另一端部与计测装置216的上游侧计测组件230连结。
配管222的一端部与上游侧计测组件230连接，另一端部与计测装置216的下游侧计测组件232连接。另外，在配管222上且在管道内配置有变换装置14。另外，配管222的配置有变换装置14的区域的管道直径大于其他区域。
计测装置216具有上游侧计测组件230、下游侧计测组件232、以及计测装置主体234。上游侧计测组件230的上游侧的端部与取样配管220的另一端部连结，下游侧的端部与配管222的一端部(上游侧的端部)连结，被供给在取样配管220内流动且穿过变换装置14以前的流通气体(氨化合物未变换的流通气体，第2流通气体)。另外，上游侧计测组件230与上述的计测组件42是同样的，因此省略详细说明。
下游侧计测组件232的上游侧的端部与配管222的一端部(下游侧的端部)连结，下游侧的端部与更下游侧的配管(排气配管等)连结，被供给在配管222内流动且穿过了变换装置14的流通气体(氨化合物变换后的流通气体，第1流通气体)。另外，下游侧计测组件232与上述的计测组件42也是同样的，因此省略详细说明。
计测装置主体234除向上游侧计测组件230、下游侧计测组件232的两个计测组件输出激光，且从两个计测组件接收光接收信号以外，基本上与计测装置主体44为同样的结构。即，与计测装置主体134为同样的结构。
计测装置主体234基于输出到下游侧计测组件232的激光的强度和从下游侧计测组件232传送的光接收信号，计测第1流通气体所含的氨的浓度，且基于输出到上游侧计测组件230的激光的强度和从上游侧计测组件230传送的光接收信号，计测第2流通气体所含的氨的浓度。计测装置主体234将计测结果传送到控制装置218。
另外，流量计224配置在取样配管220的路径上，计测在取样配管220内流动的流通气体的流量即穿过变换装置14以前的流通气体(第2流通气体)的流量。另外，流量计226配置在配管222的变换装置14和下游侧计测组件232之间，计测穿过了变换装置14以后的流通气体(第1流通气体)的流量。
与控制装置18同样，控制装置218控制配管组件212、变换装置14、计测装置216的各部分的动作。另外，控制装置218基于从计测装置216传送的计测结果，计测(计算)流通气体所含的测定对象的氨化合物的浓度。另外，计算方法与上述的控制装置18的计算方法为同样的方法。
通过以上的结构，即使在配置有变换装置14(热解层39)的区域的上游侧和下游侧分别设置计测组件，氨化合物浓度计测装置200也能够计测流通气体所含的测定对象的氨化合物的浓度。另外，与上述的氨化合物浓度计测装置10同样，作为计测装置，通过利用所谓的TDLAS方式的计测装置，且以将测定对象的氨化合物变换(热解)后的物质(氨)的浓度为计测装置的计测对象，能够得到与上述同样的效果。
氨化合物浓度计测装置200通过在配置有热解层39的区域的上游侧和下游侧分别设置计测组件230、232的两个计测组件，不将引导流通气体的配管分成两个，就能够分别计测第1流通气体和第2流通气体。另外，在这种情况下，也能够同时计测第1流通气体所含的氨的浓度、第2流通气体所含的氨的浓度。由此，不需要流道的切换，就能够更连续地计测流通气体的氨化合物浓度(流通气体所含的氨化合物的浓度)。另外，由于不切换流道就能够计测，因此也能够进一步提高计测的响应性。另外，能够将计测对象的气体设为相同的流通气体。即，在使由上游侧计测组件230计测的流通气体变换(热解)以后，可由下游侧计测组件232计测。另外，利用流量计224和流量计226，能够检测变换装置14的穿过前的流通气体(第2流通气体)和变换装置14的穿过后的流通气体(第1流通气体)的摩尔数的平衡的变化。由此，能够从计算的摩尔数来对流通气体的氨化合物浓度的算出值进行修正，能够测定更正确的氨化合物浓度。
[实施方式4]
图6是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。图6所示的氨化合物浓度计测装置300具有配管组件312、变换装置14、计测装置316、控制装置318、以及流量计322、324。这里，氨化合物浓度计测装置300除配管组件312的结构和计测组件的配置位置、结构不同以外，其他结构与氨化合物浓度计测装置200是同样的。另外，变换装置14与图1所示的变换装置14为同样的结构，因此省略说明。
