JPH0361142B2 - - Google Patents
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- JPH0361142B2 JPH0361142B2 JP56001523A JP152381A JPH0361142B2 JP H0361142 B2 JPH0361142 B2 JP H0361142B2 JP 56001523 A JP56001523 A JP 56001523A JP 152381 A JP152381 A JP 152381A JP H0361142 B2 JPH0361142 B2 JP H0361142B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
- G01N31/005—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods investigating the presence of an element by oxidation
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本願は気体状の燃料と空気との混合物の空燃比
測定方法に関し、短時間で正確に測定することを
目的とする。
測定方法に関し、短時間で正確に測定することを
目的とする。
従来まで、気体状の燃料（気体燃料または、液
体、固体燃料が気化されて気体状になつている燃
料と、空気との混合物の空燃比（空気と燃料との
比率）を測定しようとする試みは、いろいろとな
されてはきたが、いずれにおいても、繁雑な操作
や、高度で時間のかかる分析技術等を必要とし、
燃焼解析を困難にさせる大きな原因の一つになつ
ていた。慣用的には排気ガス中のCO2濃度から算
出する方法が用いられていたが、この方法は空燃
比（ｍ）が１以上でないと適用できず、また燃焼
前の混合ガスの状態を測定することも不可能であ
つた。
体、固体燃料が気化されて気体状になつている燃
料と、空気との混合物の空燃比（空気と燃料との
比率）を測定しようとする試みは、いろいろとな
されてはきたが、いずれにおいても、繁雑な操作
や、高度で時間のかかる分析技術等を必要とし、
燃焼解析を困難にさせる大きな原因の一つになつ
ていた。慣用的には排気ガス中のCO2濃度から算
出する方法が用いられていたが、この方法は空燃
比（ｍ）が１以上でないと適用できず、また燃焼
前の混合ガスの状態を測定することも不可能であ
つた。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あり、以下、本発明の一実施例を添付図面にもと
づいて説明する。
あり、以下、本発明の一実施例を添付図面にもと
づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例の測定方法を具体化
した測定装置の概略構成を示すものである。
した測定装置の概略構成を示すものである。
図において、酸素供給部は、酸素ボンベ１、減
圧弁２、ニードルバルブ４を構成要素である流量
計３で構成されている。５はサンプリングプロー
ブであり、通常は、石英ガラス、ステンレス等の
耐熱性、耐触性材質で成形成されたものが良い
が、着脱自在にしておき、形状に関しては対象と
なる機器に即した形を用いるのが望ましく、また
その先端の管内径は直径１mm以下としている。ま
たサンプリング量はニードルバルブ６によつて調
節される。７は保温部であり、たとえば気体状の
液体燃料の混合ガスを分析する場合などのとき、
サンプリングしたガスの燃料成分が再液化するの
を防ぐために加熱保温するものである。加熱体と
しては、電気ヒータ線、加熱されたシリコン油等
の沸点の高い液体を循環させるものよりなり、外
側は断熱材で覆う。
圧弁２、ニードルバルブ４を構成要素である流量
計３で構成されている。５はサンプリングプロー
ブであり、通常は、石英ガラス、ステンレス等の
耐熱性、耐触性材質で成形成されたものが良い
が、着脱自在にしておき、形状に関しては対象と
なる機器に即した形を用いるのが望ましく、また
その先端の管内径は直径１mm以下としている。ま
たサンプリング量はニードルバルブ６によつて調
節される。７は保温部であり、たとえば気体状の
液体燃料の混合ガスを分析する場合などのとき、
サンプリングしたガスの燃料成分が再液化するの
を防ぐために加熱保温するものである。加熱体と
しては、電気ヒータ線、加熱されたシリコン油等
の沸点の高い液体を循環させるものよりなり、外
側は断熱材で覆う。
なお、普通の場合200℃程度の保温で十分であ
る。サンプリングされた空気燃料混合ガスは、接
続部１６で酸素供給部から供給される酸素と混合
され、反応管８へ導かれる。反応管８の内部には
酸化触媒として、Pt−Al2O3、Pd−Al2O3、
