JP3035115B2 - Particulate continuous analysis method - Google Patents

Particulate continuous analysis method

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JP3035115B2
JP3035115B2 JP5100180A JP10018093A JP3035115B2 JP 3035115 B2 JP3035115 B2 JP 3035115B2 JP 5100180 A JP5100180 A JP 5100180A JP 10018093 A JP10018093 A JP 10018093A JP 3035115 B2 JP3035115 B2 JP 3035115B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】本発明は、例えばディーゼルエンジンなど
から排出される排ガスに含まれるパティキュレート(煤
などの微粒子状物質)などを連続的に定量分析すること
ができるパティキュレート連続分析方法に関する。
The present invention relates to a particulate continuous analysis method capable of continuously and quantitatively analyzing particulates (particulate matter such as soot) contained in exhaust gas discharged from a diesel engine or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジン排ガス中に含まれる
パティキュレートを測定する従来の方法としては、ディ
ーゼルエンジンから排出される高温排ガスを定流量サン
プリング装置に導入し、この定流量サンプリング装置下
流で一定量サンプルガスを分流して捕集フィルタによっ
て、パティキュレートを捕集する。このフィルタを精密
天秤などによって秤量して、その捕集前後の重量差を求
めて定量分析を行うフィルタ捕集・天秤秤量法がある。
2. Description of the Related Art As a conventional method for measuring particulates contained in exhaust gas of a diesel engine, high-temperature exhaust gas discharged from a diesel engine is introduced into a constant flow sampling device, and a fixed amount of sample is sampled downstream of the constant flow sampling device. The gas is divided and the particulates are collected by a collection filter. There is a filter collection / balance weighing method in which the filter is weighed by a precision balance or the like, and the weight difference before and after collection is determined to perform quantitative analysis.

【0003】しかしながら、上述のフィルタ捕集・天秤
秤量法においては、フィルタに吸着された水分が測定誤
差として大きく影響を及ぼすため、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、この測定法は、パティキュレートを捕集した
フィルタをガス流路から取り外して作業するので、連続
測定を行えないと云った不都合がある。
However, in the above-described filter collection and weighing method, since the moisture adsorbed on the filter has a large effect as a measurement error, the temperature in the filter before and after the collection is kept constant at a constant temperature and a constant humidity. Processing is required. In addition, this measurement method has a disadvantage that continuous measurement cannot be performed because the filter that collects particulates is removed from the gas flow path for operation.

【0004】また、パティキュレート中には、通常、有
機溶媒に溶解するSOF(SolubleOrganic Fraction)
と称される揮発性炭化水素(HC)、ドライスート(Dr
y soot、以下、D.Sという))と称されるC成分、 s
ulfateと称されるSO 4 --などが含まれているが、SO
Fは有機溶媒によって、 sulfateは蒸留水またはイオン
クロマト用溶離液によってそれぞれ抽出する必要がある
ところから、全測定に長時間を要する。さらに、作業自
体に熟練性が要求されるところから、分析結果に個人差
が生ずる。
[0004] In particulates, SOF (Soluble Organic Fraction) which is usually dissolved in an organic solvent is used.
Volatile hydrocarbons (HC) called dry soot (Dr
y soot; C) component called s)
It referred ulfate SO 4 - are included such as, but, SO
Since F needs to be extracted with an organic solvent and sulfate needs to be extracted with distilled water or an eluent for ion chromatography, it takes a long time for the whole measurement. Furthermore, since the work itself requires skill, the analysis results vary from person to person.

【0005】このようなフィルタ捕集・天秤秤量法の欠
点を解消するものとして、フィルタにパティキュレート
を採取するときの重量変化を共振周波数の変化として検
出する瞬時微粒子濃度計や、パティキュレートに光を照
射し、その透過度を測定するオパシメータ(opacimete
r)(例えば商品名:ハートリッジ式スモークメータ)な
どが開発されている。
[0005] In order to solve the drawbacks of the filter collecting and weighing method, there are known an instantaneous fine particle concentration meter that detects a change in weight when a particulate is collected by a filter as a change in resonance frequency, Irradiates light and measures its transmittance.
r) (for example, trade name: Heartridge type smoke meter) and the like have been developed.

【0006】しかしながら、これらの手段においては、
SOFとD.Sとを区別して測定できず、また、ごく一
般に用いられているフィルタ捕集・天秤秤量法との相関
が不十分であるなどの問題点がある。
However, in these means,
SOF and D.S. S cannot be measured separately from S, and there are problems such as insufficient correlation with a generally used filter collection / balance weighing method.

