JP2002243600A - 分析装置 - Google Patents

分析装置

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JP2002243600A
JP2002243600A JP2001045135A JP2001045135A JP2002243600A JP 2002243600 A JP2002243600 A JP 2002243600A JP 2001045135 A JP2001045135 A JP 2001045135A JP 2001045135 A JP2001045135 A JP 2001045135A JP 2002243600 A JP2002243600 A JP 2002243600A
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JP
Japan
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analyzer
heating furnace
gas
sulfate
exhaust gas
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JP2001045135A
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Hirokazu Fukushima
宏和 福島
Ichiro Asano
一朗 浅野
Hiroshi Uchihara
博 内原
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Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン排ガス中に含まれるPMにおけるサ
ルフェートを、微量であっても、簡便かつ精度よく測定
することができる分析装置を提供する。 【解決手段】 エンジンから排出された粒子状物質を加
熱する加熱炉2と、この加熱炉2において発生したガス
が供給され、SO2 の濃度を測定するガス分析部3とを
有する分析装置Dであって、前記加熱炉2内に石英綿4
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばディーゼル
エンジンなどから排出されるガス中に含まれる粒子状物
質(パーティキュレートマター、以下、PMという)の
分析を行うための分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれ
るPMを測定する手法として、ディーゼルエンジンから
排出される高温の排ガスを清浄な空気で希釈し、この希
釈排ガスを定容量採取してPMをフィルタによって捕集
し、このフィルタを精密天秤などで秤量して、PM捕集
前のフィルタとの重量差に基づいて定量分析するフィル
タ重量法が一般に知られている。
【0003】しかしながら、上記フィルタ重量法におい
ては、フィルタに吸着した水分が測定誤差として大きく
影響するため、捕集前後のフィルタ中の水分を一定にす
るため定温・定湿処理が必要となる。また、低濃度PM
の排ガスを測定する場合、例えば200mgのフィルタ
の上に捕集された0.1mgのPMを正確に秤量する必
要があり、フィルタそのものの重量の測定誤差がPM重
量の測定誤差に大きな影響を与えるといった問題があ
る。
【0004】これに対して、特公平7−58264号公
報に示されるように、PMを捕集したフィルタを加熱炉
において昇温加熱しPMを酸化してガス分析計で測定す
る手法がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成からなる従来の手法では、PM中に含まれるサルフ
ェートと呼ばれる硫酸水和物(以下、サルフェートとい
う)を精度良く測定することができなかった。すなわ
ち、サルフェートを気化することによりSO3 が得ら
れ、このSO3 に熱が加わることにより、 SO3 →SO2 +(1/2)O2 −23.1kcal という反応が起こるが、上記従来の手法においては、サ
ルフェートを加熱用ヒータによって加熱した管の内部に
通していただけであったため、サルフェートが十分に加
熱されず、SO2 への還元が行われないままSO2 濃度
を測定するガス分析部へと送られるおそれがあった。
【0006】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、エンジン排ガス中に含まれるPM
におけるサルフェートを、微量であっても、簡便かつ精
度よく測定することができる分析装置を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の分析装置は、エンジンから排出された粒子
状物質を加熱する加熱炉と、この加熱炉において発生し
たガスが供給され、SO2 の濃度を測定するガス分析部
とを有する分析装置であって、前記加熱炉内に石英綿を
設けた(請求項1)。
【0008】また、導入された粒子状物質を含むエンジ
ン排ガスを所定温度で加熱する加熱炉と、この加熱炉に
おいて発生したガスが供給され、SO2 の濃度を測定す
るガス分析部とを有する分析装置であって、前記加熱炉
内に石英綿を設けたとしてもよい(請求項2)。
【0009】さらに、エンジン排ガス中に含まれる粒子
状物質を捕集したフィルタを収容する加熱炉と、この加
熱炉において発生したガスが供給され、SO2 の濃度を
測定するガス分析部とを有する分析装置であって、前記
加熱炉内に石英綿を設けたとしてもよい(請求項3)。
【0010】上記の構成により、エンジン排ガス中に含
まれるPMにおけるサルフェートを、微量であっても、
