(57)【要約】【課題】高濃度ガスを測定した後で低濃度ガスを測定する際にも、低濃度ガスの正確な窒素酸化物濃度が迅速に得られる窒素酸化物測定装置を提供する。【解決手段】窒素酸化物測定装置の一実施態様では、試料ガスを取り込むための取込口（２）と、触媒を用いて試料ガス中の窒素酸化物の酸化又は還元を行なうためのコンバータとして互いに独立して設けられた第１コンバータ（１４）及び第２コンバータ（１６）を有するとともに、前記取込口（２）から取り込まれた試料ガスを通過させるコンバータを前記第１コンバータ（１４）及び前記第２コンバータ（１６）の間で切り替える切替機構（１８；４２）を有する変換部（４）と、前記変換部（４）の下流に流体的に接続され、前記変換部（４）の前記コンバータ（１４；１６）を通過した試料ガス中の窒素酸化物濃度を検出するための検出器（６）と、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ガスを取り込むための取込口と、
触媒を用いて試料ガス中の窒素酸化物の酸化又は還元を行なうためのコンバータとして互いに独立して設けられた第１コンバータ及び第２コンバータを有するとともに、前記取込口から取り込まれた試料ガスが通過するコンバータを前記第１コンバータ及び前記第２コンバータの間で切り替える切替機構を有する変換部と、
前記変換部の下流に流体的に接続され、前記変換部の前記コンバータを通過した試料ガス中の窒素酸化物濃度を検出するための検出器と、を備えた窒素酸化物測定装置。
【請求項２】
試料ガスが窒素酸化物を所定濃度以上に含む高濃度ガスである場合に前記試料ガスに前記第１コンバータを通過させ、試料ガスが窒素酸化物を前記所定濃度未満しか含まない低濃度ガスである場合に前記試料ガスに前記第２コンバータを通過させるように構成された切替制御部を備えている、請求項１に記載の窒素酸化物測定装置。
【請求項３】
前記切替制御部は、ユーザにより入力される試料ガス情報に基づいて試料ガスが前記高濃度ガス又は前記低濃度ガスのいずれであるかを認識し、その認識結果に基づいて前記切替機構を制御するように構成されている、請求項２に記載の窒素酸化物測定装置。
【請求項４】
試料ガスが前記高濃度ガス又は前記低濃度ガスのいずれであるかを、前記試料ガスについての前記検出器の信号強度と予め設定されたしきい値との比較によって判定するように構成されたガス判定部を備え、
前記切替制御部は、前記切替機構を制御し、試料ガスが前記高濃度ガスであると前記ガス判定部により判定されたときに前記試料ガスに前記第１コンバータを通過させ、試料ガスが前記低濃度ガスであると前記ガス判定部により判定されたときに前記試料ガスに前記第２コンバータを通過させるように構成されている、請求項２又は３に記載の窒素酸化物測定装置。
【請求項５】
前記切替制御部は、試料ガスが前記高濃度ガス又は前記低濃度ガスのいずれであるかが不明であるときに、前記切替機構を制御して前記試料ガスに前記第１コンバータを通過させるように構成されている、請求項２から４のいずれか一項に記載の窒素酸化物測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素酸化物測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試料ガス中の窒素酸化物濃度を測定する窒素酸化物測定装置の１つとして、還元触媒を用いて試料ガス中の二酸化窒素（以下、ＮＯ２）を一酸化窒素（以下、ＮＯ）に還元するコンバータを備えたものが知られている（特許文献１参照。）。このような窒素酸化物測定装置では、試料ガスをコンバータに通過させて試料ガス中のＮＯ２をＮＯに変換し、コンバータを通過した試料ガスをＮＯ検出器に導くことによって、試料ガス中の全窒素酸化物（以下、ＮＯＸ）濃度を測定することができる。
【０００３】