【0007】これに対して、本願出願人は、特願平3−
231194号、特願平3−231195号などによ
り、上記従来技術の欠点を一掃した、熟練者でなくとも
短時間にパティキュレート中のSOF、D.S、 sulfa
teを分離して連続的に定量分析できる有用なパティキュ
レート連続分析装置を出願しているところである。
On the other hand, the applicant of the present application has filed Japanese Patent Application No. Hei.
No. 231194, Japanese Patent Application No. 3-231195, etc. eliminate the disadvantages of the above-mentioned prior art. S, sulfa
We have filed an application for a useful continuous particulate analyzer that can separate te for continuous quantitative analysis.

【0008】図2は、前記特願平3−231194号に
おいて提案したパティキュレート連続分析装置の構成を
概略的に示すもので、この図において、1はディーゼル
エンジンからの排ガス(サンプルガスS0 )が定容量流
れるサンプルガス流路、2はサンプルガス流路1から点
Aにおいて分岐したリファレンスガス流路である。この
リファレンスガス流路2には、捕集フィルタ3を内蔵し
たフィルタホルダ4が設けてあり、サンプルガスS0
含まれるパティキュレートはここで捕集される。捕集フ
ィルタ3は、例えばフィルタ捕集・天秤秤量法で用いる
ものと同一材質のものや不純物の少ない石英やテフロン
(商標名)などの材質よりなる。5はリファレンスガス
流路2と遅れ時間を同じにするためにサンプルガス流路
1に設置されたフィルタホルダ4と同容積のフィルタホ
ルダ(ダミー)であり、このフィルタホルダ5内にはフ
ィルタは装着されていない。
FIG. 2 schematically shows the structure of a particulate continuous analyzer proposed in the aforementioned Japanese Patent Application No. 3-231194. In this figure, reference numeral 1 denotes exhaust gas from a diesel engine (sample gas S 0 ). Is a reference gas flow path branched at a point A from the sample gas flow path 1. This reference gas passage 2, is provided with a filter holder 4 with a built-in collection filter 3, particulate matter contained in the sample gas S 0 are collected here. The collection filter 3 is made of, for example, the same material as that used in the filter collection / balance weighing method or a material such as quartz or Teflon (trade name) having few impurities. Reference numeral 5 denotes a filter holder (dummy) having the same volume as the filter holder 4 installed in the sample gas channel 1 in order to make the delay time the same as that of the reference gas channel 2, and a filter is mounted in the filter holder 5. It has not been.

【0009】6は例えば電気抵抗炉などからなる加熱燃
焼炉であり、図外のコントローラによって炉内が一定の
温度に維持される。例えば1000℃程度まで昇温加熱
ができるように構成されている。7は加熱燃焼炉6を経
た燃焼ガスを検出するための差量測定方式のガス分析部
である。8,9は、サンプルガス流路1およびリファレ
ンスガス流路2を流れるガス流量を一定に制御する流量
制御弁であり、例えばマスフローコントローラが用いら
れる。10はバイパス用ポンプである。11はガス分析
部7からのガスを排出するための流路で、この排出流路
11には、クリティカルフローベンチュリ12と排出用
ポンプ13とが直列接続して設けられている。
Reference numeral 6 denotes a heating and burning furnace, for example, an electric resistance furnace or the like. The inside of the furnace is maintained at a constant temperature by a controller (not shown). For example, it is configured so that heating can be performed up to about 1000 ° C. Reference numeral 7 denotes a gas analyzer of a difference measurement method for detecting combustion gas that has passed through the heating furnace 6. Numerals 8 and 9 denote flow control valves for controlling the flow rates of the gas flowing through the sample gas flow path 1 and the reference gas flow path 2 to be constant, for example, mass flow controllers. Reference numeral 10 denotes a bypass pump. Reference numeral 11 denotes a flow path for discharging the gas from the gas analyzer 7. The discharge flow path 11 is provided with a critical flow venturi 12 and a discharge pump 13 connected in series.

【0010】前記差量測定方式のガス分析部7は、図3
に示すように、互いに独立した光路を有するサンプルガ
ス用セル14とリファレンスガス用セル15の一側に例
えば赤外光源16,17を配置すると共に、他側に例え
ばH2 O, CO2 ,SO2 などの複数のガスを同時に検
出するための例えばコンデンサマイクロホン型検出器よ
りなるH2 O検出器18、CO2 検出器19、SO2
出器20を互いに光学的に直列に配置して構成されてい
る。21はセル14,15と光源16, 17との間に設
けられ、図外の駆動機構によって回転するように構成さ
れた光変調用チョッパである。22は各検出器18,1
9,20からの出力信号を増幅するためのプリアンプ、
23は出力信号としてのガス濃度を演算処理するための
演算回路、24はガス濃度を表示するための表示器であ
る。
[0010] The gas analyzer 7 of the difference measurement method is shown in FIG.
As shown in the figure, for example, infrared light sources 16 and 17 are arranged on one side of the sample gas cell 14 and the reference gas cell 15 having optical paths independent of each other, and H 2 O, CO 2 , SO 2 are arranged on the other side. H 2 O detector 18, CO 2 detector 19, and SO 2 detector 20, which are, for example, condenser microphone type detectors for simultaneously detecting a plurality of gases such as 2 , are optically arranged in series with each other. ing. An optical modulation chopper 21 is provided between the cells 14 and 15 and the light sources 16 and 17 and is configured to be rotated by a driving mechanism (not shown). 22 is each detector 18, 1
A preamplifier for amplifying the output signals from 9, 20;
Reference numeral 23 denotes an arithmetic circuit for arithmetically processing the gas concentration as an output signal, and reference numeral 24 denotes a display for displaying the gas concentration.

