JPWO2019012773A1 - ガス分析装置、ガス分析装置用プログラム、及びガス分析方法 - Google Patents
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Abstract
試料ガスに高沸点化合物が含まれている場合でも、測定対象成分の濃度を精度良く算出できるようにすべく、試料ガスに光を照射して得られる光スペクトルにより前記試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するガス分析装置１００であって、試料ガスが導入される分析計の加熱温度よりも沸点が高い高沸点化合物の測定対象成分の濃度に対する影響を補正した第１の検量線データを記憶している検量線データ記憶部２１と、第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する濃度算出部２２とを具備するようにした。
Description
本発明は、ガス分析装置、ガス分析装置用プログラム、及びガス分析方法に関するものである。
従来のガス分析装置としては、特許文献１に示すように、試料ガスに光を照射して得られる吸収スペクトルを用いて多変量解析することにより試料ガスに含まれる測定対象成分の濃度を算出する、例えばフーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ）法を用いたものがある。
ＦＴＩＲ法を用いた分析は、試料ガスに含まれる多成分分析を連続的且つ同時に行えるといったメリットがある。また、例えばエンジン排ガス分野で用いる場合には、試料ガスたる排ガスを直接サンプルセルに導入して分析することができ、排ガスに水分が含まれている状態で測定対象成分の濃度を算出する、所謂Ｗｅｔ測定することができる点も強みである。
ところで、上述した分析には、吸収スペクトルと測定対象成分の濃度との関係を示す検量線データが用いられる。この検量線データは、試料ガスに含まれるであろう複数の測定対象成分を規定して、これらの測定対象成分の干渉影響を補正することで各測定対象成分毎に予め作成されている。
ここでＷｅｔ測定では、試料ガスが流れる配管内で水分や沸点が低いガスが凝結すると、測定対象成分の濃度変化等が生じてしまうことから、配管や分析計を加熱して例えば所定の加熱温度に保温している。
このことから、加熱温度よりも沸点が高い高沸点化合物は、気体状態では存在せず試料ガスに含まれていないと考えられており、従来の検量線データとしては高沸点化合物の干渉影響は補正されていないものが用いられていた。
しかしながら、排ガスの温度が加熱温度に温調されていたとしても、微量ながら高沸点化合物が試料ガスに含まれていることがある。こうした場合、高沸点化合物の干渉影響を補正していない従来の検量線データを用いた濃度算出では測定誤差が生じる。
そこで本発明は、上述した問題を一挙に解決すべくなされたものであり、試料ガスに高沸点化合物が含まれている場合でも、測定対象成分の濃度を精度良く算出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は、試料ガスに光を照射して得られる光スペクトルにより前記試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するガス分析装置であって、前記試料ガスが導入される分析計の加熱温度よりも沸点が高い高沸点化合物の前記測定対象成分の濃度に対する影響を補正した第１の検量線データを記憶している検量線データ記憶部と、前記第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する濃度算出部とを具備することを特徴とするものである。
このように構成されたガス分析装置であれば、試料ガスに高沸点化合物が含まれていたとしても、濃度算出部が高沸点化合物の前記測定対象成分の濃度に対する影響を補正した第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出するので、高沸点化合物の影響を低減させて、測定対象成分の濃度を精度良く算出することができる。
前記検量線データ記憶部が、前記高沸点化合物の影響を補正していない第２の検量線データをさらに記憶しており、前記試料ガスに前記高沸点化合物が含まれていない場合に、前記濃度算出部が前記第２の検量線データを用いて前記測定対象成分の濃度を算出することが好ましい。
このような構成であれば、試料ガスに高沸点化合物が含まれていない場合には、濃度算出部が高沸点化合物の影響を補正していない第２の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出するので、高沸点化合物の有無にかかわらず精度の良い検量線データを用いて濃度算出することができる。
