JPH01176938A - マルチ流体変調方式を用いたノンメタンｈｃ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サンプル流体（例えば、大気、自動車排気ガ
ス、工場排気ガスなどの）中に含まれる有害成分である
ノンメタンＨＣの濃度（ひいては量）を測定するための
ノンメタンＨＣ測定装置に係り、更に詳しくは、マルチ
流体変調方式（これは本発明者らの名付けた名称である
）という従来になかった特異な手法を応用することによ
って、従来よりも少ないただ１個の検出器を用いるだけ
でありながら、ノンメタンＨＣｔＲ度を直接的に非常に
精度良く測定できる、全く新規なノンメタンＨＣ測定装
置を提供せんとしてなされたものである。

Ｃ従来の技術〕 例えば、大気、自動車排気ガス、工場排気ガスなどのサ
ンプル流体中に含まれる有害成分であるノンメタンＨＣ
の濃度（ひいては量）を測定する流体分析を行うに際し
ては、一般に、いわゆる差量法を用いたＨＣ３成分同時
連続測定用流体分析装置が用いられるが、その従来装置
においては、どうしても、メタン（ＣＨａ）の単独濃度
を検出するためのＨＣ検出器と、メタンとそれ以外のノ
ンメタンＨＣの総和として定義されるトータルＨＣの濃
度を検出するためのＨＣ検出器との２個の検出器（セン
サー）および検出部が必要であった。

即ち、第５図に示す従来のＨＣ３成分同時連続測定用流
体分析装置の全体概略構成図から明らかなように、サン
プル流体Ｓを２つの流路に第１サンプル流体Ｓｌおよび
第２サンプル流体ｓ２として分流し、一方の流路には第
１サンプル流体ｓｌ中のノンメタンＨＣのみを燃焼させ
て除去する処理を行うための触媒装置等から成るコンバ
ーターＣを介装することにより、その変換処理された第
１サンプル流体Ｓｌ中に残存するメタンの単独濃度を測
定するための第１ＨＣ検出器ＤＩ（例えばフレームイオ
ン検出器：　Ｆ　Ｉ　Ｄ）を有する第１分析部ＡＩを設
け、他方の流路には上記のようなコンバーターは設けな
いで、第２サンプル流体Ｓ２（元のサンプル流体Ｓと同
じもの）に含まれるトータルＨＣ（前記メタンとそれ以
外のノンメタンＨＣの総和として定義される）の濃度を
測定するための第２ＨＣ検出器Ｄ２（同じくフレームイ
オン検出器：　Ｆ　Ｉ　Ｄ）を有する第２分析部Ａ２を
設ける、というように２個の分析部ＡＩ、Ａ２およびＨ
Ｃ検出器ＤＩ、Ｄ２が必要である。なお、前記ノンメタ
ンＨＣの単独濃度は、前記第２分析部Ａ２の第２８Ｃ検
出器Ｄｉに接続された第２信号処理回路Ｂ２により得ら
れるトータルＨＣ濃度から、前記第１分析部ＡＩの第１
ＨＣ検出器Ｄ１に接続された第１信号処理回路Ｂ１によ
り得られるメタン濃度を減算処理する減算回路Ｇからの
出力として得ることができる。

しかしながら、上記した従来構成のＨＣ３成分同時連続
測定用流体分析装置のように、２個の検出器（センサー
）および分析部を必要とするということは、 （ア）分析装置が大型化すると共に製造コストが高くつ
く、 という問題のみならず、 （イ）２個の検出器夫々についてゼロ・スパン調整など
の調整を必要とするので、測定に要する手間が大きく非
常に面倒である、 （つ）各検出器の調整が十分で無く、２個の検出器の間
にゼロ調整誤差や感度差が存在する場合や、あるいは、
それら２個の検出器の間に相互干渉が生じる場合が往々
にしてあり、そのために、非常に大きな測定誤差が生じ
ることになる、といった種々の問題を引き起こす。

