JP2017026345A - ガス成分検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス中に含まれる検出対象成分を、検出対象成分による測定光の吸光量に基づいて短時間に検出する。
【解決手段】ガス成分検出装置１００、２００、３００は、光源３と、検出部５と、信号出力部９５と、を備える。光源３は、検出対象成分と相互作用する波長範囲を少なくとも含む測定光Ｌ_ｍをダクト５０内に照射する。検出部５は、測定光Ｌ_ｍのうち、光散乱粒子Ｐ及び／又はダクト５０の内壁５１’により散乱及び／又は反射されてきた検出光Ｌ_ｄを検出する。信号出力部９５は、検出部５により検出された検出光Ｌ_ｄの強度に基づいて、ダクト５０内を流れるガスＳＧに検出対象成分が含まれるか否かの判定に用いられる判定信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス内の所定の成分の有無を検知するガス成分検出装置に関する。

近年、燃焼プラントなどからの排ガスに含まれる水銀などの有害物質を除去するシステムが知られている。例えば、煙道を流れる排ガス中に含まれる水銀の濃度を検出し、検出された水銀の濃度が所定濃度を超えたときに、水銀を取り除くための活性炭を煙道に投入するシステムが知られている。
上記のシステムにおいて排ガス中の水銀を検知するために、例えば特許文献１に開示されたような、排ガス中の水銀の吸光量から水銀の濃度を測定する水銀分析装置が用いられる。

特開２０１４−１２６５１１号公報

しかし、従来の水銀分析装置では、排ガスを吸光セルなどにサンプリングして水銀の濃度を測定するため、水銀の有無を判定するまでに時間がかかる。その結果、上記のシステムに従来の水銀分析装置を適用した場合、水銀を含む排ガスが発生してから活性炭を投入するまでにタイムラグがある。そのため、水銀を含む排ガスが煙道から排出されるのを止めるには、当該タイムラグを補う仕組みが別途必要になる。つまり、システムの構成が複雑になる。従って、上記のシステムにおいては、水銀を短時間に検出できる装置が望まれている。

本発明の目的は、ガス中に含まれる成分の検出を当該成分の吸光量に基づいて行うガス成分検出装置において、ガス中の成分の検出を短時間に行うことにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るガス成分検出装置は、ダクト内を流れるガスに含まれる検出対象成分の有無を検出するための装置である。ガス成分検出装置は、光源と、検出部と、信号出力部と、を備える。
光源は、検出対象成分と相互作用する波長範囲を少なくとも含む測定光をダクト内に照射する。検出部は、測定光のうち、ダクトの内壁及び／又はダクト内に存在する光散乱粒子により散乱及び／又は反射されてきた検出光を検出する。信号出力部は、検出部により検出された検出光の強度に基づいて、ダクト内を流れるガスに検出対象成分が含まれるか否かの判定に用いられる判定信号を出力する。
これにより、ダクトを流れるガスをサンプリングすることなく、当該ガス中の検出対象成分を短時間に検出できる。その結果、ガス中の検出対象成分の有無を判定するための信号を短時間に出力できる。

検出部は、検出光のうち、検出対象成分と相互作用する波長範囲の光である相互作用成分光を検出する第１検出部を有していてもよい。このとき、信号出力部は、相互作用成分光の強度に関する情報を含む信号を判定信号として出力する。
これにより、ダクトを流れるガス中に検出対象成分が含まれるか否かを判定するために必要な信号を、判定信号として出力できる。

ダクト内を流れるガスに検出対象成分が含まれると判定されるのは、相互作用成分光の強度の時間的な変化量が第１の値以上となった場合であってもよい。
これにより、１種類の信号のみから短時間に検出対象成分の有無を判定できる。

検出部は、検出光のうち、検出対象成分の存在により影響を受けない波長範囲の光であるバックグラウンド光を検出する第２検出部をさらに有していてもよい。この場合、信号出力部は、バックグラウンド光の強度に関する情報をさらに含む信号を、判定信号として出力する。
これにより、検出対象成分以外による影響と検出対象成分の存在による影響とを同時に測定し、これらの情報を判定信号に含めることができる。