Cu2Cr2O6、等がセツトされており、比較的低温
でスムーズに燃料と酸素の酸化反応が完結（完全
燃焼）するようになつている。温度は電気炉など
の加熱器９で制御され、一般には上記触媒による
酸化はおおよそ200℃以上で開始されるが、余裕
を持つて、より完全に反応させるためには、350
℃〜500℃にするのが良い。
る。サンプリングされた空気燃料混合ガスは、接
続部１６で酸素供給部から供給される酸素と混合
され、反応管８へ導かれる。反応管８の内部には
酸化触媒として、Pt−Al2O3、Pd−Al2O3、
Cu2Cr2O6、等がセツトされており、比較的低温
でスムーズに燃料と酸素の酸化反応が完結（完全
燃焼）するようになつている。温度は電気炉など
の加熱器９で制御され、一般には上記触媒による
酸化はおおよそ200℃以上で開始されるが、余裕
を持つて、より完全に反応させるためには、350
℃〜500℃にするのが良い。
１０は反応管８中での反応で生成した水を吸収
するための吸収管であり、内部にCaCl2、シリカ
ゲル、ゼオライト等の水分吸着剤をセツトしてお
くか、または、冷却器で０℃以下に冷却し、水分
を結露、氷結させ取除く構成としている。１１は
生成ガスを取り出す取出部であり、六方コツク等
でガスクロマトグラフ等の分析器１２の試料注入
口に連結されており、ワンタツチのコツク操作で
試料の生成ガスが分析器１２に導入されるように
なつている。なお、この部分において分析器１２
を別設状態とし、取出部１１からシリンジ等で試
料生成ガスを抜き取り、分析器１２に注入するよ
うにしても良い。１３はニードルバルブ１４付の
流量計、１５はポンプ、高圧フアン等から成る吸
引部である。ここで全吸引量、供給酸素量、試料
混合ガスの吸引量は、流量計３，１３を見なが
ら、ニードルバルブ４，６，１４を調節して決定
する。このとき酸素供給量は、試料混合ガス中の
燃料に対して、化学量論的に１：１に対応する以
上の量が必要であるが、これは、測定対象機器の
おおよその空燃比の設定状態、燃料の種類等の条
件により大きく異なり、１〜30倍程度の内で適切
な比率に設定する必要がある（通常は２〜10倍が
多い）。また反応管８と吸収管１０との間の系路
も理想的には水の結露を防ぐために100℃以上に
加熱保温する必要があるが、また一方その系路を
可能な限り短く構成するだけでも十分である。
するための吸収管であり、内部にCaCl2、シリカ
ゲル、ゼオライト等の水分吸着剤をセツトしてお
くか、または、冷却器で０℃以下に冷却し、水分
を結露、氷結させ取除く構成としている。１１は
生成ガスを取り出す取出部であり、六方コツク等
でガスクロマトグラフ等の分析器１２の試料注入
口に連結されており、ワンタツチのコツク操作で
試料の生成ガスが分析器１２に導入されるように
なつている。なお、この部分において分析器１２
を別設状態とし、取出部１１からシリンジ等で試
料生成ガスを抜き取り、分析器１２に注入するよ
うにしても良い。１３はニードルバルブ１４付の
流量計、１５はポンプ、高圧フアン等から成る吸
引部である。ここで全吸引量、供給酸素量、試料
混合ガスの吸引量は、流量計３，１３を見なが
ら、ニードルバルブ４，６，１４を調節して決定
する。このとき酸素供給量は、試料混合ガス中の
燃料に対して、化学量論的に１：１に対応する以
上の量が必要であるが、これは、測定対象機器の
おおよその空燃比の設定状態、燃料の種類等の条
件により大きく異なり、１〜30倍程度の内で適切
な比率に設定する必要がある（通常は２〜10倍が
多い）。また反応管８と吸収管１０との間の系路
も理想的には水の結露を防ぐために100℃以上に
加熱保温する必要があるが、また一方その系路を
可能な限り短く構成するだけでも十分である。
図中の矢印は各流体の移動方向を示している。
ここで、本実施例による科学的なメカニズムに
ついて簡単に記す。本実施例においては、一般に
広く使用されている炭化水素系燃料を主たる対象
にしているが、他の燃料であつても、反応管８中
の触媒と、分析計１２を適当に選ぶことによつて
測定が可能となる。たとえば試料が灯油の気化ガ
スと空気との混合ガスの場合には、灯油の平均分
子式をC11H22、空燃比をｍとして表わすと、ｍ
≧１のときには、灯油の空気による酸化反応は次
式で表わされる。（完全燃焼）。
ついて簡単に記す。本実施例においては、一般に
広く使用されている炭化水素系燃料を主たる対象
にしているが、他の燃料であつても、反応管８中
の触媒と、分析計１２を適当に選ぶことによつて
測定が可能となる。たとえば試料が灯油の気化ガ
スと空気との混合ガスの場合には、灯油の平均分
子式をC11H22、空燃比をｍとして表わすと、ｍ
≧１のときには、灯油の空気による酸化反応は次
式で表わされる。（完全燃焼）。
C11H22＋33／２O2＋79／21・33／２N2→11CO2＋11H2O
