JP3195725B2 - 排ガス中のｐｍ測定装置 - Google Patents
排ガス中のｐｍ測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばディーゼルエ
ンジンなど内燃機関から排出されるガス中に含まれるＰ
Ｍ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、すすなど
の微粒子状物質）を定量分析する排ガス中のＰＭ測定装
置に関する。
ンジンなど内燃機関から排出されるガス中に含まれるＰ
Ｍ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ、すすなど
の微粒子状物質）を定量分析する排ガス中のＰＭ測定装
置に関する。
【０００２】前記ＰＭは、フィルタ重量法によって、次
のように定義されている。すなわち、エンジン排ガスを
希釈トンネルを用いて空気で５２℃以下まで希釈、冷却
し、０．３μｍの標準粒子を９５％以上捕集できる炭化
フッ素被膜ガラス繊維フィルタやメンブランフィルタな
どによってフィルタ上に捕集された固形または液状の粒
子の総和をＰＭという。そして、捕集後、気温２５℃、
湿度６０％の雰囲気中に８時間以上放置した後の重量を
ＰＭの重量という。
のように定義されている。すなわち、エンジン排ガスを
希釈トンネルを用いて空気で５２℃以下まで希釈、冷却
し、０．３μｍの標準粒子を９５％以上捕集できる炭化
フッ素被膜ガラス繊維フィルタやメンブランフィルタな
どによってフィルタ上に捕集された固形または液状の粒
子の総和をＰＭという。そして、捕集後、気温２５℃、
湿度６０％の雰囲気中に８時間以上放置した後の重量を
ＰＭの重量という。
【０００３】また、前記ＰＭは、有機溶媒に溶解し主と
して炭化水素成分であるＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒ
ｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）とＩＳＦ（Ｉｎｓｏｌ
ｕｂｌｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）とに大別でき、ＩＳＦに
は、主として炭素成分であるｄｒｙ Ｓｏｏｔ（以下、
単にＳｏｏｔという）とサルフェートと水分とが含まれ
る。なお、ＰＭの測定と分析については、例えば、日本
機械学会（Ｎｏ．９５−２９）講習会教材（’９５．
６．１〜２、東京、内燃機関の燃焼と排気改善のための
計測技術）「粒子状物質の測定と分析」〔（財）日本自
動車研究所 山崎均〕がある。
して炭化水素成分であるＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒ
ｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）とＩＳＦ（Ｉｎｓｏｌ
ｕｂｌｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎ）とに大別でき、ＩＳＦに
は、主として炭素成分であるｄｒｙ Ｓｏｏｔ（以下、
単にＳｏｏｔという）とサルフェートと水分とが含まれ
る。なお、ＰＭの測定と分析については、例えば、日本
機械学会（Ｎｏ．９５−２９）講習会教材（’９５．
６．１〜２、東京、内燃機関の燃焼と排気改善のための
計測技術）「粒子状物質の測定と分析」〔（財）日本自
動車研究所 山崎均〕がある。
【０００４】
【従来の技術】ところで、上述のフィルタ重量法は、Ｐ
Ｍを付着・捕集したフィルタを精密天秤を用いて測定す
るものであり、所謂連続測定を行うことができない。こ
れに対して、排気ガス中のＰＭを連続的に測定する方法
としては、ＰＭを採取するときのフィルタにおける質
量変化をパイプなどの曲げ共振周波数の変化として検出
するマイクロバランス法（ＴＥＯＭ法）や、ＣＯ2 レ
ーザによるフォトアコースティック法（ＰＡＳ法）や、
ロール状フィルタに捕集したＰＭをＣＯ2 レーザで焼
成し、発生したＣＯ2、Ｈ2 Ｏ、ＳＯ2 を測定し、ＳＯ
Ｆ、ＳｏｏｔおよびＳＯ 2 を演算定量するロール式フィ
ルタ酸化法や、電界内の帯電したＳｏｏｔ粒子濃度の
変化に対応した導電率の変化を検出するＥＤＭ法、など
が提案されている。
Ｍを付着・捕集したフィルタを精密天秤を用いて測定す
るものであり、所謂連続測定を行うことができない。こ
れに対して、排気ガス中のＰＭを連続的に測定する方法
としては、ＰＭを採取するときのフィルタにおける質
量変化をパイプなどの曲げ共振周波数の変化として検出
するマイクロバランス法（ＴＥＯＭ法）や、ＣＯ2 レ
ーザによるフォトアコースティック法（ＰＡＳ法）や、
ロール状フィルタに捕集したＰＭをＣＯ2 レーザで焼
成し、発生したＣＯ2、Ｈ2 Ｏ、ＳＯ2 を測定し、ＳＯ