そこで、このような問題を避けるために、ただ１個の検
出器を備えたＨＣｉ！！！ｍ分析装置を用いて、同一サ
ンプル流体中の２成分（メタンとトータルＨＣ）の濃度
を交互に測定するという、言わばバッチ処理的な分析方
法によることも考えら載るが、その場合には、同時連続
測定を行えないために、測定データが不連続になってし
まうと共に、前記メタンの濃度測定結果とトータルＨＣ
の濃度測定結果との間に時間差があるために、それらの
差として演算により得られるれるノンメタンＨＣの濃度
測定結果の信頌性は太き（劣ることになるという欠点が
ある。従って、単に検出器の個数を節約するためにのみ
、このようなバッチ処理的分析方法を採用することは、
ノンメタンＨＣ測定の本来の目的を大きく犠牲にするこ
とになりかねず、得策とは言えない。

そこで、本発明者らは、鋭意研究の結果、従来よりも少
ないただ１個の検出器を用いるだけの簡素かつ安価に構
成できるものでありながら、サンプル流体中における前
記のようなＨＣ３成分（メタン、ノンメタンＨＣ，トー
タルＨＣ）を、同時にかつ連続的に、しかも、精度良く
分析することができる、差量法およびマルチ流体変調方
式を用いたＨＣ３成分同時連続測定用流体分析装置を開
発し、それについては、本願の先願に相当する、昭和６
２年１２月２８日付けの特許側により既に提案している
ところである。

その先願に係る装置は、第６図の全体概略構成図に示し
ているように、 サンプル流体Ｓを２つの流路に第１サンプル流体Ｓ１お
よび第２サンプル流体Ｓ２として分流するように構成し
、 前記第１サンプル流体Ｓ１の流路は、その第１サンプル
流体Ｓｌ中のノンメタンＨＣを除去するコンバーターＣ
を介装することにより、メタン単独濃度測定用ラインと
し、 前記第２サンプル流体Ｓ２の流路は、上記のようなコン
バーターを設けないで、トータルＨＣ濃度測定ラインと
し、 前記変換された第１サンプル流体Ｓ１および変換されな
い第２サンプル流体ｓ２を、夫々、比較流体（一般には
ゼロガス）Ｒ１，Ｒ２により互いに異なる周波数Ｆｌ、
Ｆ２　（ヘルツ）で流体変調するための流体変調手段Ｖ
ｌ、Ｖ２を前記両流路に設け、 ただ１個のＨＣ検出器りを有すると共に、前記両流路に
おいて夫々流体変調された両サンプル流体ＳＬ、Ｓ’２
が同時にかつ連続的に供給される分析部Ａを設け、 前記分析部Ａにおける前記検出器りがらの出力信号０を
、前記各サンプル流体３１．Ｓ２に対する各変調周波数
Ｆｌ、Ｆ２の信号成分０１，０２に分離して夫々整流お
よび平滑化処理することにより、前記メタンの単独濃度
およびトータルＨＣ濃度を各別にかつ直接的に測定可能
に構成されると共に、それら画濃度測定結果の差から前
記ノンメタンＨＣの単独濃度を間接的に測定可能に構成
された信号処理手段Ｂを設けてある、というものである
。

上記のように構成された先願に係る差量法およびマルチ
流体変調方式を用いたＨＣ３成分同時連続測定用流体分
析装置においては、サンプル流体Ｓを第１サンプル流体
Ｓ１および第２サンプル流体Ｓ２に分流すると共に、そ
の第１サンプル流体３１に対してはコンバーターＣによ
りその中のノンメタンＨＣを除去する処理を行ってから
分析部Ａへ供給する一方、第２サンプル流体Ｓ２はその
まま分析部Ａへ供給する、というＨＣ３成分同時連続測
定のための基本的構成を備えた流体分析装置において、
前記第１サンプル流体Ｓ１および第２サンプル流体Ｓ２
を、夫々、例えばロータリーバルブとか３方切換電磁弁
あるいは４方切換電磁弁などで構成される適宜流体変調
手段Ｖｌ、Ｖ２を用いて、比較流体Ｒ１，Ｒ２により互
いに異なる周波数Ｆｌ、Ｆ２で夫々流体変調してから、
ただ１個のＨＣ検出器りを有する分析部Ａへ同時にかつ
連続的に供給することにより、先ず、そのただ１個のＨ
Ｃ検出器りから、両サンプル流体Ｓｌ。