このような構成であれば、試料ガスに高沸点化合物が含まれていない場合には、濃度算出部が高沸点化合物の影響を補正していない第２の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出するので、高沸点化合物の有無にかかわらず精度の良い検量線データを用いて濃度算出することができる。
第１の検量線データと第２の検量線データとの使い分けを自動的に行えるようにするためには、前記検量線データ記憶部が、前記高沸点化合物の濃度を算出するために用いられる高沸点化合物用検量線データを記憶しており、前記高沸点化合物検量線データを用いて前記濃度算出部により算出された前記高沸点化合物の濃度が所定の閾値以下であるか否かを判断する判断部をさらに具備し、前記判断部によって前記高沸点化合物の濃度が前記所定の閾値以下であると判断された場合に、前記濃度算出部が前記第２の検量線データを用いて前記測定対象成分の濃度を算出することが好ましい。
試料ガスに高沸点化合物が含まれている場合に自動的に第１の検量線データを用いるようにするためには、前記試料ガスを定性分析して得られた定性分析データを受け付ける定性分析データ受付部をさらに具備し、前記定性分析データが前記試料ガスに前記高沸点化合物が含まれていることを示している場合に、前記濃度算出部が前記第１の検量線データを用いて前記測定対象成分の濃度を算出することが好ましい。
試料ガスに高沸点化合物が複数種類含まれている場合でも、測定対象成分の濃度を精度良く算出できるようにするためには、前記定性分析データが前記試料ガスに複数種類の前記高沸点化合物が含まれていることを示している場合に、前記濃度算出部が、前記第１の検量線データとして、複数種類の前記高沸点化合物の測定対象成分の濃度に対する影響を補正したものを用いることが好ましい。
前記高沸点化合物としては、炭素数が１０以上２０以下のアルカンが挙げられる。
より具体的な実施態様としては、前記試料ガスを収容するセルと、前記セルを加熱する加熱部とを具備し、前記加熱部によって加熱された前記セルの温度が前記加熱温度であることを特徴とするものである。
さらに、本発明に係るガス分析装置用プログラムは、試料ガスに光を照射して得られる光スペクトルにより前記試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するガス分析装置に用いられるプログラムであって、前記試料ガスが導入される分析計の加熱温度よりも沸点が高い高沸点化合物の前記測定対象成分の濃度に対する影響を補正した第１の検量線データを記憶している検量線データ記憶部と、前記第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する濃度算出部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とするプログラムである。
加えて、本発明に係るガス分析方法は、試料ガスに光を照射して得られる光スペクトルにより前記試料ガスに含まれる測定対象成分を分析する方法であって、前記試料ガスが導入される分析計の加熱温度よりも沸点が高い高沸点化合物の前記測定対象成分の濃度に対する影響を補正した第１の検量線データを記憶させる検量線データ記憶ステップと、前記第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する濃度算出ステップとを具備することを特徴とする方法である。
このようなガス分析システムやガス分析装置用プログラムやガス分析方法であれば、上述したガス分析装置と同様の作用効果を発揮させることができる。
このように構成した本発明によれば、高沸点化合物の影響による測定誤差を低減することができ、分析精度の向上を図れる。
Ｘ ・・・ガス分析システム
１００・・・ガス分析装置
１ ・・・分析部
２ ・・・情報処理装置
２１ ・・・検量線データ記憶部
２２ ・・・濃度算出部
２３ ・・・判断部
２４ ・・・異常値検出部
２５ ・・・出力部
１００・・・ガス分析装置
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２２ ・・・濃度算出部
２３ ・・・判断部
２４ ・・・異常値検出部
２５ ・・・出力部
以下に本発明に係るガス分析システムの第１実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態のガス分析システムＸは、例えば自動車のエンジン等の内燃機関から排出される排ガス（試料ガス）を分析するものであり、具体的には図１に示すように、排気管Ｈを流れる排ガスをサンプリングするサンプリングラインＬと、サンプリングラインＬに設けられたガス分析装置１００とを具備するものである。なお、ガス分析システムＸは、船舶や飛行機等の移動体に搭載された内燃機関から排出される排ガスの分析に用いられても良い。