Ｆ、ＳｏｏｔおよびＳＯ 2 を演算定量するロール式フィ
ルタ酸化法や、電界内の帯電したＳｏｏｔ粒子濃度の
変化に対応した導電率の変化を検出するＥＤＭ法、など
が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
〜のいずれの手法においても、燃料の差や運転条件が
変化すれば排ガス条件が変化するため、フィルタ重量法
との相関が悪くなる場合があるなどの問題があり、ＰＭ
測定法として確立された手法となっていないのが現状で
ある。
〜のいずれの手法においても、燃料の差や運転条件が
変化すれば排ガス条件が変化するため、フィルタ重量法
との相関が悪くなる場合があるなどの問題があり、ＰＭ
測定法として確立された手法となっていないのが現状で
ある。
【０００６】ところで、従来より、サンプルガス中の全
炭化水素（Ｔｏｔａｌ Ｈｙｄｒｏ−Ｃａｒｂｏｎ）な
どＨＣを定量分析するものとして、図３に示すような水
素炎イオン化検出器（Ｆｌａｍｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏ
ｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下、ＦＩＤという）３０が知
られている。すなわち、図３において、３１は燃焼室
で、その内部にはノズル３２と、コレクタ電極３３が設
けられている。そして、３４はサンプルガスＳを供給す
るためのサンプルガス供給路、３５は水素ガスのみまた
は水素ガスと他の燃焼性ガスとからなる燃料ガスＦを供
給する燃料ガス供給路で、両ガス供給管３４，３５はノ
ズル３２の上流側で一体となってノズル３２に接続され
ている。また、３６は助燃用空気Ａを供給するための助
燃ガス供給路で、その端部は燃焼室３１の適宜箇所で開
口接続されている。
炭化水素（Ｔｏｔａｌ Ｈｙｄｒｏ−Ｃａｒｂｏｎ）な
どＨＣを定量分析するものとして、図３に示すような水
素炎イオン化検出器（Ｆｌａｍｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏ
ｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下、ＦＩＤという）３０が知
られている。すなわち、図３において、３１は燃焼室
で、その内部にはノズル３２と、コレクタ電極３３が設
けられている。そして、３４はサンプルガスＳを供給す
るためのサンプルガス供給路、３５は水素ガスのみまた
は水素ガスと他の燃焼性ガスとからなる燃料ガスＦを供
給する燃料ガス供給路で、両ガス供給管３４，３５はノ
ズル３２の上流側で一体となってノズル３２に接続され
ている。また、３６は助燃用空気Ａを供給するための助
燃ガス供給路で、その端部は燃焼室３１の適宜箇所で開
口接続されている。
【０００７】前記ノズル３２は、高圧配線３７を介して
図示してない高圧直流電源に接続され、コレクタ電極３
３は、信号線３８を介して信号処理回路（図示してな
い）に接続されている。なお、３９は燃焼室３１の内部
上方に設けられる着火装置、４０は排気口、４１は絶縁
スリーブである。
図示してない高圧直流電源に接続され、コレクタ電極３
３は、信号線３８を介して信号処理回路（図示してな
い）に接続されている。なお、３９は燃焼室３１の内部
上方に設けられる着火装置、４０は排気口、４１は絶縁
スリーブである。
【０００８】上記構成のＦＩＤ３０においては、例えば
ＨＣ成分を含むサンプルガスＳを、燃料ガスＦ、助燃用
空気Ａとともに燃焼室３１内に導入し、着火装置３９に
よって例えば放電スパークを生じさせることにより、ノ
ズル３２の先端に所望の炎４２が形成され、この炎４２
のエネルギーでＨＣの化学イオン化が生じ、サンプルガ
スＳ中に含まれる炭化水素ＨＣ量に比例した電流出力が
信号線３８を介して出力され、これによって、サンプル
ガスＳ中のＨＣ濃度を分析することができる。
ＨＣ成分を含むサンプルガスＳを、燃料ガスＦ、助燃用
空気Ａとともに燃焼室３１内に導入し、着火装置３９に
よって例えば放電スパークを生じさせることにより、ノ
ズル３２の先端に所望の炎４２が形成され、この炎４２
のエネルギーでＨＣの化学イオン化が生じ、サンプルガ
スＳ中に含まれる炭化水素ＨＣ量に比例した電流出力が
信号線３８を介して出力され、これによって、サンプル
ガスＳ中のＨＣ濃度を分析することができる。
【０００９】ところで、ディーゼルエンジンからの排ガ
ス中に含まれるＰＭには、上述したように、主として炭
化水素成分であるＳＯＦと主として炭素成分であるＳｏ
ｏｔがあり、従来までの考えによれば、前記ＦＩＤ３０
によっては、炭素成分を検出することができないとされ
ていた。
ス中に含まれるＰＭには、上述したように、主として炭
化水素成分であるＳＯＦと主として炭素成分であるＳｏ