Ｓ２に対応する個々の測定信号成分（０１，０２）が−
括的に重畳されたひとつの測定信号０（＝○１＋０２）
を得る、という従来常識では全く考えられなかった特異
な手法（マルチ流体変調方式）を採用し、そして、前記
ただ１個のＨＣ検出器りからの出力信号Ｏを、同第６図
においては模式的に例示しているように、適宜周波数分
離手段Ｅと信号整流・平滑手段Ｆと減算手段Ｇとを組み
合わせて構成された信号処理手段Ｂを用いることにより
、前記各サンプル流体ＳＬ、３２に対する各変調周波数
Ｆｌ、Ｆ２の信号成分０１，０２に分離して夫々整流お
よび平滑化処理するという信号処理を行うことによって
、前記各サンプル流体３１゜Ｓ２に関する分析値、つま
り、メタンの単独濃度およびトータルＨＣの濃度の測定
結果を各別にかつ直接的に得るようにし、更に、そのよ
うにして得られたトータルＨＣ濃度とメタン単独濃度と
の差を演算してノンメタンＨＣの単独濃度の測定結果を
間接的に得るように構成しであるから、サンプル流体Ｓ
中に含まれるＨＣ３Ｃ１０同時連続分析を行うに際して
、ただ１個の分析部ＡおよびＨＣ検出器（センサー）を
設けるだけで済み、従って、２個のＨＣ検出器を必要と
していた従来一般のＨＣ３成分同時連続測定用流体分析
装置の場合に比べて、装置全体の小型化および簡素化な
らびにコスト低減を容易に図れると共に、ＨＣ検出器の
調整を容易かつ短時間に行え、かつ、従来のように２個
のＨＣ検出器間の調整差や感度差あるいは相互干渉は生
じ得ないことから、それらに起因する測定誤差の発生を
確実に防止できる、という利点を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記したような優れた利点を有している
先願に係る差量法およびマルチ流体変調方式を用いたＨ
Ｃ３成分同時連続測定用流体分析装置においても、なお
次のような問題が残存していた。

即ち、前記第５図に示した従来装置と同様に、元のサン
プル流体Ｓ中からノンメタンＨＣを除去するためのコン
バーターＣを設けるという構成を採用しているが、この
コンバーターＣには、ノンメタンＨＣを完全に燃焼除去
させ得る条件に設定すれば、除去されてはならないメタ
ンも５〜１０％程度除去されてしまうことになり、また
逆に、メタンを１００％残し得る条件に設定すればノン
メタンＨＣを完全に除去することができず、更に、その
触媒効率は経時的に変化するという原理的な機能的難点
があり、従って、それに起因する測定誤差は不可避のも
のであった。また、最も重要な測定対象成分であるとこ
ろのノンメタンＨＣ濃度を直接的には測定できず、トー
タルＨＣｔｍ度とメタン濃度との差として間接的にしか
得られないため、それら両者の測定結果の減算を行う際
にも誤差混入の虞れがある。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、
その目的は、ただ１個のＨＣ検出器を用いるだけの簡素
かつ安価に構成できるものでありながら、サンプル流体
中に最重要測定対象であるノンメタンＨＣの濃度を、直
接的にかつ非常に精度良く同時連続分析することができ
るマルチ流体変調方式を用いたノンメタンＨＣ測定装置
を開発せんとすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、第１図に夫々示
す基本的概念図（クレーム対応図）から明らかなように
、 サンプル流体Ｓを２つの流路に分流すると共に、その一
方の流路には、そのサンプル流体Ｓ中のノンメタンＨＣ
を除去した変換サンプル流体Ｓｌとして導出するコンバ
ーターＣを介装し、他方の流路には、上記のようなコン
バーターを設けないで、元のサンプル流体Ｓをそのまま
非変換サンプル流体ＳＯとして流動させるように構成し
、前記変換サンプル流体３１はゼロ流体ＲＯを比較流体
として、そして、前記非変換サンプル流体ＳＯは前記変
換サンプル流体Ｓ！を比較流体として、夫々、互いに異
なる周波数Ｆｌ、Ｆ２で流体変調するための流体変調手
段Ｖｌ、Ｖ２を設け、ただ１個のＨＣ検出器りを有する
と共に、前記両流体変調手段Ｖｌ、Ｖ２により夫々流体
変調された両サンプル流体３１．Ｓｏが同時にかつ連続
的に供給される分析部Ａを設け、 前記分析部Ａにおける前記ＨＣ検出器りからの出力信号
０を、前記各変調周波数Ｆｌ、Ｆ２の信号成分０１，０
２に分離して夫々整流および平滑化処理することにより
、メタンの濃度およびノンメタンＨＣの濃度を各別にか
つ直接測定可能に構成され、更に、そのメタン濃度測定
結果を利用してノンメタンＨＣ濃度測定結果を補正可能
に構成された信号処理手段Ｂを設けてある、 という特徴を備えたマルチ流体変調方式を用いたノンメ
タンＨＣ測定装置を提供するものである。

