WO2025004598A1 - ガス分析装置、燃料ガス供給機構、及び、ガス分析方法 - Google Patents

ガス分析装置、燃料ガス供給機構、及び、ガス分析方法 Download PDF

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gas
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洋輔 近藤
哲也 春日井
大樹 西貝
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Horiba Ltd
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Horiba Ltd
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/626—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using heat to ionise a gas

Definitions

  • the present invention relates to a gas analyzer, a fuel gas supply mechanism, and a gas analysis method.
  • an on-board exhaust gas analyzer that is mounted on a vehicle to measure the component concentrations of exhaust gas emitted from the vehicle is equipped with a flame ionization detector (FID detector) that mixes and combusts exhaust gas and fuel gas, and measures the concentration of, for example, total hydrocarbons (THC) by detecting the ion current that is generated during the combustion, as shown in Patent Document 1.
  • FID detector flame ionization detector
  • the fuel gas supply time is short, and the cylinder needs to be replaced after one test, from test preparation such as warming up the exhaust gas analyzer to the actual test (road driving test).
  • test preparation such as warming up the exhaust gas analyzer to the actual test (road driving test).
  • the fuel gas supply time is about 5 to 8 hours, and even if the shortest time from test preparation such as warming up to the actual test is assumed to be 4 hours, the cylinder basically needs to be replaced after one test.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its main objective is to replace a fuel gas cylinder without extinguishing the hydrogen flame in a hydrogen flame ionization detector.
  • the gas analyzer is a gas analyzer that analyzes hydrocarbon components contained in a sample gas, and is equipped with a hydrogen flame ionization detector that measures the hydrocarbon components, and a fuel gas supply mechanism that supplies fuel gas to the hydrogen flame ionization detector, and the fuel gas supply mechanism is characterized in that it is equipped with a first fuel gas port to which a first fuel gas cylinder is connected, a second fuel gas port to which a second fuel gas cylinder is connected, a first fuel gas flow path that connects the first fuel gas port and the hydrogen flame ionization detector, a second fuel gas flow path that connects the second fuel gas port and the hydrogen flame ionization detector, and a fuel gas backflow prevention mechanism that prevents backflow from the first fuel gas flow path to the second fuel gas flow path or from the second fuel gas flow path to the first fuel gas flow path.
  • the fuel gas supply mechanism has a first fuel gas port to which a first fuel gas cylinder is connected and a second fuel gas port to which a second fuel gas cylinder is connected, so that fuel gas can be supplied to the flame ionization detector from two fuel gas cylinders.
  • one fuel gas cylinder can be replaced with the other fuel gas cylinder without stopping the supply of fuel gas to the flame ionization detector, that is, without causing the hydrogen flame in the flame ionization detector to extinguish.
  • the present invention provides a fuel gas backflow prevention mechanism that prevents backflow from the first fuel gas flow path to the second fuel gas flow path or from the second fuel gas flow path to the first fuel gas flow path, so that backflow of fuel gas through the first fuel gas flow path or the second fuel gas flow path due to a pressure difference between the first and second fuel gas cylinders can be prevented when replacing a fuel gas cylinder, thereby eliminating problems caused by backflow (e.g., fuel gas leakage, etc.).
  • the fuel gas backflow prevention mechanism includes a first fuel gas check valve provided in the first fuel gas flow path for preventing backflow from the second fuel gas flow path to the first fuel gas flow path, and a second fuel gas check valve provided in the second fuel gas flow path for preventing backflow from the first fuel gas flow path to the second fuel gas flow path.
  • the first fuel gas cylinder is connected to the first fuel gas port, and after the test preparation is completed, the second fuel gas cylinder is connected to the second fuel gas port and the first fuel gas cylinder is removed from the first fuel gas port, and then the actual test of the sample gas using the gas analyzer is started.
  • the present invention is configured such that the fuel gas cylinder is replaced during test preparation and during the actual test, and it is desirable that the first fuel gas cylinder is provided during test preparation of the gas analyzer, and the second fuel gas cylinder is provided during the actual test of the sample gas using the gas analyzer.
  • the gas analyzer of the present invention comprises a combustion supporting gas supply mechanism which supplies a combustion supporting gas to the hydrogen flame ionization detector
  • the combustion supporting gas supply mechanism comprises a first combustion supporting gas port to which a first combustion supporting gas cylinder is connected, a second combustion supporting gas port to which a second combustion supporting gas cylinder is connected, a first combustion supporting gas flow path which connects the first combustion supporting gas port and the hydrogen flame ionization detector, a second combustion supporting gas flow path which connects the second combustion supporting gas port and the hydrogen flame ionization detector, and a combustion supporting gas backflow prevention mechanism which prevents backflow from the first combustion supporting gas flow path to the second combustion supporting gas flow path or from the second combustion supporting gas flow path to the first combustion supporting gas flow path.
  • the combustion supporting gas can be supplied to the hydrogen flame ionization detector from two combustion supporting gas cylinders, and as a result, one combustion supporting gas cylinder can be replaced with the other combustion supporting gas cylinder without stopping the supply of the combustion supporting gas to the hydrogen flame ionization detector, that is, without causing the hydrogen flame in the hydrogen flame ionization detector to extinguish.
  • a combustion supporting gas backflow prevention mechanism is provided to prevent backflow from the first combustion supporting gas flow passage to the second combustion supporting gas flow passage, or from the second combustion supporting gas flow passage to the first combustion supporting gas flow passage, so that when replacing the combustion supporting gas cylinder, it is possible to prevent the combustion supporting gas from flowing back through the first combustion supporting gas flow passage or the second combustion supporting gas flow passage due to the pressure difference between the first and second combustion supporting gas cylinders, and as a result, problems caused by backflow (such as leakage of combustion supporting gas) can be eliminated.
  • the combustion supporting gas backflow prevention mechanism comprises a first combustion supporting gas check valve provided in the first combustion supporting gas flow path for preventing backflow from the second combustion supporting gas flow path to the first combustion supporting gas flow path, and a second combustion supporting gas check valve provided in the second combustion supporting gas flow path for preventing backflow from the first combustion supporting gas flow path to the second combustion supporting gas flow path.
  • the gas analyzer of the present invention be an on-board type that is mounted on a vehicle and analyzes the hydrocarbon components contained in the exhaust gas from the vehicle.
  • the fuel gas cylinder or the supporting gas cylinder can be changed between the test preparation such as warming up the engine before the road test and the actual road test.
  • the gas analyzer according to the present invention further comprises a methane concentration meter that measures the concentration of methane contained in the sample gas, and a concentration calculation unit that calculates the concentration of non-methane hydrocarbons by subtracting the methane concentration from the total hydrocarbon concentration obtained by the hydrogen flame ionization detector.
  • the fuel gas supply mechanism is a fuel gas supply mechanism that supplies fuel gas to a hydrogen flame ionization detector that measures the hydrocarbon components contained in a sample gas, and is characterized by comprising a first fuel gas port to which a first fuel gas cylinder is connected, a second fuel gas port to which a second fuel gas cylinder is connected, a first fuel gas flow path that connects the first fuel gas port and the hydrogen flame ionization detector, a second fuel gas flow path that connects the second fuel gas port and the hydrogen flame ionization detector, and a fuel gas backflow prevention mechanism that prevents backflow from the first fuel gas flow path to the second fuel gas flow path or from the second fuel gas flow path to the first fuel gas flow path.
  • the gas analysis method according to the present invention is a gas analysis method using the gas analyzer described above, characterized in that during preparation for testing the gas analyzer, the fuel gas is supplied to the hydrogen flame ionization detector from the first fuel gas cylinder connected to the first fuel gas port, and during actual testing of the sample gas using the gas analyzer, the fuel gas is supplied to the hydrogen flame ionization detector from the second fuel gas cylinder connected to the second fuel gas port.
  • the gas analysis method according to the present invention is a gas analysis method using the gas analyzer described above, characterized in that, during preparation for testing the gas analyzer, the fuel gas is supplied to the hydrogen flame ionization detector from the first fuel gas cylinder connected to the first fuel gas port, and the supporting gas is supplied to the hydrogen flame ionization detector from the supporting gas cylinder connected to the first supporting gas port, and during actual testing of the sample gas using the gas analyzer, the fuel gas is supplied to the hydrogen flame ionization detector from the second fuel gas cylinder connected to the second fuel gas port, and the supporting gas is supplied to the hydrogen flame ionization detector from the second supporting gas cylinder connected to the second supporting gas port.
