JP2002350304A - ガス分析装置 - Google Patents
ガス分析装置Info
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Abstract
時間の差に起因する応答速度差の補正を確実に行うこと
ができるようにしたガス分析装置を提供すること。 【解決手段】 サンプルガスSGが流れるサンプルガス
ライン1を、第1ガス分析部23を備えた第1ガスライ
ン6と第2ガス分析部26を備えた第2ガスライン7と
に分岐し、第1ガスライン6においては、サンプルガス
SG中の特定成分に対して処理を行った後、第1ガス分
析部6においてガス分析を行う一方、第2ガスライン7
においては、サンプルガスSGをそのまま第2ガス分析
部26においてガス分析を行い、前記二つのガス分析部
23,26の出力の差をとって前記特定成分の濃度を得
るようにしたガス分析装置において、前記二つのガス分
析部23,26の出力を一定時間ごとにサンプリング
し、二つのガス分析部23,26の出力の差をとるに際
して、第1ガスライン6における処理に起因して生ずる
二つのガス分析部23,26における応答遅れ時間差を
考慮にいれて演算を行うようにした。
Description
のエンジンからの排ガスや工場からの排ガスあるいは大
気中に含まれる複数の成分をそれぞれ個別に定量分析す
ることのできるガス分析装置に関する。
ガス(サンプルガス)に含まれるNO、NO2 およびN
OX (=NO+NO2 )を同時に分析する装置として、
NO X 測定ラインとNO測定ラインとを並列的に設け、
NOX 測定ラインにおいては、NO2 をNOに変換する
NOX コンバータを設け、この変換によって生成したN
Oと本来NOX 測定ラインに流れるNOとを併せたもの
をサンプルガス中のNOX 濃度として求め、NO測定ラ
インにおいては、NOのみの濃度を求めて、NOX 濃度
〔NOX 〕と、NO濃度〔NO〕とNOX コンバータの
コンバータ効率〔COMeffi〕とを用い、NO2 濃度
〔NO2 〕を、 〔NO2 〕=(〔NOX 〕−〔NO〕)/〔COMeffi〕 ……(1) なる関係式により求めるようにしたNO/NO2 分析装
置がある。
OX コンバータが設けられているため、NOX 測定ライ
ンに設けられたNOX 分析部の応答遅れ時間Td および
立ち上がり応答時間T90は、NO測定ラインに設けられ
たNO分析部のそれらに比べて遅くなり、NOX 分析部
の出力とNO分析部の出力との間に、応答遅れ時間T d
の差に起因する応答速度差が生ずることとなり、NOX
分析部およびNO分析部によってそれぞれ得られた〔N
OX 〕、〔NO〕および〔COMeffi〕を前記(1)式
を用いて演算して、〔NO2 〕を求めた場合、図3
(B)に示すように、指示が出ないはずの〔NO2 〕濃
度が表れる。
Td の差に起因する応答速度差を補正するため、従来の
NO/NO2 分析装置においては、図5に示すように構
成されていた。すなわち、図5において、1はサンプル
ガスラインで、例えばサンプルガスSGとしての排ガス
が流れる。このサンプルガスライン1は、開閉弁2、三
方電磁弁3、流量調整用のキャピラリ4をこの順に備え
るとともに、キャピラリ4の下流側の点5において、二
つのガスライン6,7(以下、第1ガスライン6、第2
ガスライン7という)に分岐している。
正ガスCGを導入するためのガスラインである。そし
て、9は三方電磁弁3とキャピラリ4との間の点10に
接続されるバイパスラインで、圧力調整器11を備える
とともに、その下流側は適宜のガス処理部(図示してい
ない)に接続されており、余分なサンプルガスSGを排
出して、サンプルガスライン1におけるサンプルガスS
Gの圧力を一定に保持する。また、12は前記接続点1
0に接続される圧力ゲージである。さらに、13はサン
プルガスライン1のキャピラリ4と分岐点5との間の点
14と、バイパスライン9の圧力調整弁11より下流側
の点15との間を接続するガスラインである。