【0011】上記構成のパティキュレート連続分析装置
においては、サンプルガス流路1を流れるサンプルガス
0 の1/2量は、点Aにおいてリファレンスガス流路
2に分流し、捕集フィルタ3を通過する際、含有するパ
ティキュレートが除去されてリファレンスガスR1 とな
り、加熱燃焼炉6に導入される。そして、残り1/2の
サンプルガスS1 は、そのままダミー用のフィルタホル
ダ5を経て、同じく加熱燃焼炉6に導入される。
In the particulate continuous analyzer having the above structure, half of the sample gas S 0 flowing through the sample gas flow path 1 is diverted to the reference gas flow path 2 at the point A and passed through the collection filter 3. At this time, the contained particulates are removed to become a reference gas R 1 and introduced into the heating and burning furnace 6. Then, the remaining half of the sample gas S 1 passes through the dummy filter holder 5 as it is, and is similarly introduced into the heating furnace 6.

【0012】前記加熱燃焼炉6の内部は、例えば100
0℃程度に加熱され、C,SOF(HC)成分は酸化
(燃焼)されてCO2 ,H2 Oとなり、S成分は熱分解
されてSO2 となる。
The inside of the heating and burning furnace 6 is, for example, 100
Heated to about 0 ° C., the C and SOF (HC) components are oxidized (combusted) to CO 2 and H 2 O, and the S component is thermally decomposed to SO 2 .

【0013】図2におけるサンプルガスS0 の成分はC
2 ,H2 O,SO2 およびパティキュレート(D.S
+SOF+SO3 )であり、ダミー用のフィルタホルダ
5を経たサンプルガスS1 も同様の成分である。一方、
捕集フィルタ3を通過したリファレンスガスR1 は捕集
フィルタ3によってパティキュレートが除去されるの
で、その成分はCO2 ,H2 O,SO2 である。
The component of the sample gas S 0 in FIG.
O 2 , H 2 O, SO 2 and particulates (DS
+ SOF + SO 3 ), and the sample gas S 1 that has passed through the dummy filter holder 5 is a similar component. on the other hand,
Since the particulates of the reference gas R 1 that has passed through the trapping filter 3 are removed by the trapping filter 3, the components thereof are CO 2 , H 2 O, and SO 2 .

【0014】両ガスS1 ,R1 はそれぞれ酸素炉中で加
熱され、サンプルガスS1 中のパティキュレート〔D.
S(C)+SOF(HC)+SO3 〕が酸化・分解して
ガス化することによりCO2 ,H2 O,SO2 となり、
リファレンスガスR1 はパティキュレートが既に除去さ
れているので変化しない。したがって、図2中のサンプ
ルガスS2 は図2中のリファレンスガスR2 より多くの
CO2 ,H2 O,SO2 を含む。
Both gases S 1 and R 1 are heated in an oxygen furnace, and the particulates in the sample gas S 1 [D.
[S (C) + SOF (HC) + SO 3 ] is oxidized and decomposed and gasified to form CO 2 , H 2 O, and SO 2 ,
Reference gas R 1 does not change since particulates have already been removed. Thus, the sample gas S 2 in FIG. 2 includes a number of CO 2, H 2 O, the SO 2 from the reference gas R 2 in FIG.

【0015】そして、分析部7ではサンプルガスS2
リファレンスガスR2 の差量を測定するので、サンプル
ガスS1 に含まれていたパティキュレート〔D.S+S
OF+SO2 〕が酸化・熱分解して生じたCO2 ,H2
O,SO2 のみを分析部7は指示する。したがって、本
発明の分析方法を用いることにより、パティキュレート
(D.S,SOF,S)の重量濃度を演算することがで
きる。
[0015] Then, since measuring the difference of the analysis unit in the 7 sample gas S 2 and the reference gas R 2, particulates contained in the sample gas S 1 [D. S + S
OF + SO 2 ] is oxidized and thermally decomposed to produce CO 2 and H 2
The analyzer 7 indicates only O and SO 2 . Therefore, the weight concentration of particulates (DS, SOF, S) can be calculated by using the analysis method of the present invention.