  • the main test is preferably a road test.
  • the fuel gas cylinder or the supporting gas cylinder can be changed between the test preparation such as warming up the engine before the road test and the actual road test.
  • the internal volume of the fuel gas cylinder connected to the second port be 1 L (liter) or less.
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram of a gas analyzer according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram of a fluid circuit connected to the FID detector of the embodiment.
  • 2 is an overall schematic diagram of the gas analyzer according to the embodiment, showing a state during warm-up operation.
  • FIG. 2 is an overall schematic diagram of the gas analyzer according to the embodiment, showing a state during a road test (main test).
  • FIG. 4 is a flowchart showing a test procedure according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram of a fluid circuit connected to an FID detector in an alternative embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel gas port and a combustion supporting gas port in a modified embodiment.
  • FIG. 13 is an overall schematic diagram of a gas analyzer according to a modified embodiment.
  • the gas analyzer 100 of this embodiment is mounted on a vehicle VH such as an automobile, and measures the component concentrations of exhaust gas emitted from the vehicle VH.
  • the on-board exhaust gas analyzer 100 can be used for a real driving emission (RDE) test.
  • This vehicle-mounted exhaust gas analyzer 100 measures the component concentrations of exhaust gas sampled by an exhaust gas sampling mechanism 200, such as a sampling tube SP, which samples all or part of the exhaust gas emitted from an exhaust pipe EH connected to the engine E of a vehicle VH.
  • the exhaust gas sampled by the exhaust gas sampling mechanism 200 is heated or maintained at a predetermined temperature by a heating tube HP and introduced into the vehicle-mounted exhaust gas analyzer 100.
  • the gas analyzer 100 analyzes components to be measured, such as carbon monoxide (CO), carbon dioxide ( CO2 ), nitrogen oxides ( NOx ), methane ( CH4 ), or total hydrocarbons (THC), in exhaust gas, which is a sample gas.
  • the gas analyzer 100 of this embodiment includes an NDIR detector 2 using a non-dispersive infrared absorption (NDIR) method, a CLD detector 3 using a chemiluminescence (CLD) method, and an FID detector 4 using a flame ionization (FID) method.
  • NDIR non-dispersive infrared absorption
  • CLD chemiluminescence
  • FID detector 4 using a flame ionization
  • the present embodiment includes the NDIR detector 2, the CLD detector 3, and the FID detector 4, the exhaust gas detector may include only the FID detector 4.
  • the NDIR detector 2 continuously measures the concentration of carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO 2 ) contained in the exhaust gas.
  • the CLD detector 3 continuously measures the concentration of NOX or nitric oxide (NO) contained in the exhaust gas.
  • the FID detector 4 continuously measures the concentration of methane (CH 4 ) or total hydrocarbons (THC) contained in the exhaust gas.
  • the on-board exhaust gas analyzer 100 can be equipped with various analyzers depending on the components to be measured.
  • a PMD meter using a magnetic pressure (PMD) method for example, a PMD meter using a magnetic pressure (PMD) method, an FTIR meter using a Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) method, a QCL-IR meter using a mid-infrared laser spectroscopy (QCL-IR) method, etc.
  • PMD magnetic pressure
  • FTIR Fourier transform infrared spectroscopy
  • QCL-IR mid-infrared laser spectroscopy
  • the analytical data obtained by these analyzers 2 to 4 is output to the information processing unit COM, which processes, records, or displays the analytical data.
  • the information processing unit COM which processes, records, or displays the analytical data.
  • each of the above multiple analyzers may be provided separately.
  • the gas analyzer 100 of this embodiment is equipped with an FID detector 4 provided in the exhaust gas flow path ML through which the exhaust gas flows, a fuel gas supply mechanism 5 that supplies the FID detector 4 with fuel gas that serves as fuel for the hydrogen flame, and a combustion supporting gas supply mechanism 6 that supplies the FID detector 4 with a combustion supporting gas to help the combustion of the fuel gas.
  • the fuel gas is a mixed gas in which helium or nitrogen is mixed with hydrogen to give a hydrogen concentration of 40% ⁇ 2% or 40% ⁇ 1%
  • the combustion supporting gas is air (oxygen gas).
  • Fuel gas supply mechanism 5 is configured to be able to supply fuel gas from two fuel gas cylinders 10 a and 10 b to the FID detector 4 .
  • the fuel gas supply mechanism 5 has a first fuel gas port 51 to which the first fuel gas cylinder 10a is connected, a second fuel gas port 52 to which the second fuel gas cylinder is connected, a first fuel gas flow path 53 that connects the first fuel gas port 51 and the FID detector 4, and a second fuel gas flow path 54 that connects the second fuel gas port 52 and the FID detector 4.
  • the first fuel gas port 51 is connected to the first fuel gas cylinder 10a during test preparation, such as warming up the engine, and when the first fuel gas cylinder 10a is removed, the port opening is closed by a closing structure (not shown), so that gas in the first fuel gas flow path 53 does not leak out to the outside.
  • the second fuel gas port 52 is connected to the second fuel gas cylinder 10b during the actual test, which is, for example, a road driving test.
  • the port opening is closed by a closing structure (not shown), so that the gas in the second fuel gas flow path 54 does not leak out to the outside.
  • the first fuel gas flow passage 53 is a flow passage that supplies the fuel gas supplied from the first fuel gas port 51 to the FID detector 4, and in this embodiment, is connected to the upstream side of the FID detector 4 in the exhaust gas flow passage ML through which the exhaust gas flows.
  • This first fuel gas flow passage 53 is provided with a first fuel gas check valve 55, which is a fuel gas backflow prevention mechanism 50 that prevents backflow from the second fuel gas flow passage 54 to the first fuel gas flow passage 53.
  • This first fuel gas check valve 55 prevents fuel gas from flowing back into the first fuel gas port 51.
  • the exhaust gas flow path ML is provided with a flow control device ML1 such as a capillary or orifice, and a bypass flow path BL for discharging a portion of the exhaust gas may be connected upstream of the flow control device ML1. A portion of the exhaust gas collected by the exhaust gas collection mechanism 200 is introduced into this exhaust gas flow path ML.
  • a flow control device ML1 such as a capillary or orifice
  • a bypass flow path BL for discharging a portion of the exhaust gas may be connected upstream of the flow control device ML1.
  • a portion of the exhaust gas collected by the exhaust gas collection mechanism 200 is introduced into this exhaust gas flow path ML.
  • the second fuel gas flow passage 54 is a flow passage that supplies the fuel gas supplied from the second fuel gas port 52 to the FID detector 4, and in this embodiment, is connected to the upstream side of the FID detector 4 in the exhaust gas flow passage ML through which the exhaust gas flows.
  • This second fuel gas flow passage 54 is provided with a second fuel gas check valve 56, which is a fuel gas backflow prevention mechanism 50 that prevents backflow from the first fuel gas flow passage 53 to the second fuel gas flow passage 54.
  • This second fuel gas check valve 56 prevents fuel gas from flowing back into the second fuel gas port 52.
  • the first fuel gas flow path 53 and the second fuel gas flow path 54 merge downstream of the first fuel gas check valve 55 and the second fuel gas check valve 56, and the merged flow path 5A is connected to the exhaust gas flow path ML.
  • a mixture of exhaust gas and fuel gas is supplied to the FID detector 4.
  • This merged flow path 5A is provided with a flow control device 5A1, such as a capillary or orifice.
  • the merged flow path 5A may be provided with an on-off valve 5A2, a pressure adjustment valve 5A3, a filter 5A4, or the like, as necessary. Note that when the first fuel gas flow path 53 and the second fuel gas flow path 54 do not merge with each other, the above-mentioned elements 5A1 to 5A4 can be provided in each of the flow paths 53 and 54.
  • the combustion supporting gas supply mechanism 6 is configured to be able to supply the combustion supporting gas from two combustion supporting gas cylinders 11 a and 11 b to the FID detector 4 .