ンともいうべきもので、この第1ガスライン6には、流
量調整用のキャピラリ16および三方電磁弁17が設け
られ、さらに、この三方電磁弁17には、第1ガスライ
ン6を流れるサンプルガスSG中のNO2 をNOに変換
するNOX コンバータ18を備えたガスライン19と、
開閉弁20を備えたガスライン21とが互いに並列にな
るように接続され、さらに、これらのガスライン20,
21は、その下流側の点22において合流し、その合流
点22の下流側に、第1ガスライン6を流れるサンプル
ガスSG中に本来含まれているNOおよびNOX コンバ
ータ18によって変換されて生成したNOとを併せて分
析する第1ガス分析部としてのNOX 分析部23が設け
られている。
ともいうべきもので、この第2ガスライン7には、流量
調整用のキャピラリ24およびNOX コンバータ18と
ほぼ同容積のバッファタンク25が設けられるととも
に、バッファタンク25の下流側に、第2ガスライン7
を流れるサンプルガスSG中のNOを分析する第2ガス
分析部としてのNO分析部26が設けられている。
6は、いずれも、例えば、化学発光分析計(CLD)よ
りなり、NOと反応させるためのオゾンガスが供給され
るように構成されている。すなわち、27は酸素ガス供
給ラインで、二方電磁弁28および圧力調整弁29が設
けられるとともに、この圧力調整弁29の下流側の点3
0において二つのオゾンガス供給ライン31,32に分
岐し、それぞれのオゾンガス供給ライン31,32に
は、流量調整用のキャピラリ33,34および酸素ガス
からオゾンガスを発生させるオゾンガス発生器35,3
6が設けられ、オゾンガス発生器35,36の下流側の
流路がNOX 分析部23およびNO分析部26にそれぞ
れ接続されている。
ガスライン7は、NOX 分析部23およびNO分析部2
6の下流側の点37において合流し、この合流点37よ
り下流側のガスライン38には、オゾンガス分解器39
および吸引ポンプ40が設けられ、さらに、その下流側
は前記ガス処理部に接続されている。
は、三方電磁弁3をオンにし、三方電磁弁17をオフに
するとともに、二方電磁弁28をオンにし、さらに、オ
ゾンガス発生器35,36吸引ポンプ40をオンにする
と、サンプルガスSGがサンプルガスライン1に導入さ
れるとともに、オゾンガスがNOX 分析部23およびN
O分析部26にそれぞれ供給される。
ンプルガスSGは、分岐点5において分流し、第1ガス
ライン6および第2ガスライン7をそれぞれ流れる。
ルガスSGは、三方電磁弁17を経てガスライン19に
入り、NOX コンバータ18において、NO2 がNOに
変換され、このNOは、第1ガスライン6を流れるサン
プルガスSGに元々含まれていたNOとともにNOX 分
析部23に供給される。このNOX 分析部23には、オ
ゾンガス供給ライン31によってオゾンガスが供給され
ているので、前記サンプルガスSGに含まれるNOがオ
ゾンガスと化学発光反応し、そのときの発光量に基づい
てNO濃度に比例した信号が得られ、このNOX 分析部
23においては、第1ガスライン6を流れるサンプルガ
スSG中に含まれるNOとNO2 の濃度、すなわち、N
OX の濃度に比例した信号が得られる。
ガスSGは、バッファタンク25を経てNO分析部26
に供給される。このNOX 分析部26には、オゾンガス
供給ライン32によってオゾンガスが供給されているの
で、前記サンプルガスSGに含まれるNOがオゾンガス
と化学発光反応し、そのときの発光量に基づいてNO濃
度に比例した信号が得られ、このNOX 分析部26にお
いては、第2ガスライン7を流れるサンプルガスSG中
に含まれるNO濃度に比例した信号が得られる。
においては、第2ガスライン7に、第1ガスライン6に
おけるNOX コンバータ18と同容量のバッファタンク
25を設けたことにより、第1測定ライン6のNOX 分
析部23と第2ガスライン7のNO分析部26とにおけ
る応答速度差がなくなり、NOX 分析部23からのNO
