JP2005024391A - Optical gas analyzer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical gas analyzer for appropriately suppressing the deterioration of analysis precision by variations in the inner pressure of a measurement part. <P>SOLUTION: A gas inlet 13 connected to a combustion chamber C that is a measurement part via piping 22, an analysis chamber 14, where the sample gas in the combustion chamber C introduced via the gas inlet 13 flows continuously, and a gas outlet 15 for discharging the sample gas from the analysis chamber 14 are provided inside an analysis cell 12 of the optical gas analyzer 10. The gas outlet 15 is connected to a surge tank 22 for accumulating pressure. A flow control valve 26 is operated, based on the detection result of a pressure sensor 23, and maintains the inner pressure of the surge tank 22 at set pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式ガス分析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、試料ガス中に赤外線等の光線を通過させ、その通過に伴う光線の特定波長成分の光量変化に基づいて、試料ガスに含まれる特定成分の濃度検出等のガス分析を行う光学式ガス分析装置が知られている(特許文献1等)。
【0003】
図6に、そうした従来の光学式ガス分析装置の一例を示す。同図に例示する光学式ガス分析装置50は、内燃機関の燃焼室C内のガスに含まれる二酸化炭素の濃度検出に用いられる。同図に示すように、この光学式ガス分析装置50は大きくは、分析セル51、赤外線を発生する光源52、及び赤外線の特定波長成分の光量を検出する検出部53を備えて構成されている。
【0004】
分析セル51には、配管54を通じて燃焼室Cに接続されたガス入口55、そのガス入口55を通じて導入された試料ガスが連続的に流される分析室56、及び分析室56の試料ガスを外気に排出するためのガス出口57が形成されている。分析セル51の試料ガス流れ方向両側には、上記光源52及び検出部53が配設されており、光源52より発せられた赤外線が、上記分析室54を通過して、検出部53に入光されるようになっている。検出部53は、赤外線の特定波長成分のみを透過させる光学フィルタ58、及びその光学フィルタ58を介して入光された特定波長成分の光量を検出する赤外線センサ59を備えて構成されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−267596号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
こうした従来の光学式ガス分析装置50では、測定部位である燃焼室Cの内圧と大気圧との差圧を利用した自然吸気によって、分析室54に試料ガスを導入している。そのため、測定部位の内圧が大気圧近傍、或いは大気圧以下の負圧となった場合には、分析室54への試料ガス導入量が不足して、適正な分析結果が得られなってしまうといったように、測定部位の内圧変動が分析精度に影響を与えやすい構造となっていた。
【0007】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、測定部位の内圧変動による分析精度の悪化を好適に抑制することのできる光学式ガス分析装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以下、上述した目的を達成するための手段及びその作用効果を記載する。
請求項1に記載の発明は、測定部位の試料ガスが連続的に流される分析室を有し、その分析室内の試料ガス中を通過した光線の特定波長成分の光量変化に基づいて、前記試料ガスの成分分析を行う光学式ガス分析装置において、前記分析室の前記試料ガスの流れ方向下流に設けられた圧力溜めと、その圧力溜めの内圧を一定に維持するように制御する圧力制御手段と、を備えることをその要旨とする。
【0009】
上記構成では、圧力制御手段による圧力溜めの内圧の制御を通じて、分析室の試料ガス流れ方向下流側を所望とする圧力に維持することができる。そのため、圧力溜めの内圧を適宜制御しさえすれば、測定部位の圧力が大気圧近傍、或いはそれ以下の負圧になったときにも、分析室に十分な試料ガスを導入することが可能となる。例えば、圧力溜めの内圧を、測定部位の圧力変動範囲の下限よりも十分に低い圧力に制御すれば、測定部位の圧力低下時にも、分析室には十分な量の試料ガスが安定して導入されるようになる。したがって上記構成によれば、測定部位の内圧変動による分析精度の悪化を好適に抑制することができる。
【0010】
また請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光学式ガス分析装置において、前記分析室と前記圧力溜めとを連通するガス出口の流路面積を、前記分析室の流路面積に比して大きくしたことをその要旨とする。
【0011】
上記構成では、分析室への試料ガスの導入量の変化に拘わらず、分析室内部の圧力が、圧力溜めの内圧とほぼ同等に維持されるようになる。すなわち、試料ガスの大量導入による分析室の内圧の上昇が抑えられる。そのため、分析セルへの試料ガスの導入を更に安定させることができる。
【0012】
また請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の光学式ガス分析装置において、前記圧力溜めの容積は、前記分析室の容積の1万倍以上とされてなることをその要旨とする。
【0013】
分析室を通過した試料ガスの流入に伴う圧力溜めの内圧変動を抑制するには、圧力溜の容積を、分析室の容積に比して十分大きくすれば良い。分析室に対する圧力溜めの容積比が大きくなるほど、試料ガスの流入が圧力溜めの内圧に与える影響は小さくなるが、上記容積比が1万を超えると内圧変動の抑制効果の向上は、頭打ちとなることが確認されている。よって上記構成のように、圧力溜めの容積を分析室の容積の1万倍以上とすれば、圧力溜めの内圧変動を効果的に抑制することができる。
【0014】
更に請求項4に記載の発明は、測定部位の試料ガスが連続的に流される分析室を有し、その分析室内の試料ガス中を通過した光線の特定波長成分の光量変化に基づいて、前記試料ガスの成分分析を行う光学式ガス分析装置において、前記分析室のガス入口に、前記試料ガスを整流するための整流プレートを設けたことをその要旨とする。
【0015】
測定部位の内圧が低下して分析室への試料ガスの導入量が減少すると、分析室内の試料ガスの流れに偏りが生じて、分析室内の試料ガスの置換効率が低下するため、分析精度が悪化することがある。その点、上記構成では、上記整流プレートによって、分析室に導入される時点で試料ガスが整流されるため、分析室内での試料ガスのよどみが抑制される。したがって上記構成によれば、測定部位の内圧変動による分析精度の悪化を好適に抑制することができる。
【0016】
また請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の光学式ガス分析装置において、前記整流プレートは、前記整流プレートは、前記分析室の流路中央部への前記試料ガスの流れの集中を抑制する形状に形成されてなることをその要旨とする。
【0017】
試料ガス導入量の減少時には、壁面抵抗のため、分析室の流路周辺部における試料ガスの流れによどみが生じ易くなる。特にガス入口の流路面積よりも、分析室内の流路面積が大きい場合には、そうした傾向が更に顕著となる。その点、上記構成では、整流プレートによって、分析室の流路中央部への試料ガスの流れの集中が抑制されるため、上記流路周辺部の試料ガス流れのよどみを好適に解消することができる。
【0018】
