JP2011095229A

JP2011095229A - 希釈用空気精製装置

Info

Publication number: JP2011095229A
Application number: JP2009252365A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nakatani; 茂中谷
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】希釈用空気中のＮ_２Ｏを除去して、当該希釈用空気によって希釈された排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に対する希釈用空気のＮ_２Ｏ濃度の割合を可及的に小さくし、排ガス中のＮ_２Ｏ濃度の測定精度を向上させる。
【解決手段】エンジン排ガスを希釈用空気によって希釈した希釈排ガス中に含まれる成分を測定する排ガスサンプリング分析システム１００に用いられる希釈用空気精製装置３であって、大気から採取した希釈用空気を加熱する加熱部３３と、加熱された希釈用空気に含まれるＮ_２ＯをＮ_２又はＮＯ_Ｘに変換する触媒部３４と、触媒部の下流に設けられ、希釈用空気に含まれるＮＯ_Ｘを除去するＮＯ_Ｘ除去部３８と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、排ガスサンプリング分析システムに用いられる希釈用空気精製装置に関するものである。

従来、排ガスサンプリング分析システムに用いられる希釈用空気精製装置としては、特許文献１又は２に示すように、酸化触媒（Ｐｄ系、Ｐｔ系等）を用いて、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯ_Ｘ等を酸化させるとともに、ＮＯ_Ｘ除去剤によりＮＯ_Ｘを吸着除去するものである。

近年、一酸化二窒素（Ｎ_２Ｏ）が温室効果ガスとして注目されてきており、排ガス中に含まれるＮ_２Ｏも例外ではなく、排ガス中に含まれるＮ_２Ｏの濃度を分析する必要が生じてきている。

そして、排ガスサンプリング分析システムにおける希釈サンプリング方式を用いた排ガス分析においては、希釈用空気中の成分濃度を測定すると共に、希釈された排ガス中の成分濃度を測定して、それら測定結果の差分を取ることによってバックグラウンド補正をし、排ガス中の成分濃度を算出するものである。そして、排ガス中のＮ_２Ｏ濃度を測定する場合においても同様の手法が用いられる。

しかしながら、大気から採取される希釈用空気中には、既に約３００ｐｐｂ程度のＮ_２Ｏが含まれており、排ガス中に含まれるＮ_２Ｏ濃度がそれに近い値又はそれ以下の場合には特に、希釈用空気のＮ_２Ｏ濃度の測定誤差が、バックグラウンド補正後の排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に大きく影響してしまい、その結果、排ガス中のＮ_２Ｏ濃度の測定精度が悪くなるという問題がある。つまり、希釈された排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に対する希釈用空気のＮ_２Ｏ濃度の割合が大きいという問題がある。

特開平６−３２３２号公報特開平１０−１９７４４号公報

そこで本発明は、希釈用空気中のＮ_２Ｏを除去して、当該希釈用空気によって希釈された排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に対する希釈用空気のＮ_２Ｏ濃度の割合を可及的に小さくし、排ガス中のＮ_２Ｏ濃度の測定精度を向上させることをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係る希釈用空気精製装置は、エンジン排ガスを希釈用空気によって希釈し、その希釈排ガス中に含まれる成分を測定する排ガスサンプリング分析システムに用いられる希釈用空気精製装置であって、大気から採取した希釈用空気を加熱する加熱器と、前記加熱器により加熱された希釈用空気に含まれるＮ_２ＯをＮ_２又はＮＯ_Ｘに変換する触媒部と、前記Ｎ_２Ｏ触媒部の下流に設けられ、前記希釈用空気に含まれるＮＯ_Ｘを除去するＮＯ_Ｘ除去部と、を備えることを特徴とする。

このように構成した本発明によれば、希釈用空気中のＮ_２Ｏを除去して、当該希釈用空気によって希釈された排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に対する希釈用空気のＮ_２Ｏ濃度の割合を可及的に小さくし、排ガス中のＮ_２Ｏ濃度の測定精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に排ガスサンプリング分析システムの模式的斜視図である。同実施形態の希釈用空気精製装置の構成を示す図である。希釈用空気中のＮ_２Ｏ除去の有無における補正結果を示す模式図である。

以下に本発明に係る希釈用空気精製装置を用いた排ガスサンプリング分析システムの一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る排ガスサンプリング分析システム１００は、希釈サンプリング方式のものであり、自動車２００から採取したエンジン排ガス（以下、「排ガス」という。）を大気から精製される希釈用空気で数倍に希釈して、濃度測定を行うものである。以下、本実施形態では、排ガス全量をサンプリングして、希釈用空気で希釈して一定の既知流量にする定容量定容量希釈サンプリング方式のものについて説明する。

