JPH0523712B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アルデヒドの分析方法に関し、例え
ば、内燃機関の排気に含まれるアルデヒド成分の
検出に用いる方法である。 ［従来の技術］ 従来、内燃機関等から排出される排気中のホル
ムアルデヒドの濃度（量）を簡便・迅速に分析で
きる方法として、内燃機関の排気を試料ガスとし
て、分離管にてホルムアルデヒドを分離し、この
量をイオン化検出手段の一つである水素炎イオン
化検出器にて、検出する方法が知られている（特
公昭56−5340号）。この場合、標準ガスとして必
要な既知濃度のホルムアルデヒドは、ホルマリン
蒸気又はメタアルデヒド気化等により得ていた。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、現実には、これらの物質を用いた場
合、ホルムアルデヒドの発生濃度が温度、圧力又
はホルマリン中のホルムアルデヒド濃度によつて
敏感に変化したり、ホルムアルデヒドが高吸着性
のため、ガス発生部、希釈部、分析装置への導入
管すべてに渡つて加熱等の吸着防止対策が不可欠
となる。これでは、簡便な装置とは言えず、操作
も困難で携帯性にも欠ける装置となつていた。
又、ホルムアルデヒドの性質上、シリンダ入りの
圧縮ガスとしても供給できず、標準ガスとしての
ホルムアルデヒドの調整は困難であつた。 そのため、迅速な測定が必要な場合や、屋外で
の測定又は、車両に積載しての測定に不適切であ
つた。 発明の構成 そこで、本発明は、上記問題点を解決すること
を目的とし、次のような構成を採用した。 ［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明の要旨とするところは、第１図に
例示するごとく、 試料ガスを分離手段にて、アルデヒドと他の成
分とに分離し（P1）、該アルデヒドをメタンに還
元し（P2）、イオン化検出手段にて該メタンの量
を検出する（P3）とともに、該量を標準ガスの
検出量と比較することにより、上記試料ガス中の
アルデヒドの量を検出する（P4、P5）アルデヒ
ドの分析方法において、 標準ガスとしてメタンを用いることを特徴とす
るアルデヒドの分析方法にある。 ここで、「イオン化検出手段とは」とは水素炎、
光線、放電、放射線又は電子衝撃などにより、試
料ガスをイオン化した後、試料ガスの電気伝導性
等の測定により該イオン化の状態を検出し、特定
物質の量を検出するものである。また、本発明は
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等の各種の
アルデヒドに適用できる。 ［作用］ メタンはアルデヒドのように、吸着性を示さ
ず、かつシリンダガスとして、供給できるため、
分析装置に供給する場合の圧力を調整するだけで
よいので、特に複雑で微妙な装置が必要なくな
り、コンパクト化する。また、供給量が測定量に
精密に反映し、その検出値を基準とする試料側の
ガスも精密な測定値が得られる。 次に、本発明の実施例を説明する。本発明はこ
れらに限られるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲の種々の態様のものが含まれる。 ［実施例］ 第２図は、本発明の一実施例が適用されるホル
ムアルデヒド分析装置のシステム構成図である。 本分析装置の主な構成は、分析部１と制御部３
とから構成されている。 分析部１は、各種のガス通路の連通・遮断を行
う二つのバルブ５，７と、所定量のガスを計量す
る計量管９と、ガスをビーズ状充填剤を透過させ
て各成分に分離するための二つの分離器１１，１
３と、ガス圧安定化のための二つのガス流動抵抗
器１５，１７と、ホルムアルデヒドを還元しメタ
ンガスにするニツケル触媒等が収納されている還
元触媒反応器１９と、メタンガスを水素炎中に導
き、該水素炎中の電気伝導度を測定し、その結果
を制御部３へ出力する水素炎イオン化検出器２１
と、を備えている。該分析部１は、90°〜100℃の
恒温状態に保持されている。 上記バルブ５，７の内、第１バルブ５は、２位
置10方弁であり、回転装置を２箇所持ち、その状
態は実線と点線とで示され、Ａ〜Ｊの10個所のポ
ートの結合状態にて表現されている。 又、第２バルブ７は、２位置６方弁であり、回
転位置を２箇所持ち、その状態は実線と点線とで
示され、Ｌ〜Ｑの６箇所のポートの結合状態にて
表現されている。 上記両バルブ５，７は、各々駆動装置２３，２
５により、その回転位置が移動し、任意の二位置
を切り替えて設定できる。該駆動装置２３，２５
はステツピングモータや電磁ソノイド等が用いら
れる。 第１バルブ５のポートＡは、流動抵抗器１５を