X 濃度信号およびNO分析部26からのNO濃度信号は
同時に出力され、これらの信号は、コンピュータなどの
演算制御装置(図示していない)に同時に入力される。
そして、前記両濃度信号を処理することにより、NOX
濃度およびNO濃度を得ることができ、さらに、これら
のNOX 濃度およびNO濃度とNOX コンバータ18の
コンバータ効率を前記(1)式に用いることにより、N
O2 濃度が求められる。
26からそれぞれ排出されるガスは、ポンプ40の作用
によりオゾン分解器39を通過し、このとき、残存する
オゾンガスが分解されてガス処理部方向に排出される。
NO/NO2 分析装置によれば、NOX 濃度、NO濃度
およびNO2 濃度を各別に得ることができるが、上述の
説明から理解されるように、第1ガスライン6にNOX
コンバータ18を設けたことに起因して生ずるNOX 分
析部23とNO分析部26とにおける応答速度差の補正
を、第2ガスライン7に、NOX コンバータ18と同容
量のバッファタンク25を設けてその容積や断面積によ
って調整するといったハード的構成によって行っている
ため、微妙な調整が困難である。
2 をNOの変換する触媒よりなるものであるが、高温の
サンプルガスSGに起因して燃焼し、経時的に減少し、
そのため、NOX コンバータ18のコンバータ触媒が減
少し、これによって応答速度が変化することがあるが、
このように応答速度に変化が生じた場合、再度調整する
ことができないのである。
置のみならず、メタン系炭化水素(以下、MHCとい
う)および全炭化水素(以下、THCという)の濃度を
測定し、これらの濃度から非メタン系炭化水素(以下、
NMHCという)を測定するようにしたメタン/非メタ
ン分析装置や、SO2 、SO3 およびSOX の濃度を測
定するSOX 分析装置など他のガス分析装置においても
同様に生じているところである。
たもので、その目的は、二つの独立したガス分析部にお
ける応答遅れ時間の差に起因する応答速度差の補正を確
実に行うことができるようにしたガス分析装置を提供す
ることである。
め、この発明では、サンプルガスが流れるサンプルガス
ラインを、第1ガス分析部を備えた第1ガスラインと第
2ガス分析部を備えた第2ガスラインとに分岐し、第1
ガスラインにおいては、前記サンプルガス中の特定成分
に対して処理を行った後、第1ガス分析部においてガス
分析を行う一方、第2ガスラインにおいては、前記サン
プルガスをそのまま第2ガス分析部においてガス分析を
行い、前記二つのガス分析部の出力の差をとって前記特
定成分の濃度を得るようにしたガス分析装置において、
前記二つのガス分析部の出力を一定時間ごとにサンプリ
ングし、二つのガス分析部の出力の差をとるに際して、
第1ガスラインにおける処理に起因して生ずる二つのガ
ス分析部における応答遅れ時間差を考慮にいれて演算を
行うようにしている(請求項1)。
に測定するNO/NO2 分析装置の場合、NOX 分析部
およびNO分析部の出力をそれぞれ一定時間ごとにサン
プリングし、NOX およびNOのそれぞれの濃度〔NO
X 〕,〔NO〕を求めるとともに、これらの濃度〔NO
X 〕,〔NO〕を用いてNO2 の濃度〔NO2 〕を求め
るに際して、前記NOX コンバータを設けたことに起因
して生ずる前記二つのガス分析部における応答遅れ時間
Td の差を考慮にいれて演算を行うのである。
プリングして得られた〔NOX 〕,〔NO〕およびてN
OX コンバータのコンバータ効率〔COMeffi〕を用い
て、下記(1)式によって演算を行う。 〔NO2 〕=(〔NOX 〕−〔NO〕)/〔COMeffi〕 ……(1) このとき、演算に用いる〔NOX 〕と〔NO〕を、二つ
の分析部の応答遅れ時間Td の差だけずらすことによ
り、応答遅れ時間を補正するのである。
第1ガス分析部の出力および第2ガス分析部の出力のそ
れぞれに移動平均処理を施すようにした場合、二つのガ
ス分析部における立ち上がり応答時間T90を補正するこ
とができ、立ち上がりのなまりを調整することができ、