ｏｔがあり、従来までの考えによれば、前記ＦＩＤ３０
によっては、炭素成分を検出することができないとされ
ていた。
【００１０】しかしながら、この出願の発明者らの研究
によれば、従来からＨＣ成分の分析に使用されているＦ
ＩＤ３０によって、ＨＣのみならず、Ｃ（炭素）をも検
出することができることを見出した。
によれば、従来からＨＣ成分の分析に使用されているＦ
ＩＤ３０によって、ＨＣのみならず、Ｃ（炭素）をも検
出することができることを見出した。
【００１１】すなわち、図４は、ＦＩＤ３０の燃焼室３
１内における熱イオンの生成過程を説明するための図
で、ノズル３２とコレクタ電極３３との間に設けられる
高圧直流電源４３によって、例えばノズル３２に＋３０
０Ｖの電圧が印加した状態で、着火装置３９によって放
電スパークを生じさせると、ノズル３２の先端には例え
ば１５００Ｋといった高温の炎４２が形成される。
１内における熱イオンの生成過程を説明するための図
で、ノズル３２とコレクタ電極３３との間に設けられる
高圧直流電源４３によって、例えばノズル３２に＋３０
０Ｖの電圧が印加した状態で、着火装置３９によって放
電スパークを生じさせると、ノズル３２の先端には例え
ば１５００Ｋといった高温の炎４２が形成される。
【００１２】このとき、炭素（グラファイト）を主成分
とするサンプルガスＳ中に含まれるＳｏｏｔは、下記の
理由により検出されると発明者らは推定している。すな
わち、上述のような高温下で、Ｓｏｏｔは、熱エネルギ
ーにより電子を放出し、熱イオン化が行われるのではな
いかということである。このときグラファイトがイオン
化するエネルギーは４．５ｅＶ（１０３．７ｋｃａｌ／
ｍｏｌ）である。本来、グラファイトは、その比抵抗が
４×１０-5Ω・ｃｍであり、半導体であるが、前記大き
さのエネルギーを受けることにより、比較的容易に帯電
したグラファイトとなると考えられる。そして、このイ
オン化により放出される電子がノズル３２に集められる
ことにより、Ｃ成分であるグラファイトをも検出するこ
とができると推定している。
とするサンプルガスＳ中に含まれるＳｏｏｔは、下記の
理由により検出されると発明者らは推定している。すな
わち、上述のような高温下で、Ｓｏｏｔは、熱エネルギ
ーにより電子を放出し、熱イオン化が行われるのではな
いかということである。このときグラファイトがイオン
化するエネルギーは４．５ｅＶ（１０３．７ｋｃａｌ／
ｍｏｌ）である。本来、グラファイトは、その比抵抗が
４×１０-5Ω・ｃｍであり、半導体であるが、前記大き
さのエネルギーを受けることにより、比較的容易に帯電
したグラファイトとなると考えられる。そして、このイ
オン化により放出される電子がノズル３２に集められる
ことにより、Ｃ成分であるグラファイトをも検出するこ
とができると推定している。
【００１３】図５は、前記ＦＩＤ３０におけるグラファ
イトに対する応答性を示す実測例を示すものである。
イトに対する応答性を示す実測例を示すものである。
【００１４】この発明は、上述の事柄および知見に基づ
いてなされたもので、ディーゼルエンジンなど内燃機関
から排出されるガス中に含まれるＰＭを連続的にしかも
精度よく定量分析することができる新規で有用な排ガス
中のＰＭ測定装置を提供することを目的としている。
いてなされたもので、ディーゼルエンジンなど内燃機関
から排出されるガス中に含まれるＰＭを連続的にしかも
精度よく定量分析することができる新規で有用な排ガス
中のＰＭ測定装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の排ガス中のＰＭ測定装置は、内燃機関か
ら排出されるガスに含まれるＳｏｏｔを水素炎イオン化
検出器によって測定することを特徴とするようにしてい
る。
め、この発明の排ガス中のＰＭ測定装置は、内燃機関か
ら排出されるガスに含まれるＳｏｏｔを水素炎イオン化
検出器によって測定することを特徴とするようにしてい
る。
【００１６】より具体的な排ガス中のＰＭ測定装置の一
つは、内燃機関から排出されるガスがサンプルガスとし
て定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列的な２つ
のガス流路に分岐し、第１分岐ガス流路には第１水素炎
イオン化検出器を設け、第２分岐ガス流路には前記サン
プルガス中に含まれるＰＭを捕集するフィルタ装置を設
けるとともに、このフィルタ装置の下流側に第２水素炎
イオン化検出器を設け、前記両水素炎イオン化検出器か
らそれぞれ出力される信号の差に基づいてサンプルガス
中のＰＭ濃度を得るように構成されている。
つは、内燃機関から排出されるガスがサンプルガスとし
て定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列的な２つ
