JP2019086371A - ガス分析装置の校正方法、ガス分析システム、及び、圧力変動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】減圧試験室を用いることなく、排ガス分析装置毎に圧力補正係数を求めることができるようにする。【解決手段】ガス分析装置のサンプルガス導入ポート及びガス排出ポートに圧力変動装置を接続し、前記圧力変動装置により前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧し、その減圧又は加圧の状態において、前記ガス分析装置の校正ガス導入ポートから校正ガスを導入し、前記ガス分析装置における前記校正ガスの測定結果を用いて、前記ガス分析装置の圧力補正係数を算出する。【選択図】図１
Description
本発明は、ガス分析装置の校正方法、ガス分析システム、及び、圧力変動装置に関するものである。
近年、路上走行中の車両から排出される排ガスの成分分析や車両試験を行う場合には、車両搭載型の排ガス分析装置が用いられている。この排ガス分析装置は、例えば、窒素酸化物（ＮＯＸ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）などの成分を分析するための分析計を有している。
この排ガス分析装置に設けられた各分析計では、路上走行中の標高などに伴う気圧変動によって、その測定値が圧力影響を受けてしまう。そのため、排ガス分析装置は、圧力影響を補正するための圧力補正係数を用いることによって、各分析計の測定値に対して圧力補正を行い、基準圧力（例えば検量線作成時の圧力）に換算した各成分濃度を算出している。
そして、この排ガス分析装置に用いられる圧力補正係数は、以下の手順により作成された共通のものとしてある。
具体的には、数台の排ガス分析装置を減圧／加圧試験室に搬入し、減圧／加圧下において数台の排ガス分析装置により濃度既知の校正ガスを測定する。そして、数台の排ガス分析装置により得られた複数の測定値の平均値と校正ガス測定時の圧力との関係から圧力補正係数を求めている。このように求めた圧力補正係数を複数の排ガス分析装置の圧力補正係数として用いている。
しかしながら、排ガス分析装置それぞれは圧力変動特性にばらつきがあるため、共通の圧力補正係数を用いた場合に、補正精度の低い排ガス分析装置が生じる可能性がある。一方で、補正精度を確保するためには、排ガス分析装置毎に固有の圧力補正係数を採用する必要がある。このためには、上述した減圧／加圧試験室を用いる必要があり、減圧／加圧試験室に排ガス分析装置を搬入する大掛かりな作業が伴ってしまう。また、減圧試験室を持ち合わせていないメーカ又はユーザにとっては、減圧／加圧試験室の借用や購入が必要となってしまい、生産性が低くなってしまう。
そこで本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、減圧／加圧試験室を用いることなく、排ガス分析装置毎に圧力補正係数を求めることができるようにすることをその主たる課題とするものである。
すなわち本発明に係るガス分析装置の校正方法は、ガス分析装置のサンプルガス導入ポート及びガス排出ポートに圧力変動装置を接続し、前記圧力変動装置により前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧し、その減圧又は加圧の状態において、前記ガス分析装置の校正ガス導入ポートから校正ガスを導入し、前記ガス分析装置における前記校正ガスの測定結果を用いて、前記ガス分析装置の圧力補正係数を算出することを特徴とする。
本発明によれば、ガス分析装置のサンプルガス導入ポート及びガス排出ポートに圧力変動装置を接続しているので、加圧／減圧試験室を用いることなく、ガス分析装置に対して減圧又は加圧の状態を再現することができる。したがって、安価且つ簡易的な手法により複数のガス分析装置それぞれの圧力補正係数を個別に算出することができる。その結果、従来の共通の圧力補正係数を用いたガス分析装置と比較して、圧力補正の精度を向上させることができる。また、出荷後のガス分析装置に対して出荷先などで容易にガス分析装置毎に気圧補正係数を更新することができる。
圧力補正係数を精度良く求めるためには、前記圧力変動装置により複数の圧力に減圧又は加圧し、それら複数の圧力それぞれにおける前記校正ガスの測定結果が基準圧力での校正ガスの測定結果と一致するように、前記ガス分析装置の圧力補正係数を算出することが望ましい。なお、基準圧力としては、ガス分析装置の検量線作成時の圧力又はゼロ校正やスパン校正などの校正時の圧力が考えられる。
