JP3035115B2 - パティキュレート連続分析方法 - Google Patents
パティキュレート連続分析方法Info
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】本発明は、例えばディーゼルエンジンなど
から排出される排ガスに含まれるパティキュレート（煤
などの微粒子状物質）などを連続的に定量分析すること
ができるパティキュレート連続分析方法に関する。
から排出される排ガスに含まれるパティキュレート（煤
などの微粒子状物質）などを連続的に定量分析すること
ができるパティキュレート連続分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジン排ガス中に含まれる
パティキュレートを測定する従来の方法としては、ディ
ーゼルエンジンから排出される高温排ガスを定流量サン
プリング装置に導入し、この定流量サンプリング装置下
流で一定量サンプルガスを分流して捕集フィルタによっ
て、パティキュレートを捕集する。このフィルタを精密
天秤などによって秤量して、その捕集前後の重量差を求
めて定量分析を行うフィルタ捕集・天秤秤量法がある。
パティキュレートを測定する従来の方法としては、ディ
ーゼルエンジンから排出される高温排ガスを定流量サン
プリング装置に導入し、この定流量サンプリング装置下
流で一定量サンプルガスを分流して捕集フィルタによっ
て、パティキュレートを捕集する。このフィルタを精密
天秤などによって秤量して、その捕集前後の重量差を求
めて定量分析を行うフィルタ捕集・天秤秤量法がある。
【０００３】しかしながら、上述のフィルタ捕集・天秤
秤量法においては、フィルタに吸着された水分が測定誤
差として大きく影響を及ぼすため、捕集前後のフィルタ
中の水分を一定にするため定温・定湿処理が必要とな
る。また、この測定法は、パティキュレートを捕集した
フィルタをガス流路から取り外して作業するので、連続
測定を行えないと云った不都合がある。
秤量法においては、フィルタに吸着された水分が測定誤
差として大きく影響を及ぼすため、捕集前後のフィルタ
中の水分を一定にするため定温・定湿処理が必要とな
る。また、この測定法は、パティキュレートを捕集した
フィルタをガス流路から取り外して作業するので、連続
測定を行えないと云った不都合がある。
【０００４】また、パティキュレート中には、通常、有
機溶媒に溶解するＳＯＦ（SolubleOrganic Fraction）
と称される揮発性炭化水素（ＨＣ）、ドライスート（Dr
y soot、以下、Ｄ．Ｓという））と称されるＣ成分、 s
ulfateと称されるＳＯ 4 --などが含まれているが、ＳＯ
Ｆは有機溶媒によって、 sulfateは蒸留水またはイオン
クロマト用溶離液によってそれぞれ抽出する必要がある
ところから、全測定に長時間を要する。さらに、作業自
体に熟練性が要求されるところから、分析結果に個人差
が生ずる。
機溶媒に溶解するＳＯＦ（SolubleOrganic Fraction）
と称される揮発性炭化水素（ＨＣ）、ドライスート（Dr
y soot、以下、Ｄ．Ｓという））と称されるＣ成分、 s
ulfateと称されるＳＯ 4 --などが含まれているが、ＳＯ
Ｆは有機溶媒によって、 sulfateは蒸留水またはイオン
クロマト用溶離液によってそれぞれ抽出する必要がある
ところから、全測定に長時間を要する。さらに、作業自
体に熟練性が要求されるところから、分析結果に個人差
が生ずる。
【０００５】このようなフィルタ捕集・天秤秤量法の欠
点を解消するものとして、フィルタにパティキュレート
を採取するときの重量変化を共振周波数の変化として検
出する瞬時微粒子濃度計や、パティキュレートに光を照
射し、その透過度を測定するオパシメータ（opacimete
r)(例えば商品名：ハートリッジ式スモークメータ）な
どが開発されている。
点を解消するものとして、フィルタにパティキュレート
を採取するときの重量変化を共振周波数の変化として検
出する瞬時微粒子濃度計や、パティキュレートに光を照
射し、その透過度を測定するオパシメータ（opacimete
r)(例えば商品名：ハートリッジ式スモークメータ）な
どが開発されている。
【０００６】しかしながら、これらの手段においては、
ＳＯＦとＤ．Ｓとを区別して測定できず、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
が不十分であるなどの問題点がある。
ＳＯＦとＤ．Ｓとを区別して測定できず、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
が不十分であるなどの問題点がある。
【０００７】これに対して、本願出願人は、特願平３−
２３１１９４号、特願平３−２３１１９５号などによ
り、上記従来技術の欠点を一掃した、熟練者でなくとも
短時間にパティキュレート中のＳＯＦ、Ｄ．Ｓ、 sulfa
teを分離して連続的に定量分析できる有用なパティキュ
レート連続分析装置を出願しているところである。
２３１１９４号、特願平３−２３１１９５号などによ
り、上記従来技術の欠点を一掃した、熟練者でなくとも
短時間にパティキュレート中のＳＯＦ、Ｄ．Ｓ、 sulfa
teを分離して連続的に定量分析できる有用なパティキュ