＋33／２（ｍ−１）O2＋79／21・33／２mN2 …(1)
ここでｍ＝１とは化学量論的に燃料と空気（空
気中の酸素）が１：１で対応していることを示
し、また、空気中のN2とO2の比率は79：21とし
ている。一方ｍ＜１のときには空気（空気中の酸
素）が不足であるため、反応させても未然成分が
多く残つてしまうのであるが、ここに十分過剰な
酸素（yO2）を入れて反応させると、(1)式の右辺
は、 →11CO2＋11H2O＋〔ｙ＋33／２（ｍ−１）〕O2 ＋79／21・33／２mN2 ……(2) となる。よつてN2とCO2とのモル比（体積比）
はｍの値にかかわらず(1)、(2)式より、 N2／CO2＝79／21・33／２ｍ／11≒5.6m となり、よつて空燃比ｍは、 ｍ＝N2／CO2／5.6 ……(3) で求められる。つまり過剰酸素のもとで完全酸化
反応を行わせることによつて、その生成ガス中の
N2とCO2との比率を測定するだけで、簡単に空
燃比を求めることができる。
気中の酸素）が１：１で対応していることを示
し、また、空気中のN2とO2の比率は79：21とし
ている。一方ｍ＜１のときには空気（空気中の酸
素）が不足であるため、反応させても未然成分が
多く残つてしまうのであるが、ここに十分過剰な
酸素（yO2）を入れて反応させると、(1)式の右辺
は、 →11CO2＋11H2O＋〔ｙ＋33／２（ｍ−１）〕O2 ＋79／21・33／２mN2 ……(2) となる。よつてN2とCO2とのモル比（体積比）
はｍの値にかかわらず(1)、(2)式より、 N2／CO2＝79／21・33／２ｍ／11≒5.6m となり、よつて空燃比ｍは、 ｍ＝N2／CO2／5.6 ……(3) で求められる。つまり過剰酸素のもとで完全酸化
反応を行わせることによつて、その生成ガス中の
N2とCO2との比率を測定するだけで、簡単に空
燃比を求めることができる。
第２図に本発明の方法による空燃比ｍと、排ガ
ス中のCO2濃度から算出する従来法による空燃比
mpとの対比を示す。従来法の測定上の制約によ
り、空燃比mp＞１の範囲であるが両者はよく一
致している。
ス中のCO2濃度から算出する従来法による空燃比
mpとの対比を示す。従来法の測定上の制約によ
り、空燃比mp＞１の範囲であるが両者はよく一
致している。
よつて成分が既知であれば、本実施例により、
他の炭化水素燃料であつてもその成分に対応する
(3)式に類似の式から同様の操作で空燃比が求めら
れる。
他の炭化水素燃料であつてもその成分に対応する
(3)式に類似の式から同様の操作で空燃比が求めら
れる。
たとえば、H245％、CO6％、CH424％、O22
％、N212％、C2H44％、CO27％、の成分の都市
ガスの場合においては、(3)式は、 ｍ＝0.45N2／CO2−0.06／4.6 ……(3)′ となる。
％、N212％、C2H44％、CO27％、の成分の都市
ガスの場合においては、(3)式は、 ｍ＝0.45N2／CO2−0.06／4.6 ……(3)′ となる。
以上のように、本発明によれば、、分析器とし
てN2とCO2の比率を測定するだけの簡単なもの
を使用するだけで炭化水素燃料と空気との比率を
簡単にかつ確実に求めることができた。
てN2とCO2の比率を測定するだけの簡単なもの
を使用するだけで炭化水素燃料と空気との比率を
簡単にかつ確実に求めることができた。
従来では空燃比が１より大のときしか測定でき
なかつたが、本発明では余剰の酸素を付加して完
全燃焼の状態で測定しているので空燃比が１より
小さい領域までダイナミツクレンジを広げられ
る。
なかつたが、本発明では余剰の酸素を付加して完
全燃焼の状態で測定しているので空燃比が１より
小さい領域までダイナミツクレンジを広げられ
る。
また、本発明ではN2CO2の２成分のみの分析
でよいから、１試料の測定時間も例えば約５分の
短時間で完了（分析器としてガスクロマトグラフ
を用いたとき）する。
でよいから、１試料の測定時間も例えば約５分の
短時間で完了（分析器としてガスクロマトグラフ
を用いたとき）する。
さらに、対象となる燃料が炭化水素系のもので
ない場合においても、適当な触媒の調整と、分析
計の選定によつて、空燃比を簡単かつ確実に測定
することができる。
ない場合においても、適当な触媒の調整と、分析
計の選定によつて、空燃比を簡単かつ確実に測定
することができる。
また、水分を除去しているのでガスクロマトグ
ラフでの分析が迅速かつ正確になる。
ラフでの分析が迅速かつ正確になる。
第１図は本発明の一実施例の空燃比測定方法を
具体化した装置の構成図、第２図は本発明の一実
施例による空燃比ｍと、排ガス中のCO2濃度から
算出する従来法による空燃比mpとの対比を示す
特性図である。 ５……サンプリングプローブ、８……反応管、
１０……吸収管、１２……分析器、１５……吸引
部。
具体化した装置の構成図、第２図は本発明の一実