介して排気孔２７に連通している。ポートＢは、
第１の分離器を介してポートＨと連通している。
ポートＣは、計量管９を介してポートＦと連通し
ている。ポートＤは排気孔２９に連通している。
ポートＥは、試料ガスの流入孔３０に連通してい
る。ポートＦは、計量管９を介してポートＣと連
通している。ポートＧは、キヤリアガスである窒
素ガスの流入孔３１と連通している。ポートＨ
は、第１の分離器を介してポートＢと連通してい
る。ポートＩは、第２バルブ７のポートＰと連通
している。ポートＪは、第２バルブ７のポートＯ
と連通している。 一方、第２バルブ７のポートＬは、隣接するポ
ートＱと連通している。ポートＭは、第２分離器
１３に連通されている。ポートＮは、流動抵抗器
１７を介して、キヤリアガスである窒素ガスの流
入孔３３と連通している。ポートＯは、上述のご
とく第１バルブ５のポートＪに連通され、ポート
Ｐは、第１バルブ５のポートＩに連通されてい
る。ポートＱは、隣接するポートＬと連通してい
る。 上記第２分離器１３は、第２バルブのポートＭ
からのガスを分離後、還元触媒反応器１９に送り
込む。該ガスは該反応器１９内のニツケル触媒に
より還元される。還元用の水素ガスは、流入孔３
５から導入され、上記反応器１９の直前で、第２
分離器１３からのガスと混合する。混合される水
素は還元に必要な量以上に過剰に供給されている
ので、反応器１９からでたガスは還元されたガス
と水素との混合物である。そのため水素炎イオン
化検出器２１では、更に流入孔３７からの空気の
供給のみで、水素炎２１ａを発生させることがで
きる。該水素炎２１ａ中の伝導度は測定器２１ｂ
により、測定され、更にその信号は増幅されて、
制御部３に出力される。 上記流入孔３０，３１，３３，３５，３７に
は、各々試料ガス、窒素ガス、水素ガス又は空気
が、安定した測定のために、圧力調節弁３９，４
１，４３，４５にて圧力を調節されて流入してい
る。窒素ガスと水素ガスはボンベ４７，４９にて
供給される。試料ガス側の上記圧力調節弁３９に
は、直接に試料ガスと、メタンガスボンベ５１か
ら標準ガスとしてのメタンガスとが供給される。
上記圧力調節弁４５には、直接に空気が供給され
る。 次に、制御部３は、基本的にはマイクロコンピ
ユータからなり、詳細には次なる構成からなる。
即ち、上記水素炎イオン化検出器２１及びキーボ
ード５３より出力される信号データを制御プログ
ラムに従つて入力及び演算処理するとともに、上
記各バルブ５，７の切替用駆動装置２３，２５、
CRT５５及びプリンタ５７を作動制御するため
の制御信号の出力処理を行うセントラルプロセツ
シングユニツト（以下単にCPUという）３ａ、
前記制御プログラム及び初期データが格納される
リードオンリメモリ（以下単にROMという）３
ｂ、 演算制御に必要なデータが読み書きされるラン
ダムアクセスメモリ（以下単にRAMという）３
ｃ、CPU３ａの演算処理等の必要に応じて計時
を行つているタイマ３ｄ、 上記水素炎イオン化検出器２１及びキーボード
５３からの信号の制御部３への入力を介在する入
力ポート３ｅ、 制御部３からの制御信号の上記切替用駆動装置
２３，２５、CRT５５及びプリンタ５７への出
力を介在する出力ポート３ｆ、 制御部３内の各種信号の伝達を介在しているバ
スライン３ｇ、 から構成されている。 制御部３はこのように構成されていることによ
り、ホルムアルデヒドの自動測定と結果の出力と
を実施している。 次に上記制御部３にて行われる制御処理につい
て第３図のフローチヤートに基づいて説明する。
本制御ルーチンは円滑な制御を行うのに十分に短
い時間、例えば、50ｍsecで繰り返し実行されて
いる。 まず、制御が開始されると、第３図イのステツ
プ100にて、初期設定がなされる。例えば、制御
の各種変数やフラグ、更にバルブ５，７の初期位
置が設定される。次にステツプ110にて測定モー
ドか否かが判定される。すなわち、キーボード５
３からの指示によつて判定する。測定モード、即
ち、未知の試料ガスを測定する場合はステツプ
120にてフラグＦに“１”が設定される。標準ガ
スを測定する場合は、ステツプ130にてフラグＦ
に“０”が設定される。 ステツプ120またはステツプ130の処理の後、ス
テツプ140にて注意表示がCRT５５から出力され
る。各圧力調節弁３９，４１，４３，４５や水素
炎イオン化検出器２１等の調整を完了させること
を測定者に指示する。こののちステツプ150にて、
完了したとの入力を待つ。入力があるまでは、こ
のまま待機する。完了との指示があれば、ステツ
プ160にて、カウンタＣに“１”を設定する。 次に第３図ロに移り、ステツプ170にて、カウ
ンタＣの値が、チエツクされる。ここでＣ＝“１”
であるので、ステツプ180にて、第１バルブがNo.
