JP2003035636A - Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas - Google Patents

Method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas

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JP2003035636A
JP2003035636A JP2001221564A JP2001221564A JP2003035636A JP 2003035636 A JP2003035636 A JP 2003035636A JP 2001221564 A JP2001221564 A JP 2001221564A JP 2001221564 A JP2001221564 A JP 2001221564A JP 2003035636 A JP2003035636 A JP 2003035636A
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JP
Japan
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gas
particulate matter
exhaust gas
particle size
filter
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Application number
JP2001221564A
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Japanese (ja)
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Hirokazu Fukushima
宏和 福島
Shigeo Nakamura
成男 中村
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Horiba Ltd
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Horiba Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for analyzing a particulate matter in an engine exhaust gas whereby a minute amount of the particulate matter in the engine exhaust gas can be highly accurately measured by particle size. SOLUTION: The exhaust gas G flowing in an exhaust pipe 5 connected to an engine 4 is diluted in a dilution pipe 6 by a dilution air A, and the particulate matter 21 included in the diluted exhaust gas is trapped by particle size by a plurality of particulate matter-trapping members 16a-16b. Each component of SOF, sulfate and soot in the particulate matter trapped by particle size by the plurality of the trapping members 16a-16b is analyzed, so that each component in the particulate matter included in the exhaust gas is analyzed by particle size.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、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)
の分析方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to particulate matter (particulate matter, hereinafter referred to as PM) contained in gas discharged from, for example, a diesel engine.
Analysis method and device.

【0002】[0002]

【従来技術】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
排ガスを定容量吸引して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。
2. Description of the Related Art As a method of measuring PM contained in exhaust gas of a diesel engine, high temperature exhaust gas discharged from a diesel engine is diluted with clean air, and the diluted exhaust gas is sucked in a fixed volume to capture PM with a filter. A filter weight method is generally known in which the filter is collected, weighed with a precision balance or the like, and quantitatively analyzed based on the weight difference from the filter before PM collection.

【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。
However, in the above-described filter weight method, the water adsorbed on the filter has a great influence as a measurement error, so that a constant temperature / constant humidity treatment is required to keep the water content in the filter constant before and after the collection. Also, low concentration PM
When measuring the exhaust gas of, for example, 0.1 mg of PM collected on a 200 mg filter needs to be accurately weighed, and the measurement error of the weight of the filter itself greatly affects the measurement error of the PM weight. There is such a problem.

【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
において段階的に昇温加熱しPMを酸化してガス分析計
で測定する手法がある。
On the other hand, as disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 7-58264, a method of heating the filter trapping PM stepwise in a heating furnace to oxidize PM and measure it with a gas analyzer There is.

【0005】しかしながら、PMの大部分は、スート
(Soot)と呼ばれる無機炭素(以下、スートとい
う)、SOF(Soluble Organic Fr
action)と呼ばれる炭化水素(以下、SOFとい
う)および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)から構成されており、前記公報に
記載された手法によっては、高沸点SOFの分離および
酸化雰囲気中でのサルフェートの還元が困難であり、こ
のため、PM中の大部分を占めるスート、SOFおよび
サルフェートを個々に分別してその濃度または重量を測
定することが困難であった。
However, most of PM is an inorganic carbon called soot (hereinafter referred to as soot) and SOF (Soluble Organic Fr).
A hydrocarbon called "action" (hereinafter referred to as SOF) and a sulfate hydrate called "sulfate" (hereinafter referred to as "SOF")
It is difficult to separate the high-boiling point SOF and reduce the sulfate in an oxidizing atmosphere by the method described in the above publication, and therefore, the soot occupying most of PM, It was difficult to separate SOF and sulfate individually and measure their concentration or weight.

【0006】このような従来技術の欠点を解決するもの
として、本願出願人は、平成12年3月29日に、「エ
ンジン排ガス中の粒子状物質の分析方法および装置」を
特許出願している(特願2000−92283号)。こ
の特許出願の発明内容は、エンジン排ガス中に含まれる
PMを捕集したフィルタを加熱炉内に設け、まず、加熱
炉内に不活性ガスを流しながらフィルタを所定温度で加
熱してPM中のSOFとサルフェートを気化し、気化し
たSOFを酸化してCO2 とする一方、気化したサルフ
ェートを還元してSO2 とし、前記CO2 およびSO2
をガス分析部で分析し、その後、前記加熱炉内に酸素を
流しながら前記フィルタを加熱してこのフィルタ上に残
ったPMを酸化してCO2 を発生させ、このCO2 をガ
ス分析部で分析するというものである。
As a solution to the above-mentioned drawbacks of the prior art, the applicant of the present application has filed a patent application for "Analysis method and apparatus for particulate matter in engine exhaust gas" on March 29, 2000. (Japanese Patent Application No. 2000-92283). The content of the invention of this patent application is that a filter that collects PM contained in engine exhaust gas is provided in a heating furnace, and first, the filter is heated at a predetermined temperature while flowing an inert gas into the heating furnace to remove PM in PM. The SOF and the sulfate are vaporized, and the vaporized SOF is oxidized to CO 2 , while the vaporized sulfate is reduced to SO 2 , and the CO 2 and SO 2
It was analyzed by gas analysis unit, then, the heating furnace and heating the filter while feeding oxygen into oxidized remaining PM on the filter to generate CO 2, the CO 2 gas analyzer It is to analyze.

【0007】上記エンジン排ガス中の粒子状物質の分析
方法および装置によれば、エンジン排ガス中に含まれる
PMにおけるSOF、サルフェートおよびスートを、そ
れらが微量であっても、個々に分別して簡便かつ精度よ
く測定することができ、特に、従来のフィルタ重量法や
冒頭に掲げた特公平7−58264号公報に記載された
手法などでは測定できなかったPM中の大部分を占める
SOF、サルフェートおよびスートを個々に分別してそ
の濃度または重量を測定することができるとともに、低
濃度のPMも精度よく測定することができる。
According to the above-described method and apparatus for analyzing particulate matter in engine exhaust gas, SOF, sulfate and soot in PM contained in engine exhaust gas can be individually and easily separated with a small amount even if they are minute amounts. SPM, sulfate, and soot, which can be measured well, and which cannot be measured by the conventional filter weight method or the method described in Japanese Patent Publication No. 7-58264 mentioned at the beginning, account for most of PM. It is possible to separately measure the concentration or weight of each, and it is also possible to accurately measure low-concentration PM.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジン排
ガス中のPMの粒径は、エンジンシリンダ内における温
度、空気の圧縮具合、軽油の滴下量など種々の条件によ
ってその大きさが異なる。一方、近時の低エミッション
車の排ガス測定においては、PMを非常に低濃度な領域
において精度よく測定することが要求されるが、この場
合、PMの粒径別のSOF、サルフェートおよびスート
の量を求めることも要求される。
The particle size of PM in the engine exhaust gas varies depending on various conditions such as the temperature in the engine cylinder, the degree of compression of air, and the amount of light oil dropped. On the other hand, in recent exhaust gas measurement of low-emission vehicles, it is required to measure PM with high accuracy in a very low concentration range. In this case, the amount of SOF, sulfate, and soot for each particle size of PM is required. It is also required to ask.

【0009】しかしながら、従来においては、PMを捕
集するためのフィルタとしては、直径0.3μmのもの
を95%以上捕集し得るもの一枚が用いられているだけ
であり、粒径別のPMにおけるSOF、サルフェートお
よびスートの量を求めることはできなかった。
However, conventionally, as a filter for collecting PM, only one filter which can collect 95% or more of 0.3 μm in diameter is used, and the filter is classified by particle size. It was not possible to determine the amount of SOF, sulphate and soot in PM.

【0010】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、エンジン排ガス中の微量なPM
を各成分ごとかつそれらを粒径別に高精度に測定するこ
とができるエンジン排ガス中のPMの分析方法および装
置を提供することである。
The present invention has been made with the above matters in mind, and its object is to trace a minute amount of PM in engine exhaust gas.
It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for analyzing PM in engine exhaust gas, which can measure each component with high accuracy by particle size.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のエンジン排ガス中のPMの分析方法は、
エンジンに連なる排気管を流れる排ガスを希釈用管路内
において希釈用空気で希釈し、この希釈された排ガス中
に含まれる粒子状物質を粒径別に複数の粒子状物質捕集
部材に捕集し、前記複数の粒子状物質捕集部材によって
粒径別に捕集された粒子状物質中のSOF、サルフェー
トおよびスートの各成分を分析することにより、それぞ
れの粒径ごとに排ガスに含まれる粒子状物質中の前記各
成分を分析するようにしたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the method for analyzing PM in engine exhaust gas according to the present invention comprises:
The exhaust gas flowing through the exhaust pipe connected to the engine is diluted with the dilution air in the dilution pipe, and the particulate matter contained in the diluted exhaust gas is collected by a plurality of particulate matter collecting members according to the particle size. A particulate matter contained in the exhaust gas for each particle size by analyzing each component of SOF, sulfate and soot in the particulate matter collected by the plurality of particulate matter collection members according to the particle size It is characterized in that each of the above components is analyzed.