前記校正ガス導入ポートから校正ガスを過剰量導入し、前記サンプルガス導入ポートから校正ガスをオーバーフローさせながら、前記校正ガスを測定することが望ましい。この構成であれば、ガス分析装置の分析計に校正ガスを希釈することなく導入することができる。
本発明の校正方法は、複数の測定対象成分毎の校正ガスを導入して、前記複数の測定対象成分毎の前記圧力補正係数を算出することが望ましい。この場合、前記複数の測定成分毎の校正ガスを混合して導入し、前記複数の測定対象成分毎の前記圧力補正係数を算出することが望ましい。
従来のガス分析装置には、大気導入ポートをさらに備えたものがある。ここで、大気導入ポートから導入された大気はガスの希釈やオゾンの生成に用いられることが考えられる。なお、大気から生成されたオゾンは、分析計の測定に用いられる。この場合の分析計は、オゾンガスによる酸化反応を利用した化学発光（ＣＬＤ）法の窒素酸化物計であることが考えられる。
この場合であっても、ガス分析装置の測定結果は、大気導入ポートを介して気圧変動による圧力影響を受けてしまう恐れがある。そのため、本発明のガス分析装置の校正方法は、前記ポンプを前記大気導入ポートに接続して、前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧することが望ましい。
この場合であっても、ガス分析装置の測定結果は、大気導入ポートを介して気圧変動による圧力影響を受けてしまう恐れがある。そのため、本発明のガス分析装置の校正方法は、前記ポンプを前記大気導入ポートに接続して、前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧することが望ましい。
前記ガス分析装置が、車両搭載型のものであれば、実路走行試験における走行ルートにより気圧変動が生じやすいことから、本発明の効果を顕著にすることができる。
また、本発明に係るガス分析装置の圧力補正方法は、上記の校正方法により得られた圧力補正係数を用いて、前記ガス分析装置の実測定の測定結果を、当該実測定時の圧力に基づいて、前記ガス分析装置の基準圧力における測定結果に補正することを特徴とする。
また、本発明に係るガス分析装置の検査方法は、圧力補正係数を用いた圧力補正機能を有するガス分析装置のサンプルガス導入ポート及びガス排出ポートに圧力変動装置を接続し、前記圧力変動装置により前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧し、その減圧又は加圧の状態において、前記ガス分析装置の校正ガス導入ポートから校正ガスを導入し、前記ガス分析装置における前記圧力補正係数を用いた補正後の測定値と、前記校正ガスの基準圧力における既知濃度とを比較することを特徴とする。
また、本発明に係る圧力変動装置は、ガス分析装置の圧力補正係数を求める際に用いる圧力変動装置であって、前記ガス分析装置のサンプルガス導入ポートに一端が接続される第１流路と、前記ガス分析装置のガス排出ポートに一端が接続される第２流路と、前記第１流路及び前記第２流路を介して前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧するポンプとを備えることを特徴とする。
共通のポンプによりガス分析装置を減圧又は加圧するためには、前記第１流路及び第２流路は、合流流路を介してポンプに接続されることが望ましい。ここで、ポンプの脈動を低減するためには、前記合流流路はバッファタンクを有しており、前記第１流路及び第２流路の他端は、バッファタンクを介して前記ポンプに接続されていることが望ましい。
ポンプによって圧力を調整した場合には、ポンプの脈動などの影響から圧力を調整することが難しい。この問題を解決して各流路の圧力を調整しやすくするためには、前記合流流路に大気を導入する大気導入路と、前記大気導入路上において、前記第１流路、前記第２流路の圧力を調整する圧力調整部をさらに備えることが望ましい。
上述したようにガス分析装置には、大気導入ポートを有するものがある。この場合には、圧力変動装置は、前記ガス分析装置の大気導入ポートに一端が接続される第３流路をさらに備え、前記ポンプは、前記第３流路を介して前記大気導入ポートを減圧又は加圧するものであることが望ましい。
また、ガス分析装置の大気導入ポートに大気を導入するためには、前記第３流路には大気が導入されることが望ましい。具体的に前記大気導入路が前記バッファタンクに接続されており、前記第３流路の他端は、前記大気導入路に接続されていることが望ましい。
さらに本発明に係るガス分析システムは、サンプルガス中の測定対象成分を分析するガス分析装置と、上述した圧力変動装置とを備えることを特徴とする。