配管组件312具有取样配管320、流量计322。取样配管320与计测对象配管连接，是对在计测对象配管内流动的流通气体的一部分进行捕集的配管，一端部配置在计测对象配管的内部，另一端部与下游的配管(排气配管)连结。另外，在取样配管320的路径上配置有计测在取样配管320内流动的流通气体的流量的流量计322。另外，在取样配管320上且在管道内配置有变换装置14。另外，取样配管320的配置变换装置14的区域的管道直径大于其他区域。即，本实施方式的配管组件由一根配管构成。
计测装置316具有上游侧计测组件330、下游侧计测组件332、计测装置主体334。上游侧计测组件330设置在取样配管320的变换装置14的配置位置的上游侧，计测在取样配管320内流动且穿过变换装置1以前的流通气体(氨化合物未变换的流通气体，第2流通气体)的氨的浓度。另外，上游侧计测组件330通过使测定光即激光入射到取样配管320内，且接受穿过了取样配管320的激光，来计测气体浓度。
上游侧计测组件330具有入射管342a、出射管344a、窗346a、348a、光纤350a、入光单元352a、光接收单元354a。
入射管342a为管状构件，一端部连结到取样配管320。另外，取样配管320的与入射管342a的连结部成为与入射管342a的开口(端部的开口)大致相同形状的开口。即，入射管342a与取样配管320以可实现空气流通的状态连结。另外，在入射管342a的另一端部设有窗346a，由窗346a密封。另外，窗346a由透光的部件例如透明玻璃、树脂等构成。由此，入射管342a的设有窗346a的端部为空气不流通的状态且可透光的状态。
如图6所示，入射管342a是窗346a侧的端部的开口(即，由窗346a堵塞的开口)的面积和取样配管320侧的端部(即，与取样配管320连结的部分的开口)的面积实质上相同的圆筒形状。另外，入射管342a的形状不局限于圆筒形状，只要是使空气及光穿过的筒型形状即可，可采用各种形状。也可以采用例如截面呈方形、多边形、椭圆、非对称曲面的形状。另外，也可以为筒形状的截面的形状、直径随位置而变化的形状。
出射管344a是与入射管342a大致相同形状的管状构件，一端部连结到取样配管320，在出射管344a的另一端部设有窗348a。出射管344a也与取样配管320以空气可流通的状态连结，设有窗348a的端部为空气不流通的状态且可透光的状态。另外，出射管344a配置在中心轴与入射管342a的中心轴大致相同的位置。即，入射管342a和出射管344a配置在取样配管320的对置的位置。
另外，出射管344a也是窗348a侧的端部的开口(即，由窗348a堵塞的开口)的面积和取样配管320侧的端部(即，与取样配管320连结的部分的开口)的面积实质上相同的圆筒形状。另外，出射管344a的形状也不局限于圆筒形状，只要是使空气及光穿过的筒型形状即可，可采用各种形状。也可以采用例如截面呈方形、多边形、椭圆、非对称曲面的形状。另外，也可以为筒形状的截面的形状、直径随位置而变化的形状。
接着，光纤350a将从计测装置主体334输出的激光引导到入光单元352a。即，使从计测装置主体334输出的激光入射到入光单元352a。入光单元352a是配置在窗346a的光学系统(反射镜、透镜等)，使由光纤350a引导的激光从窗346a入射到入射管342a的内部。入射到入射管342a的激光从入射管342a穿过取样配管320到达出射管344a。
光接收单元354a是接收穿过取样配管320的内部而从窗348a输出的激光的光接收单元。光接收单元354a将接收到的激光的强度作为光接收信号传送到计测装置主体334。
上游侧计测组件330使从计测装置主体334供给到光纤350a的激光穿过入光单元352a、窗346a、入射管342a、取样配管320、出射管344a、窗348a，入射到光接收单元354a。由此，上游侧计测组件330能够检测穿过了穿过变换装置14以前的流通气体(第2流通气体)流动的区域的激光的输出。由此，与上游侧计测组件230同样，上游侧计测组件330能够计测第2计测值。
下游侧计测组件332设置于取样配管320的变换装置14的配置位置的下游侧，计测在取样配管320内流动且穿过变换装置14以后的流通气体(氨化合物变换后的流通气体，第1流通气体)的氨的浓度。另外，下游侧计测组件332也通过使测定光即激光入射到取样配管320内，且接受穿过了取样配管320的激光，来计测气体浓度。下游侧计测组件332具有入射管342b、出射管344b、窗346b、348b、光纤350b、入光单元352b、光接收单元354b。另外，下游侧计测组件332除计测组件的配置位置以外，基本结构与上游侧计测组件330是同样的，因此省略说明。