のガス流路に分岐し、第１分岐ガス流路には第１水素炎
イオン化検出器を設け、第２分岐ガス流路には前記サン
プルガス中に含まれるＰＭを捕集するフィルタ装置を設
けるとともに、このフィルタ装置の下流側に第２水素炎
イオン化検出器を設け、前記両水素炎イオン化検出器か
らそれぞれ出力される信号の差に基づいてサンプルガス
中のＰＭ濃度を得るように構成されている。
【００１７】そして、具体的な排ガス中のＰＭ測定装置
の他の一つは、内燃機関から排出されるガスがサンプル
ガスとして定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列
的な３つのガス流路に分岐し、第１分岐ガス流路には第
１水素炎イオン化検出器を設け、第２分岐ガス流路に
は、前記サンプルガス中に含まれるＰＭを捕集し、ＰＭ
を含まない状態で下流側に供給する第１フィルタ装置
を、第３分岐ガス流路には、前記サンプルガス中のＳｏ
ｏｔを捕集し、ＰＭからＳｏｏｔが除去された状態で下
流側に供給する第２フィルタ装置を、それぞれ設けると
ともに、これらのフィルタ装置の下流側にそれぞれ第２
水素炎イオン化検出器および第３水素炎イオン化検出器
を設け、第１水素炎イオン化検出器と第２水素炎イオン
化検出器との差、第３水素炎イオン化検出器と第２水素
炎イオン化検出器との差、第１水素炎イオン化検出器と
第３水素炎イオン化検出器との差に基づいてサンプルガ
ス中のＰＭ濃度、ＳＯＦ濃度、Ｓｏｏｔ濃度をそれぞれ
得るように構成されている。
の他の一つは、内燃機関から排出されるガスがサンプル
ガスとして定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列
的な３つのガス流路に分岐し、第１分岐ガス流路には第
１水素炎イオン化検出器を設け、第２分岐ガス流路に
は、前記サンプルガス中に含まれるＰＭを捕集し、ＰＭ
を含まない状態で下流側に供給する第１フィルタ装置
を、第３分岐ガス流路には、前記サンプルガス中のＳｏ
ｏｔを捕集し、ＰＭからＳｏｏｔが除去された状態で下
流側に供給する第２フィルタ装置を、それぞれ設けると
ともに、これらのフィルタ装置の下流側にそれぞれ第２
水素炎イオン化検出器および第３水素炎イオン化検出器
を設け、第１水素炎イオン化検出器と第２水素炎イオン
化検出器との差、第３水素炎イオン化検出器と第２水素
炎イオン化検出器との差、第１水素炎イオン化検出器と
第３水素炎イオン化検出器との差に基づいてサンプルガ
ス中のＰＭ濃度、ＳＯＦ濃度、Ｓｏｏｔ濃度をそれぞれ
得るように構成されている。
【００１８】上記他の排ガス中のＰＭ測定装置において
は、複数のフィルタ装置を用いる必要があり、それらの
ＰＭ捕集特性を異ならせることが必要であるが、これ
は、 ａ．フィルタ装置の温度を互いに異ならせたり、 ｂ．フィルタの材質を互いに異ならせたり、 ｃ．フィルタにおける目の粗さを異ならせたり、 ｄ．サンプルガスＳがフィルタ装置を通過する際の速度
を異ならせたり、 することによって実現することができる。
は、複数のフィルタ装置を用いる必要があり、それらの
ＰＭ捕集特性を異ならせることが必要であるが、これ
は、 ａ．フィルタ装置の温度を互いに異ならせたり、 ｂ．フィルタの材質を互いに異ならせたり、 ｃ．フィルタにおける目の粗さを異ならせたり、 ｄ．サンプルガスＳがフィルタ装置を通過する際の速度
を異ならせたり、 することによって実現することができる。
【００１９】
【作用】上述のように、この発明では、複数のＦＩＤを
用い、二つのＦＩＤの出力の差に基づいてサンプルガス
中のＰＭ濃度、さらには、ＳＯＦ濃度およびＳｏｏｔ濃
度をも得ることができる。
用い、二つのＦＩＤの出力の差に基づいてサンプルガス
中のＰＭ濃度、さらには、ＳＯＦ濃度およびＳｏｏｔ濃
度をも得ることができる。
【００２０】そして、この発明によれば、ディーゼルエ
ンジンなど内燃機関からの排ガスにおけるＰＭ濃度など
を連続的に得ることができる。そして、この発明による
測定結果は、図６に示すように、フィルタ重量法で測定
した結果との相関が良好であり、精度の高い測定が期待
できる。
ンジンなど内燃機関からの排ガスにおけるＰＭ濃度など
を連続的に得ることができる。そして、この発明による
測定結果は、図６に示すように、フィルタ重量法で測定
した結果との相関が良好であり、精度の高い測定が期待
できる。
【００２１】
【実施例】以下、この発明の詳細を、図を参照しながら
説明する。
説明する。
【００２２】図１は、この発明の第１実施例に係る排ガ
ス中のＰＭ測定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２に接続される排
気管３が接続される希釈用トンネルで、その上流側から
フィルタ４を介して希釈エアーＤＡが供給され、下流側
