WO2019012773A1 - 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

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 Download PDF

Info

Publication number
WO2019012773A1
WO2019012773A1 PCT/JP2018/015803 JP2018015803W WO2019012773A1 WO 2019012773 A1 WO2019012773 A1 WO 2019012773A1 JP 2018015803 W JP2018015803 W JP 2018015803W WO 2019012773 A1 WO2019012773 A1 WO 2019012773A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
calibration curve
concentration
curve data
boiling point
gas
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/015803
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
基延 高橋
Original Assignee
株式会社堀場製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社堀場製作所 filed Critical 株式会社堀場製作所
Priority to US16/492,358 priority Critical patent/US11360020B2/en
Priority to JP2019529452A priority patent/JP6888089B2/ja
Priority to EP18831114.6A priority patent/EP3654016B1/en
Publication of WO2019012773A1 publication Critical patent/WO2019012773A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N2021/3595—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using FTIR
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G01N21/61—Non-dispersive gas analysers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/02—Mechanical
    • G01N2201/023—Controlling conditions in casing
    • G01N2201/0231—Thermostating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/127—Calibration; base line adjustment; drift compensation

Definitions

  • the present invention relates to a gas analyzer, a program for the gas analyzer, and a gas analysis method.
  • the concentration of a measurement target component contained in a sample gas is calculated by multivariate analysis using an absorption spectrum obtained by irradiating light to the sample gas. For example, there are those using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR).
  • FTIR Fourier transform infrared spectroscopy
  • Analysis using the FTIR method has an advantage that multicomponent analysis contained in the sample gas can be performed continuously and simultaneously. Also, for example, when used in the engine exhaust gas field, it is possible to introduce the exhaust gas as the sample gas directly into the sample cell for analysis, and calculate the concentration of the component to be measured in the state where water is contained in the exhaust gas. It is also an advantage that we can measure wet.
  • the calibration curve data which show the relationship between an absorption spectrum and the concentration of a measuring object ingredient is used for the analysis mentioned above.
  • the calibration curve data is prepared in advance for each of the measurement target components by defining a plurality of measurement target components which may be contained in the sample gas and correcting the interference effect of the measurement target components.
  • the concentration change of the component to be measured occurs, so the piping or analyzer is heated to, for example, a predetermined heating temperature Keep warm.
  • the high boiling point compound having a boiling point higher than the heating temperature does not exist in the gas state and is not contained in the sample gas, and the interference effect of the high boiling point compound is corrected as conventional calibration curve data. What was not used was used.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems at once, and it is possible to accurately calculate the concentration of the component to be measured even when the sample gas contains a high boiling point compound. It is the main issue.
  • the gas analyzer according to the present invention is a gas analyzer that analyzes the component to be measured contained in the sample gas from the light spectrum obtained by irradiating the sample gas with light, and the analysis in which the sample gas is introduced
  • a calibration curve data storage unit storing first calibration curve data in which the effect of the high boiling point compound having a boiling point higher than the heating temperature of the meter on the concentration of the component to be measured is stored, and the first calibration curve data
  • a concentration calculator configured to calculate the concentration of the component to be measured.
  • the first calibration in which the concentration calculating unit corrects the influence of the high boiling point compound on the concentration of the component to be measured even if the high boiling point compound is contained in the sample gas. Since the concentration of the measurement target component is calculated using line data, the concentration of the measurement target component can be accurately calculated by reducing the influence of the high boiling point compound.
  • the concentration is stored when the calibration curve data storage unit further stores second calibration curve data in which the influence of the high boiling point compound is not corrected and the sample gas does not contain the high boiling point compound.
  • the calculation unit calculates the concentration of the component to be measured using the second calibration curve data.
  • the concentration calculation unit uses the second calibration curve data in which the influence of the high boiling point compound is not corrected. Since the concentration is calculated, the concentration can be calculated using accurate calibration curve data regardless of the presence or absence of the high boiling point compound.
  • the calibration curve data storage unit is used for calculating the concentration of the high boiling point compound.
  • a calibration curve data for a boiling point compound is stored, and it is judged whether or not the concentration of the high boiling point compound calculated by the concentration calculation unit using the high boiling point compound calibration curve data is a predetermined threshold or less.
  • the concentration calculating unit further includes: a determination unit that determines that the concentration of the high-boiling compound is less than or equal to the predetermined threshold value by the determination unit; It is preferable to calculate the concentration of