前記応答遅れ時間の補正の効果をより一層高めることが
できる。
照しながら説明する。図1および図2は、この発明の一
つの実施の形態を示す。図1は、この発明のガス分析装
置としてのNO/NO2 分析装置の構成を概略的に示す
もので、このNO/NO2 分析装置が図5に示したもの
と大きく異なる点は、第2ガスライン7に設けられてい
たバッファタンク25を除去し、キャピラリ24を経た
サンプルガスSGをNO分析部26に導入するように構
成したことである。
分析装置においても、前記図5に示したNO/NO2 分
析装置と同様に、NOX 分析部23およびNO分析部2
6のそれぞれからNOX 濃度に比例した信号およびNO
濃度に比例した信号が得られる。しかし、図1のNO/
NO2 分析装置では、第2ガスライン7にバッファタン
ク25が設けられていないので、NOX 分析部23の出
力信号とNO分析部26の出力信号との間には、二つの
分析部23,26における応答遅れ時間Td の差に起因
する時間差がある。
ては、NOX 分析部23およびNO分析部26の出力
を、図2に示すようにしてソフト処理し、NOX 濃度
〔NOX〕およびNO濃度〔NO〕を求め、さらに、こ
れらの濃度を用いてNO2 濃度〔NO2 〕を求めるよう
にしている。以下、図2を参照しながら、前記各濃度を
求める手順について詳細に説明する。
された演算制御装置としてのコンピュータにおける信号
処理の手順の一例を示すものである。
6からの出力41,42は、それぞれAD変換された
(ステップS1)後、0.1秒ごとに、前記コンピュー
タの演算部に取り込まれる(ステップS2)。
均をかける(ステップS3)。この場合、NOX 分析部
用の移動平均入力43およびNO分析部用移動平均入力
44を、それぞれ、MANOX 値,MANO値として入力す
る。
を、NO濃度〔NO〕およびNOX濃度〔NOX 〕にそ
れぞれ変換する(ステップS4)。
〔NOX 〕とNOX コンバータ18のコンバータ効率
〔COMeffi〕45を用いて、下記(1)式により、N
O2 濃度〔NO2 〕を求める(ステップS5)。 〔NO2 〕=(〔NOX 〕−〔NO〕)/〔COMeffi〕 ……(1) この場合、応答遅れ時間Td を補正するための値〔T
dif 〕46も入力する。そして、前記NO濃度〔NO〕
としては、前記応答遅れ時間Td の分だけ前の値を用い
る。なお、前記補正値〔Tdif 〕は、ソフトウェア上で
任意に変更できるものとする。
47およびNO濃度値48とともにNO2 濃度値49が
得られる。
O2 分析装置においては、二つのガス分析部23,26
の出力を一定時間ごとにサンプリングし、二つのガス分
析部23,26の出力の差をとるに際して、第1ガスラ
イン6における処理に起因して生ずる二つのガス分析部
23,26における応答遅れ時間Td の差を考慮にいれ
て演算を行うようにしているので、二つのガス分析部2
3,26における応答遅れ時間Td の差に起因する応答
速度差の補正を確実に行うことができる。また、一定時
間ごとにサンプリングした二つのガス分析部23,26
の出力に移動平均をかけるようにしているので、二つの
ガス分析部23,26における立ち上がり応答時間T90
を補正することができる。
のNO濃度〔NO〕、NOX 濃度〔NOX 〕およびNO
2 濃度〔NO2 〕の関係を示すもので、二つのガス分析
部23,26における応答遅れ時間Td の差に起因する
応答速度差が補正されるとともに、二つのガス分析部2
3,26における立ち上がり応答時間T90が補正されて
いるので、NO濃度を示す曲線とNOX 濃度を示す曲線
とが一致し、NO2 濃度の指示の振れ幅が最小限に抑制
できたことがわかる。
ては、サンプルガスSGの測定によって、NOX コンバ
ータ18における触媒が減少し、二つのガス分析部2
3,26における応答遅れ時間Td の差が変化しても、
前記補正値〔Tdif 〕をソフトウェア上で任意に変更で
きるので、所望の補正を容易に行うことができる。
もので、ガス分析装置としてのメタン/非メタン分析装