サンプリングラインＬは、一端開口Ｌ１が排気管Ｈの内部に設けられた配管Ｚにより構成されており、排気管Ｈを流れる排ガスを直接サンプリングして水分が含まれている状態でガス分析装置１００に導くものである。
配管Ｚには、当該配管Ｚを所定の加熱温度に加熱する加熱部２００が設けられている。具体的に加熱部２００は、配管Ｚの外面に設けられたコイル状又は円筒状のヒータ備えており、サンプリングラインＬを流れる排ガスを前記加熱温度に保温する。なお、加熱温度は予め設定された温度（設定温度）であり、例えば１１３℃や１９１℃などである。
ここでの加熱部２００は、ガス分析装置１００を加熱して予め設定された例えば１１３℃や１９１℃といった加熱温度（設定温度）に保温している。
ここでの加熱部２００は、ガス分析装置１００を加熱して予め設定された例えば１１３℃や１９１℃といった加熱温度（設定温度）に保温している。
ガス分析装置１００は、試料ガスに光を照射して得られる吸収スペクトルを多変量解析することにより、試料ガスに含まれる多成分の濃度を測定するものであり、ここでは排ガスに含まれる多成分をＦＴＩＲ法により連続的に濃度を測定するものである。具体的にこのガス分析装置１００は、図２に示すように、インターフェログラムを出力する分析部（分析計）１及び当該分析部１の出力であるインターフェログラムを処理する情報処理装置２を備えている。
分析部１は、赤外光を発するように構成された赤外光源３と、この赤外光源３からの赤外光を干渉して出力する干渉機構４と、排ガスを収容し、干渉機構４を介して赤外光源３からの赤外光が照射される測定セル５と、当該測定セル５を通過した赤外光を受光する光検出器６と、を備えている。干渉機構４は、固定ミラー７と、ビームスプリッター８と、図示しない駆動機構により例えばＸＹ方向に平行移動する可動ミラー９と、からなる。
なお、上述した加熱部２００は、測定セル５を所定の加熱温度に加熱している。
なお、上述した加熱部２００は、測定セル５を所定の加熱温度に加熱している。
情報処理装置２は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェイス、ＡＤ変換器等を備えた汎用乃至専用のコンピュータであり、前記メモリの所定領域に記憶させた所定プログラムにしたがってＣＰＵや周辺機器等を協働させることにより、図３に示すように、少なくとも検量線データ記憶部２１及び濃度算出部２２としての機能を発揮する。
検量線データ記憶部２１は、測定対象成分の濃度を算出するために必要な検量線データを各測定対象成分それぞれに対して予め記憶しているものである。ここでの検量線データは、各測定対象成分の濃度に対するその他の測定対象成分の干渉影響を補正したデータであり、予めユーザが入力手段によって入力したものである。
そして、本実施形態の検量線データ記憶部２１は、高沸点化合物の干渉影響を補正した検量線データ（第１の検量線データという）を記憶している。
高沸点化合物は、排ガスが導入される分析部１の加熱温度、より具体的には測定セル５の加熱温度（すなわち、加熱部２００により加熱された測定セル５の温度）よりも沸点が高い化合物であり、ここでは排ガスが流れる配管Ｚの加熱温度よりも沸点が高い。具体的に高沸点化合物の沸点は、１１３℃以上であり、例えば１８０〜３５０℃程度である。
高沸点化合物の具体例としては、軽油やガソリン等の燃料に含まれる成分であり、こうした燃料の不完全燃焼により生じる炭素数が多い化合物である。高沸点化合物の一例としては、炭素数の多いアルカン等であり例えば炭素数が１０以上２０以下（Ｃ１０〜Ｃ２０）のアルカン等である。高沸点化合物の中には排気管Ｈの内部に設けられる触媒の性能評価をする際の触媒の加熱温度以上のものも含まれていて良い。
高沸点化合物の具体例としては、軽油やガソリン等の燃料に含まれる成分であり、こうした燃料の不完全燃焼により生じる炭素数が多い化合物である。高沸点化合物の一例としては、炭素数の多いアルカン等であり例えば炭素数が１０以上２０以下（Ｃ１０〜Ｃ２０）のアルカン等である。高沸点化合物の中には排気管Ｈの内部に設けられる触媒の性能評価をする際の触媒の加熱温度以上のものも含まれていて良い。
第１の検量線データは、ユーザが排ガスに含まれるであろうと想定したＮ種類の測定対象成分それぞれに対して予め作成されており、これらのＮ種類の測定対象成分の中に１又は複数の高沸点化合物が含まれている。
例えば排ガスにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４成分が含まれており、このうちＣ、Ｄが高沸点化合物である場合、検量線データ記憶部２１が記憶しているＡに対する第１の検量線データは以下である。