レート連続分析装置を出願しているところである。
【０００８】図２は、前記特願平３−２３１１９４号に
おいて提案したパティキュレート連続分析装置の構成を
概略的に示すもので、この図において、１はディーゼル
エンジンからの排ガス（サンプルガスＳ0 ）が定容量流
れるサンプルガス流路、２はサンプルガス流路１から点
Ａにおいて分岐したリファレンスガス流路である。この
リファレンスガス流路２には、捕集フィルタ３を内蔵し
たフィルタホルダ４が設けてあり、サンプルガスＳ0 に
含まれるパティキュレートはここで捕集される。捕集フ
ィルタ３は、例えばフィルタ捕集・天秤秤量法で用いる
ものと同一材質のものや不純物の少ない石英やテフロン
（商標名）などの材質よりなる。５はリファレンスガス
流路２と遅れ時間を同じにするためにサンプルガス流路
１に設置されたフィルタホルダ４と同容積のフィルタホ
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。
おいて提案したパティキュレート連続分析装置の構成を
概略的に示すもので、この図において、１はディーゼル
エンジンからの排ガス（サンプルガスＳ0 ）が定容量流
れるサンプルガス流路、２はサンプルガス流路１から点
Ａにおいて分岐したリファレンスガス流路である。この
リファレンスガス流路２には、捕集フィルタ３を内蔵し
たフィルタホルダ４が設けてあり、サンプルガスＳ0 に
含まれるパティキュレートはここで捕集される。捕集フ
ィルタ３は、例えばフィルタ捕集・天秤秤量法で用いる
ものと同一材質のものや不純物の少ない石英やテフロン
（商標名）などの材質よりなる。５はリファレンスガス
流路２と遅れ時間を同じにするためにサンプルガス流路
１に設置されたフィルタホルダ４と同容積のフィルタホ
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。
【０００９】６は例えば電気抵抗炉などからなる加熱燃
焼炉であり、図外のコントローラによって炉内が一定の
温度に維持される。例えば１０００℃程度まで昇温加熱
ができるように構成されている。７は加熱燃焼炉６を経
た燃焼ガスを検出するための差量測定方式のガス分析部
である。８，９は、サンプルガス流路１およびリファレ
ンスガス流路２を流れるガス流量を一定に制御する流量
制御弁であり、例えばマスフローコントローラが用いら
れる。１０はバイパス用ポンプである。１１はガス分析
部７からのガスを排出するための流路で、この排出流路
１１には、クリティカルフローベンチュリ１２と排出用
ポンプ１３とが直列接続して設けられている。
焼炉であり、図外のコントローラによって炉内が一定の
温度に維持される。例えば１０００℃程度まで昇温加熱
ができるように構成されている。７は加熱燃焼炉６を経
た燃焼ガスを検出するための差量測定方式のガス分析部
である。８，９は、サンプルガス流路１およびリファレ
ンスガス流路２を流れるガス流量を一定に制御する流量
制御弁であり、例えばマスフローコントローラが用いら
れる。１０はバイパス用ポンプである。１１はガス分析
部７からのガスを排出するための流路で、この排出流路
１１には、クリティカルフローベンチュリ１２と排出用
ポンプ１３とが直列接続して設けられている。
【００１０】前記差量測定方式のガス分析部７は、図３
に示すように、互いに独立した光路を有するサンプルガ
ス用セル１４とリファレンスガス用セル１５の一側に例
えば赤外光源１６，１７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
出するための例えばコンデンサマイクロホン型検出器よ
りなるＨ2 Ｏ検出器１８、ＣＯ2 検出器１９、ＳＯ2 検
出器２０を互いに光学的に直列に配置して構成されてい
る。２１はセル１４，１５と光源１６, １７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
れた光変調用チョッパである。２２は各検出器１８，１
９，２０からの出力信号を増幅するためのプリアンプ、
２３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、２４はガス濃度を表示するための表示器であ
る。
に示すように、互いに独立した光路を有するサンプルガ
ス用セル１４とリファレンスガス用セル１５の一側に例
えば赤外光源１６，１７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
出するための例えばコンデンサマイクロホン型検出器よ
りなるＨ2 Ｏ検出器１８、ＣＯ2 検出器１９、ＳＯ2 検
出器２０を互いに光学的に直列に配置して構成されてい
る。２１はセル１４，１５と光源１６, １７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
れた光変調用チョッパである。２２は各検出器１８，１
９，２０からの出力信号を増幅するためのプリアンプ、
２３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、２４はガス濃度を表示するための表示器であ
る。
【００１１】上記構成のパティキュレート連続分析装置
においては、サンプルガス流路１を流れるサンプルガス
Ｓ0 の１／２量は、点Ａにおいてリファレンスガス流路
