JP4542930B2

JP4542930B2 - 排ガス分析装置

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Publication number: JP4542930B2
Application number: JP2005082142A
Authority: JP
Inventors: 彰啓薮下; 慎一村上
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: JP2006266736A

Description

本発明は、車両等のエンジンから排出される排ガスを分析するための排ガス分析装置に関する。

従来、車両等のエンジンから排出される排ガス（以下、単に「排ガス」という）に含まれる成分を分析するための技術として、非分散赤外吸収法（ＮＤＩＲ）や紫外発光法、化学発光法、炎光光度法、ソフトイオン化質量分析法等の測定方法が知られている。これらの測定方法は、排ガス中の分析対象となる成分や、測定精度、分析条件等に応じて適宜選択されて用いられるものである。（例えば特許文献１）

ところで、上述のような測定方法を用いて排ガス中の特定成分の測定を行う場合、排ガスに含まれる一部の炭化水素（不飽和炭化水素系有機化合物、芳香族炭化水素等のことであり、以下、干渉成分炭化水素とも言う）が測定対象の成分に対して干渉し、排ガスの分析結果に影響を及ぼす場合がある。特に近年では、排ガス中の分析対象である成分をより高感度で検出する必要性が高まっており、その場合に前述のような炭化水素による干渉が大きな障害となるため、排ガス中に含まれる干渉成分炭化水素の干渉影響を除去する要望が強まっている。

前述のような排ガス中の干渉成分炭化水素を除去する手法の一つとして、例えば特許文献２に開示されるように、ゲル表面にシリカゲルを充填したカラム中に排ガスを通過させることで、炭化水素を除去する方法が知られている。しかしながら、排ガスがカラム中を通過する際に、固体であるゲルの表面に排ガスが接触する面積は小さく、排ガス中に含まれる炭化水素を高効率に除去するためには多量のシリカゲルを含んだ大きなカラムに充分に排ガスを通過させる必要がある。そのため、装置全体が大型化し、装置のコストアップの要因になるとともに、カラムに含まれるシリカゲル等を頻繁に交換する必要性が生じるため、装置のメンテナンス性が低下するという問題が生じる。

一方、固体であるゲルに比して、液中に排ガスを通過させることで排ガス中に含まれる干渉成分炭化水素をより高効率に除去することを可能とする、排ガス測定の前処理装置も知られている。このような排ガス測定の前処理装置６０は、図５に示すように、容器６１内部に収容された有機溶媒Ｗ中にガス管６２の先端を浸し、ガス管６２に導入される排ガスを有機溶媒Ｗ中に通過させることで、排ガス中に含まれる干渉成分炭化水素を液体である有機溶媒Ｗに溶出する。このように、液体である有機溶媒に排ガスを通過させることで、干渉成分炭化水素が除去された排ガスを、容器６１の排出口６３から得ることができ、この排出された排ガスに対して所定の分析を行うことができる。
特開２０００−６５６９６号公報特開平８−２８２３８号公報

しかしながら、前述のような液体である有機溶媒に排ガスを通過させることで排ガス中に含まれる干渉成分炭化水素を除去する前処理装置においては、分析装置に大量の有機溶媒を満たした容器を組み込む必要が生じる。さらに、前処理装置において処理された排ガス中に含まれる水分を除去するための除湿部等も必要となり、分析装置の複雑化や大型化を招く。また、そのような分析装置を用いた場合、干渉成分炭化水素を除去した後の有機溶媒を交換する作業や、交換後の有機溶媒の処理がわずらわしくなってしまい、装置のメンテナンス性を悪化させる要因ともなる。

本発明は、上述のような問題点を鑑みてなされたものであり、構成が複雑かつ大掛かりな前処理装置等を用いることなく、装置構成がコンパクトで、かつ、メンテナンス性を向上させた、干渉成分炭化水素の干渉影響を高効率に排除可能な排ガス分析装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の発明は、車両等のエンジンから排出される排ガスを導入する導入路と、前記導入路に接続され、前記排ガスが導通するフィルタ装置と、前記フィルタ装置を通過した排ガスを分析するための分析部と、を備えた排ガス分析装置であって、前記フィルタ装置が、内部が空洞である筐体と、この空洞内に納められたフィルタ本体とを備えており、前記フィルタ本体は、排ガスが通過可能な細孔を有し、この細孔内部に液体を保持可能な固形物に、有機溶媒を保持させたものであり、前記有機溶媒の沸点が、前記エンジンから排出され、フィルタ装置に導入される排ガスの温度よりも高いことを特徴とする排ガス分析装置を提供する。

