JPH0545285A - パーテイキユレート連続分析装置 - Google Patents

パーテイキユレート連続分析装置

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JPH0545285A
JPH0545285A JP3231195A JP23119591A JPH0545285A JP H0545285 A JPH0545285 A JP H0545285A JP 3231195 A JP3231195 A JP 3231195A JP 23119591 A JP23119591 A JP 23119591A JP H0545285 A JPH0545285 A JP H0545285A
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JP
Japan
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gas
sample
flow path
span
concentration
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Application number
JP3231195A
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English (en)
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Ichiro Asano
一朗 浅野
Kennosuke Kojima
建之助 小島
Tokihiro Tsukamoto
時弘 塚本
Hiroji Kamisaka
博二 上坂
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Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】パーティキュレート中の sof, dry soot, sulf
ate を分離して連続的に定量分析を行うことができるパ
ーティキュレート連続分析装置を提供すること。 【構成】赤外線ガス分析計7にサンプル流路1を流れる
スパンガスPS とリファレンス流路2を流れるスパンガ
スPR が同流量で供給されるように、互いの流量調整弁
8,9を調節した後、サンプル流路1を流れるサンプル
ガスとリファレンス流路2を流れるパーティキュレート
が除去されたリファレンスガスRが、加熱燃焼炉6に導
入され、その後、赤外線ガス分析計7において、両流路
1,2の燃焼ガスのガス濃度が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジン排気
ガス中のパーティキュレート(すす等の微粒子状物質)
を定量分析するパーティキュレート連続分析装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジン排気ガス中のパーテ
ィキュレートの測定方法としては、ディーゼルエンジン
から排出される定容量の高温排気ガスをガス流路中に導
入し、このガス流路中に設けられた捕集フィルタによっ
て、パーティキュレートを捕集し、該フィルタを精密天
秤等で秤量してパーティキュレート捕集前のフィルタと
の重量差に基づいて定量分析を行うフィルタ捕集・天秤
秤量法が一般に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
ィルタ捕集・天秤秤量法においては、フィルタに吸着し
た水分が測定誤差として大きく影響するため、フィルタ
中の水分のみを取り除く温度での加熱処理が必要とな
る。
【0004】また、パーティキュレート中には通常有機
溶媒に溶解する sof(soluble organic fraction)と称さ
れる揮発性HC成分、dry sootと称されるC成分、sulf
ate等が含まれており、(イ) sofは有機溶媒抽出、
(ロ)sulfate は蒸溜水またはイオンクロマト用溶離液
にて抽出測定しなければならない。そのため、全測定を
完了するには長時間を要し、また、作業自体に非常に熟
練性が要求されるため、分析結果に個人差が生ずる欠点
があった。
【0005】その上、パーティキュレートを捕集したフ
ィルタはガス流路から取り外さなければならず、したが
って、連続測定を行うことができないといった不都合も
ある。
【0006】そこで、パーティキュレートの連続測定方
法として、フィルターにパーティキュレートを採取する
ときの質量変化をパイプなどの曲げ共振周波数の変化と
して検出する瞬時微粒子濃度計(TEOM)やパーティ
キュレートに光を照射し、その透過度を測定するハート
リッジ式スモークメータなどが開発されている。