２に分流し、捕集フィルタ３を通過する際、含有するパ
ティキュレートが除去されてリファレンスガスＲ1 とな
り、加熱燃焼炉６に導入される。そして、残り１／２の
サンプルガスＳ1 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。
においては、サンプルガス流路１を流れるサンプルガス
Ｓ0 の１／２量は、点Ａにおいてリファレンスガス流路
２に分流し、捕集フィルタ３を通過する際、含有するパ
ティキュレートが除去されてリファレンスガスＲ1 とな
り、加熱燃焼炉６に導入される。そして、残り１／２の
サンプルガスＳ1 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。
【００１２】前記加熱燃焼炉６の内部は、例えば１００
０℃程度に加熱され、Ｃ，ＳＯＦ（ＨＣ）成分は酸化
（燃焼）されてＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏとなり、Ｓ成分は熱分解
されてＳＯ2 となる。
０℃程度に加熱され、Ｃ，ＳＯＦ（ＨＣ）成分は酸化
（燃焼）されてＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏとなり、Ｓ成分は熱分解
されてＳＯ2 となる。
【００１３】図２におけるサンプルガスＳ0 の成分はＣ
Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2 およびパティキュレート（Ｄ．Ｓ
＋ＳＯＦ＋ＳＯ3 ）であり、ダミー用のフィルタホルダ
５を経たサンプルガスＳ1 も同様の成分である。一方、
捕集フィルタ３を通過したリファレンスガスＲ1 は捕集
フィルタ３によってパティキュレートが除去されるの
で、その成分はＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2 である。
Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2 およびパティキュレート（Ｄ．Ｓ
＋ＳＯＦ＋ＳＯ3 ）であり、ダミー用のフィルタホルダ
５を経たサンプルガスＳ1 も同様の成分である。一方、
捕集フィルタ３を通過したリファレンスガスＲ1 は捕集
フィルタ３によってパティキュレートが除去されるの
で、その成分はＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2 である。
【００１４】両ガスＳ1 ，Ｒ1 はそれぞれ酸素炉中で加
熱され、サンプルガスＳ1 中のパティキュレート〔Ｄ．
Ｓ（Ｃ）＋ＳＯＦ（ＨＣ）＋ＳＯ3 〕が酸化・分解して
ガス化することによりＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2 となり、
リファレンスガスＲ1 はパティキュレートが既に除去さ
れているので変化しない。したがって、図２中のサンプ
ルガスＳ2 は図２中のリファレンスガスＲ2 より多くの
ＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2 を含む。
熱され、サンプルガスＳ1 中のパティキュレート〔Ｄ．
Ｓ（Ｃ）＋ＳＯＦ（ＨＣ）＋ＳＯ3 〕が酸化・分解して
ガス化することによりＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2 となり、
リファレンスガスＲ1 はパティキュレートが既に除去さ
れているので変化しない。したがって、図２中のサンプ
ルガスＳ2 は図２中のリファレンスガスＲ2 より多くの
ＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2 を含む。
【００１５】そして、分析部７ではサンプルガスＳ2 と
リファレンスガスＲ2 の差量を測定するので、サンプル
ガスＳ1 に含まれていたパティキュレート〔Ｄ．Ｓ＋Ｓ
ＯＦ＋ＳＯ2 〕が酸化・熱分解して生じたＣＯ2 ，Ｈ2
Ｏ，ＳＯ2 のみを分析部７は指示する。したがって、本
発明の分析方法を用いることにより、パティキュレート
（Ｄ．Ｓ，ＳＯＦ，Ｓ）の重量濃度を演算することがで
きる。
リファレンスガスＲ2 の差量を測定するので、サンプル
ガスＳ1 に含まれていたパティキュレート〔Ｄ．Ｓ＋Ｓ
ＯＦ＋ＳＯ2 〕が酸化・熱分解して生じたＣＯ2 ，Ｈ2
Ｏ，ＳＯ2 のみを分析部７は指示する。したがって、本
発明の分析方法を用いることにより、パティキュレート
（Ｄ．Ｓ，ＳＯＦ，Ｓ）の重量濃度を演算することがで
きる。
【００１６】なお、両ガス流路１，２における燃焼ガス
は、流量制御弁８，９の働きによって、同流量吸引さ
れ、クリティカルフローベンチュリー１２と排出用ポン
プ１３により一定流量でそれぞれサンプルガス用セル１
４とリファレンスガス用セル１５とに供給される。
は、流量制御弁８，９の働きによって、同流量吸引さ
れ、クリティカルフローベンチュリー１２と排出用ポン
プ１３により一定流量でそれぞれサンプルガス用セル１
４とリファレンスガス用セル１５とに供給される。
【００１７】図３に示す光源１６，１７から照射された
赤外光は、セル１４，１５内で各ガス濃度に対応した吸
収を受けた後、Ｈ2 Ｏ検出器１８、ＣＯ2 検出器１９、