【0016】なお、両ガス流路1,2における燃焼ガス
は、流量制御弁8,9の働きによって、同流量吸引さ
れ、クリティカルフローベンチュリー12と排出用ポン
プ13により一定流量でそれぞれサンプルガス用セル1
4とリファレンスガス用セル15とに供給される。
The combustion gas in the two gas passages 1 and 2 is sucked at the same flow rate by the action of the flow control valves 8 and 9, and the critical flow venturi 12 and the discharge pump 13 supply the sample gas at a constant flow rate. 1
4 and the reference gas cell 15.

【0017】図3に示す光源16,17から照射された
赤外光は、セル14,15内で各ガス濃度に対応した吸
収を受けた後、H2 O検出器18、CO2 検出器19、
SO2 検出器20に入射される。サンプルガスS2 とリ
ファレンスガスR2 とにおけるH2 O,CO2 ,SO2
の各ガスの濃度差(たとえばサンプルガスS2 中のH2
OとリファレンスガスR2 中のH2 Oとの濃度差。CO
2 ,SO2 についても同様である。)が検出され、これ
らの濃度に基づいて、SOF,D.S,S成分を重量と
して定量分析することができる。
The infrared light emitted from the light sources 16 and 17 shown in FIG. 3 is absorbed in the cells 14 and 15 in accordance with the respective gas concentrations, and then the H 2 O detector 18 and the CO 2 detector 19 are used. ,
The light is incident on the SO 2 detector 20. H 2 O in the sample gas S 2 and the reference gas R 2 Prefecture, CO 2, SO 2
Density difference of each gas (e.g. H 2 in the sample gas S 2
Difference in concentration between O and H 2 O in reference gas R 2 . CO
2 and SO 2 . ) Are detected, and based on these concentrations, SOF, D.E. The S and S components can be quantitatively analyzed as weight.

【0018】このように、上記パティキュレート連続分
析装置によれば、加熱燃焼炉6内でサンプルガスS1
インのパティキュレートが酸化,分解されることによっ
て生じたガス(H2 O,CO2 ,SO2 )濃度の差分を
SOF,D.S,S成分重量として連続的に測定でき、
また、熟練者でなくとも短時間に測定できる。
As described above, according to the particulate continuous analyzer, the gas (H 2 O, CO 2 , CO 2 , CO 2 , CO 2) generated by oxidizing and decomposing the particulates in the sample gas S 1 line in the heating combustion furnace 6. SO 2 ) The difference between the concentrations is represented by SOF, D.S. It can be continuously measured as S, S component weight,
In addition, the measurement can be performed in a short time without a skilled person.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンなどの排ガスを触媒などを用いて処理しようと
試みられている。そして、排ガスとこれを処理する触媒
の組合せによって、触媒下流における排ガスの組成が異
なってくる。
By the way, attempts have been made to treat exhaust gas from a diesel engine or the like using a catalyst or the like. The composition of the exhaust gas downstream of the catalyst differs depending on the combination of the exhaust gas and the catalyst for treating the exhaust gas.

【0020】そして、本願の発明者は、前記排ガスと触
媒の組合せによっては、排ガス中に含まれるパティキュ
レートが、炭素、炭化水素および硫黄で構成される場合
と、炭化水素および結晶水付き硫酸塩で構成されると判
断される場合とがあり、それらの場合においては、燃焼
したときの反応式が異なり、演算処理の変更が必要であ
ることを見出した。
According to the present inventors, depending on the combination of the exhaust gas and the catalyst, the case where the particulates contained in the exhaust gas are composed of carbon, hydrocarbon and sulfur, and the case where hydrocarbon and sulfate with crystallization water In some cases, it was found that the reaction formulas when combusted were different, and that the arithmetic processing had to be changed.