簡便かつ精度よく測定することができる分析装置を提供
することができる。すなわち、上記の構成からなる分析
装置では、加熱炉内に設けられた石英綿を加熱してお
き、この石英綿にサルフェートを通すことにより、熱が
サルフェートに効率よく伝わるようになり、サルフェー
トを効率良くかつ確実に加熱することができ、SO2
の還元がより確実に行われ、PM中のサルフェートを精
度良く測定することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を、図を
参照しながら説明する。本発明の分析装置は、エンジン
から排出された粒子状物質を加熱する加熱炉と、この加
熱炉において発生したガスが供給され、SO2 の濃度を
測定するガス分析部とを有しており、前記加熱炉内に石
英綿を設けたことを特徴としている。
【0012】図1は、本発明の第一実施例に係る分析装
置Dの構成を概略的に示す説明図である。前記分析装置
Dは、自動車1に搭載されるディーゼルエンジン(図示
せず)に連なる排気管1aから細管Cを介して連続的ま
たは断続的に導入されるPM(粒子状物質)を含むエン
ジン排ガスを所定温度で加熱する加熱炉2と、この加熱
炉2において発生したガスが供給され、SO2 の濃度を
測定するガス分析部3と、前記加熱炉2において発生し
たガスを前記ガス分析部3に導入するためのポンプPと
を有しており、前記加熱炉2内には石英綿4が設けられ
ている。
【0013】前記加熱炉2は、例えば電気炉よりなり、
管2aと、この管2aの内部を加熱するための加熱用ヒ
ータ2bとを備えている。前記加熱用ヒータ2bは、温
度調整機構(図示せず)によってその発熱状態が抑制さ
れ、これにより、前記管2a内は任意の温度(例えば、
約950℃)に設定される。
【0014】そして、このとき、前記加熱炉2の管2a
内に設けられる石英綿4も、加熱用ヒータ2bによって
同様の温度(例えば、約950℃)に加熱された状態と
なる。
【0015】次に、前記分析装置Dを用いた粒子状物質
の分析方法について説明する。自動車1の排気管1aか
らのエンジン排ガスの一部が、まず、前記加熱炉2内へ
と導入される。そして、この加熱炉2内において、前記
エンジン排ガスに含まれるPM中のガス化したサルフェ
ートが還元され、SO2 となり、他のガスとともにガス
分析部3に送られ、SO2 濃度が測定される。
【0016】前記ガス分析部3で得られたSO2 濃度
は、PM中のサルフェートの量に比例しており、SO2
の濃度と不活性ガスの全流量とからSO2 の重量が得ら
れるのである。
【0017】上記の構成からなる分析装置Dでは、加熱
炉2の管2a内に石英綿4を設けて、これにサルフェー
トを通すようにしてあることから、これにより、サルフ
ェートのSO2 への還元が促進され、エンジン排ガス中
に含まれるPMにおけるサルフェートを、微量であって
も、簡便かつ精度よく測定することができる。
【0018】すなわち、サルフェートをガス化すること
によりSO3 が得られ、このSO3に熱が加わることに
より、 SO3 →SO2 +(1/2)O2 −23.1kcal という反応が起こるが、サルフェートを加熱用ヒータ2
bによって加熱した管2aの内部に通すだけでは、サル
フェートが十分に加熱されず、SO2 への還元が行われ
ないままガス分析部3へと送られるおそれがある。しか
し、上記のように加熱炉2の管2a内に石英綿4を設け
て、これをヒータ2bで加熱しておき、この石英綿4に
サルフェートを通すことにより、管壁からの熱がサルフ
ェートに効率よく伝わるようになり、サルフェートを効
率良くかつ確実に加熱することができ、SO2 への還元
がより確実に行われ、PM中のサルフェートを精度良く
測定することが可能となる。
【0019】図2は、本発明の第二実施例に係る分析装
置D2 の構成を概略的に示す説明図である。なお、上記
第一実施例に示したものと同一構造の部材については、
同じ符号を付し、その説明を省略する。第二実施例の分
析装置D2 は、第一実施例と比して、自動車1の排気管
1aと加熱炉2との間に、サンプリング装置6を設けて
ある点で異なる。
【0020】前記サンプリング装置6は、前記排気管1
aに挿入接続されるプローブ7と、このプローブ7の下
流端に接続され、サンプリングされた排ガスを希釈する
希釈トンネル8と、この希釈トンネル8の上流側に接続
される希釈用空気の供給管9と、前記希釈トンネル8の
下流側に接続され、希釈トンネル8から送られてきた排
ガス中のPMのみを捕集するトラップ手段10と、この
トラップ手段10の上流側に接続され、トラップ手段1
0内に捕集されたPMを加熱炉2へと導くためのキャリ
アガスCGを定流量で供給するキャリアガス供給部11
とを備えている。
【0021】そして、上記の構成からなる分析装置D2
では、前記排気管1aからのエンジン排ガスが、前記希
釈トンネル8内において適宜に希釈され、その後、トラ
ップ手段10内においてエンジン排ガス中のPMのみが
捕集され、キャリアガスCGによって前記PMが加熱炉
2へと導入されることになる。
【0022】上記の構成からなる分析装置D2 は、上記
第一実施例の分析装置Dによって得られる効果に加え
て、エンジン排ガスを適宜に希釈したあとでそのPM中
のサルフェートの測定を行えるため、より汎用性に優れ
るという効果を有している。
【0023】図3は、本発明の第三実施例に係る分析装
置D3 の構成を概略的に示す説明図である。なお、上記
二つの実施例に示したものと同一構造の部材には、同じ
符号を付し、その説明を省略する。第三実施例の分析装
置D3 は、第一実施例の分析装置Dに比して、エンジン
から排出されたPMを加熱炉2において加熱するため
に、自動車1に搭載されるディーゼルエンジンに連なる