〔作用〕

上記特徴構成により発揮される作用は下記の通りである
。

即ち、上記本発明装置は、基本的には、前述した先願に
係る差量法およびマルチ流体変調方式を用いたＨＣ３成
分同時連続測定用流体分析装置と同様に、サンプル流体
Ｓを２つの流路に分流すると共に、両流路におけるサン
プル流体を、夫々、流体変調手段Ｖｌ、Ｖ２を用いて互
いに異なる周波数Ｆｌ、Ｆ２で夫々流体変調してから、
ただ１個のＨＣ検出器りを存する分析部へへ同時にかつ
連続的に供給する、というマルチ流体変調方式を採用し
ているのみならず、特に、その一方の流路におけるコン
バーターＣによってサンプル流体Ｓ中のノンメタンＨＣ
を除去された変換サンプル流体Ｓｌはゼロ流体ＲＯを比
較流体として周波数Ｆ１で流体変調し、他方の流路にお
ける非変換サンプル流体ＳＯは前記変換サンプル流体Ｓ
ｒ（つまり、それに含有されているメタン濃度が基準と
なる）を比較流体として周波数Ｆ２で流体変調するとい
う工夫を施したことによって、ただ１個のＨＣ検出器り
を有する分析部Ａを設けるだけでありながら、メタンの
濃度およびノンメタンＨＣの濃度を各別にかつ直接的に
測定でき、従って、２個のＨＣ検出器を必要としていた
従来一般のＨＣ３成分同時連続測定用流体分析装置の場
合に比べて、装置全体の小型化および簡素化ならびにコ
スト低減を容易に図れると共に、ＨＣ検出器の調整を容
易かつ短時間に行え、かつ、従来のように２個のＨＣ検
出器間の調整差や感度差あるいは相互干渉は生じ得ない
ことから、それらに起因する測定誤差の発生を確実に防
止できる。

また、信号処理手段Ｂにおいては、同第１図においては
模式的に示しているように、前記ただ１個のＨＣ検出器
りからの出力信号Ｏを、先ず、適宜周波数分離手段Ｅお
よび信号整流・平滑手段Ｆを用いて、前記各変調周波数
Ｆｌ、Ｆ２の信号成分０１，０２に分離して夫々整流お
よび平滑化処理することによって、メタンの濃度および
ノンメタンＨＣの濃度を各別にかつ直接的に得られるよ
うに構成すると共に、更に、適宜補正手段Ｈにより前記
メタン濃度測定結果を利用してノンメタンＨＣ濃度測定
結果を補正できるように構成しであるから、後述する実
施例の記載から一層明らかになるように、ノンメタンＨ
Ｃ除去用のコンバーターＣの原理的な機能的難点に起因
する測定誤差を効果的に補償することができる。

更に、上記したように、最も重要な測定対象成分である
ところのノンメタンＨＣ？！Ａ度を直接的に測定できる
ので、前述した従来装置および先願装置におけるように
トータルＨＣ？ｌ、度を必ずしも測定する必要が無く、
従って、トータルＨＣｍ度とメタン濃度との差を求める
ための手段が原理的には不要となり、信号処理手段の簡
素化を図ることも可能であると共に、減算に伴う誤差混
入の虞れも無くすことができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係るマルチ流体変調方式を用いたノンメ
タンＨＣ測定装置の具体的な一実施例を図面（第２図な
いし第４図）に基いて説明する。