以上に述べた本発明によれば、ガス分析装置のサンプルガス導入ポート及びガス排出ポートに圧力変動装置を接続しているので、減圧／加圧試験室を用いることなく、排ガス分析装置毎に圧力補正係数を求めることができる。
以下、本発明の一実施形態に係る排ガス分析システム１００について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の排ガス分析システム１００は、図１に示すように、車両に搭載される車両搭載型の排ガス分析装置２と、当該排ガス分析装置２に接続されて排ガス分析装置２の圧力補正係数を求める際に用いる圧力変動装置３とを備えている。
その他、排ガス分析システム１００は、図示しないが、車両の内燃機関（エンジン）に連結された排気管から排出される排ガスの全部又は一部を採取するサンプリング管などの排ガス採取機構と、当該排ガス採取機構で採取された排ガスを所定の温度に加熱又は維持しながら排ガス分析装置２に導入するための加熱管と、排ガス分析装置２及び加熱管に電力を供給する電源とを備えている。
＜排ガス分析装置２＞
排ガス分析装置２は、排ガス中の、例えば一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯＸ）、メタン（ＣＨ４）、全炭化水素（ＴＨＣ）等の測定対象成分を分析するものであり、本実施形態では、ＣＯ・ＣＯ２分析計２１と、ＮＯＸ分析計２２と、ＮＯ分析計２３とを備えている。
排ガス分析装置２は、排ガス中の、例えば一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯＸ）、メタン（ＣＨ４）、全炭化水素（ＴＨＣ）等の測定対象成分を分析するものであり、本実施形態では、ＣＯ・ＣＯ２分析計２１と、ＮＯＸ分析計２２と、ＮＯ分析計２３とを備えている。
前記ＣＯ・ＣＯ２分析計２１は、非分散赤外線吸収（ＮＤＩＲ）法により排ガス中に含まれる一酸化炭素又は二酸化炭素の濃度を連続測定するものである。ＮＯＸ分析計２２は、排ガス中のＮＯＸの濃度を化学発光（ＣＬＤ）法（ケミルミネッセンス法）により連続測定するものである。ＮＯ分析計２３も、ＮＯＸ分析計２２と同様に、排ガス中のＮＯの濃度をＣＬＤ法により連続測定するものである。その他、排ガス分析装置２には、測定対象成分に応じて種々の分析計を備えさせることができる。例えば、メタン（ＣＨ４）、全炭化水素（ＴＨＣ）を測定する場合には、水素炎イオン化（ＦＩＤ）法を用いた分析計を備えている。なお、これらの分析計２１〜２３により得られた分析データは、情報処理部４に出力されて、当該情報処理部４により、分析データの処理、記録又は表示がされる。また、上記の複数の分析計はそれぞれ別体で設けられたものであってもよい。
ここで、情報処理部４は、ＣＰＵ、内部メモリ、ＡＤ変換器、入出力インバータ等を有する専用乃至汎用のコンピュータであり、分析計２１〜２３の分析データだけでなく、その他のセンサ群からのデータを取得して処理、記録又は表示する。ここで、前記センサ群は、車両の空燃比（Ａ／Ｆ）を測定する空燃比センサ、排気管から排出される排ガス流量を測定する流量計、車両の位置を検出するＧＰＳセンサ、車両外部の温度を測定する温度センサ、車両外部の湿度を測定する湿度センサ、車両外部の圧力（気圧）を測定する圧力センサなどである。
そして、排ガス分析装置２には、ＣＯ・ＣＯ２分析計２１、ＮＯＸ分析計２２及びＮＯ分析計２３に排ガスを導入するためのサンプルガス導入ポートＰ１と、それら分析計２１〜２３を通過した排ガスなどを排出するためのガス排出ポートＰ２とが設けられている。また、排ガス分析装置２には、ＮＯＸ分析計２２及びＮＯ分析計２３に用いられるオゾンガスを生成するオゾン発生器２４と、当該オゾン発生器２４に大気を導入するための大気導入ポートＰ３とが設けられている。つまり、本実施形態において、大気開放されて気圧変動の影響を受けるポートは、サンプルガス導入ポートＰ１、ガス排出ポートＰ２及び大気導入ポートＰ３である。
サンプルガス導入ポートＰ１は、排ガスが流れるメイン流路Ｌ１の上流端に接続されており、当該メイン流路Ｌ１にＣＯ・ＣＯ２分析計２１、ＮＯＸ分析計２２及びＮＯ分析計２３が設けられている。また、このメイン流路Ｌ１の下流端にガス排出ポートＰ２が接続される。
また、メイン流路Ｌ１において、ＣＯ・ＣＯ２分析計２１、ＮＯＸ分析計２２及びＮＯ分析計２３の下流には、吸引ポンプ２５が設けられている。この吸引ポンプ２５によって、排ガスが排ガス採取機構により採取されるとともに、サンプルガス導入ポートＰ１からメイン流路Ｌ１に導入されて各分析計２１〜２３において測定される。なお、この吸引ポンプ２５により、ＣＯ・ＣＯ２分析計２１、ＮＯＸ分析計２２及びＮＯ分析計２３は減圧条件下で分析を行うことになる。
