JPS598772B2 - アンモニアガス分析計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、脱硝プラントあるいは脱硫プラント等の煙道
排ガス中のアンモニアガス濃度を瞬間的に、直接的に、
連続で自動測定を行う分散式紫外線吸収法によるアンモ
ニアガス分析計に関するものである。

環境行政のＮＯｘ規制と相まつて脱硝プラントの本格的
大規模使用も目前にせまつている。

脱硝はアンモニアを用いてＮＯｘを水と窒素に還元する
乾式脱硝法が主流である。この脱硝法では過剰なアンモ
ニアが大気へ放出されるので新たな大気汚染の原因とな
る。また過剰なアンモニアの放出はアンモニアの大量使
用となり、脱硝装置の運転コストのアツプにつながる。
そこで公害防止の立場から、リーク・アンモニアを常時
モニタする必要がある。またリーク・アンモニアをモニ
タしながらアンモニアの注入量をコントロールしてアン
モニアの消費を低く押さえようとする意向が強い。こう
した状況から排煙中アンモニア自動計測器の需要が高ま
つて来た。従来のアンモニア自動計測器には、溶液導電
率法を採用したもの、化学発光法に基ずくもの、赤外吸
収を利用したもの（非分散赤外線吸収法）等がある。

溶液導電率法は、前段にスタラバ一を配置して妨害ガス
を化学的に処理する必要がある。またガス中の水分の影
響も大きいので冷却し除湿している。このためこれらの
部分でＮＨ３の損失があり真値を損う。化学発光法はＮ
Ｏ単成分しか測定できないため、排ガス中のＮＨ３をコ
ンバータでＮＯに変換し、既存ＮＯとの合量として測定
した後、その合量から既存ＮＯ量を差し引いてＮＨ３量
を測定することが行われている。この種の手法では、Ｎ
Ｈ３ガスが短時間に１００％目的成分へ変換されるかど
うか、また変換効率が次第に低下する等、また非分散赤
外線吸収法では感度の点で問題がある。

また両者は湿度の影響も大きいため前段で除湿する必要
があり、ＮＨ３の損失が生じる点は溶液導電率法と同様
である。また本発明と技術的に似たものに高次導関数法
（高次微分法）と呼ばれるものがある。この高次導関数
法は、分光器の入ロスリツトまたは出口スリツトのいず
れかを振動させて光学的にスペクトルの微分値を測定し
ながら、さらに分光器の回折格子を時間とともに回転さ
せて波長走査をすることによつて吸収スペクトルを微分
した微分スペクトル（一般には２次微分スペクトル）を
求め、この微分スペクトルの山と谷との差より定量する
方法である。

試料ガス中に不純物が混つていない場合は高次導関数法
で測定できるが、煙道排ガスのように、一酸化窒素や亜
硫酸ガス等の不純物が多い試料ガスを対象にすると、そ
れら不純物ガスの吸収スベクトルの重なりによる影響を
受け、アンモニアガス濃度の正しい測定ができない。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消して、煙道排ガス
中などの不純ガス中に含まれているアンモニアガス濃度
を直接的に瞬間値測定を行う、正確な自動連続アンモニ
アガス分析計を提供することを目的としており、試料ガ
スの紫外線吸収を利用する分散式紫外線吸収法を変形し
た自己変調光吸収法を原理とするアンモニアガス分析計
であり、高温状態の試料ガスの紫外線吸収を測定するた
めに光吸収セルを高温に加熱したことを特徴とし、さら
に、煙道排ガス中に多く含まれているＳＯ２の干渉を除
去したことを特徴とするアンモニア分析計である。

まず、本発明によるアンモニアガス分析計に採用されて
いる測定原理である自己変調光吸収法を説明しておく。

第１図に示したように被測定ガスの吸収ピークλ。の両
端λ１とλ２との間で周波数ωの波長変調をかけると、
被測定ガスの存在によつて周波数２ωの光強度変調信号
が得られる。この光強度変調信号の振幅がガス濃度に比
例するので、この振幅よりガス濃度を決定するという方
法である。第１図において、λ軸は波長を、Ｉ軸は透過
光強度を、またｔ軸は時間を表わす。図中、曲線Ａは吸
収スペクトルであり、ωｔは波長変調信号、２ωｔは光
強度変調信号である。これを実際に行うには、すなわち
波長変調のかけ方は第２図に示したように分光器の出口
スリツトを図の矢印方向に往復振動させることによつて
行える。