ＳＯ2 検出器２０に入射される。サンプルガスＳ2 とリ
ファレンスガスＲ2 とにおけるＨ2 Ｏ，ＣＯ2 ，ＳＯ2
の各ガスの濃度差（たとえばサンプルガスＳ2 中のＨ2
ＯとリファレンスガスＲ2 中のＨ2 Ｏとの濃度差。ＣＯ
2 ，ＳＯ2 についても同様である。）が検出され、これ
らの濃度に基づいて、ＳＯＦ，Ｄ．Ｓ，Ｓ成分を重量と
して定量分析することができる。
赤外光は、セル１４，１５内で各ガス濃度に対応した吸
収を受けた後、Ｈ2 Ｏ検出器１８、ＣＯ2 検出器１９、
ＳＯ2 検出器２０に入射される。サンプルガスＳ2 とリ
ファレンスガスＲ2 とにおけるＨ2 Ｏ，ＣＯ2 ，ＳＯ2
の各ガスの濃度差（たとえばサンプルガスＳ2 中のＨ2
ＯとリファレンスガスＲ2 中のＨ2 Ｏとの濃度差。ＣＯ
2 ，ＳＯ2 についても同様である。）が検出され、これ
らの濃度に基づいて、ＳＯＦ，Ｄ．Ｓ，Ｓ成分を重量と
して定量分析することができる。
【００１８】このように、上記パティキュレート連続分
析装置によれば、加熱燃焼炉６内でサンプルガスＳ1 ラ
インのパティキュレートが酸化，分解されることによっ
て生じたガス（Ｈ2 Ｏ，ＣＯ2 ，ＳＯ2 ）濃度の差分を
ＳＯＦ，Ｄ．Ｓ，Ｓ成分重量として連続的に測定でき、
また、熟練者でなくとも短時間に測定できる。
析装置によれば、加熱燃焼炉６内でサンプルガスＳ1 ラ
インのパティキュレートが酸化，分解されることによっ
て生じたガス（Ｈ2 Ｏ，ＣＯ2 ，ＳＯ2 ）濃度の差分を
ＳＯＦ，Ｄ．Ｓ，Ｓ成分重量として連続的に測定でき、
また、熟練者でなくとも短時間に測定できる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジンなどの排ガスを触媒などを用いて処理しようと
試みられている。そして、排ガスとこれを処理する触媒
の組合せによって、触媒下流における排ガスの組成が異
なってくる。
エンジンなどの排ガスを触媒などを用いて処理しようと
試みられている。そして、排ガスとこれを処理する触媒
の組合せによって、触媒下流における排ガスの組成が異
なってくる。
【００２０】そして、本願の発明者は、前記排ガスと触
媒の組合せによっては、排ガス中に含まれるパティキュ
レートが、炭素、炭化水素および硫黄で構成される場合
と、炭化水素および結晶水付き硫酸塩で構成されると判
断される場合とがあり、それらの場合においては、燃焼
したときの反応式が異なり、演算処理の変更が必要であ
ることを見出した。
媒の組合せによっては、排ガス中に含まれるパティキュ
レートが、炭素、炭化水素および硫黄で構成される場合
と、炭化水素および結晶水付き硫酸塩で構成されると判
断される場合とがあり、それらの場合においては、燃焼
したときの反応式が異なり、演算処理の変更が必要であ
ることを見出した。
【００２１】本発明は、上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的は、サンプルガス中に含まれるパティ
キュレートの構成に応じて、その構成成分個々の濃度、
すなわち、炭素、炭化水素、硫黄および結晶水付き硫酸
塩などの濃度およびパティキュレート全体の濃度を確実
に定量することができるパティキュレート連続分析方法
を提供することにある。
もので、その目的は、サンプルガス中に含まれるパティ
キュレートの構成に応じて、その構成成分個々の濃度、
すなわち、炭素、炭化水素、硫黄および結晶水付き硫酸
塩などの濃度およびパティキュレート全体の濃度を確実
に定量することができるパティキュレート連続分析方法
を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るパティキュレート連続分析方法は、サ
ンプルガスが流れるサンプルガス流路と、このサンプル
ガス流路から分岐し、前記サンプルガス中に含まれるパ
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、これら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てなるパティキュレート連続分析装
置によって、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
を求め、前記サンプルガスに含まれるパティキュレート
が、炭素、炭化水素および硫黄で構成されると判断され
るときは、 ｍＣ＋ｎＣＨy ＋ｐＳ＋ｑＯ2 →（ｍ＋ｎ）ＣＯ2 ＋（ｎｙ／２）Ｈ2 Ｏ＋ｐＳＯ2 ＋ｑ’Ｏ2 〔但し、上記ｙは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比（ｙ＝Ｈ／Ｃ）、ｑ，ｑ’は、ｍ，ｎ，ｐに対する過
剰のＯ2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭
素、炭化水素、硫黄およびパティキュレートの各濃度を
求めるようにし、一方、前記サンプルガスに含まれるパ
ティキュレートが、炭化水素と結晶水付き硫酸塩で構成
されると判断されるときは、 ｍＣＨy ＋ｎＳＯ4 ・ｘＨ2 Ｏ＋ｐＯ2 →ｍＣＯ2 ＋（ｍｙ／２＋ｘｎ）Ｈ2 Ｏ＋ｎＳＯ2 ＋ｐ’Ｏ2 〔但し、上記ｙは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比（ｙ＝Ｈ／Ｃ）、ｐ，ｐ’は、ｍ，ｎ，に対する過剰