第２図の全体概略構成図に示しているように、例えば、
大気、自動車排気ガス、工場排気ガスなどのサンプル流
体Ｓを２つの流路に分流するように構成すると共に、そ
の一方の流路には、そのサンプル流体Ｓに含まれている
ＨＣ成分（メタンとそれ以外のノンメタンＨＣ）のうち
のノンメタンＨＣを燃焼除去するための触媒装置などか
ら成るコンバーターＣを介装することにより、その後流
側へ変換サンプル流体Ｓｌとして流出させ、他方の流路
には、上記のようなコンバーターを設けないで、元のサ
ンプル流体Ｓをそのまま非変換サンプル流体ＳＯとして
通過流動させるように構成しである。

そして、前記コンバーターＣにより変換された（つまり
、ノンメタンＨＣが除去されて、ＨＣとしてはメタンの
みを含んでいる）変換サンプル流体Ｓｌはゼロ流体ＲＯ
を比較流体として、そして、前記非変換サンプル流体Ｓ
ｏ（つまり、ノンメタンＨＣおよびメタンの両方を含ん
でいる元のサンプル流体Ｓと同じもの）は前記変換サン
プル流体Ｓｌを比較流体として、夫々、適宜流体変調手
段Ｖｌ、Ｖ２を用いて、互いに異なる周波数Ｆｌ。

Ｆ２　（ヘルツ）（この例では、Ｆ１＝ｌＨｚ、Ｆ２　
＝　２　Ｈｚ　）で流体変調した（つまり、サンプル流
体と比較流体とを所定の周波数で交互に通過させた）後
、それら流体変調された各サンプル流体Ｓｌ（およびＲ
Ｏ）、Ｓｏ（およびＳｒ）を、ただ−個のＨＣ検出器Ｄ
（センサー）を有する分析部Ａへ、同時にかつ連続的に
供給するように構成しである。なお、この場合には、前
記分析部ＡにおけるＨＣ検出器りとしては、−ｉに、フ
レームイオン検出器（Ｆ　Ｉ　Ｄ）のようにサンプル流
体が直接通過するタイプのものが用いられるため、前記
流体変調された両サンプル流体３１．Ｓｏは、混合状態
で前記ＨＣ検出器りへ供給される。

従って、プリアンプ２を介して前記ＨＣ検出器りから出
力される信号０は、図中模式的に示しているように、両
サンプル流体３１．Ｓｏに対応する個々の測定信号成分
ｏ１　（メタン濃度に関する（８号）　、　０２　（メ
タン濃度を基準としたトータルＨＣ−４４度、つまり、
ノンメタンＨＣに関する信号）が−病的に重畳された１
つの測定信号（０＝０１＋０２）として得られることに
なる。

そこで、前記ＨＣ検出器りからの出力信号０を、この第
２図においては概念的に示しているように、信号処理手
段Ｂにおいて、周波数分離手段Ｅと信号整流・平滑手段
Ｆとを用いて、前記各サンプル流体３１．Ｓｏに対する
各変調周波数Ｆｌ’、Ｆ２の信号成分０１，０２に分離
して夫々整流処理および平滑化処理するという信号処理
を行うことにより、前記各サンプル流体Ｓｌ、Ｓｏに関
する分析値、つまり、メタンの単独濃度およびノンメタ
ンＨＣの濃度の基礎的な測定結果を、各別にかつ直接的
に得られるように構成されると共に、後で詳述する補正
手段Ｈにより、前それらメタンおよびノンメタンＨＣの
基礎的な画濃度測定結果を夫々補正して、前記コンバー
ターＣの原理的欠陥に起因する測定誤差を補償可能に構
成され、更に、そのようにして得られたメタンおよびノ
ンメタンＨＣの補正後の画濃度測定結果の和を演算する
加算手段■により、トータルＨＣの濃度を間接的に測定
できるように構成されている。