第２図において１２０は分光器であり、１２１は入ロス
リツト、１２２はコリメータ鏡、１２３はコレクター鏡
、１２４は波長分散素子である回折格子、１２５は出口
スリツト、１２６は光電子増倍管であり、１２ｒは分光
器内の光軸を表わす。図中、Ａで示した矢印の方向に出
口スリツト１２５が往復振動をすると、出口スリツト１
２５を通過する光束は破線イと破線口で囲まれた斜線部
分を出口スリツ口２５の振動と共に動く。破線イの光束
を第１図の波長λ１に対応させ、破線口の光束を波長λ
２に対応させることにより波長λ１と波長λ２との間で
波長変調をかけることができる。波長変調は出口スリツ
トを固定して入ロスリツトを振動させても行えるし、ま
た、入ロスリツトおよび出口スリツトとも固定し分光器
内部に振動ミラーを設けて分光器内の光軸を振つてやつ
ても波長変調をかけることができる。

したがつて本発明は、これらの波長変調を掛ける方法を
限定しない。次にアンモニアガスの常温における、紫外
線吸収スペクトルは第３図に示すとおりである。

図において、横軸のλは波長を表わし単位はＮｍであり
、縦軸のａは吸収強度を表わしている。単線Ａがアンモ
ニアガスの紫外線吸収スペクトルであり、２１５ｎｍを
越えるとほとんど吸収はなくなる。２００ｎｍより短波
長側に強い吸収があるが、２００ｎｍより短波長側の吸
収波長を測定波長とすると、空気中の酸素の吸収や炭化
水素特に不飽和炭化水素、芳香族炭化水素の吸収により
妨害影響を受けて好ましくない。

そこで２００ｎｍより長波長側の吸収波長を測定波長に
しなければならないが、２００ｎｍより長波長側では煙
道排ガス中に多く含まれている一酸化窒素や亜硫酸ガス
の吸収による妨害影響を受ける。すなわち、一酸化窒素
および亜硫酸ガスの吸収スペクトルは第４図に示す通り
であり、同図より一酸化窒素は、２０５ｎｍ，２１５ｎ
ｍ，２２６ｎｍ付近に吸収が存在しており、これらの吸
収を避けない限りアンモニア分析値に妨害影響があるこ
とがわかる。しかしながら、一酸化窒素のこれらの吸収
を避けた波長を測定波長としても必ずしも妨害影響がゼ
ロになるわけではない。

アンモニアガスの吸収波長のうち、一酸化窒素の吸収と
重ならない波長は２０１ｎｍ，２０９ｎｍ，２１３ｎｍ
，２１７ｎｍなどであるが、実験的に確めたところ、２
０１ｎｍ，２１３ｎｍ，２１７ｎｍは一酸化窒素の妨害
影響が大きく、測定波長にするには好ましくない。第５
図に、各成分ガスについて得られた自己変調光吸収信号
の大きさ（波長特性）を示した。第５図より、一酸化窒
素の妨害影響の小さい波長は、２１０ｎｍ付近（図中Ａ
）かもしくは２２０ｎｍ付近（図中Ｂ）しかないことが
わかる。筆者等は先に、本件に関連した特願昭５２一９
４００１を出願したが、本発明は２２０ｎｍ付近のＢ点
（２１９ｎｍ）を測定波長とする点が特徴の１つである
。

ただし、このＢ点（２１９ｎｍ）は第６図に示したよう
にアンモニアガスの吸収ピークである２１７ｎｍ（図中
λ，）と２２１ｎｍ（図中λ２）の中間の波長であり、
アンモニアガスの吸収スペクトルが周期的であることを
利用したものである。