のＯ2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭化水
素、結晶水付き硫酸塩およびパティキュレートの各濃度
を求めるようにしている。
め、本発明に係るパティキュレート連続分析方法は、サ
ンプルガスが流れるサンプルガス流路と、このサンプル
ガス流路から分岐し、前記サンプルガス中に含まれるパ
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、これら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てなるパティキュレート連続分析装
置によって、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
を求め、前記サンプルガスに含まれるパティキュレート
が、炭素、炭化水素および硫黄で構成されると判断され
るときは、 ｍＣ＋ｎＣＨy ＋ｐＳ＋ｑＯ2 →（ｍ＋ｎ）ＣＯ2 ＋（ｎｙ／２）Ｈ2 Ｏ＋ｐＳＯ2 ＋ｑ’Ｏ2 〔但し、上記ｙは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比（ｙ＝Ｈ／Ｃ）、ｑ，ｑ’は、ｍ，ｎ，ｐに対する過
剰のＯ2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭
素、炭化水素、硫黄およびパティキュレートの各濃度を
求めるようにし、一方、前記サンプルガスに含まれるパ
ティキュレートが、炭化水素と結晶水付き硫酸塩で構成
されると判断されるときは、 ｍＣＨy ＋ｎＳＯ4 ・ｘＨ2 Ｏ＋ｐＯ2 →ｍＣＯ2 ＋（ｍｙ／２＋ｘｎ）Ｈ2 Ｏ＋ｎＳＯ2 ＋ｐ’Ｏ2 〔但し、上記ｙは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比（ｙ＝Ｈ／Ｃ）、ｐ，ｐ’は、ｍ，ｎ，に対する過剰
のＯ2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭化水
素、結晶水付き硫酸塩およびパティキュレートの各濃度
を求めるようにしている。
【００２３】
【作用】サンプルガス中に含まれるパティキュレートが
どんな構成成分によって構成されているかは、燃料と触
媒との組合せによって予め判っている。従って、炭素、
炭化水素および硫黄で構成される場合と、炭化水素と結
晶水付き硫酸塩で構成される場合によって、適切な処理
方法をそれぞれ適用することにより、各構成成分の濃度
およびパティキュレートのトータル濃度を連続的にしか
も精度よく定量することができる。
どんな構成成分によって構成されているかは、燃料と触
媒との組合せによって予め判っている。従って、炭素、
炭化水素および硫黄で構成される場合と、炭化水素と結
晶水付き硫酸塩で構成される場合によって、適切な処理
方法をそれぞれ適用することにより、各構成成分の濃度
およびパティキュレートのトータル濃度を連続的にしか
も精度よく定量することができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００２５】図１は、本発明方法を実施するための装置
の構成例を示し、この図において、２５は自動車２６の
排気管２７が導入管２８を介して接続される希釈用トン
ネルで、その上流側から希釈用エアーＡが供給され、下
流側は図外の吸引ポンプに接続されている。２９は希釈
用トンネル２５の下流側に設けられるサンプリング配管
で、その下流側には図２に示したパティキュレート連続
分析装置３０が設けられている。つまり、本発明方法で
用いる装置は、図２および図３に示した装置と変わると
ころがない。
の構成例を示し、この図において、２５は自動車２６の
排気管２７が導入管２８を介して接続される希釈用トン
ネルで、その上流側から希釈用エアーＡが供給され、下
流側は図外の吸引ポンプに接続されている。２９は希釈
用トンネル２５の下流側に設けられるサンプリング配管
で、その下流側には図２に示したパティキュレート連続
分析装置３０が設けられている。つまり、本発明方法で
用いる装置は、図２および図３に示した装置と変わると
ころがない。
【００２６】次に、パティキュレートの構成成分の各濃
度およびパティキュレート全体の濃度を求める計算式を
説明する。
度およびパティキュレート全体の濃度を求める計算式を
説明する。
【００２７】Ｉ．パティキュレートがＤ．Ｓ（ドライス
ート）とＳＯＦ（炭化水素）とＳ（硫黄）とで構成され
る場合この場合、単位体積（１ｍ3 、２０℃、７６０ｍ
ｍＨｇ）当たり、ｍモルの炭素、ｎモルの炭化水素、ｐ
モルの硫黄が燃焼（酸化）したときの反応式は、次式で
表される。 ｍＣ＋ｎＣＨy ＋ｐＳ＋ｑＯ2 →（ｍ＋ｎ）ＣＯ2 ＋（ｎｙ／２）Ｈ2 Ｏ＋ｐＳＯ2 ＋ｑ’Ｏ2 …（Ｉ） ここで、ｙはＳＯＦを構成する炭素と水素のモル比（ｙ
＝Ｈ／Ｃ）であり、また、ｑ，ｑ’はｍ，ｎ，ｐに対す
る過剰のＯ2 のモル数である。
ート）とＳＯＦ（炭化水素）とＳ（硫黄）とで構成され
る場合この場合、単位体積（１ｍ3 、２０℃、７６０ｍ
ｍＨｇ）当たり、ｍモルの炭素、ｎモルの炭化水素、ｐ
モルの硫黄が燃焼（酸化）したときの反応式は、次式で
