JP2013029395A - ガス分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスセル1と、ガスセルに接続されたガス導入管2およびガス排出管3と、ガス導入管に設けられた第1のポンプ4と、ガス導入管の第1のポンプの下流側に接続された分岐管5と、分岐管に設けられた第1の背圧弁7と、ガス排出管に設けられた第2のポンプ8と、ガス排出管の第2のポンプの上流側に設けられた第2の背圧弁9と、ガスセル内を流れるサンプルガスに含まれる特定のガス成分の濃度を検出するための検出ユニットを備える。第1の背圧弁が、ガス導入管内の分岐点より下流側の圧力がガスセル上流側圧力設定値に維持されるように動作し、第2の背圧弁が、ガスセル内の圧力またはガス排出管内の第2の背圧弁の上流側の圧力がガスセル内圧力設定値に維持されるように動作する。
【選択図】図1
Description
そして、排出ガスの測定試験は、車両をシャシ・ダイナモメータ上に載せて、規定の試験モードで走行させ、その試験期間中の排出ガス中の大気汚染物質の量を定められた測定法に基づいて測定することによって実行される。この大気汚染物質の測定は、ガス分析装置を使用して行われる。
そして、サンプルガスがガス導入管の入口から取入れられてガスセル内を通過した後、ガス排出管の出口から排出され、ガスセルにおいて、サンプルガスに含まれる特定のガス成分が検出され、その濃度が測定されるようになっている。
この場合、ガス分析装置の作動中にガス導入管の入口付近やガス排出管の出口付近の外部圧力が変化すると、ポンプの負荷が変動してガスセル内の圧力が変化する。その結果、ガスセル内のサンプルガスの濃度が変化し、ガス成分の正確な濃度測定が行えなくなる。
このように車両を一般道において走行させた場合、車両は地形の高低差をぬって走るので、試験走行中に、ガス分析装置のガス導入管の入口およびガス排出管の出口付近において外部(大気)圧力が刻々と変化する。したがって、上述のようなガス分析装置では、ガス濃度の測定を正確に行えないという問題があった。
本発明の別の好ましい実施例によれば、前記第1の背圧弁は電動式比例制御バルブからなっており、前記装置は、さらに、前記ガス導入管内の前記分岐管との接続部より下流側の圧力を検出する第1の圧力センサを備えており、前記第1の背圧弁の開度が、前記第1の圧力センサの検出値が前記ガスセル上流側圧力設定値になるように調節される。
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記第2の背圧弁は電動式比例制御バルブからなっており、前記装置は、さらに、前記ガス排出管内の前記第2の背圧弁の上流側の圧力、または前記ガスセル内の圧力を検出する第2の圧力センサを備えており、前記第2の背圧弁の開度が、前記第2の圧力センサの検出値が前記ガスセル内圧力設定値になるように調節される。
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記分岐管における前記第1の背圧弁の下流側が、前記ガス排出管における前記第2の背圧弁と前記第2のポンプとの間に接続されている。
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記検出ユニットは、フーリエ変換型赤外分光光度計、または非分散型赤外線検出器、または化学発光検出器、または磁気式検出器、または水素炎イオン検出器、または炎光光度計、または量子カスケード赤外差分吸収分光計、または質量分析計、またはキャビティリングダウン分光計、またはマイクロ波吸収式検出器からなっている。
そして、本発明によれば、ガス分析装置を車両に搭載し、高度差のある一般路上を走行させながら、排出ガスに含まれる特定のガス成分の濃度測定を高精度で行うことができる。
また、ガス導入管2における第1のポンプ4の下流側には、分岐管5が接続され、分岐管5には、第1の背圧弁7が設けられる。この実施例では、第1の背圧弁7は背圧レギュレータからなっている。
また、ガス排出管3における第2のポンプ8の上流側には、第2の背圧弁9が設けられる。この実施例では、第2の背圧弁9は背圧レギュレータからなっている。
検出ユニットは、フーリエ変換型赤外分光光度計、または非分散型赤外線検出器、または化学発光検出器、または磁気式検出器、または水素炎イオン検出器、または炎光光度計、または量子カスケード赤外差分吸収分光計、または質量分析計、またはキャビティリングダウン分光計、またはマイクロ波吸収式検出器からなっている。
この場合、検出ユニットの選択は、検出すべきガス成分の種類に依存する。例えば、CO、CO2等の検出には非分散型赤外線検出器が使用され、NOXの検出には化学発光検出器が使用され、O2の検出には磁気式検出器が使用される。
それによって、ガス導入管2の入口およびガス排出管3の出口付近の外部(大気)圧力が変化しても、ガスセル1内の圧力が一定に維持される。
今、ガス分析装置のガスセル上流側圧力設定値およびガスセル内圧力設定が、それぞれ、1050hPaおよび900hPaである場合を考える。
ガス導入管2の入口およびガス排出管3の出口付近の外部(大気)圧力が1013hPaになると、第1のポンプ4については、入口側の圧力が1013hPa、出口側の圧力が1050hPaとなり、第2のポンプ8については、入口側の圧力が900hPa、出口側の圧力が1013hPaとなる。