下游侧计测组件332使从计测装置主体334供给到光纤350b的激光穿过入光单元352b、窗346b、入射管342b、取样配管320、出射管344b、窗348b，入射到光接收单元354b。由此，下游计测组件332能够检测穿过了穿过变换装置14以后的流通气体(第1流通气体)流动的区域的激光的输出。由此，与下游侧计测组件232同样，下游侧计测组件332能够计测第1计测值。
计测装置主体334除向上游侧计测组件330、下游侧计测组件332的两个计测组件输出激光，且从两个计测组件接收光接收信号以外，基本上与计测装置主体44为同样的结构。即，与计测装置主体234为同样的结构。
计测装置主体334基于输出到下游侧计测组件332的激光的强度和从下游侧计测组件332传送的光接收信号，计测第1流通气体所含的氨的浓度，且基于输出到上游侧计测组件330的激光的强度和从上游侧计测组件330传送的光接收信号，计测第2流通气体所含的氨的浓度。计测装置主体334将计测结果传送到控制装置318。
另外，流量计322配置在取样配管320的路径上的、上游侧计测组件330和变换装置14之间，计测穿过变换装置14以前的流通气体(第2流通气体)的流量。另外，流量计324配置在取样配管320的路径上的、下游侧计测组件332的下游侧，计测穿过变换装置14以后的流通气体(第1流通气体)的流量。流量计322和流量计324将流量的计测结果传送到控制装置318。
与控制装置18同样，控制装置318控制配管组件312、变换装置14、计测装置316、流量计322、324的各部分的动作。另外，控制装置318基于从计测装置316传送的计测结果，计测(计算)流通气体所含的氨化合物的浓度(流通气体的氨化合物浓度)。另外，计算方法与上述的控制装置18的计算方法为同样的方法。
根据以上的结构，即使在配置变换装置14(热解层39)的区域的上游侧和下游侧分别设置计测组件，氨化合物浓度计测装置300也能够计测流通气体所含的测定对象的氨化合物的浓度。另外，与上述的氨化合物浓度计测装置10同样，作为计测装置，通过利用所谓的TDLAS方式的计测装置，且由计测装置计测流通气体中的氨的浓度，能够得到与上述同样的效果。另外，氨化合物浓度计测装置300也能够基于流量计322、324的计测结果，对流通气体所含的氨化合物的浓度的算出值进行修正，能够以更高的精度进行计算。
另外，氨化合物浓度计测装置300也通过在配置有热解层39的区域的上游侧和下游侧分别设置计测组件330、332的两个计测组件，不将引导流通气体的配管分成两个，就能够分别计测第1流通气体和第2流通气体。另外，在这种情况下，也能够同时计测第1流通气体所含的氨的浓度和第2流通气体所含的氨的浓度。由此，不需要流道的切换，就能够更连续地计测流通气体所含的测定对象的氨化合物的浓度。另外，由于不切换流道就能够计测，因此也能够进一步提高计测的响应性。另外，能够将计测对象的气体设为相同的流通气体。即，在使由上游侧计测组件330计测的流通气体变换以后，可由下游侧计测组件332计测。
另外，氨化合物浓度计测装置300能够直接计测在取样配管320内流动的流通气体。由此，不设置计测元件，而是仅在取样配管320上形成开口，就能够设置。另外，在上述实施方式中，说明了设有取样配管320的情况，但不局限于此，也可直接设置在计测对象配管中。即使在直接设置在计测对象配管中的情况下，也不需要专用的计测元件，因此能够不改变在计测对象配管内流动的流通气体的流量、流速而进行计测。
另外，在上述实施方式中，将入射管和出射管设置在同轴上，但不局限于此。例如，也可以在取样配管内设置光学反射镜，使从入射管的窗入射的激光由测定元件内的光学反射镜进行多重反射，然后到达出射管的窗。这样，通过使激光多重反射，能够使其穿过取样配管内的更多的区域。由此，能够减小在取样配管内流动的流通气体的浓度分布(流通气体的流量或密度的偏差，流通气体内的浓度分布的偏差)的影响，能够正确地检测浓度。