【0021】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的は、サンプルガス中に含まれるパティ
キュレートの構成に応じて、その構成成分個々の濃度、
すなわち、炭素、炭化水素、硫黄および結晶水付き硫酸
塩などの濃度およびパティキュレート全体の濃度を確実
に定量することができるパティキュレート連続分析方法
を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and its object is to adjust the concentration of each of the constituent components according to the structure of the particulates contained in the sample gas.
That is, an object of the present invention is to provide a particulate continuous analysis method that can reliably determine the concentrations of carbon, hydrocarbons, sulfur, sulfate with water of crystallization, and the like, and the concentration of the entire particulate.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るパティキュレート連続分析方法は、サ
ンプルガスが流れるサンプルガス流路と、このサンプル
ガス流路から分岐し、前記サンプルガス中に含まれるパ
ティキュレートを捕集するフィルタを備えてなるリファ
レンス流路と、これらサンプル流路とリファレンス流路
を流れるサンプルガスおよびリファレンスガスを加熱す
る加熱燃焼炉と、この加熱燃焼炉を経た燃焼ガスを分析
する分析計とを備えてなるパティキュレート連続分析装
置によって、サンプルガスおよびリファレンスガスにお
けるH2 O濃度の差、CO2 濃度の差、SO2 濃度の差
を求め、前記サンプルガスに含まれるパティキュレート
が、炭素、炭化水素および硫黄で構成されると判断され
るときは、 mC+nCHy +pS+qO2 →(m+n)CO2 +(ny/2)H2 O+pSO2 +q’O2 〔但し、上記yは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比(y=H/C)、q,q’は、m,n,pに対する過
剰のO2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭
素、炭化水素、硫黄およびパティキュレートの各濃度を
求めるようにし、一方、前記サンプルガスに含まれるパ
ティキュレートが、炭化水素と結晶水付き硫酸塩で構成
されると判断されるときは、 mCHy +nSO4 ・xH2 O+pO2 →mCO2 +(my/2+xn)H2 O+nSO2 +p’O2 〔但し、上記yは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比(y=H/C)、p,p’は、m,n,に対する過剰
のO2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭化水
素、結晶水付き硫酸塩およびパティキュレートの各濃度
を求めるようにしている。
In order to achieve the above object, a method for continuous particulate analysis according to the present invention comprises a sample gas flow path through which a sample gas flows, and a branch from the sample gas flow path. A reference flow path comprising a filter for collecting particulates contained in the sample flow path, a heating combustion furnace for heating the sample gas and the reference gas flowing through the reference flow path, and a combustion gas passing through the heating combustion furnace And a difference analyzer for analyzing the H 2 O concentration, the difference in CO 2 concentration, and the difference in SO 2 concentration in the sample gas and the reference gas, which are included in the sample gas. When it is determined that the particulates are composed of carbon, hydrocarbons and sulfur, mC + n H y + pS + qO 2 → (m + n) CO 2 + (ny / 2) H 2 O + pSO 2 + q'O 2 [where the y is the molar ratio of carbon and hydrogen constituting the hydrocarbon (y = H / C), q , Q ′ is the number of moles of excess O 2 with respect to m, n, p], the respective concentrations of carbon, hydrocarbon, sulfur and particulates in the sample gas are determined. When it is determined that the contained particulates are composed of hydrocarbons and sulfates with water of crystallization, mCH y + nSO 4 .xH 2 O + pO 2 → mCO 2 + (my / 2 + xn) H 2 O + nSO 2 + p′O 2 [where y is the molar ratio of carbon and hydrogen constituting hydrocarbons (y = H / C), and p and p 'are the number of moles of excess O 2 with respect to m and n]. Hydrocarbons, sulfates with water of crystallization and putty in gas It is to obtain the respective concentration of curated.

【0023】[0023]

【作用】サンプルガス中に含まれるパティキュレートが
どんな構成成分によって構成されているかは、燃料と触
媒との組合せによって予め判っている。従って、炭素、
炭化水素および硫黄で構成される場合と、炭化水素と結
晶水付き硫酸塩で構成される場合によって、適切な処理
方法をそれぞれ適用することにより、各構成成分の濃度
およびパティキュレートのトータル濃度を連続的にしか
も精度よく定量することができる。
The constituents of the particulates contained in the sample gas are known in advance by the combination of the fuel and the catalyst. Thus, carbon,
Depending on the case where it is composed of hydrocarbon and sulfur and the case where it is composed of hydrocarbon and sulfate with water of crystallization, by applying appropriate treatment methods, the concentration of each component and the total concentration of particulates can be continuously Quantitatively and accurately.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】図1は、本発明方法を実施するための装置
の構成例を示し、この図において、25は自動車26の
排気管27が導入管28を介して接続される希釈用トン
ネルで、その上流側から希釈用エアーAが供給され、下
流側は図外の吸引ポンプに接続されている。29は希釈
用トンネル25の下流側に設けられるサンプリング配管
で、その下流側には図2に示したパティキュレート連続
分析装置30が設けられている。つまり、本発明方法で
用いる装置は、図2および図3に示した装置と変わると
ころがない。
FIG. 1 shows an example of the structure of an apparatus for carrying out the method of the present invention. In this figure, reference numeral 25 denotes a dilution tunnel to which an exhaust pipe 27 of a vehicle 26 is connected via an inlet pipe 28. Dilution air A is supplied from the upstream side, and the downstream side is connected to a suction pump (not shown). Reference numeral 29 denotes a sampling pipe provided on the downstream side of the dilution tunnel 25, and on the downstream side thereof, the particulate continuous analyzer 30 shown in FIG. 2 is provided. That is, the apparatus used in the method of the present invention is not different from the apparatus shown in FIGS.

【0026】次に、パティキュレートの構成成分の各濃
度およびパティキュレート全体の濃度を求める計算式を
説明する。
Next, a description will be given of a formula for calculating the concentration of each component of the particulate and the concentration of the entire particulate.