【0012】また、この発明のエンジン排ガス中のPM
の分析装置は、エンジンに連なる排気管を流れる排ガス
を採取し希釈するガスサンプリング手段と、このガスサ
ンプリング手段において希釈された排ガスを導入すると
ともに、希釈された排ガス中に含まれる粒子状物質を粒
径ごとに捕集する複数の粒子状物質捕集部材を有する粒
径別粒子状物質捕集手段と、前記複数の粒子状物質捕集
部材によって粒径別に捕集された粒子状物質中のSO
F、サルフェートおよびスートの各成分を分析すること
により、それぞれの粒径ごとに排ガスに含まれる粒子状
物質中の前記各成分を分析する粒子状物質分析手段を備
えたことを特徴としている。
Further, PM in engine exhaust gas of the present invention
The analyzer described above introduces the gas sampling means for collecting and diluting the exhaust gas flowing through the exhaust pipe connected to the engine, and introducing the diluted exhaust gas in this gas sampling means, and also the particulate matter contained in the diluted exhaust gas Particle-size-specific particulate matter collection means having a plurality of particulate matter collection members that are collected according to diameter, and SO in the particulate matter collected by the particle size by the plurality of particulate matter collection members
The present invention is characterized by comprising a particulate matter analysis means for analyzing each of the components in the particulate matter contained in the exhaust gas for each particle size by analyzing each component of F, sulfate and soot.

【0013】そして、前記複数のPM捕集部材によって
粒径別に捕集されたPM中のSOF、サルフェートおよ
びスートの各成分を分析する手法として、例えば、前記
PM捕集部材を個別に加熱炉内に設け、まず、加熱炉内
に不活性ガスを流しながらPM捕集部材を所定温度で加
熱してPM中のSOFおよびサルフェートを気化し、気
化したSOFを酸化してCO2 とする一方、気化したサ
ルフェートを還元してSO2 とし、前記CO2 およびS
2 をガス分析部で分析し、その後、加熱炉内に酸素を
流しながらPM捕集部材を加熱してこのPM捕集部材上
に残ったスートを酸化してCO2 を発生させ、このCO
2 をガス分析部で分析する手法を採用することができ
る。
As a method for analyzing each component of SOF, sulfate and soot in PM collected by the plurality of PM collecting members according to particle size, for example, the PM collecting members are individually heated in a heating furnace. First, the PM trapping member is heated at a predetermined temperature while flowing an inert gas into the heating furnace to vaporize the SOF and the sulfate in the PM, and the vaporized SOF is oxidized to CO 2 while being vaporized. The sulfate is reduced to SO 2 and the CO 2 and S
O 2 is analyzed by the gas analyzer, and then the PM trapping member is heated while flowing oxygen into the heating furnace to oxidize the soot remaining on the PM trapping member to generate CO 2 ,
A method of analyzing 2 in the gas analysis unit can be adopted.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参
照しながら説明する。図1〜図4は、この発明の第1の
実施の形態を示す。まず、図1は、この発明のエンジン
排ガス中のPMの分析方法(以下、単に分析方法とい
う)で用いる分析装置の一つの構成例を概略的に示すも
ので、この分析装置は、エンジン排ガスを採取し希釈す
るガスサンプリング手段1と、このガスサンプリング手
段1において希釈された排ガスを導入するとともに、希
釈された排ガス中に含まれるPMを粒径ごとに捕集する
複数のPM捕集部材を有するPM捕集手段2と、前記P
M捕集部材によって捕集されたPMを分析するPM分析
手段3を備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The details of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention. First, FIG. 1 schematically shows one configuration example of an analyzer used in a method for analyzing PM in engine exhaust gas of the present invention (hereinafter, simply referred to as an analysis method). It has a gas sampling means 1 for sampling and diluting, and a plurality of PM collecting members for introducing the exhaust gas diluted in the gas sampling means 1 and collecting PM contained in the diluted exhaust gas for each particle size. PM collecting means 2 and the P
A PM analysis means 3 for analyzing PM collected by the M collection member is provided.

【0015】まず、前記ガスサンプリング手段1および
PM捕集手段2は、例えば次のように構成されている。
すなわち、図1において、4は例えば自動車に搭載され
るディーゼルエンジンである。5はエンジン4に連なる
排気管で、その下流端5aは希釈用管路(希釈用トンネ
ルともいう)6に接続されている。この希釈用管路6
は、排気管5内に排出され、希釈用管路6内に導入され
るエンジン排ガスGの全量を清浄な空気Aによって希釈
するとともに、流れるガスが一定流量となるようにする
もので、上流側にはフィルタ7を備えた空気導入部6a
が形成されるとともに、下流側には例えばCFV(Cr
itical Flow Venturi)8および吸
引ポンプ9が設けられており、エンジン4からの排ガス
Gを定流量流すことができるように構成されている。
First, the gas sampling means 1 and the PM collecting means 2 are constructed, for example, as follows.
That is, in FIG. 1, reference numeral 4 denotes a diesel engine mounted in an automobile, for example. An exhaust pipe 5 is connected to the engine 4, and a downstream end 5a thereof is connected to a diluting pipe line (also referred to as a diluting tunnel) 6. This dilution line 6
Is used to dilute the entire amount of the engine exhaust gas G discharged into the exhaust pipe 5 and introduced into the diluting pipe line 6 with clean air A, and to keep the flowing gas at a constant flow rate. The air introduction part 6a provided with the filter 7
Are formed, and CFV (Cr
An initial flow venturi) 8 and a suction pump 9 are provided so that the exhaust gas G from the engine 4 can flow at a constant flow rate.

【0016】10は希釈用管路6に対してCFV8より
もやや上流側の点において接続されるサンプルガス導入
用流路で、そのプローブ10aが希釈用管路6内に挿入
接続されており、希釈用管路6において空気Aによって
希釈された排ガスGの一部をサンプルガスSとして導入
するものである。このサンプルガス導入用流路10の下
流側は、二つの流路11,12に分岐し、各流路11,
12には、サンプルガスS中に含まれるPMを粒径別に
捕集するための粒径別PM捕集手段2としてのフィルタ
装置13,14が設けられ、一方の流路11は、PM採
取時のサンプルガスSを流すためのサンプルガス流路
に、また、他方の流路12は、PM非採取時のサンプル
ガスSを流すためのバイパス流路にそれぞれ構成されて
いる。なお、フィルタ装置13,14は、互いに同じ構
成であり(この構成は、後述する)、これらのフィルタ
装置13,14のうち、一方13が測定用フィルタ装置
であり、他方14がダミー用フィルタ装置である。
Reference numeral 10 is a sample gas introduction flow passage connected to the dilution pipe 6 at a point slightly upstream of the CFV 8, and its probe 10a is inserted and connected in the dilution pipe 6. A part of the exhaust gas G diluted with the air A in the dilution pipe 6 is introduced as the sample gas S. The downstream side of the sample gas introduction flow channel 10 is branched into two flow channels 11 and 12,
12 is provided with filter devices 13 and 14 as particle size-specific PM collecting means 2 for collecting PM contained in the sample gas S by particle size, and one flow path 11 is used for collecting PM. Of the sample gas S, and the other channel 12 is a bypass channel for flowing the sample gas S when PM is not collected. Note that the filter devices 13 and 14 have the same configuration (this configuration will be described later), and among these filter devices 13 and 14, one 13 is a measurement filter device and the other 14 is a dummy filter device. Is.