には吸引ポンプなどを含む定流量採取装置（ＣＶＳ）５
が設けられている。この希釈用トンネル１によって、デ
ィーゼルエンジン２からの排ガスＧが適宜の倍率に希釈
されるとともに、一定流量流れる。６は希釈用トンネル
１に対して排気管３とＣＶＳ５との間において接続され
るサンプリング流路で、前記希釈されたガスＧがサンプ
ルガスＳとして一定流量流れる。
ス中のＰＭ測定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２に接続される排
気管３が接続される希釈用トンネルで、その上流側から
フィルタ４を介して希釈エアーＤＡが供給され、下流側
には吸引ポンプなどを含む定流量採取装置（ＣＶＳ）５
が設けられている。この希釈用トンネル１によって、デ
ィーゼルエンジン２からの排ガスＧが適宜の倍率に希釈
されるとともに、一定流量流れる。６は希釈用トンネル
１に対して排気管３とＣＶＳ５との間において接続され
るサンプリング流路で、前記希釈されたガスＧがサンプ
ルガスＳとして一定流量流れる。
【００２３】前記サンプリング流路６は、その下流側が
二つのガス流路７，８に分岐している。一方のガス流路
７（以下、第１分岐ガス流路７という）には、前記図３
に示したものと同様のＦＩＤ９（以下、第１ＦＩＤ９と
いう）を設ける一方、他方のガス流路８（以下、第２分
岐ガス流路８という）には、サンプルガスＳ中のＰＭを
捕集するフィルタ装置１０を設けるとともに、このフィ
ルタ装置１０の下流側に前記図３に示したものと同様の
ＦＩＤ１１（以下、第２ＦＩＤ１１という）を設けてい
る。
二つのガス流路７，８に分岐している。一方のガス流路
７（以下、第１分岐ガス流路７という）には、前記図３
に示したものと同様のＦＩＤ９（以下、第１ＦＩＤ９と
いう）を設ける一方、他方のガス流路８（以下、第２分
岐ガス流路８という）には、サンプルガスＳ中のＰＭを
捕集するフィルタ装置１０を設けるとともに、このフィ
ルタ装置１０の下流側に前記図３に示したものと同様の
ＦＩＤ１１（以下、第２ＦＩＤ１１という）を設けてい
る。
【００２４】前記フィルタ装置１０は、フィルタホルダ
内に例えば不純物の少ない石英やフッ素樹脂などよりな
るフィルタを備えている。このフィルタ装置１０の温度
は、例えば５２℃に保持される。また、１２は第１分岐
ガス流路７と第２分岐ガス流路８とにおける容積を同じ
にするために第１分岐ガス流路７に載置されるダミー
で、フィルタ装置１０と同容積を有し、フィルタは内蔵
してない。
内に例えば不純物の少ない石英やフッ素樹脂などよりな
るフィルタを備えている。このフィルタ装置１０の温度
は、例えば５２℃に保持される。また、１２は第１分岐
ガス流路７と第２分岐ガス流路８とにおける容積を同じ
にするために第１分岐ガス流路７に載置されるダミー
で、フィルタ装置１０と同容積を有し、フィルタは内蔵
してない。
【００２５】１３は前記第１ＦＩＤ９および第２ＦＩＤ
１１からそれぞれ出力される信号ａ，ｂが入力され、そ
の差を取る演算部で、例えばマイクロコンピュータであ
る。
１１からそれぞれ出力される信号ａ，ｂが入力され、そ
の差を取る演算部で、例えばマイクロコンピュータであ
る。
【００２６】上記構成の排ガス中のＰＭ測定装置の動作
を説明すると、ディーゼルエンジン２からの排ガスＧが
希釈用トンネル１において適宜希釈され、この希釈され
たガスＧは、サンプルガスＳとしてサンプリング流路６
に一定流量取り込まれる。なお、この場合、サンプリン
グ流路６に取り込まれたサンプルガスＳは、その温度が
１９１℃になるように温度調整される。
を説明すると、ディーゼルエンジン２からの排ガスＧが
希釈用トンネル１において適宜希釈され、この希釈され
たガスＧは、サンプルガスＳとしてサンプリング流路６
に一定流量取り込まれる。なお、この場合、サンプリン
グ流路６に取り込まれたサンプルガスＳは、その温度が
１９１℃になるように温度調整される。
【００２７】前記サンプリング流路６に取り込まれたサ
ンプルガスＳは、第１分岐ガス流路７と第２分岐ガス流
路８とに分岐して流れ、第１分岐ガス流路７を流れるサ
ンプルガスＳは、ダミー１２を経てそのまま第１ＦＩＤ
９に供給される。一方、第２分岐ガス流路８を流れるサ
ンプルガスＳは、フィルタ装置１０を経て第２ＦＩＤ１
１に供給されるが、フィルタ装置１０を通過する際、そ
れに含まれるＰＭが捕集され、ＰＭを含まない状態で第
２ＦＩＤ１１に供給される。
ンプルガスＳは、第１分岐ガス流路７と第２分岐ガス流
路８とに分岐して流れ、第１分岐ガス流路７を流れるサ
ンプルガスＳは、ダミー１２を経てそのまま第１ＦＩＤ
９に供給される。一方、第２分岐ガス流路８を流れるサ
ンプルガスＳは、フィルタ装置１０を経て第２ＦＩＤ１
１に供給されるが、フィルタ装置１０を通過する際、そ