而して、前記信号処理手段Ｂの具体的な回路構成は第３
図のブロック回路構成図に示すようなものとされている
。

即ち、前記プリアンプ２を介してＨＣ検出器りから出力
された信号Ｏを、互いに並列に設けられた２系列の信号
処理系列に分岐し、一方の信号処理系列には、サンプル
流体３１に対する変調周波数Ｆ　１　　（Ｉ　Ｈｚ）の
信号０１のみを分離して取り出す（ｉｆｆｉ遇させる）
ためのバンドパスフィルターａ１を設けると共に、その
後段に、サンプル流体Ｓ１に対する流体変調手段Ｖ１に
付設された同期信号発生器１ａからの同期信号（流体変
調手段■１による実際の流体変調動作を表す信号：ＩＨ
ｚ）により、前記バンドパスフィルターａ１のみでは不
十分である虞れがある周波数分離作用を補足してより一
層精度の良い周波数分離を行えると同時に、分離された
交流を直流に変換できるように、前記バンドパスフィル
ターａ１からの出力信号０１を同期整流するための同期
検波整流器ｂ１を設け、更に、その後段に、前記同期検
波整流器ｂ１からの出力信号を平滑化すると共に高周波
ノイズを除去するための平滑素子Ｃ１としてのローパス
フィルター（Ｌ、Ｐ、Ｆ）を設けて、メタンの基礎的な
濃度信号を得られるように構成し、また、他方の信号処
理系列には、サンプル流体ＳＯに対する変調周波数Ｆ　
２　（２Ｈ２）の信号０２のみを分離して取り出す（通
過させる）ためのバンドパスフィルターａ２を設けると
共に、その後段に、サンプル流体ＳＯに対する流体変調
手段■２に付設された同期信号発生器１ｂからの同期信
号（流体変調手段ｖ２による実際の流体変調動作を表す
信号：２Ｈｚ）により、前記バンドパスフィルターａ２
のみでは不十分である虞れがある周波数分離作用を補足
してより一層精度の良い周波数分離を行えると同時に、
分離された交流を直流に変換できるように、前記バンド
パスフィルターａ２からの出力信号０２を同期整流する
ための同期検波整流器ｂ２を設け、更に、その後段に、
前記同期検波整流器ｂ２からの出力信号を平滑化すると
共に高周波ノイズを除去するための平滑素子ｃ２として
のローパスフィルター（Ｌ、Ｐ、Ｆ）’ｆｒ設けて、ノ
ンメタンＨＣの基礎的な濃度信号を得られるように構成
し、そして、前記両平滑素子ｃｌ。

ｃ２の後段には、それらにより得られた前記メタンおよ
びノンメタンＨＣの基礎的な濃度信号に基いて、後述す
る手法により正確なメタン濃度およびノンメタンＨＣ濃
度を演算する補正手段Ｆとしての補正回路りを設け、更
に、その補正回路りから出力される正確なメタン濃度お
よびノンメタンＨＣｒＭ度の和を演算する加算手段Ｉと
しての加算回路ｉにより、正確なトータルＨＣ’４度が
出力されるように構成しである。

ところで、前記補正回路りによるメタンおよびノンメタ
ンＨＣの基礎的な濃度信号に対する補正は、以下のよう
にして行われる。

いま、サンプル流体Ｓ中に含まれているメタンの真の濃
度をｐ、ノンメタンＨＣの真の濃度をｑとし、また、ノ
ンメタンＨＣの酸化（燃焼）率を１００％に設定したコ
ンバーターＣにおけるメタンの酸化（燃焼）係数をＫと
すると、 前記信号処理手段Ｂにおける平滑素子ｃｌから出力され
るメタンの基礎的な測定濃度ｐ°、および、平滑素子ｃ
２から出力されるノンメタンＨＣの基礎的な測定濃度ｐ
”は、夫々、 ｐ″＝Ｘ　（１−Ｋ）　ｐ　　　・・・　■ｑ’　＝Ｙ
　（（ｐ＋ｑ）−（１−ｋ）ｐｉ＝Ｙ　（Ｋｐ＋ｑ）　
　　　・・・　■（但し、Ｘ、Ｙは測定装置により定ま
る係数）で表される。

従って、これらふたつの式における３個の未知の係数に
、　　Ｘ、　Ｙが判明すれば、メタンおよびノンメタン
ＨＣの真の濃度ｐ、ｑが、それらの基礎的な測定結果ｐ
’、ｑ″に基いて、演算により得られることになる。