・ Ｂ、Ｃ、Ｄの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｂ、Ｃの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｂ、Ｄの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｃ、Ｄの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｃの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｄの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
なお、Ｂ、Ｃ、Ｄに対する第１の検量線データもＡに対する第１の検量線データと同様に検量線データ記憶部２１に記憶されている。
・ Ｂ、Ｃ、Ｄの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｂ、Ｃの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｂ、Ｄの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｃ、Ｄの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｃの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
・ Ｄの干渉影響を補正したＡの第１の検量線データ
なお、Ｂ、Ｃ、Ｄに対する第１の検量線データもＡに対する第１の検量線データと同様に検量線データ記憶部２１に記憶されている。
このように、本実施形態の検量線データ記憶部２１には、複数種類の高沸点化合物の各組み合わせそれぞれに対応して作成された第１の検量線データが記憶されている。
また、本実施形態の検量線データ記憶部２１は、高沸点化合物の干渉影響を補正していない検量線データ（第２の検量線データという）をさらに記憶している。
この第２の検量線データは、上述したＮ種類の測定対象成分から高沸点化合物を除いた測定対象成分それぞれに対して予め作成されている。
この第２の検量線データは、上述したＮ種類の測定対象成分から高沸点化合物を除いた測定対象成分それぞれに対して予め作成されている。
上述したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４成分で考えた場合、検量線データ記憶部２１が記憶している第２の検量線データは以下である。
・ Ｂの干渉影響を補正したＡの第２の検量線データ
・ Ａの干渉影響を補正したＢの第２の検量線データ
・ 他の成分の干渉影響を補正していないＡの第２の検量線データ
・ 他の成分の干渉影響を補正していないＢの第２の検量線データ
・ Ｂの干渉影響を補正したＡの第２の検量線データ
・ Ａの干渉影響を補正したＢの第２の検量線データ
・ 他の成分の干渉影響を補正していないＡの第２の検量線データ
・ 他の成分の干渉影響を補正していないＢの第２の検量線データ
このように、本実施形態の検量線データ記憶部２１は、Ｎ種類の測定対象成分に対して、自身を除くＮ−１種類の測定対象成分の全ての組み合わせの干渉影響を補正した検量線データを記憶しており、それらはＮを用いて表現すると下記の式（１）で表わされるＺ通りとなる。
式（１）において、ＮＣ１の項は、Ｎ種類のうちのどの測定対象成分の検量線データであるかを示しており、Ｎ−１Ｃｋの項は、自身を除くＮ−１種類の測定対象成分の組み合わせを示している。
さらに検量線データ記憶部２１は、高沸点化合物の濃度を算出するために用いられる高沸点化合物用検量線データを予め記憶しておいても良いく、ここでは上述した高沸点化合物であるＣ、Ｄの２成分それぞれに対応する高沸点化合物用データを記憶している。
濃度算出部２２は、分析部１の光検出器６から出力されるインターフェログラムを受け付けるとともに、検量線データ記憶部２１に記憶されている検量線データを取得して、各測定対象成分の濃度を算出する。
具体的には、基準ガス（例えば窒素ガス）のインターフェログラム及び排ガスのインターフェログラムをそれぞれフーリエ変換してパワースペクトルを得た後、基準ガスのパワースペクトルに対する排ガスのパワースペクトルの比を求め、それを吸光度スケールに変換することにより、この吸収スペクトル中の複数の波数ポイントにおける吸光度に基づいて排ガスに含まれる測定対象成分の濃度を算出する。
具体的には、基準ガス（例えば窒素ガス）のインターフェログラム及び排ガスのインターフェログラムをそれぞれフーリエ変換してパワースペクトルを得た後、基準ガスのパワースペクトルに対する排ガスのパワースペクトルの比を求め、それを吸光度スケールに変換することにより、この吸収スペクトル中の複数の波数ポイントにおける吸光度に基づいて排ガスに含まれる測定対象成分の濃度を算出する。
