JP2000227398A - ガス分析におけるベースガス補正方法とこれを用いたガス分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベースガス補正を簡易に行うことができるガ
ス分析におけるベースガス補正方法とこれを用いたガス
分析装置を提供すること。 【解決手段】 サンプルガスＳに含まれる測定対象ガス
の濃度をガス分析計３によって分析する場合、このガス
分析計３の出力を、前記サンプルガスＳに含まれるベー
スガスの濃度と測定対象ガスのスパン感度との関係を用
いて定点補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガス分析におけ
るベースガス補正方法とこれを用いたガス分析装置に関
する。

【０００２】

【発明の背景】従来より、ガソリン車やディーゼル車に
代わるものとして電気自動車がその実用化に向けて研究
が行われており、この電気自動車のエネルギー供給方式
の一つとして燃料電池を用いることが検討されている。
図４は、一般的な燃料電池システムの構成を概略的に示
すもので、この図において、４１はメタノール供給源
で、これからのメタノール（ＣＨ₃ ＯＨ）が改質器４２
に供給され、ここで、適宜の触媒の下に改質されて、水
素ガス（Ｈ₂ ）が発生する。このとき水素ガス以外にＣ
Ｏ（一酸化炭素）やＣＯ₂ （二酸化炭素）あるいはＨＣ
（炭化水素）などの不純物が発生するため、これらの不
純物を不純物除去部４３において除去処理した後、水素
ガスのみが燃料電池４４に供給される。

【０００３】この場合、発生する水素ガスの濃度は数％
〜数１０％というように％オーダーであるが、不純物と
してのＣＯ、ＨＣの濃度はｐｐｍオーダーであり、ま
た、ＣＯ₂ の濃度は体積％オーダーというように、きわ
めて微量であるが、燃料電池４４を良好に稼働させる上
においては、前記不純物の濃度を正確に把握し、水素ガ
スに含まれる含まれる不純物を可及的に少なくすること
が必要である。

【０００４】そこで、上記燃料電池システムにおいて
は、図４に示すように、改質器４２直後のガス流路４５
にサンプルガス流路４６を接続し、このサンプルガス流
路４６に非分散型赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）や、磁
気式酸素計、水素イオン化検出法分析計（ＦＩＤ）など
各種のガス分析計４７を設けて、その出力から改質器４
２において発生した水素ガスに含まれるＣＯ、ＣＯ₂ 、
ＨＣなどの不純物の濃度を監視したり、不純物除去部４
３直後のガス流路４８にサンプルガス流路４９を接続
し、このサンプルガス流路４９に前記ガス分析計４７と
同様のガス分析計５０を設け、ガス分析計４７，５０の
出力の差をとることにより、不純物除去部４３において
前記不純物がどの程度除去されたかを把握できるように
し、これらに基づいて改質器４２や不純物除去部４３を
制御し、燃料電池４４に品質の高い水素ガスが供給され
るようにしている。

【０００５】しかしながら、上記ＣＯやＣＯ₂ などのガ
ス濃度を測定においては、測定対象ではない水素ガスが
測定対象ガスであるＣＯやＣＯ₂ に比べてはるかに大量
であり、この水素ガスが所謂ベースガスとなって、これ
がＣＯやＣＯ₂ の濃度測定におけるスパン感度に少なか
らぬ影響を与えている。

【０００６】図３は、サンプルガス中の水素ガス濃度の
スパン感度に与える影響を示すもので、この図におい
て、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ、ＣＯ計、ＣＯ₂
計、ＴＨＣ計（全炭化水素濃度を測定するガス分析
計）、Ｏ₂ 計（酸素濃度を測定するガス分析計）におけ
るスパン感度の変化を示す曲線である。この図から、例
えばＣＯ計においては、サンプルガス中の水素ガス濃度
が大きくなるに伴ってスパン感度が単調的に低下してい
ることが分かる。そして、ＣＯ₂ 計やＯ₂ 計において
は、前記水素ガス濃度が大きくなるに伴ってスパン感度
が単調的に増加している。さらに、ＴＨＣ計において
は、水素ガス濃度が大きくなるとスパン感度は一旦低下
し、ある濃度以上になるとスパン感度は増加している。

【０００７】

【従来の技術およびその問題点】従来においては、前記
ベースガスとしての水素ガスの影響を連続補正の手法に
より行うようにしていたが、直線に近似できないような
複雑な補正曲線を１または複数用いる必要があり、非常
に補正が煩雑であるにもかかわらず精度が必ずしも十分
ではなく、また、各ガス分析計の応答速度の相違から補
正に時間がかかったり、誤差が大きくなってしまうとい
ったことがあった。