另外，在上述实施方式中，将入射管和出射管直接设置在取样配管中，但也可以在与取样配管同径的管上设置入射管和出射管，然后将其管嵌入取样配管的一部分。即，将取样配管的一部分切断，然后将设有入射管和出射管的管嵌入在该切断部中。
[实施方式5]
图7是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。图7所示的氨化合物浓度计测装置500具有配管组件512、变换装置14、计测装置516、控制装置518、流量计522、524、以及切换装置550。
配管组件512具有取样配管520。取样配管520与计测对象配管8连接，是对在计测对象配管8内流动的流通气体的一部分进行捕集的配管，一端部配置在计测对象配管8的内部，另一端部与计测装置516的计测组件532连结。另外，在取样配管520上且在管道内配置变换装置14。另外，取样配管520的配置变换装置14的区域的管道直径大于其他区域。即，本实施方式的配管组件由一根配管构成。
计测装置516具有计测组件532、计测装置主体534。计测组件532的上游侧的端部与取样配管520的一端部(下游侧的端部)连结，下游侧的端部连结到更下游侧的配管(排气配管等)。计测组件532被供给穿过了变换装置14以后的流通气体。
计测装置主体534向计测组件532输出激光，且从计测组件532接收光接收信号，计测氨的浓度，基本上与计测装置主体44为同样的结构。
切换装置550连接到变换装置14地配置。切换装置550是对变换装置14将氨化合物热解的状态和不将氨化合物热解的状态进行切换的装置，具有加热机构552、温度调节单元554。加热机构552是对变换装置14的热解层39进行加热的机构，可使用各种加热机构。另外，加热机构552也可以使用构成变换装置14的热解层39的温度调节机构。即，加热机构552可使用变换装置14的温度调节机构(反射炉等)。
温度调节单元554控制加热机构552的加热动作，并调节热解层39的温度。例如，温度调节单元554通过对加热机构552的加热的有无进行控制，将穿过热解层39的流通气体达到100℃左右的状态和达到300℃左右的状态。另外，本实施方式的变换装置14是通过切换装置550对热解层39的温度进行调节的机构。
与控制装置18同样，控制装置518控制配管组件512、变换装置14、计测装置516、流量计522、524的各部分的动作。另外，控制装置518通过利用切换装置550的温度调节单元554对加热机构552进行控制，来切换将穿过变换装置14的流通气体加热到300℃以上的第1状态、和使穿过变换装置14的流通气体以100℃左右而穿过的第2状态。另外，在本实施方式中，通过加热机构552设为不对热解层39进行加热的状态，流通气体维持100℃左右而穿过热解层39。
下面，利用图8-1及图8-2进行具体说明。这里，图8-1及图8-2是用于说明氨化合物浓度计测装置的动作的说明图。另外，图8-1及图8-2都将横轴设为时间t，图8-1将纵轴设为接通-关断(ON-OFF)信号，图8-2将纵轴设为氨浓度。另外，图8-1将接通(ON)信号设为1，将关断(OFF)信号设为0。这里，在输出接通信号的情况下，切换装置550将变换装置14设为第1状态，在输出关断信号的情况下，切换装置550将变换装置14设为第2状态。另外，图8-2的氨(NH3)浓度是变换装置14的下游侧的氨浓度。
例如，如图8-1所示，控制装置518从输出关断信号不由加热机构552对热解层39进行加热的状态起，变成在时刻t1，输出接通信号，由加热机构552对热解层39进行加热的状态，并变成在经过一定时间后的时刻t2，再次输出关断信号，不由加热机构552对热解层39进行加热的状态。由此，在时刻t1以前，变换装置14成为第2状态，在从时刻t1到时刻t2期间，变换装置14成为第1状态，在时刻t2以后，变换装置14再次成为第2状态。
与此对应地，在变换装置14中，在时刻t1以前，成为使氨化合物直接穿过的状态，在从时刻t1到时刻t2期间，成为将氨化合物热解为氨的状态，在时刻t2以后，再次成为使氨化合物直接穿过的状态。由此，在时刻t1以前及时刻t2以后，基本上仅变换前就含在流通气体内的氨(共存气体、捕集时就含在流通气体内的氨)包含在穿过变换装置14以后的流通气体内，在从时刻t1到时刻t2期间，成为除含有共存气体以外还含有通过由变换装置14将氨化合物热解而生成的氨的状态。由此，如图8-2所示，在时刻t1以前，氨的浓度低(浓度X1)，在从时刻t1到时刻t2期间，氨的浓度升高(浓度X2)，在时刻t2以后，氨的浓度再次降低(浓度X1)。