れに含まれるＰＭが捕集され、ＰＭを含まない状態で第
２ＦＩＤ１１に供給される。
【００２８】そして、第１ＦＩＤ９および第２ＦＩＤ１
１においては、図３に示したＦＩＤ３０と同様にして分
析が行われ、第１ＦＩＤ９からはＨＣの濃度（ｈｃ）と
ＰＭの濃度（ｐｍ）との総量である信号ａ（＝ｈｃ＋ｐ
ｍ）が出力され、第２ＦＩＤ１１からはＨＣの濃度（ｈ
ｃ）のみを表す信号ｂ（＝ｈｃ）が出力され、演算部１
３に入力される。そして、この演算部１３において、
（ａ−ｂ）なる演算を行うことにより、サンプルガスＳ
中に含まれるＰＭの濃度ｓを得ることができる。
１においては、図３に示したＦＩＤ３０と同様にして分
析が行われ、第１ＦＩＤ９からはＨＣの濃度（ｈｃ）と
ＰＭの濃度（ｐｍ）との総量である信号ａ（＝ｈｃ＋ｐ
ｍ）が出力され、第２ＦＩＤ１１からはＨＣの濃度（ｈ
ｃ）のみを表す信号ｂ（＝ｈｃ）が出力され、演算部１
３に入力される。そして、この演算部１３において、
（ａ−ｂ）なる演算を行うことにより、サンプルガスＳ
中に含まれるＰＭの濃度ｓを得ることができる。
【００２９】次に、図２は、この発明の第２実施例に係
る排ガス中のＰＭ測定装置の構成を概略的に示すもの
で、この図において、図１に示した符号と同じものは同
一物を示している。この実施例においては、サンプリン
グ流路６の下流側を３つのガス流路７，８，１４に分岐
している。そして、第１分岐ガス流路７および第２分岐
ガス流路８の構成は、前記第１実施例と同様であるが、
第３分岐ガス流路１４には、フィルタ装置１５と第３Ｆ
ＩＤ１６とをこの順で設けている。
る排ガス中のＰＭ測定装置の構成を概略的に示すもの
で、この図において、図１に示した符号と同じものは同
一物を示している。この実施例においては、サンプリン
グ流路６の下流側を３つのガス流路７，８，１４に分岐
している。そして、第１分岐ガス流路７および第２分岐
ガス流路８の構成は、前記第１実施例と同様であるが、
第３分岐ガス流路１４には、フィルタ装置１５と第３Ｆ
ＩＤ１６とをこの順で設けている。
【００３０】そして、前記フィルタ装置１５は、前記フ
ィルタ装置１０と同様に構成されているが、その温度が
１９１℃となるように温度調節される。また、第３ＦＩ
Ｄ１６は、前記第１ＦＩＤ９や第２ＦＩＤ１１と同様構
成のＦＩＤが用いられる。
ィルタ装置１０と同様に構成されているが、その温度が
１９１℃となるように温度調節される。また、第３ＦＩ
Ｄ１６は、前記第１ＦＩＤ９や第２ＦＩＤ１１と同様構
成のＦＩＤが用いられる。
【００３１】上記構成の排ガス中のＰＭ測定装置の動作
を説明すると、ディーゼルエンジン２からの排ガスＧが
希釈用トンネル６において適宜希釈され、この希釈され
たガスＧは、サンプルガスＳとしてサンプリング流路６
に一定流量取り込まれる。なお、この場合、サンプリン
グ流路６に取り込まれたサンプルガスＳは、その温度が
１９１℃になるように温度調整される。
を説明すると、ディーゼルエンジン２からの排ガスＧが
希釈用トンネル６において適宜希釈され、この希釈され
たガスＧは、サンプルガスＳとしてサンプリング流路６
に一定流量取り込まれる。なお、この場合、サンプリン
グ流路６に取り込まれたサンプルガスＳは、その温度が
１９１℃になるように温度調整される。
【００３２】前記サンプリング流路６に取り込まれたサ
ンプルガスＳは、第１分岐ガス流路７、第２分岐ガス流
路７および第３分岐ガス流路１４とに分岐して流れ、第
１分岐ガス流路７を流れるサンプルガスＳは、ダミー１
２を経てそのまま第１ＦＩＤ９に供給される。そして、
第２分岐ガス流路８を流れるサンプルガスＳは、フィル
タ装置１０を経て第２ＦＩＤ１１に供給されるが、フィ
ルタ装置１０を通過する際、それに含まれるＰＭが捕集
され、ＰＭを含まない状態で第２ＦＩＤ１１に供給され
る。また、第３分岐ガス流路１４を流れるサンプルガス
Ｓは、フィルタ装置１５を経て第３ＦＩＤ１６に供給さ
れるが、フィルタ装置１５を通過する際、それに含まれ
るＳｏｏｔが捕集され、ＰＭからＳｏｏｔが除去された
状態で第３ＦＩＤ１６に供給される。
ンプルガスＳは、第１分岐ガス流路７、第２分岐ガス流
路７および第３分岐ガス流路１４とに分岐して流れ、第
１分岐ガス流路７を流れるサンプルガスＳは、ダミー１
２を経てそのまま第１ＦＩＤ９に供給される。そして、
第２分岐ガス流路８を流れるサンプルガスＳは、フィル
タ装置１０を経て第２ＦＩＤ１１に供給されるが、フィ
ルタ装置１０を通過する際、それに含まれるＰＭが捕集
され、ＰＭを含まない状態で第２ＦＩＤ１１に供給され
る。また、第３分岐ガス流路１４を流れるサンプルガス
Ｓは、フィルタ装置１５を経て第３ＦＩＤ１６に供給さ
れるが、フィルタ装置１５を通過する際、それに含まれ
るＳｏｏｔが捕集され、ＰＭからＳｏｏｔが除去された
状態で第３ＦＩＤ１６に供給される。