表される。 ｍＣ＋ｎＣＨy ＋ｐＳ＋ｑＯ2 →（ｍ＋ｎ）ＣＯ2 ＋（ｎｙ／２）Ｈ2 Ｏ＋ｐＳＯ2 ＋ｑ’Ｏ2 …（Ｉ） ここで、ｙはＳＯＦを構成する炭素と水素のモル比（ｙ
＝Ｈ／Ｃ）であり、また、ｑ，ｑ’はｍ，ｎ，ｐに対す
る過剰のＯ2 のモル数である。
【００２８】発生するＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、ＳＯ2 の濃度
（以下、例えば〔ＣＯ2 〕で表す。）は、それぞれ次の
ようになる。 〔ＣＯ2 〕＝２４．０４（ｍ＋ｎ） （ｌ／ｍ3 ）……（１） 〔Ｈ2 Ｏ〕＝２４．０４ｎｙ／２ （ｌ／ｍ3 ）……（２） 〔ＳＯ2 〕＝２４．０４ｐ （ｌ／ｍ3 ）……（３） ここで、２４．０４は２０℃、１気圧での理想気体体積
（１／ｍｏｌ）を表す。
（以下、例えば〔ＣＯ2 〕で表す。）は、それぞれ次の
ようになる。 〔ＣＯ2 〕＝２４．０４（ｍ＋ｎ） （ｌ／ｍ3 ）……（１） 〔Ｈ2 Ｏ〕＝２４．０４ｎｙ／２ （ｌ／ｍ3 ）……（２） 〔ＳＯ2 〕＝２４．０４ｐ （ｌ／ｍ3 ）……（３） ここで、２４．０４は２０℃、１気圧での理想気体体積
（１／ｍｏｌ）を表す。
【００２９】また、パティキュレートの構成成分の濃度
は、Ｈ、Ｃ、Ｓの原子量がそれぞれ１．００８、１２．
０１１、３２．０６６であるから、次のように表され
る。 〔Ｄ．Ｓ〕＝１２．０１１ｍ （ｇ／ｍ3 ）……（４） 〔ＳＯＦ〕＝１２．０１１ｎ＋１．００８ｎｙ （ｇ／ｍ3 ）……（５） 〔Ｓ〕 ＝３２．０６６ｐ （ｇ／ｍ3 ）……（６）
は、Ｈ、Ｃ、Ｓの原子量がそれぞれ１．００８、１２．
０１１、３２．０６６であるから、次のように表され
る。 〔Ｄ．Ｓ〕＝１２．０１１ｍ （ｇ／ｍ3 ）……（４） 〔ＳＯＦ〕＝１２．０１１ｎ＋１．００８ｎｙ （ｇ／ｍ3 ）……（５） 〔Ｓ〕 ＝３２．０６６ｐ （ｇ／ｍ3 ）……（６）
【００３０】従って、パティキュレート濃度の単位をｍ
ｇ／ｍ3 、発生ガス濃度の単位をｐｐｍとすると、上記
（１）〜（３）式から、次の各式が得られる。 〔Ｄ．Ｓ〕＝（〔ＣＯ2 〕− (2/y)〔Ｈ2 Ｏ〕）×１２．０１１／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（７） 〔ＳＯＦ〕＝２（１２．０１１＋１．００８ｙ）〔Ｈ2 Ｏ〕／２４．０４ｙ （ｍｇ／ｍ3 ）……（８） 〔Ｓ〕 ＝３２．０６６〔ＳＯ2 〕／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（９） そして、全パティキュレート濃度〔ＰＭ〕は、 〔ＰＭ〕＝〔Ｄ．Ｓ〕＋〔ＳＯＦ〕＋〔Ｓ〕 ＝｛１２．０１１〔ＣＯ2 〕＋２．０１６〔Ｈ2 Ｏ〕＋３２．０６６ 〔ＳＯ2 〕｝／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（10） となる。
ｇ／ｍ3 、発生ガス濃度の単位をｐｐｍとすると、上記
（１）〜（３）式から、次の各式が得られる。 〔Ｄ．Ｓ〕＝（〔ＣＯ2 〕− (2/y)〔Ｈ2 Ｏ〕）×１２．０１１／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（７） 〔ＳＯＦ〕＝２（１２．０１１＋１．００８ｙ）〔Ｈ2 Ｏ〕／２４．０４ｙ （ｍｇ／ｍ3 ）……（８） 〔Ｓ〕 ＝３２．０６６〔ＳＯ2 〕／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（９） そして、全パティキュレート濃度〔ＰＭ〕は、 〔ＰＭ〕＝〔Ｄ．Ｓ〕＋〔ＳＯＦ〕＋〔Ｓ〕 ＝｛１２．０１１〔ＣＯ2 〕＋２．０１６〔Ｈ2 Ｏ〕＋３２．０６６ 〔ＳＯ2 〕｝／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（10） となる。
【００３１】II．パティキュレートがＳＯＦ（炭化水
素）とｎＳＯ4 ・ｘＨ2 Ｏ（結晶付き硫酸塩）とで構成
される場合この場合、単位体積（１ｍ3 、２０℃、７６
０ｍｍＨｇ）当たり、ｍモルの炭化水素、ｎモルの結晶
付き硫酸塩が燃焼（酸化）したときの反応式は、次式で
表される。 ｍＣＨy ＋ｎＳＯ4 ・ｘＨ2 Ｏ＋ｐＯ2 →ｍＣＯ2 ＋（ｍｙ／２＋ｘｎ）Ｈ2 Ｏ＋ｎＳＯ2 ＋ｐ’Ｏ2 ……（II） ここで、ｙはＳＯＦを構成する炭素と水素のモル比（ｙ
＝Ｈ／Ｃ）であり、また、ｐ，ｐ’はｍ，ｎに対する過
剰のＯ2 のモル数であり、そして、ｘは硫酸塩に含まれ
る水のモル数である。
素）とｎＳＯ4 ・ｘＨ2 Ｏ（結晶付き硫酸塩）とで構成
される場合この場合、単位体積（１ｍ3 、２０℃、７６
０ｍｍＨｇ）当たり、ｍモルの炭化水素、ｎモルの結晶
付き硫酸塩が燃焼（酸化）したときの反応式は、次式で
表される。 ｍＣＨy ＋ｎＳＯ4 ・ｘＨ2 Ｏ＋ｐＯ2 →ｍＣＯ2 ＋（ｍｙ／２＋ｘｎ）Ｈ2 Ｏ＋ｎＳＯ2 ＋ｐ’Ｏ2 ……（II） ここで、ｙはＳＯＦを構成する炭素と水素のモル比（ｙ
＝Ｈ／Ｃ）であり、また、ｐ，ｐ’はｍ，ｎに対する過
剰のＯ2 のモル数であり、そして、ｘは硫酸塩に含まれ
る水のモル数である。
【００３２】発生するＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、ＳＯ2 の濃度
は、それぞれ次のようになる。 〔ＣＯ2 〕＝２４．０４ｍ （ｌ／ｍ3 ）……（11） 〔Ｈ2 Ｏ〕＝２４．０４（ｍｙ／２＋ｘｎ） （ｌ／ｍ3 ）……（12） 〔ＳＯ2 〕＝２４．０４ｎ （ｌ／ｍ3 ）……（13）