【0007】しかし、上記方法においては、 sofとdry
sootとを区別して測定することができず、また、ごく一
般に用いられているフィルタ捕集・天秤秤量法との相関
が不充分であるなど問題点も多い。
【0008】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的とするところは、熟練者でなくても短
時間、且つ、高精度にパーティキュレート中のsof, dry
soot, sulfate を分離して連続的に定量分析を行うこ
とができるパーティキュレート連続分析装置を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、ディーゼルエンジンからの排気ガスが定
容量供給されるサンプル流路と、前記サンプル流路から
分岐し、サンプルガス中に含まれるパーティキュレート
を捕集するフィルタを備えてなるリファレンス流路と、
当該サンプル流路とリファレンス流路を流れるサンプル
ガスおよびリファレンスガスを加熱する加熱燃焼炉と、
この加熱燃焼炉を経た燃焼ガスを分析する分析計とを備
え、サンプルガスおよびリファレンスガスにおけるH2
O濃度の差、CO2 濃度の差、SO2 濃度の差からサン
プルガス中のHC,C,Sの各濃度を求めるように構成
したパーティキュレート連続分析装置であって、前記サ
ンプル流路とリファレンス流路にスパンガスを供給する
スパンガス供給路と、ガス流量調整用の流量調整弁とを
設け、前記分析計のスパン校正時に、サンプル流路を流
れるスパンガスとリファレンス流路を流れるスパンガス
との流量が等しくなるように流量調整弁を調整するよう
にした点に特徴がある。
【0010】
【作用】上記特徴構成によれば、溶媒抽出等の処理を必
要とせずに、 sof,dry soot,sulfate を分離して定量
分析を行うことができ、また、精密天秤や有機溶媒を使
用する必要がないため、分析結果に個人差が生ずること
がなく、熟練者でなくても高精度な測定を行うことがで
きる。その上、ディーゼルエンジンから排出される排気
ガスに対して連続的に測定することができるので、過渡
運転時などにおけるパティキュレートの排出特性を実時
間で測定することができる。
【0011】さらに、分析計のスパン校正時に、両流路
を流れるスパンガスの流量を等しくなるように調整して
あるので、測定時におけるサンプルガスとリファレンス
ガスの流量差によって生ずる出力誤差が無くなり、高精
度な測定が可能となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
すると、図1は本発明に係るパーティキュレート連続分
析装置の構成を概略的に示す模式図である。
【0013】同図において、1はディーゼルエンジンか
らの排気ガス(サンプルガスS)が定容量流れるサンプ
ル流路、2はサンプル流路1から点Aにおいて分岐した
リファレンス流路で、このリファレンス流路2には、フ
ィルタホルダ4内に装着された捕集フィルタ3が設けて
あり、サンプルガスSに含まれるパーティキュレートは
ここで捕集される。捕集フィルタ3は例えば不純物の少
ない石英やテフロン等よりなる。5はリファレンス流路
2とむだ容積を同じにするために載置されたフィルタホ
ルダ4と同型のフィルタホルダ(ダミー)であり、この
フィルタホルダ5内にはフィルタは装着されていない。
【0014】1’は後述するガス分析計のスパン校正時
に、サンプル流路1とリファレンス流路2にスパンガス
P(例えばCO2 ガスなど)を供給するためのスパンガ
ス供給路であり、例えば三方弁24を切替えることによっ
て、サンプルガスSとスパンガスPとの切替えができる
ように構成してある。
【0015】6は例えば電気抵抗炉などからなる加熱燃
焼炉であり、図外のデータ処理装置などによって炉内を
一定時間所定の温度に保つ温度ホールドおよび〜1000℃
程度までの昇温加熱ができるように構成してある。
【0016】7は加熱燃焼炉6を経た燃焼ガスを検出す
るための例えば差量測定方式の赤外線ガス分析計(以
下、単にガス分析計と云う)である。8,9は、サンプ
ル流路1およびリファレンス流路2を流れてガス分析計
7に供給されるガスの流量制御装置としての流量調整弁
であり、例えばマスフローコントローラが用いられる。
なお、10はバイパス用ポンプである。
【0017】上記ガス分析計7は図2に示すように、互
いに独立した光路を有するサンプル用セル11とリファレ
ンス用セル12の一側に光源13,14を配置すると共に、、
他側に例えばH2 O, CO2 ,SO2 などの複数のガス
を同時に検出するためのH2 O検出器15、CO2 検出器
16、SO2 検出器17を互いに光学的に直列に配置して構
成されている。18はセル11,12と光源13, 14との間に設
けられ図外の駆動機構によって回転するように構成され