【0017】前記フィルタ装置13,14は、例えば図
2に示すように構成されている。すなわち、この図にお
いて、15はフィルタケースで、その内部には、複数
(例えば4つ)のフィルタ16a〜16d(総称すると
きは、フィルタ16という)を適宜の間隔をおいて互い
に直列な状態で収容することのできるケース本体17
と、このケース本体17に対して分離結合自在に設けら
れるカバー体18とからなり、ケース本体17およびカ
バー体18の分離結合面側にはフランジ17a,18a
が設けられ、ケース本体17およびカバー体18のそれ
ぞれ反対側には、ガス流通孔19,20が形成されてい
る。
The filter devices 13 and 14 are constructed, for example, as shown in FIG. That is, in this figure, reference numeral 15 denotes a filter case, in which a plurality (for example, four) of filters 16a to 16d (collectively referred to as filters 16) are arranged in series at appropriate intervals. Case body 17 that can be stored
And a cover body 18 which is detachably connectable to the case body 17, and flanges 17a, 18a are provided on the side of the case body 17 and the cover body 18 which are separated and joined.
Is provided, and gas circulation holes 19 and 20 are formed on the opposite sides of the case body 17 and the cover body 18, respectively.

【0018】そして、前記ケース本体17内には、PM
21をその粒径別に捕集するためのPM捕集部材として
のフィルタ16a〜16dが設けられている。このフィ
ルタ16a〜16dは、不純物の少ない素材、例えば石
英からなり、それらにおける目の粗さは、例えばフィル
タ16aが最も粗く、以下、フィルタ16b,16cの
順に細かくなり、フィルタ16dが最も細かくなってお
り、最も目の粗いフィルタ16aがケース本体17の最
上流(サンプルガスSの流入する側)の位置に、以下、
フィルタ16b,16cの順に下流側に配置され、最も
目の細かいフィルタ16dが最下流(サンプルガスSの
流出する側)に位置するように設けられている。
In the case body 17, PM is
Filters 16a to 16d are provided as PM collecting members for collecting 21 according to their particle size. The filters 16a to 16d are made of a material having a small amount of impurities, for example, quartz, and the coarseness of the mesh in them is, for example, the filter 16a is the coarsest, and the filters 16b and 16c are finer in this order and the filter 16d is the finest. And the coarsest filter 16a is located at the most upstream position of the case body 17 (on the side where the sample gas S flows).
The filters 16b and 16c are arranged on the downstream side in this order, and the finest filter 16d is provided on the most downstream side (the side on which the sample gas S flows out).

【0019】前記構成よりなるフィルタ装置13,14
は、カバー体17が上流側に位置し、ケース本体16が
下流側に位置するように、サンプルガス流路11,バイ
パス流路12にそれぞれ配置される。したがって、サン
プルガス流路11に設けられたフィルタ装置13内に流
入したサンプルガスSは、フィルタ16a〜16d を順
次通過するが、各フィルタ16a〜16dの目の粗さに
したがってサンプルガスS中のPM21が粒径の大きい
ものから順にフィルタ16a〜16dに捕集される。
The filter devices 13 and 14 having the above structure
The cover body 17 is located on the upstream side, and the case body 16 is
The sample gas flow path 11 and the bypass
It is arranged in each of the pass channels 12. Therefore, Sun
Flow into the filter device 13 provided in the pull gas flow path 11.
The entered sample gas S is filtered by the filters 16a to 16d. In order
The next pass, but the coarseness of each filter 16a-16d
Therefore, PM21 in the sample gas S has a large particle size.
The filters are sequentially collected from the filters 16a to 16d.

【0020】なお、前記フィルタ16a〜16dにおけ
る目の粗さは、PM21の粒子をどの程度のものまで捕
集するかによって適宜設定される。また、フィルタ16
の設置枚数は4に限られるものでなく、2以上の適宜数
に設定してよいことは勿論である。
The coarseness of the mesh in the filters 16a to 16d is appropriately set depending on how much particles of PM21 are collected. In addition, the filter 16
It is needless to say that the number of sheets installed is not limited to 4 and may be set to an appropriate number of 2 or more.

【0021】再び図1において、22はサンプルガス流
路11、バイパス流路12の下流側に設けられる流路切
換え手段としての三方電磁弁で、その下流側はガス流路
23に接続され、このガス流路23には、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、例え
ばルーツブロアポンプ24と、測定精度の高い流量計、
例えばベンチュリ計25がこの順に設けられている。
Referring again to FIG. 1, reference numeral 22 denotes a three-way solenoid valve as a flow path switching means provided on the downstream side of the sample gas flow path 11 and the bypass flow path 12, the downstream side of which is connected to the gas flow path 23. In the gas flow path 23, a suction pump, such as a roots blower pump 24, whose suction capacity can be changed by controlling the number of revolutions, and a flow meter with high measurement accuracy,
For example, a venturi meter 25 is provided in this order.

【0022】次に、前記PM分析手段3の構成を、図3
を参照しながら説明すると、31はエンジン排ガス中に
含まれるPM21を捕集したフィルタ16を加熱するた
めの加熱炉で、例えば電気炉よりなり、加熱用ヒータ3
2を備えている。この加熱用ヒータ32は、温度調整機
構(図示していない)によってその発熱状態が制御さ
れ、したがって、加熱炉31内の温度は、任意の所定温
度になるように設定される。
Next, the structure of the PM analysis means 3 is shown in FIG.
Describing with reference to FIG. 3, 31 is a heating furnace for heating the filter 16 that traps PM21 contained in the engine exhaust gas.
Equipped with 2. The heating state of the heating heater 32 is controlled by a temperature adjusting mechanism (not shown), so that the temperature in the heating furnace 31 is set to an arbitrary predetermined temperature.

【0023】33は加熱炉31に対して不活性ガス(例
えば窒素ガス)または酸素を択一的に供給するガス供給
部で、流量測定および流量制御の機能を備えたマスフロ
ーコントローラなどの流量制御装置34、35をそれぞ
れ備えた窒素ガス供給路36および酸素供給路37と、
これらの供給路36,37の下流側および加熱炉31へ
の接続流路38がそれぞれ接続される三方電磁弁39と
から構成されている。
Reference numeral 33 is a gas supply portion for selectively supplying an inert gas (for example, nitrogen gas) or oxygen to the heating furnace 31, and is a flow rate control device such as a mass flow controller having functions of flow rate measurement and flow rate control. A nitrogen gas supply passage 36 and an oxygen supply passage 37, which are provided with 34 and 35, respectively,
The three-way solenoid valve 39 is connected to the downstream side of these supply paths 36 and 37 and the connection flow path 38 to the heating furnace 31, respectively.

【0024】40は加熱炉31において生じたガスが流
れるガス流路で、その下流側は二つの互いに並列的なガ
ス流路41,42に分岐している。そして、これらのガ
ス流路41,42の下流側には、酸化・還元処理部43
およびガス分析部44がこの順に直列に設けられてい
る。
Reference numeral 40 denotes a gas flow path through which gas generated in the heating furnace 31 flows, and its downstream side is branched into two mutually parallel gas flow paths 41 and 42. Then, on the downstream side of these gas flow paths 41, 42, the oxidation / reduction processing unit 43 is provided.
And the gas analysis unit 44 is provided in series in this order.

【0025】より詳しくは、一方のガス流路41には、
マスフローメータなどの流量計45、例えばCuOなど
の酸化触媒が設けられ、酸素を供給するための酸素供給
路46が接続された酸化処理部43AおよびCO2 分析
計44Aがこの順に設けられている。そして、他方のガ
ス流路42には、前記流量計45と同様の流量計47、
例えばカーボンなどの還元触媒が設けられた還元処理部
43BおよびSO2 分析計44Bがこの順に設けられて
いる。ここで用いるCO2 分析計44AおよびSO2
析計44Bは、例えば非分散型赤外線ガス分析計(ND
IRガス分析計)である。つまり、酸化・還元処理部4
3においては、酸化処理部43Aと還元処理部43Bと
が互いに並列的に配置され、ガス分析部44において
は、CO2分析計44AとSO2 分析計44Bとが互い
に並列的に配置されている。
More specifically, one of the gas flow paths 41 has
A flow meter 45 such as a mass flow meter, an oxidation catalyst such as CuO, for example, is provided, and an oxidation treatment section 43A and a CO 2 analyzer 44A, which are connected to an oxygen supply path 46 for supplying oxygen, are provided in this order. Then, in the other gas flow path 42, a flow meter 47 similar to the flow meter 45,
For example, a reduction processing unit 43B provided with a reduction catalyst such as carbon and an SO 2 analyzer 44B are provided in this order. The CO 2 analyzer 44A and SO 2 analyzer 44B used here are, for example, a non-dispersive infrared gas analyzer (ND).
IR gas analyzer). That is, the oxidation / reduction processing unit 4
3, the oxidation processing unit 43A and the reduction processing unit 43B are arranged in parallel with each other, and in the gas analysis unit 44, the CO 2 analyzer 44A and the SO 2 analyzer 44B are arranged in parallel with each other. .