第６図において、横軸λは波長を示し、縦軸１は透過光
強度を示す。

曲線Ａはアンモニアガスの吸収スペクトルであり、点Ｐ
１は波長λ１（２１７ｎｍ）における吸収ピーク、Ｐ２
は波長λ２（２２１ｎｍ）における吸収ピークを示す。
波長Ｂは第５図における波長Ｂと同一波長である。また
、２１７ｎｍと２２１ｎｍの吸収は常温のガスでは非常
に弱く、したがつて常温抹態でＢ点を測定波長とすると
アンモニアの感度が非常に悪く、相対的に一酸化窒素、
亜硫酸ガスの妨害影響が大きくなり好ましくない。

第５図の実験結果は２００℃のガス温度のものであり、
２１９ｎｍを測定波長とする限り２００℃程度の高温状
態のガスを測定しなければならないことが第５図の実験
結果より明らかになつたことであり、本発明の不可欠の
要素であると同時に前記の測定波長の２１９ｎｍの限定
も実験結果より得られた本発明の主要な要素であること
が理解できよう。また、吸収スペクトルは分光器の入ロ
スリツト幅または出口スリツト幅によつて形状が変わる
。

これはスリツト幅を拡くすると、分解能が悪くなり、急
峻なスペクトルがなまされるためである。そのために一
般的には、スリツト幅をある程度狭くして分解能を上げ
て分光器を使用するが、亜硫酸ガスの妨害影響を小さく
するために、本発明では次に示すような工夫をした。す
なわち、亜硫酸ガスの吸収スペクトルはほぼ２ｎｍの周
期性があるので、両方のスリツト幅を波長換算で２ｎｍ
にして亜硫酸ガスの吸収スペクトルをほぼ平担にした。
これは第７図に示したように２ｎｍの幅のスリツトで吸
収スペクトルをとらえるかぎり、光強度はスリツトをλ
方向に移動させても全く変わらないということをうまく
利用したものである。すなわち、第７図でスリツト幅Ｓ
がスペクトルＡの周期Ｔに等しい時、スリツトを波長λ
方向へ移動させても、スリツトを通過する全光量１ｓ（
図中黒色部）は変わらないことによる。第５図の実験結
果は入ロスリツトおよび出口スリツトとも１．２ｎｍの
スリツト幅（波長換算値）であり、これより幅の狭いス
リツトでは亜硫酸ガスの妨害影響が大きくなり好ましく
ない。またスリツト幅が２．０ｎｍ以上になると今度は
アンモニアの感度が著しく低下するのでスリツト幅は波
長換算値で１．２ｎｍ〜２．０ｎｍが良い。このように
スリツト幅を選択すると亜硫酸ガスのアンモニア測定値
に対する妨害影響の干渉係数は１／２０程度に小さくな
る。すなわち亜硫酸ガスが１０００醒以下に対して、ア
ンモニアの指示値が５０ＰＰ１程度真値からはずれる程
度の妨害影響になる。しかしながら、石炭焚きのボイラ
ーやＣ重油焚きのボイラー等では、前にも述べたように
亜硫酸ガス濃度が６００ＰＦ〜１０００Ｐｉ１にもなる
から、亜硫酸ガスの妨害影響をもつと小さくしなければ
ならない。