測定部位の内圧が変動すれば、分析精度の悪化の要因となる分析室への試料ガス導入量の変動が生じ易くなる。また測定部位の内部温度が変動しても、試料ガスの熱膨張により、分析室への試料ガス導入量は実質的に変動してしまうこととなる。よって、本発明は、請求項6に記載のように、内圧及び内部温度の少なくとも一方の変動する部位を測定部位とする光学式ガス分析装置への適用が効果的である。また請求項7に記載のように、内圧及び内部温度が大きく変動する内燃機関の燃焼室内のガス分析に用いられる光学式ガス分析装置に本発明を適用することで、より顕著な効果を奏することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光学式ガス分析装置を具体化した一実施形態を、図を参照して詳細に説明する。本実施形態の光学式ガス分析装置では、分析室の試料ガス流れ方向下流側に圧力制御されたサージタンクを配設すること、及び分析室のガス入口に整流プレートを配設すること、を通じて、測定部位の内圧変動による分析精度悪化の抑制が図られている。
【0020】
図1に、そうした本実施形態の光学式ガス分析装置10の全体構造を示す。この光学式ガス分析装置10は、内燃機関の燃焼室C内の二酸化炭素濃度を検出するためのガス分析装置として構成されている。
【0021】
測定部位である燃焼室Cは、配管11を通じて分析セル12のガス入口13に連結されている。分析セル12内には、そのガス入口13を介して試料ガスが導入される分析室14、及びその分析室14から試料ガスを排出するためのガス出口15が設けられている。分析セル12の試料ガス流れ方向両側の隔壁には、ガラス窓18、19がそれぞれ設けられ、更にガラス窓18、19の側方には、集光レンズ20、21がそれぞれ配設されている。
【0022】
分析セル12のガス出口15は、サージタンク22に接続されている。サージタンク22には、その内圧を検出する圧力センサ23が配設されている。またサージタンク22には、配管24が接続されている。配管24は途中で2つに分岐されている。ぶんきされた配管24の一方は、サージタンク22内のガスを吸引して外部に排気する真空ポンプ25に接続されており、他方は、流量制御弁26を介して大気開放されている。流量制御弁26は、上記圧力センサ23の検出結果に基づき、サージタンク22の内圧が予め定められた設定圧に維持されるようにその開度を調整する。
【0023】
次に、光学式ガス分析装置10の光学系の構成を説明する。この光学式ガス分析装置10の光学系は大きくは、光源30、及びその光源30により発せられた光の特定波長成分の光量を検出する検出部34とを備えて構成されている。なお、二酸化炭素濃度の検出を行う本実施形態の光学式ガス分析装置10では、二酸化炭素の吸収波長近傍の波長域の光を発する赤外線灯を光源30として用いている。また上記検出部34を、二酸化炭素の吸収波長成分の光量を検出するように構成するようにしている。
【0024】
光源30は、分析セル12の集光レンズ20の側方に配設されている。また分析セル12と光源30との間には、チョッパー31が介設されている。チョッパー31は、周方向の一定間隔毎にスリット32の形成された円盤となっている。チョッパー31は、モータ33によって回転され、その回転に応じて光源30から集光レンズ20への赤外線の入光を一定時間間隔で許容・遮断する。
【0025】
検出部34は、分析セル12の集光レンズ21の側方に配設されている。検出部34は、赤外線の二酸化炭素の吸収波長成分のみを透過させる光学フィルタ35と、その光学フィルタ35を介して入光された特定波長成分の光量を検出する赤外線センサ36とを備えて構成されている。
【0026】
なおこの光学式ガス分析装置10には、分析結果を安定させるため、分析室14を流れる試料ガスの温度を一定に維持するための温度調節手段が設けられている。温度調節手段は、熱電対37、ヒータ38、及び温度調節回路39を備えて構成されている。熱電対37は、分析セル12のガス入口13近傍に配設されており、ヒータ38は、分析セル12及び配管11の周囲に配設されている。温度調節回路39は、熱電対37の検出結果に基づいて、その熱電対37の検出温度が予め設定された所定の温度に維持されるように、ヒータ38の通電制御を行っている。
【0027】
次に、この光学式ガス分析装置10の試料ガスの分析態様を説明する。
真空ポンプ25は、配管24を通じてサージタンク22内のガスを吸引し、同サージタンク22の内圧を低下させる。圧力センサ23は、そうしたサージタンク22の内圧を検出し、流量制御弁26に出力する。流量制御弁26は、上記圧力センサ23の検出結果に基づき、サージタンク22内が設定圧に維持されるように、その開度を調整する。すなわち、流量制御弁26は、真空ポンプ25によるサージタンク22からのガスの排気量と、同流量制御弁26を通じて配管24に導入される外気の流量とのバランスを調整することで、サージタンク22内を設定圧に維持している。なお、上記設定圧には、大気圧よりも、また機関運転中の燃焼室C内における圧力変動範囲の下限よりも、十分に低い圧力がその値として設定されている。
【0028】
なお、この光学式ガス分析装置10では、ガス出口15の流路面積は、分析室14の流路面積に比して十分大きく形成されている。そのため、燃焼室Cの内圧が高まり、分析室14への試料ガスの導入量が増大したときにも、分析室14の内圧は、サージタンク22の内圧とほぼ同程度に維持される。すなわち、分析室14内は、サージタンク22内と同様に上記設定圧に維持される。
【0029】
なお、上記設定圧には、分析精度の確保に十分な量の試料ガスを継続して分析室14に導入可能な大気圧以下の所定の圧力が、その値として設定されている。そうした所定の圧力は、実験や解析等を通じて予め求めておくことができる。
【0030】
ちなみに十分な試料ガス導入量を確実に確保したいのであれば、上記設定圧を、機関運転中における燃焼室Cの内圧変動範囲の下限よりも十分に低い圧力に設定しておけば良い。ただし、発明者等が行った試験の結果によれば、機関運転中における圧力変動範囲の下限が15〜25kPaとなる燃焼室Cに対して、サージタンク22の設定圧が50kPaであっても、十分な量の試料ガスが安定して分析室14に導入されることが確認されている。すなわち、燃焼室Cのように極短い周期で内圧変動が生じる部位が測定部位である場合には、測定部位の内圧変動範囲の下限よりも若干高い圧力に上記設定圧が設定されていても、十分な試料ガス導入量を安定して確保することが可能である。
【0031】
燃焼室C内の試料ガスは、そうした設定圧を維持するように制御されたサージタンク22の内圧と該燃焼室Cの内圧との差圧により吸引され、分析セル12に導入される。そして試料ガスは、ガス入口13から整流プレート16を介して分析室14に流入し、ガス出口15からサージタンク22に排出される。このとき、サージタンク22の内圧は、流量制御弁26によって上記設定圧に維持されているため、たとえ燃焼室Cの内圧が大気圧、或いはそれ以下の負圧となった場合にも、上記差圧は十分な大きさに保たれ、分析セル12への試料ガス導入量は十分に確保される。
【0032】
なお、分析室14からの試料ガスの流入に伴い、サージタンク22の内圧が変動してしまうのであれば、分析セル12への試料ガス導入が不安定となってしまう。サージタンク22の内圧変動を抑制するには、サージタンク22の容積を、分析室14の容積に比して十分大きくする必要がある。
【0033】
発明者等は、サージタンク22の容積がその内圧の変動に与える影響についての調査を行っている。図2にその調査結果を示すように、分析室14に対するサージタンク22の容積比が大きくなるほど、試料ガスの流入がサージタンク22の内圧に与える影響は小さくなり、サージタンク22内圧の最大変動量は小さくなる。ただし、上記容積比が1万を超えると内圧変動の抑制効果の向上は頭打ちとなり、内圧の最大変動量はほとんど減少しなくなる。したがって、サージタンク22の容積を、分析室14の容積の1万倍以上とすれば、サージタンク22内圧の変動を効果的に抑制することができる。光学式ガス分析装置10では、サージタンク22を、分析室14の容積のほぼ1万倍の容積とすることで、内圧変動を抑制しつつ、サージタンク22の容積の増大を必要最小限に抑えるようにしている。
【0034】
ちなみに、サージタンク22を設けずとも、真空ポンプ25により直接、分析セル12内に試料ガスを導入させることも可能ではあるが、分析セル12内での試料ガスの流れの乱れや試料ガス導入量の変動が増大して、分析精度の低下を招く虞がある。その点、上記のような圧力制御されたサージタンク22を設けて、分析セル12の試料ガス流れ方向下流側の圧力を静的に保つようにすれば、分析セル12内の試料ガスの流れを安定させ、高い分析精度を確保することができる。
【0035】