本実施形態のメイン流路Ｌ１は、各分析計２１〜２３に対応した流路Ｌ１１〜Ｌ１３に分岐し、各分析計２１〜２３が並列に接続されるように構成されており、吸引ポンプ２５の上流側で合流している。各分岐路Ｌ１１〜Ｌ１３には、各分析計２１〜２３に流入する排ガスの流量を一定にするためのキャピラリーなどの定流量器ＣＰ１〜ＣＰ３が設けられている。ここで、メイン流路Ｌ１においてサンプルガス導入ポートＰ１からＣＯ・ＣＯ２分析計２１までの流路及びＣＯ・ＣＯ２分析計２１は、加熱ブロック２６により排ガス中の水分が結露しないように所定温度（例えば９５℃）に加熱されている。また、ＮＯＸ分析計２２が設けられた分岐路Ｌ１２においてＮＯＸ分析計２２の上流には、ＮＯＸをＮＯに変換するコンバータ触媒２７が設けられており、当該コンバータ触媒２７は、加熱ブロック２８により所定温度（例えば２１０℃）に加熱されている。
メイン流路Ｌ１において各分析計２１〜２３の上流側（分岐点の上流側）には、濃度既知の校正ガスを導入するための校正ガス流路Ｌ２が接続されている。当該校正ガス流路Ｌ２は、校正ガスボンベ（図示しない）に接続されている。また、校正ガス流路Ｌ２には、メイン流路Ｌ１に校正ガスの供給／停止を切り替えるための電磁開閉弁Ｖ１が設けられている。なお、この電磁開閉弁Ｖ１は、前記情報処理部４の弁制御部により制御される。
大気導入ポートＰ３には大気導入流路Ｌ３の上流端が接続されており、当該大気導入流路Ｌ３の下流端はオゾン発生器２４に接続されている。オゾン発生器２４により生成されたオゾンガスは、オゾン発生器２４とＮＯＸ分析計２２及びＮＯ分析計２３それぞれとを接続するオゾンガス流路Ｌ４を介してＮＯＸ分析計２２及びＮＯ分析計２３に導入される。
なお、オゾンガス流路Ｌ４には、図２に示すように、オゾンガスの流量を一定にするためのキャピラリーなどの定流量器ＣＰ４が設けられている。また、大気導入流路Ｌ４には、メイン流路Ｌ１において加熱ブロック２６の下流側、且つ、ＮＯＸ分析計２２及びＮＯ分析計２３の上流側に、大気を導入して排ガスを希釈する分岐流路Ｌ５が接続されている。分岐流路Ｌ５には、大気の流量を一定にするためのキャピラリーなどの定流量器ＣＰ５が設けられている。オゾン発生器２４の圧力は圧力調整弁Ｖ２により大気導入ポートＰ３の圧力に対して第１圧力（例えば−２０ｋＰａ）となるように所定圧に調整され、分析計２２、２３の圧力は、圧力調整弁Ｖ２及び定流量器ＣＰ４により大気導入ポートＰ３の圧力に対して第２圧力（例えば−４０ｋＰａ）となるように所定圧に調整される。また、定流量器ＣＰ２の下流側（分析計２２、２３）の圧力は、圧力調整弁Ｖ２及び定流量器ＣＰ５により大気導入ポートＰ３の圧力に対して第２圧力（例えば−４０ｋＰａ）となるように所定圧に調整される。このようにして、一定流量のオゾンガスが分析計２２、２３に供給され、一定流量の希釈空気がメイン流路Ｌ１に供給される。
また、大気導入流路Ｌ３は、図３に示すように、ＮＯＸ分析計２１及びＮＯ分析計２２に一定流量の排ガスを流すための定流量機能も担っている。具体的には、大気導入流路Ｌ３には、メイン流路Ｌ１においてＮＯＸ分析計２２及びＮＯ分析計２３の下流側、且つ、吸引ポンプ２５の上流側に接続された接続流路Ｌ６が接続されている。本実施形態の接続流路Ｌ６は、分岐路Ｌ１３の一部と共通の流路とされている。また、大気導入流路Ｌ３における接続流路Ｌ６の接続点の上流側（定流量器ＣＰ１の上流側）には、圧力調整弁Ｖ２が設けられており、接続流路Ｌ６と大気導入流路Ｌ３とを接続するバイパス流路Ｌ７には、電磁比例弁Ｖ３が設けられている。圧力調整弁Ｖ２は、メイン流路Ｌ１における定流量器ＣＰ２の上流側の入力圧力を参照して、当該入力圧力に対して第１圧力（例えば−２０ｋＰａ）となるように所定圧に調整するものである。また、電磁比例弁Ｖ３は、メイン流路Ｌ１における定流量器ＣＰ２の上流側の入力圧力及び接続流路Ｌ６における電磁比例弁Ｖ３の下流側の出力圧力を参照して、電磁比例弁Ｖ３の下流側の出力圧力（バッファタンクＢＴの圧力）を入力圧力に対して第２圧力（例えば−４０ｋＰａ）となるように所定圧に調整するものである。つまり、圧力調整弁Ｖ２と定流量器ＣＰ１により、バッファタンクＢＴの圧力が大気導入ポートＰ３の圧力に対して第２圧力（例えば−４０ｋＰａ）となるように所定圧に減圧される。このように圧力調整弁Ｖ２及び電磁比例弁Ｖ３により、各分岐路Ｌ１１〜分岐路Ｌ１３に設けられた定流量器ＣＰ１〜ＣＰ３の上流側圧力及び下流側圧力の差圧が一定（−２０ｋＰａ）となり、ＣＯ・ＣＯ２分析計２１、ＮＯＸ分析計２１及びＮＯ分析計２２に一定流量の排ガスを流すことができる。なお、圧力調整弁Ｖ２及び電磁比例弁Ｖ３は何れか一方が設けられる構成であればよい。また、圧力調整弁Ｖ２を電磁比例弁に置き換えてもよい。