そこで、例えば装置の校正時において、（１）ノンメタ
ンＨＣの一種である既知濃度のプロパン（ＣｆｆＨｓ）
を校正ガスとして用いて測定することにより、ｐ＝ｏで
かつｑが既知であるから、前記０式より、 ｑ’　　＝Ｙｑ となるから、ｑ’　　（平滑素子ｃ２から出力される基
礎的な測定濃度）／真の濃度（既知）から係数Ｙが算出
され、 （２）次に、２種類の既知濃度ｐ＋、Ｉ）ｚを有するメ
タン（ＣＨ４）と純水空気の混合ガスを校正ガスとして
用いて順次測定することにより、■式より、 ｐ１′　＝Ｘ　　（Ｉ　　Ｋ）　　ｐ＋ｐ、＋　　＝Ｘ
　　（Ｉ　　Ｋ）　　ｐｚとなるから、ｐ＋、ｐｇ（平
滑素子Ｃ１から夫々出力される基礎的な測定濃度）と、
既知である真の濃度ｐｒ、ｐｔに基いて、上記両式から
他の２つの係数Ｘ、にも算出される。

従って、このようにして校正時に得られた３つの係数を
前記補正回路りに設定しておけば、測定時においても、
その補正回路りは、前記両平滑素子ｃｌ、ｃ２から出力
されるメタンおよびノンメタンＨＣの基礎的な測定濃度
ｐ’、ｑ’　に基いて、前記■式および０式により、メ
タン濃度およびノンメタンＨＣＱＩｒｉ度の正確な値を
演算して出力するのである。

ところで、前記信号処理手段Ｂとしては、フーリエ解析
（周波数分離処理に相当する）、絶対値平均化処理（整
流・平滑化処理に相当する）、補正処理、加算処理など
の数値解析の演算処理が可能なコンピューターを用いる
とか、あるいは、ロックインアンプと減算器などの他の
電気回路構成を用いるというように、種々のソフトある
いはハードによる適宜手段で構成することが可能である
が、本発明装置においては、特に、上記のように、バン
ドパスフィルターａｌ、、ａ２と同期検波整流器ｂｌ、
ｂ２と平滑素子ＣＩ、Ｃ２とを直列接続して成る信号処
理系列を２系列並列に設けた構成としであるため、上記
のようなコンピューターあるいはロックインアンプ等を
用いる手段に比べて、非常に簡単でかつ安価に構成でき
るのみならず、バンドパスフィルターａｌ、ａ２のみで
は不十分である虞れがある周波数分離作用を同期検波整
流器ｂ１．ｂ２により補足してより一層精度の良い周波
数分離を行えるように構成しであるから、例えば、ただ
単にバンドパスフィルターのみで周波数分離した後で直
ちに絶対値整流するだけの構成のものに比べて、格段に
優れた信号処理性能（Ｓ／Ｎ比）を得ることができると
いう利点も存している。

なお、前記各流体変調手段Ｖｌ（Ｖ２）は、各サンプル
流体５ｌ（Ｓｏ）とそれに対応する比較流体ＲＯ（Ｓｌ
）とを所定の周波数Ｆｌ（Ｆ２）で交互に切り換え得る
ものでありさえすれば、その構成は任意であり、例えば
、第４図（イ）に示すようなロータリーバルブで構成し
てもよく、あるいは、第４図（ロ）に示すような４方切
換電磁弁で構成してもよく、また、図示はしていないが
、３方切換電磁弁などを用いて構成しても差し支え無い
。