施例による空燃比ｍと、排ガス中のCO2濃度から
算出する従来法による空燃比mpとの対比を示す
特性図である。 ５……サンプリングプローブ、８……反応管、
１０……吸収管、１２……分析器、１５……吸引
部。
Claims (1)
- １ 成分が既知の燃料と空気との混合気体につい
て、その混合気体が化学量論的に燃焼したときの
燃焼ガス中のN2とCO2についてN2／CO2比と空
燃比ｍとの関係式（N2／CO2＝Ｋ・ｍ、但しＫ
は定数）を予め求めておき、次に成分が既知の燃
料と空気の空燃比未知の混合気体に酸素を供給し
て完全燃焼させ、前記燃焼ガス中のN2とCO2を
測定してN2／CO2比を求め、求められたN2／
CO2比から前記関係式を用いて空燃比ｍを決定す
ることを特徴とする空燃比測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP152381A JPS57114854A (en) | 1981-01-07 | 1981-01-07 | Measuring apparatus for air-fuel ratio |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP152381A JPS57114854A (en) | 1981-01-07 | 1981-01-07 | Measuring apparatus for air-fuel ratio |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57114854A JPS57114854A (en) | 1982-07-16 |
| JPH0361142B2 true JPH0361142B2 (ja) | 1991-09-18 |
Family
ID=11503859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP152381A Granted JPS57114854A (en) | 1981-01-07 | 1981-01-07 | Measuring apparatus for air-fuel ratio |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57114854A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022076945A (ja) * | 2020-11-10 | 2022-05-20 | ▲蔦▼井株式会社 | 吊り足場 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51114986A (en) * | 1975-04-02 | 1976-10-09 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | Element analysing method for organic compounds |
| JPS55132948A (en) * | 1979-03-15 | 1980-10-16 | Ricardo & Co Engineers | Apparatus for and method of measuring concentration of airrfuel mixture |
-
1981
- 1981-01-07 JP JP152381A patent/JPS57114854A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51114986A (en) * | 1975-04-02 | 1976-10-09 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | Element analysing method for organic compounds |
| JPS55132948A (en) * | 1979-03-15 | 1980-10-16 | Ricardo & Co Engineers | Apparatus for and method of measuring concentration of airrfuel mixture |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022076945A (ja) * | 2020-11-10 | 2022-05-20 | ▲蔦▼井株式会社 | 吊り足場 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57114854A (en) | 1982-07-16 |
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