２の切り替えモードに設定される。第１バルブの
No.２の切り替えモードとは、第２図で、第１バル
ブの破線で示した状態を言う。即ち、ポートＡと
Ｂとが、ポートＣとＤとが、ポートＥとＦとが、
ポートＧとＨとが、ポートＩとＪとが連通する。 次にステツプ190にて、第２バルブがNo.１のモ
ードに設定される。第２バルブのNo.１のモードと
は、第２図で、第２バルブの実線で示した状態を
言う。即ち、ポートＭとＮとが、ポートＯとＰと
が、ポートＱとＬとが連通する。 このことにより、流入孔３０からのガスが第１
バルブ５のポートＥからＦへ流れ、計量管９に流
入する。最初に計量管９に入つていた、ガスは第
１バルブのポートＣからＤへと流れて、排気孔２
９から排出される。こうして、ガスが計量され
る。他の部分にもガスの流入流出はあるが、最初
の行程では重要でないのでここでは説明を省略す
る。 次にステツプ200にて、カウンタＣが４か否か
が判定される。最初は、Ｃ＝“１”であるので、
次に、ステツプ210が実行される。ここでは、
ROM３ｂ中に、マツプとして、記憶されてい
る、時間ｔ（Ｆ、Ｃ）が経過したか否かが、判定
される。ｔ（Ｆ、Ｃ）は、フラグＦとカウンタＣ
との内容に基づいて、設定されている。 次に、ステツプ220でカウンタＣのインクリメ
ントがなされる。次にステツプ230にてカウンタ
Ｃが“２”か否かが判定される。ここでＣ＝“２”
であるが、ステツプ240にて、フラグＦが０でな
ければ、即ち、Ｆ＝“１”であれば、同様に、ス
テツプ170に戻ることとなる。 フラグＦ＝“０”というのは、測定モードでは
なく、標準ガス（メタン）を、試料ガスの替わり
に用いて測定する較正モードを意味し、その場
合、次の行程が必要なく、それを省略するため
に、再度ステツプ220に戻り、カウンタＣをイン
クリメントする。即ち、Ｃ＝“３”でステツプ170
に戻ることとなる。 次に再度ステツプ170にてカウンタＣの値が判
定される。次は“２”であるので、ステツプ250
の処理が実施され、第１バルブがNo.１の切り替え
モードに設定される。第１バルブのNo.１の切り替
えモードとは、第２図で、第１バルブの実線で示
した状態を言う。即ち、ポートＢとＣとが、ポー
トＤとＥとが、ポートＦとＧとが、ポートＨとＩ
とが、ポートＪとＡとが連通する。 次にステツプ260にて、第２バルブがNo.１のモ
ードに設定される。第２バルブのNo.１のモード
は、前述したとうりである。即ち、ポートＭとＮ
とが、ポートＯとＰとが、ポートＱとＬとが連通
する。 このことにより、流入孔３１からのキヤリアガ
スが第１バルブ５のポートＧからＦへ流れ、計量
管９に流入する。そのため、計量管９に充填され
ていた試料ガスは第１バルブのポートＣからＢへ
と流れて、第１分離器１１へ導入される。該第１
分離器１１内のガスは、第１バルブのポートＨか
らＩへと流れ、更に、第２バルブのポートＰから
Ｏへ、第１バルブのポートＪからＡへと流れて、
排気孔２７から排出される。こうして、試料ガス
が大まかに分離される。このとき、流入孔３０か
ら流入している試料ガスは、第１バルブのポート
ＥからＤへと流れ、排気孔２９から排出される。 次にステツプ200にて、カウンタＣが“４”か
否かが、判定される。ここで、Ｃ＝“２”である
ので、次に、ステツプ210が実行され、時間ｔ
（Ｆ、Ｃ）が経過したか否かが、判定される。 次に、ステツプ220でカウンタＣのインクリメ
ントがなされる。次にステツプ230にてかウンタ
Ｃが“２”か否かが判定される。ここでは“３”
であるので、ステツプ170へ戻る。 次に再度ステツプ170にてカウンタＣの値が判
定される。次は３であるので、ステツプ270の処
理が実施され、第１バルブが前述したNo.１の切り
替えモードに設定される。即ち、ポートＢとＣと
が、ポートＤとＥとが、ポートＦとＧとが、ポー
トＨとＩとが、ポートＪとＡとが連通する。 次にステツプ280にて、第２バルブがNo.２のモ
ードに設定される。第２バルブのNo.２のモードと
は、第２図では、第２バルブの破線で示した状態