また、特許文献１に開示された装置のように、試料ガスをコンバータに通過させることなくＮＯ検出器へ導くためのバイパス流路を備えたものもある。バイパス流路を備えた窒素酸化物測定装置では、コンバータを介して試料ガスをＮＯ検出器に導いたときのＮＯ検出器の信号と、バイパス流路を介して試料ガスをＮＯ検出器に導いたときのＮＯ検出器の信号から、試料ガス中のＮＯ濃度、ＮＯ２濃度、ＮＯＸ濃度をそれぞれ測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９８０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような窒素酸化物測定装置を、窒素酸化物を高濃度に含む試料ガス（高濃度ガス）を測定した後で、窒素酸化物をほとんど含まない試料ガス（低濃度ガス）を測定するという用途に用いた場合、高濃度ガスの測定時にコンバータ内の触媒に吸着された窒素酸化物が低濃度ガスの測定開始からしばらくの間、検出器によって検出されることになる。このため、低濃度ガスの正確な窒素酸化物濃度が得られるまでに時間を要する。このことは、還元触媒を内部に含むコンバータを有する窒素酸化物測定装置だけでなく、酸化触媒を内部に含むコンバータを有する窒素酸化物測定装置にもいえることである。
【０００６】
そこで、本発明は、高濃度ガスを測定した後で低濃度ガスを測定する際にも、低濃度ガスの正確な窒素酸化物濃度が迅速に得られる窒素酸化物測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る窒素酸化物測定装置は、試料ガスを取り込むための取込口と、触媒を用いて試料ガス中の窒素酸化物の酸化又は還元を行なうためのコンバータとして互いに独立して設けられた第１コンバータ及び第２コンバータを有するとともに、前記取込口から取り込まれた試料ガスが通過するコンバータを前記第１コンバータ及び前記第２コンバータの間で切り替える切替機構を有する変換部と、前記変換部の下流に接続され、前記変換部の前記コンバータを通過した試料ガス中の窒素酸化物濃度を検出するための検出器と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る窒素酸化物測定装置では、互いに独立した第１コンバータ及び第２コンバータを備え、試料ガスを第１コンバータ又は第２コンバータのいずれのコンバータに通過させるかを切替機構によって切り替えられるように構成されているので、試料ガスが窒素酸化物を高濃度に含む高濃度ガスである場合と窒素酸化物をほとんど含まない低濃度ガスである場合とで、コンバータを使い分けることができる。試料ガスが高濃度ガスである場合と低濃度ガスである場合とでコンバータを使い分ければ、高濃度ガスを測定した後で低濃度ガスを測定するときに、高濃度ガスの測定時にコンバータ内の触媒に吸着された窒素酸化物が検出器によって検出されることがない。これにより、低濃度ガスの正確な窒素酸化物濃度が迅速に得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】窒素酸化物測定装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】窒素酸化物測定装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図３】窒素酸化物測定装置のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る窒素酸化物測定装置の一実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
図１に示されているように、この実施例の窒素酸化物測定装置は、主として、取込口２、変換部４、ＮＯ検出器６及び制御装置８を備えている。取込口２は流路９を介して変換部４に流体的に接続され、変換部４は流路３２を介してＮＯ検出器６に接続されている。試料ガスは取込口２から装置内に取り込まれ、変換部４を経てＮＯ検出器６に導入される。
【００１２】
取込口２から取り込まれた試料ガスの流れる流路９上に、フィルタ１０及び除湿器１２が設けられている。フィルタ１０は試料ガス中の粉塵を除去するためのものであり、除湿器１２は試料ガス中の水蒸気を除去するためのものである。また、変換部４とＮＯ検出器６との間の流路３２上にポンプ３４が設けられている。ポンプ３４が動作することにより、吸気口２から試料ガスが取り込まれる。
【００１３】