は、それぞれ次のようになる。 〔ＣＯ2 〕＝２４．０４ｍ （ｌ／ｍ3 ）……（11） 〔Ｈ2 Ｏ〕＝２４．０４（ｍｙ／２＋ｘｎ） （ｌ／ｍ3 ）……（12） 〔ＳＯ2 〕＝２４．０４ｎ （ｌ／ｍ3 ）……（13）
【００３３】また、パティキュレートの構成成分の濃度
は、次のように表される。 〔Ｄ．Ｓ〕＝０ （ｇ／ｍ3 ）……（14） 〔ＳＯＦ〕＝１２．０１１ｍ＋１．００８ｍｙ （ｇ／ｍ3 ）……（15） 〔ＳＯ4 -2・ｘＨ2 Ｏ〕＝９６．０６２ｎ＋１８．０１５ｘｎ （ｇ／ｍ3 ）……（16）
は、次のように表される。 〔Ｄ．Ｓ〕＝０ （ｇ／ｍ3 ）……（14） 〔ＳＯＦ〕＝１２．０１１ｍ＋１．００８ｍｙ （ｇ／ｍ3 ）……（15） 〔ＳＯ4 -2・ｘＨ2 Ｏ〕＝９６．０６２ｎ＋１８．０１５ｘｎ （ｇ／ｍ3 ）……（16）
【００３４】上記（11）〜（16）式から次の各式が得ら
れる。 〔ＳＯＦ〕＝（１２．０１１＋１．００８ｙ）〔ＣＯ2 〕／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（17） 〔ＳＯ4 -2・ｘＨ2 Ｏ〕＝（９６．０６２＋１８．０１５ｘ）〔ＳＯ2 〕／ ２４．０４ ＝｛９６．０６２〔ＳＯ2 〕 ＋１８．０１５(〔Ｈ2 Ｏ〕− (y/2)〔ＣＯ2 〕)｝ ／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（18） ｘ＝｛〔Ｈ2 Ｏ〕− (y/2)〔ＣＯ2 〕｝／〔ＳＯ2 〕 ……（19） そして、全パティキュレート濃度〔ＰＭ〕は、 〔ＰＭ〕＝〔Ｄ．Ｓ〕＋〔ＳＯＦ〕＋〔ＳＯ4 -2・ｘＨ2 Ｏ〕 ＝｛（１２．０１１−７．９９９５ｙ）〔ＣＯ2 〕 ＋９６．０６２〔ＳＯ2 〕＋１８．０１５〔Ｈ2 Ｏ〕｝ ／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（20） となる。
れる。 〔ＳＯＦ〕＝（１２．０１１＋１．００８ｙ）〔ＣＯ2 〕／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（17） 〔ＳＯ4 -2・ｘＨ2 Ｏ〕＝（９６．０６２＋１８．０１５ｘ）〔ＳＯ2 〕／ ２４．０４ ＝｛９６．０６２〔ＳＯ2 〕 ＋１８．０１５(〔Ｈ2 Ｏ〕− (y/2)〔ＣＯ2 〕)｝ ／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（18） ｘ＝｛〔Ｈ2 Ｏ〕− (y/2)〔ＣＯ2 〕｝／〔ＳＯ2 〕 ……（19） そして、全パティキュレート濃度〔ＰＭ〕は、 〔ＰＭ〕＝〔Ｄ．Ｓ〕＋〔ＳＯＦ〕＋〔ＳＯ4 -2・ｘＨ2 Ｏ〕 ＝｛（１２．０１１−７．９９９５ｙ）〔ＣＯ2 〕 ＋９６．０６２〔ＳＯ2 〕＋１８．０１５〔Ｈ2 Ｏ〕｝ ／２４．０４ （ｍｇ／ｍ3 ）……（20） となる。
【００３５】従って、サンプルガスに含まれるパティキ
ュレートが、炭素、炭化水素および硫黄で構成されると
判断されるときには、上記（１）〜（10）までの計算式
を用い、そして、サンプルガスに含まれるパティキュレ
ートが、炭化水素と結晶水付き硫酸塩で構成されると判
断されるときは、上記（11）〜（20）までの計算式を使
うようにすることにより、パティキュレートの構成成分
毎の濃度およびパティキュレートのトータル濃度を連続
的にしかも精度よく定量することができる。
ュレートが、炭素、炭化水素および硫黄で構成されると
判断されるときには、上記（１）〜（10）までの計算式
を用い、そして、サンプルガスに含まれるパティキュレ
ートが、炭化水素と結晶水付き硫酸塩で構成されると判
断されるときは、上記（11）〜（20）までの計算式を使
うようにすることにより、パティキュレートの構成成分
毎の濃度およびパティキュレートのトータル濃度を連続
的にしかも精度よく定量することができる。
【００３６】そして、実際的には、例えば前記（１）〜
（10）までの計算式を収容した処理フロッピーと、前記
（11）〜（20）までの計算式を収容した処理フロッピィ
を使い分けることにより、上記それぞれの場合の演算を
行うことができる。
（10）までの計算式を収容した処理フロッピーと、前記
（11）〜（20）までの計算式を収容した処理フロッピィ
を使い分けることにより、上記それぞれの場合の演算を
行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、パティ
キュレートの構成成分に対応した処理を行うものである
から、パティキュレートの構成成分毎の濃度およびパテ
ィキュレートのトータル濃度を連続的にしかも精度よく
定量することができる。
キュレートの構成成分に対応した処理を行うものである
から、パティキュレートの構成成分毎の濃度およびパテ
ィキュレートのトータル濃度を連続的にしかも精度よく
定量することができる。
【図１】本発明方法を実施するための装置の構成例を示
す図である。
す図である。
【図２】前記装置において用いるパティキュレート連続
分析装置の一例を示す図である。
分析装置の一例を示す図である。
【図３】前記パティキュレート連続分析装置におけるガ
ス分析部の構成の一例を示す図である。
ス分析部の構成の一例を示す図である。