＜圧力変動装置３＞
圧力変動装置３は、上述した排ガス分析装置２を校正する際、具体的には、排ガス分析装置２の圧力補正係数を求める際に用いられるものである。なお、本実施形態の圧力補正係数は、ＣＯ・ＣＯ２分析計２１により得られるＣＯ濃度、ＣＯ２濃度の圧力変動を補正する係数、ＮＯＸ分析計２２により得られるＮＯＸ濃度の圧力変動を補正する係数、ＮＯ分析計２３により得られるＮＯ濃度の圧力変動を補正する係数である。具体的に圧力補正係数は、それらの濃度を基準圧力（本実施形態では検量線作成時の圧力）に換算するための係数である。
圧力変動装置３は、上述した排ガス分析装置２を校正する際、具体的には、排ガス分析装置２の圧力補正係数を求める際に用いられるものである。なお、本実施形態の圧力補正係数は、ＣＯ・ＣＯ２分析計２１により得られるＣＯ濃度、ＣＯ２濃度の圧力変動を補正する係数、ＮＯＸ分析計２２により得られるＮＯＸ濃度の圧力変動を補正する係数、ＮＯ分析計２３により得られるＮＯ濃度の圧力変動を補正する係数である。具体的に圧力補正係数は、それらの濃度を基準圧力（本実施形態では検量線作成時の圧力）に換算するための係数である。
この圧力変動装置３は、排ガス分析装置２の大気開放された複数のポートＰ１〜Ｐ３を減圧するものである。具体的に圧力変動装置３は、サンプルガス導入ポートＰ１に一端が接続される第１流路３Ｌ１と、排ガス分析装置２のガス排出ポートＰ２に一端が接続される第２流路３Ｌ２と、排ガス分析装置２の大気導入ポートＰ３に一端が接続される第３流路３Ｌ３と、それら流路３Ｌ１〜３Ｌ３を介してサンプルガス導入ポートＰ１、ガス排出ポートＰ２及び大気導入ポートＰ３を減圧する吸引ポンプ３１とを備えている。
第１流路３Ｌ１及び第２流路３Ｌ２の他端は、バッファタンク３２に接続されている。このバッファタンク３２は排気流路３Ｌ４を介して吸引ポンプ３１に接続されている。排気流路３Ｌ４には、ゲージ圧センサ３３とニードルバルブなどの流量調整部３４とが設けられている。この流量調整部３４によって、吸引ポンプ３１による排気流量を調整する。
また、バッファタンク３２には、大気を導入するための大気導入路３Ｌ５が接続されている。そして、大気導入路３Ｌ５には、第３流路３Ｌ３の他端が接続されている。この大気導入路３Ｌ５において、第３流路３Ｌ３の接続点よりも上流側には圧力調整弁などの圧力調整部３５が設けられている。この圧力調整部３５によって、第１流路Ｌ３Ｌ１、第２流路３Ｌ２及び第３流路３Ｌ３の圧力が一定に調整される。
なお、本実施形態の圧力変動装置３は、吸引ポンプ３１、バッファタンク３２、ゲージ圧センサ３３、圧力調整部３４、３５は、筐体３６内に収容されている。そして、筐体３６に設けられた接続ポートＰ４〜Ｐ６に、第１流路３Ｌ１、第２流路３Ｌ２、第３流路３Ｌ３の一部を構成する接続管が接続される。このように筐体３６と排ガス分析装置２とを接続管を介して接続することにより、排ガス分析装置２と圧力変動装置３との接続を容易にすることができる。
このような構成により、排ガス分析装置２の吸引ポンプ２５及び圧力変動装置３の吸引ポンプ３１が吸引動作を行い、校正ガスを校正ガス流路Ｌ２から供給すると、ガスの流れは次のようになる。
つまり、第１流路３Ｌ１及び第２流路３Ｌ２を介してサンプルガス導入ポートＰ１から校正ガスが吸引される。また、大気導入路３Ｌ５を介して第３流路３Ｌ３から排ガス分析装置２の大気導入ポートＰ３に大気が導入される。ここで、第３流路３Ｌ３は、大気導入路３Ｌ５に接続されているので、第１流路３Ｌ１及び第２流路３Ｌ２を介してバッファタンク３２に流入する校正ガスが第３流路３Ｌ３に流れ込む心配がない。これにより、サンプルガス導入ポートＰ１、ガス排気ポートＰ２及び大気導入ポートＰ３が減圧された状態で、各分析計２１〜２３に校正ガスが供給される。
つまり、第１流路３Ｌ１及び第２流路３Ｌ２を介してサンプルガス導入ポートＰ１から校正ガスが吸引される。また、大気導入路３Ｌ５を介して第３流路３Ｌ３から排ガス分析装置２の大気導入ポートＰ３に大気が導入される。ここで、第３流路３Ｌ３は、大気導入路３Ｌ５に接続されているので、第１流路３Ｌ１及び第２流路３Ｌ２を介してバッファタンク３２に流入する校正ガスが第３流路３Ｌ３に流れ込む心配がない。これにより、サンプルガス導入ポートＰ１、ガス排気ポートＰ２及び大気導入ポートＰ３が減圧された状態で、各分析計２１〜２３に校正ガスが供給される。
＜校正方法（圧力補正係数の算出方法）＞
次にこのように構成した圧力変動装置３を用いた圧力補正係数の算出方法について、図４を参照して説明する。本実施形態の校正方法は、排ガス分析装置２のゼロ・スパン校正に加えて、排ガス分析装置２の圧力補正係数を算出することを含む。なお、校正方法は、検量線作成を含んでもよい。