  • the auxiliary gas supply mechanism 6 has a first auxiliary gas port 61 to which the first auxiliary gas cylinder 11a is connected, a second auxiliary gas port 62 to which the second auxiliary gas cylinder 11b is connected, a first auxiliary gas flow path 63 that connects the first auxiliary gas port 61 and the FID detector 4, and a second auxiliary gas flow path 64 that connects the second auxiliary gas port 62 and the FID detector 4.
  • the first auxiliary gas port 61 is connected to the first auxiliary gas cylinder 11a, for example, during test preparation such as warm-up operation.
  • the port opening is closed by a closing structure (not shown), so that the auxiliary gas in the first auxiliary gas flow passage 63 does not leak out to the outside.
  • the second auxiliary gas port 62 is connected to the second auxiliary gas cylinder 11b during the actual test, which is, for example, a road driving test.
  • the opening of the port is closed by a closing structure (not shown), so that the auxiliary gas in the second auxiliary gas flow passage 64 does not leak out to the outside.
  • the first supporting gas flow path 63 is a flow path that supplies the supporting gas supplied from the first supporting gas port 61 to the FID detector 4, and in this embodiment is connected to the FID detector 4.
  • the first supporting gas flow path 63 is provided with a first supporting gas check valve 65, which is a supporting gas backflow prevention mechanism 60 that prevents backflow from the second supporting gas flow path 64 to the first supporting gas flow path 63.
  • the first supporting gas check valve 65 prevents supporting gas from flowing back to the first supporting gas port 61.
  • the second supporting gas flow path 64 is a flow path that supplies the supporting gas supplied from the second supporting gas port 62 to the FID detector 4, and in this embodiment is connected to the FID detector 4.
  • the second supporting gas flow path 64 is provided with a second supporting gas check valve 66, which is a supporting gas backflow prevention mechanism 60 that prevents backflow from the first supporting gas flow path 63 to the second supporting gas flow path 64.
  • the second supporting gas check valve 66 prevents supporting gas from flowing back to the second supporting gas port 62.
  • the first and second auxiliary gas flow paths 63 and 64 merge downstream of the first and second auxiliary gas check valves 65 and 66, and the merged flow path 6A is connected to the FID detector 4.
  • a flow control device 6A1 such as a capillary or orifice, is provided in this merged flow path 6A.
  • an on-off valve 6A2 or a pressure adjustment valve 6A3 may be provided in the merged flow path 6A as necessary. Note that when the first and second auxiliary gas flow paths 63 and 64 do not merge with each other, the above-mentioned elements 6A1 to 6A3 can be provided in the respective flow paths 63 and 64.
  • Step S1 Preparation for Testing, such as Warming Up
  • the first fuel gas cylinder 10a is connected to the first fuel gas port 51, and the first auxiliary gas cylinder 11a is connected to the first auxiliary gas port 61 (step S1).
  • fuel gas is supplied from the first fuel gas cylinder 10a to the FID detector 4
  • auxiliary gas is supplied from the second auxiliary gas cylinder 11a to the FID detector 4, and a hydrogen flame is ignited in the FID detector 4 (step S2).
  • the preparation for testing is a process before the road test, and the first fuel gas cylinder 10a and the first auxiliary gas cylinder 11a do not necessarily need to be mounted on the vehicle. Therefore, the first fuel gas cylinder 10a and the first auxiliary gas cylinder 11a can be large capacity (large).
  • step S3 When the test preparation is completed (step S3), as shown in Fig. 4 and Fig. 5, the second fuel gas cylinder 10b is connected to the second fuel gas port 52, and the second supporting gas cylinder 11b is connected to the second supporting gas port 62 (step S4). After connecting them, the first fuel gas cylinder 10a is removed from the first fuel gas port 51, and the first supporting gas cylinder 11a is removed from the first supporting gas port 61 (step S5). That is, the fuel gas supply to the FID detector 4 is continued even during replacement (switching) from the first fuel gas cylinder 10a to the second fuel gas cylinder 10b.
  • the supporting gas supply to the FID detector 4 is continued even during replacement (switching) from the first supporting gas cylinder 11a to the second supporting gas cylinder 11b.
  • the second fuel gas cylinder 10b and the second combustion supporting gas cylinder 11b are mounted on the vehicle, and small-capacity (compact) cylinders (e.g., with a capacity of 1 L or less) can be used.
  • step S6 fuel gas is supplied from the second fuel gas cylinder 10b to the FID detector 4, and the supporting gas is supplied from the second supporting gas cylinder 11b to the FID detector 4, and a road test is performed (step S6).
  • the fuel gas supply mechanism 5 can supply fuel gas from the two fuel gas cylinders 10a, 10b to the FID detector 4. As a result, it is possible to switch from one fuel gas cylinder 10a to the other fuel gas cylinder 10b without stopping the supply of fuel gas to the FID detector 4, that is, without causing the hydrogen flame in the FID detector 4 to extinguish.
  • the supporting gas can be supplied from two supporting gas cylinders 11a and 11b to the FID detector 4.
  • the supporting gas can be supplied from two supporting gas cylinders 11a and 11b to the FID detector 4.
  • the first fuel gas check valve 55 is provided in the first fuel gas flow path 53
  • the second fuel gas check valve 56 is provided in the second fuel gas flow path 54. Therefore, when replacing the fuel gas cylinders 10a, 10b, the fuel gas can be prevented from flowing back through the first fuel gas flow path 53 or the second fuel gas flow path 54 due to the pressure difference between the first fuel gas cylinder 10a and the second fuel gas cylinder 10b. As a result, problems caused by backflow (such as fuel gas leakage) can be eliminated.
  • the first supporting gas flow path 63 is provided with the first supporting gas check valve 65
  • the second supporting gas flow path 64 is provided with the second supporting gas check valve 66.
  • the supporting gas when replacing the supporting gas cylinders 11a, 11b, the supporting gas can be prevented from flowing back through the first supporting gas flow path 63 or the second supporting gas flow path 64 due to the pressure difference between the first supporting gas cylinder 11a and the second supporting gas cylinder 11b.
  • problems caused by backflow (such as leakage of combustion support gas) can be eliminated.
  • the supporting gas supply mechanism 6 is configured to be able to supply supporting gas from two supporting gas cylinders 11a, 11b to the FID detector 4, but the supporting gas supply mechanism 6 may also be configured to supply supporting gas from a single supporting gas cylinder to the FID detector 4 (i.e., a configuration with a single supporting gas port).
  • the fuel gas supply mechanism 5 may be configured to supply fuel gas from one fuel gas cylinder to the FID detector 4 (i.e., a configuration with one fuel gas port).
  • the fuel gas backflow prevention mechanism 50 may be provided with an on-off valve, such as a solenoid valve, in each of the first fuel gas flow path 53 and the second fuel gas flow path 54.
  • an on-off valve such as a solenoid valve
  • the combustion supporting gas backflow prevention mechanism 60 may be provided with an on-off valve, such as an electromagnetic valve, in each of the first combustion supporting gas flow path 63 and the second combustion supporting gas flow path 64.
  • an on-off valve such as an electromagnetic valve
  • the gas analyzer 100 of the above embodiment has a built-in fuel gas supply mechanism 5 or a combustion supporting gas supply mechanism 6, but as shown in FIG. 6, the fuel gas supply mechanism 5 may be attached externally to one connection port P1 of the gas analyzer 100. Also, the combustion supporting gas supply mechanism 6 may be attached externally to one connection port P2 of the gas analyzer 100.
  • the gas analyzer 100 may be configured such that a first fuel gas attachment A1 having a first fuel gas port 51 to which the first fuel gas cylinder 10a is connected and a first fuel gas check valve 55 is externally connected to the side wall 101 of the gas analyzer 100.
  • the gas analyzer 100 may be configured such that a second fuel gas attachment A2 having a second fuel gas port 52 to which the second fuel gas cylinder 10b is connected and a second fuel gas check valve 56 is externally connected to the side wall 101 of the gas analyzer 100.
  • the gas analyzer 100 may be configured such that a first auxiliary gas attachment B1 having a first auxiliary gas port 61 to which the first auxiliary gas cylinder 11a is connected and a first auxiliary gas check valve 65 is externally connected to the side wall 101 of the gas analyzer 100.