そこで本発明では次のようにしてさらに妨害影響を小さ
くした。

すなわち亜硫酸ガスの吸収スベクトルは略２ｎｍの周期
性であるのに対して、アンモニアガスの吸収スペクトル
は略４ｎｍの周期性を備えているという性質を利用する
のである。いま第８図に示したように、振幅が波長換算
値で４ｎｍの周波数ωなる波長変調をかけると、亜硫酸
ガスの吸収玄ベクトルによつて生じる光強度変調信号の
周波数が４ωになることを利用する。すなわち、亜硫酸
ガスの吸収スペクトルの周期的な幅２ｎｍの２倍の振幅
で変調をかけることによつて、自己変調信号を２ωでな
く４ωとすることにより、電気回路による４ω信号の除
去を可能にすることができるのである。バンドパスフイ
ルタの設計から見れば、この振幅は４ｎｍに限定されず
それ以上の６ｎｍでも８ｎｍでも良いように思われるが
、アンモニアガスの吸収スペクトルの幅が４ｎｍである
から振幅をこれ以上にすることはアンモニアガスの自己
変調信号をも衰弱させることになるので意味をなさない
。また、振幅を亜硫酸ガスのスペクトル幅の２ｎｍより
小さくすることも亜硫酸ガスの感度減少に比べてアンモ
ニアガスの感度減少の方が著しく大きくなり、したがつ
て妨害影響が大きくなつてしまい効果がない。実際には
振幅は必ずしも亜硫酸ガスの吸収スペクトルの周明的な
幅２ｎｍの２倍である必要は無く、第５図の実験では変
調振幅は３．４ｎｍである。アンモニアガスの測定波長
を前記のＢ点（２１９ｎｍ）とし、分光器のスリツト幅
を前記の１．２ｎｍ１変調振幅を３．４ｎｍとしても、
亜硫酸ガスの妨害影響（干渉）は完全には無くならない
。注意すべき点は、亜硫酸ガスの濃度に比例１して干渉
が増大するというのではなく、約１０００ＰＦ１（１７
）亜硫酸ガス濃度について粉声程度であり、しかもその
１０００購付近の亜硫酸ガス濃度では比較的平坦な関数
の干渉値となることである。上記の条件での亜硫酸ガス
の干渉を第９図に示した。

第９図において、横軸Ｎは亜硫酸ガス濃度を示し、縦軸
のは測定器のアンモニアガス濃度としての出力を示す。
すなわち、測定しようとするガス中に亜硫酸ガスが存在
すると、第９図の干渉曲線Ｋに対応した出力が生じてし
まう。この干渉は重畳の原理が成り立つものである。た
とえば、アンモニアガスが２５匹存在し、亜硫酸ガスが
４００ｐｐｍ同時に存在するようなガスを測定すると、
亜硫酸ガス濃度４００ＰＰ０１（図中Ｎ２）に対応した
出力５ＰＦ（図中Ｃ）が重畳され、測定器出力は３０Ｐ
Ｉ１となる。ただし、第９図の干渉曲線は設定した波長
変調の中心波長（第６図の波長Ｂ）に依存するものであ
り、第９図の例は２１９．６ｎｍで観測したものである
。

また、この干渉曲線はスリツト幅、スリツト振幅にも依
存するが、いずれにしても近似式に表せばＫ＝ａ（Ｎ−
ｂ）２＋Ｄ と表すことのできる曲線である。

前述の測定値出力３０ＰＰ１はアンモニアの真値（２５
ＰＦ）ではないので、この分の補正をする必要がある。

この補正は、亜硫酸ガス濃度を同時に測定しながら、重
畳された干渉分を演算除去する方法により行・うことが
できる。また、亜硫酸ガスの濃度範囲が２００ＰＰ１（
第９図中Ｎ１）と４００ｐＩｍ（第９図中Ｎ２）との間
で変動する場合は、干渉分の変動が慣−（第９図中Ｃ）
と７嘔（第９図中Ｄ）との間で変動し、その変動幅は２
１）Ｐｌと小さいから、常に一定値６ＰＩＵを差し引い
たものをアンモニア出力とすることによつて±１ＰＩ１
の正確さでアンモニｙア濃度の測定が行える。

以下、本発明の実施例について図面によつて説明する。

第１０図は、アンモニアガス分析計の第一実施例であつ
て、煙道排ガス用の自動連続アンモニア分析計である。

排ガスは、煙道１に挿入されたサンプリングプローブ１
０より吸引ポンプ１２によつて吸引され除塵フイルタ一
１１で除塵され光吸収セル１１０に連続的に導入されて
いる。