次にこのように構成した圧力変動装置３を用いた圧力補正係数の算出方法について、図４を参照して説明する。本実施形態の校正方法は、排ガス分析装置２のゼロ・スパン校正に加えて、排ガス分析装置２の圧力補正係数を算出することを含む。なお、校正方法は、検量線作成を含んでもよい。
まず、校正対象である排ガス分析装置２を用意する。このとき、排ガス分析装置２が車両に搭載されたものである場合には、搭載された状態であってもよいし、車両から取り外した状態であってもよい。
そして、この排ガス分析装置２を暖機運転させる（ステップＳ１）。なお、排ガス分析装置２が圧力補正機能を有する場合には、当該圧力補正機能はオフにする。
暖機運転後、大気圧環境下において、排ガス分析装置２にゼロ校正用の校正ガスを流して、ゼロ校正を行う。また、排ガス分析装置２にスパン校正用の校正ガスを流して、スパン校正を行う（ステップＳ２）。これら校正ガスは、校正ガス流路Ｌ２から供給される。なお、このとき、圧力変動装置３は停止状態である。
その後、排ガス分析装置２の各ポートＰ１〜Ｐ３に圧力変動装置３の各流路３Ｌ１〜３Ｌ３を接続する。この状態で、排ガス分析装置２の吸引ポンプ２５及び圧力変動装置３の吸引ポンプ３１を起動する（ステップＳ３）。
ここで、圧力変動装置３の圧力調整器３５により、バッファタンク３２内の圧力（ゲージ圧センサ３３の圧力）を一定（０ｍ〜２５００ｍの気圧条件）に調整する（ステップＳ４）。気圧条件の変更順としては、例えば、０ｍ、５００ｍ、１０００ｍ、１５００ｍ、２０００ｍ、２５００ｍ、２０００ｍ、１０００ｍ、０ｍといったように、徐々に標高の高い気圧条件に上げていき、所定の最高標高の気圧条件にした後に、再び徐々に標高を下げていくことが考えられる。ここで、圧力変動装置３のゲージ圧センサ３３の測定値により圧力調整部３５を操作して所望の圧力となるように制御する。この操作は、コンピュータを用いた自動制御であってもよいし、オペレータが手動で行うものであってもよい。
各気圧条件において、ゼロ校正用の校正ガス及びスパン校正用の校正ガスをそれぞれ流して、各分析計２１〜２３により測定を行う（ステップＳ５）。これら校正ガスは、校正ガス流路Ｌ２からメイン流路Ｌ１に流入される。このとき、校正ガスは接続点から下流側（ガス排出ポートＰ２）に流れるだけでなく、上流側（サンプルガス導入ポートＰ１）にも流れるように過剰量を供給する。つまり、サンプルガス導入ポートＰ１から第１流路３Ｌ１に校正ガスが流出する。これにより、純粋な校正ガスを各分析計２１〜２３に流入させている。サンプルガス導入ポートＰ１から校正ガスが逆流しない場合には、サンプルガス導入ポートＰ１から大気が導入されることになり、校正ガスが希釈されてしまい正確な校正ができないためである。なお、過剰量とは、校正ガスの供給流量が排出ガス導出ポートＰ２からの排出量から大気導入ポートＰ３からの導入量を差し引いた流量よりも多いことを意味する。
各測定が終了した後（ステップＳ６）に、圧力変動装置３及び排ガス分析装置２を停止させる（ステップＳ７）。そして、各測定により得られた測定結果から圧力補正係数（ステップＳ８）を算出する。具体的には、各測定により得られた測定結果が、基準圧力における校正ガスの測定値と一致するように圧力補正係数を作成する。
複数の圧力に変動させて、各圧力において各分析計２１〜２３の測定値を取得することによって、各分析計２１〜２３の圧力補正係数を求めることができる。
ここで、この圧力補正係数は、情報処理部４により演算されるように構成してもよいし、オペレータが手計算により算出するようにしてもよい。なお、圧力補正係数は、表形式であってもよいし、関数形式であってもよい。このように求められた圧力補正係数のデータは情報処理部４の内部メモリに格納される。
ここで、この圧力補正係数は、情報処理部４により演算されるように構成してもよいし、オペレータが手計算により算出するようにしてもよい。なお、圧力補正係数は、表形式であってもよいし、関数形式であってもよい。このように求められた圧力補正係数のデータは情報処理部４の内部メモリに格納される。
以上の処理を濃度の異なる校正ガス毎に行うことによって、各濃度における圧力補正係数を求めることができる。また、ガス種の異なる複数の校正ガスを用いる場合には、校正ガス毎に同様の操作を行ってもよいし、複数の校正ガスの混合ガスを用いて校正してもよい。
この圧力補正係数を用いることによって、情報処理部４は、実路走行中（実測定時）の圧力センサ（図示しない）により得られる圧力及び各分析計２１〜２３により得られる濃度から、基準圧力（検量線作成時の圧力）との圧力差を補正して、検量線作成時の圧力に換算した濃度を算出する。