さてこうして試料ガスが導入された分析室14には、光源30の発生した赤外線が、チョッパー31、集光レンズ20、及びガラス窓18を介して、断続的に入光される。この赤外線は、分析室14を流れる試料ガス中を、その流れに直交して通過する。試料ガスを通過するとき、赤外線の二酸化炭素の吸収波長成分は、試料ガス中の二酸化炭素に吸収され、その光量が減少する。
【0036】
試料ガス中を通過した赤外線は、ガラス窓19、集光レンズ21を介して、検出部34に入光される。検出部34の光学フィルタ35は、赤外線中の二酸化炭素の吸収波長成分のみを赤外線センサ36に透過させる。そして赤外線センサ36は、光学フィルタ35を透過した二酸化炭素の吸収波長成分の光量を検出する。このとき、試料ガスの二酸化炭素濃度が高ければ、二酸化炭素の吸収波長成分の吸収量が増大して、赤外線センサ36により検出される光量が低下する。そのため、赤外線センサ36の検出結果は、試料ガスの二酸化炭素濃度を反映したものとなる。
【0037】
なお、測定部位である燃焼室Cと分析室14とを連結する配管11の内径及び長さは、試料ガスの分析精度に影響を与える。この光学式ガス分析装置10の配管11の内径及び長さは、そうした影響を考慮して、以下のように設定されている。
【0038】
配管11の内径は、壁面抵抗による試料ガス流れの悪化による応答性の低下を好適に回避し得る範囲で、分析精度を悪化させるデッドボリューム(配管11の容積)の増大を必要最小限とするように設定されている。ちなみに、配管11の内径を0.4mm以上とすることで応答性を十分に確保でき、また配管11の内径を1mmを超えて更に増大させても応答性はあまり向上しないことが発明者らによって確認されている。よって望ましい配管11の内径は、0.4〜1mmの範囲となる。
【0039】
また配管11の長さは、燃焼室Cの内部温度の変動に伴う分析室14内の試料ガス温度の変動を、分析精度を悪化させない程度まで抑制可能なように設定されている。配管11の長さをその内径の500倍以上とすれば、分析中の分析室14の試料ガス温度の変動を1%以下に留め、試料ガス温度の変化による分析精度の悪化を十分に抑制可能であることが発明者らによって確認されている。すなわち、配管11の内径を0.4mmとしたときには、その長さを200mm以上とすることで、また配管11の内径を1mmとしたときには、その長さを500mm以上とすることで、分析室14内の試料ガスの温度変動を好適に抑制することができる。
【0040】
図3は、こうした光学式ガス分析装置10の分析セル12の断面構造を示している。
同図に示すように、分析セル12のガス入口13の分析室14との接続部には、分析室14に導入される試料ガスを整流するための整流プレート16が配設されている。なお本実施形態の光学式ガス分析装置10では、ガス入口13の流路面積は、分析室14の流路面積に比して小さくされており、整流プレート16の上流側から下流側にかけて試料ガスの流路面積が拡大されている。図4(a)に平面構造を、図4(b)にその側部断面構造をそれぞれ示される整流プレート16は、試料ガスの流れを阻止する遮蔽板16aがその中央部に設けられ、その周辺部のみに開口16bが設けられるように形成されている。
【0041】
続いて、そうした整流プレート16の作用を説明する。
図5(a)に、整流プレート16が無いときの分析セル12内における試料ガスの流れを示す。上記のようにこの分析セル12では、ガス入口13から分析室14にかけて、試料ガスの流路面積が拡大されているため、試料ガスの流量が少ないときには、試料ガスの流れが分析室14の流路中央部に集中してしまい、同分析室14の流路周辺部の試料ガスの流れはよどむようになる。そのため、試料ガス導入量の低下時には、分析室14内の試料ガスの置換性が悪化して、分析精度が低下してしまう。ちなみに、たとえガス入口13と分析室14とが同じ流路面積となっていても、壁面抵抗のため、分析室14周辺部の試料ガスの流れは、よどんでしまうことがある。
【0042】
一方、上記整流プレート16を設けた場合には、同図(b)に示すように、整流プレート16によって試料ガスの流れは、分析室14の流路周辺部に案内されるようになる。これにより、分析室14の流路中央部への試料ガス流れの集中が抑制され、流路周辺部のよどみが解消されるため、分析室14内での試料ガスの置換が促進される。
【0043】
整流プレートとして、同図(c)に示すような金属等によって形成されたメッシュからなる整流プレート16’を採用することもできる。こうした整流プレート16’によっても同様に、分析室14の流路中央部への試料ガス流れの集中を抑制し、分析室14内での試料ガスの置換を促進することができる。
【0044】
なお本実施形態の光学式ガス分析装置10では、サージタンク22が上記圧力溜めに相当する構成となっている。また圧力センサ23及び流量制御弁26によって、上記圧力制御手段の制御が行われるようになっている。
【0045】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)分析セル12の試料ガス流れ方向下流側の圧力が一定負圧に制御されているため、燃焼室Cが大気圧以下の条件下でも十分な試料ガスを分析セル12内に導入し、安定した分析を行うことができる。
【0046】
(2)分析セル12のガス出口15の流路面積が、分析室14の流路面積に比して十分大きくされているため、燃焼室Cの内圧変動による試料ガス導入量の変化に拘わらず、分析室14の内圧を一定に維持して、円滑な試料ガス流れを保持することができる。
【0047】
(3)整流プレート16、16’によって、試料ガス流れのよどみを抑制することで、分析室14内での試料ガスの置換が促進されるため、分析セル12への試料ガス導入量の変化に拘わらず、分析精度を好適に保持することができる。
【0048】
(4)分析室14内での試料ガスの流れを整流すると共に、その整流された試料ガスの流れに対して垂直に赤外線を通過させているため、分析セル12への試料ガス導入量の変化に拘わらず、高い分析精度を安定して確保することができる。
【0049】
(5)サージタンク22の容積が分析室14の容積の1万倍以上とされており、サージタンク22の内圧変動が十分に抑えられているため、分析セル12への試料ガス導入の更なる安定化を図ることができる。
【0050】
なお、上記実施形態は次のように変更して実施することもできる。
・整流プレートとして、図5(a)〜(c)に例示した形状以外のものを採用しても良い。その形状が如何にあれ、分析室14の流路中央部への流れの集中を抑制する形状であれば、上記実施形態の整流プレート16、16’と同様の作用効果を奏することができる。また必ずしも、分析室14の流路中央部への流れの集中を抑制する形状となっていなくても、分析室14に流入する試料ガスの整流する整流プレートであれば、分析室14内での試料ガスのよどみの抑制に、一定の効果を奏することができる。
【0051】
・サージタンク22内の圧力制御を、流量制御弁26以外の手段を用いて行うようにしても良い。例えば圧力センサ23の検出結果に基づき真空ポンプ25の作動量を調整するようにすれば、流量制御弁26を用いずとも、サージタンク22内を設定圧に維持させることができる。
【0052】
・上記実施形態では、分析室14の下流側に一定圧に制御されたサージタンク22を設けること、及び分析室14のガス入口13に整流プレート16を配置すること、の双方を通じて、測定部位の圧力状態による分析精度の悪化を抑制するようにしていたが、それらの一方のみを採用するようにしても良い。
【0053】
・光源の発生する光線の波長域、光学フィルタの特性等の変更によって、検出部により光量変化を検出する波長成分を替えれば、上記実施形態の光学式ガス分析装置10を、二酸化炭素以外のガス成分の分析に用いることができる。
【0054】
・上記実施形態では、内燃機関の燃焼室C内のガス分析用の光学式ガス分析装置10を例に説明したが、本発明は、その他のガス分析にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光学式ガス分析装置の一実施形態についてその全体構造を示す模式図。
【図2】分析室に対するサージタンクの容積比とサージタンク内圧の最大変動量との関係を示すグラフ。
【図3】同実施形態の光学式ガス分析装置に適用される分析セルの断面図。
【図4】同実施形態に適用される整流プレートの(a)平面図、(b)側部断面図、及び(c)その変形例の平面図。
【図5】(a)整流プレートが無いときと(b)有るときの分析セル内の試料ガスの流れを示す図。
【図6】従来の光学式ガス分析装置の全体構造を示す模式図。
【符号の説明】
10…光学式ガス分析装置、11…配管、12…分析セル、13…ガス入口、14…分析室、15…ガス出口、16,16’…整流プレート、16a…遮蔽板、16b…開口、18,19…ガラス窓、20,21…集光レンズ、22…サージタンク(圧力溜め)、23…圧力センサ、24…配管、25…真空ポンプ、26…流量制御弁、30…光源、31…チョッパー31…スリット、33…モータ、34…検出部、35…光学フィルタ、36…赤外線センサ、37…熱電対、38…ヒータ、39…温度調節回路、50…光学式ガス分析装置、51…分析セル、52…光源、53…検出部、54…分析室、55…配管、56…ガス入口、57…ガス出口、58…光学フィルタ、59…赤外線センサ、C…燃焼室(測定部位)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical gas analyzer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical gas that allows light such as infrared rays to pass through a sample gas and performs gas analysis such as concentration detection of the specific component contained in the sample gas based on the change in the amount of light of the specific wavelength component of the light accompanying the passage. An analyzer is known (Patent Document 1, etc.).
[0003]
FIG. 6 shows an example of such a conventional optical gas analyzer. The optical gas analyzer 50 illustrated in the figure is used for detecting the concentration of carbon dioxide contained in the gas in the combustion chamber C of the internal combustion engine. As shown in the figure, the optical gas analyzer 50 is mainly configured to include an analysis cell 51, a light source 52 that generates infrared rays, and a detection unit 53 that detects the light amount of a specific wavelength component of infrared rays. .
[0004]
In the analysis cell 51, a gas inlet 55 connected to the combustion chamber C through a pipe 54, an analysis chamber 56 in which the sample gas introduced through the gas inlet 55 is continuously flowed, and the sample gas in the analysis chamber 56 to the outside air A gas outlet 57 for discharging is formed. The light source 52 and the detection unit 53 are disposed on both sides of the analysis cell 51 in the sample gas flow direction, and infrared rays emitted from the light source 52 pass through the analysis chamber 54 and enter the detection unit 53. It has come to be. The detection unit 53 includes an optical filter 58 that transmits only a specific wavelength component of infrared light, and an infrared sensor 59 that detects the amount of light of the specific wavelength component received through the optical filter 58.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-267596 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional optical gas analyzer 50, the sample gas is introduced into the analysis chamber 54 by natural intake using the differential pressure between the internal pressure of the combustion chamber C, which is a measurement site, and the atmospheric pressure. For this reason, when the internal pressure of the measurement site is near atmospheric pressure or negative pressure below atmospheric pressure, the amount of sample gas introduced into the analysis chamber 54 is insufficient, and an appropriate analysis result is obtained. As described above, the internal pressure fluctuation at the measurement site is likely to affect the analysis accuracy.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical gas analyzer that can suitably suppress deterioration in analysis accuracy due to fluctuations in internal pressure at a measurement site.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the following, means for achieving the above-described object and its operational effects are described.
The invention according to claim 1 has an analysis chamber in which a sample gas of a measurement site is continuously flowed, and the sample is based on a light amount change of a specific wavelength component of a light beam that has passed through the sample gas in the analysis chamber. In an optical gas analyzer for analyzing a gas component, a pressure reservoir provided downstream in the flow direction of the sample gas in the analysis chamber, and pressure control means for controlling the internal pressure of the pressure reservoir to be maintained constant The gist is to provide the above.
[0009]
In the above configuration, the downstream side in the sample gas flow direction of the analysis chamber can be maintained at a desired pressure through the control of the internal pressure of the pressure reservoir by the pressure control means. Therefore, if the internal pressure of the pressure reservoir is appropriately controlled, it is possible to introduce sufficient sample gas into the analysis chamber even when the pressure at the measurement site is near atmospheric pressure or lower than that. Become. For example, if the internal pressure of the pressure reservoir is controlled to a pressure sufficiently lower than the lower limit of the pressure fluctuation range of the measurement site, a sufficient amount of sample gas can be stably introduced into the analysis chamber even when the measurement site pressure drops. Will come to be. Therefore, according to the said structure, the deterioration of the analysis precision by the internal pressure fluctuation | variation of a measurement site | part can be suppressed suitably.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the optical gas analyzer according to the first aspect, the flow passage area of the gas outlet communicating the analysis chamber and the pressure reservoir is changed to the flow passage area of the analysis chamber. The gist is that it is larger than that.
[0011]
In the above configuration, the pressure in the analysis chamber is maintained substantially equal to the internal pressure of the pressure reservoir regardless of the change in the amount of sample gas introduced into the analysis chamber. That is, an increase in the internal pressure of the analysis chamber due to a large amount of sample gas introduced can be suppressed. Therefore, the introduction of the sample gas to the analysis cell can be further stabilized.
[0012]
The invention described in claim 3 is the optical gas analyzer according to claim 1 or 2, wherein the volume of the pressure reservoir is 10,000 times or more the volume of the analysis chamber. And
[0013]
In order to suppress the internal pressure fluctuation of the pressure reservoir due to the inflow of the sample gas that has passed through the analysis chamber, the volume of the pressure reservoir may be sufficiently larger than the volume of the analysis chamber. As the volume ratio of the pressure reservoir to the analysis chamber increases, the influence of the inflow of the sample gas on the internal pressure of the pressure reservoir decreases. However, when the volume ratio exceeds 10,000, the improvement effect of the internal pressure fluctuation reaches a peak. It has been confirmed. Therefore, as in the above configuration, if the volume of the pressure reservoir is 10,000 times or more the volume of the analysis chamber, fluctuations in the internal pressure of the pressure reservoir can be effectively suppressed.
[0014]
Furthermore, the invention according to claim 4 has an analysis chamber in which the sample gas of the measurement site is continuously flowed, and based on the light amount change of the specific wavelength component of the light beam that has passed through the sample gas in the analysis chamber, The gist of the optical gas analyzer for analyzing the component of the sample gas is that a rectifying plate for rectifying the sample gas is provided at the gas inlet of the analysis chamber.
[0015]
When the internal pressure of the measurement site decreases and the amount of sample gas introduced into the analysis chamber decreases, the flow of sample gas in the analysis chamber becomes biased, and the replacement efficiency of the sample gas in the analysis chamber decreases. May get worse. In that respect, in the above configuration, since the sample gas is rectified by the rectifying plate when introduced into the analysis chamber, stagnation of the sample gas in the analysis chamber is suppressed. Therefore, according to the said structure, the deterioration of the analysis precision by the internal pressure fluctuation | variation of a measurement site | part can be suppressed suitably.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the optical gas analyzer according to the fourth aspect, wherein the rectifying plate is a concentration of the flow of the sample gas to a central portion of the flow path of the analysis chamber. The gist of the present invention is that it is formed in a shape that suppresses the above.
[0017]
When the amount of sample gas introduced is reduced, the wall resistance causes the stagnation of the sample gas flow around the flow path in the analysis chamber. In particular, when the flow channel area in the analysis chamber is larger than the flow channel area at the gas inlet, such a tendency becomes more remarkable. In that respect, in the above configuration, since the concentration of the sample gas flow to the central portion of the flow channel of the analysis chamber is suppressed by the rectifying plate, the stagnation of the sample gas flow around the flow channel can be preferably eliminated. it can.
[0018]
If the internal pressure at the measurement site fluctuates, the amount of sample gas introduced into the analysis chamber is likely to fluctuate, which causes deterioration in analysis accuracy. Even if the internal temperature of the measurement site varies, the amount of sample gas introduced into the analysis chamber substantially varies due to thermal expansion of the sample gas. Therefore, as described in claim 6, the present invention is effectively applied to an optical gas analyzer in which at least one of the internal pressure and the internal temperature varies as a measurement site. Further, as described in claim 7, by applying the present invention to an optical gas analyzer used for gas analysis in a combustion chamber of an internal combustion engine in which the internal pressure and the internal temperature fluctuate greatly, a more remarkable effect can be obtained. Can do.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the optical gas analyzer of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the optical gas analyzer of the present embodiment, a pressure-controlled surge tank is disposed downstream of the analysis chamber in the sample gas flow direction, and a rectifying plate is disposed at the gas inlet of the analysis chamber. Analysis accuracy deterioration due to fluctuations in internal pressure at the measurement site is suppressed.
[0020]
FIG. 1 shows the overall structure of the optical gas analyzer 10 of this embodiment. The optical gas analyzer 10 is configured as a gas analyzer for detecting the carbon dioxide concentration in the combustion chamber C of the internal combustion engine.
[0021]
The combustion chamber C, which is a measurement site, is connected to the gas inlet 13 of the analysis cell 12 through the pipe 11. In the analysis cell 12, an analysis chamber 14 into which the sample gas is introduced through the gas inlet 13 and a gas outlet 15 for discharging the sample gas from the analysis chamber 14 are provided. Glass windows 18 and 19 are provided on the partition walls on both sides of the sample gas flow direction of the analysis cell 12, respectively, and condenser lenses 20 and 21 are provided on the sides of the glass windows 18 and 19, respectively.
[0022]
The gas outlet 15 of the analysis cell 12 is connected to a surge tank 22. The surge tank 22 is provided with a pressure sensor 23 that detects its internal pressure. A pipe 24 is connected to the surge tank 22. The pipe 24 is branched into two on the way. One side of the pipe 24 that has been removed is connected to a vacuum pump 25 that sucks the gas in the surge tank 22 and exhausts it outside, and the other is opened to the atmosphere via a flow control valve 26. Based on the detection result of the pressure sensor 23, the flow control valve 26 adjusts its opening so that the internal pressure of the surge tank 22 is maintained at a predetermined set pressure.
[0023]
Next, the configuration of the optical system of the optical gas analyzer 10 will be described. The optical system of the optical gas analyzer 10 mainly includes a light source 30 and a detection unit 34 that detects a light amount of a specific wavelength component of light emitted from the light source 30. In the optical gas analyzer 10 of the present embodiment that detects the carbon dioxide concentration, an infrared lamp that emits light in a wavelength region near the absorption wavelength of carbon dioxide is used as the light source 30. The detection unit 34 is configured to detect the light amount of the absorption wavelength component of carbon dioxide.
[0024]
The light source 30 is disposed on the side of the condenser lens 20 of the analysis cell 12. A chopper 31 is interposed between the analysis cell 12 and the light source 30. The chopper 31 is a disk in which slits 32 are formed at regular intervals in the circumferential direction. The chopper 31 is rotated by a motor 33, and according to the rotation, infrared light incident from the light source 30 to the condenser lens 20 is allowed / blocked at regular time intervals.
[0025]
The detector 34 is disposed on the side of the condenser lens 21 of the analysis cell 12. The detection unit 34 includes an optical filter 35 that transmits only the absorption wavelength component of infrared carbon dioxide, and an infrared sensor 36 that detects the light amount of the specific wavelength component that has entered through the optical filter 35. ing.
[0026]
The optical gas analyzer 10 is provided with temperature adjusting means for maintaining the temperature of the sample gas flowing through the analysis chamber 14 constant in order to stabilize the analysis result. The temperature adjusting means includes a thermocouple 37, a heater 38, and a temperature adjusting circuit 39. The thermocouple 37 is disposed in the vicinity of the gas inlet 13 of the analysis cell 12, and the heater 38 is disposed around the analysis cell 12 and the pipe 11. Based on the detection result of the thermocouple 37, the temperature adjustment circuit 39 performs energization control of the heater 38 so that the detected temperature of the thermocouple 37 is maintained at a predetermined temperature set in advance.
[0027]
Next, a sample gas analysis mode of the optical gas analyzer 10 will be described.
The vacuum pump 25 sucks the gas in the surge tank 22 through the pipe 24 and reduces the internal pressure of the surge tank 22. The pressure sensor 23 detects the internal pressure of the surge tank 22 and outputs it to the flow control valve 26. The flow control valve 26 adjusts the opening degree based on the detection result of the pressure sensor 23 so that the inside of the surge tank 22 is maintained at the set pressure. That is, the flow control valve 26 adjusts the balance between the exhaust amount of the gas from the surge tank 22 by the vacuum pump 25 and the flow rate of the outside air introduced into the pipe 24 through the flow control valve 26, so that the surge tank 22. The inside is maintained at the set pressure. The set pressure is set to a value sufficiently lower than the atmospheric pressure and lower than the lower limit of the pressure fluctuation range in the combustion chamber C during engine operation.
[0028]
In this optical gas analyzer 10, the flow passage area of the gas outlet 15 is formed sufficiently larger than the flow passage area of the analysis chamber 14. Therefore, even when the internal pressure of the combustion chamber C increases and the amount of sample gas introduced into the analysis chamber 14 increases, the internal pressure of the analysis chamber 14 is maintained at substantially the same level as the internal pressure of the surge tank 22. That is, the inside of the analysis chamber 14 is maintained at the set pressure as in the surge tank 22.
[0029]
Note that the set pressure is set to a value equal to or lower than the atmospheric pressure at which a sufficient amount of sample gas for ensuring analysis accuracy can be continuously introduced into the analysis chamber 14. Such a predetermined pressure can be obtained in advance through experiments, analysis, and the like.
[0030]
Incidentally, if it is desired to ensure a sufficient amount of sample gas introduced, the set pressure may be set to a pressure sufficiently lower than the lower limit of the internal pressure fluctuation range of the combustion chamber C during engine operation. However, according to the results of tests conducted by the inventors, even if the set pressure of the surge tank 22 is 50 kPa with respect to the combustion chamber C in which the lower limit of the pressure fluctuation range during engine operation is 15 to 25 kPa, It has been confirmed that a sufficient amount of sample gas is stably introduced into the analysis chamber 14. That is, when the part where the internal pressure fluctuation occurs in a very short cycle like the combustion chamber C is the measurement part, even if the set pressure is set to a pressure slightly higher than the lower limit of the internal pressure fluctuation range of the measurement part, It is possible to stably secure a sufficient amount of sample gas introduced.
[0031]
The sample gas in the combustion chamber C is sucked by the differential pressure between the internal pressure of the surge tank 22 and the internal pressure of the combustion chamber C controlled to maintain such a set pressure, and is introduced into the analysis cell 12. Then, the sample gas flows into the analysis chamber 14 from the gas inlet 13 through the rectifying plate 16 and is discharged from the gas outlet 15 to the surge tank 22. At this time, since the internal pressure of the surge tank 22 is maintained at the above set pressure by the flow control valve 26, even if the internal pressure of the combustion chamber C becomes atmospheric pressure or a negative pressure lower than that, the above difference The pressure is maintained at a sufficient level, and a sufficient amount of sample gas is introduced into the analysis cell 12.
[0032]
In addition, if the internal pressure of the surge tank 22 fluctuates with the inflow of the sample gas from the analysis chamber 14, the introduction of the sample gas into the analysis cell 12 becomes unstable. In order to suppress the internal pressure fluctuation of the surge tank 22, the volume of the surge tank 22 needs to be sufficiently larger than the volume of the analysis chamber 14.
[0033]
The inventors have investigated the influence of the volume of the surge tank 22 on the fluctuation of its internal pressure. As shown in FIG. 2, the larger the volume ratio of the surge tank 22 to the analysis chamber 14, the smaller the influence of the sample gas inflow on the internal pressure of the surge tank 22, and the maximum fluctuation amount of the internal pressure of the surge tank 22 Becomes smaller. However, when the volume ratio exceeds 10,000, the improvement effect of the internal pressure fluctuation reaches its peak, and the maximum fluctuation amount of the internal pressure hardly decreases. Therefore, if the volume of the surge tank 22 is 10,000 times or more the volume of the analysis chamber 14, fluctuations in the internal pressure of the surge tank 22 can be effectively suppressed. In the optical gas analyzer 10, the surge tank 22 is set to a volume approximately 10,000 times larger than the volume of the analysis chamber 14, thereby suppressing an increase in the volume of the surge tank 22 while suppressing fluctuations in internal pressure. I am doing so.
[0034]
Incidentally, although it is possible to introduce the sample gas directly into the analysis cell 12 by the vacuum pump 25 without providing the surge tank 22, the sample gas flow in the analysis cell 12 is disturbed and the amount of sample gas introduced. There is a possibility that the fluctuation of the analysis will increase and the analysis accuracy will be lowered. In that respect, if the surge tank 22 with pressure control as described above is provided to keep the pressure downstream of the analysis cell 12 in the sample gas flow direction static, the flow of the sample gas in the analysis cell 12 can be reduced. It is possible to stabilize and ensure high analysis accuracy.
[0035]
In the analysis chamber 14 into which the sample gas is introduced in this way, infrared rays generated by the light source 30 are intermittently incident through the chopper 31, the condenser lens 20, and the glass window 18. This infrared light passes through the sample gas flowing through the analysis chamber 14 at right angles to the flow. When passing through the sample gas, the absorption wavelength component of infrared carbon dioxide is absorbed by the carbon dioxide in the sample gas, and the amount of light is reduced.
[0036]
Infrared rays that have passed through the sample gas are incident on the detector 34 via the glass window 19 and the condenser lens 21. The optical filter 35 of the detection unit 34 transmits only the absorption wavelength component of carbon dioxide in infrared rays to the infrared sensor 36. The infrared sensor 36 detects the light amount of the absorption wavelength component of carbon dioxide that has passed through the optical filter 35. At this time, if the carbon dioxide concentration of the sample gas is high, the amount of absorption of the absorption wavelength component of carbon dioxide increases, and the amount of light detected by the infrared sensor 36 decreases. Therefore, the detection result of the infrared sensor 36 reflects the carbon dioxide concentration of the sample gas.
[0037]
Note that the inner diameter and length of the pipe 11 connecting the combustion chamber C, which is a measurement site, and the analysis chamber 14 affect the analysis accuracy of the sample gas. The inner diameter and length of the pipe 11 of the optical gas analyzer 10 are set as follows in consideration of such influence.
[0038]
The inner diameter of the pipe 11 is set to minimize the increase in dead volume (the volume of the pipe 11) that deteriorates the analysis accuracy within a range in which a decrease in responsiveness due to deterioration of the sample gas flow due to wall resistance can be suitably avoided. Is set to Incidentally, by the inventors, the responsiveness can be sufficiently secured by setting the inner diameter of the pipe 11 to 0.4 mm or more, and the responsiveness does not improve much even if the inner diameter of the pipe 11 is further increased beyond 1 mm. It has been confirmed. Therefore, the desirable inner diameter of the pipe 11 is in the range of 0.4 to 1 mm.
[0039]
Further, the length of the pipe 11 is set so that the fluctuation of the sample gas temperature in the analysis chamber 14 due to the fluctuation of the internal temperature of the combustion chamber C can be suppressed to the extent that the analysis accuracy is not deteriorated. If the length of the pipe 11 is 500 times the inner diameter or more, the fluctuation of the sample gas temperature in the analysis chamber 14 during the analysis is kept to 1% or less, and the deterioration of the analysis accuracy due to the change of the sample gas temperature can be sufficiently suppressed. The inventors have confirmed that this is the case. That is, when the inner diameter of the pipe 11 is 0.4 mm, the length is 200 mm or more. When the inner diameter of the pipe 11 is 1 mm, the length is 500 mm or more. The temperature fluctuation of the sample gas can be suitably suppressed.
[0040]
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the analysis cell 12 of such an optical gas analyzer 10.
As shown in the figure, a rectifying plate 16 for rectifying the sample gas introduced into the analysis chamber 14 is disposed at a connection portion between the gas inlet 13 of the analysis cell 12 and the analysis chamber 14. In the optical gas analyzer 10 of the present embodiment, the flow path area of the gas inlet 13 is smaller than the flow path area of the analysis chamber 14, and the sample gas extends from the upstream side to the downstream side of the rectifying plate 16. The flow path area of is enlarged. The rectifying plate 16 whose planar structure is shown in FIG. 4 (a) and whose side cross-sectional structure is shown in FIG. 4 (b) is provided with a shielding plate 16a at the center for blocking the flow of the sample gas. It is formed so that the opening 16b is provided only in the portion.
[0041]
Next, the operation of the rectifying plate 16 will be described.
FIG. 5A shows the flow of the sample gas in the analysis cell 12 when there is no rectifying plate 16. As described above, in the analysis cell 12, the flow area of the sample gas is enlarged from the gas inlet 13 to the analysis chamber 14, so that when the flow rate of the sample gas is small, the flow of the sample gas is the flow of the analysis chamber 14. The sample gas concentrates in the center of the path, and the flow of the sample gas around the flow path of the analysis chamber 14 becomes stagnant. Therefore, when the amount of sample gas introduced is reduced, the substituting property of the sample gas in the analysis chamber 14 is deteriorated and the analysis accuracy is lowered. Incidentally, even if the gas inlet 13 and the analysis chamber 14 have the same flow path area, the flow of the sample gas around the analysis chamber 14 may be stagnant due to wall resistance.
[0042]
On the other hand, when the rectifying plate 16 is provided, the flow of the sample gas is guided to the periphery of the flow path of the analysis chamber 14 by the rectifying plate 16 as shown in FIG. As a result, the concentration of the sample gas flow in the central portion of the flow path of the analysis chamber 14 is suppressed, and the stagnation of the peripheral portion of the flow path is eliminated, so that replacement of the sample gas in the analysis chamber 14 is promoted.
[0043]
As the rectifying plate, a rectifying plate 16 ′ made of a mesh formed of metal or the like as shown in FIG. Similarly, the rectifying plate 16 ′ can suppress the concentration of the sample gas flow in the center of the flow path of the analysis chamber 14 and promote the replacement of the sample gas in the analysis chamber 14.
[0044]
In the optical gas analyzer 10 of the present embodiment, the surge tank 22 has a configuration corresponding to the pressure reservoir. Further, the pressure control means is controlled by the pressure sensor 23 and the flow rate control valve 26.
[0045]
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Since the pressure on the downstream side in the sample gas flow direction of the analysis cell 12 is controlled to a constant negative pressure, sufficient sample gas is introduced into the analysis cell 12 even when the combustion chamber C is under atmospheric pressure, Stable analysis can be performed.
[0046]
(2) Since the flow passage area of the gas outlet 15 of the analysis cell 12 is sufficiently larger than the flow passage area of the analysis chamber 14, regardless of changes in the amount of sample gas introduced due to fluctuations in the internal pressure of the combustion chamber C The internal pressure of the analysis chamber 14 can be maintained constant, and a smooth sample gas flow can be maintained.
[0047]
(3) Since the stagnation of the sample gas flow is suppressed by the rectifying plates 16 and 16 ′, the replacement of the sample gas in the analysis chamber 14 is promoted, so that the amount of sample gas introduced into the analysis cell 12 is changed. Regardless, the analysis accuracy can be suitably maintained.
[0048]
(4) Since the flow of the sample gas in the analysis chamber 14 is rectified and infrared rays are allowed to pass perpendicularly to the rectified sample gas flow, the change in the amount of sample gas introduced into the analysis cell 12 Regardless of this, high analysis accuracy can be secured stably.