ダクト内を流れるガスに検出対象成分が含まれると判定されるのは、相互作用成分光の強度とバックグラウンド光の強度との差が第２の値以上となった場合であってもよい。
これにより、検出対象成分の存在による影響のみを含む信号から、検出対象成分を精度良く検出できる。

上記のガス成分検出装置は、焦点をダクトの内壁に結ぶ集光部をさらに備えていてもよい。このとき、信号出力部は、検出光のうち、ダクトの内壁から反射及び／又は散乱された成分の強度に基づいて、検出対象成分の濃度を算出可能な信号を出力する。
これにより、ダクトを流れるガスに光散乱粒子がほとんど含まれない場合でも、検出光を検出できる。また、測定光のダクト内における光路長を一義的に決定できる。その結果、検出対象成分の有無のみでなく、その濃度も測定できる。

光源は、キセノンランプ、ＬＥＤ、又はレーザダイオードから選択されてもよい。これにより、適切な波長範囲の光を発生できる。

ガス中に含まれる検出対象成分を、検出対象成分による測定光の吸光量に基づいて短時間に検出できる。

第１実施形態に係るガス成分検出装置の構成を示す図。 キセノンランプの発光スペクトルを示す図。 制御部の構成を示す図。 焦点を内壁に結んだ状態を示す図。 第１強度と第２強度との差により水銀の有無を判定する方法を示す図。 第２実施形態に係るガス分析装置の構成を示す図。 第１強度のみから水銀の有無を判定する方法を示す図。 第３実施形態に係るガス成分検出装置の構成を示す図。

（１）第１実施形態
（１−１）ガス成分検出装置の構成
本実施形態のガス成分検出装置１００の構成を、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係るガス成分検出装置の構成を示す図である。本実施形態に係るガス成分検出装置１００は、焼却炉や化学プラントなどの煙道５０（ダクトの一例）を流れる排ガスＳＧ中の水銀（検出対象成分の一例）を検出するための装置である。
ガス成分検出装置１００は、筐体１を備える。筐体１は、ガス成分検出装置１００の本体を形成する。また、筐体１の開口部Ｏ１にはフランジ部１ａが形成されている。フランジ部１ａは、煙道５０の側壁５１の開口部Ｏ２に形成されたフランジ部５１ａと接続されている。これにより、筐体１は、筐体１の内部空間Ｓと煙道５０とが接続された状態にて、側壁５１に固定される。

ガス成分検出装置１００は、光源３を備える。光源３は、水銀と相互作用する波長範囲を少なくとも含む測定光Ｌ_ｍを発生する。本実施形態では、光源３は、筐体１の内部空間Ｓにおいて、光路変更部材３１の直下に配置される。これにより、光源３から発生した測定光Ｌ_ｍは、光路変更部材３１の反射面にて反射されて、煙道５０内に導入される。

この場合、例えば、光路変更部材３１の反射面を凹面又は凸面として、光源３から発生した測定光Ｌ_ｍを拡げるか又は集光して、煙道５０内に導入してもよい。例えば、煙道５０内を流れるガスに含まれるダストなどの光散乱粒子Ｐに向けて測定光Ｌ_ｍを照射する場合には、測定光Ｌ_ｍを拡げて導入できる。一方、煙道５０の内壁５１’（後述）に向けて測定光Ｌ_ｍを照射する場合には、測定光Ｌ_ｍを集光して導入できる。

本実施形態において、光源３はキセノンランプである。図２に示すように、キセノンランプからは、１９０ｎｍ〜６００ｎｍの広い波長範囲の光を発生できる。図２は、キセノンランプの発光スペクトルを示す図である。その結果、後述するように、複数の検出部（後述）のそれぞれの受光面に適切なバンドパスフィルタを配置することにより、１つの光源を用いて複数の波長範囲の光を同時に検出できる。
その他、光源３としては、水銀ランプ、紫外線領域の光を発生できるＬＥＤ又はレーザダイオード（ＬＤ）などを用いることもできる。

ガス成分検出装置１００は、検出部５を備える。検出部５は、検出光Ｌ_ｄ（後述）を検出する。本実施形態において、検出部５は、検出光Ｌ_ｄのうち水銀により吸光（相互作用の一例）される波長範囲（２５４ｎｍ近辺（図２））の光である相互作用成分光Ｌ_ｄ１を検出する第１検出部５ａと、水銀と相互作用しない波長範囲（例えば、４７０ｎｍ近辺（図２））の光であるバックグラウンド光Ｌ_ｄ２を検出する第２検出部５ｂと、を有する。