【００３３】そして、第１ＦＩＤ９、第２ＦＩＤ１１お
よび第３ＦＩＤ１６においてそれぞれ分析が行われ、第
１ＦＩＤ９からはＨＣの濃度（ｈｃ）とＰＭの濃度（ｐ
ｍ）との総量である信号ａ（＝ｈｃ＋ｐｍ）が出力さ
れ、第２ＦＩＤ１１からはＨＣの濃度（ｈｃ）のみを表
す信号ｂ（＝ｈｃ）が出力され、第３ＦＩＤ１６からは
ＨＣの濃度（ｈｃ）とＳＯＦの濃度（ｓｏｆ）との和で
ある信号ｃ（＝ｈｃ＋ｓｏｆ）が出力され、演算部１３
に入力される。
よび第３ＦＩＤ１６においてそれぞれ分析が行われ、第
１ＦＩＤ９からはＨＣの濃度（ｈｃ）とＰＭの濃度（ｐ
ｍ）との総量である信号ａ（＝ｈｃ＋ｐｍ）が出力さ
れ、第２ＦＩＤ１１からはＨＣの濃度（ｈｃ）のみを表
す信号ｂ（＝ｈｃ）が出力され、第３ＦＩＤ１６からは
ＨＣの濃度（ｈｃ）とＳＯＦの濃度（ｓｏｆ）との和で
ある信号ｃ（＝ｈｃ＋ｓｏｆ）が出力され、演算部１３
に入力される。
【００３４】そして、前記演算部１３において、（ａ−
ｂ）なる演算を行うことにより、サンプルガスＳ中に含
まれるＰＭの濃度ｓ1 （＝ｓ）を得ることができ，（ｃ
−ｂ）なる演算を行うことにより、サンプルガスＳ中に
含まれるＳＯＦ濃度ｓ2 を得ることができ、（ａ−ｃ）
なる演算を行うことにより、Ｓｏｏｔ濃度ｓ3 を得るこ
とができる。
ｂ）なる演算を行うことにより、サンプルガスＳ中に含
まれるＰＭの濃度ｓ1 （＝ｓ）を得ることができ，（ｃ
−ｂ）なる演算を行うことにより、サンプルガスＳ中に
含まれるＳＯＦ濃度ｓ2 を得ることができ、（ａ−ｃ）
なる演算を行うことにより、Ｓｏｏｔ濃度ｓ3 を得るこ
とができる。
【００３５】なお、上述の第２実施例においては、フィ
ルタ装置１０，１５における温度を互いに異ならせるこ
とにより、それぞれのフィルタ装置１０，１５における
ＰＭ捕集特性が異なるようにしているが、これに代え
て、フィルタの材質を互いに異ならせたり、フィルタに
おける目の粗さを異ならせたり、サンプルガスＳがフィ
ルタ装置を通過する際の速度を異ならせたりするように
してもよい。
ルタ装置１０，１５における温度を互いに異ならせるこ
とにより、それぞれのフィルタ装置１０，１５における
ＰＭ捕集特性が異なるようにしているが、これに代え
て、フィルタの材質を互いに異ならせたり、フィルタに
おける目の粗さを異ならせたり、サンプルガスＳがフィ
ルタ装置を通過する際の速度を異ならせたりするように
してもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ディーゼルエンジンなど内燃機関からの排ガスにお
けるＰＭ濃度などを連続的に得ることができる。また、
請求項３に記載の発明によれば、前記排ガスにおけるＰ
Ｍの濃度を、ＳｏｏｔとＳＯＦの区別をしてそれぞれ連
続的に得ることができる。
ば、ディーゼルエンジンなど内燃機関からの排ガスにお
けるＰＭ濃度などを連続的に得ることができる。また、
請求項３に記載の発明によれば、前記排ガスにおけるＰ
Ｍの濃度を、ＳｏｏｔとＳＯＦの区別をしてそれぞれ連
続的に得ることができる。
【００３７】そして、この発明によれば、フィルタ重量
法で測定した結果との相関が良好であり、精度の高い測
定結果を得ることができる。
法で測定した結果との相関が良好であり、精度の高い測
定結果を得ることができる。
【図１】この発明の第１実施例に係る排ガス中のＰＭ測
定装置の構成を概略的に示す図である。
定装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】この発明の第２実施例に係る排ガス中のＰＭ測
定装置の構成を概略的に示す図である。
定装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】この発明で用いる水素炎イオン化検出器の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】前記水素炎イオン化検出器の燃焼室内における
熱イオンの生成過程を説明するための図である。
熱イオンの生成過程を説明するための図である。
【図５】前記水素炎イオン化検出器におけるグラファイ
トに対する応答性を示す実測例を示す図である。
トに対する応答性を示す実測例を示す図である。
【図６】この発明による測定結果とフィルタ重量法で測
定した結果との相関を示す図である。
定した結果との相関を示す図である。
２…内燃機関、６…サンプルガス流路、７…第１分岐ガ
ス流路、８…第２分岐ガス流路、９…第１水素炎イオン
化検出器、１０，１５…フィルタ装置、１１…第２水素
炎イオン化検出器、１４…第３分岐ガス流路、１６…第
３水素炎イオン化検出器、Ｇ…排ガス、Ｓ…サンプルガ
ス。
ス流路、８…第２分岐ガス流路、９…第１水素炎イオン
化検出器、１０，１５…フィルタ装置、１１…第２水素