変換部４は、第１コンバータ１４、第２コンバータ１６及び切替機構１８を備えている。第１コンバータ１４及び第２コンバータ１６は内部に還元触媒が収容されており、内部を通過する試料ガス中のＮＯ２をＮＯに還元する。第１コンバータ１４は流路２０上に設けられ、第２コンバータ１６は流路２２上に設けられている。流路２０及び２２の上流端はともに流路９の下流端に接続されている。すなわち、流路９の下流端は流路２０と流路２２に分岐している。流路２０及び２２の下流端はともに切替機構１８を介して流路３２に接続されている。切替機構１８は流路２０又は流路２２のいずれか一方の下流端を流路３２と接続するように切り替えられるものである。切替機構１８は、例えば、３方電磁弁である。
【００１４】
なお、図１及び図２においては、１つの切替機構１８によって流路２０又は流路２２のいずれか一方の下流端を流路３２と接続するように構成されているが、各流路２０及び２２上に設けられた複数のストップバルブによって切替機構１８と同じ機能を実現してもよい。
【００１５】
変換部４はさらに、バイパス流路２４及び２８を備えている。バイパス流路２４の一端は切替弁２６を介して流路２０における第１コンバータ１４の上流の位置に接続され、バイパス流路２４の他端は流路２０における第１コンバータ１４の下流の位置に接続されている。バイパス流路２８の一端は切替弁３０を介して流路２２における第２コンバータ１６の上流の位置に接続され、バイパス流路２８の他端は流路２２における第２コンバータ１６の下流の位置に接続されている。切替弁２６は、試料ガスに第１コンバータ１４を通過させるかバイパス流路２４を通過させるかを切り替えるためのものであり、切替弁３０は、試料ガスに第２コンバータ１６を通過させるかバイパス流路２８を通過させるかを切り替えるためのものである。
【００１６】
切替機構１８、切替弁２６、３０及びポンプ３４の動作は制御装置８によって制御される。制御装置８は、少なくとも中央演算装置（ＣＰＵ）及び記憶装置を備えた電子回路によって実現されるものである。制御装置８は、切替制御部３６を備えている。切替制御部３６は、制御装置８に搭載されているＣＰＵが記憶装置に記憶されているプログラムを実行することによって得られる機能である。
【００１７】
切替制御部３６は、切替機構１８を制御することによって、取込口２から取り込まれる試料ガスが窒素酸化物を所定濃度以上に含む高濃度ガスであるときは、試料ガスに流路２０側を通過させ、取込口２から取り込まれる試料ガスが窒素酸化物を所定濃度未満しか含まない低濃度ガスであるときは、試料ガスに流路２２側を通過させるように構成されている。
【００１８】
この実施例では、取込口２から取り込まれる試料ガスが高濃度ガスであるか低濃度ガスであるかを、ユーザが試料ガス情報として制御装置８に入力するようになっている。
【００１９】
ユーザによって試料ガスが高濃度ガスであるという情報が制御装置８に入力された場合、切替制御部３６は、切替機構１８を制御して流路２０の下流端を流路３２と接続した状態にする。これにより、取込口２から取り込まれた試料ガスは流路９の下流端から流路２０側を流れ、第１コンバータ１４又はバイパス流路２４を経てＮＯ検出器６に導入される。このとき、試料ガスに第１コンバータ１４を通過させると試料ガス中のＮＯＸ濃度（ＮＯ濃度＋ＮＯ２濃度）を測定することができ、試料ガスにバイパス流路２４を通過させると試料ガス中のＮＯ濃度を測定することができる。測定したＮＯＸ濃度からＮＯ濃度を差し引くことにより、試料ガス中のＮＯ２濃度が得られる。
【００２０】
また、ユーザによって試料ガスが低濃度ガスであるという情報が制御装置８に入力された場合、切替制御部３６は、切替機構１８を制御して流路２２の下流端を流路３２と接続した状態にする。これにより、取込口２から取り込まれた試料ガスは流路９の下流端から流路２２側を流れ、第２コンバータ１６又はバイパス流路２８を経てＮＯ検出器６に導入される。この場合も、試料ガスに第２コンバータ１６を通過させると試料ガス中のＮＯＸ濃度（ＮＯ濃度＋ＮＯ２濃度）を測定することができ、試料ガスにバイパス流路２８を通過させると試料ガス中のＮＯ濃度を測定することができる。測定したＮＯＸ濃度からＮＯ濃度を差し引くことにより、試料ガス中のＮＯ２濃度が得られる。
【００２１】
上記のように、試料ガスが高濃度ガスである場合と低濃度ガスである場合とでコンバータの使い分けを行なうことにより、低濃度ガス用のコンバータである第２コンバータ１６への高濃度ガスの窒素酸化物の吸着が防止され、低濃度ガスの正確な窒素酸化物濃度の測定を迅速に行なうことができる。
【００２２】