この光吸収セル１１０には、セル加熱ヒータ１１３が巻
かれており、温度制御装置１１４のＰＩＤ制御により光
吸収セル１１０の内部のガス温度を約２０『Ｃに設定し
、アンモニアガスの吸収が２１７ｎｍおよび２２１ｎｍ
で強くなるようにしてある。一方光源１０１から放射さ
れた光はコリメータレンズ１０２によつて平行光束にさ
れた後に、光吸収セルの入射窓１１１より光吸収セル１
１０内に入射し、出射窓１１２より出射する。

出射窓１１２より出射した平行光束はコレクタレンズ１
０４によつて分光器の入ロスリツト１２１に集光され分
光器１２０の内部に入射し、分散素子１２４によつてア
ンモニアガスの吸収スペクトルが測定用出口スリツト１
２５の付近に結像される。

測定用出口スリツト１２５を通過した光は光電子増倍管
１２６の受光面に至る。出口スリツト１２５は、スリツ
ト板１３０に刻まれており、スリツト板１３０はＵ字形
音叉１３５の一方の脚の自由端に装着され、音叉駆動装
置１４０によつて音叉１３５を角周波数ωで正弦波状に
固有振動させることによつて出口スリツト１２５を振動
させている。このようにして出口スリツト１２５を振動
させることにより、出口スリツト１２５を通過する光の
波長に角周波数ωの変調をかけた。前述したように、光
吸収セル１１０には煙道排ガスが連続的に導入されてお
り、したがつてこの排ガス中にｆンモニアガスが混入し
ていると出口スリツト１２５の付近にアンモニアガスの
吸入スベクトルが結像される。そして、前述のように出
口スリツト１２５を振動させて角周波数ωの波長変調を
かけると、光電子増倍管１２６の受光面に達する光はア
ンモニアガス濃度に比例した振幅で、かつ角周波数２ω
の光強度変調信号が得られる。これは前述の自己変調光
吸収法の原理による（第１Ｕ１図参照）ものである。

また亜硫酸ガスが混在する時は、その濃度の干渉分が光
変調信号に重畳されている。測定用出口スリツト１２５
を通過する光の波長は前述した条件のＢ点（２１９ｎｍ
）を中心に振動している。そしてこの光強度変調信号の
振幅を信号処理装置２００によつて、音叉駆動装置１４
０の２倍の周波数に同期した信号成分を検出する。信号
処理装置２００の出力信号は、アンモニア濃度に比例し
たものに亜硫酸ガスの干渉分が重畳したものである。一
方、亜硫酸ガス濃度は、亜硫酸ガス測定用出口スリツト
１２５′（中心波長３００ｎｍ）を通過した光を光電子
増倍管１２６′で受光し、亜硫酸ガス濃度に比例した振
幅の光強度変調信号を光電変換する。

光電子増倍管１２６′で光電変換された信号を信号処理
装置２０『によつて、音叉駆動装置１４『の２倍の周波
数に同期した信号成分を検出する。亜硫酸ガスは３００
ｎｍ付近にも周期的な吸収があり、３００ｎｍはそのう
ちの一つの吸収ピークであり、したがつて信号処理装置
２０『の出力信号は亜硫酸ガス濃度に対応する。この亜
硫酸ガス濃度に対応した信号処理装置２０『の出力信号
を関数発生器３００に入れる。この関数発生器３００は
、第９図に示した干渉曲線Ｋを折れ線近似したものであ
り、ｎなる入力信号に対してＶ（ｎ）なる出力信号が発
生するようにしたものである。この関数発生器３００の
出力信号を減算回路４００へ入れる。一方、この減算回
路には信号処理装置２００の出力信号が入れてある。そ
して、この減算回路４００で、信号処理装置２００の出
力信号（アンモニア出力に亜硫酸ガスの干渉分が重畳し
たもの）から関数発生器３００の出力信号（亜硫酸ガス
の干渉分すなわちアンモニアガス濃度換算出力）を差し
引いている。こうして、減算回路４００の出力信号はア
ンモニアガス濃度だけに比例した量となる。このアンモ
ニアガス濃度だけに比例した減算回路４００の出力信号
を出力表示装置５００に入れて、表示する。出力表示装
置５００は、電圧計または電圧記録計であつて、アンモ
ニアガス濃度に対応した目盛ずけがされている。信号処
理装置２００および２０『は一般にロツクインアンプと
呼ばれる同期検波装置である。なお１００は検出部を示
す。次に本発明の第２実施例を第１１図に示し、同図に
沿つて説明する。煙道１内の排ガス中のアンモニアガス
は第１実施例と同様にして検出部１０『で検出する。