【０００８】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、ベースガス補正を簡易に行うこ
とができるガス分析におけるベースガス補正方法とこれ
を用いたガス分析装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のガス分析におけるベースガス補正方法
は、サンプルガスに含まれる測定対象ガスの濃度をガス
分析計によって分析する場合、このガス分析計の出力
を、前記サンプルガスに含まれるベースガスの濃度と測
定対象ガスのスパン感度との関係を用いて定点補正する
ようにしている（請求項１）。

【００１０】そして、この発明では、サンプルガスに含
まれる測定対象ガスの濃度を分析するガス分析計とこの
ガス分析計からの出力を処理する演算処理部とを備えた
ガス分析装置において、前記演算処理部において、前記
サンプルガスに含まれるベースガスの濃度と測定対象ガ
スのスパン感度との関係を用いて前記ガス分析計からの
出力を定点補正するようにしている（請求項２）。

【００１１】なお、サンプルガスに含まれるベースガス
の濃度を検出するためのガス分析計を設けてもよく（請
求項２および４）、また、前記ベースガスの濃度の時間
的変化が予め分かっている場合には、前記ガス分析計を
設ける必要はない。

【００１２】この発明においては、サンプルガスに含ま
れるベースガスの濃度と測定対象ガスのスパン感度との
関係を用いて、測定対象ガスを測定するためのガス分析
計からの出力を定点補正するようにしているので、前記
出力を簡便かつ迅速に補正することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、この発明のガス分析装置
の構成を概略的に示すもので、この図１において、１は
水素ガスを主として含むサンプルガスＳが流れるサンプ
ルガス流路で、その上流側は、例えば水素ガスを発生さ
せるための改質器（図示していない）の後段のガス流路
（図示していない）に接続されている。そして、このサ
ンプルガス流路１の下流側は、複数の互いに並列な流路
２に分岐されており、各分岐流路２にはサンプルガスＳ
中に含まれるＣＯ、ＣＯ₂ 、ＴＨＣなどの測定対象ガス
の濃度をそれぞれ分析するためのガス分析計３および水
素ガスの濃度を分析するためのＨ₂ 計４が設けられてい
る。

【００１４】５は複数のガス分析計３およびＨ₂ 計４の
出力信号が入力され、これに基づいてサンプルガスＳ中
に含まれる測定対象ガスおよび水素ガスのそれぞれ濃度
を求めるための演算処理部としてのパソコンである。

【００１５】そして、この発明のガス分析装置において
は、パソコン５においてガス分析計３のそれぞれの出力
からＣＯ、ＣＯ₂ 、ＴＨＣなどの測定対象ガスの濃度を
求める場合、ベースガスとしての水素ガスの影響を除去
するため、サンプルガスＳに含まれる水素ガスの濃度と
測定対象ガスのスパン感度との関係を用いて定点補正す
るようにしている。以下、この定点補正の一例を、図２
および図３を参照しながら説明する。

【００１６】既に説明したように、ＣＯ、ＣＯ₂ 、ＴＨ
Ｃなどを測定するガス分析計３においては、サンプルガ
スＳに水素ガスが含まれていると、そのスパン感度に影
響を受けるが、サンプルガスＳ中の水素ガスの濃度とス
パン感度との間には、図３に示すような関係があること
が分かっている。つまり、スパン感度は、前記水素ガス
の変化と密接に関連して変化しているが、これを連続的
に補正することは、既に説明しているように、好ましく
ない。この発明では、この連続補正に代わるものとし
て、定点補正している。

【００１７】例えば、ＣＯ計においては、そのスパン感
度は、図３の符号Ａで示すように変化するが、サンプル
ガスＳ中の水素ガスの濃度範囲を、例えば１０体積％き
ざみでグループ区分し、そのグループにおける中間の値
を用いて補正を行うのである。図中の●印ａ₁ 〜ａ
₅ は、それぞれ、水素ガス濃度が０〜１０体積％、１０
〜２０体積％、２０〜３０体積％、３０〜４０体積％、
４０〜５０体積％において用いられる値である。同様
に、ＣＯ₂ 計、ＴＨＣ計、Ｏ₂ 計においても図中の○印
で示すように、各グループにおける中間の値を用いるよ
うにする。