〔発明の効果〕

以上詳述したところから明らかなように、本発明に係る
マルチ流体変調方式を用いたノンメタンＨＣ測定装置に
よれば、基本的には、前述した先願に係る差量法および
マルチ流体変調方式を用いたＨＣ３成分同時連続測定用
流体分析装置と同様に、サンプル流体を２つの流路に分
流すると共に、両流路におけるサンプル流体を、夫々、
互いに異なる周波数で夫々流体変調してから、ただ１個
のＨＣ検出器を有する分析部へ同時にかつ連続的に供給
する、というマルチ流体変調方式を採用しているのみな
らず、特に、その一方の流路におけるコンバーターによ
ってサンプル流体Ｓ中のノンメタンＨＣを除去された変
換サンプル流体はゼロ流体を比較流体として、また、他
方の流路における非変換サンプル流体は前記変換サンプ
ル流体を比較流体として、夫々、互いに異なる周波数で
流体変調するという工夫を施したことによって、ただ１
個のＨＣ検出器を有する分析部を設けるだけでありなが
ら、メタンの濃度およびノンメタンＨＣの濃度を各別に
かつ直接的に測定でき、従って、２個のＨＣ検出器を必
要としていた従来一般のＨＣ３成分同時連続測定用流体
分析装置の場合に比べて、装置全体の小型化および簡素
化ならびにコスト低減を容易に図れると共に、ＨＣ検出
器の調整を容易かつ短時間に行え、かつ、従来のように
２個のＨＣ検出器間の調整差や感度差あるいは相互干渉
は生じ得ないことから、それらに起因する測定誤差の発
生を確実に防止でき、また、信号処理手段においては、
前記ただ１個のＨＣ検出器からの出力信号を、先ず、前
記各変調周波数の信号成分に分離して夫々整流および平
滑化処理することにより、メタンの濃度およびノンメタ
ンＨＣの濃度を各別にかつ直接測定可能に構成し、更に
、そのメタン濃度測定結果を利用してノンメタンＨＣｆ
ｉ度測定結果を補正可能に構成しであるから、ノンメタ
ンＨＣ除去用のコンバーターの原理的な機能的難点に起
因する測定誤差を効果的に補償することができ、また、
上記したように、最も重要な測定対象成分であるところ
のノンメタンＨＣｔｌ１度を直接的に測定できるので、
前述した従来装置および先願装置におけるようにトータ
ルＨＣ濃度を必ずしも測定する必要が無く、従って、ト
ータルＨＣ濃度とメタン濃度との差を求めるための手段
が原理的には不要となり、信号処理手段の簡素化を図る
ことも可能であると共に、減算に伴う誤差混入の虞れも
無くすことができる、という顕著に優れた効果が発揮さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るマルチ流体変調方式を用いたノ
ンメタンＨＣ測定装置の基本的概念の説明図（クレーム
対応図）を示している。 また、第２図ないし第４図は本発明装置の具体的的な一
実施例を示し、第２図は全体概略構成図、第３図はその
要部である信号処理手段のプロ・７り回路構成図、第４
図（イ）、（ロ）は夫々その別の要部である流体変調手
段の模式的例示図である。 そして、第５図および第６図は、本発明の技術的背景な
らびに従来技術の問題点を説明するためのものであって
、第５図は従来構成のＨＣ３成分同時連続測定用流体分
析装置の全体概略構成図を示し、また、第６図は先願に
係る差量法およびマルチ流体変調方式を用いたＨＣ３成
分同時連続測定用流体分析装置の全体概略構成図を示し
ている。 Ｓ　　　　：サンプル流体、 Ｃ：コンバーター、 ＳＩ　　　：変換サンプル流体、 ＳＯ：非変換サンプル流体、 ＲＯ：比較用ゼロ流体、 Ｆｌ、Ｆ２：変調周波数、 Ｖｌ、Ｆ２：流体変調手段 Ａ　　　　：分析部、 Ｄ　　　　　：ＨＣ検出器、 Ｂ　　　　：信号処理手段、 ０　　　　：検出器りからの出力信号、０１．０２：各
サンプル流体Ｓ１．ＳＯ。 に対する各変調周波数Ｆｌ。 Ｆ２の信号成分。 出願人　株式会社　堀　場　製　作　所代理人　弁理士
　　藤　本　英　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 サンプル流体を２つの流路に分流すると共に、その一方
   の流路には、そのサンプル流体中のノンメタンＨＣを除
   去した変換サンプル流体として導出するコンバーターを
   介装し、他方の流路には、上記のようなコンバーターを
   設けないで、元のサンプル流体をそのまま非変換サンプ
   ル流体として流動させるように構成し、 前記変換サンプル流体はゼロ流体を比較流体として、そ
   して、前記非変換サンプル流体は前記変換サンプル流体
   を比較流体として、夫々、互いに異なる周波数で流体変
   調するための流体変調手段を設け、 ただ１個のＨＣ検出器を有すると共に、前記両流体変調
   手段により夫々流体変調された両サンプル流体が同時に
   かつ連続的に供給される分析部を設け、 前記分析部における前記ＨＣ検出器からの出力信号を、
   前記各変調周波数の信号成分に分離して夫々整流および
   平滑化処理することにより、メタンの濃度およびノンメ
   タンＨＣの濃度を各別にかつ直接測定可能に構成され、
   更に、そのメタン濃度測定結果を利用してノンメタンＨ
   Ｃ濃度測定結果を補正可能に構成されている信号処理手
   段を設けてある、 ことを特徴とするマルチ流体変調方式を用いたノンメタ
   ンＨＣ測定装置。