を言う。即ち、ポートＬとＭとが、ポートＮとＯ
とが、ポートＰとＱとが連通する。 このことにより、流入孔３１からのキヤリアガ
スが第１バルブ５のポートＧからＦへ、計量管９
からポートＣ、Ｂ、第１分離器１１、ポートＨ、
Ｉから、第２バルブのポートＰからＱ、Ｌ、Ｍへ
と流れて、第２分離器１３に導入される。ここで
第１分離器１１にて既に大まかに分離された試料
ガスが、測定すべき成分、即ち、ホルムアルデヒ
ドと他の成分とにほぼ完全に分離される。 こうして、ホルムアルデヒドがほぼ完全に分離
される。次にステツプ200にて、カウンタＣが
“４”か否かが、判定される。ここで、Ｃ＝“３”
であるので、次に、ステツプ210が実行され、時
間ｔ（Ｆ、Ｃ）が経過したか否かが、判定される。 次に、ステツプ220でカウンタＣのインクリメ
ントがなされる。次にステツプ230にてカウンタ
Ｃが“２”か否かが判定される。ここでは“４”
であるので、再度ステツプ170へ戻る。 次に再度ステツプ170にてカウンタＣの値が判
定される。次は“４”であるので、ステツプ290
の処理が実施され、第１バルブが前述したNo.２の
切り替えモードに設定される。即ち、ポートＡと
Ｂとが、ポートＣとＤとが、ポートＥとＦとが、
ポートＧとＨとが、ポートＩとＪとが連通する。 次にステツプ300にて、第２バルブがNo.１のモ
ードに設定される。第２バルブのNo.１のモード
は、前述したとうりである。即ち、ポートＭとＮ
とが、ポートＯとＰとが、ポートＱとＬとが連通
する。 このことにより、流入孔３３からのキヤリアガ
スが第２バルブ７のポートＮからＭへ流れ、第２
分離器１３へ導入される。該第２分離器１３内の
ガスは、途中、流入孔３５からの水素と混合し、
還元触媒反応器１９に流入する。又第１分離器１
１に残つた成分は、流入孔３１から第１バルブ５
のポートＧ及びＨを経てきたキヤリアガスにてバ
ツクフラツシユされ、第１分離器１１は洗浄され
る。更に、計量管９は第１バルブのポートＥ及び
Ｆを経てきた試料ガスで次の測定のために満たさ
れる。 次にステツプ200にて、カウンタＣが“４”か
否かが判定される。ここで、Ｃ＝“４”であるの
で、次に、第３図ハのステツプ310が実行され、
変数Stに水素炎イオン化検出器２１からの測定値
を記憶する。更に、ステツプ320にて、時間経過
とともに、その測定値が次式により積分される。 SG＝SG＋Δt・St ここでSGが積分値をあらわし、Δtは再度ステ
ツプ310が実行される時間間隔である。 次に時間ｔ（Ｆ、４）が経過したか否かが、判
定される。経過していなければ、再度上記、ステ
ツプ310と320との処理を繰り返す。即ち、時間ｔ
（Ｆ、４）の間、測定とその測定値の積分をする
こととなる。測定・積分が終了すれば、ステツプ
340にて、計算されたSGの値がCRT５５あるい
は必要に応じてプリンタ５７に表示される。ただ
し、ホルムアルデヒドが最初に出力されなけれ
ば、測定時間は第２分離器１３の保持時間を考慮
して、Ｃ＝“４”となつた後のある時間から所定
時間測定するように設定する。 次にステツプ350にてフラグＦがリセツト状態
にあるか否かが判定される。リセツト状態でな
い、即ち、測定モードであれば、ステツプ360に
て変数S1に積分値SGの値が記憶される。 次にステツプ370で直前に測定した標準ガスの
測定値が存在するか否かが判定される。存在しな
ければ、このまま処理がステツプ100へ戻るが、
測定値が存在していれば、ステツプ380で、次式
にてホルムアルデヒドの検出量が表示される。 G1＝（G0／S0）・S1 この後ステツプ390にて検出量G1がCRT５５
またはプリンタ５７に出力される。こうして処理
は最初のステツプ100に戻ることとなる。 上記ステツプ350にてフラグＦがリセツトされ
ていれば、即ち、標準ガスを測定する較正モード
であれば、ステツプ400にて積分値SGはS0に記憶
され、ついでステツプ410にてCRT５５の表示に
より、測定した標準ガスの量G0の入力を求める。