このように構成された排ガス分析装置においては、細孔内部に液体を保持可能とする固形物に保持された状態の有機溶媒に排ガスを接触させ、その内部に含まれる干渉成分炭化水素を有機溶媒中に溶解させることで除去している。したがって、液体である有機溶媒を大量に収容した容器等を組み込む必要がなく、分析装置全体の構成をコンパクトにするとともに、排ガス中の干渉成分炭化水素を高効率に除去することができる。さらに、干渉成分炭化水素除去後の有機溶媒の処理を固形物の交換のみで行うことができるため、分析装置のメンテナンス性を大幅に向上させることも可能となる。なお、ここでいう有機溶媒は、低揮発性で高沸点、かつ低可燃性の性質を有していることが好ましい。このような有機溶媒を用いると、フィルタ本体に流入する排ガスの温度によって有機溶媒が気化し、排ガスとともにフィルタ本体かの固形物から分離して排出されることがなく、また、有機溶媒自体が燃焼する危険性も低減する。さらに、本発明で用いられる有機溶媒としては、干渉成分炭化水素を溶解または吸着可能な性質を有するものであり、硫黄成分（例えばＳＯ_２）を吸収しない性質である必要がある。このような有機溶媒の例として、例えばヘキサデカンやオクタデカン等が挙げられる。

このように、本願発明の排ガス分析装置によれば、装置の構成をシンプルなものとし、メンテナンス性も優れていることから、分析に要するコストや工数を大きく低減させることができる。また、装置の構成がシンプルかつコンパクトなものとなっているため、分析装置全体を車両内部や実験室（ラボ）内等の狭いエリアに取り付けて排ガスの分析を行うことも可能になるといった効果も得られる。

また、請求項２に記載の発明は、前記分析部が、排ガス中に含まれるＳＯ_２の濃度をＵＶＦ法により測定するものであることを特徴とする排ガス分析装置を提供する。

排ガス中に含まれる炭化水素を除去する手法としては、燃焼等の手段で炭化水素を二酸化炭素と水に変換するものが一般的である。しかしながら、測定対象の成分がＳＯ_２の場合にこのような燃焼を行うと、排ガス中に含まれるその他の硫黄成分（Ｈ_２Ｓなど）も酸化されてＳＯ_２となってしまうため、排ガス中のＳＯ_２のみを測定することができない。

請求項２に記載の発明によると、炭化水素のみを有機溶媒に溶解させて除去し、有機溶媒に溶解されないＳＯ_２を測定対象としたものであるため、検出感度が高いが炭化水素の成分が大きく干渉するＵＶＦ法を、ＳＯ_２の濃度測定に用いることが可能となる。

また、請求項３に記載の発明は、前記フィルタ装置が、前記フィルタ本体を通過した排ガス中に含まれる有機溶媒をトラップするためのトラップ部を備えていることを特徴とする排ガス分析装置を提供する。

このような排ガス分析装置においては、前記フィルタ本体に含まれる有機溶媒が、フィルタ本体を通過する排ガスの圧力で流されることで、排ガス中に混入して排出された場合に、排ガス中に混入した有機溶媒を除去することが可能となる。すなわち、フィルタ本体に含まれる有機溶媒がフィルタ本体より下流に流れる場合に、トラップ部においてその有機溶媒をトラップし、その下流に配置された分析部や導入路中に有機溶媒が流入するのを防ぐことができる。このように、分析部に有機溶媒を流入させないことで、分析部に有機溶媒による汚れを付着させることなく、分析部のメンテナンス性を高めるとともに、排ガス成分の分析に有機溶媒が影響を及ぼすことを防止している。

なお、前記トラップ部は、前述のフィルタ本体の一部を構成する固形物と同じく、排ガスが通過可能な細孔を有し、この細孔部に液体を保持可能な固形物とを含むことが好ましい。このようなトラップ部は、液体の状態で排ガス中に混入した有機溶媒を捕捉するとともに、一旦気化して排ガス中に含まれた有機溶媒も、前記細孔部を通過する間に排ガスの温度を下げ、有機溶媒を液体の状態に戻すことでトラップすることができる。さらに、トラップ部を新しいものに取り替える場合も、前述の固形物を交換するだけでよいため、トラップ部取り替え時のメンテナンス性も向上する。