具体的にこのものは、図１に示すように、排ガス全量及び希釈用空気を装置に導入して、それらを合わせた総流量が常に一定となるように制御して、希釈された排ガス（以下、「希釈排ガス」という。）の一部を一定流量で採取バッグに採取する定容量サンプリング装置２と、大気中の不純物を除去して精製された希釈用空気を前記定容量サンプリング装置２に供給する希釈用空気精製装置３と、前記定容量サンプリング装置２の採取バッグにより採取された希釈排ガス中の所定成分（例えば、ＨＣ、ＣＯなど）の濃度を分析するガス分析計４と、を備えている。

定容量サンプリング装置２は、シャシダイナモ３００に乗載された自動車２００の排気管２００Ｈに接続されるとともに、希釈用空気精製装置３の希釈用空気供給管３Ｈが導入接続された排ガス導入ライン２１と、排ガス導入ライン２１の下流に設けられ、排ガス及び希釈用空気を攪拌混合させるサイクロン２２と、当該サイクロン２２により攪拌混合された希釈排ガスを一定流量で流す定流量機構２３１を有する希釈排ガス流通ライン２３と、この希釈排ガス流通ライン２３から希釈された排ガスを分取するための希釈排ガス採取ライン２４と、希釈用空気精製装置３の希釈用空気供給管３Ｈから希釈用空気を分取するための希釈用空気採取ライン２５と、を備えている。

定流量機構２３１は、希釈排ガス流通ライン２３上に設けられたベンチュリ管２３１ａと当該ベンチュリ管２３１ａの下流に設けられたターボブロア２３１ｂとから構成される。

希釈排ガス採取ライン２４は、一端が希釈排ガス流通ライン２３内に設けられた希釈排ガス採取管２４１と、この希釈排ガス採取管２４１上に設けられた希釈排ガス採取ポンプ２４２と、この希釈排ガス採取ポンプ２４２により採取された希釈排ガスを収納する希釈排ガスバッグ２４３とを備えている。なお、希釈排ガス採取管２４１は、定流量機構２３１よりも上流側に設けられている。

また、希釈用空気採取ライン２５は、一端が希釈用空気供給管３Ｈ内に設けられた希釈用空気採取管２５１と、この希釈用空気採取管２５１上に設けられた希釈用空気採取ポンプ２５２と、この希釈用空気採取ポンプ２５２により採取された希釈用空気を収納する希釈用空気バッグ２５３とを備えている。

そして、希釈排ガス採取ライン２４の希釈排ガスバッグ２４３及び希釈用空気採取ライン２５の希釈用空気バッグ２５３を用いてガス分析計４によりいわゆるバッグ測定が行われる。

希釈用空気精製装置３は、排ガス分析におけるバックグラウンドの低濃度安定化を図るために、希釈用空気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯ_Ｘ等を除去するものである。この希釈用空気精製装置３において、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯを除去する方法としては、希釈用空気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯをＣＯ_２とＨ_２ＯとＮＯ_２に変換する触媒酸化法を採用し、また、ＮＯが酸化されて生じたＮＯ_２をＮＯ_Ｘ吸着剤を用いて吸着処理するものである。また、ＮＯ_Ｘ吸着剤にも酸化剤が含まれており、未変換のＮＯをＮＯ_Ｘに酸化させて吸着処理する。

希釈用空気精製装置３の具体的な構成としては、図２に示すように、吸気フィルタ３１を介して外部から希釈用空気を装置内部に導入する吸引ポンプ３２と、当該吸引ポンプ３２により導入された希釈用空気を約４００度に加熱する加熱器３３と、当該加熱器３３により加熱された希釈用空気中のＨＣ、ＣＯを燃焼させるＰｔ、Ｐｄ系又はＣｕ、Ｍｎ系を用いた触媒部３４と、当該触媒部３４及びその下流に設けられた熱交換器３５及び三方電磁弁３６を通過した希釈用空気を冷却する冷却器３７と、当該冷却器３７により例えば２５度に冷却された希釈用空気中のＮＯ_２を吸着除去するＮＯ_Ｘ吸着器３８と、を備えている。そして、ＮＯ_Ｘ吸着器３８を通過した希釈用空気が希釈用空気供給管３Ｈにより定容量サンプリング装置２に供給される。