た変調用チョッパである。
【0018】19は各検出器12,13,14からの出力信号を
増幅するためのプリアンプ、20は出力信号としてのガス
濃度を演算処理するための演算回路、25はガス濃度を表
示するための表示器である。
【0019】再び図1において、21は両セル11,12(図
2参照)からのガスを排出するための流路で、この排出
流路21にはクリティカルフローベンチュリー22と排出用
ポンプ23とが直列接続して設けられている。
【0020】而して、この分析装置によるパーティキュ
レートの定量分析方法を説明すると、まず、スパン校正
を行うため、サンプル流路1とリファレンス流路2にス
パンガスPを導入するように三方弁24を設定する。そし
て、図外のガスボンベなどからスパンガスPを導入する
ことにより、両流路1,2を流れるスパンガスPS,R
は、それぞれ両流路1,2間におけるフィルタ3の有無
などに依存した流量で分析計7に供給される。
【0021】図3は、ガス分析計7における両流路1,
2からのスパンガスPS とスパンガスPR の濃度QPS
PRをそれぞれ相対的な時間関係で示したものである。
この例では、サンプル流路1を流れるスパンガスPS
流量がリファレンス流路2を流れるスパンガスPR の流
量より大きい場合、すなわち、スパンガスPS がスパン
ガスPR より、時間差t1 分だけ速く分析計7に供給さ
れる場合であり、その結果として、同じスパンガスPの
濃度差を取るにも拘らず、表示器25はゼロではなく、同
図に示すような誤差を伴った出力値が表示される(スパ
ンガスPS の流量がスパンガスPR の流量より小さい場
合も同様の誤差が生じる)。
【0022】この誤差を補正するため、ガス分析計7に
スパンガスPS およびスパンガスP R が互いに時間遅れ
を生じることなく同期して、すなわち、同流量で供給さ
れるように、例えば表示器25の出力値をチェックしなが
ら、互いの流量調整弁8,9を調節する。
【0023】この結果を図4に示す。同図におけるスパ
ンガスPS 、スパンガスPR は互いに時間遅れを生じる
ことなく同期して、すなわち、同流量で分析計7に供給
されるので、表示器25における出力はほぼゼロとなる。
【0024】スパン校正後は、三方弁24を切替えてディ
ーゼルエンジンからのサンプルガスSを導入し、このサ
ンプル流路1を流れるサンプルガスSの一部は、点Aに
おいてリファレンス流路2に分岐され、捕集フィルタ3
を通過する際、含有するパーティキュレートが除去され
てリファレンスガスRとなり、加熱燃焼炉6に導入され
る。そして、残りのサンプルガスSはそのままダミー用
のフィルタホルダ5を経て、同じく加熱燃焼炉6に導入
される。
【0025】加熱燃焼炉1の内部は、例えば1000℃程度
に加熱され、CO,HC成分は酸化されてCO2 ,H2
Oとなり、S成分も同様に酸化されてSO2 となる。そ
の後両流路1,2の燃焼ガスは、先程のスパン校正時に
おける流量調整弁8,9の調整によって、同流量でそれ
ぞれサンプル用セル11とリファレンス用セル12に供給さ
れる。
【0026】そして、両セル11,12に光源13, 14から赤
外光を照射することにより、セル11,12を通過する赤外
光は、セル11,12内で所定の吸収を受けた後、H2 O検
出器15、CO2 検出器16、SO2 検出器17により、サン
プルガスS、リファレンスガスR中におけるH2 O,C
2 ,SO2 の各ガスの濃度差(たとえばサンプルガス
S中のH2 OとリファレンスガスR中のH2 Oとの濃度
差。CO2 ,SO2 についても同様である。)が検出さ
れる。
【0027】ここで、HおよびC成分は排気ガス、即
ち、燃料の種類によってその原子数比がほぼ推測でき
る。したがって、下記の数1に示す関係式と前記検出器
15,16,17によって検出されたH2 O濃度(サンプルガ
スSおよびリファレンスガスRにおけるH2 O濃度の
差)、CO2 濃度(サンプルガスSおよびリファレンス
ガスRにおけるCO2 濃度の差)、SO2 濃度(サンプ
ルガスSおよびリファレンスガスRにおけるSO2 濃度
の差)から数1中のa,b,cつまりC(dry soot),
HC(sof ),およびSの濃度を求めることができる。
【0028】
【数1】
【0029】なお、上記数1中、aはC濃度つまりdry
sootの濃度、bはHC濃度つまりsof の濃度、cはS濃
度、xは燃料の種類に応じて予め設定したsof における
HとCとの原子数の比、α,βはa,b,cに対し過剰
となる酸素の濃度である。
【0030】つまり、HおよびCの原子数比xと、H2
O,CO2 ,SO2 濃度より、ディーゼルエンジン排気
ガス中のsof, soot, sulfateの濃度をそれぞれ分離して
求めることができる。
【0031】以上、本実施例では、分析計として差量測
定方式の赤外線ガス分析計を用いた場合について説明し