  • the concentration calculation unit further includes a reception unit, and the measurement unit uses the first calibration curve data when the qualitative analysis data indicates that the high-boiling compound is contained in the sample gas. It is preferable to calculate the concentration of the target component.
  • the concentration calculation unit may use, as the first calibration curve data, one that has been corrected for the concentration of the measurement target component of a plurality of types of high boiling point compounds. preferable.
  • C10 or more and 20 or less alkane is mentioned.
  • a more specific embodiment is characterized by comprising a cell for containing the sample gas, and a heating unit for heating the cell, wherein the temperature of the cell heated by the heating unit is the heating temperature. It is said that.
  • a program for a gas analysis apparatus is a program used for a gas analysis apparatus for analyzing a component to be measured included in the sample gas according to a light spectrum obtained by irradiating light to the sample gas.
  • a calibration curve data storage unit storing first calibration curve data in which the effect on the concentration of the measurement target component of a high boiling point compound having a boiling point higher than the heating temperature of the analyzer into which the sample gas is introduced;
  • the program is characterized by causing a computer to exhibit a function as a concentration calculation unit that calculates the concentration of a measurement target component using the first calibration curve data.
  • the gas analysis method according to the present invention is a method of analyzing a component to be measured included in the sample gas from a light spectrum obtained by irradiating light to the sample gas, and the analysis in which the sample gas is introduced Using a calibration curve data storage step for storing a first calibration curve data in which the effect of the high boiling point compound having a boiling point higher than the heating temperature of the meter on the concentration of the measurement target component is stored, and using the first calibration curve data And d) calculating a concentration of the component to be measured.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing functions of the information processing apparatus of the first embodiment.
  • 6 is a flowchart showing the operation of the information processing apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a functional block diagram showing functions of an information processing apparatus in a modification of the first embodiment.
  • the gas analysis system X analyzes exhaust gas (sample gas) discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine, for example. Specifically, as shown in FIG. It comprises the sampling line L which samples exhaust gas, and the gas analyzer 100 provided in the sampling line L.
  • the gas analysis system X may be used to analyze the exhaust gas discharged from an internal combustion engine mounted on a movable body such as a ship or an airplane.
  • the sampling line L is constituted by a pipe Z whose one end opening L1 is provided inside the exhaust pipe H, and the gas analyzer 100 is in a state where the exhaust gas flowing through the exhaust pipe H is directly sampled to contain water. It is what leads.
  • the pipe Z is provided with a heating unit 200 that heats the pipe Z to a predetermined heating temperature.
  • the heating unit 200 is provided with a coiled or cylindrical heater provided on the outer surface of the pipe Z, and keeps the exhaust gas flowing through the sampling line L at the above-mentioned heating temperature.
  • the heating temperature is a preset temperature (set temperature), and is, for example, 113 ° C. or 191 ° C.
  • the heating unit 200 heats the gas analyzer 100 and keeps it at a preset heating temperature (set temperature) such as 113 ° C. or 191 ° C.
  • the gas analyzer 100 measures the concentration of multiple components contained in the sample gas by multivariate analysis of the absorption spectrum obtained by irradiating the sample gas with light, and here, the multiple components contained in the exhaust gas are used. The concentration is continuously measured by the FTIR method.
  • the gas analysis apparatus 100 includes an analysis unit (analyzer) 1 that outputs an interferogram, and an information processing apparatus 2 that processes an interferogram that is an output of the analysis unit 1. Have.
  • the analysis unit 1 contains an infrared light source 3 configured to emit infrared light, an interference mechanism 4 that interferes with and outputs infrared light from the infrared light source 3, and contains an exhaust gas.
  • the measurement cell 5 is irradiated with the infrared light from the infrared light source 3 via the light source 3.
  • the light detector 6 receives the infrared light that has passed through the measurement cell 5.
  • the interference mechanism 4 includes a fixed mirror 7, a beam splitter 8, and a movable mirror 9 which is moved in parallel in, for example, the X and Y directions by a drive mechanism (not shown).
  • the heating part 200 mentioned above is heating the measurement cell 5 to predetermined
  • the information processing apparatus 2 is a general-purpose or dedicated computer provided with a CPU, a memory, an input / output interface, an AD converter, etc., and cooperates with the CPU, peripheral devices, etc. according to a predetermined program stored in a predetermined area of the memory. As shown in FIG. 3, the function as at least the calibration curve data storage unit 21 and the concentration calculation unit 22 is exhibited.
  • the calibration curve data storage unit 21 stores calibration curve data necessary for calculating the concentration of the measurement target component in advance for each of the measurement target components.
  • the calibration curve data here is data obtained by correcting the influence of interference of the other component to be measured on the concentration of each component to be measured, and is previously input by the user using the input unit.
  • the calibration curve data storage unit 21 of the present embodiment stores calibration curve data (referred to as first calibration curve data) in which the interference effect of the high boiling point compound is corrected.
  • the high boiling point compound is a compound having a boiling point higher than the heating temperature of the analysis unit 1 to which the exhaust gas is introduced, more specifically, the heating temperature of the measurement cell 5 (that is, the temperature of the measurement cell 5 heated by the heating unit 200).
  • the boiling point is higher than the heating temperature of the pipe Z through which the exhaust gas flows.
  • the boiling point of the high boiling point compound is 113 ° C. or higher, for example, about 180 to 350 ° C.
  • a specific example of the high boiling point compound is a component contained in a fuel such as light oil or gasoline, and is a compound having a large carbon number which is generated by incomplete combustion of such fuel.
  • An example of the high boiling point compound is an alkane or the like having a large number of carbon atoms, and for example, an alkane or the like having 10 to 20 carbon atoms (C 10 to C 20 ).
  • an alkane or the like having 10 to 20 carbon atoms C 10 to C 20
  • those higher than the heating temperature of the catalyst in the performance evaluation of the catalyst provided inside the exhaust pipe H may be included.
  • the first calibration curve data is prepared in advance for each of N types of measurement target components assumed to be included in the exhaust gas by the user, and one or more of these N types of measurement target components are It contains high boiling point compounds.
  • the first calibration curve for A stored in the calibration curve data storage unit 21 The data are as follows. ⁇ The first calibration curve data of A corrected for the interference effects of B, C, D ⁇ The first calibration curve data of A corrected for the interference effects of B, C ⁇ The correction effects of A, for B, D corrected First calibration curve data ⁇ Correction of C and D interference effects A calibration curve data of A ⁇ Correction of interference effects of C first calibration curve data ⁇ A First calibration curve data The first calibration curve data for B, C, and D are also stored in the calibration curve data storage unit 21 in the same manner as the first calibration curve data for A.
  • first calibration curve data created corresponding to each combination of a plurality of high boiling point compounds is stored.
  • the calibration curve data storage unit 21 of the present embodiment further stores calibration curve data (referred to as second calibration curve data) in which the interference effect of the high boiling point compound is not corrected.
  • the second calibration curve data is created in advance for each of the measurement target components obtained by removing the high boiling point compound from the N types of measurement target components described above.
  • the second calibration curve data stored in the calibration curve data storage unit 21 is as follows. ⁇ The second calibration curve data of A corrected for the interference effect of B ⁇ The second calibration curve data for B corrected for the interference effect of A ⁇ The second calibration of A not corrected for the interference effect of other components Line data ⁇ B's second calibration curve data not corrected for the interference effect of other components
  • the calibration curve data storage unit 21 of the present embodiment corrects the interference effects of all combinations of N-1 types of measurement target components excluding itself with respect to N types of measurement target components.
  • N C 1 indicates which of the N kinds of measurement target components is the calibration curve data
  • N ⁇ 1 C k means N ⁇ 1 types excluding itself.
  • the combination of the measurement object component of is shown.
  • the calibration curve data storage unit 21 may store in advance calibration curve data for a high boiling point compound used to calculate the concentration of the high boiling point compound. Data for high boiling point compounds corresponding to each of the two components of D are stored.
  • the concentration calculation unit 22 receives an interferogram output from the light detector 6 of the analysis unit 1 and acquires calibration curve data stored in the calibration curve data storage unit 21 to determine the concentration of each measurement target component. Calculate Specifically, after Fourier transforming each of the interferogram of the reference gas (for example, nitrogen gas) and the interferogram of the exhaust gas to obtain a power spectrum, the ratio of the power spectrum of the exhaust gas to the power spectrum of the reference gas is determined By converting it into an absorbance scale, the concentration of the measurement target component contained in the exhaust gas is calculated based on the absorbance at a plurality of wave number points in the absorption spectrum.
  • the reference gas for example, nitrogen gas
  • the information processing apparatus 2 of the present embodiment further includes functions as a determination unit 23, an abnormal value detection unit 24, and an output unit 25.
  • the concentration calculation unit 22 first receives the interferogram output from the analysis unit 1, and is required when all the N kinds of measurement target components are contained in the exhaust gas.
  • the first calibration curve data is acquired from the calibration curve data storage unit 21, and the concentration of each of the N types of measurement target components is calculated (S1).
  • the calculated density data indicating these calculated densities are output to the determination unit 23.
  • the determination unit 23 determines whether there is a component below the threshold value that can be regarded as not present in the exhaust gas (S2). Specifically, the determination unit 23 compares the calculated concentration of each measurement target component with a preset threshold value, and detects a measurement target component whose calculated concentration is smaller than the threshold value as a component equal to or less than the threshold value.
  • the abnormal value detection unit 24 determines whether the calculated concentration indicated by the calculated concentration data includes an abnormal value (S3). Specifically, when the calculated concentration calculated by the concentration calculation unit 22 is a value that can not physically occur, the abnormal value detection unit 24 detects the calculated concentration as an abnormal value. The calculated concentration that has become a value is detected as an abnormal value.
  • the output unit 25 calculates the calculated concentration data obtained in S1 from the abnormal value detection unit 24.
  • the acquired concentration is output to, for example, a display or the like (S4).
  • the concentration calculating unit 22 calculates the concentration of the component to be measured by removing the component below the threshold from the N types of components to be measured (S6). At this time, when the determination unit 23 determines that the high boiling point compound is a component below the threshold value, the concentration calculation unit 22 acquires the second calibration curve data from the calibration curve data storage unit 21 to obtain the high boiling point compound. Calculate the concentration of the component to be measured that has been removed. The calculated concentration data indicating these calculated concentrations is output to the abnormal value detection unit 24.
  • the concentration calculation unit 22 uses calibration curve data in which the interference effects of the components below the threshold value are not corrected.
  • the concentration may be calculated, and the calculated concentration obtained in S6 may be, for example, a negative value or an abnormally large value.
  • the abnormal value detection unit 24 acquires the calculated concentration data obtained in S6, the calculated concentration indicated by the calculated concentration data, that is, the concentration calculated by the concentration calculation unit 22 after removing the components below the threshold value in S6. It is determined whether an abnormal value is included (S7). Specifically, when the calculated concentration calculated by the concentration calculation unit 22 is a value that can not physically occur, the abnormal value detection unit 24 detects the calculated concentration as an abnormal value. The calculated concentration that has become a value is detected as an abnormal value.
  • the output unit 25 outputs one before S6 by the concentration calculation unit 22.
  • the calculated concentration data obtained by the calculation of S.sub.1, that is, the calculated concentration data obtained in S.sub.1 is obtained from a memory (not shown) temporarily stored, and the calculated concentration of each component to be measured is output to a display etc. (S8 ).
  • the remaining measurement target components obtained by removing the components below the threshold value from the N types of measurement target components are included.
  • the calculated concentration data thus obtained is acquired from the abnormal value detection unit 24, and the calculated concentration of each component to be measured is output to a display or the like (S9).
  • the concentration calculation unit 22 first performs the first calibration in which the influence of the high boiling point compound is corrected. Since the concentration of the measurement target component is calculated using the line data, the interference effect of the high boiling point compound can be reduced, and the concentration of the measurement target component can be accurately calculated.
  • the concentration calculation unit 22 calculates the concentration of the measurement target component using the second calibration curve data in which the influence of the high boiling point compound is not corrected. Accurate calibration curve data can be used regardless of the presence or absence of high boiling point compounds.
  • the calibration curve data storage unit 21 is the calibration curve data of each of the N types of measurement target components, and the calibration curve data in which the interference effects of all combinations of the N-1 types of measurement target components excluding itself are corrected. Since the information is stored, concentration calculation can be performed using appropriate calibration curve data according to the type of the measurement target component contained in the exhaust gas.
  • the abnormal value detection unit 24 detects the abnormal value, so when an abnormal value is detected, For example, it can be known that there is a possibility that the component to be measured which is actually contained in the exhaust gas has been removed as a component below the threshold.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the second calibration curve data is stored in advance in the calibration curve data storage unit 21, but as shown in FIG. 5, for example, the information processing apparatus 2 is input by the user as needed.
  • the calibration curve data reception unit 26 that receives the second calibration curve data may be provided.
  • the user performs the second calibration curve if the high-boiling compound is not contained in the exhaust gas. Since the calibration curve data receiving unit 26 receives the second calibration curve data by creating and inputting data, the memory capacity can be reduced while enabling concentration calculation using the second calibration curve data. It can be done.
  • the second calibration curve data is automatically created as needed in the information processing apparatus 2, and the calibration curve data reception unit 26 receives the created second calibration curve data. You may do so.
  • Z calibration curve data represented by the formula (1) is stored in the calibration curve data storage unit 21.
  • the calibration curve data of may be stored.
  • calibration curve data input by the user using the input means or a calibration curve created inside the information processing device 2
  • the data may be received by the calibration curve data receiving unit described above.
  • the calibration curve data is data in which the interference effect of the other component on the measurement target component is corrected in the above embodiment
  • the data on which the coexistence effect of the other component on the measurement target component is corrected It may be data in which both influences of the influence are corrected. That is, the "influence" in the claims is a concept including interference effects, coexistence effects, or both effects.
  • calibration curve data may be used in which components affecting the concentration of the measurement target component are different from each other in the case of low concentration and in the case of high concentration.
  • the gas analyzer 100 using the FTIR method for automobile exhaust gas has been described, but in addition, the gas analyzer using the FTIR method for the urea SCR system for reducing NOx contained in the exhaust gas It can be used for various applications, such as a gas analyzer using an FTIR method for a methanol reforming system for fuel cells.
  • the gas analyzer 100 is not limited to one using the FTIR method, for example, non-dispersive infrared absorption (NDIR) method, quantum cascade laser infrared spectroscopy (QCL-IR) method, non-dispersive method
  • NDIR non-dispersive infrared absorption
  • QCL-IR quantum cascade laser infrared spectroscopy
  • the multicomponents contained in the sample gas may be quantitatively analyzed using a type ultraviolet absorption (NDUV) method, an ultraviolet spectroscopy (UVA) method, or the like.
  • a hydrocarbon compound having a high boiling point ie, a hydrocarbon compound having a large number of carbons, is very difficult to identify, for example, because peaks of the absorption spectrum appear at substantially the same position in analysis using the FTIR method.
  • the information processing apparatus 2 may further include a function as a qualitative analysis data receiving unit 27 that receives qualitative analysis data obtained by qualitative analysis of a sample gas.
  • Qualitative analysis data is data indicating a component contained in the sample gas, and is data obtained by a qualitative analyzer 300 such as a mass spectrometer other than the gas analyzer 100 of the present embodiment.
  • a qualitative analyzer 300 such as a mass spectrometer other than the gas analyzer 100 of the present embodiment.
  • a soft ionization mass spectrometer is used here.
  • a soft ionization mass spectrometer it is possible to ionize hydrocarbon compounds having a large number of carbon atoms, aromatic hydrocarbon compounds (PAH), and hydrocarbon compounds such as light oil components with relatively small energy. So-called fragmentation can be suppressed. This reduces the number of split peaks and thus relatively facilitates identification of hydrocarbon compounds.
  • PAH aromatic hydrocarbon compounds
  • the concentration calculation unit 22 calculates the concentration of the measurement target component using the first calibration curve data.
  • the concentration calculation unit 22 calculates the concentration of the component to be measured using the second calibration curve data.
  • the sample gas is first qualitatively analyzed by the qualitative analyzer 300.
  • the qualitative analysis data receiving unit 27 receives qualitative analysis data indicating the result.
  • the concentration calculation unit 22 refers to the qualitative analysis data received by the qualitative analysis data reception unit 27 to determine whether or not a high-boiling point compound defined in advance is included in the sample gas.
  • the concentration calculating unit 22 calculates the concentration of the measurement target component using the first calibration curve data. At this time, when the concentration calculating unit 22 determines that the sample gas contains a plurality of high boiling point compounds, the concentration calculation unit 22 influences the concentration of the measurement target component of the plurality of high boiling point compounds as the first calibration curve data. Is corrected from the calibration curve data storage unit 21 to calculate the concentration of the component to be measured. On the other hand, when determining that the high boiling point compound is not contained in the sample gas, the concentration calculating unit 22 calculates the concentration of the measurement target component using the second calibration curve data.
  • a soft ionization mass spectrometer is used as the qualitative analysis device 300, and therefore a carbon compound having a high boiling point as the sample gas Is relatively easy to determine.
  • the gas analyzer 100 can automatically determine appropriate calibration curve data out of the first calibration curve data or the second calibration curve data, and the sample gas contains a high boiling point carbon compound.
  • the concentration of the component to be measured can be calculated with high accuracy regardless of whether or not it is present.
  • the qualitative analysis data described above does not necessarily have to be used to determine whether or not the sample gas contains a high boiling point compound.
  • the concentration calculation unit 22 performs calibration curve data corresponding to the plurality of types of components as calibration curve data It may be acquired from the storage unit 21 and may be configured to calculate the concentration of each component using the calibration curve data.
  • measurement error due to the influence of high boiling point compounds can be reduced, and analysis accuracy can be improved.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

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

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
　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。
特許第２９２６２７７号
　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。
　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。
第１実施形態のガス分析システムの構成を示す模式図。 第１実施形態のガス分析装置の構成を示す模式図。 第１実施形態の情報処理装置の機能を示す機能ブロック図。 第１実施形態の情報処理装置の動作を示すフローチャート。 第１実施形態の変形例における情報処理装置の機能を示す機能ブロック図。 第２形実施形態の情報処理装置の機能を示す機能ブロック図。
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
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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、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。
　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。
　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。
　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。
　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)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  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。
PCT/JP2018/015803 2017-07-14 2018-04-17 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 WO2019012773A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/492,358 US11360020B2 (en) 2017-07-14 2018-04-17 Gas analysis device, program for gas analysis device, and gas analysis method
JP2019529452A JP6888089B2 (ja) 2017-07-14 2018-04-17 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
EP18831114.6A EP3654016B1 (en) 2017-07-14 2018-04-17 Gas analysis device, program for gas analysis device, and gas analysis method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-138480 2017-07-14
JP2017138480 2017-07-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019012773A1 true WO2019012773A1 (ja) 2019-01-17

Family

ID=65002214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/015803 WO2019012773A1 (ja) 2017-07-14 2018-04-17 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

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11360020B2 (ja)
EP (1) EP3654016B1 (ja)
JP (1) JP6888089B2 (ja)
WO (1) WO2019012773A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023063136A1 (ja) * 2021-10-12 2023-04-20 株式会社堀場製作所 ガス分析装置、ガス分析方法及びガス分析装置用プログラム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002062288A (ja) * 2000-08-16 2002-02-28 Horiba Ltd 車載形分析計
JP2003050203A (ja) * 2001-08-03 2003-02-21 Nissan Motor Co Ltd 非分散型赤外吸収式ガス分析装置及び分析方法
JP2003215037A (ja) * 2002-01-25 2003-07-30 Horiba Ltd Ｎｄｉｒ法によるｈｃ分析方法および装置
JP2004101416A (ja) * 2002-09-11 2004-04-02 Horiba Ltd 多成分分析装置
JP2010151624A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Toyota Motor Corp Ｆｔｉｒ法を用いたガス分析装置及びこれに用いるプログラム
JP2013130488A (ja) * 2011-12-22 2013-07-04 Horiba Ltd 試料ガス分析装置及び試料ガス分析装置用プログラム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2926277B2 (ja) 1991-02-16 1999-07-28 株式会社堀場製作所 Ｆｔｉｒを用いた多成分定量分析方法
JPH07198600A (ja) 1993-12-28 1995-08-01 Shimazu S D Kk フーリエ変換多成分連続吸光分析計
JP4079404B2 (ja) 1999-06-04 2008-04-23 株式会社堀場製作所 Ｆｔｉｒ法による多成分ガス分析方法
US20120078532A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 David Edward Forsyth Non-dispersive infrared sensor measurement system and method
JP6796016B2 (ja) 2016-04-18 2020-12-02 株式会社堀場製作所 分光分析装置及び分光分析方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002062288A (ja) * 2000-08-16 2002-02-28 Horiba Ltd 車載形分析計
JP2003050203A (ja) * 2001-08-03 2003-02-21 Nissan Motor Co Ltd 非分散型赤外吸収式ガス分析装置及び分析方法
JP2003215037A (ja) * 2002-01-25 2003-07-30 Horiba Ltd Ｎｄｉｒ法によるｈｃ分析方法および装置
JP2004101416A (ja) * 2002-09-11 2004-04-02 Horiba Ltd 多成分分析装置
JP2010151624A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Toyota Motor Corp Ｆｔｉｒ法を用いたガス分析装置及びこれに用いるプログラム
JP2013130488A (ja) * 2011-12-22 2013-07-04 Horiba Ltd 試料ガス分析装置及び試料ガス分析装置用プログラム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3654016A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023063136A1 (ja) * 2021-10-12 2023-04-20 株式会社堀場製作所 ガス分析装置、ガス分析方法及びガス分析装置用プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
US11360020B2 (en) 2022-06-14
JP6888089B2 (ja) 2021-06-16
EP3654016A4 (en) 2021-03-24
EP3654016B1 (en) 2022-11-16
US20210131955A1 (en) 2021-05-06
EP3654016A1 (en) 2020-05-20
JPWO2019012773A1 (ja) 2020-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6967387B2 (ja) 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
CN104364635B (zh) 在光谱分析仪中使用实时或近实时验证的碰撞展宽补偿
US20120065948A1 (en) Monitoring, Detecting and Quantifying Chemical Compounds in a Sample
JP6951167B2 (ja) ガス分析装置及びガス分析方法
JP5809961B2 (ja) 試料ガス分析装置及び試料ガス分析装置用プログラム
GB2561879A (en) Spectroscopic analysis
JP5424636B2 (ja) Ｆｔｉｒ法を用いたガス分析装置及びこれに用いるプログラム
JP6888089B2 (ja) 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
JP7461948B2 (ja) 試料ガス分析装置、試料ガス分析方法及び試料ガス分析用プログラム
WO2023127262A1 (ja) 機械学習装置、排ガス分析装置、機械学習方法、排ガス分析方法、機械学習プログラム、及び、排ガス分析プログラム
US6422056B1 (en) Method for correcting the effect of a effect of a coexistent gas in a gas analysis and a gas analyzing apparatus using same
Perez-Guaita et al. Improving the performance of hollow waveguide-based infrared gas sensors via tailored chemometrics
JP2649667B2 (ja) 分光分析における多成分分析方法
CN112729543B (zh) 一种光学检测中窄带吸收的背景校正方法、设备及介质
EP4067872A1 (en) Systems and methods for skewed basis set fitting
Igne et al. 17 Calibration Transfer
Eichmann Precise Exhaust Gas Measurement Based on Laser Spectroscopy
CN117288714A (zh) 通过测量碳氢化合物燃料气体组分来增强激光光谱建模
CN118130400A (zh) 一种基于解广义逆矩阵的doas系统气体浓度测量方法
Dene et al. Laboratory investigation of three distinct emissions monitors for hydrochloric acid
Dooly et al. Development of a fibre-optic DOAS sensor for the detection of exhaust gases using ratiometric separation techniques
Tsonev et al. ESTIMATION OF MEASUREMENT UNCERTAINTY FOR THE DETERMINATION OF THE TOTAL SULFUR CONTENT IN PETROLEUM AND PETROLEUM PRODUCTS IN UV-FLUORESCENT ANALYSIS.
Tang et al. Complex Greenhouse Gas Measurement On-Line and in Situ Using FTIR Spectrometer

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18831114

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019529452

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018831114

Country of ref document: EP

Effective date: 20200214