【0026】なお、図示していないが、ガス流路38,
40およびガス流路41,42のガス分析部44までの
部分(酸化処理部43Aおよび還元処理部43Bも含
む)は、例えばヒータによって適宜の温度になるように
加熱・保温できるように構成されている。これは、加熱
炉31において生じたガスに含まれる成分の変化を防止
するとともに、酸化および還元処理が確実に行われるよ
うにするためである。
Although not shown, the gas flow paths 38,
The parts up to the gas analysis part 44 (including the oxidation processing part 43A and the reduction processing part 43B) of 40 and the gas flow paths 41, 42 are configured so that they can be heated and kept at a proper temperature by a heater, for example. There is. This is to prevent changes in the components contained in the gas generated in the heating furnace 31 and to ensure that the oxidation and reduction processes are performed.

【0027】そして、48は装置各部からの信号(流量
信号Qや濃度信号Cなど)に基づいて演算を行ったり、
この演算結果に基づいて装置各部に対して制御信号を送
出する演算制御部で、例えばパソコンよりなる。
Reference numeral 48 indicates that the calculation is performed on the basis of signals (flow rate signal Q, concentration signal C, etc.) from various parts of the apparatus,
An arithmetic control unit that sends a control signal to each unit of the device based on the arithmetic result, and is composed of, for example, a personal computer.

【0028】次に、この発明の分析方法について、図4
をも参照しながら説明する。図4は、加熱炉31内の雰
囲気およびフィルタ16の加熱温度の時間的変化と、各
雰囲気における出力の状態を示すものである。符号a,
cはCO2 濃度出力、bはSO2 濃度出力である。
Next, the analysis method of the present invention will be described with reference to FIG.
It will be explained with reference to also. FIG. 4 shows changes with time in the atmosphere in the heating furnace 31 and the heating temperature of the filter 16, and the output state in each atmosphere. Code a,
c is a CO 2 concentration output, and b is an SO 2 concentration output.

【0029】まず、図1に示したガスサンプリング手段
1およびPM捕集手段2を用いてPMを捕集する手順を
説明すると、複数のフィルタ16a〜16dを組み込ん
だフィルタ装置13,14を流路11,12に装着す
る。そして、エンジン4からの排出される排ガスGは、
排気管5を経て希釈用管路6に入り、清浄な空気Aによ
って希釈される。この希釈された排ガスGは、一定流量
採取されてサンプルガスSとしてサンプルガス導入用流
路10に入り、サンプルガス流路11に導かれてフィル
タ装置13を通過する。このフィルタ装置13には、目
の粗さの異なる複数のフィルタ16a〜16dがその目
の粗いものから細かいものへと順次直列に配置されてい
るので、前記サンプルガスS中に含まれるPM21は、
その径の大きいものから順にフィルタ16a〜16dに
捕集される。
First, the procedure for collecting PM using the gas sampling means 1 and the PM collecting means 2 shown in FIG. 1 will be described. The filter devices 13 and 14 incorporating a plurality of filters 16a to 16d are used as flow paths. Attach to 11 and 12. The exhaust gas G emitted from the engine 4 is
After passing through the exhaust pipe 5, it enters the diluting pipe 6, and is diluted with the clean air A. The diluted exhaust gas G is sampled at a constant flow rate, enters the sample gas introduction flow path 10 as the sample gas S, is guided to the sample gas flow path 11, and passes through the filter device 13. In this filter device 13, a plurality of filters 16a to 16d having different mesh roughness are sequentially arranged in series from the coarse mesh to the fine mesh, so that the PM21 contained in the sample gas S is
The filters having the largest diameter are collected by the filters 16a to 16d in order.

【0030】所定のサンプリングが終了すると、前記フ
ィルタ装置13を開いて、フィルタ16a〜16dを取
り出す。
When the predetermined sampling is completed, the filter device 13 is opened and the filters 16a to 16d are taken out.

【0031】前記フィルタ16a〜16dによって捕集
されたPM21は、PM分析手段3によって次のように
して分析される。例えば、最も大きい粒子のPM21を
捕集したフィルタ16aを、内部が予め1000℃にな
るように加熱されている加熱炉31内に収容する。そし
て、ガス供給部33の電磁弁39を動作させて窒素ガス
供給路36を加熱炉31と連通させ、流量制御装置34
を介して加熱炉31内に窒素ガスを供給する。このとき
の窒素ガスの流量は、流量制御装置34によって測定さ
れ、その結果は流量信号Qとしてパソコン48に送られ
る。
The PM 21 collected by the filters 16a to 16d is analyzed by the PM analysis means 3 as follows. For example, the filter 16a that collects PM21 having the largest particles is housed in the heating furnace 31 whose inside is heated to 1000 ° C. in advance. Then, the solenoid valve 39 of the gas supply unit 33 is operated to connect the nitrogen gas supply passage 36 to the heating furnace 31, and the flow rate control device 34
Nitrogen gas is supplied into the heating furnace 31 via. The flow rate of the nitrogen gas at this time is measured by the flow rate control device 34, and the result is sent to the personal computer 48 as a flow rate signal Q.

【0032】前記加熱炉31内においては、窒素ガス雰
囲気下においてフィルタ16aが1000℃で加熱され
ることにより、フィルタ16aに捕集されたPM21中
のSOFおよびサルフェートがガス化し、これらが窒素
ガスとともにガス流路40に流れ出る。
In the heating furnace 31, the filter 16a is heated at 1000 ° C. in a nitrogen gas atmosphere, so that the SOF and the sulfate in the PM 21 trapped in the filter 16a are gasified, and these are gasified together with the nitrogen gas. It flows out into the gas flow path 40.

【0033】前記ガス流路40に流れ出たガス(ガス化
したSOFおよびサルフェートや他の発生ガスを含んで
いる)は、二分された状態でガス流路41,42を流れ
る。そして、一方のガス流路41を流れるガスは、流量
計45を経て酸化・還元処理部43の酸化処理部43A
に流れ込む。この酸化処理部43Aには酸素が供給され
ており、ガス化したSOFおよびサルフェートのうちの
SOFが酸化触媒および酸素によって酸化されて、CO
2 およびH2 Oになり、他のガスとともにガス分析部4
4のCO2 分析計44Aに送られ、CO2 濃度が測定さ
れる。また、他方のガス流路42を流れるガスは、流量
計47を経て酸化・還元処理部43の還元処理部43B
に流れ込み、ガス化したSOFおよびサルフェートのう
ちのサルフェートが還元触媒によって還元されて、SO
2 になり、他のガスとともにガス分析部44のSO2
析計44Bに送られ、SO2 濃度が測定される。
The gas (containing gasified SOF, sulfate and other generated gas) flowing out to the gas flow passage 40 flows through the gas flow passages 41 and 42 in a divided state. Then, the gas flowing through one of the gas flow paths 41 passes through the flow meter 45, and the oxidation / reduction processing unit 43A of the oxidation / reduction processing unit 43
Flow into. Oxygen is supplied to the oxidation treatment section 43A, and SOF of the gasified SOF and the sulfate is oxidized by the oxidation catalyst and oxygen, and CO
2 and H 2 O, and gas analyzer 4 together with other gases
No. 4 is sent to the CO 2 analyzer 44A, and the CO 2 concentration is measured. In addition, the gas flowing through the other gas flow path 42 passes through the flow meter 47 and the reduction processing unit 43B of the oxidation / reduction processing unit 43.
Of the gasified SOF and sulfate, the sulfate is reduced by the reduction catalyst, and SO
It becomes 2 and is sent to the SO 2 analyzer 44B of the gas analysis unit 44 together with other gas, and the SO 2 concentration is measured.

【0034】そして、前記ガス分析部44からは、例え
ば図4において符号a,bで示すような形状のCO2
度およびSO2 濃度信号が出力され、これがパソコン4
8に入力される。パソコン48には、窒素ガスの流量を
表す信号が入力されているので、この窒素ガス流量とC
2 濃度およびSO2 濃度とに基づいて、フィルタ15
に捕集されたPM21中のSOFおよびサルフェー
トの重量がそれぞれ求められる。
Then, the gas analyzer 44 outputs CO 2 concentration and SO 2 concentration signals having the shapes shown by reference characters a and b in FIG. 4, for example.
8 is input. Since a signal indicating the flow rate of nitrogen gas is input to the personal computer 48, the nitrogen gas flow rate and C
Based on the O 2 concentration and the SO 2 concentration, the filter 15
a The weights of the SOF and the sulfate in the PM21 collected in the above are obtained respectively.