この時、信号処理装置２００の出力信号は、前述したよ
うに亜硫酸ガスの干渉分が重畳している。方、導管の途
中にＴ字形の継ぎ管１５を設け、吸引ポンプ１２′によ
り亜硫酸ガス分析計６００にも同時に排ガスを吸入する
。この亜硫酸ガス分析計６００の出力信号を関数発生器
３００に入れて、この関数発生器３００の出力信号を減
算回路４００に入れる。一方、この減算回路には信号処
理装置２００の出力信号が入れてある。そして、この減
算回路４００で、信号処理装置２００の出力信号から関
数発生器３００の出力信号を差し引いている。したがつ
て、減算回路４００の出力信号はアンモニアガス濃度だ
けに比例した量となる。この実施例で使用する亜硫酸ガ
ス分析計は、瞬時値の測定が行える自動計測器ならば、
その種類を問わない。たとえば、自己変調光吸収法によ
るもの、あるいは非分散赤外線吸収法、あるいは溶液導
電率法いずれでも良い。この実施例で使用する検出部１
０『は、第１実施例の検出部１００と似ているが、亜硫
酸ガスを同時に測る機能になつていない点が異つている
。

すなわち、第１実施例の検出部１００にはあつた光電子
増倍管１３『、音叉駆動装置１４『、出口スリツト１２
５５、信号処理装置２０『が、第２実施例の検出部１０
『では除かれている。ここで第１実施例および第２実施
例で使用している関数発生器について説明する。亜硫酸
ガス測定出力２０『または６００をＡＤ変換器３０１で
変換し、シフトレジスタ３０２に入力する。

（ここでＡＤ変換された出力はｐ一ＲＯＭ３Ｏ３の番地
を指定するものである。）シフトレジスタ３０２で一時
保持された信号をＰ−ＲＯＭ３Ｏ３へと入力する。Ｐ−
ＲＯＭに入力された信号によつてＰ−ＲＯＭの番地が指
定され、指定された番地よりその内容が出力される。（
Ｐ一ＲＯＭには、あらかじめ第９図亜硫酸ガス干渉曲線
を記憶させておく。）Ｐ−ＲＯＭより出力された内容（
亜硫酸ガスに対するアンモニアガス干渉分）をシフトレ
ジスタ３０４で一時保持を行い、ＤＡ変換器３０５へと
入力する。ＤＡ変換器に入力された信号をＤＡ変換を行
いアナログ量とする。タイミング回路３０６は各回路間
のタイミングをとるものである。このアナログ量は亜硫
酸ガス濃度に対するアンモニア干渉出力である。次に第
３実施例を第１３図に掲げ、説明する。

本実施例で用いる検出部１０『は、第２実施例で使用し
た検出部１０『と同様の構成である。すなわち、亜硫酸
ガスを検出する部分が除かれたものである。信号処理装
置２００の出力信号は、アンモニアガス濃度に比例した
出力に亜硫酸ガスの干渉分が重畳したものである。

減算回路４００で、信号処理装置２００の出力信号から
一定電圧を差し引いている。この一定電圧は、関数発生
器３００または簡単な回路でなる基準電圧発生回路によ
り作られており、第９図の点Ｃと点Ｄの中間の電圧に調
整され、設定されている。減算回路４０『で減算された
信号は、亜硫酸ガス濃度が第９図のＮ，とＮ２との間で
変動している限り、±１ＰＩＸ１の誤差でアンモニアガ
ス濃度に比例しており、亜硫酸ガスの干渉分を除去する
ことができる。