  • the gas analyzer 100 may be configured such that a second auxiliary gas attachment B2 having a second auxiliary gas port 62 to which the second auxiliary gas cylinder 11b is connected and a second auxiliary gas check valve 66 is externally connected to the side wall 101 of the gas analyzer 100.
  • the main test was a road test, but it may be a validation test.
  • This validation test is performed by comparing the measurement accuracy of the on-board exhaust gas analyzer of the above embodiment with the measurement accuracy of a gas analyzer installed in a test room in a bench test using a dynamo such as a chassis dynamo.
  • the gas analyzer 100 may include a methane concentration meter 7 that measures the concentration of methane contained in the sample gas in addition to the FID detector 4.
  • a methane concentration meter 7 for example, a QCL-IR meter using a mid-infrared laser spectroscopy (QCL-IR) method, an IRLAM meter using an infrared laser absorption modulation (IRLAM) method, a combination of a non-methane cutter that cuts out hydrocarbon components other than methane and an FID meter, or an FTIR meter, etc. can be used.
  • the gas analyzer 100 may further include a concentration calculation unit 8 that calculates the concentration of non-methane hydrocarbons by subtracting the methane concentration obtained by the methane concentration meter 7 from the total hydrocarbon concentration obtained by the FID detector 4.
  • the concentration calculation unit 8 may be configured by the information processing unit COM of the above embodiment.

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Abstract

本発明は、水素炎イオン化検出装置における水素炎を失火させることなく、燃料ガスボンベを交換する燃料ガス供給機構であり、第１燃料ガスボンベ１０ａが接続される第１燃料ガスポート５１と、第２燃料ガスボンベ１０ｂが接続される第２燃料ガスポート５２と、第１燃料ガスポート５１及びＦＩＤ検出器４を接続する第１燃料ガス流路５３と、第２燃料ガスポート５２及びＦＩＤ検出器４を接続する第２燃料ガス流路５４と、第１燃料ガス流路５３から第２燃料ガス流路５４への逆流、又は、第２燃料ガス流路５４から第１燃料ガス流路５３への逆流を防止する燃料ガス逆流防止機構５０とを備える。

Description

ガス分析装置、燃料ガス供給機構、及び、ガス分析方法
　本発明は、ガス分析装置、燃料ガス供給機構、及び、ガス分析方法に関するものである。
　従来、車両に搭載されて、当該車両から排出される排ガスの成分濃度を測定する車載型排ガス分析装置には、特許文献１に示すように、排ガス及び燃料ガスを混合して燃焼させ、その際に生じるイオン電流を検出することで例えば全炭化水素（ＴＨＣ）の濃度を測定する水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ検出器）が設けられている。
特開２００６－２８４５０２号公報
　ところで、近年では、例えば各国の排ガス規制（欧州のＥＵＲＯ７等）により、路上走行試験における測定対象成分が増えており、それら測定対象成分を測定するために車載型排ガス分析装置が大型化し、車両の積載量が増える傾向にある。特に、ＴＨＣの濃度を測定するＦＩＤ検出器では、水素炎燃焼のために燃料ガスを供給する燃料ガスボンベを車載しなければならない。
　ここで、車両の荷室サイズの制約や積載量増大による排ガスへの影響を低減するために、積載量を減らしたいという要求がある。特に、ＦＩＤ検出器に関して言えば、積載量を減らすために、燃料ガスボンベを小型化することが考えられる。
　しかしながら、小型の燃料ガスボンベでは、燃料ガスの供給時間が短くなってしまい、排ガス分析装置の暖機運転等の試験準備から本試験（路上走行試験）までの１回の試験でボンベ交換が必要となってしまう。例えば、０．７Ｌ容器（充填圧力：９．８ＭＰａ）の小型ボンベを用いた場合には、燃料ガスの供給時間は５～８時間程度であり、暖機運転等の試験準備から本試験までを最短で４時間と想定した場合であっても、基本的に１回の試験でボンベ交換が必要となる。
　ここで、試験毎に燃料ガスボンベを交換するコストを考慮すると、小型の燃料ガスボンベを本試験専用として複数回の路上走行試験で使用し、暖機運転等の試験準備は別の大型の燃料ガスボンベを用いることが考えられる。ところが、従来のガス分析装置では燃料ガス供給ポートが１つしか設けられておらず、暖機運転等の試験準備と、本試験とで燃料ガスボンベを交換した場合、ＦＩＤ検出器への燃料ガスの供給が一時的に止まってしまう。そうすると、ＦＩＤ検出器の水素炎が失火してしまい、また、再着火後に追加で暖機運転が必要となってしまう。
　そこで、本発明は、上述したような問題に鑑みてなされたものであり、水素炎イオン化検出器における水素炎を失火させることなく、燃料ガスボンベを交換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、サンプルガスに含まれる炭化水素成分を分析するガス分析装置であって、前記炭化水素成分を測定する水素炎イオン化検出器と、前記水素炎イオン化検出器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給機構とを備え、前記燃料ガス供給機構は、第１燃料ガスボンベが接続される第１燃料ガスポートと、第２燃料ガスボンベが接続される第２燃料ガスポートと、前記第１燃料ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第１燃料ガス流路と、前記第２燃料ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第２燃料ガス流路と、前記第１燃料ガス流路から前記第２燃料ガス流路への逆流、又は、前記第２燃料ガス流路から前記第１燃料ガス流路への逆流を防止する燃料ガス逆流防止機構とを備えることを特徴とする。
　このようなガス分析装置であれば、燃料ガス供給機構が、第１燃料ガスボンベが接続される第１燃料ガスポートと、第２燃料ガスボンベが接続される第２燃料ガスポートとを有しているので、２つの燃料ガスボンベから燃料ガスを水素炎イオン化検出器に供給することができる。その結果、水素炎イオン化検出器への燃料ガスの供給を止めることなく、つまり、水素炎イオン化検出器における水素炎を失火させることなく、一方の燃料ガスボンベから他方の燃料ガスボンベに交換することができる。