第１検出部５ａは、紫外線領域の光を検出可能なフォトダイオード又は光電子増倍管である。第１検出部５ａは、筐体１の内部空間Ｓにおいて、測定光Ｌ_ｍが煙道５０内に導入される光路軸Ａ（図１）上の、光路変更部材３１よりも煙道５０に遠い位置に配置される。第１検出部５ａが相互作用成分光Ｌ_ｄ１のみを検出可能とするために、第１検出部５ａの受光面には、相互作用成分光Ｌ_ｄ１のみを透過可能な第１バンドパスフィルタＢＰ１が配置されている。
これにより、第１検出部５ａは、例えば、水銀に吸光される波長を中心とした±５ｎｍ（例えば、２５４ｎｍ±５ｎｍ）の波長範囲の光を相互作用成分光Ｌ_ｄ１として検出できる。

一方、第２検出部５ｂは、バックグラウンド光Ｌ_ｄ２を検出可能なフォトダイオード又は光電子増倍管である。第２検出部５ｂは、筐体１の内部空間Ｓにおいて、第１検出部５ａと光路変更部材３１との間に配置されたビームスプリッタＢＳにより分岐された光を検出可能な位置に配置されている。第２検出部５ｂがバックグラウンド光Ｌ_ｄ２のみを検出可能とするために、第２検出部５ｂの受光面には、バックグラウンド光Ｌ_ｄ２のみを透過可能な第２バンドパスフィルタＢＰ２が配置されている。
これにより、第２検出部５ｂは、例えば、水銀と相互作用しない波長を中心とした±５ｎｍ（例えば、４７０ｎｍ±５ｎｍ）の波長範囲の光をバックグラウンド光Ｌ_ｄ２として検出できる。

検出部５が第１検出部５ａと第２検出部５ｂとを有することにより、相互作用成分光Ｌ_ｄ１とバックグラウンド光Ｌ_ｄ２とを同時に検出できる。

ガス成分検出装置１００は、集光部７を備える。集光部７は、屈折又は反射を利用して煙道５０内の所定の位置に焦点Ｆを結ぶものである。集光部７は、例えば、図示しない駆動機構により光路軸Ａ上にて移動可能なレンズ又はレンズの集合体である。その他、集光部７を凹面鏡により構成することもできる。集光部７をレンズと凹面鏡との組み合わせにより構成してもよい。集光部７は、筐体１の内部空間Ｓにおいて、検出部５よりも煙道５０に近く、光路変更部材３１よりも煙道５０に遠い側に設けられている。これにより、集光部７は、煙道５０内の所定の位置に焦点Ｆを結ぶことができる。

上記のように、光源３と、検出部５と、集光部７とを、１つの筐体１内に配置することにより、温度変動などにより光源３と検出部５と集光部７との配置関係がずれることを抑制できる。その結果、検出部５において検出光Ｌ_ｄを検出できなくなることを回避できる。
なお、図１に示すように、本実施形態において、筐体１は、煙道５０中の排ガスＳＧの流れに対して垂直になるよう側壁５１に固定されている。しかし、これに限られず、筐体１を排ガスＳＧの流れに対して斜めになるように固定してもよい。

ガス成分検出装置１００は、制御部９を備える。制御部９は、ガス成分検出装置１００の各構成要素を制御する。制御部９は、排ガスＳＧ中に検出対象成分が含まれるか否かを判定するために必要な信号を出力する。制御部９の詳細については、後ほど詳しく説明する。

ガス成分検出装置１００は、測定光Ｌ_ｍ及び検出光Ｌ_ｄを透過可能な部材である光学窓ＯＷを備えていてもよい。光学窓ＯＷは、筐体１の開口部Ｏ１を塞ぐように配置される。これにより、光源３、検出部５、集光部７などが排ガスＳＧにより汚染されることを回避できる。
ガス成分検出装置１００は、パージガスＧ_Ｐを煙道５０内の光学窓ＯＷの近辺に供給するパージガス導入部１０を備えていてもよい。これにより、光学窓ＯＷの光散乱粒子Ｐなどによる汚染を抑制できる。