また、前記有機溶媒は、その沸点が、フィルタ装置に導入される排ガスの温度よりも高いものであることが好ましい（請求項４）。このような有機溶媒を用いた場合、排ガスが通過してもフィルタ本体に保持されている有機溶媒が気化せず、排ガス中に混入してフィルタ装置から排出される恐れがなくなる。排ガス中には通常１５％程度の水蒸気が含まれており、排ガス温度を５０℃以下にすると結露する。結露を避けるためフィルタ装置を５０℃以上に加熱しなければならない。この加熱及び含浸させた有機溶媒が蒸発しないためには８０℃以上の沸点を有する有機溶媒を使うことがより好ましい（請求項５）。

また、前記固形物は、有機溶媒を内部に保持した繊維状物質の集まりであることが望ましい（請求項６）。このように、有機溶媒を含ませた繊維状物質を固形物とした場合、繊維状物質部分のみを交換するだけで炭化水素付着後の有機溶媒を交換することができるため、フィルタ装置のメンテナンス性が大きく向上する。また、有機溶媒を含ませる繊維状物質の材質としては、耐加熱性および排ガスへの耐腐食性を備えていることが好ましい。

なお、このような繊維状物質の一例として、ガラスウールを用いることができる（請求項７）。ガラスウールは、高温に強く、内部に液体を保持した状態でその内部に排ガスを通過させることができるとともに、耐腐食性が高く、安価であるため、本発明のフィルタ本体の一部として好適に用いられる。さらに、このような固形物をフィルタ本体の一部に用いることで、炭化水素のみならず排ガス中のＰＭ（粒子状物質）も除去されるため、フィルタ本体を介して分析装置内部に流入した排ガス中に含まれる炭化水素やＰＭによって、分析装置の内部が汚染されることを防ぐこともできる。

また、前記トラップ部に含まれる固形物についても、ガラスウールのような乾燥した繊維状物質の集まりを用いることが好ましい。その場合、トラップ部においても同様に排ガス中のＰＭ（粒子状物質）を除去可能であるため、より効果的に分析装置の内部汚染を防止することができる。

上述のように、本発明に係る排ガス分析装置によれば、大量の有機溶媒を収容した容器等を組み込む必要がないため、分析装置全体の構成をコンパクトにすることができる。さらに、炭化水素の干渉影響を高効率に除去することが可能であると同時に、炭化水素除去後の有機溶媒の処理を簡単に行うことができるという効果がある。

以下、本願発明の第一の実施形態について、図１から図５を参照しつつ説明する。図１は、本願発明に係る排ガス分析装置１の主要部を模式的に示す模式図であり、図２〜図４は、排ガス分析装置１に含まれるフィルタ装置１２の外観およびその内部を概略的に示す部分概略図である。また、図５は排ガス分析装置１に含まれる分析部２０の内部構造を模式的に示す断面図である。

図１に示すように、排ガス分析装置１は、図示しない車両等のエンジンから排出された排ガスＧを、導入路１１を介して分析部２０に導いてその成分を分析するものである。分析部２０に至るまでの導入路１１の途中には、図示は省略するが、排気ガスＧを１３０℃程度に保温するためのホットホースや流量制御部（レギュレータ等）が取付けられている。

導入路１１は、第１の流路１１１と、第２の流路１１２とに分岐しており、その分岐点１１ａにおいて導入路１１を流れる排ガスＧの流量が所定の流量比となるように第１の流路１１１、第２の流路１１２に分流されている。本実施形態では第１の流路１１１と第２の流路１１２とに流れる排ガスＧは同量となっている。

第１の流路１１１には排ガスＧ中の炭化水素を除去するためのフィルタ装置１２が接続されており、第２の流路１１２には、排ガスＧを加熱するための加熱手段としての酸化炉１３とが接続されている。また、分岐路１１ａと酸化炉１３との間には、第２の流路１１２中にオゾンを供給するためのオゾン供給源３０が、オゾン供給流路１１３を介して接続されている。なお、図示は省略するが、第２の流路１１２には、オゾンおよび排ガスＧを分岐点１１ａから酸化炉１３側へと一方的に流すためのレギュレータが備えられている。