ここで本実施形態の情報処理装置２は、図３に示すように、判断部２３、異常値検出部２４、及び出力部２５としての機能をさらに備えている。
以下、図４のフローチャートを参照しながら、各部の説明を兼ねて本実施形態の情報処理装置２の動作について説明する。
以下、図４のフローチャートを参照しながら、各部の説明を兼ねて本実施形態の情報処理装置２の動作について説明する。
排ガスが分析部１に導かれると、濃度算出部２２はまず、分析部１から出力されるインターフェログラムを受け付けるとともに、排ガスにＮ種類の測定対象成分が全て含まれている場合に必要となる第１の検量線データを検量線データ記憶部２１から取得して、Ｎ種類の測定対象成分それぞれの濃度を算出する（Ｓ１）。これらの算出濃度を示す算出濃度データは判断部２３に出力される。
次に、判断部２３は、算出濃度データが示す測定対象成分それぞれの算出濃度から、排ガス中に存在していないとみなすことのできる閾値以下成分があるか否かを判断する（Ｓ２）。具体的に判断部２３は、各測定対象成分の算出濃度と予め設定された閾値とを比較して、算出濃度が閾値よりも小さい測定対象成分を閾値以下成分として検出する。
Ｓ２において閾値以下成分が検出されない場合は、そのことを示す信号が判断部２３から異常値検出部２４に出力されるとともに、Ｓ１において得られた算出濃度データが濃度算出部２２から異常値検出部２４に出力される。異常値検出部２４は、Ｓ１において得られた算出濃度データを取得すると、この算出濃度データが示す算出濃度に異常値が含まれているか否かを判断する（Ｓ３）。
具体的に異常値検出部２４は、濃度算出部２２により算出された算出濃度が物理的に発生し得ない値である場合に、その算出濃度を異常値として検出するものであり、ここではマイナス値となった算出濃度を異常値として検出する。
具体的に異常値検出部２４は、濃度算出部２２により算出された算出濃度が物理的に発生し得ない値である場合に、その算出濃度を異常値として検出するものであり、ここではマイナス値となった算出濃度を異常値として検出する。
Ｓ３において異常値が検出されなかった場合は、排ガスにはＮ種類の測定対象成分が含まれていることになるので、出力部２５がＳ１において得られた算出濃度データを異常値検出部２４から取得して、各測定対象成分の算出濃度を例えばディスプレイ等に出力する（Ｓ４）。
一方、Ｓ３において異常値が検出された場合は、例えばエラー表示をディスプレイ等に出力する（Ｓ５）。
Ｓ２において閾値以下成分が検出された場合は、当該閾値以下成分をＮ種類の測定対象成分から除いた測定対象成分の濃度を濃度算出部２２が算出する（Ｓ６）。
このとき、判断部２３によって高沸点化合物が閾値以下成分であると判断された場合、濃度算出部２２は、検量線データ記憶部２１から第２の検量線データを取得して、高沸点化合物を除いた測定対象成分の濃度を算出する。これらの算出濃度を示す算出濃度データは異常値検出部２４に出力される。
このとき、判断部２３によって高沸点化合物が閾値以下成分であると判断された場合、濃度算出部２２は、検量線データ記憶部２１から第２の検量線データを取得して、高沸点化合物を除いた測定対象成分の濃度を算出する。これらの算出濃度を示す算出濃度データは異常値検出部２４に出力される。
ここで、Ｓ６において除いた閾値以下成分が実際には排ガスに含まれていると、濃度算出部２２はその閾値以下成分の干渉影響が補正されていない検量線データを用いて各測定対象成分の濃度を算出してしまうこととなり、Ｓ６で得られる算出濃度が例えば負の値になったり、異常に大きい値になったりすることがある。
そこで、異常値検出部２４は、Ｓ６で得られた算出濃度データを取得すると、これらの算出濃度データが示す算出濃度、すなわちＳ６において閾値以下成分を除いた後に濃度算出部２２が算出した濃度に異常値が含まれているか否かを判断する（Ｓ７）。
具体的に異常値検出部２４は、濃度算出部２２により算出された算出濃度が物理的に発生し得ない値である場合に、その算出濃度を異常値として検出するものであり、ここではマイナス値となった算出濃度を異常値として検出する。
具体的に異常値検出部２４は、濃度算出部２２により算出された算出濃度が物理的に発生し得ない値である場合に、その算出濃度を異常値として検出するものであり、ここではマイナス値となった算出濃度を異常値として検出する。
Ｓ７において異常値が検出された場合は、Ｓ６において除いた閾値以下成分の少なくとも一部が排ガスに含まれている可能性があるので、出力部２５は、濃度算出部２２によるＳ６の１つ前の算出で得られた算出濃度データ、すなわちＳ１において得られた算出濃度データを一時的に記憶している図示しないメモリから取得して、各測定対象成分の算出濃度をディスプレイ等に出力する（Ｓ８）。