　特に本発明では、第１燃料ガス流路から第２燃料ガス流路への逆流、又は、第２燃料ガス流路から第１燃料ガス流路への逆流を防止する燃料ガス逆流防止機構を設けているので、燃料ガスボンベを交換する際に、第１燃料ガスボンベと第２燃料ガスボンベとの圧力差によって、第１燃料ガス流路又は第２燃料ガス流路を燃料ガスが逆流することを防止できる。その結果、逆流により生じる不具合（例えば燃料ガスの漏洩等）を解消することができる。
　燃料ガス逆流防止機構の具体的な実施の態様としては、前記燃料ガス逆流防止機構は、前記第１燃料ガス流路に設けられ、前記第２燃料ガス流路から前記第１燃料ガス流路への逆流を防止する第１燃料ガス逆止弁と、前記第２燃料ガス流路に設けられ、前記第１燃料ガス流路から前記第２燃料ガス流路への逆流を防止する第２燃料ガス逆止弁とを備えることが考えられる。
　この構成であれば、各燃料ガス流路に逆止弁を設けるという簡単な構成により、第１燃料ガス流路から第２燃料ガス流路への逆流、及び、第２燃料ガス流路から第１燃料ガス流路への逆流を防止することができる。
　本発明において、前記ガス分析装置の試験準備中は、前記第１燃料ガスポートに前記第１燃料ガスボンベが接続され、前記試験準備の終了後に、前記第２燃料ガスポートに前記第２燃料ガスボンベが接続されるとともに、前記第１燃料ガスポートから前記第１燃料ガスボンベが取り外され、その後、前記ガス分析装置を用いた前記サンプルガスの本試験が開始される。
　また、本発明は、試験準備中と本試験とで燃料ガスボンベが交換される構成であり、前記ガス分析装置の試験準備中は、前記第１燃料ガスボンベを備え、前記ガス分析装置を用いた前記サンプルガスの本試験中は、前記第２燃料ガスボンベを備えることが望ましい。
　また、本発明のガス分析装置は、前記水素炎イオン化検出器に助燃ガスを供給する助燃ガス供給機構とを備え、前記助燃ガス供給機構は、第１助燃ガスボンベが接続される第１助燃ガスポートと、第２助燃ガスボンベが接続される第２助燃ガスポートと、前記第１助燃ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第１助燃ガス流路と、前記第２助燃ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第２助燃ガス流路と、前記第１助燃ガス流路から前記第２助燃ガス流路への逆流、又は、前記第２助燃ガス流路から前記第１助燃ガス流路への逆流を防止する助燃ガス逆流防止機構とを備えることが望ましい。
　この構成であれば、２つの助燃ガスボンベから助燃ガスを水素炎イオン化検出器に供給することができる。その結果、水素炎イオン化検出器への助燃ガスの供給を止めることなく、つまり、水素炎イオン化検出器における水素炎を失火させることなく、一方の助燃ガスボンベから他方の助燃ガスボンベに交換することができる。
　特に本発明では、第１助燃ガス流路から第２助燃ガス流路への逆流、又は、第２助燃ガス流路から第１助燃ガス流路への逆流を防止する助燃ガス逆流防止機構を設けているので、助燃ガスボンベを交換する際に、第１助燃ガスボンベと第２助燃ガスボンベとの圧力差によって、第１助燃ガス流路又は第２助燃ガス流路を助燃ガスが逆流することを防止できる。その結果、逆流により生じる不具合（例えば助燃ガスの漏洩等）を解消することができる。
　助燃ガス逆流防止機構の具体的な実施の態様としては、前記助燃ガス逆流防止機構は、前記第１助燃ガス流路に設けられ、前記第２助燃ガス流路から前記第１助燃ガス流路への逆流を防止する第１助燃ガス逆止弁と、前記第２助燃ガス流路に設けられ、前記第１助燃ガス流路から前記第２助燃ガス流路への逆流を防止する第２助燃ガス逆止弁とを備えることが考えられる。
　この構成であれば、各助燃ガス流路に逆止弁を設けるという簡単な構成により、第１助燃ガス流路から第２助燃ガス流路への逆流、及び、第２助燃ガス流路から第１助燃ガス流路への逆流を防止することができる。
　また、本発明の効果をより一層顕著にするためには、本発明のガス分析装置は、車両に搭載されて、当該車両からの排ガスに含まれる炭化水素成分を分析する車両搭載型のものであることが望ましい。
　この構成であれば、路上走行試験前の暖機運転等の試験準備と、路上走行試験である本試験とで燃料ガスボンベ又は助燃ガスボンベを交換して、試験を行うことができる。
　さらに、本発明に係るガス分析装置は、前記サンプルガスに含まれるメタンの濃度を測定するメタン濃度計と、前記水素炎イオン化検出器により得られた全炭化水素濃度から前記メタン濃度を差し引いてノンメタンハイドロカーボンの濃度を算出する濃度算出部とをさらに備えることが望ましい。
　また、本発明に係る燃料ガス供給機構は、サンプルガスに含まれる炭化水素成分を測定する水素炎イオン化検出器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給機構であって、第１燃料ガスボンベが接続される第１燃料ガスポートと、第２燃料ガスボンベが接続される第２燃料ガスポートと、前記第１燃料ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第１燃料ガス流路と、前記第２燃料ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第２燃料ガス流路と、前記第１燃料ガス流路から前記第２燃料ガス流路への逆流、又は、前記第２燃料ガス流路から前記第１燃料ガス流路への逆流を防止する燃料ガス逆流防止機構とを備えることを特徴とする。
　また、本発明に係るガス分析方法は、上述したガス分析装置を用いたガス分析方法であって、前記ガス分析装置の試験準備中は、前記第１燃料ガスポートに接続された前記第１燃料ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記燃料ガスを供給し、前記ガス分析装置を用いた前記サンプルガスの本試験中は、前記第２燃料ガスポートに接続された前記第２燃料ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記燃料ガスを供給することを特徴とする。
　さらに、本発明に係るガス分析方法は、上述したガス分析装置を用いたガス分析方法であって、前記ガス分析装置の試験準備中は、前記第１燃料ガスポートに接続された前記第１燃料ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記燃料ガスを供給し、第１助燃ガスポートに接続された前記助燃ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記助燃ガスを供給し、前記ガス分析装置を用いた前記サンプルガスの本試験中は、前記第２燃料ガスポートに接続された前記第２燃料ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記燃料ガスを供給し、前記第２助燃ガスポートに接続された前記第２助燃ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記助燃ガスを供給することを特徴とする。
　前記本試験は、路上走行試験であることが望ましい。
　この構成であれば、路上走行試験前の暖機運転等の試験準備と、路上走行試験である本試験とで燃料ガスボンベ又は助燃ガスボンベを交換して、試験を行うことができる。
　前記第２ポートに接続される前記燃料ガスボンベの内容量は１Ｌ（リットル）以下であることが望ましい。
　この構成であれば、小型の燃料ガスボンベを用いることができ、車両への積載量を減らすことができる。
　以上に述べた本発明によれば、水素炎イオン化検出装置における水素炎を失火させることなく、燃料ガスボンベを交換することができる。
本発明の一実施形態に係るガス分析装置の全体模式図である。 同実施形態のＦＩＤ検出器に接続される流体回路図である。 同実施形態の暖機運転時の状態を示すガス分析装置の全体模式図である。 同実施形態の路上走行試験（本試験）時の状態を示すガス分析装置の全体模式図である。 同実施形態の試験手順を示すフローチャートである。 変形実施形態のＦＩＤ検出器に接続される流体回路図である。 変形実施形態における燃料ガスポート及び助燃ガスポートの構成を示す模式図である。 変形実施形態のガス分析装置の全体模式図である。
＜本発明の一実施形態＞
　以下に、本発明に係るガス分析装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
　なお、以下に示すいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
＜１．ガス分析装置の構成＞
　本実施形態のガス分析装置１００は、例えば自動車等の車両ＶＨに搭載されて、当該車両ＶＨから排出される排ガスの成分濃度を測定するものである。なお、車載型排ガス分析装置１００は、実路走行試験（Ｒｅａｌ　Ｄｒｉｖｉｎｇ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ；ＲＤＥ）に用いることができる。