（１−２）制御部の構成
次に、制御部９の構成について図３を用いて説明する。図３は、制御部の構成を示す図である。制御部９は、ＣＰＵと、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭなど）と、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータなどの各種インターフェースとを備えたコンピュータシステムである。以下に説明する制御部９の各機能の一部又は全部は当該コンピュータシステムにより動作可能なプログラムにより実現されていてもよい。当該プログラムは記憶装置に記憶されてもよい。制御部９の各機能の一部又は全部は、カスタムＩＣにより実現されていてもよい。

制御部９は、光源制御部９１を有する。光源制御部９１は、外部からの光源制御指令に基づいて、光源３の動作開始及び停止や、測定光Ｌ_ｍの強度を制御する。
制御部９は、集光制御部９３を有する。集光制御部９３は、外部からの集光制御指令に基づいて、集光部７のレンズ及び／又は凹面鏡を光路軸Ａ上にて移動させる。

制御部９は、信号出力部９５を有する。信号出力部９５は、排ガスＳＧ中に水銀が含まれるか否かを判定可能な判定信号を出力する。具体的には、信号出力部９５は、検出部５にて検出した検出光Ｌ_ｄの強度に基づいた電気信号（電圧値又は電流値）を、検出光Ｌ_ｄの強度を示す数値データなどに変換し、当該数値データを判定信号として外部へ出力する。

信号出力部９５は、検出光Ｌ_ｄの強度に基づいて、排ガスＳＧ中の水銀の濃度を算出可能な信号を生成して出力可能となっていてもよい。これにより、排ガスＳＧ中の水銀の有無の検出のみでなく水銀濃度の測定も可能となる。

制御部９が上記の構成を有することにより、ガス成分検出装置１００は、水銀の有無を判定できる信号を外部へと出力できる。
なお、制御部９は、判定部９７を有していてもよい。判定部９７は、信号出力部９５からの判定信号に基づいて、排ガスＳＧ中に水銀が含まれているか否かを判定し、判定結果を検出信号として外部へ出力する。水銀の有無の具体的な判定方法については、後ほど詳しく説明する。
なお、この実施形態では判定部９７は制御部９内に配置されているが、判定部９７は制御部９の外部のシステムに設けられ、制御部９が判定信号を当該外部のシステムに出力するようにしてもよい。

（１−３）ガス成分検出装置の動作
次に、本実施形態に係るガス成分検出装置１００の動作を説明する。水銀の検出の開始前に、まず、集光制御部９３によって集光部７を制御し、煙道５０内の所望の位置に焦点Ｆを結ぶ。焦点Ｆの位置は、例えば、排ガスＳＧ中の光散乱粒子Ｐの濃度が高いときには煙道５０の手前側（筐体１が取り付けられた側）に設定され、光散乱粒子Ｐの濃度が低いときには煙道５０の奥側に設定される。
その他、排ガスＳＧ中に光散乱粒子Ｐがほとんど存在しない場合には、図４に示すように、焦点Ｆを側壁５１の煙道５０側の表面（内壁５１’と呼ぶ）に結ぶ。図４は、焦点を内壁に結んだ状態を示す図である。これにより、測定光Ｌ_ｍを散乱させる光散乱粒子Ｐがほとんど存在しない場合であっても、内壁５１’にて反射して煙道５０を通過した測定光Ｌ_ｍを検出光Ｌ_ｄとして検出できる。

また、内壁５１’にて反射した測定光Ｌ_ｍの光路長は一義的に決定できる。従って、内壁５１’にて反射した測定光Ｌ_ｍを検出光Ｌ_ｄとして検出することにより、当該検出光Ｌ_ｄの強度から、排ガスＳＧ中の水銀濃度も同時に測定できる。
内壁５１’にて反射した測定光Ｌ_ｍの光路長は、パージガスＧ_Ｐを光学窓ＯＷの近辺に導入しない場合には、フランジ部１ａとフランジ部５１ａとの接続部分から、フランジ部１ａ、５１ａの接続部分とは反対側の内壁５１’までの距離Ｗ_１（図４）の２倍（２Ｗ_１）となる。
一方、パージガスＧＰが光学窓ＯＷの近辺に導入される場合、内壁５１’にて反射した測定光Ｌ_ｍの光路長は、煙道５０の幅Ｗ_２（図４）の２倍（２Ｗ_２）となる。なぜなら、パージガスＧＰが導入される場合、フランジ部５１ａの空間部分には、排ガスＳＧがほとんど存在しないからである。

その後、光源制御部９１が光源３を制御することで、測定光Ｌ_ｍを煙道５０内に向けて照射する。煙道５０内へ導入された測定光Ｌ_ｍは、煙道５０内を通過中に一部が排ガスＳＧ中の水銀により吸光される。また、測定光Ｌ_ｍは、排ガスＳＧ中に含まれる光散乱粒子Ｐ及び／又は内壁５１’によって、散乱及び／又は反射される。この結果、測定光Ｌ_ｍは、煙道５０内においてその進行方向を変えられて、一部が筐体１へと戻ってくる。検出部５は、煙道５０内を通過中に水銀により吸光されることなく筐体１へと戻ってきた測定光Ｌ_ｍを、検出光Ｌ_ｄとして検出している。検出光Ｌ_ｄは、集光部７により集められた、焦点Ｆから煙道５０の開口部Ｏ２までの筐体１へ戻ってきた測定光Ｌ_ｍを主に含んでいる。

検出部５にて検出光Ｌ_ｄが検出されると、信号出力部９５が、水銀の有無を判定するための判定信号を生成し外部へ出力する。本実施形態においては、相互作用成分光Ｌ_ｄ１の第１強度Ｉ_ｄ１に関する情報と、バックグラウンド光Ｌ_ｄ２の第２強度Ｉ_ｄ２に関する情報とを含む信号が、判定信号として生成される。

次に、判定部９７又は外部のシステムが、信号出力部９５から入力した判定信号に基づいて、排ガスＳＧ中に水銀が含まれているか否かを判定する。本実施形態では、水銀による影響のみを含んだ情報から有無を判定する。例えば、図５に示すように、第２強度Ｉ_ｄ２と第１強度Ｉ_ｄ１との差Ｉ_ｄ２−Ｉ_ｄ１が、第２の値Ｔｈ２以上となった場合に、排ガスＳＧ中に水銀が含まれていると判定する。図５は、第１強度と第２強度との差により水銀の有無を判定する方法を示す図である。

なお、第２強度Ｉ_ｄ２と第１強度Ｉ_ｄ１との差として、当該２つの強度の比（例えば、Ｉ_ｄ１／Ｉ_ｄ２）を用いてもよい。上記の第２の値Ｔｈ２は、第２強度Ｉ_ｄ２と第１強度Ｉ_ｄ１との差の定義などに基づいて、適切な値に設定されることが好ましい。

一方、内壁５１’にて反射及び／又は散乱された測定光Ｌ_ｍを検出光Ｌ_ｄとして検出して水銀の濃度も測定する場合には、信号出力部９５は、例えば、第１強度Ｉ_ｄ１と第２強度Ｉ_ｄ２との比（Ｉ_ｄ１／Ｉ_ｄ２）を水銀の濃度を算出可能な信号として、外部へ出力する。これにより、制御部９又は外部のシステムは、ランベルト・ベールの法則を用いて、光路長を２Ｗ_１又は２Ｗ_２とし、信号出力部９５から入力した上記の水銀の濃度を算出可能な信号を水銀による吸光量とすることにより、水銀の濃度を算出できる。

上記のように、水銀に吸光されず進行方向を変えられて筐体１まで戻ってきた測定光Ｌ_ｍを検出光Ｌ_ｄとして検出している。これにより、排ガスＳＧをサンプリングすることなく、排ガスＳＧが測定光Ｌ_ｍの光路軸Ａを通過したタイミングにて、直ちに水銀の有無を示す判定信号及び／又は検出信号を出力できる。
第２強度Ｉ_ｄ２と第１強度Ｉ_ｄ１との差に基づいて水銀の有無を判定することにより、水銀の有無の影響のみを含んだ情報から、水銀の有無を精度よく判定できる。

（２）第２実施形態
上記の第１実施形態においては、検出部５は第１検出部５ａと第２検出部５ｂとを備えていた。しかし、これに限られず、第２実施形態に係るガス成分検出装置２００では、図６に示すように、検出部５は第１検出部５ａのみを有する。図６は、第２実施形態に係るガス分析装置の構成を示す図である。
この場合、信号出力部９５は、相互作用成分光Ｌ_ｄ１の第１強度Ｉ_ｄ１に関する情報のみを含む判定信号を生成し出力する。

第２実施形態においては、第１強度Ｉ_ｄ１の時間的な変化量Ｓ_Ｄが、水銀の存在によるものか、あるいは、その他の影響によるものかを判別して、水銀の有無を判定する。
例えば、図７に示すように、第１強度Ｉ_ｄ１の時間的な変化量Ｓ_Ｄ（ΔＩ_ｄ１／ΔＴ）が、第１の値Ｔｈ１以上となったときに、排ガスＳＧ中に水銀が含まれていると判定する。図７は、第１強度のみから水銀の有無を判定する方法を示す図である。この場合、第１の値Ｔｈ１は、バックグラウンド光Ｌ_ｄ２の第２強度Ｉ_ｄ２の時間的な変化量Ｓ_Ｂ（ΔＩ_ｄ２／ΔＴ）の最大値よりも大きな値とすることが好ましい。
その他、時間的な変化量Ｓ_Ｄが第１の値Ｔｈ１以上である状態が所定の時間以上連続した場合に、排ガスＳＧ中に水銀が含まれていると判定してもよい。
このように、第１強度Ｉ_ｄ１に関する情報のみからでも、排ガスＳＧ中の水銀の有無を短時間に判定できる。

（３）第３実施形態
上記の第１実施形態及び第２実施形態においては、測定光Ｌ_ｍは排ガスＳＧの流れに対して垂直に導入され、検出部５は、排ガスＳＧの流れに対して垂直な方向に戻ってきた測定光Ｌ_ｍを検出光Ｌ_ｄとして検出していた。
しかし、これに限られず、第３実施形態に係るガス成分検出装置３００においては、図８に示すように、測定光Ｌ_ｍが、排ガスＳＧの流れに垂直な方向に対して第１角度θ_１の角度を有して導入されている。検出部５は、排ガスＳＧの流れに垂直な方向に対して第２角度θ_２の角度を有して戻ってきた測定光Ｌ_ｍを検出光Ｌ_ｄとして検出している。図８は、第３実施形態に係るガス成分検出装置３００の構成を示す図である。
上記の場合、検出部５にてより強度の強い検出光Ｌ_ｄを検出するために、第１角度θ_１と第２角度θ_２とを等しくするのが好ましい。第１角度θ_１と第２角度θ_２は、それぞれ、調整可能となっていてもよい。

測定光Ｌ_ｍの導入角度と検出光Ｌ_ｄの検出角度とを、排ガスＳＧの流れに対して垂直な角度からずらすことにより、測定光Ｌ_ｍの煙道５０内での光路長を、光散乱シミュレーションなどにより、比較的簡単に決定できる。その結果、水銀の検出と濃度の測定とを同時に実行できる。
また、測定光Ｌ_ｍの導入角度と検出光Ｌ_ｄの検出角度とを、排ガスＳＧの流れに対して垂直な角度からずらした場合には、光源３と検出部５（及び集光部７）とを、個別の筐体に収納して、それぞれを側壁５１に個別に取り付けることもできる。

（４）他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（Ａ）検出対象成分の他の実施形態
上記の第１〜第３実施形態においては、水銀を検出対象成分としていたが、検出部５にて検出する相互作用成分光Ｌ_ｄ１及び／又はバックグラウンド光Ｌ_ｄ２の波長範囲を適宜変更することにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水、一酸化炭素（ＣＯ）など他の成分を検出対象成分とできる。

（Ｂ）光源の制御についての他の実施形態
上記の第１〜第３実施形態において、光源３は、時間的に変化しない波長範囲の測定光Ｌ_ｍを発生していた。しかし、これに限られず、特に光源３をＬＤなどのレーザにより構成した場合には、光源３であるＬＤに入力する電流／電圧を時間的に変化させることにより、測定光Ｌ_ｍの波長範囲を時間的に変化できる。この場合には、第１バンドパスフィルタＢＰ１及び／又は第２バンドパスフィルタＢＰ２は不要となる。
ＬＤなどにより測定光Ｌ_ｍの波長範囲を時間的に変化する場合には、相互作用成分光Ｌ_ｄ１及びバックグラウンド光Ｌ_ｄ２を、それぞれ、例えば、測定対象成分と相互作用する波長を中心とした±０．５ｎｍの波長範囲の光、及び、測定対象成分と相互作用しない波長を中心とした±０．５ｎｍの波長範囲の光とできる。

本発明は、ガス中に含まれる成分の検出を吸光量に基づいて行うガス成分検出装置に広く適用できる。

１００、２００、３００ ガス成分検出装置
１ 筐体
１ａ フランジ部
３ 光源
３１ 光路変更部材
５ 検出部
５ａ 第１検出部
５ｂ 第２検出部
７ 集光部
９ 制御部
９１ 光源制御部
９３ 集光制御部
９５ 信号出力部
９７ 判定部
１０ パージガス導入部
５０ 煙道
５１ 側壁
５１’ 内壁
Ｏ１、Ｏ２ 開口部
５１ａ フランジ部
ＢＰ１ 第１バンドパスフィルタ
ＢＰ２ 第２バンドパスフィルタ
ＢＳ ビームスプリッタ
ＯＷ 光学窓
Ａ 光路軸
Ｆ 焦点
Ｐ 光散乱粒子
ＳＧ 排ガス
Ｇ_Ｐ パージガス
Ｌ_ｍ 測定光
Ｌ_ｄ 検出光
Ｌ_ｄ１ 相互作用成分光
Ｉ_ｄ１ 第１強度
Ｌ_ｄ２ バックグラウンド光
Ｉ_ｄ２ 第２強度
Ｓ_Ｂ、Ｓ_Ｄ 時間的な変化量
Ｔｈ１ 第１の値
Ｔｈ２ 第２の値
θ_１ 第１角度
θ_２ 第２角度
Ｗ_１ 距離
Ｗ_２ 煙道の幅

Claims (8)

1. ダクト内を流れるガスに含まれる検出対象成分の有無を検出するための装置であって、
   前記検出対象成分と相互作用する波長範囲を少なくとも含む測定光を前記ダクト内に照射する光源と、
   前記測定光のうち、前記ダクトの内壁及び／又は前記ダクト内に存在する光散乱粒子により散乱及び／又は反射されてきた検出光を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された検出光の強度に基づいて、前記ダクト内を流れるガスに前記検出対象成分が含まれるか否かの判定に用いられる判定信号を出力する信号出力部と、
   を備えたガス成分検出装置。
2. 前記検出部は、前記検出光のうち、前記検出対象成分と相互作用する波長範囲の光である相互作用成分光を検出する第１検出部を有し、
   前記信号出力部は、前記相互作用成分光の強度に関する情報を含む信号を前記判定信号として出力する、
   請求項１に記載のガス成分検出装置。
3. 前記ダクト内を流れるガスに前記検出対象成分が含まれると判定されるのは、前記相互作用成分光の強度の時間的な変化量が第１の値以上となった場合である、請求項２に記載のガス成分検出装置。
4. 前記検出部は、前記検出光のうち、前記検出対象成分の存在により影響を受けない波長範囲の光であるバックグラウンド光を検出する第２検出部をさらに有し、
   前記信号出力部は、前記バックグラウンド光の強度に関する情報をさらに含む信号を、前記判定信号として出力する、
   請求項２に記載のガス成分検出装置。
5. 前記ダクト内を流れるガスに前記検出対象成分が含まれると判定されるのは、前記相互作用成分光の強度と前記バックグラウンド光の強度との差が第２の値以上となった場合である、請求項４に記載のガス成分検出装置。
6. 前記測定光の焦点を前記ダクトの内壁に結ぶ集光部をさらに備え、
   前記信号出力部は、前記検出光のうち、前記ダクトの内壁から反射及び／又は散乱された成分の強度に基づいて、前記検出対象成分の濃度を算出可能な信号を出力する、
   請求項１〜５のいずれかに記載のガス成分検出装置。
7. 前記検出対象成分は水銀である、請求項１〜６のいずれかに記載のガス成分検出装置。
8. 前記光源は、キセノンランプ、ＬＥＤ、又はレーザダイオードから選択される、請求項１〜７のいずれかに記載のガス成分検出装置。

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