図５に、ＣＯ２濃度の圧力変動影響及び補正後の濃度を示す。この例は、１００ｋＰａ付近で検量線を作成したＣＯ２計を用いてＣＯ２濃度を測定した結果である。このＣＯ２計では、周囲圧力が１００ｋＰａから小さくなるに連れて徐々に測定値が低下していることがわかる。一方で、本実施形態の圧力補正係数を用いることによって、周囲圧力の変動に関わらず、ＣＯ２計の測定値は、検量線を作成した１００ｋＰａにおける測定値に補正される。なお、圧力変動影響は、分析計の測定原理によって様々であり、圧力低下に伴って測定値が上昇する場合もある。
＜本実施形態の効果＞
本実施形態のガス分析システム１００によれば、排ガス分析装置２のサンプルガス導入ポートＰ１及びガス排出ポートＰ２に吸引ポンプ３１を接続しているので、減圧試験室を用いることなく、排ガス分析装置２に対して減圧の状態を再現することができる。したがって、安価且つ簡易的な手法により複数の排ガス分析装置２それぞれの圧力補正係数を個別に算出することができる。その結果、従来の共通の圧力補正係数を用いた排ガス分析装置２と比較して、圧力補正の精度を向上させることができる。また、出荷後の排ガス分析装置２に対して出荷先などで容易に排ガス分析装置２毎に気圧補正係数を更新することができる。
本実施形態のガス分析システム１００によれば、排ガス分析装置２のサンプルガス導入ポートＰ１及びガス排出ポートＰ２に吸引ポンプ３１を接続しているので、減圧試験室を用いることなく、排ガス分析装置２に対して減圧の状態を再現することができる。したがって、安価且つ簡易的な手法により複数の排ガス分析装置２それぞれの圧力補正係数を個別に算出することができる。その結果、従来の共通の圧力補正係数を用いた排ガス分析装置２と比較して、圧力補正の精度を向上させることができる。また、出荷後の排ガス分析装置２に対して出荷先などで容易に排ガス分析装置２毎に気圧補正係数を更新することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、排ガス分析装置２は、排ガスを希釈する機能及びオゾン発生器を有しているので大気導入流路Ｌ３を有するものであったが、それらを有さない場合には、大気導入流路を有さないものであっても良い。
また、大気導入ポートＰ３及び大気導入路３Ｌ５には、必ずしも大気が導入される必要はない。例えばボンベから酸素やオゾンが供給されてもよいし、それ以外のガスが供給されるものであってもよい。
前記実施形態では、排ガス分析装置の内部メモリに圧力補正係数のデータを格納しているが、排ガス分析装置とは別体をなす情報処理装置の内部メモリに圧力補正係数のデータを格納しておき、当該情報処理装置が排ガス分析装置の各分析計の分析データを取得して、圧力補正するようにしても良い。
前記実施形態の校正方法では、ゼロ・スパン校正（ステップＳ２）を行うものであったが、ゼロ・スパン校正を行わなくてもよい。
さらに、圧力補正係数は、基準圧力として検量線作成時の圧力の他に、ゼロ・スパン校正時の圧力を用いて作成してもよい。
また、ガス分析装置のサンプルガス導入ポート、ガス排出ポート及び大気導入ポートの何れかに前記実施形態とは別の圧力変動装置を接続してもよい。そして、それら圧力変動装置を制御して、各ポートを同じ圧力に調整するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、車両搭載型の排ガス分析装置について説明したが、車両搭載型ではなく据え置き型の排ガス分析装置であっても良い。また、排ガス分析装置は、車両の排ガスに限られず、その他の排ガスであっても良いし、環境ガスであっても良い。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。
１００・・・ガス分析システム
２ ・・・排ガス分析装置
２５ ・・・吸引ポンプ（ポンプ）
Ｐ１ ・・・サンプルガス導入ポート
Ｐ２ ・・・ガス排出ポート
Ｐ３ ・・・大気導入ポート
３ ・・・圧力変動装置
３１ ・・・ポンプ
３２ ・・・バッファタンク
３Ｌ１・・・第１流路
３Ｌ２・・・第２流路
３Ｌ３・・・第３流路
３Ｌ４・・・大気導入路
２ ・・・排ガス分析装置
２５ ・・・吸引ポンプ（ポンプ）
Ｐ１ ・・・サンプルガス導入ポート
Ｐ２ ・・・ガス排出ポート
Ｐ３ ・・・大気導入ポート
３ ・・・圧力変動装置
３１ ・・・ポンプ
３２ ・・・バッファタンク
３Ｌ１・・・第１流路
３Ｌ２・・・第２流路
３Ｌ３・・・第３流路
３Ｌ４・・・大気導入路
Claims (18)
- ガス分析装置のサンプルガス導入ポート及びガス排出ポートに圧力変動装置を接続し、