分析部２０は、排ガスＧに含まれるＳＯ_２の量をＵＶＦ法によって測定するものであり、第１の流路１１１を介して流入する排ガスＧに含まれるＳＯ_２の量を測定する第１の分析部２０ａと、第２の流路１１２を介して流入する排ガスＧに含まれるＳＯ_２の量を測定する第２の分析部２０ｂとを備えている。第１の分析部２０ａおよび第２の分析部２０ｂは、それぞれ同様の構成を備えるものであり、図５に示すように、排ガスＧに紫外線を照射するための紫外線照射部４０と、排ガスＧ中のＳＯ_２から発生する紫外発光の強度を測定するための測定部５０とを備えている。測定部５０は、排ガスＧを流入して紫外線が照射される測定セル５１と、測定セル５１内部の排ガスＧから生じる紫外光を検出するための検出部５２とから構成されている。検出部５２は、本実施形態においては特定の波長の光のみを通過させるための光学フィルタ５２ａを備えた光電子増倍管（ＰＭＴ）５２ｂが用いられている。この光電子倍増管からなる検出部５２は、測定セル５１中で発生した紫外光の強度を光電変換により、その強度に応じた電気信号に変換し、出力するものである。

この第１の分析部２０ａまたは第２の分析部２０ｂにおいて、紫外線照射部４０から測定セル５１内の排ガスＧ中に向かって紫外線が照射されることにより、排ガスＧ中に含まれるＳＯ_２の一部が紫外線を吸収して励起状態（ＳＯ_２ ^＊）となる。励起状態となったＳＯ_２はその後、再び基底状態（ＳＯ_２）に戻り、その際に紫外光を放出する。前述の検出部５２においては、このとき放出される紫外光の量に応じた電気信号を送信する。このように、検出部５２から送信された電気信号は、図示しないコンピュータに入力され、適宜演算処理を施すことで排ガスＧ中に含まれるＳＯ_２の濃度に算出された後、分析結果として出力される。

フィルタ装置１２は、図２に示すように、内部が空洞である略円筒状の筐体１２１と、筐体１２１の一端側に着脱自在に取付けられた蓋体１２２と、筐体１２１の内部を外部の第１の流路１１１に導通する排出部１２３とから構成されたフィルタ本体１２０を備えている。排出部１２３は、径数ｍｍ程度の管であり、蓋体１２２が取付けられている側に設けられ、筐体１２１の内部を通過した排ガスＧを分析部２０側に排出可能としている。また、筐体１２１の蓋体１２２が取付けられていない他端側は、第１の流路１１１が接続されており、前述の分岐路から分岐した排ガスＧが筐体１２１の内部に供給されている。また、筐体１２１は耐腐食性の高い材質で形成されることが好ましく、例えばステンレス製の管等が用いられる。

筐体１２１の内部には、図３、図４に示すように、排ガスＧ中に含まれる炭化水素を除去するための固形物１２４が、蓋体１２２が取付けられていない側に隙間無く納められている。固形物１２４は、例えばガラスウールからなる繊維状物質に有機溶媒（オクタデカンなど）を含ませて保持させたものが用いられる。なお、固形物１２４は、その弾力性によって筐体１２２の内部において排ガスＧの流れによって押し動かされない程度の大きさに構成されているが、固形物１２４を通過する排ガスＧ中のＳＯ_２が固形物１２４内で混合することによって排ガスＧの分析結果に影響を与えることを防ぐため、できるだけ少ない体積となっている。

蓋体１２２は、着脱する際に使用者に保持される保持部１２２ａと、この保持部１２２ａと一体的に構成され、筐体１２１に取付けられる際に筐体１２１内部の空洞に挿入される挿入部１２２ｂと、その挿入部１２２ｂの先端から突出する突出管１２７とを備えている。挿入部１２２ｂには、その周囲にフッ素加工したＯリング１２５が複数固定されており、蓋体１２２が筐体１２１に取付けられた際に、筐体１２１の内壁がＯリング１２５に弾性的に押し当てられることで、筐体１２１の内部を蓋体１２２側について密封することができる。突出管１２７は、固形物１２４の基端部に突き刺ささるようにしてあり、この蓋体１２２を取り外せば、固形物１２４が蓋体１２２と一緒に取り出せるようにしてある。突出管１２７の内部に形成された連通孔１２２ｃは、挿入部１２２ｂを貫通して、その側面に開口する。そして、蓋体１２２を筐体１２１に取付けた状態では、この連通孔１２２ｃが、密封された筐体１２１の内部と排出部１２３とを連通させるように構成してある。