一方、Ｓ７において異常値が検出されなかった場合は、Ｎ種類の測定対象成分から閾値以下成分を除いた残りの測定対象成分が含まれていることになるので、出力部２５は、Ｓ６において得られた算出濃度データを異常値検出部２４から取得して、各測定対象成分の算出濃度をディスプレイ等に出力する（Ｓ９）。
このように構成された本実施形態に係る排ガス分析装置１００によれば、排ガスに高沸点化合物が含まれていたとしても、濃度算出部２２がまずは高沸点化合物の影響を補正した第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出するので、高沸点化合物の干渉影響を低減させて、測定対象成分の濃度を精度良く算出ことができる。
また、排ガスに高沸点化合物が含まれていない場合には、濃度算出部２２が高沸点化合物の影響を補正していない第２の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出するので、高沸点化合物の有無にかかわらず精度の良い検量線データを用いることができる。
さらに、検量線データ記憶部２１が、Ｎ種類の測定対象成分それぞれの検量線データであって、自身を除くＮ−１種類の測定対象成分の全ての組み合わせの干渉影響を補正した検量線データを記憶しているので、排ガスに含まれる測定対象成分の種類に応じた適切な検量線データを用いて濃度算出を行うことができる。
そのうえ、閾値以下成分を除いた後に濃度算出部２２が算出した濃度に異常値が含まれている場合、その異常値を異常値検出部２４が検出するので、異常値が検出された場合に、例えば実際には排ガスに含まれている測定対象成分を閾値以下成分として除いてしまった可能性があることを知ることができる。
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、前記実施形態では、検量線データ記憶部２１に第２の検量線データを予め記憶させていたが、図５に示すように、情報処理装置２が、例えば必要に応じてユーザが入力した第２の検量線データを受け付ける検量線データ受付部２６を備えていても良い。
このような構成であれば、検量線データ記憶部２１に少なくとも第１の検量線データさえ予め記憶させておけば、排ガスに高沸点化合物が含まれていない場合は、ユーザが第２の検量線データを作成して入力することで、検量線データ受付部２６がその第２の検量線データを受け付けるので、第２の検量線データを用いた濃度算出を可能にしつつ、メモリの少容量化を図れる。
なお、第２の検量線データは、情報処理装置２の内部で必要に応じて自動的に作成されるようにして、その作成された第２の検量線データを検量線データ受付部２６が受けつけるようにしても良い。
このような構成であれば、検量線データ記憶部２１に少なくとも第１の検量線データさえ予め記憶させておけば、排ガスに高沸点化合物が含まれていない場合は、ユーザが第２の検量線データを作成して入力することで、検量線データ受付部２６がその第２の検量線データを受け付けるので、第２の検量線データを用いた濃度算出を可能にしつつ、メモリの少容量化を図れる。
なお、第２の検量線データは、情報処理装置２の内部で必要に応じて自動的に作成されるようにして、その作成された第２の検量線データを検量線データ受付部２６が受けつけるようにしても良い。
また、前記実施形態では、式（１）で表されるＺ通りの検量線データを検量線データ記憶部２１に記憶させていたが、必ずしもＺ種類全てを記憶させる必要はなく、そのうちの一部の検量線データを記憶させても良い。
この場合、検量線データ記憶部２１に記憶されていない検量線データが必要になった場合は、ユーザが入力手段を用いて入力した検量線データや情報処理装置２の内部で作成された検量線データを上述した検量線データ受付部が受け付けるようにしておけば良い。
この場合、検量線データ記憶部２１に記憶されていない検量線データが必要になった場合は、ユーザが入力手段を用いて入力した検量線データや情報処理装置２の内部で作成された検量線データを上述した検量線データ受付部が受け付けるようにしておけば良い。
さらに、検量線データは、前記実施形態では測定対象成分に対するその他の成分の干渉影響を補正したデータであったが、測定対象成分に対するその他の成分の共存影響を補正したデータや、干渉影響及び共存影響の両影響を補正したデータであっても良い。すなわち、請求項でいう「影響」とは、干渉影響、共存影響、或いはこれらの両方の影響を含む概念である。
そのうえ、検量線データは、測定対象成分の濃度に影響を及ぼす成分が、低濃度の場合と高濃度の場合と互いに異なる検量線データを用いても良い。
そのうえ、検量線データは、測定対象成分の濃度に影響を及ぼす成分が、低濃度の場合と高濃度の場合と互いに異なる検量線データを用いても良い。
そのうえ、前記実施形態では自動車排ガス用のＦＴＩＲ法を用いたガス分析装置１００について説明したが、その他、排ガスに含まれるＮＯｘを低減させるための尿素ＳＣＲシステム用のＦＴＩＲ法を用いたガス分析装置や、燃料電池用メタノールの改質システム用のＦＴＩＲ法を用いたガス分析装置等、種々の用途に用いることができる。
加えて、本発明に係るガス分析装置１００は、ＦＴＩＲ法を用いたものに限らず、例えば非分散型赤外吸収（ＮＤＩＲ）法、量子カスケードレーザ赤外分光（ＱＣＬ−ＩＲ）法、非分散型紫外吸収（ＮＤＵＶ）法、紫外分光（ＵＶＡ）法などを用いて、試料ガスに含まれる多成分を定量分析するものであっても良い。
＜第２実施形態＞
沸点が高い炭化水素化合物、すなわち炭素数が多い炭化水素化合物は、例えばＦＴＩＲ法を用いた分析では吸収スペクトルのピークがほぼ同じ位置に現れるので、同定が極めて困難である。
沸点が高い炭化水素化合物、すなわち炭素数が多い炭化水素化合物は、例えばＦＴＩＲ法を用いた分析では吸収スペクトルのピークがほぼ同じ位置に現れるので、同定が極めて困難である。
そこで、情報処理装置２は、図６に示すように、試料ガスを定性分析して得られた定性分析データを受け付ける定性分析データ受付部２７としての機能をさらに備えていても良い。
定性分析データは、試料ガスに含まれる成分を示すデータであり、本実施形態のガス分析装置１００とは別の例えば質量分析計等の定性分析装置３００により得られるデータである。
定性分析装置３００としては、ガスクロマトフ質量分析計や四重極型質量分析計など種々のものを用いることができるが、ここではソフトイオン化質量分析計を用いている。ソフトイオン化質量分析計を用いることで、炭素数の多い炭化水素化合物や、芳香族炭化水素化合物（ＰＡＨ）や、軽油成分などの炭化水素化合物に対して、比較的小さいエネルギーでイオン化することができ、所謂フラグメンテーションを抑えることができる。これにより、分裂ピークが少なくなるので、炭化水素化合物の同定が比較的容易となる。
定性分析装置３００としては、ガスクロマトフ質量分析計や四重極型質量分析計など種々のものを用いることができるが、ここではソフトイオン化質量分析計を用いている。ソフトイオン化質量分析計を用いることで、炭素数の多い炭化水素化合物や、芳香族炭化水素化合物（ＰＡＨ）や、軽油成分などの炭化水素化合物に対して、比較的小さいエネルギーでイオン化することができ、所謂フラグメンテーションを抑えることができる。これにより、分裂ピークが少なくなるので、炭化水素化合物の同定が比較的容易となる。
上述した構成において、濃度算出部２２は、定性分析データが試料ガスに高沸点化合物が含まれていることを示している場合に、第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出し、試料ガスに高沸点化合物が含まれていないことを示している場合に、第２の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出することが好ましい。
より具体的に説明すると、ガス分析装置１００による定量分析を開始する前、或いは、使用するエンジン、燃料、触媒などの分析条件が変更した後に、まず試料ガスを定性分析装置３００により定性分析して、その結果を示す定性分析データを定性分析データ受付部２７が受け付ける。
次に、濃度算出部２２が、定性分析データ受付部２７が受け付けた定性分析データを参照して、予め規定されている高沸点化合物が試料ガスに含まれているか否かを判断する。
そして、濃度算出部２２は、試料ガスに高沸点化合物が含まれていると判断した場合、第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する。このとき、濃度算出部２２は、試料ガスに複数種類の高沸点化合物が含まれていると判断した場合、第１の検量線データとして、複数種類の高沸点化合物の測定対象成分の濃度に対する影響を補正したものを検量線データ記憶部２１から抽出して、測定対象成分の濃度を算出する。
一方、濃度算出部２２は、試料ガスに高沸点化合物が含まれていないと判断した場合、第２の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する。
一方、濃度算出部２２は、試料ガスに高沸点化合物が含まれていないと判断した場合、第２の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する。
このような構成であれば、高沸点化合物が試料ガスに含まれているか否かによって、第１の検量線データと第２の検量線データとの使い分けを自動的に行えるようにすることができる。
さらに、例えばＦＴＩＲ法では同定の難しい炭素数の多い炭化化合物が試料ガスに含まれていたとしても、定性分析装置３００としてソフトイオン化質量分析計を用いているので、試料ガスに高沸点の炭化化合物が含まれているか否かの判断が比較的容易となる。これにより、ガス分析装置１００は、第１の検量線データか第２の検量線データのうち適切な検量線データを自動的に判断することができ、試料ガスに高沸点の炭化化合物が含まれているか否かによらず、測定対象成分の濃度を精度良く算出できる。