【００１８】図２は、前記値を用いた感度補正表の一例
を示すもので、この補正表は、パソコン５のＲＡＭ内に
記憶されており、この補正表において、Ｇｒｏｕｐ１，
２，３，４，５は前記水素ガス濃度の１０体積％きざみ
の範囲に対応している。例えばＣＯ₂ 計においては、水
素ガス濃度が０〜１０体積％の範囲であれば、補正係数
として１．０１を用い、以下、１０体積％きざみで設定
された濃度範囲が変わるごとに、それぞれの範囲におい
て設定された補正係数を用いるのである。そして、この
補正係数は、Ｈ₂ 計４の出力に基づいてパソコン５にお
いて演算された水素ガス濃度に基づいて自動的に選択さ
れるようになっている。

【００１９】そして、各ガス分析計３の出力は、パソコ
ン５において、例えば下記の（１）式によって補正され
る。 補正後の出力＝スパン補正係数×ガス分析計出力 ……（１）

【００２０】上述したように、この発明においては、サ
ンプルガスＳに含まれるベースガスの濃度と測定対象ガ
スのスパン感度との関係を用いて、測定対象ガスを測定
するためのガス分析計３からの出力を定点補正するよう
にしているので、ガス分析計３の出力を簡便かつ迅速に
補正することができ、測定対象ガスの濃度を精度よく測
定することができる。

【００２１】上述の実施の形態においては、ベースガス
としての水素ガスの濃度を専用のＨ ₂ 計４を用いて測定
し、補正係数が自動的に設定されるようにしているが、
水素ガスの時間的な濃度変化が予め把握できるような場
合には、Ｈ₂ 計４を省略することができるが、前記図２
に示すパソコン５の画面において、マニュアル操作によ
り補正係数を設定する必要がある。すなわち、図２にお
ける符号６で示すグループ選択キーを用いて、グループ
選択を行うのである。

【００２２】そして、上述の実施の形態においては、燃
料電池システムにおける例を挙げ、ベースガスとして水
素ガスを例示しているが、この発明はこれに限られるも
のではなく、ベースガスの影響を受けやすいガス分析に
広く適用することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、サンプルガスに含まれるベースガスの濃度と測定対
象ガスのスパン感度との関係を用いて、測定対象ガスを
測定するためのガス分析計からの出力を定点補正するよ
うにしているので、ガス分析計におけるスパン感度がベ
ースガスの影響によって変化するような場合において、
所望の測定対象ガスを精度よくしかも簡便に測定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のガス分析装置の一例を概略的に示す
図である。

【図２】前記ガス分析装置において用いる補正表を表示
したパソコンの画面の一例を示す図である。

【図３】サンプルガス中の水素ガス濃度とガス分析計の
スパン感度との関係を概略的に示す図である。

【図４】発明の背景を説明するための図である。

【符号の説明】

３…測定対象ガス分析用ガス分析計、４…ベースガス分
析用ガス分析計、５…演算処理部、Ｓ…サンプルガス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G053 AA05 BA06 BB01 BB02 CB07 CB11 CB21 CC02 CC03 2G059 AA01 AA05 BB01 CC04 CC07 CC20 DD01 DD12 DD20 EE01 EE12 FF08 FF10 HH01 KK01 MM01 MM13 MM15 MM16 MM17 NN01 PP01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンプルガスに含まれる測定対象ガスの
   濃度をガス分析計によって分析する場合、このガス分析
   計の出力を、前記サンプルガスに含まれるベースガスの
   濃度と測定対象ガスのスパン感度との関係を用いて定点
   補正することを特徴とするガス分析におけるベースガス
   補正方法。
2. 【請求項２】 ベースガス濃度を専用のガス分析計で測
   定するようにした請求項１に記載のガス分析におけるベ
   ースガス補正方法。
3. 【請求項３】 サンプルガスに含まれる測定対象ガスの
   濃度を分析するガス分析計とこのガス分析計からの出力
   を処理する演算処理部とを備えたガス分析装置におい
   て、前記演算処理部において、前記サンプルガスに含ま
   れるベースガスの濃度と測定対象ガスのスパン感度との
   関係を用いて前記ガス分析計からの出力を定点補正する
   ことを特徴とするガス分析装置。
4. 【請求項４】 サンプルガスに含まれるベースガスの濃
   度を検出するためのガス分析計を設け、このガス分析計
   の出力を演算処理部に入力するようにした請求項３に記
   載のガス分析装置。