炎イオン化検出器、１４…第３分岐ガス流路、１６…第
３水素炎イオン化検出器、Ｇ…排ガス、Ｓ…サンプルガ
ス。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/62 - 27/70 G01N 15/00 - 15/14 G01M 15/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関から排出されるガスに含まれる
Ｓｏｏｔを水素炎イオン化検出器によって測定すること
を特徴とする排ガス中のＰＭ測定装置。 - 【請求項２】 内燃機関から排出されるガスがサンプル
ガスとして定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列
的な２つのガス流路に分岐し、第１分岐ガス流路には第
１水素炎イオン化検出器を設け、第２分岐ガス流路には
前記サンプルガス中に含まれるＰＭを捕集するフィルタ
装置を設けるとともに、このフィルタ装置の下流側に第
２水素炎イオン化検出器を設け、前記両水素炎イオン化
検出器からそれぞれ出力される信号の差に基づいてサン
プルガス中のＰＭ濃度を得るようにしたことを特徴とす
る排ガス中のＰＭ測定装置。 - 【請求項３】 内燃機関から排出されるガスがサンプル
ガスとして定容量流れるサンプルガス流路を互いに並列
的な３つのガス流路に分岐し、第１分岐ガス流路には第
１水素炎イオン化検出器を設け、第２分岐ガス流路に
は、前記サンプルガス中に含まれるＰＭを捕集し、ＰＭ
を含まない状態で下流側に供給する第１フィルタ装置
を、第３分岐ガス流路には、前記サンプルガス中のＳｏ
ｏｔを捕集し、ＰＭからＳｏｏｔが除去された状態で下
流側に供給する第２フィルタ装置を、それぞれ設けると
ともに、これらのフィルタ装置の下流側にそれぞれ第２
水素炎イオン化検出器および第３水素炎イオン化検出器
を設け、第１水素炎イオン化検出器と第２水素炎イオン
化検出器との差、第３水素炎イオン化検出器と第２水素
炎イオン化検出器との差、第１水素炎イオン化検出器と
第３水素炎イオン化検出器との差に基づいてサンプルガ
ス中のＰＭ濃度、ＳＯＦ濃度、Ｓｏｏｔ濃度をそれぞれ
得るようにしたことを特徴とする排ガス中のＰＭ測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17422695A JP3195725B2 (ja) | 1995-06-17 | 1995-06-17 | 排ガス中のｐｍ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17422695A JP3195725B2 (ja) | 1995-06-17 | 1995-06-17 | 排ガス中のｐｍ測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095299A JPH095299A (ja) | 1997-01-10 |
| JP3195725B2 true JP3195725B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=15974936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17422695A Expired - Fee Related JP3195725B2 (ja) | 1995-06-17 | 1995-06-17 | 排ガス中のｐｍ測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3195725B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7434449B2 (en) | 2004-11-30 | 2008-10-14 | Horiba, Ltd. | Exhaust gas analyzer |
| JP6242316B2 (ja) * | 2014-09-16 | 2017-12-06 | 株式会社日立製作所 | 濃度検出装置 |
| JP6810649B2 (ja) | 2016-05-17 | 2021-01-06 | 株式会社堀場製作所 | ガス分析装置 |
-
1995
- 1995-06-17 JP JP17422695A patent/JP3195725B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH095299A (ja) | 1997-01-10 |
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Legal Events
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