しかして、本実施形態のガス分析計４は、希釈排ガス中のＮ_２Ｏ成分の濃度を分析するものであり、希釈用空気精製装置３は、希釈用空気中のＮ_２Ｏを除去するＮ_２Ｏ除去部３Ａを備えている。このＮ_２Ｏ除去部３Ａは、Ｎ_２Ｏを還元又は酸化によりＮ_２又はＮＯ_Ｘに変換するＮ_２Ｏ触媒部と、当該Ｎ_２Ｏ触媒部によって生じるＮＯ_Ｘを除去するＮＯ_Ｘ除去部と、からなる。

Ｎ_２Ｏ触媒部は、前記の触媒部３４に含まれており、例えばＰｔやＰｄをゼオライトに担持して構成されている。また、Ｎ_２Ｏ除去部３Ａを構成するＮＯ_Ｘ除去部は、前記のＮＯ_Ｘ吸着器３８を用いて構成される。

次に、このように構成した排ガスサンプリング分析システム１００を用いたＮ_２Ｏの濃度測定について図３を参照して説明する。

希釈用空気精製装置３にＮ_２Ｏ除去部３Ａが無い場合、希釈用空気バッグ２５３により得られた希釈用空気中のＮ_２Ｏ濃度は約３００［ｐｐｂ］（大気中に含まれるＮ_２Ｏ濃度の平均値）である。このとき希釈排ガスバッグ２４３により得られる希釈排ガス中のＮ_２Ｏ濃度が約５６０［ｐｐｂ］であるとすると、バックグラウンド補正の結果、排ガス中に含まれるＮ_２Ｏ濃度は、約２６０［ｐｐｂ］となる。しかしながら、希釈排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に対する希釈用空気中のＮ_２Ｏ濃度の割合が大きく、希釈用空気中のＮ_２Ｏ濃度の測定誤差が排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に与える影響が大きくなってしまい、その結果、バックグラウンド補正により得られた排ガス中のＮ_２Ｏ濃度の測定精度が低下してしまう。

一方で、本実施形態のようにＮ_２Ｏ除去部３Ａを設けることによって、希釈用空気バッグ２５３により得られた希釈用空気中のＮ_２Ｏ濃度が例えば約３０［ｐｐｂ］に低減されると、希釈排ガスバッグ２４３により得られる希釈排ガス中のＮ_２Ｏ濃度が約２９０［ｐｐｂ］となり、バックグラウンド補正の結果、排ガス中に含まれるＮ_２Ｏ濃度は、約２６０［ｐｐｂ］となる。このとき、希釈排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に対する希釈用空気中のＮ_２Ｏ濃度の割合を小さくすることができ、希釈用空気中のＮ_２Ｏ濃度の測定誤差が排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に与える影響を小さくすることができ、その結果、バックグラウンド補正により得られた排ガス中のＮ_２Ｏ濃度の測定精度を向上させることができる。

このように構成した本実施形態に係る排ガスサンプリング分析システム１００によれば、排ガスを希釈用空気で希釈させる前に、当該希釈用空気からＮ_２Ｏを除去させることによって、希釈排ガス中のＮ_２Ｏ濃度に対する希釈用空気のＮ_２Ｏ濃度の割合を可及的に小さくすることができ、Ｎ_２Ｏ濃度のバックグラウンド変動を小さくして、排ガス中のＮ_２Ｏ濃度の測定精度を向上することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、定容量サンプリング装置を用いているが、その他、排ガスの一部を採取して一定比率で希釈する、バックミニダイリュータ装置を用いても良い。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・排ガスサンプリング測定システム
２・・・定容量サンプリング装置
３・・・希釈用空気精製装置
３Ａ・・・Ｎ_２Ｏ除去部
３３・・・加熱器
３４・・・触媒部
３８・・・ＮＯ_Ｘ除去部

Claims

エンジン排ガスを希釈用空気によって希釈し、その希釈排ガス中に含まれる成分を測定する排ガスサンプリング分析システムに用いられる希釈用空気精製装置であって、
大気から採取した希釈用空気を加熱する加熱器と、
前記加熱器により加熱された希釈用空気に含まれるＮ_２ＯをＮ_２又はＮＯ_Ｘに変換するＮ_２Ｏ触媒部と、
前記Ｎ_２Ｏ触媒部の下流に設けられ、前記希釈用空気に含まれるＮＯ_Ｘを除去するＮＯ_Ｘ除去部と、を備える希釈用空気精製装置。