同時に、ガスセル1の下流側では、第2のポンプ8の負荷が大きいことから、それに応答して、第2の背圧弁の開度が大きくなり、ガスセル内圧力設定値が維持されるように制御がなされる。
このとき、第1のポンプ4の入口側と出口側の圧力差は250hPaであり、第2のポンプ8の入口側と出口側の圧力差は−100hPaであるから、第1のポンプ4の負荷は第2のポンプ8の負荷よりも大きい。その結果、ガスセル1の上流側では、第1のポンプ4を通じてガス導入管2内に流入するサンプルガス流量が減少し、ガス導入管2内の圧力が下降傾向になるが、それに応答して、第1の背圧弁7の開度が小さくなり、ガスセル上流側圧力設定値が維持されるように制御がなされる。
同時に、ガスセル1の下流側では、第2のポンプ8の負荷が小さいことから、それに応答して、第2の背圧弁の開度が小さくなり、ガスセル内圧力設定値が維持されるように制御がなされる。
図2を参照して、この実施例では、第1の背圧弁7’は電動式比例制御バルブからなっている。さらに、ガス導入管2内の分岐管5との接続部(分岐点6)より下流側の圧力を検出する第1の圧力センサ10が備えられる。そして、第1の背圧弁7’の開度が、第1の圧力センサ10の検出値がガスセル上流側圧力設定値になるように調節される。
図2の実施例もまた、図1の実施例と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
1a 入口
1b 出口
2 ガス導入管
3 ガス排出管
4 第1のポンプ
5 分岐管
6 分岐点
7、7’ 第1の背圧弁
8 第2のポンプ
9、9’ 第2の背圧弁
10 第1の圧力センサ
11 第2の圧力センサ
そして、排出ガスの測定試験は、車両をシャシ・ダイナモメータ上に載せて、規定の試験モードで走行させ、その試験期間中の排出ガス中の大気汚染物質の量を定められた測定法に基づいて測定することによって実行される。この大気汚染物質の測定は、ガス分析装置を使用して行われる。
そして、サンプルガスがガス導入管の入口から取入れられてガスセル内を通過した後、ガス排出管の出口から排出され、ガスセルにおいて、サンプルガスに含まれる特定のガス成分が検出され、その濃度が測定されるようになっている。
この場合、ガス分析装置の作動中にガス導入管の入口付近やガス排出管の出口付近の大気圧が変化すると、ポンプの負荷が変動してガスセル内の圧力が変化する。その結果、ガスセル内のサンプルガスの濃度が変化し、ガス成分の正確な濃度測定が行えなくなる。
このように車両を一般道において走行させた場合、車両は地形の高低差をぬって走るので、試験走行中に、ガス分析装置のガス導入管の入口およびガス排出管の出口付近において大気圧が刻々と変化する。したがって、上述のようなガス分析装置では、ガス濃度の測定を正確に行えないという問題があった。
本発明の別の好ましい実施例によれば、前記分岐管における前記第1の背圧弁の下流側が、前記ガス排出管における前記第2の背圧弁と前記第2のポンプとの間に接続されている。
本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記検出ユニットは、フーリエ変換型赤外分光光度計、または非分散型赤外線検出器、または化学発光検出器、または磁気式検出器、または水素炎イオン検出器、または炎光光度計、または量子カスケード赤外差分吸収分光計、または質量分析計、またはキャビティリングダウン分光計、またはマイクロ波吸収式検出器からなっている。
そして、本発明によれば、ガス分析装置を車両に搭載し、高度差のある一般路上を走行させながら、排出ガスに含まれる特定のガス成分の濃度測定を高精度で行うことができる。
また、ガス導入管2における第1のポンプ4の下流側には、分岐管5が接続され、分岐管5には、第1の背圧弁7が設けられる。この実施例では、第1の背圧弁7は背圧レギュレータからなっている。
また、ガス排出管3における第2のポンプ8の上流側には、第2の背圧弁9が設けられる。この実施例では、第2の背圧弁9は背圧レギュレータからなっている。
検出ユニットは、フーリエ変換型赤外分光光度計、または非分散型赤外線検出器、または化学発光検出器、または磁気式検出器、または水素炎イオン検出器、または炎光光度計、または量子カスケード赤外差分吸収分光計、または質量分析計、またはキャビティリングダウン分光計、またはマイクロ波吸収式検出器からなっている。
この場合、検出ユニットの選択は、検出すべきガス成分の種類に依存する。例えば、CO、CO2等の検出には非分散型赤外線検出器が使用され、NOXの検出には化学発光検出器が使用され、O2の検出には磁気式検出器が使用される。
それによって、ガス導入管2の入口(他端の開口)付近およびガス排出管3の出口(他端の開口)付近の大気圧が変化しても、ガスセル1内の圧力が一定に維持される。
今、ガス分析装置のガスセル上流側圧力設定値およびガスセル内圧力設定が、それぞれ、1050hPaおよび900hPaである場合を考える。
ガス導入管2の入口付近およびガス排出管3の出口付近の大気圧が1013hPaになると、第1のポンプ4については、入口側の圧力が1013hPa、出口側の圧力が1050hPaとなり、第2のポンプ8については、入口側の圧力が900hPa、出口側の圧力が1013hPaとなる。
同時に、ガスセル1の下流側では、第2のポンプ8の負荷が大きいことから、それに応答して、第2の背圧弁の開度が大きくなり、ガスセル内圧力設定値が維持されるように制御がなされる。