上記実施例は、試料ガスが高濃度ガス又は低濃度ガスのいずれであるかをユーザがわかっている場合に、ユーザが制御装置８に対して試料ガスに関する情報を入力することで、試料ガス中の窒素酸化物濃度に応じたコンバータの使い分けがなされるものであるが、試料ガスが高濃度ガス又は低濃度ガスのいずれであるかを自動的に判定する機能を制御装置８にもたせることもできる。
【００２３】
試料ガスが高濃度ガス又は低濃度ガスのいずれであるかを自動的に判定する機能を有する窒素酸化物測定装置の一実施例を図２に示す。
【００２４】
図２に示した実施例では、制御装置８が切替制御部３６に加えてガス判定部３８を備えている。ガス判定部３８は、制御装置８に搭載されているＣＰＵが記憶装置に記憶されているプログラムを実行することによって得られる機能である。
【００２５】
ガス判定部３８は、試料ガスに関する情報がユーザによって入力されない場合など、試料ガスが高濃度ガス又は低濃度ガスのいずれであるかが不明である場合に、ＮＯ検出器６で得られた試料ガスの測定値を予め設定されたしきい値と比較し、測定値がしきい値以上であれば試料ガスを高濃度ガスと判定し、測定値がしきい値未満であれば試料ガスを低濃度ガスと判定するように構成されている。そして、切替制御部３６は、試料ガスが高濃度ガスであるとガス判定部３８によって判定されたときに、試料ガスに流路２０側を通過させるように切替機構１８を制御し、試料ガスが低濃度ガスであるとガス判定部３８によって判定されたときに、試料ガスに流路２２側を通過させるように切替機構１８を制御する。これにより、試料ガスが高濃度ガス又は低濃度ガスのいずれであるかをユーザが制御装置８に対して入力しなくても、窒素酸化物測定装置側で試料ガス中の窒素酸化物濃度に応じたコンバータの使い分けがなされる。
【００２６】
ところで、ガス判定部３８による試料ガスの判定が実行される前の段階で、試料ガスに低濃度ガス用コンバータである第２コンバータ１６を通過させると、試料ガスが高濃度ガスであった場合に、第２コンバータ１６内の触媒に窒素酸化物が吸着されてしまい、低濃度ガスの測定時の測定値に影響を与えることが考えられる。そこで、切替制御部３６は、試料ガスが高濃度ガス又は低濃度ガスのいずれであるかが不明な段階、すなわち、ガス判定部３８による試料ガスの判定が実行される前の段階では、試料ガスに第１コンバータ１４を通過させるように切替機構１８を制御してもよい。そうすれば、高濃度ガスが第２コンバータ１６を流れることが防止できる。
【００２７】
以上において説明した図１及び図２の実施例では、第１コンバータ１４及び第２コンバータ１６にそれぞれ対応したバイパス流路２４、２８が設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。図３に示されているように、１つのバイパス流路４０のみを設け、切替機構４２によって試料ガスの流れる流路を、流路２０、流路２２及びバイパス流路４０のうちから選択的に切り替えられるように構成してもよい。このような構成は、図１及び図２の構成に比べて切替弁や流路の数が少なくなり、装置コストが安くなるという利点もある。
【００２８】
なお、図３においては、１つの切替機構４２によって流路２０、流路２２又はバイパス流路４０のいずれかの流路の下流端を流路３２と接続するように構成されているが、各流路２０、流路２２及びバイパス流路４０上に設けられた複数のストップバルブによって切替機構４２と同じ機能を実現してもよい。
【００２９】
図１から図３に示した構成は、本発明に係る窒素酸化物測定装置の構成の一例に過ぎない。本発明に係る窒素酸化物測定装置の実施態様は以下のとおりである。
【００３０】
本発明に係る窒素酸化物測定装置の実施態様は、試料ガスを取り込むための取込口（２）と、触媒を用いて試料ガス中の窒素酸化物の酸化又は還元を行なうためのコンバータとして互いに独立して設けられた第１コンバータ（１４）及び第２コンバータ（１６）を有するとともに、前記取込口（２）から取り込まれた試料ガスを通過させるコンバータを前記第１コンバータ（１４）及び前記第２コンバータ（１６）の間で切り替える切替機構（１８；４２）を有する変換部（４）と、前記変換部（４）の下流に流体的に接続され、前記変換部（４）の前記コンバータ（１４；１６）を通過した試料ガス中の窒素酸化物濃度を検出するための検出器（６）と、を備えたものである。