　この車載型排ガス分析装置１００は、車両ＶＨのエンジンＥに連結された排気管ＥＨから排出される排ガスの全部又は一部を採取するサンプリング管ＳＰなどの排ガス採取機構２００で採取された排ガスの成分濃度を測定するものであり、当排ガス採取機構２００により採取された排ガスは加熱管ＨＰにより所定の温度に加熱又は維持されて車載型排ガス分析装置１００に導入される。
　具体的にガス分析装置１００は、図１に示すように、サンプルガスである排ガス中の、例えば一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯＸ）、メタン（ＣＨ４）、又は全炭化水素（ＴＨＣ）等の測定対象成分を分析するものである。本実施形態のガス分析装置１００は、非分散赤外線吸収（ＮＤＩＲ）法を用いたＮＤＩＲ検出器２と、化学発光（ＣＬＤ）法（ケミルミネッセンス法）を用いたＣＬＤ検出器３と、水素炎イオン化（ＦＩＤ）法を用いたＦＩＤ検出器４とを備えている。なお、本実施形態では、ＮＤＩＲ検出器２、ＣＬＤ検出器３及びＦＩＤ検出器４を有しているが、排ガス検出器としてＦＩＤ検出器４のみを有するものであっても良い。
　ＮＤＩＲ検出器２は、排ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度を連続測定するものである。ＣＬＤ検出器３は、排ガスに含まれるＮＯＸ又は一酸化窒素（ＮＯ）の濃度を連続測定するものである。ＦＩＤ検出器４は、排ガスに含まれるメタン（ＣＨ４）又は全炭化水素（ＴＨＣ）の濃度を連続測定するものである。その他、車載型排ガス分析装置１００には、測定対象成分に応じて種々の分析器を備えさせることができる。例えば、磁気圧（ＰＭＤ）法を用いたＰＭＤ計、フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ）法を用いたＦＴＩＲ計、中赤外レーザ分光（ＱＣＬ－ＩＲ）法を用いたＱＣＬ－ＩＲ計等である。
　なお、これらの分析計２～４により得られた分析データは、情報処理部ＣＯＭに出力されて、当該情報処理部ＣＯＭにより、分析データの処理、記録又は表示がされる。また、上記の複数の分析器はそれぞれ別体で設けられたものであってもよい。
　そして、本実施形態のガス分析装置１００では、図２に示すように、排ガスが流れる排ガス流路ＭＬに設けられたＦＩＤ検出器４と、ＦＩＤ検出器４に水素炎の燃料となる燃料ガスを供給する燃料ガス供給機構５と、ＦＩＤ検出器４に燃料ガスの燃焼を助けるための助燃ガスを供給する助燃ガス供給機構６とを備えている。なお、本実施形態では、燃料ガスは、ヘリウム又は窒素と水素とが混合されて水素濃度が４０％±２％又は４０％±１％とされた混合ガスであり、助燃ガスが空気（酸素ガス）である。
＜２．燃料ガス供給機構５＞
　燃料ガス供給機構５は、２つの燃料ガスボンベ１０ａ、１０ｂから燃料ガスをＦＩＤ検出器４に供給可能に構成されている。
　具体的に燃料ガス供給機構５は、第１燃料ガスボンベ１０ａが接続される第１燃料ガスポート５１と、第２燃料ガスボンベが接続される第２燃料ガスポート５２と、第１燃料ガスポート５１及びＦＩＤ検出器４を接続する第１燃料ガス流路５３と、第２燃料ガスポート５２及びＦＩＤ検出器４を接続する第２燃料ガス流路５４とを有している。
　第１燃料ガスポート５１は、例えば暖機運転等の試験準備時に第１燃料ガスボンベ１０ａが接続されるものであり、第１燃料ガスボンベ１０ａが取り外された際に、図示しない閉止構造によりポートの開口が閉止し、第１燃料ガス流路５３内のガスが外部に漏れ出ない構成とされている。
　第２燃料ガスポート５２は、例えば路上走行試験である本試験時に第２燃料ガスボンベ１０ｂが接続されるものであり、第２燃料ガスボンベ１０ｂが取り外された際に、図示しない閉止構造によりポートの開口が閉止し、第２燃料ガス流路５４内のガスが外部に漏れ出ない構成とされている。
　第１燃料ガス流路５３は、第１燃料ガスポート５１から供給される燃料ガスをＦＩＤ検出器４に供給する流路であり、本実施形態では、排ガスが流れる排ガス流路ＭＬにおいてＦＩＤ検出器４の上流側に接続されている。この第１燃料ガス流路５３には、第２燃料ガス流路５４から第１燃料ガス流路５３への逆流を防止する燃料ガス逆流防止機構５０である第１燃料ガス逆止弁５５が設けられている。この第１燃料ガス逆止弁５５は、燃料ガスが第１燃料ガスポート５１に逆流することを防止するものである。
　なお、排ガス流路ＭＬには、例えばキャピラリー又はオリフィス等の流量制御機器ＭＬ１が設けられており、当該流量制御機器ＭＬ１の上流側には、一部の排ガスを排気するためのバイパス流路ＢＬが接続されていても良い。この排ガス流路ＭＬには、排ガス採取機構２００で採取された排ガスの一部が導入される。
　第２燃料ガス流路５４は、第２燃料ガスポート５２から供給される燃料ガスをＦＩＤ検出器４に供給する流路であり、本実施形態では、排ガスが流れる排ガス流路ＭＬにおいてＦＩＤ検出器４の上流側に接続されている。この第２燃料ガス流路５４には、第１燃料ガス流路５３から第２燃料ガス流路５４への逆流を防止する燃料ガス逆流防止機構５０である第２燃料ガス逆止弁５６が設けられている。この第２燃料ガス逆止弁５６は、燃料ガスが第２燃料ガスポート５２に逆流することを防止するものである。
　本実施形態の第１燃料ガス流路５３及び第２燃料ガス流路５４は、第１燃料ガス逆止弁５５及び第２燃料ガス逆止弁５６の下流側で合流しており、その合流流路５Ａが排ガス流路ＭＬに接続されている。つまり、ＦＩＤ検出器４には、排ガス及び燃料ガスの混合ガスが供給される。この合流流路５Ａには、例えばキャピラリー又はオリフィス等の流量制御機器５Ａ１が設けられている。その他、合流流路５Ａには、必要に応じて、開閉弁５Ａ２、圧力調整弁５Ａ３又はフィルタ５Ａ４等が設けられても良い。なお、第１燃料ガス流路５３及び第２燃料ガス流路５４が互いに合流しない場合には、上述した各要素５Ａ１～５Ａ４は、それぞれの流路５３、５４に設けることができる。
＜３．助燃ガス供給機構６＞
　助燃ガス供給機構６は、２つの助燃ガスボンベ１１ａ、１１ｂから助燃ガスをＦＩＤ検出器４に供給可能に構成されている。
　具体的に助燃ガス供給機構６は、第１助燃ガスボンベ１１ａが接続される第１助燃ガスポート６１と、第２助燃ガスボンベ１１ｂが接続される第２助燃ガスポート６２と、第１助燃ガスポート６１及びＦＩＤ検出器４を接続する第１助燃ガス流路６３と、第２助燃ガスポート６２及びＦＩＤ検出器４を接続する第２助燃ガス流路６４とを有している。
　第１助燃ガスポート６１は、例えば暖機運転等の試験準備時に第１助燃ガスボンベ１１ａが接続されるものであり、第１助燃ガスボンベ１１ａが取り外された際に、図示しない閉止構造によりポートの開口が閉止し、第１助燃ガス流路６３内の助燃ガスが外部に漏れ出ない構成とされている。
　第２助燃ガスポート６２は、例えば路上走行試験である本試験時に第２助燃ガスボンベ１１ｂが接続されるものであり、第２助燃ガスボンベ１１ｂが取り外された際に、図示しない閉止構造によりポートの開口が閉止し、第２助燃ガス流路６４内の助燃ガスが外部に漏れ出ない構成とされている。
　第１助燃ガス流路６３は、第１助燃ガスポート６１から供給される助燃ガスをＦＩＤ検出器４に供給する流路であり、本実施形態では、ＦＩＤ検出器４に接続されている。この第１助燃ガス流路６３には、第２助燃ガス流路６４から第１助燃ガス流路６３への逆流を防止する助燃ガス逆流防止機構６０である第１助燃ガス逆止弁６５が設けられている。この第１助燃ガス逆止弁６５は、助燃ガスが第１助燃ガスポート６１に逆流することを防止するものである。
　第２助燃ガス流路６４は、第２助燃ガスポート６２から供給される助燃ガスをＦＩＤ検出器４に供給する流路であり、本実施形態では、ＦＩＤ検出器４に接続されている。この第２助燃ガス流路６４には、第１助燃ガス流路６３から第２助燃ガス流路６４への逆流を防止する助燃ガス逆流防止機構６０である第２助燃ガス逆止弁６６が設けられている。この第２助燃ガス逆止弁６６は、助燃ガスが第２助燃ガスポート６２に逆流することを防止するものである。
　本実施形態の第１助燃ガス流路６３及び第２助燃ガス流路６４は、第１助燃ガス逆止弁６５及び第２助燃ガス逆止弁６６の下流側で合流しており、その合流流路６ＡがＦＩＤ検出器４に接続されている。この合流流路６Ａには、例えばキャピラリー又はオリフィス等の流量制御機器６Ａ１が設けられている。その他、合流流路６Ａには、必要に応じて、開閉弁６Ａ２又は圧力調整弁６Ａ３等が設けられても良い。なお、第１助燃ガス流路６３及び第２助燃ガス流路６４が互いに合流しない場合には、上述した各要素６Ａ１～６Ａ３は、それぞれの流路６３、６４に設けることができる。