【0035】次いで、前記ガス供給部33の電磁弁39
を切り換えて、酸素供給路37を加熱炉31と連通さ
せ、流量制御装置35を介して加熱炉31内に酸素を供
給する。このときの酸素の流量は、流量制御装置35に
よって測定され、その結果はパソコン48に流量信号Q
として送られる。
Next, the solenoid valve 39 of the gas supply unit 33.
The oxygen supply path 37 is communicated with the heating furnace 31, and oxygen is supplied into the heating furnace 31 via the flow rate control device 35. The flow rate of oxygen at this time is measured by the flow control device 35, and the result is sent to the personal computer 48 as a flow signal Q.
Sent as.

【0036】前記加熱炉31内においては、酸素雰囲気
下においてフィルタ16aが1000℃で加熱されるこ
とにより、前記フィルタ16aに残ったスートが燃焼
(酸化)してCO2 およびCO(これはほとんど微量)
が発生し、これらが酸素とともにガス流路40に流れ出
る。
In the heating furnace 31, the filter 16a is heated at 1000 ° C. in an oxygen atmosphere, so that the soot remaining in the filter 16a burns (oxidizes), and CO 2 and CO (which are almost trace amounts). )
Are generated, and these flow out to the gas flow path 40 together with oxygen.

【0037】前記ガス流路40に流れ出たガス(前記燃
焼によって生じたCO2 およびCOや他の発生ガスを含
んでいる)は、ガス流路41,42に分岐して流れる。
そして、一方のガス流路41を流れるガスは、流量計4
5を経て酸化・還元処理部43の酸化処理部43Aに流
れ込む。この酸化処理部43Aには酸素が供給されてい
るので、前記ガス中に含まれているCOが酸化されてC
2 となり、前記ガス中のCO2 と混ざり、他のガスと
ともにガス分析部44のCO2 分析計44Aに送られ、
CO2 濃度が測定される。また、他方のガス流路42を
流れるガスは、流量計47を経て酸化・還元処理部43
の還元処理部43Bに流れ込むが、この場合、なんら処
理されることなくガス分析部44のSO2 分析計44B
に送られ、濃度測定されることなく廃棄される。
The gas flowing out to the gas flow passage 40 (containing CO 2 and CO generated by the combustion and other generated gas) branches into the gas flow passages 41 and 42.
Then, the gas flowing through one of the gas flow paths 41 is the flow meter 4
After that, it flows into the oxidation / reduction processing section 43A of the oxidation / reduction processing section 43. Since oxygen is supplied to the oxidation treatment section 43A, CO contained in the gas is oxidized to form C
It becomes O 2 , is mixed with CO 2 in the gas, and is sent to the CO 2 analyzer 44A of the gas analysis unit 44 together with other gas,
The CO 2 concentration is measured. In addition, the gas flowing through the other gas flow path 42 passes through the flow meter 47 and is passed through the oxidation / reduction processing unit 43.
Of the SO 2 analyzer 44B of the gas analyzer 44 without any treatment.
Sent to and discarded without measuring the concentration.

【0038】そして、前記ガス分析部44からは、図4
において符号cで示すような形状のCO2 濃度を表す信
号が出力され、これがパソコン48に入力される。パソ
コン48には、酸素流量を表す信号が入力されているの
で、この酸素流量とCO2 濃度とに基づいて、フィルタ
16aに捕集されたPM21中のスートの重量が求めら
れる。
Then, from the gas analysis section 44, as shown in FIG.
At, a signal representing the CO 2 concentration having a shape as indicated by the symbol c is output and input to the personal computer 48. Since the signal indicating the oxygen flow rate is input to the personal computer 48, the weight of the soot in the PM 21 collected by the filter 16a is obtained based on the oxygen flow rate and the CO 2 concentration.

【0039】この実施の形態においては、フィルタ16
aによるPM21の捕集に際して、エンジン4からの排
ガスGを希釈しているので、この希釈率を考慮に入れ
て、前記スート、SOFおよびサルフェートの重量に基
づいて演算を行うことにより、前記排ガスG中のSO
F、サルフェートおよびスートの重量を得ることができ
る。
In this embodiment, the filter 16
Since the exhaust gas G from the engine 4 is diluted when the PM 21 is collected by a, the exhaust gas G is calculated by taking the dilution rate into consideration and performing a calculation based on the weights of the soot, SOF, and sulfate. SO in
The weights of F, sulfate and soot can be obtained.

【0040】他のフィルタ16b〜16dにおけPM2
1の定量分析についても、前記フィルタ16aにおける
PM21の定量分析と同様に順次行えばよい。このよう
にして、粒径の異なるPM21を捕集したフィルタ16
a〜16dをPM分析手段3によって定量分析すること
により、排ガスG中に微量に含まれるPM21をその粒
径別に高精度に定量分析することができる。
PM2 in the other filters 16b to 16d
The quantitative analysis of No. 1 may be sequentially performed similarly to the quantitative analysis of PM21 in the filter 16a. In this way, the filter 16 that collects PM21 having different particle diameters
By quantitatively analyzing a to 16d by the PM analysis means 3, the PM 21 contained in a small amount in the exhaust gas G can be quantitatively analyzed with high accuracy according to its particle size.

【0041】この発明は、種々に変形して実施すること
ができ、例えば、PM21をその粒径別に捕集するた
め、目の粗さの異なる複数のフィルタ16a〜16dを
用いていたが、図5に示すような粒径別PM捕集手段5
0を用いてもよい。
The present invention can be implemented by being modified in various ways. For example, in order to collect PM21 according to its particle size, a plurality of filters 16a to 16d having different coarseness of meshes are used. PM collection means 5 according to particle size as shown in 5
You may use 0.

【0042】すなわち、第2の実施の形態を示す図5に
おいて、51は例えば細長いハウジングで、その一端側
にガス導入部52、他端側にガス導出部53が形成され
ている。そして、このハウジング51の内部のガス導入
部52とガス導出部53との間には、流路54a〜54
eを介して複数の空間55a〜55dが形成されてい
る。空間55a〜55dは、それぞれ、同形、同寸で、
内部に空間55a〜55dの内径より小さく、適宜厚さ
の石英板よりなる同一形状のPM捕集部材56a〜56
d(総称するときは56で表す)が設けられている。そ
して、流路54a〜54eの内径は、空間55a〜55
dの最大径より小さく、しかも、最上流側の流路54a
が最も大きく、以下、流路54b,54c,54dと順
次細くなり、最下流側の流路54eが最も細くなってい
る。
That is, in FIG. 5 showing the second embodiment, 51 is, for example, an elongated housing, and a gas introducing portion 52 is formed on one end side thereof and a gas outlet portion 53 is formed on the other end side thereof. The flow passages 54a to 54 are provided between the gas introduction part 52 and the gas discharge part 53 inside the housing 51.
A plurality of spaces 55a to 55d are formed via e. The spaces 55a to 55d have the same shape and the same size,
The PM trapping members 56a to 56 of the same shape made of a quartz plate having an inner diameter smaller than the inner diameters of the spaces 55a to 55d and having an appropriate thickness.
d (generally denoted by 56) is provided. The inner diameters of the flow paths 54a to 54e are the spaces 55a to 55e.
The flow path 54a on the most upstream side, which is smaller than the maximum diameter of d
Is the largest, and the channels 54b, 54c, and 54d become thinner in this order, and the most downstream channel 54e becomes the thinnest.

【0043】前記ハウジング51内の流路54a〜54
eや空間55a〜55dなどの寸法は、捕集するPM2
1の粒径をどのように区分して捕集するかによって適宜
設定されることは勿論である。
Channels 54a to 54 in the housing 51
The dimensions of e, the spaces 55a to 55d, and the like are PM2 to be collected.
It is needless to say that it is appropriately set depending on how the particle size of 1 is divided and collected.