【００３１】
上記実施態様により、試料ガスが窒素酸化物を高濃度に含む高濃度ガスである場合と窒素酸化物をほとんど含まない低濃度ガスである場合とで、コンバータを使い分けることができる。試料ガスが高濃度ガスである場合と低濃度ガスである場合とでコンバータを使い分ければ、高濃度ガスを測定した後で低濃度ガスを測定するときに、高濃度ガスの測定時にコンバータ内の触媒に吸着された窒素酸化物が検出器（６）によって検出されることがない。これにより、低濃度ガスの正確な窒素酸化物濃度が迅速に得られる。
【００３２】
上記実施態様のうちの１つの実施方式として、試料ガスが窒素酸化物を所定濃度以上に含む高濃度ガスである場合に前記試料ガスに前記第１コンバータ（１４）を通過させ、試料ガスが窒素酸化物を前記所定濃度未満しか含まない低濃度ガスである場合に前記試料ガスに前記第２コンバータ（１６）を通過させるように構成された切替制御部（３６）を備えていてもよい。このような実施方式により、低濃度ガス用のコンバータである第２コンバータ（１６）を高濃度ガスが通過することがないので、第２コンバータ（１６）内の触媒に高濃度ガスの窒素酸化物が付着することを防止でき、低濃度ガスの正確な窒素酸化物濃度が迅速に得られる。
【００３３】
上記実施方式のうちの第１形態では、前記切替制御部（３６）は、ユーザにより入力される試料ガス情報に基づいて試料ガスが前記高濃度ガス又は前記低濃度ガスのいずれであるかを認識し、その認識結果に基づいて前記切替機構（１８）を制御するように構成されている。このような形態によれば、試料ガスが高濃度ガス又は低濃度ガスのいずれであるかをユーザが把握している場合に、ユーザがその情報を装置へ入力するだけでコンバータの使い分けがなされる。
【００３４】
上記実施方式のうちの第２形態では、試料ガスが前記高濃度ガス又は前記低濃度ガスのいずれであるかを、前記試料ガスについての前記検出器（６）の信号強度と予め設定されたしきい値との比較によって判定するように構成されたガス判定部（３８）を備え、前記切替制御部（３６）は、前記切替機構（１８）を制御し、試料ガスが前記高濃度ガスであると前記ガス判定部（３８）により判定されたときに前記試料ガスに前記第１コンバータ（１４）を通過させ、試料ガスが前記低濃度ガスであると前記ガス判定部（３８）により判定されたときに前記試料ガスに前記第２コンバータ（１６）を通過させるように構成されている。このような形態によれば、ユーザが試料ガスに関する情報を装置に入力しなくても、装置側で試料ガスが高濃度ガス又は低濃度ガスのいずれであるかが自動的に判定され、試料ガスの窒素酸化物濃度に応じたコンバータの使い分けがなされる。
【００３５】
なお、上記実施方式の第１形態と第２形態は互いに独立して実施することができる一方で、互いに組み合わせて実施することもできる。
【００３６】
上記実施方式の第３形態では、前記切替制御部（３６）は、試料ガスが前記高濃度ガス又は前記低濃度ガスのいずれであるかが不明であるときに、前記切替機構（１８）を制御して前記試料ガスに前記第１コンバータ（１４）を通過させるように構成されている。このような形態によれば、低濃度ガス用のコンバータである第２コンバータ（１６）を高濃度ガスが流れることが防止される。
【００３７】
上記第３形態は、上記第１形態、第２形態からは独立して実施することができる一方で、上記第１形態、第２形態のそれぞれと組み合わせて、又は、上記第１形態及び第２形態と組み合わせて実施することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
２      取込口
４      変換部
６      ＮＯ検出器（検出器）
８      制御装置
９，２０，２２，３２      流路
１０      フィルタ
１２      除湿器
１４      第１コンバータ
１６      第２コンバータ
１８，４２      切替機構
２４，２８，４０      バイパス流路
２６，３０      切替弁
３４      ポンプ
３６      切替制御部
３８      ガス判定部
【図１】
2020118531.tif 000003
【図２】
2020118531.tif 000004
【図３】
2020118531.tif 000005