計量管９が固定されたガス量を測定するものであ
るならば、既に記憶されている一定値を用いても
よい。こうして再度ステツプ100の処理に戻る。 上述の制御をまとめると、第１表のごとくとな
る。

【表】 カウンタＣが“１”では、測定モード・較正モ
ードともに、計量管９に、水素炎イオン化検出器
２１にて測定すべきガスを60秒間流入させる。 カウンタＣが“２”では、測定モード場合のみ
が実行される。40秒間、試料ガスが第１分離器１
１に通される。この操作により、保持時間の違い
から一酸化炭素やエタンガス等と分離される。 カウンタＣが“３”では、測定モード・較正モ
ードとともに、第１分離器１１から第２分離器１
３にガスを移動させている。測定モードでは更に
ガスを分離するために200秒透過させているが、
較正モードではガス成分は窒素とメタンガス成分
であるので、特に第２分離器１３を通過させなく
ともよいのであるが、流動抵抗をかけてガス流速
を所定の範囲に納めるために、第２分離器１３中
を透過させている。 カウンタＣが“４”では、測定モード・較正モ
ードともに、60秒間、還元触媒反応器１９にガス
を透過させると共に、水素炎イオン化検出器２１
にて還元触媒反応器１９から流入してくるガスに
よる水素炎の電気伝導度を検出している。ここで
も較正モードでは、メタンガスを用いているた
め、還元触媒反応器１９を透過させる必要はない
のであるが、これも上述の流動抵抗のためであ
る。 本実施例は上述のごとく構成されているため、
取扱の面倒なホルムアルデヒドを標準ガスとして
用いる必要がなく、簡便で携帯性にとみ、正確な
検出ができる。また、較正用に特別に流動抵抗を
取り付けなくとも、較正時に第２分離器１３及び
還元触媒反応器１９を通過させているため、ほぼ
一定の流動が実現できる。 上記実施例では、較正モードで流動調節のため
メタンを第２分離器１３及び還元触媒反応器１９
を通過させたが、勿論、他の流動抵抗器を利用す
ればメタンを直接、計量管９から水素炎イオン化
検出器に供給してもよい。 又、バルブ５，７の制御と水素炎イオン化検出
器２１の測定を一体の制御部３にて行つたが、
各々別個に構成し、バルブ５，７の制御に連動さ
せて、測定するように構成してもよい。 上記実施例では、制御部３のデジタル計算にて
積分値を求めたが、他の手段、例えば、水素炎イ
オン化検出器２１の測定器２１ｂにアナログ積分
器を備えてその値をAD変換して読み込んでもよ
い。 又、上記実施例では、水素ガスを用いたが、光
線、放電、放射線又は電子衝撃でイオン化させる
場合は、水素ガスの替わりに光線照射器、放電電
極、放射線照射器、電子ビーム出力器等を備え
て、試料ガスを処理すればよい。特に紫外線等を
中心とする光線は水素炎より取り扱い易く、又、
水素炎に次いで検出精度が高い。 発明の効果 本発明は上述のごとく構成されているため、簡
便かつ正確に、アルデヒドの量を分析検出でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成の例示図、第２図
は本発明の一実施例が適用されるシステム構成
図、第３図は制御部にて実施される制御を現すフ
ローチヤートである。 １……分析部、３……制御部、５……第１バル
ブ、７……第２バルブ、９……計量管、１１……
第１分離器、１３……第２分離器、１９……還元
触媒反応器、２１……水素炎イオン化検出器、２
３，２５……駆動装置、５１……メタンガスボン
ベ、５３……キーボード、５５……CRT、５７
……プリンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料ガスを分離手段にて、アルデヒドとに他
   の成分と分離し、該アルデヒドをメタンに還元
   し、イオン化検出手段にて該メタンの量を検出す
   るとともに、該量を標準ガスの検出量と比較する
   ことにより、上記試料ガス中のアルデヒドの量を
   検出するアルデヒドの分析方法において、 標準ガスとしてメタンを用いることを特徴とす
   るアルデヒドの分析方法。