このように構成された排ガス分析装置において、排ガスＧが導入され、分析されるまでのプロセスを以下に詳細に説明する。

まず、排ガスＧが第１の流路１１に導入される前において、排ガス分析装置１に含まれるフィルタ装置１２は、フィルタ本体１２０に含まれる筐体１２１中に固形物１２４が納められ、蓋体１２２が取付けられているとともに、オゾン供給源３０からのオゾンの供給が行われている状態となっている。

この状態で、排ガスＧが第１の流路１１から導入されると、排ガスＧは分岐点１１ａにおいて前処理装置１２に向かう流れと、酸化炉１３に向かう流れに分流する。フィルタ装置１２に向かって流れる排ガスＧは、フィルタ本体１２０の筐体１２１内部に流入し、固形物１２４を通過しつつ排出部１２３から排出する。排出口１２３から排出した排ガスＧは、図１に示す第１の分析部２０ａに流入し、この排ガスＧ中に含まれるＳＯ_２の濃度がＵＶＦ法を用いて測定される。

このとき、排ガスＧが固形物１２４を通過する際に、固形物１２４内部に保持されている有機溶媒に接触することで、排ガスＧ内部に含まれる炭化水素がこの有機溶媒中に溶け出す。このため、排出部１２３から排出される排ガスＧは炭化水素が除去された状態となっており、第１の分析部２０ａにおいてＳＯ_２の濃度を測定する際に、排ガスＧ中に含まれる炭化水素成分が測定に影響を与えることがなくなる。さらに、排ガスＧ中に含まれる干渉成分炭化水素によって、フィルタ装置１２以降の装置内部（分析部等）が汚染されることを防ぐこともできる。同様に、排ガスＧ中に含まれるＰＭ（粒子状物質）等の物質も固形物１２４によって除去されるため、同様に、ＰＭによる装置内部の汚染も防ぐことができる。

また、分岐点１１ａにおいて酸化炉１３に向かう排ガスＧは、オゾン供給源３０からのオゾンと混合された状態で酸化炉１３内に流入する。このオゾンが混合された排ガスＧは、酸化炉１３内において加熱されることで、排ガスＧ中に含まれる硫黄成分が、次の（式１）および（式２）に記載されるような反応によってＳＯ_２に変換される。

（式１）

Ｈ_２Ｓ＋Ｏ_３→ＳＯ_２＋Ｈ_２Ｏ

（式２）

２ＳＯ＋Ｏ_２→２ＳＯ_２

なお、上記酸化炉内においては、排ガスＧ中に含まれる炭化水素も、この酸化炉１３中において酸化（燃焼）され、ＣＯ_２およびＨ_２Ｏとなる。

このように、酸化炉１３に向かう排ガスＧ中に含まれる硫黄成分は、酸化炉１３を通過した後には、全てＳＯ_２に変換されており、この状態で第２の分析部２０ｂ中に流入する。第２の分析部２０ｂにおいては、前述の第１の分析部２０ａと同様に、排ガスＧ中に含まれるＳＯ_２の濃度がＵＶＦ法を用いて測定される。

前述のようにして第１の分析部２０ａにおいて測定された排ガスＧ中に含まれるＳＯ_２の濃度と、第２の分析部２０ｂにおいて測定された排ガスＧ中に含まれるＳＯ_２の濃度とを比較することで、車両等のエンジンから排出された排ガスＧ中に含まれる硫黄成分のうち、ＳＯ_２として存在する硫黄成分と、それ以外の物質として存在する硫黄成分の濃度をそれぞれ求めることができる。

そして、所定回数の排ガスＧの分析が終了すると、第１の流路１１への排ガスＧの導入を停止した後、フィルタ本体１２０の蓋体１２２を取り外し、固形物１２４を筐体１２１の内部から取り出す。そして、新しい固形物１２４を筐体１２１中に納め、次の分析を開始する。