前記圧力変動装置により前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧し、
その減圧又は加圧の状態において、前記ガス分析装置の校正ガス導入ポートから校正ガスを導入し、
前記ガス分析装置における前記校正ガスの測定結果を用いて、前記ガス分析装置の圧力補正係数を算出する、ガス分析装置の校正方法。 - 前記圧力変動装置により複数の圧力に減圧又は加圧し、それら複数の圧力それぞれにおける前記校正ガスの測定結果が基準圧力での校正ガスの測定結果と一致するように、前記ガス分析装置の圧力補正係数を算出する、請求項１記載のガス分析装置の校正方法。
- 前記基準圧力は、前記ガス分析装置の検量線作成時の圧力又はゼロ・スパン校正時の圧力である、請求項２記載のガス分析装置の校正方法。
- 前記校正ガス導入ポートから校正ガスを過剰量導入し、前記サンプルガス導入ポートから校正ガスをオーバーフローさせながら、前記校正ガスを測定する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のガス分析装置の校正方法。
- 複数の測定対象成分毎の校正ガスを導入して、前記複数の測定対象成分毎の前記圧力補正係数を算出する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のガス分析装置の校正方法。
- 前記複数の測定成分毎の校正ガスを混合して導入し、前記複数の測定対象成分毎の前記圧力補正係数を算出する、請求項５記載のガス分析装置の校正方法。
- 前記ガス分析装置は、大気導入ポートをさらに備えたものであり、
前記圧力変動装置を前記大気導入ポートに接続して、前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧する、請求項１乃至６の何れか一項に記載のガス分析装置の校正方法。 - 前記ガス分析装置は、車両搭載型のものである、請求項１乃至７の何れか一項に記載のガス分析装置の校正方法。
- 請求項１乃至８の何れか一項に記載の校正方法により得られた圧力補正係数を用いて、前記ガス分析装置の実測定の測定結果を、当該実測定時の圧力に基づいて、前記ガス分析装置の基準圧力における測定結果に補正するガス分析装置の圧力補正方法。
- 圧力補正係数を用いた圧力補正機能を有するガス分析装置のサンプルガス導入ポート及びガス排出ポートに圧力変動装置を接続し、
前記圧力変動装置により前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧し、
その減圧又は加圧の状態において、前記ガス分析装置の校正ガス導入ポートから校正ガスを導入し、
前記ガス分析装置における前記圧力補正係数を用いた補正後の測定値と、前記校正ガスの基準圧力における既知濃度とを比較する、ガス分析装置の検査方法。 - ガス分析装置のサンプルガス導入ポート及びガス排出ポートに圧力変動装置を接続し、
前記圧力変動装置により前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧し、前記ガス分析装置の圧力を変動させる、圧力変動方法。 - ガス分析装置の圧力を変動させる圧力変動装置であって、
前記ガス分析装置のサンプルガス導入ポートに接続される第１流路と、
前記ガス分析装置のガス排出ポートに接続される第２流路と、
前記第１流路及び前記第２流路を介して前記サンプルガス導入ポート及び前記ガス排出ポートを減圧又は加圧するポンプとを備える圧力変動装置。 - 前記第１流路及び第２流路は、合流流路を介してポンプに接続される、請求項１２記載の圧力変動装置。
- 前記合流流路に大気を導入する大気導入路と、
前記大気導入路上において、前記第１流路、前記第２流路の圧力を調整する圧力調整部をさらに備える請求項１２又は１３記載の圧力変動装置。 - 前記合流流路はバッファタンクを有しており、
前記第１流路及び第２流路の他端は、バッファタンクを介して前記ポンプに接続されている、請求項１４記載の圧力変動装置。 - 前記ガス分析装置の大気導入ポートに一端が接続される第３流路をさらに備え、
前記ポンプは、前記第３流路を介して前記大気導入ポートを減圧又は加圧するものである、請求項１２乃至１５の何れか一項に記載の圧力変動装置。 - 前記第３流路には大気が導入される、請求項１６記載の圧力変動装置。
- サンプルガス中の測定対象成分を分析するガス分析装置と、
請求項１２乃至１７の何れか一項に記載の圧力変動装置とを備えるガス分析システム。
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