このとき、第1のポンプ4の入口側と出口側の圧力差は250hPaであり、第2のポンプ8の入口側と出口側の圧力差は−100hPaであるから、第1のポンプ4の負荷は第2のポンプ8の負荷よりも大きい。その結果、ガスセル1の上流側では、第1のポンプ4を通じてガス導入管2内に流入するサンプルガス流量が減少し、ガス導入管2内の圧力が下降傾向になるが、それに応答して、第1の背圧弁7の開度が小さくなり、ガスセル上流側圧力設定値が維持されるように制御がなされる。
同時に、ガスセル1の下流側では、第2のポンプ8の負荷が小さいことから、それに応答して、第2の背圧弁の開度が小さくなり、ガスセル内圧力設定値が維持されるように制御がなされる。
図2を参照して、この実施例では、第1の背圧弁7’は電動式比例制御バルブからなっている。さらに、ガス導入管2内の分岐管5との接続部(分岐点6)より下流側の圧力を検出する第1の圧力センサ10が備えられる。そして、第1の背圧弁7’の開度が、第1の圧力センサ10の検出値がガスセル上流側圧力設定値になるように調節される。
図2の実施例もまた、図1の実施例と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
1a 入口
1b 出口
2 ガス導入管
3 ガス排出管
4 第1のポンプ
5 分岐管
6 分岐点
7、7’ 第1の背圧弁
8 第2のポンプ
9、9’ 第2の背圧弁
10 第1の圧力センサ
11 第2の圧力センサ
Claims (8)
- 入口および出口を有し、内部をサンプルガスが流れるガスセルと、
前記ガスセルの入口に接続されたガス導入管と、
前記ガスセルの出口に接続されたガス排出管と、
前記ガス導入管に設けられ、前記ガスセルにサンプルガスを供給する第1のポンプと、
前記ガス導入管における前記第1のポンプの下流側に接続された分岐管と、
前記分岐管に設けられた第1の背圧弁と、
前記ガス排出管に設けられ、前記ガスセルからサンプルガスを排出する第2のポンプと、
前記ガス排出管における前記第2のポンプの上流側に設けられた第2の背圧弁と、
前記ガスセル内を流れるサンプルガスに含まれる特定のガス成分の濃度を検出するための検出ユニットと、を備えており、前記第1の背圧弁が、前記ガス導入管内の前記分岐管との接続部より下流側の圧力が所定のガスセル上流側圧力設定値に維持されるように動作するとともに、前記第2の背圧弁が、前記ガスセル内の圧力、または前記ガス排出管内の前記第2の背圧弁の上流側の圧力が所定のガスセル内圧力設定値に維持されるように動作することによって、前記ガス導入管の入口および前記ガス排出管の出口付近の外部圧力が変化しても、前記ガスセル内の圧力が一定に維持されるものであることを特徴とするガス分析装置。 - 前記第1の背圧弁は背圧レギュレータからなっており、前記第1の背圧弁の圧力調節スプリングが、前記ガス導入管内の前記分岐管との接続部より下流側の圧力が前記ガスセル上流側圧力設定値になるように予め調節されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記第1の背圧弁は電動式比例制御バルブからなっており、前記装置は、さらに、前記ガス導入管内の前記分岐管との接続部より下流側の圧力を検出する第1の圧力センサを備えており、前記第1の背圧弁の開度が、前記第1の圧力センサの検出値が前記ガスセル上流側圧力設定値になるように調節されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記第2の背圧弁は背圧レギュレータからなっており、前記第2の背圧弁の圧力調節スプリングが、前記ガスセル内の圧力、または前記ガス排出管内の前記第2の背圧弁の上流側の圧力が前記ガスセル内圧力設定値になるように予め調節されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の装置。
- 前記第2の背圧弁は電動式比例制御バルブからなっており、前記装置は、さらに、前記ガス排出管内の前記第2の背圧弁の上流側の圧力、または前記ガスセル内の圧力を検出する第2の圧力センサを備えており、前記第2の背圧弁の開度が、前記第2の圧力センサの検出値が前記ガスセル内圧力設定値になるように調節されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の装置。
- 前記分岐管における前記第1の背圧弁の下流側に、サンプルガスを排出するための第3のポンプを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の装置。
- 前記分岐管における前記第1の背圧弁の下流側が、前記ガス排出管における前記第2の背圧弁と前記第2のポンプとの間に接続されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の装置。
- 前記検出ユニットは、フーリエ変換型赤外分光光度計、または非分散型赤外線検出器、または化学発光検出器、または磁気式検出器、または水素炎イオン検出器、または炎光光度計、または量子カスケード赤外差分吸収分光計、または質量分析計、またはキャビティリングダウン分光計、またはマイクロ波吸収式検出器からなっていることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の装置。
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