【0044】上記構成の粒径別PM捕集装置50におい
て、その内部に、PM21を含んだ排ガスGを一定流量
で吸引すると、排ガスGは空間55a〜55d内をPM
捕集部材56a〜56dを避けるようにして通過すると
ともに、流路54a〜54eを通過する。この場合、流
路54a〜54eにおける排ガスGの速度は、流路54
aにおいて最も遅く、以下、流路54b、54c,54
d,54eの順で速くなる。したがって、最上流の空間
55aに入った排ガスG中に含まれるPM21のうち、
大径のものは、遅い流速のため、PM捕集部材56aに
よって捕集される。以下、各PM捕集部材56b〜56
dに捕集されるPM21の径は小さくなり、PM捕集部
材56dには、最も小さい径のPM21が捕集される。
When the exhaust gas G containing PM21 is sucked into the PM trapping device 50 for each particle size having the above-described structure at a constant flow rate, the exhaust gas G is allowed to flow into the spaces 55a to 55d.
It passes while avoiding the collection members 56a to 56d, and also passes through the flow paths 54a to 54e. In this case, the velocity of the exhaust gas G in the flow channels 54a to 54e is the same as that of the flow channel 54a.
a is the slowest, and is the flow path 54b, 54c, 54
It becomes faster in the order of d and 54e. Therefore, of the PM21 contained in the exhaust gas G entering the uppermost space 55a,
The large diameter particles are collected by the PM collecting member 56a due to the low flow velocity. Hereinafter, each PM collection member 56b-56
The diameter of the PM 21 collected in d becomes small, and the PM 21 having the smallest diameter is collected in the PM collecting member 56d.

【0045】上述のようにして、PM21を粒径別に採
取したPM捕集部材56b〜56dを、順次、前記図3
に示したPM分析手段3に供することにより、所定のP
M21の粒径別定量分析を行うことができる。
As described above, the PM collecting members 56b to 56d, which have collected the PM 21 according to the particle size, are sequentially arranged in FIG.
By applying the PM analysis means 3 shown in FIG.
Quantitative analysis by particle size of M21 can be performed.

【0046】ところで、図1に示したガスサンプリング
手段1は、エンジン4からの排ガスGの全部を希釈し、
その後、この希釈排ガスの一部をサンプリングしてサン
プルガスSとしているが、この発明は、エンジン4から
の排ガスGの一部を採取し、その後、この採取した排ガ
スの全部を希釈して、この希釈排ガスの全部をサンプル
ガスSとする部分採取全量希釈方式のガスサンプリング
手段にも適用することができる。
By the way, the gas sampling means 1 shown in FIG. 1 dilutes all the exhaust gas G from the engine 4,
After that, although a part of this diluted exhaust gas is sampled as the sample gas S, the present invention collects a part of the exhaust gas G from the engine 4 and then dilutes all the collected exhaust gas to obtain the sample gas S. It can also be applied to the gas sampling means of the partial sampling total amount dilution method in which all of the diluted exhaust gas is the sample gas S.

【0047】図6は、前記部分採取全量希釈方式のガス
サンプリング手段60の構成の一例を概略的に示すもの
で、この第3の実施の形態において、61はエンジン4
に連なる排気管、62はこの排気管61に挿入接続され
るプローブで、排気管61を流れる排ガスGの一部を採
取・導入するものである。63は希釈用管路で、前記プ
ローブ62の下流側が挿入接続されるとともに、その上
流側には希釈用空気Aを導入する希釈空気導入管64が
接続されている。そして、この希釈用管路63の下流側
は、サンプルガス導入用流路65に接続され、希釈用管
路63において希釈された排ガスの全てがサンプルガス
導入用流路65に流れ込むようにしてある。
FIG. 6 schematically shows an example of the structure of the gas sampling means 60 of the partial sampling total dilution type. In the third embodiment, 61 is the engine 4
An exhaust pipe 62 connected to is a probe inserted into and connected to the exhaust pipe 61 for collecting and introducing a part of the exhaust gas G flowing through the exhaust pipe 61. Reference numeral 63 is a diluting pipe, and the downstream side of the probe 62 is inserted and connected, and the diluting air introducing pipe 64 for introducing the diluting air A is connected to the upstream side thereof. The downstream side of the dilution pipe 63 is connected to the sample gas introduction flow passage 65 so that all the exhaust gas diluted in the dilution pipe 63 flows into the sample gas introduction flow passage 65. .

【0048】ところで、図3に示した実施の形態におい
ては、加熱炉31の下流側に設けられるガス流路40を
ガス流路41,42に二分し、一方のガス流路41に酸
化処理部43AおよびCO2 分析計44Aを設け、他方
のガス流路42に還元処理部43BおよびSO2 分析計
44Bを設けていたため、加熱炉31において発生した
ガスが1/2ずつになり、ガス分析の際に得られる出力
信号が小さくならざるを得ない。この点を解消する構成
を、第4の実施の形態として図7を参照しながら説明す
る。
By the way, in the embodiment shown in FIG. 3, the gas passage 40 provided on the downstream side of the heating furnace 31 is divided into two gas passages 41 and 42, and one of the gas passages 41 is provided with an oxidation treatment section. 43A and CO 2 analyzer 44A are provided, and the reduction processing section 43B and SO 2 analyzer 44B are provided in the other gas flow path 42. Therefore, the gas generated in the heating furnace 31 becomes ½ each, and The output signal obtained at this time is inevitably small. A configuration that solves this point will be described as a fourth embodiment with reference to FIG.

【0049】図7において、71は加熱炉2の下流側の
ガス流路40に設けられる流量計で、第1の実施の形態
における流量計45,47と同様のものである。そし
て、この流量計71の下流側に設けられる酸化・還元処
理部43には、白金(Pt)を主成分とする酸化・還元
触媒が設けられるとともに、酸素供給路46が接続され
ている。また、この酸化・還元処理部43の下流側に設
けられるガス分析部44は、CO2 分析計44AとSO
2 分析計44Bとが直列的に配置されている。
In FIG. 7, reference numeral 71 denotes a flow meter provided in the gas flow passage 40 on the downstream side of the heating furnace 2, which is similar to the flow meters 45 and 47 in the first embodiment. Then, in the oxidation / reduction processing unit 43 provided on the downstream side of the flow meter 71, an oxidation / reduction catalyst containing platinum (Pt) as a main component is provided and an oxygen supply passage 46 is connected. Further, the gas analysis section 44 provided on the downstream side of the oxidation / reduction processing section 43 includes a CO 2 analyzer 44A and an SO 2 analyzer.
Two analyzers 44B are arranged in series.

【0050】上記図7に示されるガス分析装置を用いた
PMの分析方法について説明すると、まず、図1に示し
たガスサンプリング手段1を用いて、エンジン4からの
排ガスGを定流量サンプリングして、この排ガスG中の
PM21をフィルタ16a〜16dに捕集する。
The PM analysis method using the gas analyzer shown in FIG. 7 will be described. First, the exhaust gas G from the engine 4 is sampled at a constant flow rate using the gas sampling means 1 shown in FIG. The PM 21 in the exhaust gas G is collected by the filters 16a to 16d.

【0051】そして、前記PM21を捕集した例えばフ
ィルタ16aを、内部が予め1000℃になるように加
熱されている加熱炉31内に収容する。そして、まず、
ガス供給部33の電磁弁39を動作させて窒素ガス供給
路36を加熱炉31と連通させ、流量制御装置34を介
して加熱炉31内に窒素ガスを供給する。このときの窒
素ガスの流量は、流量制御装置34によって測定され、
その結果は流量信号Qとしてパソコン48に送られる。
Then, for example, the filter 16a in which the PM 21 is collected is housed in the heating furnace 31 whose inside is heated to 1000 ° C. in advance. And first,
The electromagnetic valve 39 of the gas supply unit 33 is operated to connect the nitrogen gas supply passage 36 to the heating furnace 31, and nitrogen gas is supplied into the heating furnace 31 via the flow rate control device 34. The flow rate of the nitrogen gas at this time is measured by the flow rate control device 34,
The result is sent to the personal computer 48 as a flow rate signal Q.

【0052】前記加熱炉31内においては、窒素ガス雰
囲気下においてフィルタ16aが1000℃で加熱され
ることにより、フィルタ16aに捕集されたPM中のS
OFおよびサルフェートがガス化し、これらが他の発生
ガスや窒素ガスとともにガス流路40に流れ出る。
In the heating furnace 31, the filter 16a is heated at 1000 ° C. in a nitrogen gas atmosphere, so that the S in the PM collected by the filter 16a is heated.
The OF and the sulphate are gasified, and these gas and the other generated gas and the nitrogen gas flow out to the gas passage 40.

【0053】前記ガス流路40に流れ出たガス(ガス化
したSOFおよびサルフェートを含んでいる)は、流量
計71を経て酸化・還元処理部43に流れ込む。この酸
化・還元処理部43には酸素が供給されているので、ガ
ス化したSOFおよびサルフェートのうちのSOFが酸
化・還元触媒および酸素によって酸化されて、CO2
よびH2 Oとなる一方、前記サルフェートが酸化・還元
触媒によって還元されて、SO2 になる。これらのCO
2 、H2 OおよびSO2 は、その状態で、ガス分析部4
4に送られる。
The gas (containing the gasified SOF and sulfate) flowing out to the gas flow path 40 flows into the oxidation / reduction processing section 43 via the flow meter 71. Since oxygen is supplied to the oxidation / reduction processing unit 43, SOF of gasified SOF and sulfate is oxidized by the oxidation / reduction catalyst and oxygen to become CO 2 and H 2 O, while The sulfate is reduced to SO 2 by the oxidation / reduction catalyst. These CO
2 , H 2 O and SO 2 are in that state,
Sent to 4.