このように、本実施形態においては、排ガスＧ中に含まれる炭化水素を除去するための有機溶媒を、筐体に納められた固形物に保持させているため、大量の有機溶媒を収容した容器等を組み込む必要がなく、分析装置の構成をコンパクトにすることができる。また、有機溶媒を新しいものにするに際して、コンパクトに構成されたフィルタ装置のみや、固形物のみをフィルタ本体から取り出して新しいものに交換するだけでよい。さらに、炭化水素を除去した後の有機溶媒の処理も、固形物のみを焼却するなどの処置を施すだけでよいため、装置のメンテナンス性が高まるという効果も得られる。

そして、排ガス中に含まれる炭化水素を簡単に除去可能としたことによって、排ガス中の硫黄成分を高精度に測定可能なＵＶＦ法を用いることが可能になる。

次に、本発明の第２の実施形態について図６を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、前述の第１の実施形態と同様の構成を示す要素については同じ符号を付して説明を省略するものとする。

図６は、排ガス分析装置に組み込まれたフィルタ装置１２’のみを概略的に表した図であり、排ガスＧがフィルタ装置１２’に導入され、このフィルタ装置１２’の内部を通過した後に分析部２０側に排出される様子を示している。

フィルタ装置１２’は、図示しない導入路から分岐した第１の流路１１１中に直列に配置されたフィルタ本体１２０’とトラップ部２２０とから構成されている。以下、詳細に説明する。

第１のフィルタ本体１２０’は、図２等に示す前述のフィルタ本体１２０とほぼ同様の構成を備えており、内部が空洞である略円筒状の、例えばステンレスからなる筐体１２１と、筐体１２１の一端側に着脱自在に取付けられた蓋体１２２と、筐体１２１の内部を外部の第１の流路１１１に導通する排出部１２３とから構成されている。また、筐体１２１の蓋体１２２が取付けられていない他端側は、第１の流路１１１が接続されており、前述の分岐路から分岐した排ガスＧが筐体１２１の内部に供給されている。筐体１２１の内部には、有機溶媒を含ませたガラスウール等の繊維状物質からなる固形物１２４が、蓋体１２２が取付けられていない側に隙間無く納められている。

また、筐体１２１の外側にはヒータ１２６が設けられており、フィルタ本体１２０内部の固形物１２４を略一定に保温するように加熱している。これによって、フィルタ本体１２４の付近は８０〜９０℃程度に保たれ、フィルタ本体１２４中に存在する水分を気化しやすい状態とし、排ガスＧが結露してフィルタ本体１２４中に水が溜まるのを防止している。

蓋体１２２は、前述の実施形態と同様に、着脱する際に使用者に保持される保持部１２２ａと、この保持部１２２ａと一体的に構成された挿入部１２２ｂと、その挿入部１２２ｂの先端から突出する突出管１２７とで構成されている。挿入部１２２ｂの周囲には、フッ素加工したＯリング１２５が複数固定されており、蓋体１２２が筐体１２１に取付けられた際に、筐体１２１の内壁がＯリング１２５に弾性的に押し当てられることで、筐体１２１の内部を蓋体１２２側について密封している。突出管１２７は、固形物１２４の基端部に突き刺ささるようにしてあり、この蓋体１２２を取り外せば、固形物１２４が蓋体１２２と一緒に取り出せるようにしてある。突出管１２７の内部に形成された連通孔１２２ｃは、挿入部１２２ｂを貫通して、その側面に開口する。そして、蓋体１２２を筐体１２１に取付けた状態では、この連通孔１２２ｃが、密封された筐体１２１の内部と排出部１２３とを連通させるように構成してある。

トラップ部２２０は、フィルタ本体１２０’とほぼ同様の構成を備えており、略円筒状の筐体２２１と、筐体２２１の一端側に着脱自在に取付けられた蓋体２２２と、筐体２２１の内部を外部の第１の流路１１１に導通する排出部２２３とから構成されている。筐体２２１の蓋体２２２が取付けられていない他端側は、フィルタ本体１２０’を通過した排ガスＧが筐体２２１の内部に供給されるように、接続流路１１３が筐体２２１内部と同通するように接続されている。