重油焚きボイラーや国内で使用されている石炭焚きボイ
ラー等の排ガス中の亜硫酸ガス濃度は、２００ＰｙＩ１
〜４００ＰＦ１であるので、前記誤差範囲内の測定にお
いてこの第３実施例も有効である。

実施例で使用した分光器１２０は焦点距離が２５０ｍ２
１１回折格子の刻線数が１２００本／１Ｌ１Ｌであり、
逆分散が２．６ｎｍ／１ｔ１Ｌである。入ロスリツトお
よび出口スリツトの幅は、０．５ｍ１Ｌとして、波長換
算値を１．３ｎｍとした。一般には分光器のスリツト幅
は、広くすると分解能が悪くなるため、０．５ｎｍ〜１
．０ｎｍ程度であるが、前述したように亜硫酸ガスの妨
害影響を小さくするため１．３ｎｍを採用した。また、
分光器の波長調整がこの分析計の性能を決定する。

すなわち、前にも述べたように、出口スリツトが波長２
１９ｎｍの光を通過するように、出口スリツト１２５の
配置位置を調整しなければならない。本実施例では、こ
の調整を次のようにして行つた。分光器１２０は、あら
かじめ設計した光学図面のとおりに入ロスリツト１２１
、コリメータ鏡１２２、分散素子である回折格子１２４
およびコレクター鏡１２３を配置する。すると設計どお
りの光軸が分光器内を走るが、このとき波長２１９ｎｍ
の光軸と、水銀の輝線２５３．７ｎｍの光軸を求めてお
く。この光学図を第１４図に示す。もちろん、設計時に
２１９ｎｍと２５３．７ｎｍの結像位置を求めておく。

そして、それらの結像間距離に等しい間隔でスリツトを
２本刻設したスリツト板１３０を用意した。それらのス
リツトのうち１本のスリツトはアンモニア測定用の出口
スリツト１２５であり、他方のスリツトは水銀の輝線２
５３．７ｎｍを通過させる調整用スリツト１２８である
。そして、分析計の調整の時に、分光器の入ロスリツト
１２１より水銀ランプの光線を入射させ、水銀の輝線２
５３，７ｎｍの光が調整用スリツトから出射する位置に
スリツト板１３０が配置されるように音叉１３５を装着
した。実際には、この音叉１３５は微動台の上に乗つて
おり、調整はこの微動台によつて音叉を移動させること
によつてスリツト位置の調整を行つた。一般の分光器で
は、波長走査をさせるために分散素子１２４を回転させ
る機構を有しているが、本実施例では、分散素子１２４
は設計通りに固定装着した。また本実施例での出口スリ
ツトの振動振幅は、１．３ｍｍに調整した。この振幅は
波長換算値で３．３ｎｍである。以上説明したように、
本発明によれば、光吸収セルを高温加熱することによつ
て高温状態のガスの光吸収を利用するようにしたから、
アンモニアガスの常温では非常に吸収の弱い長波長端に
おける吸収ピーク（２１７ｎｍ）と吸双ピーク（２２１
ｎｍ）との中間の波長（２１９ｎｍ）を測定波長とする
ことができた。