【0027】I.パティキュレートがD.S(ドライス
ート)とSOF(炭化水素)とS(硫黄)とで構成され
る場合この場合、単位体積(1m3 、20℃、760m
mHg)当たり、mモルの炭素、nモルの炭化水素、p
モルの硫黄が燃焼(酸化)したときの反応式は、次式で
表される。 mC+nCHy +pS+qO2 →(m+n)CO2 +(ny/2)H2 O+pSO2 +q’O2 …(I) ここで、yはSOFを構成する炭素と水素のモル比(y
=H/C)であり、また、q,q’はm,n,pに対す
る過剰のO2 のモル数である。
I. Particulate is D. When composed of S (dry soot), SOF (hydrocarbon) and S (sulfur) In this case, the unit volume (1 m 3 , 20 ° C., 760 m
mHg) per mole of carbon, nmol of hydrocarbon, p
The reaction equation when the mole of sulfur is burned (oxidized) is represented by the following equation. mC + nCH y + pS + qO 2 → (m + n) CO 2 + (ny / 2) H 2 O + pSO 2 + q′O 2 (I) where y is the molar ratio of carbon to hydrogen (y
= H / C), and q and q ′ are the number of moles of excess O 2 with respect to m, n and p.

【0028】発生するCO2 、H2 O、SO2 の濃度
(以下、例えば〔CO2 〕で表す。)は、それぞれ次の
ようになる。 〔CO2 〕=24.04(m+n) (l/m3 )……(1) 〔H2 O〕=24.04ny/2 (l/m3 )……(2) 〔SO2 〕=24.04p (l/m3 )……(3) ここで、24.04は20℃、1気圧での理想気体体積
(1/mol)を表す。
The concentrations of the generated CO 2 , H 2 O, and SO 2 (hereinafter, for example, represented by [CO 2 ]) are as follows. [CO 2 ] = 24.04 (m + n) (1 / m 3 ) (1) [H 2 O] = 24.04 ny / 2 (1 / m 3 ) (2) [SO 2 ] = 24 .04p (l / m 3 ) (3) Here, 24.04 represents an ideal gas volume (1 / mol) at 20 ° C. and 1 atm.

【0029】また、パティキュレートの構成成分の濃度
は、H、C、Sの原子量がそれぞれ1.008、12.
011、32.066であるから、次のように表され
る。 〔D.S〕=12.011m (g/m3 )……(4) 〔SOF〕=12.011n+1.008ny (g/m3 )……(5) 〔S〕 =32.066p (g/m3 )……(6)
The concentrations of the constituents of the particulates are such that the atomic weights of H, C and S are 1.008, 12.
011 and 32.066, it is expressed as follows. [D. S] = 12.011 m (g / m 3 ) (4) [SOF] = 12.011n + 1.008 ny (g / m 3 ) (5) [S] = 32.066 p (g / m 3 ) ...... (6)

【0030】従って、パティキュレート濃度の単位をm
g/m3 、発生ガス濃度の単位をppmとすると、上記
(1)〜(3)式から、次の各式が得られる。 〔D.S〕=(〔CO2 〕− (2/y)〔H2 O〕)×12.011/24.04 (mg/m3 )……(7) 〔SOF〕=2(12.011+1.008y)〔H2 O〕/24.04y (mg/m3 )……(8) 〔S〕 =32.066〔SO2 〕/24.04 (mg/m3 )……(9) そして、全パティキュレート濃度〔PM〕は、 〔PM〕=〔D.S〕+〔SOF〕+〔S〕 ={12.011〔CO2 〕+2.016〔H2 O〕+32.066 〔SO2 〕}/24.04 (mg/m3 )……(10) となる。
Therefore, the unit of the particulate concentration is m
Assuming g / m 3 and the unit of the generated gas concentration as ppm, the following equations are obtained from the above equations (1) to (3). [D. S] = ([CO 2 ] − (2 / y) [H 2 O]) × 12.0011 / 24.04 (mg / m 3 ) (7) [SOF] = 2 (12.0011 + 1.008y) ) [H 2 O] /24.04y (mg / m 3) ...... (8) (S) = 32.066 [SO 2] /24.04 (mg / m 3) ...... (9) Then, the total [PM] = [D. S] + [SOF] + [S] = {12.0011 [CO 2 ] +2.016 [H 2 O] +32.066 [SO 2 ]} / 24.04 (mg / m 3 ) (10) Becomes