なお、上述した定性分析データは、必ずしも試料ガスに高沸点化合物が含まれているか否かの判断に用いられる必要はない。
例えばガス分析装置１００としては、定性分析データが試料ガスに複数種類の成分が含まれていることを示す場合に、濃度算出部２２がそれら複数種類の成分に対応する検量線データを検量線データ記憶部２１から取得して、その検量線データを用いて各成分の濃度を算出するように構成されていてもよい。
例えばガス分析装置１００としては、定性分析データが試料ガスに複数種類の成分が含まれていることを示す場合に、濃度算出部２２がそれら複数種類の成分に対応する検量線データを検量線データ記憶部２１から取得して、その検量線データを用いて各成分の濃度を算出するように構成されていてもよい。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
本発明によれば、高沸点化合物の影響による測定誤差を低減することができ、分析精度の向上を図れる。
Claims (9)
- 試料ガスに光を照射して得られる光スペクトルにより前記試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するガス分析装置であって、
前記試料ガスが導入される分析計の加熱温度よりも沸点が高い高沸点化合物の前記測定対象成分の濃度に対する影響を補正した第１の検量線データを記憶している検量線データ記憶部と、
前記第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する濃度算出部とを具備するガス分析装置。 - 前記検量線データ記憶部が、前記高沸点化合物の影響を補正していない第２の検量線データをさらに記憶しており、
前記試料ガスに前記高沸点化合物が含まれていない場合に、前記濃度算出部が前記第２の検量線データを用いて前記測定対象成分の濃度を算出する請求項１記載のガス分析装置。 - 前記検量線データ記憶部が、前記高沸点化合物の濃度を算出するために用いられる高沸点化合物用検量線データを記憶しており、
前記高沸点化合物用検量線データを用いて前記濃度算出部により算出された前記高沸点化合物の濃度が所定の閾値以下であるか否かを判断する判断部をさらに具備し、
前記判断部によって前記高沸点化合物の濃度が前記所定の閾値以下であると判断された場合に、前記濃度算出部が前記第２の検量線データを用いて前記測定対象成分の濃度を算出する請求項２記載のガス分析装置。 - 前記試料ガスを定性分析して得られた定性分析データを受け付ける定性分析データ受付部をさらに具備し、
前記定性分析データが前記試料ガスに前記高沸点化合物が含まれていることを示している場合に、前記濃度算出部が前記第１の検量線データを用いて前記測定対象成分の濃度を算出する請求項１乃至３のうち何れか一項に記載のガス分析装置。 - 前記定性分析データが前記試料ガスに複数種類の前記高沸点化合物が含まれていることを示している場合に、前記濃度算出部が、前記第１の検量線データとして、複数種類の前記高沸点化合物の測定対象成分の濃度に対する影響を補正したものを用いる請求項４記載のガス分析装置。
- 前記高沸点化合物が、炭素数が１０以上２０以下のアルカンである請求項１乃至５のうち何れか一項に記載のガス分析装置。
- 前記試料ガスを収容するセルと、
前記セルを加熱する加熱部とを具備し、
前記加熱部によって加熱された前記セルの温度が前記加熱温度である請求項１乃至６のうち何れか一項に記載されたガス分析装置。 - 試料ガスに光を照射して得られる光スペクトルにより前記試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するガス分析装置に用いられるガス分析装置用プログラムであって、
前記試料ガスが導入される分析計の加熱温度よりも沸点が高い高沸点化合物の前記測定対象成分の濃度に対する影響を補正した第１の検量線データを記憶している検量線データ記憶部と、
前記第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する濃度算出部としての機能をコンピュータに発揮させるガス分析装置用プログラム。 - 試料ガスに光を照射して得られる光スペクトルにより前記試料ガスに含まれる測定対象成分を分析するガス分析方法であって、
前記試料ガスが導入される分析計の加熱温度よりも沸点が高い高沸点化合物の前記測定対象成分の濃度に対する影響を補正した第１の検量線データを記憶させる検量線データ記憶ステップと、
前記第１の検量線データを用いて測定対象成分の濃度を算出する濃度算出ステップとを具備するガス分析方法。
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