そのために、紫外域で吸収を有する、酸素、不飽和炭化
水素、芳香族炭化水素、一酸化窒素などの吸収を避ける
ことができ、それら妨害物質の妨害影響の非常に小さい
アンモニア分析計を提供することができる。さらに亜硫
酸ガスとアンモニアガスのスペクトル構造の微細な特徴
を巧みに利用する目的をもつて入口または出口スリツト
幅を広くし、かつ出口スリツトの振動振幅を大きくする
ことによつて亜硫酸ガスの干渉を小さくすることができ
たから亜硫酸ガスの干渉除去が行え、もつて実現不能で
あつた分光分析手法による煙道排ガス用のアンモニア分
析計を提供することができる。現在、ダーテイ排ガス（
窒素酸化物や亜硫酸ガス濃度の高い排ガス）中のアンモ
ニア濃度を測定する自動計測器は他には存在しないので
、本発明の産業上および環境保全に対する効果は大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は自己変調光吸収法の原理説明図で
ある。 第３図は紫外線領域におけるアンモニアガスの吸収スペ
クトルを示す図である。第４図は紫外線領域における一
酸化窒素（図中Ａ）および亜硫酸ガス（図中Ｂ）の吸収
スペクトルを示す図である。第５図は、発明者が実験的
に得た自己変調光吸収信号の波長特性を示す図であり、
アンモニアガス、一酸化窒素および亜硫酸ガスの特性を
示す図である。第６図は、本発明における測定波長とア
ンモニアガスの吸収スペクトルとの関係を説明する図で
あり、本発明の原理の説明図である。第７図および第８
図は自己変調光吸収法を用いた本発明の原理の説明図で
ある。第９図は本発明における亜硫酸ガスの妨害影響を
示す図である。第１０図は本発明の第１の実施例を示す
図である。第１１図、第１３図は、本発明の第２実施例
、第３実施例を示す図である。第１２図は関数発生器を
示すプロツク図である。第１４図は本発明の第２、第３
実施例に用いた分光器内の光学図である。１：煙道、１
１：除塵フイルタ、１２：吸引ポンプ、１００：検出部
、１０１：光源、１１０：光吸収セル、１１３：セル加
熱ヒータ、１１４：温度制御装置、１２０：分光器、１
２１二人ロスリツト、１２４：分散素子（本実施例では
回折格子）、１２５：出口スリツト、１２６：光電変換
素子（本実施例では光電子増倍管）、１４０：スリツト
駆動装置、２００：信号処理装置、３００：関数発生器
、４００．減算回路、５００：出力表示装置、６００：
亜硫酸ガス分析計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 紫外線を放射する光源１０１と、 ほぼ一定の高温に保持されたアンモニアガス、亜硫酸ガ
   スを含む被測定媒質中に前記光源からの光束を通過せし
   める手段１１０と、該手段の前段または後段において、
   前記光束を角周波数ωの正弦波状に波長変調する手段１
   ３５とを備えて、２１７ｎｍ〜２２１ｎｍの範囲内の波
   長の亜硫酸ガスおよびアンモニアガスの吸収特性によつ
   てもたらされた角周波数２ωの光強度変調信号を得る装
   置１００′と；前記光強度変調信号からアンモニアガス
   濃度に対応した出力に、亜硫酸ガスによるアンモニアガ
   ス濃度に換算した干渉出力が加わつた信号を発生する信
   号処理装置２００と；被測定媒質中に含まれる亜硫酸ガ
   ス濃度を計測する亜硫酸ガス測定手段２００′、６００
   と；前記波長範囲内に固有で、かつ前記亜硫酸ガス測定
   手段で計測された亜硫酸ガス濃度に対応するアンモニア
   ガス濃度換算出力を発生する関数発生器３００と；前記
   信号処理装置の出力から前記関数発生器の出力を減じて
   、前記被測定媒質中のアンモニアガスの真正な濃度を出
   力する手段４００とを備えてなるアンモニアガス分析計
   であつて：前記光強度変調信号を得る装置が、該光源か
   らの光束を通過させる分光器１２０と、該分光器の入口
   スリット、出口スリットまたは該分光器内に設けた振動
   ミラーのいずれかを振動させるための振動装置１３５と
   、前記分光器の出口スリットから出た光束を受光する光
   電変換器１２６とを備え、前記入口スリットまたは出口
   スリットのスリット幅が波長換算で１．２ｎｍ〜２ｎｍ
   であつて、かつ前記振動の振幅が波長換算で２ｎｍ〜４
   ｎｍであることを特徴とするアンモニアガス分析計。 ２ 前記関数発生器が、亜硫酸ガス濃度Ｎに対して、該
   濃度に対応したアンモニアガス濃度換算出力Ｋを発生し
   、かつその入出力関係を以下の式を所定の誤差範囲内で
   満足せしめるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のアンモニアガス分析計。 式：Ｋ＝ａ（Ｎ−ｂ）＾２＋Ｄ 但し、−０．５＜ａ≦０、ｂ＞０、Ｄ＞０