【0031】II.パティキュレートがSOF(炭化水
素)とnSO4 ・xH2 O(結晶付き硫酸塩)とで構成
される場合この場合、単位体積(1m3 、20℃、76
0mmHg)当たり、mモルの炭化水素、nモルの結晶
付き硫酸塩が燃焼(酸化)したときの反応式は、次式で
表される。 mCHy +nSO4 ・xH2 O+pO2 →mCO2 +(my/2+xn)H2 O+nSO2 +p’O2 ……(II) ここで、yはSOFを構成する炭素と水素のモル比(y
=H/C)であり、また、p,p’はm,nに対する過
剰のO2 のモル数であり、そして、xは硫酸塩に含まれ
る水のモル数である。
II. When the particulates are composed of SOF (hydrocarbon) and nSO 4 .xH 2 O (sulfate with crystals), in this case, the unit volume (1 m 3 , 20 ° C., 76
A reaction formula when combustion (oxidation) of nmol hydrocarbons and nmol of sulfate with crystals per 0 mmHg is represented by the following equation. mCH y + nSO 4 .xH 2 O + pO 2 → mCO 2 + (my / 2 + xn) H 2 O + nSO 2 + p′O 2 (II) where y is a molar ratio of carbon to hydrogen constituting SOF (y
= H / C) and is, also, p, p 'is m, the number of moles of excess O 2 for n, and, x is the number of moles of water contained in the sulfate.

【0032】発生するCO2 、H2 O、SO2 の濃度
は、それぞれ次のようになる。 〔CO2 〕=24.04m (l/m3 )……(11) 〔H2 O〕=24.04(my/2+xn) (l/m3 )……(12) 〔SO2 〕=24.04n (l/m3 )……(13)
The concentrations of generated CO 2 , H 2 O and SO 2 are as follows. [CO 2 ] = 24.04 m (1 / m 3 ) (11) [H 2 O] = 24.04 (my / 2 + xn) (1 / m 3 ) (12) [SO 2 ] = 24 .04n (l / m 3 ) (13)

【0033】また、パティキュレートの構成成分の濃度
は、次のように表される。 〔D.S〕=0 (g/m3 )……(14) 〔SOF〕=12.011m+1.008my (g/m3 )……(15) 〔SO4 -2・xH2 O〕=96.062n+18.015xn (g/m3 )……(16)
The concentrations of the constituents of the particulate are expressed as follows. [D. S] = 0 (g / m 3 ) (14) [SOF] = 12.011 m + 1.008 my (g / m 3 ) (15) [SO 4 -2 × H 2 O] = 96.062n + 18. 015xn (g / m 3 ) (16)

【0034】上記(11)〜(16)式から次の各式が得ら
れる。 〔SOF〕=(12.011+1.008y)〔CO2 〕/24.04 (mg/m3 )……(17) 〔SO4 -2・xH2 O〕=(96.062+18.015x)〔SO2 〕/ 24.04 ={96.062〔SO2 〕 +18.015(〔H2 O〕− (y/2)〔CO2 〕)} /24.04 (mg/m3 )……(18) x={〔H2 O〕− (y/2)〔CO2 〕}/〔SO2 〕 ……(19) そして、全パティキュレート濃度〔PM〕は、 〔PM〕=〔D.S〕+〔SOF〕+〔SO4 -2・xH2 O〕 ={(12.011−7.9995y)〔CO2 〕 +96.062〔SO2 〕+18.015〔H2 O〕} /24.04 (mg/m3 )……(20) となる。
From the above equations (11) to (16), the following equations are obtained. [SOF] = (12.0011 + 1.008y) [CO 2 ] /24.04 (mg / m 3 ) (17) [SO 4 -2 × H 2 O] = (96.062 + 18.015x) [SO 2] / 24.04 = {96.062 [SO 2] Tasu18.015 ([H 2 O] - (y / 2) [CO 2])} /24.04 (mg / m 3 ) ...... (18 ) X = {[H 2 O] − (y / 2) [CO 2 ]} / [SO 2 ] (19) Then, the total particulate concentration [PM] is expressed as [PM] = [D. S] + [SOF] + [SO 4 -2 · xH 2 O] = {(12.011-7.9995y) [CO 2] Tasu96.062 [SO 2] Tasu18.015 [H 2 O]} / 24 .04 (mg / m 3 ) ... (20)

【0035】従って、サンプルガスに含まれるパティキ
ュレートが、炭素、炭化水素および硫黄で構成されると
判断されるときには、上記(1)〜(10)までの計算式
を用い、そして、サンプルガスに含まれるパティキュレ
ートが、炭化水素と結晶水付き硫酸塩で構成されると判
断されるときは、上記(11)〜(20)までの計算式を使
うようにすることにより、パティキュレートの構成成分
毎の濃度およびパティキュレートのトータル濃度を連続
的にしかも精度よく定量することができる。
Therefore, when it is determined that the particulates contained in the sample gas are composed of carbon, hydrocarbon and sulfur, the above formulas (1) to (10) are used, and When it is determined that the contained particulates are composed of hydrocarbons and sulfates with water of crystallization, the above formulas (11) to (20) are used to determine the constituent components of the particulates. Each concentration and the total concentration of particulates can be quantified continuously and accurately.