置の構成を概略的に示している。この図4において、5
1はサンプルガスラインで、サンプルガスSGとしての
排ガスが流れる。このサンプルガスライン51は、開閉
弁52を備えるとともに、この開閉弁52の下流側の点
53において、二つのガスライン54,55(以下、第
1ガスライン54、第2ガスライン55という)に分岐
している。56,57は校正ガスとしてのTHC、メタ
ンガスを第1ガスライン54および/または第2ガスラ
イン55に導入するための校正ガス導入ラインで、5
8,59は接続点である。
インともいうべきもので、この第1ガスライン54に
は、流量調整用のキャピラリ60,61および三方電磁
弁62が設けられ、さらに、この三方電磁弁62には、
第1ガスライン54を流れるサンプルガスSG中のNM
HCのみを例えば燃焼して除去するノンメタンカッター
63を備えたガスライン64と、開閉弁65を備えたガ
スライン66とが互いに並列になるように接続され、さ
らに、これらのガスライン64,65は、その下流側の
点67において合流し、その合流点67の下流側に、第
1ガスライン54を流れるサンプルガスSG中に含まれ
ているMHCを分析する第1ガス分析部としてのMHC
分析部68が設けられている。
インともいうべきもので、この第2ガスライン55に
は、流量調整用のキャピラリ69,70および第2ガス
ライン55を流れるサンプルガスSG中のTHCを分析
する第2ガス分析部としてのTHC分析部72が設けら
れている。
72は、いずれも、例えば、水素炎イオン化検出器(F
ID)よりなり、これらのMHC分析部68およびTH
C分析部72には、燃料としての水素ガスと助燃ガスと
しての空気が供給されるように構成されている。すなわ
ち、73は水素ガス導入ラインで、二方電磁弁74およ
び圧力調整弁75が設けられるとともに、この圧力調整
弁75の下流側の点76において二つの水素ガス供給ラ
イン77,78に分岐し、それぞれの水素ガス供給ライ
ン77,78には、流量調整用のキャピラリ79,80
が設けられ、その下流側がMHC分析部68およびTH
C分析部72にそれぞれ接続されている。また、81は
空気導入ラインで、二方電磁弁82および圧力調整弁8
3が設けられるとともに、この圧力調整弁83の下流側
の点84において二つの空気供給ライン85,86に分
岐し、それぞれの空気供給ライン85,86には、流量
調整用のキャピラリ87,88が設けられ、その下流側
がMHC分析部68およびTHC分析部72にそれぞれ
接続されている。
部72の下流側は、適宜のガス処理部(図示していな
い)に接続されている。
器92を備えるとともに、その上流側は、第1ガスライ
ン54のキャピラリ60、61の間の点93および第2
ガスライン55のキャピラリ69、70の間の点94に
接続され、下流側は前記ガス処理部に接続されており、
余分なサンプルガスSGを排出して、サンプルガスライ
ン1におけるサンプルガスSGの圧力を一定に保持す
る。
いては、開閉弁52を開き、三方電磁弁62をオフにす
るとともに、二方電磁弁74,82をオンにすると、サ
ンプルガスSGがサンプルガスライン51を経て、第1
ガスライン54と第2ガスライン55とに分流するとと
もに、水素ガスおよび空気がMHC分析部68およびT
HC分析部72にそれぞれ供給される。
ガスSGは、キャピラリ60,61および三方電磁弁6
2を経てガスライン64に入り、ノンメタンカッター6
3を通過する際、NMHCのみが除去され、この除去処
理を受けたサンプルガスSGがMHC分析部68に供給
される。このMHC分析部68には、水素ガス供給ライ
ン77、空気供給ライン85によって水素ガスおよび空
気が供給されているので、前記サンプルガスSGに含ま
れるMHCが燃焼し、そのときに生ずる電荷に基づいて
MHC濃度に比例した信号が得られる。
ガスSGは、キャピラリ69,70を経てTHC分析部
72に供給される。このTHC分析部72には、水素ガ
ス供給ライン78、空気供給ライン86によって水素ガ