【0054】そして、前記ガス分析部44に流れ込んだ
ガスは、まず、CO2 分析計44AにおいてCO2 の濃
度が測定され、次いで、SO2 分析計44BにおいてS
2濃度が測定され、ガス分析部44からはCO2 濃度
およびSO2 濃度信号が出力され、これがパソコン48
に入力される。パソコン48には、窒素ガスの流量を表
す信号が入力されているので、この窒素ガス流量とCO
2 濃度およびSO2 濃度とに基づいて、フィルタ16a
に捕集されたPM中のSOFおよびサルフェートの重量
がそれぞれ求められる。
The concentration of CO 2 in the gas flowing into the gas analyzer 44 is first measured by the CO 2 analyzer 44A, and then S 2 is measured by the SO 2 analyzer 44B.
The O 2 concentration is measured, the CO 2 concentration and SO 2 concentration signals are output from the gas analysis unit 44, and these are output to the personal computer 48.
Entered in. Since a signal indicating the flow rate of nitrogen gas is input to the personal computer 48, this nitrogen gas flow rate and CO
The filter 16a is based on the 2 concentration and the SO 2 concentration.
The weights of SOF and sulfate in the PM collected in are obtained.

【0055】次いで、前記ガス供給部33の電磁弁39
を切り換えて、酸素供給路47を加熱炉31と連通さ
せ、流量制御装置35を介して加熱炉31内に酸素を供
給する。このときの酸素の流量は、流量制御装置35に
よって測定され、その結果はパソコン48に流量信号と
して送られる。
Next, the solenoid valve 39 of the gas supply unit 33.
Is switched to connect the oxygen supply path 47 to the heating furnace 31, and oxygen is supplied into the heating furnace 31 via the flow rate control device 35. The flow rate of oxygen at this time is measured by the flow control device 35, and the result is sent to the personal computer 48 as a flow signal.

【0056】前記加熱炉31内においては、酸素雰囲気
下においてフィルタ16aが1000℃で加熱されるこ
とにより、前記フィルタ16aに残ったスートが燃焼
(酸化)してCO2 およびCO(これはほとんど微量)
が発生し、これらが酸素とともにガス流路40に流れ出
る。
In the heating furnace 31, the filter 16a is heated at 1000 ° C. in an oxygen atmosphere, so that the soot remaining in the filter 16a burns (oxidizes), and CO 2 and CO (which are almost trace amounts). )
Are generated, and these flow out to the gas flow path 40 together with oxygen.

【0057】前記ガス流路54に流れ出たガス(前記燃
焼によって生じたCO2 およびCOを含んでいる)は、
流量計71を経て酸化・還元処理部44に流れ込む。こ
の酸化・還元処理部44には酸素が供給されているの
で、前記ガス中に含まれているCOが酸化されてCO2
となり、前記ガス中のCO2 とともにガス分析部44の
CO2 分析計44Aに送られ、CO2 濃度が測定され、
この濃度信号はパソコン48に入力される。そして、C
2 分析計44Aを出たガスは、SO2 分析計44Bに
送られるが、濃度測定されることなく廃棄される。
The gas (including CO 2 and CO produced by the combustion) flowing out to the gas flow path 54 is
It flows into the oxidation / reduction processing unit 44 via the flow meter 71. Since oxygen is supplied to the oxidation / reduction processing unit 44, CO contained in the gas is oxidized to generate CO 2
And sent to the CO 2 analyzer 44A of the gas analysis unit 44 together with the CO 2 in the gas, and the CO 2 concentration is measured.
This density signal is input to the personal computer 48. And C
The gas leaving the O 2 analyzer 44A is sent to the SO 2 analyzer 44B, but is discarded without measuring the concentration.

【0058】前記パソコン48には、酸素の流量を表す
信号が入力されているので、この酸素ガス流量と前記C
2 濃度とに基づいて、フィルタ16aに捕集されたP
M中のスートの重量が求められる。なお、他のフィルタ
16b〜16dについても、順次、上記手順によって分
析されることは言うまでもない。
Since a signal indicating the flow rate of oxygen is input to the personal computer 48, the oxygen gas flow rate and the C
Based on the O 2 concentration, the P collected in the filter 16a
The weight of soot in M is determined. Needless to say, the other filters 16b to 16d are also sequentially analyzed by the above procedure.

【0059】上述のように、第4の実施の形態によって
も、エンジン4の排ガスG中に含まれるPM21におけ
るSOF、サルフェートおよびスートを、個々に分別し
て簡便かつ粒径別に精度よく測定することができる。
As described above, also according to the fourth embodiment, the SOF, the sulfate and the soot in the PM 21 contained in the exhaust gas G of the engine 4 can be individually separated and simply and accurately measured according to the particle size. it can.

【0060】そして、上述した第4の実施の形態におい
ては、加熱炉31において生じたガスを途中で二分せ
ず、また、ガス分析部44においては、直列に配置され
たCO 2 分析計44AおよびSO2 分析計44Bを順次
通過させるようにしているので、CO2 やSO2 の濃度
信号として大きなものが得られる。また、装置の全体構
成がシンプルであるといった利点もある。
In addition, in the above-mentioned fourth embodiment
The gas generated in the heating furnace 31 in half
In addition, in the gas analysis unit 44, they are arranged in series.
CO 2Analyzer 44A and SO2Analyzer 44B sequentially
Since it is designed to pass through, CO2And SO2Concentration of
A large signal can be obtained. Also, the overall structure of the device
There is also an advantage that the composition is simple.

【0061】この発明は、上述の各実施の形態に限られ
るものではなく、種々に変形して実施することができ
る。例えば、加熱炉31として、高周波加熱炉や赤外イ
メージ炉を用いてもよい。そして、加熱炉31に供給さ
れる不活性ガスとして、窒素ガスのほかに、アルゴンガ
スなど適宜のものを用いてもよい。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified in various ways. For example, as the heating furnace 31, a high frequency heating furnace or an infrared image furnace may be used. Then, as the inert gas supplied to the heating furnace 31, other than nitrogen gas, an appropriate gas such as argon gas may be used.

【0062】また、窒素ガス雰囲気下において粒子状物
質捕集部材16,56を所定温度で加熱した際に生ずる
ガス化したSOFを酸化処理部43A、あるいは、酸化
・還元処理部43において酸化した場合、CO2 ととも
にH2 Oが生ずるが、このH 2 Oは、CO2 やSO2
測定に干渉成分となることがある。そこで、ガス分析部
44に供給する前にこれを除去するようにしたり、ま
た、ガス分析部44に設けられるCO2 分析計44Aや
SO2 分析計44Bとして、干渉成分の影響を補償でき
るような構成のガス分析計を用いてもよい。
Further, in a nitrogen gas atmosphere, particulate matter
It occurs when the material collecting members 16 and 56 are heated at a predetermined temperature.
The gasified SOF is oxidized by the oxidation treatment section 43A or
-When oxidized in the reduction processing unit 43, CO2With
To H2O occurs, but this H 2O is CO2And SO2of
May interfere with the measurement. Therefore, the gas analysis section
Or remove it before feeding it to
CO provided in the gas analysis unit 44244A analyzer
SO2As the analyzer 44B, it can compensate the influence of interference components.
A gas analyzer having such a configuration may be used.