【0036】そして、実際的には、例えば前記(1)〜
(10)までの計算式を収容した処理フロッピーと、前記
(11)〜(20)までの計算式を収容した処理フロッピィ
を使い分けることにより、上記それぞれの場合の演算を
行うことができる。
In practice, for example, the above (1) to
By separately using the processing floppy storing the calculation formulas up to (10) and the processing floppy storing the calculation formulas (11) to (20), the calculation in each of the above cases can be performed.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、パティ
キュレートの構成成分に対応した処理を行うものである
から、パティキュレートの構成成分毎の濃度およびパテ
ィキュレートのトータル濃度を連続的にしかも精度よく
定量することができる。
As described above, the present invention performs processing corresponding to the constituents of particulates, so that the concentration of each constituent of the particulates and the total concentration of the particulates can be continuously and continuously increased. It can be quantified with high accuracy.

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

【図1】本発明方法を実施するための装置の構成例を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an apparatus for carrying out a method of the present invention.

【図2】前記装置において用いるパティキュレート連続
分析装置の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a particulate continuous analyzer used in the device.

【図3】前記パティキュレート連続分析装置におけるガ
ス分析部の構成の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a configuration of a gas analyzer in the particulate continuous analyzer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…サンプルガス流路、2…リファレンス流路、3…フ
ィルタ、6…加熱燃焼炉、7…分析計、30…パティキ
ュレート連続分析装置、S0 ,S1 ,S2 …サンプルガ
ス、R1 ,R2 …リファレンスガス。
1 ... Sample gas channel, 2 ... reference channel, 3 ... filter, 6 ... heat the combustion furnace, 7 ... analyzer, 30 ... particulate continuous analyzer, S 0, S 1, S 2 ... sample gas, R 1 , R 2 ... reference gas.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 31/12 G01N 21/61 G01N 31/00 G01N 15/06 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 31/12 G01N 21/61 G01N 31/00 G01N 15/06 JICST file (JOIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 サンプルガスが流れるサンプルガス流路
と、このサンプルガス流路から分岐し、前記サンプルガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタを
備えてなるリファレンス流路と、これらサンプル流路と
リファレンス流路を流れるサンプルガスおよびリファレ
ンスガスを加熱する加熱燃焼炉と、この加熱燃焼炉を経
た燃焼ガスを分析する分析計とを備えてなるパティキュ
レート連続分析装置によって、サンプルガスおよびリフ
ァレンスガスにおけるH2 O濃度の差、CO2 濃度の
差、SO2 濃度の差を求め、 前記サンプルガスに含まれるパティキュレートが、炭
素、炭化水素および硫黄で構成されると判断されるとき
は、 mC+nCHy +pS+qO2 →(m+n)CO2 +(ny/2)H2 O+pSO2 +q’O2 〔但し、上記yは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比(y=H/C)、q,q’は、m,n,pに対する過
剰のO2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭
素、炭化水素、硫黄および全パティキュレートの各濃度
を求めるようにし、 一方、前記サンプルガスに含まれるパティキュレート
が、炭化水素と結晶水付き硫酸塩で構成されると判断さ
れるときは、 mCHy +nSO4 ・xH2 O+pO2 →mCO2 +(my/2+xn)H2 O+nSO2 +p’O2 〔但し、上記yは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比(y=H/C)、p,p’は、m,n,に対する過剰
のO2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭化水
素、結晶水付き硫酸塩および全パティキュレートの各濃
度を求めるようにしたことを特徴とするパティキュレー
ト連続分析方法。
1. A sample gas flow path through which a sample gas flows, a reference flow path branched from the sample gas flow path and provided with a filter for collecting particulates contained in the sample gas, Sample and reference gas by a particulate continuous analyzer comprising a heating furnace for heating the sample gas and the reference gas flowing through the passage and the reference flow path, and an analyzer for analyzing the combustion gas passing through the heating furnace. The difference in H 2 O concentration, the difference in CO 2 concentration, and the difference in SO 2 concentration in the above-mentioned method are obtained. When it is determined that the particulates contained in the sample gas are composed of carbon, hydrocarbon and sulfur, mC + nCH y + pS + qO 2 → ( m + n) CO 2 + (ny / 2) H 2 O + pSO 2 + q'O 2 [where Said y is the molar ratio of carbon and hydrogen constituting the hydrocarbon (y = H / C), q, q ' , based m, n, the number of moles of excess O 2] for p, the sample gas in When it is determined that the concentrations of carbon, hydrocarbons, sulfur and total particulates are determined. On the other hand, when it is determined that the particulates contained in the sample gas are composed of hydrocarbons and sulfates with water of crystallization, mCH y + nSO 4 .xH 2 O + pO 2 → mCO 2 + (my / 2 + xn) H 2 O + nSO 2 + p′O 2 [where y is the molar ratio of carbon to hydrogen constituting the hydrocarbon (y = H / C); p, p 'is characterized m, based n, the number of moles of excess O 2] for a hydrocarbon in the sample gas, that it has to determine the respective concentration of the crystal water with sulphates and total particulate matter Continuous analysis Law.
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