１…サンプルガス流路、２…リファレンス流路、３…フ
ィルタ、６…加熱燃焼炉、７…分析計、３０…パティキ
ュレート連続分析装置、Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 …サンプルガ
ス、Ｒ1 ，Ｒ2 …リファレンスガス。
ィルタ、６…加熱燃焼炉、７…分析計、３０…パティキ
ュレート連続分析装置、Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2 …サンプルガ
ス、Ｒ1 ，Ｒ2 …リファレンスガス。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 31/12 G01N 21/61 G01N 31/00 G01N 15/06 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 サンプルガスが流れるサンプルガス流路
と、このサンプルガス流路から分岐し、前記サンプルガ
ス中に含まれるパ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、これらサンプル流路と
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てなるパティキュ
レート連続分析装置によって、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 濃度の差を求め、 前記サンプルガスに含まれるパティキュレートが、炭
素、炭化水素および硫黄で構成されると判断されるとき
は、 ｍＣ＋ｎＣＨy ＋ｐＳ＋ｑＯ2 →（ｍ＋ｎ）ＣＯ2 ＋（ｎｙ／２）Ｈ2 Ｏ＋ｐＳＯ2 ＋ｑ’Ｏ2 〔但し、上記ｙは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比（ｙ＝Ｈ／Ｃ）、ｑ，ｑ’は、ｍ，ｎ，ｐに対する過
剰のＯ2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭
素、炭化水素、硫黄および全パティキュレートの各濃度
を求めるようにし、 一方、前記サンプルガスに含まれるパティキュレート
が、炭化水素と結晶水付き硫酸塩で構成されると判断さ
れるときは、 ｍＣＨy ＋ｎＳＯ4 ・ｘＨ2 Ｏ＋ｐＯ2 →ｍＣＯ2 ＋（ｍｙ／２＋ｘｎ）Ｈ2 Ｏ＋ｎＳＯ2 ＋ｐ’Ｏ2 〔但し、上記ｙは炭化水素を構成する炭素と水素のモル
比（ｙ＝Ｈ／Ｃ）、ｐ，ｐ’は、ｍ，ｎ，に対する過剰
のＯ2 のモル数〕に基づいて、サンプルガス中の炭化水
素、結晶水付き硫酸塩および全パティキュレートの各濃
度を求めるようにしたことを特徴とするパティキュレー
ト連続分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100180A JP3035115B2 (ja) | 1993-04-03 | 1993-04-03 | パティキュレート連続分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100180A JP3035115B2 (ja) | 1993-04-03 | 1993-04-03 | パティキュレート連続分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06289004A JPH06289004A (ja) | 1994-10-18 |
| JP3035115B2 true JP3035115B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=14267119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5100180A Expired - Fee Related JP3035115B2 (ja) | 1993-04-03 | 1993-04-03 | パティキュレート連続分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3035115B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4676420B2 (ja) * | 2006-12-21 | 2011-04-27 | 株式会社堀場製作所 | 多段切替式粒子状物質測定装置 |
| AT509962B1 (de) * | 2011-09-12 | 2015-05-15 | Avl List Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der konzentration von aerosolen in heissen gasen, insbesondere in abgasen von verbrennungskraftmaschinen |
-
1993
- 1993-04-03 JP JP5100180A patent/JP3035115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06289004A (ja) | 1994-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |