WO2022075353A1 - ガス分析装置及びガス分析方法 - Google Patents

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methane
analyzer
sample gas
ethane
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亮太 落合
友志 吉村
マ カミール コラレス ラクダン
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株式会社堀場製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a gas analyzer and a gas analysis method.
  • NMHC Non-Methane Hydro-Carbon
  • CH 4 methane
  • THC Total Hydro-Carbon
  • This gas analyzer is configured by using a detector that uses a hydrogen flame ionization detector (FID), measures the THC concentration in the exhaust gas with the detector, and carbonizes other than methane in the exhaust gas.
  • the concentration of methane contained in the exhaust gas that has passed through the non-methane cutter (NMC: Non-Methane Cutter) that removes the hydrogen component is measured by the detector. Then, the gas analyzer calculates the concentration of the hydrocarbon component (NMHC) other than methane from the difference in the concentration obtained by these detectors.
  • FID hydrogen flame ionization detector
  • the NMC used for measuring the methane concentration is adjusted to a high temperature of 300 ° C. or higher, and hydrocarbon components other than methane are oxidized and removed by a catalytic effect.
  • methane is also partially oxidized in the NMC, so a certain amount of water is added to the NMC to adjust the amount of methane oxidation, but under the circumstances where the water concentration in the exhaust gas fluctuates greatly.
  • the fluctuation of the water concentration leads to the fluctuation of the amount of methane oxidation in NMC, which has a great influence on the measured value of the methane concentration. Therefore, it is desirable to install a device such as a dehumidifier that keeps the water concentration in the exhaust gas constant upstream of the NMC and measure the methane concentration by so-called dry measurement.
  • the THC concentration be measured by wet measurement from the viewpoint of preventing the dissolution loss of the HC component.
  • a method for accurately calculating the NMHC concentration using the THC concentration measured by wet measurement and the methane concentration measured by dry measurement has not been established. This is done using a non-methane non-ethane cutter (NMC: Non-Methane Cutter) that removes methane and hydrocarbon components other than ethane in the exhaust gas, and hydrocarbons other than methane and ethane (NMNEHC: Non-Methane Non-Ethane Hydro). The same is true when measuring the concentration of -Carbon).
  • NMC Non-Methane Cutter
  • the present invention has been made in view of such a problem, and the main object of the present invention is to provide a gas analyzer for accurately calculating the concentration of NMHC and the concentration of NMNEHC in the sample gas.
  • the gas analyzer of the present invention includes a first flow path through which the sample gas flows, a first analyzer provided in the first flow path for wet measurement of the total hydrocarbon concentration in the sample gas, and the sample gas.
  • a second analyzer that dry measures the methane concentration in the sample gas, the total hydrocarbon concentration of the first analyzer, and the corrected methane concentration of the methane concentration of the second analyzer corrected for moisture. It is characterized by including a calculation unit for calculating the concentration of a hydrocarbon component other than methane in the sample gas.
  • the NMHC includes, for example, a hydrocarbon having a larger number of carbon atoms than methane, a substance substituted with a functional group thereof, specifically, an alcohol, an ether, a carboxylic acid, an aldehyde, a benzene, an ester, or the like.
  • a heating unit for heating the temperature of the sample gas is provided in the first flow path, and the non-methane cutter is upstream of the second flow path.
  • An example is provided with a water concentration adjusting unit for adjusting the water concentration in the sample gas.
  • This heating unit preferably heats the temperature of the sample gas to a temperature equal to or higher than the dew point temperature.
  • the corrected methane concentration is a methane concentration in consideration of the water concentration removed by the dehumidifier, and specifically, the methane concentration of the second analyzer is multiplied by a predetermined water concentration correction coefficient. Is desirable.
  • the calculation unit calculates the concentration of hydrocarbon components other than methane in the sample gas by the following formula (A). Can be considered.
  • x NMHC Concentration of hydrocarbon components other than methane in the sample gas
  • x THC (NMC-FID) Methane concentration of the second analyzer RF CH4 (THC-FID) : Methane response coefficient in the first analyzer x THC (THC-FID) : Total hydrocarbon concentration of the first analyzer RF C2H6 (NMC-FID) : Response coefficient of ethane in the second analyzer PF C2H6 (NMC-FID) : Of the second analyzer Ethane permeability
  • K Moisture concentration correction coefficient
  • the calculation unit calculates the concentration of hydrocarbon components other than methane in the sample gas by the following formula (B).
  • x NMHC Concentration of hydrocarbon components other than methane in the sample gas
  • x THC Methane concentration of the second analyzer
  • RF CH4 Methane concentration of the second analyzer
  • THC THC
  • PF CH4 Total hydrocarbon concentration of the first analyzer
  • PF C2H6 NMC-FID
  • Ethan in the second analyzer Response coefficient PF C2H6 (NMC-FID) Etan permeability of the second analyzer K: Moisture concentration correction coefficient
  • the calculation unit calculates the concentration of hydrocarbon components other than methane in the sample gas by the following formula (C). Can be considered.
  • C concentration of hydrocarbon components other than methane in the sample gas
  • x NMHC Concentration of hydrocarbon components other than methane in the sample gas
  • x THC Methane concentration of the second analyzer
  • x THC Total hydrocarbon concentration of the first analyzer PF CH4 (NMC-FID) : Permeability of methane in the second analyzer PF C2H6 (NMC-FID) : Etan permeability of the second analyzer
  • K Moisture concentration correction coefficient
  • the gas analyzer includes a third flow path through which the sample gas flows, a non-methane / non-ethane cutter provided in the third flow path to remove hydrocarbon components other than methane and ethane in the sample gas, and the above-mentioned.
  • a third analyzer which is provided downstream of the non-methane / non-ethane cutter in the third flow path and dry-measures the total concentration of methane and ethane of methane / ethane in the sample gas, is further provided, and the calculation unit is described.
  • the hydrocarbon components other than methane and ethane in the sample gas It is desirable to calculate the concentration of.
  • the calculation unit determines the concentration of hydrocarbon components other than methane in the sample gas by the following formula (D). It is preferably configured to calculate.
  • x NMNHC Concentration of hydrocarbon components other than methane and ethane in the sample gas
  • x THC Total concentration of methane and ethane of the third analyzer x THC (THC-FID) : The first analyzer Total Hydrocarbon Concentration PF C3H8 (NMNEC-FID) : Propane Permeability of the Third Analyzer
  • K' Moisture Concentration Correction Factor
  • the gas analyzer of the present invention includes a first flow path through which the sample gas flows, a first analyzer provided in the first flow path for wet measurement of the total hydrocarbon concentration in the sample gas, and the sample gas.
  • a non-methane / non-ethane cutter provided in the second flow path for removing hydrocarbon components other than methane and ethane in the sample gas, and the non-methane / non-non in the second flow path.
  • a second analyzer installed downstream of the ethane cutter to dry measure the total concentration of methane and ethane in the sample gas, the total hydrocarbon concentration of the first analyzer, and the total methane and ethane of the second analyzer. It is characterized by comprising a calculation unit for calculating the concentration of a hydrocarbon component other than methane and ethane in the sample gas by using the corrected total concentration of methane and ethane whose concentration is corrected for water content.
  • the NMNEHC includes, for example, hydrocarbons having a larger number of carbon atoms than ethane, those substituted with functional groups thereof, specifically alcohols, ethers, carboxylic acids, aldehydes, benzenes, esters and the like.
  • the gas analyzer of the present invention includes a first flow path through which the sample gas flows, a first analyzer provided in the first flow path for wet measurement of the total hydrocarbon concentration in the sample gas, and the sample gas.
  • a second flow path a hydrocarbon selective catalyst provided in the second flow path for removing a predetermined hydrocarbon component in the sample gas, and a hydrocarbon selective catalyst downstream of the hydrocarbon selective catalyst in the second flow path.
  • the second analyzer which is provided to dry measure the concentration of the hydrocarbon component in the sample gas, the total hydrocarbon concentration of the first analyzer, and the concentration of the hydrocarbon component of the second analyzer are water-corrected.
  • NMNEHC methane and hydrocarbon components other than ethane
  • NMHC hydrocarbon components
  • a first analyzer that wet-measures the total hydrocarbon concentration in the sample gas is provided in the first flow path through which the sample gas flows, and the second flow path through which the sample gas flows is provided with a first analyzer.
  • a second analyzer that dry-measures the methane concentration in the sample gas is provided downstream of the non-methane cutter in the second flow path by providing a non-methane cutter that removes hydrocarbon components other than methane in the sample gas.
  • the gas analyzer 100 according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • the gas analyzer 100 of the present embodiment analyzes, for example, hydrocarbons contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
  • the gas analyzer 100 is provided in the first flow path L1 through which the exhaust gas as a sample gas flows and the first flow path L1, and the total hydrocarbon concentration (THC) in the exhaust gas is provided.
  • NMC non-methane cutter
  • NMHC hydrogen component
  • the first flow path L1 and the second flow path L2 of the present embodiment are branched from a predetermined branch point BP of the main flow path ML having the introduction port P1 into which the exhaust gas is introduced.
  • the first flow rate adjusting mechanism 5 and the second flow rate adjusting mechanism 6 are provided in the first flow path L1 and the second flow path L2, respectively, in order to match the response timings of the first analyzer 2 and the second analyzer 4. It is provided.
  • the first flow rate adjusting mechanism 5 is configured by, for example, a capillary provided on the upstream side of the first analyzer 2 in the first flow path L1, and the second flow rate adjusting mechanism 6 is a second flow rate adjusting mechanism 6 in the second flow path L2. It is composed of, for example, a capillary provided on the upstream side of the analyzer 4.
  • the NMC3 provided in the second flow path L2 is an oxidation catalyst, and for example, manganese dioxide, copper oxide, platinum, or the like may be used, or another metal serving as an oxidation catalyst may be used. Further, NMC3 is heated to 300 ° C. or higher. Specifically, the second flow path L2 is provided with a heating unit 7 for heating the NMC 3 to the above temperature. By heating to this temperature, hydrocarbon components other than methane can be efficiently burned and removed by NMC3, and methane can be efficiently passed (for example, 80% or more).
  • a bypass line BL that branches from the upstream side of the NMC 3 and joins the downstream side, and a switching valve V such as a three-way valve for selectively flowing the exhaust gas to the NMC 3 or the bypass line BL are provided. ..
  • the first analyzer 2 and the second analyzer 4 are FID detectors that detect hydrocarbons in exhaust gas by a flame ionization (FID) method.
  • the fuel gas for example, H 2 or a mixed gas of H 2 / He
  • a calibration gas supply line 8 for supplying calibration gas for calibrating the first analyzer 2 and the second analyzer 4 is connected to the first flow path L1 and the second flow path L2.
  • the first analyzer 2 is configured to wet-measure the total hydrocarbon concentration in the exhaust gas
  • the second analyzer 4 is configured to dry-measure the methane concentration in the exhaust gas.
  • the first flow path L1 is provided with a heating unit (heating block) B that heats the flow path and the first analyzer 2 to a predetermined temperature (for example, 191 ° C.).
  • This predetermined temperature is preferably equal to or higher than the dew point temperature corresponding to the pressure of the exhaust gas.
  • a water concentration adjusting unit 9 for adjusting the water concentration in the exhaust gas is provided upstream of the NMC 3 in the second flow path L2.
  • the water concentration adjusting unit 9 is configured to change the temperature of the exhaust gas to keep the water concentration constant, and lowers the water concentration contained in the sample gas to a preset set concentration.
  • the water concentration adjusting unit 9 uses, for example, a dehumidifier that cools the exhaust gas introduced into the NMC 3 to a dew point temperature or lower to dehumidify it.
  • the dehumidifier may be, for example, an electronic cooler that cools by utilizing the Pelche effect, a compressor type that uses a compressor, or the like.
  • a humidifier may be provided on the upstream side of the dehumidifier in the second flow path L2 so that the water concentration in the exhaust gas introduced into the dehumidifier is higher than the saturated water vapor amount in the dehumidifier.
  • a water supply line 10 for supplying water to the second flow path L2 is connected between the water concentration adjusting unit 9 and the NMC 3 in the second flow path L2.
  • the water supply line 10 is provided with a regulator (not shown) so that the amount of water supplied to the second flow path L2 can be controlled to a predetermined amount.
  • the water supply line 10 is configured to supply 1 to 2 vol% of water to the second flow path L2.
  • the gas analyzer 100 includes a calculation unit 11 for calculating the concentration of NMHC in the exhaust gas from each concentration obtained by the first analyzer 2 and the second analyzer 4.
  • the calculation unit 11 of the present embodiment uses the THC concentration measured by the first analyzer 2 and the corrected methane concentration obtained by adjusting the water content of the methane concentration measured by the second analyzer 4 to obtain the NMHC concentration in the exhaust gas. Is calculated.
  • this corrected methane concentration is a methane concentration in consideration of the water concentration removed by the dehumidifier, and more specifically, a predetermined water concentration correction coefficient K is added to the methane concentration measured by the second analyzer 4. It is calculated by multiplying by.
  • This water concentration correction coefficient K is converted into a measured value when the dry measured methane concentration is measured wet, and is expressed by the following equation (a) or an equivalent equation thereof.
  • x H2O ⁇ w is the water concentration in the exhaust gas before the water concentration adjustment upstream from the water concentration adjusting unit 9 in the second flow path L2
  • x H2O ⁇ d is the water concentration in the second flow path L2. It is the water concentration in the exhaust gas after adjusting the water concentration downstream from the concentration adjusting unit 9.
  • the calculation unit 11 calculates the NMHC concentration by the following equations (1) to (3) according to the calibration method of the second analyzer 4.
  • x NMHC Concentration of hydrocarbon components other than methane in the exhaust gas
  • x THC THC
  • NMC-FID Total hydrocarbon concentration of the first analyzer 2
  • NMC-FID Methane concentration of the second analyzer 4
  • RF CH4 Methane concentration of the second analyzer 4
  • RF C2H6 NMC-FID
  • PF CH4 Methane response coefficient in the second analyzer 4.
  • Permeability PF C2H6 (NMC-FID) Ethan permeability of the second analyzer 4 K: Moisture concentration correction coefficient.
  • the THC concentration x THC [THC-FID] wet-measured by the first analyzer 2 is the methane response coefficient RF CH4 [THC-FID] in the first analyzer 2, the methane concentration in the sample gas x CH4 , and the sample.
  • the concentration of hydrocarbon components other than methane in the gas x NMHC is obtained.
  • the concentration calculation formula of the methane concentration obtained by the second analyzer 4 differs depending on the calibration method.
  • Equations (1) to (3) which are equations for calculating the NMHC concentration according to the calibration method of the analyzer 4, can be obtained respectively.
  • the measurement condition of the THC concentration value measured wet is obtained by correcting the moisture content of the dry measured methane concentration value and converting it into a corrected methane concentration value assuming wet measurement, for example. Can be approached to. This makes it possible to accurately calculate the NMHC concentration while performing wet measurement of the THC concentration and dry measurement of the methane concentration.
  • the gas analyzer 100 is provided with a non-methane non-ethane cutter (NMNEC) 12 for removing a hydrocarbon component other than methane and ethane in the sample gas while the sample gas flows.
  • NMNEC non-methane non-ethane cutter
  • the passage L3 and the third analyzer 13 provided in the third flow path L3 for dry measurement of the total concentration of methane and ethane of methane and ethane in the sample gas may be further provided.
  • the third flow path L3 is provided with a heating unit 14 that heats the temperature of NMNEC to 200 to 250 ° C.
  • a water concentration adjusting unit 9 for example, a dehumidifier or the like for adjusting the water concentration in the sample gas is provided upstream of the NMNC in the third flow path L3, and a water concentration adjusting unit in the third flow path L3.
  • a water supply line 10 is connected between the 9 and the NMNC.
  • the above-mentioned calculation unit 11 (not shown in FIG. 2) has the THC concentration of the first analyzer 2 and the corrected methane / ethane total concentration obtained by adjusting the total methane / ethane concentration of the third analyzer 13 with water.
  • the calculation of the concentration of the hydrocarbon component (NMNEHC) other than methane and ethane by the calculation unit 11 is the same as the calculation of the concentration of the hydrocarbon component (NMHC) other than methane described above, and the calibration method of the third analyzer 13. It is performed based on a predetermined calculation formula according to the above.
  • this corrected total methane / ethane concentration is the total concentration of methane and ethane in consideration of the water concentration removed by the dehumidifier, and more specifically, the methane / ethane measured by the third analyzer 13. It is calculated by multiplying the total ethane concentration by a predetermined water concentration correction coefficient K'.
  • This water concentration correction coefficient K' is converted into a measured value when the total concentration of methane and ethane measured in a dry manner is measured in a wet manner, and is expressed by the following formula (b) or an equivalent formula thereof. Is.
  • x'H2O / w is the water concentration in the exhaust gas before the water concentration adjustment upstream from the water concentration adjusting unit 9 in the third flow path L3
  • x'H2O / d is the water concentration in the third flow path L3. It is the water concentration in the exhaust gas after adjusting the water concentration downstream from the water concentration adjusting unit 9 in the above.
  • the calculation unit 11 calculates the NMNEHC concentration by the following equation (8).
  • x NMNEHC Concentration of hydrocarbon components other than methane and ethane in the exhaust gas
  • x THC Total hydrocarbon concentration of the first analyzer 2
  • x THC Methane of the third analyzer 13.
  • Total ethane concentration PF C3H8 Propane permeability of the third analyzer 13
  • K' Moisture concentration correction coefficient.
  • the THC concentration x THC [THC-FID] measured wet by the first analyzer 2 is the methane response coefficient RF CH4 [THC-FID] in the first analyzer 2 and the ethane response coefficient in the first analyzer 2.
  • RF C2H6 [THC-FID] methane concentration in sample gas x CH4
  • ethane concentration in sample gas x C2H6 concentration of methane and hydrocarbon components other than ethane in sample gas x NMNEHC
  • x THC [THC-FID] x CH4 x RF CH4 [THC-FID] + x C2H6 x RF C2H6 [THC-FID] + x NMNEHC (9)
  • This equation (9) is based on the premise that the first analyzer 2 (THC - FID) is calibrated using the standard gas of propane C3 H8. Therefore, RF CH4 [THC-FID] and RF C2H6 [THC-FID] are the methane response coefficient and the ethane response coefficient of the first analyzer 2 calibrated with propane, respectively.
  • the response coefficient is the sensitivity difference (ratio) of the target component with respect to the calibration gas.
  • the response coefficient RF C2H6 [THC-FID] of ethane in the first analyzer 2 can be approximated to 1.
  • the total concentration of methane and ethane obtained by dry measurement with the third analyzer 13 is the following equation (10) when calibrated by passing through NMNEC12 using ethane as the calibration gas. Become.
  • x THC [NMNEC-FID] [x CH4 x RF CH4 [NMNEC-FID] x PF CH4 [NMNEC-FID] + x C2H6 + x NMNEHC x RF C3H8 [NMNEC-FID] x PF C3H8 [NMNEC-FID ] / K '(10)
  • RF CH4 [NMNEC-FID] Methane response coefficient in the third analyzer 13
  • PF CH4 [NMNEC-FID] Methane permeability of the third analyzer 13
  • RF C3H8 [NMNEC-FID] Propane in the third analyzer 13.
  • Response coefficient PF C3H8 [NMNEC-FID] Propane permeability of the third analyzer 13. Since NMNEC12 is heated to 200 to 250 ° C., it is considered that all methane in the sample gas is permeated, so that PF CH4 [NMNEC-FID] can be approximated to 1. Further, since the difference in sensitivity of propane to ethane can be regarded as 1, the response coefficient RF C3H8 [NMNEC-FID] of propane in the third analyzer 13 can be approximated to 1.
  • Equation (8) which is an equation for calculating the NMNEHC concentration, can be obtained.
  • the calculation unit 11 can also calculate the ethane concentration in the sample gas by using the corrected methane concentration of the second analyzer 4 and the corrected methane / ethane total concentration of the third analyzer 13.
  • the third flow path L3 is provided with a third flow rate adjusting mechanism 15 in order to match the response timings of the first analyzer 2, the second analyzer 4, and the third analyzer 13.
  • the third flow rate adjusting mechanism 15 is configured by, for example, a capillary provided on the upstream side of the third analyzer 13 in the third flow path L3.
  • the gas analyzer 100 introduces the sample gas into a common analyzer by merging the downstream side of the NMC 3 in the second flow path L2 and the downstream side of the NMNC in the third flow path L3. You may try to do it.
  • a flow path switching mechanism 16 including, for example, on-off valves V1 and V2 for switching the flow path through which the sample gas flows between the second flow path L2 and the third flow path L3 is provided.
  • the analyzer will dry-measure the methane concentration
  • the analyzer will dry-measure the total methane / ethane concentration.
  • the gas analyzer 100 is provided in the first flow path L1 through which the exhaust gas as a sample gas flows and the first flow path L1, and the total hydrocarbon concentration (THC concentration) in the exhaust gas is provided.
  • the first analyzer 2 and the second flow path L2 which are provided separately from the first flow path L1 and through which the exhaust gas flows, and the second flow path L2, are provided to measure the water concentration in the sample gas.
  • a water concentration adjusting unit 9 (for example, a dehumidifier) to be adjusted, a hydrocarbon selective catalyst 17 for removing a predetermined hydrocarbon component in the exhaust gas, and an exhaust gas provided downstream of the hydrocarbon selective catalyst 17 in the second flow path L2.
  • An analyzer 18 for dry measuring the concentration of the hydrocarbon component in the mixture and a temperature switching mechanism 19 for switching the temperature of the hydrocarbon selective catalyst 17 may be provided.
  • the analyzer 18 is a FID detector that detects hydrocarbons in exhaust gas by a hydrogen flame ionization (FID) method.
  • the hydrocarbon selective catalyst 17 is a catalyst capable of selecting a hydrocarbon component to be removed according to the temperature, and is, for example, a non-methane cutter or a non-methane / non-ethane cutter depending on the temperature.
  • the hydrocarbon selective catalyst 17 may not only selectively remove methane, or methane and ethane, but may also selectively remove other hydrocarbons.
  • the temperature switching mechanism 19 is composed of a heating unit whose set temperature can be changed, as in the above embodiment.
  • the hydrocarbon selective catalyst 17 is heated to 200 to 250 ° C. by the temperature switching mechanism 19, and the hydrocarbon selective catalyst 17 is a non-methane / non-ethane cutter that removes hydrocarbon components other than methane and ethane in the exhaust gas. ..
  • the analyzer 18 makes a dry measurement of the total concentration of methane and ethane in the exhaust gas.
  • the calculation unit 11 of the gas analyzer 100 determines the methane in the exhaust gas and the methane in the exhaust gas from the THC concentration of the first analyzer 2 and the corrected methane / ethane total concentration obtained by correcting the water content of the methane / ethane total concentration of the analyzer 18. Calculate the concentration of hydrocarbon components other than ethane.
  • the hydrocarbon selection catalyst 17 is heated to 300 ° C. or higher by the temperature switching mechanism 19 to be a non-methane cutter that removes hydrocarbon components other than methane in the exhaust gas.
  • the analyzer 18 makes a dry measurement of the concentration of methane in the exhaust gas.
  • the calculation unit 11 of the gas analyzer 100 determines the concentration of a hydrocarbon component other than methane in the exhaust gas from the THC concentration of the first analyzer 2 and the corrected methane concentration obtained by correcting the methane concentration of the analyzer 18 by moisture. calculate.
  • the temperature switching by the temperature switching mechanism 19 may be configured to be manually set by the user, or may be configured to be automatically set by, for example, a predetermined measurement sequence.
  • the analyzer is a FID detector, but any analyzer may be used as long as it can measure the hydrocarbon component.

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Abstract

サンプルガスが流れる第１流路と、前記第１流路に設けられ、前記サンプルガス中の全炭化水素濃度をウェット計測する第１分析計と、前記サンプルガスが流れる第２流路と、前記第２流路に設けられ、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタンカッタと、前記第２流路において前記ノンメタンカッタの下流に設けられ、前記サンプルガス中のメタン濃度をドライ計測する第２分析計と、前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第２分析計のメタン濃度を水分補正した補正メタン濃度とを用いて、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度を算出する算出部とを備えるガス分析装置。

Description

ガス分析装置及びガス分析方法
　本発明は、ガス分析装置及びガス分析方法に関するものである。
　従来、排ガスに含まれる全炭化水素（ＴＨＣ：Total Hydro- Carbon）からメタン（ＣＨ４）を除いた非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ：Non-Methane Hydro-Carbon）の濃度を求めるガス分析装置が考えられている。
　このガス分析装置では、水素炎イオン化法（ＦＩＤ：Flame Ionization Detector）を用いた検出器を用いて構成されており、排ガス中のＴＨＣ濃度を検出器により計測するとともに、排ガス中のメタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタンカッタ（ＮＭＣ：Non-Methane Cutter）を通過した排ガスに含まれるメタン濃度を検出器により計測する。そして、ガス分析装置は、それら検出器により得られた濃度の差分からメタン以外の炭化水素成分（ＮＭＨＣ）の濃度を算出する。通常このガス分析装置では、ＨＣ成分の流路への吸着や、流路に残る水滴による溶解損失を防ぐため、排ガスやその流路の温度を加熱した上で除湿せず計測する、所謂ウェット計測によりＴＨＣ濃度やメタン濃度を計測するようにしている（特許文献１）。
　ところでメタン濃度の計測で用いられるＮＭＣは、３００℃以上の高温に調整され、メタン以外の炭化水素成分を触媒効果により酸化させて除去するようにしている。しかしながらこのような高温では、ＮＭＣにおいてメタンも一部酸化してしまうため、ＮＭＣに水分を一定量添加してメタン酸化量を調整しているが、排ガス中の水分濃度が大きく変動する状況下での計測では、水分濃度の変動がＮＭＣでのメタン酸化量の変動につながり、メタン濃度の計測値に大きな影響を与えてしまう。そのため、メタン濃度については、排ガス中の水分濃度を一定に保つ除湿器等の装置をＮＭＣの上流に設けて、所謂ドライ計測により測定することが望ましい。
　しかしながら、上記したようにＨＣ成分の溶解損失等を防止する観点から、ＴＨＣ濃度はウェット計測により測定されることが望ましい。従来、それぞれの計測条件が異なることから、ウェット計測により測定されたＴＨＣ濃度とドライ計測により測定されたメタン濃度とを用いてＮＭＨＣ濃度を精度よく算出する手法が確立されていなかった。これは、排ガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタン・ノンエタンカッタ（ＮＭＣ：Non-Methane Cutter）を用いてメタン、エタン以外の炭化水素（ＮＭＮＥＨＣ：Non-Methane Non-Ethane Hydro-Carbon）の濃度を測定する際にも同じことが言える。
特開２００２－３５０３０４号公報
　本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、サンプルガス中のＮＭＨＣの濃度やＮＭＮＥＨＣの濃度を精度よく算出するガス分析装置を提供することを主たる課題とするものである。
　すなわち本発明のガス分析装置は、サンプルガスが流れる第１流路と、前記第１流路に設けられ、前記サンプルガス中の全炭化水素濃度をウェット計測する第１分析計と、前記サンプルガスが流れる第２流路と、前記第２流路に設けられ、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタンカッタと、前記第２流路において前記ノンメタンカッタの下流に設けられ、前記サンプルガス中のメタン濃度をドライ計測する第２分析計と、前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第２分析計のメタン濃度を水分補正した補正メタン濃度とを用いて、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度を算出する算出部とを備えることを特徴とする。
　このように構成すれば、例えばサンプルガス中の水分濃度を一定に保つ除湿器等をノンメタンカッタの上流に配置してメタン濃度をドライ測定することにより、ノンメタンカッタにおけるメタンの酸化量の変動を小さくできる。そしてこのドライ計測されたメタン濃度値を水分補正し、例えばウェット計測を想定した補正メタン濃度値に換算することで、ウェット計測されたＴＨＣ濃度値の計測条件に近づけることができる。これにより、ＴＨＣ濃度をウェット計測し、且つメタン濃度をドライ計測しながらも、ＮＭＨＣ濃度を精度よく算出することができる。なおこのＮＭＨＣには、例えば、メタンよりも炭素数の多い炭化水素や、その官能基を置換したもの、具体的にはアルコール、エーテル、カルボン酸、アルデヒド、ベンゼン、エステル等が含まれる。
　前記ガス分析装置の具体的構成としては、前記第１流路には前記サンプルガスの温度を加熱する加熱部が設けられており、前記第２流路における前記ノンメタンカッタの上流には、前記サンプルガス中の水分濃度を調整する水分濃度調整部が設けられているものが挙げられる。この加熱部は、サンプルガスの温度を露点温度以上に加熱するのが好ましい。
　また、前記水分濃度調整部の具体的構成として、前記サンプルガス中の水分濃度を低下させる除湿器が挙げられる。
　前記補正メタン濃度が、前記除湿器で除去された水分濃度を考慮したメタン濃度であり、具体的には、前記第２分析計のメタン濃度に所定の水分濃度補正係数を乗じたものであることが望ましい。
　前記算出部は、前記第２分析計をメタンを用いて前記ノンメタンカッタを通過させて校正した場合、以下の（Ａ）式により前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分濃度を算出することが考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　ｘＮＭＨＣ：前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度
　ｘＴＨＣ（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のメタン濃度
　ＲＦＣＨ４（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計におけるメタンの応答係数
　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計の全炭化水素濃度
　ＲＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計におけるエタンの応答係数
　ＰＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のエタン透過率
　Ｋ：水分濃度補正係数
　また前記算出部は、前記第２分析計をメタンを用いて前記ノンメタンカッタをバイパスして校正した場合、以下の（Ｂ）式により前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分濃度を算出することが考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
　ｘＮＭＨＣ：前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度
　ｘＴＨＣ（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のメタン濃度
　ＲＦＣＨ４（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計におけるメタンの応答係数
　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計の全炭化水素濃度
　ＰＦＣＨ４（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計メタンの透過率
　ＲＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計におけるエタンの応答係数
　ＰＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のエタン透過率
　Ｋ：水分濃度補正係数
　また前記算出部は、前記第２分析計をプロパンを用いて前記ノンメタンカッタをバイパスして校正した場合、以下の（Ｃ）式により前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分濃度を算出することが考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
　ｘＮＭＨＣ：前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度
　ｘＴＨＣ（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のメタン濃度
　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計の全炭化水素濃度
　ＰＦＣＨ４（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計メタンの透過率
　ＰＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のエタン透過率
　Ｋ：水分濃度補正係数
　前記ガス分析装置は、前記サンプルガスが流れる第３流路と、前記第３流路に設けられ、前記サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタン・ノンエタンカッタと、前記第３流路において前記ノンメタン・ノンエタンカッタの下流に設けられ、前記サンプルガス中のメタン及びエタンのメタン・エタン合計濃度をドライ計測する第３分析計とを更に備え、前記算出部が、前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第３分析計のメタン・エタン合計濃度を水分補正した補正メタン・エタン合計濃度とを用いて、前記サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分の濃度を算出することが望ましい。
　また前記算出部は、前記第３分析計をエタンを用いて前記ノンメタン・ノンエタンカッタを通過させて校正した場合、以下の（Ｄ）式により前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分濃度を算出するように構成されているのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
　ｘＮＭＮＨＣ：前記サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分の濃度
　ｘＴＨＣ（ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ）：前記第３分析計のメタン・エタン合計濃度
　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計の全炭化水素濃度
　ＰＦＣ３Ｈ８（ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ）：前記第３分析計のプロパン透過率
　Ｋ’：水分濃度補正係数
　また本発明のガス分析装置は、サンプルガスが流れる第１流路と、前記第１流路に設けられ、前記サンプルガス中の全炭化水素濃度をウェット計測する第１分析計と、前記サンプルガスが流れる第２流路と、前記第２流路に設けられ、前記サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタン・ノンエタンカッタと、前記第２流路において前記ノンメタン・ノンエタンカッタの下流に設けられ、前記サンプルガス中のメタン・エタン合計濃度をドライ計測する第２分析計と、前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第２分析計のメタン・エタン合計濃度を水分補正した補正メタン・エタン合計濃度とを用いて、前記サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分の濃度を算出する算出部とを備えることを特徴とする。
　このように構成すれば、例えばサンプルガス中の水分濃度を一定に保つ除湿器等をノンメタン・ノンエタンカッタの上流に配置してメタン濃度をドライ測定することにより、ノンメタン・ノンエタンカッタにおけるメタン及びエタンの酸化量の変動を小さくできる。そしてこのドライ計測されたメタン及びエタン合計濃度値を水分補正し、例えばウェット計測を想定した補正メタン及びエタン合計濃度値に換算することで、ウェット計測されたＴＨＣ濃度値の計測条件に近づけることができる。これにより、ＴＨＣ濃度をウェット計測し、且つメタン及びエタン合計濃度をドライ計測しながらも、ＮＭＮＥＨＣ濃度を精度よく算出することができる。なおこのＮＭＮＥＨＣには、例えば、エタンよりも炭素数の多い炭化水素や、その官能基を置換したもの、具体的にはアルコール、エーテル、カルボン酸、アルデヒド、ベンゼン、エステル等が含まれる。
　また本発明のガス分析装置は、サンプルガスが流れる第１流路と、前記第１流路に設けられ、前記サンプルガス中の全炭化水素濃度をウェット計測する第１分析計と、前記サンプルガスが流れる第２流路と、前記第２流路に設けられ、前記サンプルガス中の所定の炭化水素成分を除去する炭化水素選択触媒と、前記第２流路において前記炭化水素選択触媒の下流に設けられ、前記サンプルガス中の炭化水素成分の濃度をドライ計測する第２分析計と、前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第２分析計の炭化水素成分の濃度を水分補正した補正炭化水素成分濃度とを用いて、前記サンプルガス中の前記所定の炭化水素成分の濃度を算出する算出部とを備えることを特徴とする。
　このガス分析装置であれば、サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分（ＮＭＮＥＨＣ）の濃度を精度よく測定できるだけでなく、サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分（ＮＭＨＣ）の濃度を精度よく測定できるようになる。また、ノンメタン・ノンエタンカッタとノンメタンカッタとを共通の炭化水素選択触媒を用いて構成することができ、流路構成を簡単にすることができる。
　また本発明のガス分析方法は、サンプルガスが流れる第１流路に、前記サンプルガス中の全炭化水素濃度をウェット計測する第１分析計を設け、前記サンプルガスが流れる第２流路に、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタンカッタを設け、前記第２流路において前記ノンメタンカッタの下流に、前記サンプルガス中のメタン濃度をドライ計測する第２分析計を設け、前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第２分析計のメタン濃度を水分補正した補正メタン濃度とを用いて、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度を算出することを特徴とする。
　このようなガス分析方法であれば、前記した本発明のガス分析装置と同様の作用効果を奏し得る。
　このように構成した本発明によれば、サンプルガス中のＮＭＨＣの濃度やＮＭＮＥＨＣの濃度を精度よく算出するガス分析装置を提供することができる。
本実施形態のガス分析装置の構成を模式的に示す図である。 他の実施形態のガス分析装置の構成を模式的に示す図である。 他の実施形態のガス分析装置の構成を模式的に示す図である。 他の実施形態のガス分析装置の構成を模式的に示す図である。
１００・・・ガス分析装置
Ｌ１　・・・第１流路
２　　・・・第１分析計
Ｌ２　・・・第２流路
３　　・・・ノンメタンカッタ（ＮＭＣ）
４　　・・・第２分析計
９　　・・・水分濃度調整部
１１　・・・算出部
　以下に本発明の一実施形態に係るガス分析装置１００について、図面を参照して説明する。
＜装置構成＞
　本実施形態のガス分析装置１００は、例えば内燃機関から排出される排ガスに含まれる炭化水素を分析するものである。
　具体的にこのガス分析装置１００は、図１に示すように、サンプルガスである排ガスが流れる第１流路Ｌ１と、当該第１流路Ｌ１に設けられ、排ガス中の全炭化水素濃度（ＴＨＣ濃度）を計測する第１分析計２と、第１流路Ｌ１とは別に設けられ、排ガスが流れる第２流路Ｌ２と、当該第２流路Ｌ２に設けられ、排ガス中のメタン以外の炭化水素成分（ＮＭＨＣ）を除去するノンメタンカッタ（ＮＭＣ）３と、第２流路Ｌ２においてＮＭＣ３の下流に設けられ、排ガス中のメタン濃度を計測する第２分析計４とを備えている。
　本実施形態の第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２は、排ガスが導入される導入ポートＰ１を有するメイン流路ＭＬの所定の分岐点ＢＰから分岐している。
　第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２にはそれぞれ、第１分析計２と第２分析計４との応答タイミングを一致させるために、第１流量調整機構５及び第２流量調整機構６が設けられている。
　第１流量調整機構５は、第１流路Ｌ１において第１分析計２の上流側に設けられた例えばキャピラリにより構成されており、第２流量調整機構６は、第２流路Ｌ２において第２分析計４の上流側に設けられた例えばキャピラリにより構成されている。
　第２流路Ｌ２に設けられたＮＭＣ３は、酸化触媒であって、例えば二酸化マンガン、酸化銅、白金等を用いることもできるし、酸化触媒となるその他の金属であっても良い。また、ＮＭＣ３は、３００℃以上に加熱されている。具体的には、第２流路Ｌ２には、ＮＭＣ３を前記温度に加熱するための加熱部７が設けられている。この温度に加熱することによって、ＮＭＣ３によりメタン以外の炭化水素成分を効率良く燃焼させて除去し、メタンを効率良く（例えば８０％以上）通過させることができる。
　さらにここでは、ＮＭＣ３の上流側から分岐して下流側に合流するバイパスラインＢＬと、排ガスをＮＭＣ３又はバイパスラインＢＬに択一的に流すための三方弁などの切替弁Ｖとが設けられている。
　第１分析計２及び第２分析計４は、水素炎イオン化（ＦＩＤ）法により排ガス中の炭化水素を検出するＦＩＤ検出器である。このＦＩＤ検出器には、燃料ガス（例えばＨ２、又は、Ｈ２／Ｈｅの混合ガス）と助燃用空気とが図示しないガス供給ラインから供給される。また、第１流路Ｌ１及び第２流路Ｌ２には、第１分析計２及び第２分析計４を校正するための校正ガスを供給する校正ガス供給ライン８が接続されている。
　このガス分析装置１００は、第１分析計２は排ガス中の全炭化水素濃度をウェット計測し、第２分析計４は排ガス中のメタン濃度をドライ計測するように構成されている。
　具体的には、第１流路Ｌ１には、流路及び第１分析計２を所定温度（例えば１９１℃）に加熱する加熱部（加熱ブロック）Ｂが設けられている。この所定温度は、排ガスの圧力に応じた露点温度以上であることが好ましい。
　一方で第２流路Ｌ２におけるＮＭＣ３の上流には、排ガス中の水分濃度を調整する水分濃度調整部９が設けられている。この水分濃度調整部９は、排ガスの温度を変更して水分濃度を一定に保つように構成されており、サンプルガスに含まれる水分濃度を予め設定された設定濃度まで下げるものである。この水分濃度調整部９は、例えばＮＭＣ３に導入される排ガスを露点温度以下まで冷却して除湿する除湿器を利用したものである。この除湿器としては、例えばペルチェ効果を利用して冷却を行う電子冷却器や、圧縮機を用いたコンプレッサ式のもの等であってもよい。なお、第２流路Ｌ２における除湿器よりも上流側には、除湿器に導入される排ガス中の水分濃度を、除湿器における飽和水蒸気量よりも高くする加湿器が設けられていてもよい。
　第２流路Ｌ２における水分濃度調整部９とＮＭＣ３との間には、第２流路Ｌ２に水分を供給する水分供給ライン１０が接続されている。この水分供給ライン１０には、図示しないレギュレータが設けられており、第２流路Ｌ２に供給する水分量を所定量に制御できるように構成されている。ここでは、水分供給ライン１０は第２流路Ｌ２に１～２ｖｏｌ％の水分を供給するように構成されている。
　そして、ガス分析装置１００は、第１分析計２及び第２分析計４により得られた各濃度から、排ガス中のＮＭＨＣの濃度を算出する算出部１１を備えている。
　しかして本実施形態の算出部１１は、第１分析計２が測定したＴＨＣ濃度と、第２分析計４が測定したメタン濃度を水分補正した補正メタン濃度とを用いて、排ガス中のＮＭＨＣ濃度を算出するものである。
　具体的にこの補正メタン濃度とは、除湿器で除去された水分濃度を考慮したメタン濃度であり、より具体的には、第２分析計４が測定したメタン濃度に所定の水分濃度補正係数Ｋを乗じて算出したものである。
　この水分濃度補正係数Ｋは、ドライ計測されたメタン濃度をウェット計測した場合の測定値に換算するものであり、以下の（ａ）式又はこれと等価な式により表されるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
　ここで、ｘＨ２Ｏ・ｗは、第２流路Ｌ２における水分濃度調整部９よりも上流における水分濃度調整前の排ガス中の水分濃度であり、ｘＨ２Ｏ・ｄは、第２流路Ｌ２における水分濃度調整部９よりも下流における水分濃度調整後の排ガス中の水分濃度である。
　より具体的に算出部１１は、第２分析計４の校正方法に応じて、以下の（１）～（３）式によりＮＭＨＣ濃度を算出する。
（Ａ）メタンを用いてＮＭＣ３を通過させて校正した場合
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
（Ｂ）メタンを用いてＮＭＣ３をバイパスして校正した場合
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
（Ｃ）プロパンを用いてＮＭＣ３をバイパスして校正した場合
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
　ここで、
　ｘＮＭＨＣ：排ガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度
　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：第１分析計２の全炭化水素濃度
　ｘＴＨＣ（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：第２分析計４のメタン濃度
　ＲＦＣＨ４（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：第１分析計２におけるメタンの応答係数
　ＲＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：第２分析計４におけるエタンの応答係数
　ＰＦＣＨ４（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：第２分析計４のメタンの透過率
　ＰＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：第２分析計４のエタン透過率
　Ｋ：水分濃度補正係数
である。
　以下に、上記（１）～（３）式の導出について説明する。
　まず、第１分析計２がウェット計測したＴＨＣ濃度ｘＴＨＣ［ＴＨＣ－ＦＩＤ］は、第１分析計２におけるメタンの応答係数ＲＦＣＨ４［ＴＨＣ－ＦＩＤ］、サンプルガス中のメタン濃度ｘＣＨ４、サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度ｘＮＭＨＣを用いて、以下の（４）式となる。
　ｘＴＨＣ［ＴＨＣ－ＦＩＤ］＝ｘＣＨ４×ＲＦＣＨ４［ＴＨＣ－ＦＩＤ］＋ｘＮＭＨＣ　　　（４）
　この（４）式は、第１分析計２（ＴＨＣ－ＦＩＤ）がプロパンＣ３Ｈ８の標準ガスを用いて校正されることを前提としている。したがって、ＲＦＣＨ４［ＴＨＣ－ＦＩＤ］は、プロパン校正している第１分析計２のメタンの応答係数である。なお、応答係数は、校正ガスに対する、対象成分の感度差（比率）である。
　第２分析計４（ＮＭＣ－ＦＩＤ）により得られるメタン濃度は、校正方法に応じて、その濃度演算式が異なる。
（Ａ）メタンを用いてＮＭＣ３を通過させて校正した場合
　この場合、第２分析計４がドライ計測したメタン濃度は、以下の（５）式となる。
　ｘＴＨＣ［ＮＭＣ－ＦＩＤ］＝［ｘＣＨ４＋ｘＮＭＨＣ×ＲＦＣ２Ｈ６［ＮＭＣ－ＦＩＤ］×ＰＦＣ２Ｈ６［ＮＭＣ－ＦＩＤ］］／Ｋ　　　（５）
（Ｂ）メタンを用いてＮＭＣ３をバイパスして校正した場合
　この場合、第２分析計４がドライ計測したメタン濃度は、以下の（６）式となる。
　ｘＴＨＣ［ＮＭＣ－ＦＩＤ］＝［ｘＣＨ４×ＰＦＣＨ４［ＮＭＣ－ＦＩＤ］＋ｘＮＭＨＣ×ＲＦＣ２Ｈ６［ＮＭＣ－ＦＩＤ］×ＰＦＣ２Ｈ６［ＮＭＣ－ＦＩＤ］］／Ｋ　　　（６）
（Ｃ）プロパンを用いてＮＭＣ３をバイパスして校正した場合
　この場合、第２分析計４がドライ計測したメタン濃度は、以下の（７）式となる。
　ｘＴＨＣ［ＮＭＣ－ＦＩＤ］＝［ｘＣＨ４×ＲＦＣＨ４［ＮＭＣ－ＦＩＤ］×ＰＦＣＨ４［ＮＭＣ－ＦＩＤ］＋ｘＮＭＨＣ×ＲＦＣ２Ｈ６［ＮＭＣ－ＦＩＤ］×ＰＦＣ２Ｈ６［ＮＭＣ－ＦＩＤ］］／Ｋ　　　（７）
　そして、第１分析計２がウェット計測したＴＨＣ濃度を表す上記（４）式と、第２分析計４がドライ計測したメタン濃度を表す上記（５）～（７）式とにより、上記した第２分析計４の校正方法に応じたＮＭＨＣ濃度の算出式である（１）～（３）式をそれぞれ得ることができる。
＜本実施形態の効果＞
　本実施形態のガス分析装置１００によれば、ドライ計測されたメタン濃度値を水分補正し、例えばウェット計測を想定した補正メタン濃度値に換算することで、ウェット計測されたＴＨＣ濃度値の計測条件に近づけることができる。これにより、ＴＨＣ濃度をウェット計測し、且つメタン濃度をドライ計測しながらも、ＮＭＨＣ濃度を精度よく算出することができる。
＜その他の変形実施形態＞
　なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
　図２に示すように、ガス分析装置１００が、サンプルガスが流れるとともに、サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタン・ノンエタンカッタ（ＮＭＮＥＣ）１２が設けられた第３流路Ｌ３と、第３流路Ｌ３に設けられ、サンプルガス中のメタン及びエタンのメタン・エタン合計濃度をドライ計測する第３分析計１３とを更に備えていても良い。この場合、第３流路Ｌ３には、ＮＭＮＥＣの温度を２００～２５０℃に加熱する加熱部１４が設けられている。またこの場合、第３流路Ｌ３におけるＮＭＮＥＣの上流には、サンプルガス中の水分濃度を調整する水分濃度調整部９（例えば除湿器等）が設けられ、第３流路Ｌ３における水分濃度調整部９とＮＭＮＥＣとの間には、水分供給ライン１０が接続される。
　そしてこの場合、前記した算出部１１（図２では不図示）は、第１分析計２のＴＨＣ濃度と、第３分析計１３のメタン・エタン合計濃度を水分補正した補正メタン・エタン合計濃度とを用いて、サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分（ＮＭＮＥＨＣ）の濃度を算出することができる。この水分補正は、上記したメタン濃度の水分補正と同様の手法により行われる。また算出部１１による、メタン及びエタン以外の炭化水素成分（ＮＭＮＥＨＣ）の濃度の算出は、上記したメタン以外の炭化水素成分（ＮＭＨＣ）の濃度の算出と同様に、第３分析計１３の校正方法に応じた所定の計算式に基づき行われる。
　具体的には、この補正メタン・エタン合計濃度とは、除湿器で除去された水分濃度を考慮したメタン及びエタンの合計濃度であり、より具体的には第３分析計１３が測定したメタン・エタン合計濃度に所定の水分濃度補正係数Ｋ’を乗じて算出したものである。
　この水分濃度補正係数Ｋ’は、ドライ計測されたメタン・エタン合計濃度をウェット計測した場合の測定値に換算するものであり、以下の（ｂ）式又はこれと等価な式により表されるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
　ここで、ｘ’Ｈ２Ｏ・ｗは、第３流路Ｌ３における水分濃度調整部９よりも上流における水分濃度調整前の排ガス中の水分濃度であり、ｘ’Ｈ２Ｏ・ｄは、第３流路Ｌ３における水分濃度調整部９よりも下流における水分濃度調整後の排ガス中の水分濃度である。
　そして算出部１１は、以下の（８）式によりＮＭＮＥＨＣ濃度を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
　ここで、
　ｘＮＭＮＥＨＣ：排ガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分の濃度
　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：第１分析計２の全炭化水素濃度
　ｘＴＨＣ（ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ）：第３分析計１３のメタン・エタン合計濃度
　ＰＦＣ３Ｈ８（ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ）：第３分析計１３のプロパン透過率
　Ｋ’：水分濃度補正係数
である。
　以下に、上記（８）式の導出について説明する。
　まず、第１分析計２がウェット計測したＴＨＣ濃度ｘＴＨＣ［ＴＨＣ－ＦＩＤ］は、第１分析計２におけるメタンの応答係数ＲＦＣＨ４［ＴＨＣ－ＦＩＤ］、第１分析計２におけるエタンの応答係数ＲＦＣ２Ｈ６［ＴＨＣ－ＦＩＤ］、サンプルガス中のメタン濃度ｘＣＨ４、サンプルガス中のエタン濃度ｘＣ２Ｈ６、サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分の濃度ｘＮＭＮＥＨＣを用いて、以下の（９）式となる。
　ｘＴＨＣ［ＴＨＣ－ＦＩＤ］＝ｘＣＨ４×ＲＦＣＨ４［ＴＨＣ－ＦＩＤ］＋ｘＣ２Ｈ６×ＲＦＣ２Ｈ６［ＴＨＣ－ＦＩＤ］＋ｘＮＭＮＥＨＣ　　　（９）
　この（９）式は、第１分析計２（ＴＨＣ－ＦＩＤ）がプロパンＣ３Ｈ８の標準ガスを用いて校正されることを前提としている。したがって、ＲＦＣＨ４［ＴＨＣ－ＦＩＤ］とＲＦＣ２Ｈ６［ＴＨＣ－ＦＩＤ］はそれぞれ、プロパン校正している第１分析計２のメタンの応答係数とエタンの応答係数である。応答係数は、校正ガスに対する対象成分の感度差（比率）である。ここで、プロパンＣ３Ｈ８に対するエタンの感度差は１と見なせるので、第１分析計２におけるエタンの応答係数ＲＦＣ２Ｈ６［ＴＨＣ－ＦＩＤ］を１と近似することができる。
　次に、第３分析計１３（ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ）によりドライ計測して得られるメタン・エタン合計濃度は、校正ガスとしてエタンを用いてＮＭＮＥＣ１２を通過させて校正した場合、以下の（１０）式となる。
　ｘＴＨＣ［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］＝［ｘＣＨ４×ＲＦＣＨ４［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］×ＰＦＣＨ４［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］＋ｘＣ２Ｈ６＋ｘＮＭＮＥＨＣ×ＲＦＣ３Ｈ８［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］×ＰＦＣ３Ｈ８［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］］／Ｋ’　　　（１０）
　ここで、
　ＲＦＣＨ４［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］：第３分析計１３におけるメタンの応答係数
　ＰＦＣＨ４［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］：第３分析計１３のメタン透過率
　ＲＦＣ３Ｈ８［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］：第３分析計１３におけるプロパンの応答係数
　ＰＦＣ３Ｈ８［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］：第３分析計１３のプロパン透過率
である。なお、ＮＭＮＥＣ１２は２００～２５０℃に加熱されていることからサンプルガス中のメタンは全て透過されると考えられるため、ＰＦＣＨ４［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］を１と近似することができる。さらにエタンに対するプロパンの感度差は１と見なせるので、第３分析計１３におけるプロパンの応答係数ＲＦＣ３Ｈ８［ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ］を１と近似することができる。
　そして、第１分析計２がウェット計測したＴＨＣ濃度を表す上記（９）式と、第３分析計１３がドライ計測したメタン・エタン合計濃度を表す上記（１０）式とを用いて、上記したＮＭＮＥＨＣ濃度の算出式である（８）式を得ることができる。
　また算出部１１は、第２分析計４の補正メタン濃度と第３分析計１３の補正メタン・エタン合計濃度とを用いて、サンプルガス中のエタン濃度を算出することもできる。
　さらに、第３流路Ｌ３には、第１分析計２及び第２分析計４と第３分析計１３との応答タイミングを一致させるために、第３流量調整機構１５が設けられている。第３流量調整機構１５は、第３流路Ｌ３において第３分析計１３の上流側に設けられた例えばキャピラリにより構成されている。
　加えて、ガス分析装置１００は、図３に示すように、第２流路Ｌ２におけるＮＭＣ３の下流側及び第３流路Ｌ３におけるＮＭＮＥＣの下流側を合流させて共通の分析計にサンプルガスを導入するようにしても良い。この場合、サンプルガスが流れる流路を第２流路Ｌ２と第３流路Ｌ３とを切り替える例えば開閉弁Ｖ１、Ｖ２からなる流路切替機構１６を設ける。第２流路Ｌ２に切り替えることによって、分析計がメタン濃度をドライ計測することになり、第３流路Ｌ３に切り替えることによって、分析計がメタン・エタン合計濃度をドライ計測することになる。この構成であれば、分析計の台数を削減することができ、ガス分析装置１００のコスト低減等を可能にすることができる。
　その上、ガス分析装置１００は、図４に示すように、サンプルガスである排ガスが流れる第１流路Ｌ１と、当該第１流路Ｌ１に設けられ、排ガス中の全炭化水素濃度（ＴＨＣ濃度）をウェット計測する第１分析計２と、第１流路Ｌ１とは別に設けられ、排ガスが流れる第２流路Ｌ２と、当該第２流路Ｌ２に設けられ、サンプルガス中の水分濃度を調整する水分濃度調整部９（例えば除湿器）と、排ガス中の所定の炭化水素成分を除去する炭化水素選択触媒１７と、第２流路Ｌ２において炭化水素選択触媒１７の下流に設けられ、排ガス中の炭化水素成分の濃度をドライ計測する分析計１８と炭化水素選択触媒１７の温度を切り替える温度切替機構１９とを備えてもよい。分析計１８は、水素炎イオン化（ＦＩＤ）法により排ガス中の炭化水素を検出するＦＩＤ検出器である。炭化水素選択触媒１７は、温度に応じて除去する炭化水素成分を選択できる触媒であり、温度に応じて例えばノンメタンカッタ又はノンメタン・ノンエタンカッタとなる。なお、炭化水素選択触媒１７は、メタン、又はメタン及びエタンを選択的に除去するだけでなく、その他の炭化水素を選択的に除去できるものであってもよい。温度切替機構１９は、前記実施形態と同様に、設定温度が変更可能な加熱部により構成されている。
　そして、温度切替機構１９によって、炭化水素選択触媒１７を２００～２５０℃に加熱して、炭化水素選択触媒１７を排ガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタン・ノンエタンカッタとする。これにより、分析計１８は、排ガス中のメタン及びエタンのメタン・エタン合計濃度をドライ計測する。ここで、ガス分析装置１００の算出部１１は、第１分析計２のＴＨＣ濃度と、分析計１８のメタン・エタン合計濃度を水分補正した補正メタン・エタン合計濃度とから、排ガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分の濃度を算出する。
　また、温度切替機構１９によって、炭化水素選択触媒１７を３００℃以上に加熱して、排ガス中のメタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタンカッタとする。これにより、分析計１８は、排ガス中のメタンの濃度をドライ計測する。ここで、ガス分析装置１００の算出部１１は、第１分析計２のＴＨＣ濃度と分析計１８のメタン濃度を水分補正した補正メタン濃度とから、排ガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度を算出する。
　なお、温度切替機構１９による温度の切替は、ユーザにより手動で設定できるように構成してもよいし、例えば所定の測定シーケンス等によって自動で設定できるように構成しても良い。また、上述した説明では、分析計をＦＩＤ検出器であるとしたが、炭化水素成分を測定できるものであれば如何なる分析器を用いてもよい。
　その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。
　本発明によれば、サンプルガス中のＮＭＨＣの濃度やＮＭＮＥＨＣの濃度を精度よく算出するガス分析装置を提供することができる。

Claims (13)

  1. 　サンプルガスが流れる第１流路と、
    　前記第１流路に設けられ、前記サンプルガス中の全炭化水素濃度をウェット計測する第１分析計と、
    　前記サンプルガスが流れる第２流路と、
    　前記第２流路に設けられ、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタンカッタと、
    　前記第２流路において前記ノンメタンカッタの下流に設けられ、前記サンプルガス中のメタン濃度をドライ計測する第２分析計と、
    　前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第２分析計のメタン濃度を水分補正した補正メタン濃度とを用いて、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度を算出する算出部とを備えるガス分析装置。
  2. 　前記第１流路には前記サンプルガスを加熱する加熱部が設けられており、
    　前記第２流路における前記ノンメタンカッタの上流には、前記サンプルガス中の水分濃度を調整する水分濃度調整部が設けられている請求項１に記載のガス分析装置。
  3. 　前記水分濃度調整部が、前記サンプルガス中の水分濃度を低下させる除湿器である請求項２に記載のガス分析装置。
  4. 　前記補正メタン濃度が、前記除湿器で除去された水分濃度を考慮したメタン濃度である請求項３に記載のガス分析装置。
  5. 　前記補正メタン濃度は、前記第２分析計のメタン濃度に所定の水分濃度補正係数を乗じたものである請求項１～４のいずれか一項に記載のガス分析装置。
  6. 　前記第２分析計をメタンを用いて前記ノンメタンカッタを通過させて校正した場合、
    　前記算出部が、以下の（Ａ）式により前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分濃度を算出する請求項１～５のいずれか一項に記載のガス分析装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    　ｘＮＭＨＣ：前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度
    　ｘＴＨＣ（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のメタン濃度
    　ＲＦＣＨ４（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計におけるメタンの応答係数
    　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計の全炭化水素濃度
    　ＲＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計におけるエタンの応答係数
    　ＰＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のエタン透過率
    　Ｋ：水分濃度補正係数
  7. 　前記第２分析計をメタンを用いて前記ノンメタンカッタをバイパスして校正した場合、
    　前記算出部が、以下の（Ｂ）式により前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分濃度を算出する請求項１～５のいずれか一項に記載のガス分析装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    　ｘＮＭＨＣ：前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度
    　ｘＴＨＣ（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のメタン濃度
    　ＲＦＣＨ４（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計におけるメタンの応答係数
    　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計の全炭化水素濃度
    　ＰＦＣＨ４（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のメタンの透過率
    　ＲＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計におけるエタンの応答係数
    　ＰＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のエタン透過率
    　Ｋ：水分濃度補正係数
  8. 　前記第２分析計をプロパンを用いて前記ノンメタンカッタをバイパスして校正した場合、
    　前記算出部が、以下の（Ｃ）式により前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分濃度を算出する請求項１～５のいずれか一項に記載のガス分析装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    　ｘＮＭＨＣ：前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度
    　ｘＴＨＣ（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のメタン濃度
    　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計の全炭化水素濃度
    　ＰＦＣＨ４（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のメタンの透過率
    　ＰＦＣ２Ｈ６（ＮＭＣ－ＦＩＤ）：前記第２分析計のエタン透過率
    　Ｋ：水分濃度補正係数
  9. 　前記サンプルガスが流れる第３流路と、
    　前記第３流路に設けられ、前記サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタン・ノンエタンカッタと、
    　前記第３流路において前記ノンメタン・ノンエタンカッタの下流に設けられ、前記サンプルガス中のメタン及びエタンのメタン・エタン合計濃度をドライ計測する第３分析計とを更に備え、
    　前記算出部が、前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第３分析計のメタン・エタン合計濃度を水分補正した補正メタン・エタン合計濃度とを用いて、前記サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分の濃度を算出する請求項１～８のいずれか一項に記載のガス分析装置。
  10. 　前記第３分析計をエタンを用いて前記ノンメタン・ノンエタンカッタを通過させて校正した場合、
    　前記算出部が、以下の（Ｄ）式により前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分濃度を算出する請求項９に記載のガス分析装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
    　ｘＮＭＮＨＣ：前記サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分の濃度
    　ｘＴＨＣ（ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ）：前記第３分析計のメタン・エタン合計濃度
    　ｘＴＨＣ（ＴＨＣ－ＦＩＤ）：前記第１分析計の全炭化水素濃度
    　ＰＦＣ３Ｈ８（ＮＭＮＥＣ－ＦＩＤ）：前記第３分析計のプロパン透過率
    　Ｋ’：水分濃度補正係数
  11. 　サンプルガスが流れる第１流路と、
    　前記第１流路に設けられ、前記サンプルガス中の全炭化水素濃度をウェット計測する第１分析計と、
    　前記サンプルガスが流れる第２流路と、
    　前記第２流路に設けられ、前記サンプルガス中のメタン及びエタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタン・ノンエタンカッタと、
    　前記第２流路において前記ノンメタン・ノンエタンカッタの下流に設けられ、前記サンプルガス中のメタン・エタン合計濃度をドライ計測する第２分析計と、
    　前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第２分析計のメタン・エタン合計濃度を水分補正した補正メタン・エタン合計濃度とを用いて、前記サンプルガス中のメタン・エタン以外の炭化水素成分の濃度を算出する算出部とを備えるガス分析装置。
  12. 　サンプルガスが流れる第１流路と、
    　前記第１流路に設けられ、前記サンプルガス中の全炭化水素濃度をウェット計測する第１分析計と、
    　前記サンプルガスが流れる第２流路と、
    　前記第２流路に設けられ、前記サンプルガス中の所定の炭化水素成分を除去する炭化水素選択触媒と、
    　前記第２流路において前記炭化水素選択触媒の下流に設けられ、前記サンプルガス中の炭化水素成分の濃度をドライ計測する第２分析計と、
    　前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第２分析計の炭化水素成分の濃度を水分補正した補正炭化水素成分濃度とを用いて、前記サンプルガス中の前記所定の炭化水素成分の濃度を算出する算出部とを備えるガス分析装置。
  13. 　サンプルガスが流れる第１流路に、前記サンプルガス中の全炭化水素濃度をウェット計測する第１分析計を設け、
    　前記サンプルガスが流れる第２流路に、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分を除去するノンメタンカッタを設け、
    　前記第２流路において前記ノンメタンカッタの下流に、前記サンプルガス中のメタン濃度をドライ計測する第２分析計を設け、
    　前記第１分析計の全炭化水素濃度と、前記第２分析計のメタン濃度を水分補正した補正メタン濃度とを用いて、前記サンプルガス中のメタン以外の炭化水素成分の濃度を算出する、ガス分析方法。

     
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