控制装置518利用图8-2的关系，计测在时刻t1以前及时刻t2以后穿过变换装置14、供给到计测组件的流通气体(氨化合物未变换的流通气体，第2流通气体)的氨浓度，进而，计测从时刻t1到时刻t2期间穿过变换装置14、供给到计测组件的流通气体(氨化合物变换后的流通气体，第1流通气体)的氨浓度，由此计算流通气体所含的来源于氨化合物的氨的浓度，而且从该结果，计测(计算)流通气体所含的氨化合物测定对象的氨化合物的浓度。
氨化合物浓度计测装置500通过以上那样的结构，来通过由切换装置550对变换装置14的流通气体的加热状态(通/断(ON/OFF))进行调节，也通过重复氨化合物的变换(热解)的通/断(执行/停止)，能够计测流通气体所含的测定对象的氨化合物的浓度。在这种情况下，也与上述的氨化合物浓度计测装置10同样，作为计测装置，通过利用所谓的TDLAS方式的计测装置，且以将氨化合物测定对象的氨化合物变换后的氨为测定对象，能够得到与上述同样的效果。
另外，在本实施方式中，由于需要切换的时间，因此与氨化合物浓度计测装置10同样，成为间歇的计测，但能够由一个计测组件来计测浓度。
[实施方式6]
图9是表示氨化合物浓度计测装置的另一实施方式的概要结构的示意图。图9所示的氨化合物浓度计测装置600具有配管组件512、变换装置614、计测装置516、控制装置518、流量计522、524、切换装置550。另外，图9所示的氨化合物浓度计测装置600除变换装置614的结构不同以外，其他结构与图7所示的氨化合物浓度计测装置500都是同样的。因此，下面，说明氨化合物浓度计测装置600特有的方面。
变换装置614具有捕集层639。捕集层639是吸附氨化合物的物质，配置在使氨化合物热解的区域即配置热解层的区域中。作为捕集层639，可使用多孔状物质，特别优选使用选择性吸附氨化合物的物质。捕集层639对要穿过的流通气体所含的氨化合物进行吸附。因此，穿过捕集层639后的流通气体成为氨化合物减少或被去除的状态。
另外，加热变换装置614的流通气体的机构为切换装置550的加热机构552。即，变换装置614通过由加热机构552加热配置捕集层639的区域，将吸附于捕集层639的氨化合物热解为氨。
这样，氨化合物浓度计测装置600通过设置吸附氨化合物的捕集层639作为变换装置614，在由切换装置550且由变换装置614将氨化合物热解为氨时，除要穿过的流通气体所含的氨化合物以外，还将吸附的氨化合物热解为氨。
另外，在如本实施方式那样捕集氨化合物的情况下，通过基于第2状态的流通气体计测共存气体的浓度，进而基于变换处理时检测的氨的浓度和变换处理前吸附有氨化合物的时间之间的关系进行运算(例如，通过用吸附的时间和反应的时间的合计而将浓度平均)，计算流通气体所含的来源于氨化合物的氨的浓度，进而从该结果，计测(计算)流通气体所含的氨化合物测定对象的氨化合物的浓度。
氨化合物浓度计测装置600通过以上那样的结构，即使在要热解的区域使用吸附氨化合物的捕集层639，且重复进行氨化合物的吸附、热解，也能够计测流通气体所含的测定对象的氨化合物的浓度。在这种情况下，与上述的氨化合物浓度计测装置10同样，也通过利用所谓的TDLAS方式的计测装置作为计测装置，且以将测定对象的氨化合物变换后的氨为测定对象，能够得到与上述同样的效果。
另外，通过由捕集层639捕集氨化合物，能够在热解时将更多的氨化合物分解为氨，因此在流通气体所含的氨化合物的量小的情况下，也能够更适当地检测氨化合物引起的氨浓度的变化。另外，通过由捕集层639捕集氨化合物，能够以更高的几率将流通气体所含的氨化合物热解为氨。由此，能够进一步提高计测精度。
另外，在本实施方式中，由于需要切换的时间，因此与氨化合物浓度计测装置10同样，成为间歇的计测，但能够用一个计测组件来计测浓度。
这里，本发明也不局限于上述实施方式，可采用各种方式。例如，也可以将各实施方式组合。例如，也可以在实施方式1～实施方式4中添加捕集层。这样，通过在热解层上设置捕集层，能够以更高的几率将氨化合物热解为氨。由此，能够进一步提高计测精度。
另外，也可以在实施方式1～实施方式4上设置对变换装置(热解的区域)的温度进行调节的温度调节机构(温度调节单元，例如，加热机构)。这样，通过设置温度调节机构，能够将热解氨化合物的区域(气氛)的温度调节到更适当的范围。由此，能够更适当地将氨化合物热解变为氨。由此，能够进一步提高计测精度。另外，在上述实施方式中，作为变换装置的热解层及温度调节机构，都例示了加热机构，但也可以包括冷却机构。
另外，氨化合物浓度计测装置在流通气体含有许多煤尘的情况下，也可以在取样配管的上游侧的端部附近设置过滤器(除尘装置)。通过设置过滤器，能够去除流通气体所含的煤尘。另外，在设置过滤器的情况下，也由于氨化合物浓度计测装置对煤尘的容许度大，因此与利用其他计测方法的情况相比，可使用简单的过滤器。由此，能够减小因配置过滤器而发生的时间延迟，能够较高地维持响应性。
另外，计测组件也可以在计测元件的窗上设置向远离窗的方向喷射空气的吹扫气体供给单元。通过喷射吹扫气体，能够抑制在窗上附着异物，抑制在激光的计测上发生误差。
工业实用性
如上所述，本发明的氨化合物浓度计测装置及氨化合物浓度计测方法，在计测管道内流动的流通气体所含的氨化合物上是有用的。

Claims (14)

1.一种计测流通气体所含的测定对象氨化合物浓度的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，包括：
配管组件，在其内流动所述流通气体；
变换装置，配置在所述配管组件中，且将要穿过的所述流通气体所含的氨化合物变换为氨；
计测装置，计测在所述配管组件内流动的所述流通气体中的、穿过所述变换装置的在配管路径上流动的第1流通气体所含的氨的浓度即第1计测值，以及未穿过所述变换装置的、在配管路径上流动的第2流通气体所含的氨的浓度即第2计测值；以及
控制装置，控制所述配管组件、所述计测装置的动作，并从所述第1计测值和所述第2计测值之间的差，计算流通气体所含的氨化合物浓度，
所述计测装置包括：
发光单元，将包含所述氨的吸收波长且近红外波长区域的激光输出；
至少一个计测组件，包括所述流通气体流动的气体计测元件、使激光入射到所述计测元件的光学系统、接收从所述发光单元入射且穿过所述计测元件的激光的光接收单元；以及
计算单元，基于从所述发光单元输出的激光的强度和由所述光接收单元接收到的激光的强度，计算在所述计测元件内流动的所述流通气体的所述氨的计测值。
2.权利要求1所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，还包括：
第1流量计，配置在所述变换装置的上游侧，且计测流入所述变换装置的所述流通气体的流量；以及
第2流量计，配置在所述变换装置的下游侧，且计测从所述变换装置排出的所述流通气体的流量，
所述控制装置基于所述第1流量计的计测结果、所述第2流量计的计测结果，修正计算所述流通气体的所述氨的计测值。
3.权利要求1或2所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述配管组件包括：
流入配管，流入所述流通气体；
第1配管，连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，并配置所述变换装置；
第2配管，与所述第1配管一同连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，且未配置所述变换装置；以及
三通阀，将所述第1配管的下游侧的端部、所述第2配管的下游侧的端部、所述计测元件的所述流通气体的流动方向的上游侧的端部连接，
所述控制装置
通过所述三通阀，将所述第1配管的下游侧的端部和所述计测元件的所述流通气体的流动方向的上游侧的端部连结，使所述第1流通气体流入所述计测装置，从而计测所述第1计测值，
并且通过所述三通阀，将所述第2配管的下游侧的端部和所述计测元件的所述流通气体的流动方向的上游侧的端部连结，使所述第2流通气体流入所述计测装置，计测所述第2计测值。
4.权利要求1或2所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述配管组件包括：
流入配管，在其内流入所述流通气体；
第1配管，连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，并配置所述变换装置；以及
第2配管，与所述第1配管一同连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，且未配置所述变换装置，
所述计测装置包括两个所述计测组件，一个所述计测组件在所述第1配管的所述流通气体的流动方向上配置在所述变换装置的下游侧，
另一个所述计测组件配置在所述第1配管中。
5.权利要求1或2所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述配管组件包括：
流入配管，流入所述流通气体；以及
保持配管，连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，并配置所述变换装置，
所述计测装置包括两个所述计测组件，一个所述计测组件在所述保持配管的所述流通气体的流动方向上配置在所述变换装置的下游侧，
另一个所述计测组件在所述保持配管的所述流通气体的流动方向上配置在所述变换装置的上游侧。
6.权利要求1～5中的任一项所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述变换装置是使氨化合物热解变为氨的热解层。
7.权利要求6所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述变换装置包括调节所述热解层温度的温度调节单元。
8.权利要求1或2所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
还包括对所述变换装置的变换动作的执行和停止进行切换的切换装置，
所述配管组件包括：
流入配管，流入所述流通气体；以及
保持配管，连接到所述流入配管的所述流通气体的流动方向的下游侧的端部，并配置所述变换装置，
所述计测装置的所述计测组件在所述保持配管的所述流通气体的流动方向上配置在所述变换装置的下游侧，
所述变换装置是使氨化合物热解变为氨的热解层，
所述切换装置是调节所述热解层温度的温度调节单元，
所述控制装置切换使所述变换装置执行变换动作的状态和使所述变换装置停止变换动作的状态，且切换向所述计测组件内流入所述第1流通气体的状态和流入所述第2流通气体的状态。
9.如权利要求8所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述切换装置通过所述温度调节单元，将所述流通气体加热到氨化合物分解的温度，变为使所述变换装置执行变换动作的状态，然后停止使所述流通气体的加热，变为使所述变换装置停止变换动作的状态。
10.如权利要求1～9中的任一项所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述变换装置还包括捕集所述氨化合物的捕集层。
11.如权利要求1～10中的任一项所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述计测组件使激光在保持所述变换装置的配管的内部穿过。
12.如权利要求1～11中的任一项所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述配管组件中流动从测定对象装置排出的所述流通气体的总量。
13.如权利要求1～10中的任一项所述的氨化合物浓度计测装置，其特征在于，
所述配管组件从流动测定对象装置排出的所述流通气体的总量的测定对象配管中，捕集一部分所述流通气体。
14.一种氨化合物浓度计测方法，用于计测在配管内流动的流通气体的氨化合物浓度，其特征在于，包括：
第1计测步骤，对于在所述配管内流动的流通气体中穿过了配置有将氨化合物变换为氨的变换装置的区域的第1流通气体，输出包含氨的吸收波长且近红外波长区域的激光，接收在第1流通气体流动的管道内穿过的所述激光，基于输出的激光的强度和由光接收单元接收到的激光的强度，计测所述第1流通气体所含的氨的浓度作为第1计测值；
第2计测步骤，对于在所述配管内流动的流通气体中未穿过配置有将氨化合物变换为氨的变换装置的区域的第2流通气体，输出包含氨的吸收波长且近红外波长区域的激光，接收在第2流通气体流动的管道内穿过的所述激光，基于输出的激光的强度和由所述光接收单元接收到的激光的强度，计测所述流通气体所含的氨的浓度作为第2计测值；以及
计算步骤，从所述第1计测值和所述第2计测值之间的差，计算所述流通气体所含的氨化合物浓度的计测值。
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