蓋体２２２は、保持部２２２ａ、挿入部２２２ｂ及びその挿入部１２２ｂの先端から突出する突出管２２７を備えており、挿入部２２２ｂの周囲に固定された複数のＯリング２２５によって、蓋体２２２が筐体２２１に取付けられた際に、筐体２２１の内部を蓋体２２２側について密封している。筐体２２１の内部には、例えばガラスウールからなる乾燥した繊維状物質で構成されたフィルタ２２４が収容されている。突出管２２７は、フィルタ２２４の基端部に突き刺ささるようにしてあり、この蓋体２２２を取り外せば、フィルタ２２４が蓋体２２２と一緒に取り出せるようにしてある。突出管２２７の内部に形成された連通孔２２２ｃは、挿入部２２２ｂを貫通して、その側面に開口する。そして、蓋体２２２を筐体２２１に取付けた状態では、この連通孔２２２ｃが、密封された筐体２２１の内部と排出部２２３とを連通させるように構成してある。

トラップ部２２０は、フィルタ本体１２０’を通過した排ガスＧが固形物１２４を通過し、内部に有機溶媒を含んだ状態でフィルタ本体１２０’から排出された場合に、その排出された排ガスＧ’に含まれる有機溶媒を取り除くためのものである。詳細には、排ガスＧ’がトラップ部２２０に収容されたフィルタ２２４の内部を通過する間に、フィルタ２２４の繊維中に排ガスＧ’に含まれる有機溶媒が付着する。これによって、排ガスＧ’中に含まれる有機溶媒がトラップ部２２０内に留まるため、排ガスＧ’内に含まれている有機溶媒を除去した状態で、トラップ部２２０から排出させることができる。また、筐体２２１の外側にもヒータ２２６が設けられており、トラップ部２２０内の温度を略一定（８０〜９０℃程度）に保温している。これによって、排ガスＧ中に含まれる水分を気化しやすい状態とし、フィルタ２２４中に液体となった水が溜まるのが防止されるとともに、トラップ部２２０に流入する排ガスＧ’中に含まれる有機溶媒を気化した状態に保つことができる。

次に、このように構成されたフィルタ装置１２’の組み込まれた排ガス分析装置によって、排ガスＧが分析されるプロセスを詳細に説明する。

排ガスＧが第１の流路１１１に導入される前において、フィルタ装置１２’のフィルタ本体１２０’とトラップ部２２０には、それぞれ固形物１２４とフィルタ２２４とが納められ、蓋体１２２、２２２が取付けられている。また、図示は省略するが、前述の実施形態と同様に、オゾン供給源からのオゾンの供給が行われている状態となっている。この状態で排ガスＧが第１の流路１１１から導入されると、排ガスＧは図示しない分岐点においてフィルタ装置１２’に向かう流れと、図示しない酸化炉に向かう流れに分流する。

フィルタ装置１２’に向かって流れる排ガスＧは、フィルタ部１２０’の筐体１２１内部に流入し、固形物１２４を通過しつつ蓋体１２２内部を通過する排出部１２３を介して排出される。排出部１２３から排出した排ガスＧは、固形物１２４を通過する際に、フィルタ本体１２４内部に保持されている有機溶媒に接触し、排ガスＧ内部に含まれる炭化水素がこの有機溶媒中に溶け出す。また、その際に排ガスＧに含まれる微粒子（ＰＭ等）も併せてフィルタ本体１２４によって除去される。

そして、排ガスＧは、固形物１２４を通過する間に、その圧力によって固形物１２４に含まれる有機溶媒の一部を固形物から分離し、この有機溶媒を含んだ状態で排出部１２３から排出される。このように、有機溶媒の一部を含んだ排ガスＧ’は、排出部１２３から排出された後に接続流路１１３を介してトラップ部２２０に流入する。

トラップ部２２０に流入した排ガスＧ’は、フィルタ２２４によってその内部に含んだ有機溶媒を取り除かれ、排出部２２３を介して排出されて第１の分析部（図示省略）に流入する。そして、第１の分析部においては、前述の実施形態と同様に、排ガスＧ”中に含まれるＳＯ_２の濃度がＵＶＦ法を用いて測定される。