たが、これに限らず、たとえば実願昭60−85105
号の明細書、図面に開示されているような流体変調方式
の多成分測定用赤外線ガス分析計などを用いてもよい。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶媒抽出等の前処理を必要とせずに、sof,dry soot,s
ulfate を分離して定量分析を行うことができ、また、
精密天秤や有機溶媒を使用する必要がないため、分析結
果に個人差が生ずることがなく、熟練者でなくても高精
度な測定を行うことができる。その上、ディーゼルエン
ジンから排出される排気ガスに対して連続的に測定する
ことができるので、過渡運転時などにおけるパーティキ
ュレートの排出特性を実時間で測定することができる。
【0033】さらに、分析計のスパン校正時に、両流路
を流れるスパンガスの流量を等しくなるように調整して
あるので、測定時におけるサンプルガスとリファレンス
ガスの流量差によって生ずる出力誤差が無くなり、高精
度な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】パーティキュレート分析装置の全体構成図であ
る。
【図2】赤外線ガス分析計を模式的に示す図である。
【図3】赤外線ガス分析計におけるスパンガスの到達時
間とその出力結果を示す図である。
【図4】同じく、赤外線ガス分析計におけるスパンガス
の到達時間とその出力結果を示す図である。
【符号の説明】
1…サンプル流路、1’…スパンガス供給路、2…リフ
ァレンス流路、3…フィルタ、6…加熱燃焼炉、7…ガ
ス分析計、8,9…流量調整弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上坂 博二 京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会 社堀場製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼルエンジンからの排気ガスが定
    容量供給されるサンプル流路と、前記サンプル流路から
    分岐し、サンプルガス中に含まれるパーティキュレート
    を捕集するフィルタを備えてなるリファレンス流路と、
    当該サンプル流路とリファレンス流路を流れるサンプル
    ガスおよびリファレンスガスを加熱する加熱燃焼炉と、
    この加熱燃焼炉を経た燃焼ガスを分析する分析計とを備
    え、サンプルガスおよびリファレンスガスにおけるH2
    O濃度の差、CO2濃度の差、SO2 濃度の差からサン
    プルガス中のHC,C,Sの各濃度を求めるように構成
    したパーティキュレート連続分析装置であって、前記サ
    ンプル流路とリファレンス流路にスパンガスを供給する
    スパンガス供給路と、ガス流量調整用の流量調整弁とを
    設け、前記分析計のスパン校正時に、サンプル流路を流
    れるスパンガスとリファレンス流路を流れるスパンガス
    との流量が等しくなるように流量調整弁を調整するよう
    にしたことを特徴とするパーティキュレート連続分析装
    置。
JP3231195A 1991-08-17 1991-08-17 パーテイキユレート連続分析装置 Pending JPH0545285A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109254108A (zh) * 2017-07-12 2019-01-22 株式会社堀场制作所 分析装置和分析方法
WO2019043690A1 (en) * 2017-08-29 2019-03-07 Oridion Medical 1987 Ltd. DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR THERMAL CAPNOGRAPHY

Cited By (3)

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WO2019043690A1 (en) * 2017-08-29 2019-03-07 Oridion Medical 1987 Ltd. DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR THERMAL CAPNOGRAPHY
US11524130B2 (en) 2017-08-29 2022-12-13 Oridion Medical 1987 Ltd. Device, system and method for thermal capnography

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