排気管1aから加熱炉2にPM(粒子状物質)を含むエ
ンジン排ガスを導入するのではなく、エンジン排ガス中
に含まれるPMを捕集したフィルタ12を加熱炉2内に
収容する点と、前記加熱炉2内に、不活性ガス(例えば
窒素ガス)が供給される点とで異なる。
【0024】前記フィルタ12は、不純物の少ない例え
ば石英からなり、このフィルタ12にエンジン排ガス中
に含まれるPMを捕集させるには、例えば、図4に示す
ように構成され、エンジンからの排ガスを定流量流すこ
とができるサンプリング装置13が用いられる。
【0025】すなわち、前記サンプリング装置13は、
前記排気管1aに挿入接続されるプローブ7と、このプ
ローブ7の下流端に接続され、サンプリングされた排ガ
スを希釈する希釈トンネル8と、この希釈トンネル8の
上流側に接続される希釈用空気の供給管9と、前記希釈
トンネル8の下流側に接続され、その下流側が二つの流
路14,15に分岐するガス流路16と、エンジン排ガ
ス中に含まれるPMを捕集するために前記二つの流路1
4,15にそれぞれ設けられたフィルタ装置17,18
と、前記流路14,15の下流側に設けられた流路切り
換え手段としての三方電磁弁19と、この三方電磁弁1
9の下流側に設けられ、回転数制御によって吸引能力を
変えることができる吸引ポンプ20(例えば、ルーツブ
ロアポンプ)および測定精度の高い流量計21(例え
ば、ベンチュリ計)を上流側からこの順で有するガス流
路22とを備えている。
【0026】前記一方の流路14は、PM採取時の排気
ガスを流すためのサンプルガス流路に、他方の流路15
は、PM非採取時の排気ガスを流すためのバイパス流路
にそれぞれ構成されている。
【0027】前記フィルタ装置17,18のうち、一方
のフィルタ装置17には、前記フィルタ12がセットさ
れ、他方のフィルタ装置18には、ダミーフィルタ(図
示せず)がセットされる。
【0028】そして、前記サンプリング装置13では、
前記排気管1aからのエンジン排ガスが、前記希釈トン
ネル8内において適宜に希釈され、その後、フィルタ装
置17にセットされたフィルタ12によってエンジン排
ガス中のPMのみが捕集される。
【0029】上記の構成からなる分析装置D3 では、P
Mを捕集した前記フィルタ12を前記加熱炉2内に収容
し、まず、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気において前
記フィルタ12を所定の温度で加熱することによって、
PM中に含まれていたサルフェートがガス化し、さらに
還元されてSO2 となり、このSO2 の濃度を測定し、
このSO2 濃度に基づいて、フィルタ12に捕集された
PM中のサルフェートの重量を求めるのである。
【0030】上記の構成からなる分析装置D3 では、加
熱炉2の管2a内に石英綿4を設けて、これにサルフェ
ートを通すようにしてあることから、これにより、サル
フェートのSO2 への還元が促進され、エンジン排ガス
中に含まれるPMにおけるサルフェートを、微量であっ
ても、簡便かつ精度よく測定することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、上記の構成からな
る本発明によれば、エンジン排ガス中に含まれるPMに
おけるサルフェートを、微量であっても、簡便かつ精度
よく測定することができる分析装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例に係る分析装置の構成を概
略的に示す説明図である。
【図2】本発明の第二実施例に係る分析装置の構成を概
略的に示す説明図である。
【図3】本発明の第三実施例に係る分析装置の構成を概
略的に示す説明図である。
【図4】上記第三実施例におけるサンプリング装置の構
成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
2…加熱炉、3…ガス分析部、4…石英綿、D…分析装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内原 博 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 Fターム(参考) 2G052 AA02 AA04 AB07 AC20 AD04 BA14 CA04 CA11 EA01 EB11 JA07

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンから排出された粒子状物質を加
    熱する加熱炉と、この加熱炉において発生したガスが供
    給され、SO2 の濃度を測定するガス分析部とを有する
    分析装置であって、前記加熱炉内に石英綿を設けたこと
    を特徴とする分析装置。
  2. 【請求項2】 導入された粒子状物質を含むエンジン排
    ガスを所定温度で加熱する加熱炉と、この加熱炉におい
    て発生したガスが供給され、SO2 の濃度を測定するガ
    ス分析部とを有する分析装置であって、前記加熱炉内に
    石英綿を設けたことを特徴とする分析装置。
  3. 【請求項3】 エンジン排ガス中に含まれる粒子状物質
    を捕集したフィルタを収容する加熱炉と、この加熱炉に
    おいて発生したガスが供給され、SO2 の濃度を測定す
    るガス分析部とを有する分析装置であって、前記加熱炉
    内に石英綿を設けたことを特徴とする分析装置。
JP2001045135A 2001-02-21 2001-02-21 分析装置 Pending JP2002243600A (ja)

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