＜４．ガス分析方法＞
　本実施形態のガス分析装置１００を用いたガス分析方法について、図３～図５を参照して説明する。
（１）暖機運転等の試験準備
　ガス分析装置１００の暖機運転等の試験準備において、図３及び図５に示すように、第１燃料ガスポート５１に第１燃料ガスボンベ１０ａを接続し、第１助燃ガスポート６１に第１助燃ガスボンベ１１ａを接続する（ステップＳ１）。これにより、第１燃料ガスボンベ１０ａからＦＩＤ検出器４に燃料ガスを供給するとともに、第２助燃ガスボンベ１１ａからＦＩＤ検出器４に助燃ガスを供給して、ＦＩＤ検出器４において水素炎を着火する（ステップＳ２）。ここで、ガス分析装置１００の暖機運転等の試験準備は、路上走行試験前の工程であり、第１燃料ガスボンベ１０ａ及び第１助燃ガスボンベ１１ａは、必ずしも車載する必要ない。そのため、第１燃料ガスボンベ１０ａ及び第１助燃ガスボンベ１１ａは、大容量（大型）のものを用いることができる。
（２）路上走行試験（本試験）
　試験準備が終了すると（ステップＳ３）、図４及び図５に示すように、第２燃料ガスポート５２に第２燃料ガスボンベ１０ｂを接続し、第２助燃ガスポート６２に第２助燃ガスボンベ１１ｂを接続する（ステップＳ４）。それらを接続した後に、第１燃料ガスポート５１から第１燃料ガスボンベ１０ａを取り外し、第１助燃ガスポート６１から第１助燃ガスボンベ１１ａを取り外す（ステップＳ５）。つまり、第１燃料ガスボンベ１０ａから第２燃料ガスボンベ１０ｂに交換する（切り替える）間も、ＦＩＤ検出器４への燃料ガス供給が継続される。また、第１助燃ガスボンベ１１ａから第２助燃ガスボンベ１１ｂに交換する（切り替える）間も、ＦＩＤ検出器４への助燃ガス供給が継続される。ここで、第２燃料ガスボンベ１０ｂ及び第２助燃ガスボンベ１１ｂは、車載されるものであり、また、小容量（小型）のもの（例えば内容量が１Ｌ以下）を用いることができる。
　その後、第２燃料ガスボンベ１０ｂからＦＩＤ検出器４に燃料ガスが供給され、第２助燃ガスボンベ１１ｂからＦＩＤ検出器４に助燃ガスが供給された状態で、路上走行試験が行われる（ステップＳ６）。
＜５．本実施形態の効果＞
　このように構成した本実施形態のガス分析装置１００によれば、燃料ガス供給機構５が、２つの燃料ガスボンベ１０ａ、１０ｂから燃料ガスをＦＩＤ検出器４に供給することができる。その結果、ＦＩＤ検出器４への燃料ガスの供給を止めることなく、つまり、ＦＩＤ検出器４における水素炎を失火させることなく、一方の燃料ガスボンベ１０ａから他方の燃料ガスボンベ１０ｂに交換することができる。
　また、本実施形態によれば、２つの助燃ガスボンベ１１ａ、１１ｂから助燃ガスをＦＩＤ検出器４に供給することができる。その結果、ＦＩＤ検出器４への助燃ガスの供給を止めることなく、つまり、ＦＩＤ検出器４における水素炎を失火させることなく、一方の助燃ガスボンベ１１ａから他方の助燃ガスボンベ１１ｂに交換することができる。
　特に本実施形態では、第１燃料ガス流路５３に第１燃料ガス逆止弁５５を設け、第２燃料ガス流路５４に第２燃料ガス逆止弁５６を設けているので、燃料ガスボンベ１０ａ、１０ｂを交換する際に、第１燃料ガスボンベ１０ａと第２燃料ガスボンベ１０ｂとの圧力差によって、第１燃料ガス流路５３又は第２燃料ガス流路５４を燃料ガスが逆流することを防止できる。その結果、逆流により生じる不具合（例えば燃料ガスの漏洩等）を解消することができる。また、第１助燃ガス流路６３に第１助燃ガス逆止弁６５を設け、第２助燃ガス流路６４に第２助燃ガス逆止弁６６を設けているので、助燃ガスボンベ１１ａ、１１ｂを交換する際に、第１助燃ガスボンベ１１ａと第２助燃ガスボンベ１１ｂとの圧力差によって、第１助燃ガス流路６３又は第２助燃ガス流路６４を助燃ガスが逆流することを防止できる。その結果、逆流により生じる不具合（例えば助燃ガスの漏洩等）を解消することができる。
＜６．その他の実施形態＞
　例えば、助燃ガス供給機構６が２つの助燃ガスボンベ１１ａ、１１ｂからＦＩＤ検出器４に助燃ガスを供給可能に構成しているが、助燃ガス供給機構６は、１つの助燃ガスボンベからＦＩＤ検出器４に助燃ガスを供給する構成（つまり、助燃ガスポートが１つの構成）としても良い。
　また、助燃ガス供給機構６ではなく、燃料ガス供給機構５が、１つの燃料ガスボンベからＦＩＤ検出器４に燃料ガスを供給する構成（つまり、燃料ガスポートが１つの構成）としても良い。
　また、燃料ガス逆流防止機構５０は、前記実施形態の他、第１燃料ガス流路５３及び第２燃料ガス流路５４それぞれに例えば電磁弁などの開閉弁を設けても良い。各燃料ガス流路５３、５４それぞれに設けた開閉弁を開閉させることによって、第１燃料ガス流路５３から第２燃料ガス流路５４への逆流、及び、第２燃料ガス流路５４から第１燃料ガス流路５３への逆流を防止できる。
　また、助燃ガス逆流防止機構６０は、前記実施形態の他、第１助燃ガス流路６３及び第２助燃ガス流路６４それぞれに例えば電磁弁などの開閉弁を設けても良い。各助燃ガス流路６３、６４それぞれに設けた開閉弁を開閉させることによって、第１助燃ガス流路６３から第２助燃ガス流路６４への逆流、及び、第２助燃ガス流路６４から第１助燃ガス流路６３への逆流を防止できる。
　前記実施形態のガス分析装置１００は、燃料ガス供給機構５又は助燃ガス供給機構６が組み込まれたものであったが、図６に示すように、燃料ガス供給機構５は、ガス分析装置１００の１つの接続ポートＰ１に外付けされて用いられるものであっても良い。また、助燃ガス供給機構６は、ガス分析装置１００の１つの接続ポートＰ２に外付けされて用いられるものであっても良い。
　また、ガス分析装置１００は、図７に示すように、第１燃料ガスボンベ１０ａが接続される第１燃料ガスポート５１と第１燃料ガス逆止弁５５とを有する第１燃料ガスアタッチメントＡ１をガス分析装置１００の側壁１０１に外付け接続する構成としても良い。また、ガス分析装置１００は、第２燃料ガスボンベ１０ｂが接続される第２燃料ガスポート５２と第２燃料ガス逆止弁５６とを有する第２燃料ガスアタッチメントＡ２をガス分析装置１００の側壁１０１に外付け接続する構成としても良い。
　また、ガス分析装置１００は、図７に示すように、第１助燃ガスボンベ１１ａが接続される第１助燃ガスポート６１と第１助燃ガス逆止弁６５とを有する第１助燃ガスアタッチメントＢ１をガス分析装置１００の側壁１０１に外付け接続する構成としても良い。また、ガス分析装置１００は、第２助燃ガスボンベ１１ｂが接続される第２助燃ガスポート６２と第２助燃ガス逆止弁６６とを有する第２助燃ガスアタッチメントＢ２をガス分析装置１００の側壁１０１に外付け接続する構成としても良い。
　前記実施形態の本試験は、路上走行試験であったが、バリデーション試験であっても良い。このバリデーション試験は、例えばシャシダイナモ等のダイナモを用いた台上試験において、前記実施形態の車載型排ガス分析装置の測定精度を、試験室に備え付けられたガス分析装置の測定精度と比較することにより行う。
　さらに、ガス分析装置１００は、図８に示すように、ＦＩＤ検出器４とは別に、サンプルガスに含まれるメタンの濃度を測定するメタン濃度計７を備えていても良い。メタン濃度計７としては、例えば中赤外レーザ分光（ＱＣＬ－ＩＲ）法を用いたＱＣＬ－ＩＲ計、赤外レーザ吸収変調法（Infrared Laser Absorption Modulation：ＩＲＬＡＭ）を用いたＩＲＬＡＭ計、メタン以外の炭化水素成分をカットするノンメタンカッタ及びＦＩＤ計の組み合わせ、又は、ＦＴＩＲ計等を用いることができる。この構成において、ガス分析装置１００は、ＦＩＤ検出器４により得られた全炭化水素濃度からメタン濃度計７により得られたメタン濃度を差し引いて、ノンメタンハイドロカーボンの濃度を算出する濃度算出部８をさらに備えていても良い。なお、濃度算出部８は、前記実施形態の情報処理部ＣＯＭにより構成することができる。
　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、水素炎イオン化検出器における水素炎を失火させることなく、燃料ガスボンベを交換することができる。
１００・・・ガス分析装置
４　　・・・水素炎イオン化検出器
５　　・・・燃料ガス供給機構
１０ａ・・・第１燃料ガスボンベ
１０ｂ・・・第２燃料ガスボンベ
５１　・・・第１燃料ガスポート
５２　・・・第２燃料ガスポート
５３　・・・第１燃料ガス流路
５４　・・・第２燃料ガス流路
５０　・・・燃料ガス逆流防止機構
５５　・・・第１燃料ガス逆止弁
５６　・・・第２燃料ガス逆止弁
６　　・・・助燃ガス供給機構
１１ａ・・・第１助燃ガスボンベ
１１ｂ・・・第２助燃ガスボンベ