スおよび空気が供給されているので、前記サンプルガス
SGに含まれるTHCが燃焼し、そのときに生ずる電荷
に基づいてTHC濃度に比例した信号が得られる。
ン分析装置においては、MHC分析部68およびTHC
分析部72のそれぞれからMHC濃度に比例した信号お
よびTHC濃度に比例した信号が得られるが、このメタ
ン/非メタン分析装置においても、図1のNO/NO2
分析装置と同様に、第2ガスライン55にバッファタン
クが設けられていないので、MHC分析部68の出力信
号とTHC分析部72の出力信号との間には、二つの分
析部68,72における応答遅れ時間Td の差に起因す
る時間差があるが、この場合も、前記図1のNO/NO
2 分析装置の場合と同様に、ソフト処理することによ
り、二つのガス分析部68,72における応答遅れ時間
Td の差に起因する応答速度差の補正を確実に行うこと
ができ、精度のよいMHC濃度〔MHC〕、THC濃度
〔THC〕、NMHC濃度〔NMHC〕を得ることがで
きる。
したものと同様であるので、その詳細な説明は省略する
が、この場合、NMHC濃度は、下記(2)式によって
求められる。 〔NMHC〕=〔THC〕−〔MHC〕×α ……(2) α:THC分析部72のMHC相対感度補正値
HC濃度〔THC〕としては、前記応答遅れ時間Td の
分だけ前の値を用いる。
ものではなく、例えばCLDまたはNDIRを用いたS
OX 分析装置など他のガス分析装置にも同様に適用する
ことができる。
析装置においては、二つの独立したガス分析部における
応答遅れ時間の差や立ち上がり応答時間の差をソフトウ
ェアによって補正しているので、前記ガス分析部におけ
る応答速度差を簡単に補正することができる。また、サ
ンプルガスの測定によって、サンプルガス中の特定成分
に対して処理を行うための触媒などが減少し、前記二つ
の独立したガス分析部の応答遅れ時間の差が変化したと
きも、前記ソフトウェア上に応答遅れ時間を補正するた
めの補正値を入力するだけで簡単に補正することができ
る。
ッファタンクを設ける必要がなく、それだけハード構成
が簡単になるとともに、調整作業なども不要であるか
ら、連続測定が可能になるといった優れた効果が期待で
きる。
図である。
を示す図である。
を示す図、(B)は従来のガス分析装置における信号の
状態を示す図である。
す図である。
2ガスライン、23…第1ガス分析部、26…第2ガス
分析部、51…サンプルガスライン、54…第1ガスラ
イン、55…第2ガスライン、68…第1ガス分析部、
72…第2ガス分析部、SG…サンプルガス。
Claims (2)
- 【請求項1】 サンプルガスが流れるサンプルガスライ
ンを、第1ガス分析部を備えた第1ガスラインと第2ガ
ス分析部を備えた第2ガスラインとに分岐し、第1ガス
ラインにおいては、前記サンプルガス中の特定成分に対
して処理を行った後、第1ガス分析部においてガス分析
を行う一方、第2ガスラインにおいては、前記サンプル
ガスをそのまま第2ガス分析部においてガス分析を行
い、前記二つのガス分析部の出力の差をとって前記特定
成分の濃度を得るようにしたガス分析装置において、前
記二つのガス分析部の出力を一定時間ごとにサンプリン
グし、二つのガス分析部の出力の差をとるに際して、第
1ガスラインにおける処理に起因して生ずる二つのガス
分析部における応答遅れ時間差を考慮にいれて演算を行
うようにしたことを特徴とするガス分析装置。 - 【請求項2】 第1ガス分析部の出力および第2ガス分
析部の出力のそれぞれに移動平均処理を施すようにして
ある請求項1に記載のガス分析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001154395A JP4572043B2 (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | ガス分析装置 |
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