[0049]
(5) Since the volume of the surge tank 22 is 10,000 or more times the volume of the analysis chamber 14 and the internal pressure fluctuation of the surge tank 22 is sufficiently suppressed, further introduction of the sample gas into the analysis cell 12 Stabilization can be achieved.
[0050]
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
-You may employ | adopt things other than the shape illustrated to Fig.5 (a)-(c) as a baffle plate. Whatever the shape, the same effect as that of the rectifying plates 16 and 16 ′ of the above embodiment can be obtained as long as the shape suppresses the concentration of the flow in the central portion of the flow path of the analysis chamber 14. Further, even if the shape of the flow path of the analysis chamber 14 is not limited to the central portion of the flow path, any flow straightening plate that rectifies the sample gas flowing into the analysis chamber 14 may be used. A certain effect can be exerted in suppressing stagnation of the sample gas.
[0051]
The pressure in the surge tank 22 may be controlled using means other than the flow control valve 26. For example, if the operation amount of the vacuum pump 25 is adjusted based on the detection result of the pressure sensor 23, the inside of the surge tank 22 can be maintained at the set pressure without using the flow control valve 26.
[0052]
In the above embodiment, the measurement site is measured through both the provision of the surge tank 22 controlled to a constant pressure downstream of the analysis chamber 14 and the arrangement of the rectifying plate 16 at the gas inlet 13 of the analysis chamber 14. Although the deterioration of the analysis accuracy due to the pressure state is suppressed, only one of them may be adopted.
[0053]
If the wavelength component for detecting the change in the amount of light by the detection unit is changed by changing the wavelength range of the light beam generated by the light source, the characteristics of the optical filter, etc., the optical gas analyzer 10 of the above embodiment is changed to a gas other than carbon dioxide. It can be used for component analysis.
[0054]
In the above embodiment, the optical gas analyzer 10 for analyzing gas in the combustion chamber C of the internal combustion engine has been described as an example. However, the present invention can also be used for other gas analyses.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall structure of an optical gas analyzer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the volume ratio of the surge tank to the analysis chamber and the maximum fluctuation amount of the surge tank internal pressure.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an analysis cell applied to the optical gas analyzer of the embodiment.
4A is a plan view of a rectifying plate applied to the embodiment, FIG. 4B is a side sectional view, and FIG. 4C is a plan view of a modification thereof;
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a flow of sample gas in an analysis cell when there is no rectifying plate and when FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the overall structure of a conventional optical gas analyzer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optical gas analyzer, 11 ... Piping, 12 ... Analysis cell, 13 ... Gas inlet, 14 ... Analysis chamber, 15 ... Gas outlet, 16, 16 '... Rectification plate, 16a ... Shielding plate, 16b ... Opening, 18 , 19 ... Glass window, 20, 21 ... Condensing lens, 22 ... Surge tank (pressure reservoir), 23 ... Pressure sensor, 24 ... Piping, 25 ... Vacuum pump, 26 ... Flow control valve, 30 ... Light source, 31 ... Chopper DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Slit, 33 ... Motor, 34 ... Detection part, 35 ... Optical filter, 36 ... Infrared sensor, 37 ... Thermocouple, 38 ... Heater, 39 ... Temperature control circuit, 50 ... Optical gas analyzer, 51 ... Analysis cell , 52 ... light source, 53 ... detection section, 54 ... analysis chamber, 55 ... piping, 56 ... gas inlet, 57 ... gas outlet, 58 ... optical filter, 59 ... infrared sensor, C ... combustion chamber (measurement site).

Claims (7)

測定部位の試料ガスが連続的に流される分析室を有し、その分析室内の試料ガス中を通過した光線の特定波長成分の光量変化に基づいて、前記試料ガスの成分分析を行う光学式ガス分析装置において、
前記分析室の前記試料ガスの流れ方向下流に設けられた圧力溜めと、
その圧力溜めの内圧を一定に維持するように制御する圧力制御手段と、
を備えることを特徴とする光学式ガス分析装置。
An optical gas that has an analysis chamber in which the sample gas at the measurement site is continuously flowed, and performs component analysis of the sample gas based on a change in the amount of light of a specific wavelength component of the light beam that has passed through the sample gas in the analysis chamber In the analyzer
A pressure reservoir provided downstream in the flow direction of the sample gas in the analysis chamber;
Pressure control means for controlling the internal pressure of the pressure reservoir to be kept constant;
An optical gas analyzer comprising:
前記分析室と前記圧力溜めとを連通するガス出口の流路面積を、前記分析室の流路面積に比して大きくした請求項1に記載の光学式ガス分析装置。The optical gas analyzer according to claim 1, wherein a flow passage area of a gas outlet communicating with the analysis chamber and the pressure reservoir is larger than a flow passage area of the analysis chamber. 前記圧力溜めの容積は、前記分析室の容積の1万倍以上とされてなる請求項1又は2に記載の光学式ガス分析装置。The optical gas analyzer according to claim 1 or 2, wherein the volume of the pressure reservoir is 10,000 times or more the volume of the analysis chamber. 測定部位の試料ガスが連続的に流される分析室を有し、その分析室内の試料ガス中を通過した光線の特定波長成分の光量変化に基づいて、前記試料ガスの成分分析を行う光学式ガス分析装置において、
前記分析室のガス入口に、前記試料ガスを整流するための整流プレートを設けた
ことを特徴とする光学式ガス分析装置。
An optical gas that has an analysis chamber in which the sample gas at the measurement site is continuously flowed, and performs component analysis of the sample gas based on a change in the amount of light of a specific wavelength component of the light beam that has passed through the sample gas in the analysis chamber In the analyzer
An optical gas analyzer characterized in that a rectifying plate for rectifying the sample gas is provided at a gas inlet of the analysis chamber.
前記整流プレートは、前記分析室の流路中央部への前記試料ガスの流れの集中を抑制する形状に形成されてなる請求項4に記載の光学式ガス分析装置。5. The optical gas analyzer according to claim 4, wherein the rectifying plate is formed in a shape that suppresses concentration of the flow of the sample gas to the central portion of the flow path of the analysis chamber. 当該光学式ガス分析装置は、内圧及び内部温度の少なくとも一方の変動する部位を前記測定部位として前記試料ガスの成分分析を行う請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学式ガス分析装置。The optical gas analyzer according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical gas analyzer performs component analysis of the sample gas using a site where at least one of internal pressure and internal temperature varies as the measurement site. . 当該光学式ガス分析装置は、内燃機関の燃焼室内のガス分析に用いられる請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学式ガス分析装置。The optical gas analyzer according to any one of claims 1 to 5, which is used for gas analysis in a combustion chamber of an internal combustion engine.
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