また、前述の実施形態と同様に、分岐点において酸化炉に向かう排ガスＧは、オゾン供給源からのオゾンと混合された状態で酸化炉内に流入し、排ガスＧ中に含まれる硫黄成分がＳＯ_２に変換され、第２の分析部中に流入する。そして、第２の分析部において排ガスＧ中に含まれるＳＯ_２の濃度がＵＶＦ法を用いて測定される。このようにして測定された、第１の分析部において測定された排ガスＧ中に含まれるＳＯ_２の濃度と、第２の分析部において測定された排ガスＧ中に含まれるＳＯ_２の濃度とを比較し、車両等のエンジンから排出された排ガスＧ中に含まれる硫黄成分のうち、ＳＯ_２として存在する硫黄成分と、それ以外の物質として存在する硫黄成分の濃度をそれぞれ求める。

このように、本実施形態においては、前述の実施形態で得られる効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、排ガスＧがフィルタ本体に納められた固形物に保持された有機溶媒を押し出して、排ガスＧ中に含んだ状態でフィルタ本体から排出されたとしても、その有機溶媒をトラップ部において除去することが可能となる。したがって、分析部や導入路中に有機溶媒が付着することがなくなり、装置内部に有機溶媒による汚れを付着させることなく、また、排ガスの分析に対する悪影響を及ぼすことがなくなる。

また、トラップ部に含まれるフィルタについても、フィルタ本体内部に納められる固形物と同様に、簡単に新しいものと交換することができるため、メンテナンスをより効率よく行うこともできる。

なお、前述の説明においては、排ガスＧに含まれるＳＯ_２の量をＵＶＦ法によって測定する排ガス分析装置の一実施形態においてのみ説明したが、本願発明はこれに限られるものではない。すなわち、本願発明は、排ガス中に含まれる炭化水素成分を除去するための前処理を必要とする排ガス分析装置全般において用いることができ、分析対象となる成分や分析に用いる測定手法に応じて、分析部において用いられる測定部や、この測定部に含まれる検出部についての構成を適宜選択することが可能であることは言うまでもない。

本願発明の第１の実施形態に係る排ガス分析装置を概略的に示す概略図である。図１に示す排ガス分析装置に含まれる前処理装置の外観を示す概略斜視図である。図１に示す排ガス分析装置に含まれる前処理装置の概略を示す分解斜視図である。図１に示す排ガス分析装置に含まれるフィルタ装置の内部を概略的に示す部分縦断面図である。図１に示す排ガス分析装置に含まれる分析部の内部構造を概略的に示す概略図である。本願発明の第２の実施形態に係る排ガス分析装置に含まれるフィルタ装置の内部を概略的に示す部分縦断面図である。従来の排ガス測定に用いられる前処理装置の一例を示す概略図である。

符号の説明

１・・・排ガス分析装置
１１・・・導入路
１２，１２’ ・・・フィルタ装置
１２０，１２０’・・・フィルタ本体
１２１・・・筐体
１２２・・・蓋体
１２３・・・排出部
１２４・・・固形物
２２４・・・フィルタ
２０・・・分析部
２２０・・・トラップ部

Claims

車両等のエンジンから排出される排ガスを導入する導入路と、
前記導入路に接続され、前記排ガスが導通するフィルタ装置と、
前記フィルタ装置を通過した排ガスを分析するための分析部と、を備えた排ガス分析装置であって、
前記フィルタ装置が、内部が空洞である筐体と、この筐体内に納められたフィルタ本体とを備えており、
前記フィルタ本体は、排ガスが通過可能な細孔を有し、この細孔内部に液体を保持可能な固形物に、有機溶媒を保持させたものであり、
前記有機溶媒の沸点が、前記エンジンから排出され、フィルタ装置に導入される排ガスの温度よりも高いことを特徴とする排ガス分析装置。
前記有機溶媒が、ＳＯ _２を吸収しない性質を有し、
前記分析部が、排ガス中に含まれるＳＯ_２の濃度をＵＶＦ法により測定するものであることを特徴とする請求項１に記載の排ガス分析装置。
前記フィルタ装置が、前記フィルタ本体を通過する際に排ガス中に混入した有機溶媒をトラップするためのトラップ部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス分析装置。
前記有機溶媒の沸点が、８０℃以上であることを特徴とする請求項３に記載の排ガス分析装置。
前記固形物が、有機溶媒を内部に保持可能な繊維状物質の集まりであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の排ガス分析装置。
前記固形物が、ガラスウール等の合成繊維であることを特徴とする請求項５に記載の排ガス分析装置。