６１　・・・第１助燃ガスポート
６２　・・・第２助燃ガスポート
６３　・・・第１助燃ガス流路
６４　・・・第２助燃ガス流路
６０　・・・助燃ガス逆流防止機構
６５　・・・第１助燃ガス逆止弁
６６　・・・第２助燃ガス逆止弁
７　　・・・メタン濃度計
８　　・・・濃度算出部

Claims (13)

  1. 　サンプルガスに含まれる炭化水素成分を分析するガス分析装置であって、
    　前記炭化水素成分を測定する水素炎イオン化検出器と、
    　前記水素炎イオン化検出器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給機構とを備え、
    　前記燃料ガス供給機構は、
    　　第１燃料ガスボンベが接続される第１燃料ガスポートと、
    　　第２燃料ガスボンベが接続される第２燃料ガスポートと、
    　　前記第１燃料ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第１燃料ガス流路と、
    　　前記第２燃料ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第２燃料ガス流路と、
    　　前記第１燃料ガス流路から前記第２燃料ガス流路への逆流、又は、前記第２燃料ガス流路から前記第１燃料ガス流路への逆流を防止する燃料ガス逆流防止機構とを備える、ガス分析装置。
  2. 　前記燃料ガス逆流防止機構は、
    　　前記第１燃料ガス流路に設けられ、前記第２燃料ガス流路から前記第１燃料ガス流路への逆流を防止する第１燃料ガス逆止弁と、
    　　前記第２燃料ガス流路に設けられ、前記第１燃料ガス流路から前記第２燃料ガス流路への逆流を防止する第２燃料ガス逆止弁とを備える、請求項１に記載のガス分析装置。
  3. 　前記ガス分析装置の試験準備中は、前記第１燃料ガスポートに前記第１燃料ガスボンベが接続され、前記試験準備の終了後に、前記第２燃料ガスポートに前記第２燃料ガスボンベが接続されるとともに、前記第１燃料ガスポートから前記第１燃料ガスボンベが取り外され、その後、前記ガス分析装置を用いた前記サンプルガスの本試験が開始される、請求項１又は２に記載のガス分析装置。
  4. 　前記ガス分析装置の試験準備中は、前記第１燃料ガスボンベを備え、
    　前記ガス分析装置を用いた前記サンプルガスの本試験中は、前記第２燃料ガスボンベを備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載のガス分析装置。
  5. 　前記水素炎イオン化検出器に助燃ガスを供給する助燃ガス供給機構とを備え、
    　前記助燃ガス供給機構は、
    　　第１助燃ガスボンベが接続される第１助燃ガスポートと、
    　　第２助燃ガスボンベが接続される第２助燃ガスポートと、
    　　前記第１助燃ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第１助燃ガス流路と、
    　　前記第２助燃ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第２助燃ガス流路と、
    　　前記第１助燃ガス流路から前記第２助燃ガス流路への逆流、又は、前記第２助燃ガス流路から前記第１助燃ガス流路への逆流を防止する助燃ガス逆流防止機構とを備える、請求項１乃至４の何れか一項に記載のガス分析装置。
  6. 　前記助燃ガス逆流防止機構は、
    　　前記第１助燃ガス流路に設けられ、前記第２助燃ガス流路から前記第１助燃ガス流路への逆流を防止する第１助燃ガス逆止弁と、
    　　前記第２助燃ガス流路に設けられ、前記第１助燃ガス流路から前記第２助燃ガス流路への逆流を防止する第２助燃ガス逆止弁とを備える、請求項５に記載のガス分析装置。
  7. 　車両に搭載されて、当該車両からの排ガスに含まれる炭化水素成分を分析する車両搭載型のものである、請求項１乃至６の何れか一項に記載のガス分析装置。
  8. 　前記サンプルガスに含まれるメタンの濃度を測定するメタン濃度計と、
    　前記水素炎イオン化検出器により得られた全炭化水素濃度から前記メタン濃度を差し引いてノンメタンハイドロカーボンの濃度を算出する濃度算出部とをさらに備える、請求項１乃至７の何れか一項に記載のガス分析装置。
  9. 　サンプルガスに含まれる炭化水素成分を測定する水素炎イオン化検出器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給機構であって、
    　第１燃料ガスボンベが接続される第１燃料ガスポートと、
    　第２燃料ガスボンベが接続される第２燃料ガスポートと、
    　前記第１燃料ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第１燃料ガス流路と、
    　前記第２燃料ガスポート及び前記水素炎イオン化検出器を接続する第２燃料ガス流路と、
    　前記第１燃料ガス流路から前記第２燃料ガス流路への逆流、又は、前記第２燃料ガス流路から前記第１燃料ガス流路への逆流を防止する燃料ガス逆流防止機構とを備える、燃料ガス供給機構。
  10. 　請求項１乃至８の何れか一項に記載のガス分析装置を用いたガス分析方法であって、
    　前記ガス分析装置の試験準備中は、前記第１燃料ガスポートに接続された前記第１燃料ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記燃料ガスを供給し、
    　前記ガス分析装置を用いた前記サンプルガスの本試験中は、前記第２燃料ガスポートに接続された前記第２燃料ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記燃料ガスを供給する、ガス分析方法。
  11. 　請求項５に記載のガス分析装置を用いたガス分析方法であって、
    　前記ガス分析装置の試験準備中は、前記第１燃料ポートに接続された前記第１燃料ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記燃料ガスを供給し、第１助燃ガスポートに接続された前記助燃ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記助燃ガスを供給し、
    　前記ガス分析装置を用いた前記サンプルガスの本試験中は、前記第２燃料ガスポートに接続された前記第２燃料ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記燃料ガスを供給し、前記第２助燃ガスポートに接続された前記第２助燃ガスボンベから前記水素炎イオン化検出器に前記助燃ガスを供給する、ガス分析方法。
  12. 　前記本試験は、路上走行試験である、請求項１０又は１１に記載のガス分析方法。
  13. 　前記第２燃料ガスポートに接続される前記燃料ガスボンベの内容量は１Ｌ以下である、請求項１０乃至１２の何れか一項に記載のガス分析方法。

     
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1077828A (ja) * 1996-09-04 1998-03-24 Denso Corp 排気微粒子浄化装置
JP2001281138A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Shimadzu Corp フレーム式原子吸光分光光度計
JP2003057221A (ja) * 2001-08-13 2003-02-26 Showa Kankyo Engineering Kk 焼却炉排ガス中の有害大気汚染物質の連続分析方法及び装置
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1077828A (ja) * 1996-09-04 1998-03-24 Denso Corp 排気微粒子浄化装置
JP2001281138A (ja) * 2000-03-30 2001-10-10 Shimadzu Corp フレーム式原子吸光分光光度計
JP2003057221A (ja) * 2001-08-13 2003-02-26 Showa Kankyo Engineering Kk 焼却炉排ガス中の有害大気汚染物質の連続分析方法及び装置
JP2020095013A (ja) * 2018-12-12 2020-06-18 株式会社堀場製作所 排ガス分析装置、排ガス分析方法、及び補正式作成方法

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