【0063】さらに、ガス分析部44に設けられるガス
分析計として、フーリエ変換赤外分光光度計を用いたガ
ス分析装置(FTIRガス分析装置)を設けてもよい。
このFTIRガス分析装置は、これ1台でCO2 および
SO2 の濃度を同時に測定することができるとともに、
NOX なども測定できるので、PM中に含まれるSO
F、サルフェートおよびスートは勿論のこと、他の成分
の濃度も一挙に測定することができる。また、ガス分析
部44に設けられるガス分析計として、マススペクトロ
メータ(質量分析計)を用いてもよい。このマススペク
トロメータにおいても、これ1台でCO2 、SO2 、N
X などの測定を同時に行うことができる。したがっ
て、これらのFTIRガス分析装置あるいはマススペク
トロメータをガス分析部44に設けた場合、装置全体の
構成が簡略化される。
Further, as the gas analyzer provided in the gas analysis unit 44, a gas analyzer (FTIR gas analyzer) using a Fourier transform infrared spectrophotometer may be provided.
This FTIR gas analyzer is capable of simultaneously measuring the concentrations of CO 2 and SO 2 by itself,
Since NO x, etc. can also be measured, SO contained in PM
Not only F, sulfate and soot but also the concentrations of other components can be measured all at once. A mass spectrometer (mass spectrometer) may be used as the gas analyzer provided in the gas analyzer 44. Even in this mass spectrometer, CO 2 , SO 2 , N
It is possible to simultaneously measure O x and the like. Therefore, when these FTIR gas analyzers or mass spectrometers are provided in the gas analyzer 44, the configuration of the entire device is simplified.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、エンジン排ガス中の微量なPMを、その粒径別に高
精度に測定することができ、各粒径範囲におけるSO
F、サルフェートおよびスートを簡単かつ精度よく測定
することができる。特に、上述したPM分析手段を用い
た場合、従来のフィルタ重量法や冒頭に掲げた公報に開
示された手法などでは測定できなかったPM中の大部分
を占めるSOF、サルフェートおよびスートを個々に分
別してその濃度または重量を測定することができる。
As described above, according to the present invention, a very small amount of PM in engine exhaust gas can be measured with high accuracy by particle size, and SO in each particle size range can be measured.
F, sulfate and soot can be measured easily and accurately. In particular, when the PM analysis means described above is used, SOF, sulfate, and soot, which account for most of PM that cannot be measured by the conventional filter weight method or the method disclosed in the above-mentioned publication, are individually separated. The concentration or weight can be measured separately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の分析方法に用いるガス分析装置の全
体構成を概略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a gas analyzer used in an analysis method of the present invention.

【図2】粒子状物質捕集手段の一例を概略的に示す縦断
面図である。
FIG. 2 is a vertical sectional view schematically showing an example of a particulate matter collecting means.

【図3】粒子状物質分析手段の一例を概略的に示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a particulate matter analysis means.

【図4】この発明の動作説明のための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the present invention.

【図5】粒子状物質捕集手段の他の例を概略的に示す縦
断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing another example of the particulate matter collecting means.

【図6】ガスサンプリング手段の他の例を概略的に示す
図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing another example of gas sampling means.

【図7】粒子状物質分析手段の他の例を概略的に示す図
である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing another example of the particulate matter analysis means.

【符号の説明】 1…ガスサンプリング手段、2…粒径別粒子状物質捕集
手段、3…粒子状物質分析手段、4…エンジン、5…排
気管、6…希釈用管路、13,14…粒径別粒子状物質
捕集手段、16,16a〜16d…粒子状物質捕集部
材、21…粒子状物質、50…粒径別粒子状物質捕集手
段、56a〜56d…粒子状物質捕集部材、60…ガス
サンプリング手段、61…排気管、63…希釈用管路、
A…希釈用空気、G…排ガス。
[Explanation of Codes] 1 ... Gas sampling means, 2 ... Particle size-specific particulate matter collection means, 3 ... Particulate matter analysis means, 4 ... Engine, 5 ... Exhaust pipe, 6 ... Diluting pipeline, 13, 14 ... Particle collecting means by particle size, 16, 16a to 16d ... Particulate collecting member, 21 ... Particulate material, 50 ... Particle collecting means by particle size, 56a to 56d ... Particulate material collecting Collection member, 60 ... Gas sampling means, 61 ... Exhaust pipe, 63 ... Dilution pipe line,
A ... Diluting air, G ... Exhaust gas.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G052 AA02 AB06 AB08 AD04 AD24 AD52 BA22 EB11 FD01 GA11 HA15 HC28 2G059 AA01 BB01 CC04 CC06 DD04 DD12 DD16 EE01 HH01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 2G052 AA02 AB06 AB08 AD04 AD24                       AD52 BA22 EB11 FD01 GA11                       HA15 HC28                 2G059 AA01 BB01 CC04 CC06 DD04                       DD12 DD16 EE01 HH01

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンに連なる排気管を流れる排ガス
を希釈用管路内において希釈用空気で希釈し、この希釈
された排ガス中に含まれる粒子状物質を粒径別に複数の
粒子状物質捕集部材に捕集し、前記複数の粒子状物質捕
集部材によって粒径別に捕集された粒子状物質中のSO
F、サルフェートおよびスートの各成分を分析すること
により、それぞれの粒径ごとに排ガスに含まれる粒子状
物質中の前記各成分を分析するようにしたことを特徴と
するエンジン排ガス中の粒子状物質の分析方法。
1. An exhaust gas flowing through an exhaust pipe connected to an engine is diluted with a diluting air in a diluting pipe, and a plurality of particulate substances contained in the diluted exhaust gas are collected according to a particle size. SO in the particulate matter collected by the member and collected by the plurality of particulate matter collecting members according to the particle size.
Particulate matter in engine exhaust gas, characterized in that by analyzing each component of F, sulphate and soot, the respective components in the particulate matter contained in the exhaust gas are analyzed for each particle size. Analysis method.
【請求項2】 エンジンに連なる排気管を流れる排ガス
を採取し希釈するガスサンプリング手段と、このガスサ
ンプリング手段において希釈された排ガスを導入すると
ともに、希釈された排ガス中に含まれる粒子状物質を粒
径ごとに捕集する複数の粒子状物質捕集部材を有する粒
径別粒子状物質捕集手段と、前記複数の粒子状物質捕集
部材によって粒径別に捕集された粒子状物質中のSO
F、サルフェートおよびスートの各成分を分析すること
により、それぞれの粒径ごとに排ガスに含まれる粒子状
物質中の前記各成分を分析する粒子状物質分析手段を備
えたことを特徴とするエンジン排ガス中の粒子状物質の
分析装置。
2. A gas sampling means for collecting and diluting exhaust gas flowing through an exhaust pipe connected to an engine, and introducing the exhaust gas diluted by the gas sampling means, and for particulate matter contained in the diluted exhaust gas. Particle-size-specific particulate matter collection means having a plurality of particulate matter collection members that are collected according to diameter, and SO in the particulate matter collected by the particle size by the plurality of particulate matter collection members
An engine exhaust gas, comprising particulate matter analysis means for analyzing each of the components of F, sulfate and soot by analyzing each component of the particulate matter contained in the exhaust gas for each particle size. Analytical device for particulate matter.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100434897C (en) * 2005-03-02 2008-11-19 郑州轻工业学院 Oil smoke waste gas sample collecting and determining method and sample collecting device in nylon spinning
JP2014004504A (en) * 2012-06-22 2014-01-16 Kubota Corp Monitoring device of irreversible membrane fouling substance
JP2014130055A (en) * 2012-12-28 2014-07-10 Dkk Toa Corp Device and method for measuring iron concentration
WO2019098470A1 (en) * 2017-11-17 2019-05-23 한국전력공사 Dust measuring device
KR20210116068A (en) * 2020-03-17 2021-09-27 (주)이에스 Filter Assembly having Test Material Distributor
WO2021193753A1 (en) * 2020-03-26 2021-09-30 株式会社堀場製作所 Diluter, analysis system, and analysis method
CN116973330A (en) * 2023-09-15 2023-10-31 北京智慧共享技术服务有限公司 Gas spectrum infrared analyzer

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100434897C (en) * 2005-03-02 2008-11-19 郑州轻工业学院 Oil smoke waste gas sample collecting and determining method and sample collecting device in nylon spinning
JP2014004504A (en) * 2012-06-22 2014-01-16 Kubota Corp Monitoring device of irreversible membrane fouling substance
JP2014130055A (en) * 2012-12-28 2014-07-10 Dkk Toa Corp Device and method for measuring iron concentration
WO2019098470A1 (en) * 2017-11-17 2019-05-23 한국전력공사 Dust measuring device
KR20210116068A (en) * 2020-03-17 2021-09-27 (주)이에스 Filter Assembly having Test Material Distributor
KR102357186B1 (en) 2020-03-17 2022-01-28 (주)이에스 Filter Assembly having Test Material Distributor
WO2021193753A1 (en) * 2020-03-26 2021-09-30 株式会社堀場製作所 Diluter, analysis system, and analysis method
CN116973330A (en) * 2023-09-15 2023-10-31 北京智慧共享技术服务有限公司 Gas spectrum infrared analyzer
CN116973330B (en) * 2023-09-15 2023-12-01 北京智慧共享技术服务有限公司 Gas spectrum infrared analyzer

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