(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に排気口を有すると共に下部に試料ガス導入口を有する燃焼筒と、この燃焼筒内に入れられたバーナーと、このバーナーの火口の近傍に設けられた２つの電極と、これら電極に接続された電源と、前記バーナーの燃料ガス導入口に接続された空気管及び燃料ガス管とを有するメタン検出器。
【請求項２】
前記試料ガス導入口にメタン以外の炭化水素を除く非メタン炭化水素除去器が接続されている請求項１記載のメタン検出器。
【請求項３】
メタン検出器と、全炭化水素検出器と、全炭化水素検出器の検出信号からメタン検出器の検出信号を減算する減算器と、減算器からの出力信号を表示する表示器とを有しており、前記メタン検出器が、上部に排気口を有すると共に下部に試料ガス導入口を有する燃焼筒と、この燃焼筒内に入れられたバーナーと、このバーナーの火口の近傍に設けられた２つの電極と、これら電極に接続された電源と、前記バーナーの燃料ガス導入口に接続された空気管及び燃料ガス管とを有しており、前記全炭化水素検出器が、上部に排気口を有すると共に下部に空気口を有する燃焼筒と、この燃焼筒内に入れられたバーナーと、このバーナーの火口の近傍に設けられた２つの電極と、これら電極に接続された電源と、前記バーナーの燃料ガス導入口に接続された試料ガス管及び燃料ガス管とを有する非メタン炭化水素濃度測定装置。
【請求項４】
前記メタン検出器の試料ガス導入口にメタン以外の炭化水素を除く非メタン炭化水素除去器が接続されている請求項３記載の非メタン炭化水素濃度測定装置。
【請求項５】
メタン検出器と、全炭化水素検出器と、全炭化水素検出器の検出信号からメタン検出器の検出信号を減算する減算器と、減算器からの出力信号を表示する表示器とを有しており、前記メタン検出器が、上部に排気口を有すると共に下部に試料ガス導入口を有する燃焼筒と、この燃焼筒内に入れられたバーナーと、このバーナーの火口の近傍に設けられた２つの電極と、これら電極にスイッチを介して接続された電源と、前記バーナーの燃料ガス導入口に接続された空気管及び燃料ガス管とを有しており、前記全炭化水素検出器が、上部に排気口を有すると共に下部に空気口を有する燃焼筒と、この燃焼筒内に入れられたバーナーと、このバーナーの火口の近傍に設けられた２つの電極と、これら電極にスイッチを介して接続された電源と、前記バーナーの燃料ガス導入口に接続された試料ガス管及び燃料ガス管とを有する炭化水素濃度測定装置。
【請求項６】
前記メタン検出器の試料ガス導入口にメタン以外の炭化水素を除く非メタン炭化水素除去器が接続されている請求項５記載の炭化水素濃度測定装置。
【請求項７】
上部に排気口を有すると共に下部に試料ガス導入口及び空気口を有する燃焼筒と、この燃焼筒内に試料ガス導入口に近接するようにして入れられた第１バーナーと、この第１バーナーの燃料ガス導入口に接続された空気管及び燃料ガス管と、前記燃焼筒内に空気口に近接するようにして入れられた第２バーナーと、この第２バーナーの燃料ガス導入口に接続された試料ガス管及び燃料ガス管と、前記第１バーナーの近傍に設けられた第１電極と、前記第２バーナーの近傍に設けられた第２電極と、第１バーナー及び第２バーナーの上方に設けられた共通電極と、前記第１電極と共通電極とに接続された第１電源と、前記第２電極と共通電極とに接続された、共通電極に第１電源と逆の極性を印加する第２電源と、前記共通電極に流れる電流を表示する表示器とを有する非メタン炭化水素濃度測定装置。
【請求項８】
前記試料ガス導入口にメタン以外の炭化水素を除く非メタン炭化水素除去器が接続されている請求項７記載の非メタン炭化水素濃度測定装置。
【請求項９】
上部に排気口を有すると共に下部に試料ガス導入口及び空気口を有する燃焼筒と、この燃焼筒内に試料ガス導入口に近接するようにして入れられた第１バーナーと、この第１バーナーの燃料ガス導入口に接続された空気管及び燃料ガス管と、燃焼筒内に空気口に近接するようにして入れられた第２バーナーと、この第２バーナーの燃料ガス導入口に接続された試料ガス管及び燃料ガス管と、前記第１バーナーの近傍に設けられた第１電極と、前記第２バーナーの近傍に設けられた第２電極と、第１バーナー及び第２バーナーの上方に設けられた共通電極と、前記第１電極と共通電極とに第１スイッチを介して接続された第１電源と、前記第２電極と共通電極とに第２スイッチを介して接続された、共通電極に第１電源と逆の極性を印加する第２電源と、前記共通電極に流れる電流を表示する表示器とを有する炭化水素濃度測定装置。
【請求項１０】
前記試料ガス導入口にメタン以外の炭化水素を除く非メタン炭化水素除去器が接続されている請求項９記載の炭化水素濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス中のメタン検出器及びメタン濃度・非メタン炭化水素濃度・全炭化水素濃度の測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のメタン検出器として以下の如きものは知られている。即ち、水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ検出器）と、この水素炎イオン化検出器の試料ガス導入口に接続されたメタン以外の炭化水素を除く非メタン炭化水素除去器（触媒を使用するものや、所定の周波数の電圧を印加してオゾン放電するもの等）とを有するものは知られている。
前記水素炎イオン化検出器は、上部に排気口を有すると共に下部に空気口を有する燃焼筒と、この燃焼筒内に入れられたバーナーと、バーナーの火口の上方に設けられた電極（コレクター）と、バーナー側の電極（一般的にはバーナーを導体としてバーナー自体を電極としている。）と、これら電極に接続された電源と、バーナーの燃料ガス導入口に接続された試料ガス管及び燃料ガス管とを有するものである。
燃料ガスとしては、一般的に水素とヘリウムとの混合燃料ガス（水素：ヘリウム＝４０：６０）（容積比）が使用される。
なお、混合燃料ガス、試料ガス及び空気の流量比は以下の通りである。
混合燃料ガス：試料ガス：空気＝１０：１：４０
【０００３】
【従来の作用】
以下、従来のメタン検出器の作用を説明する。
試料ガスのメタン以外の炭化水素は非メタン炭化水素除去器によって除去される。その試料ガスを燃料ガスと共にバーナーに供給し、その混合ガスをバーナーの火口で燃焼させる。そして、その時に発生する電子を電極によって捉えてメタンを検出するものである。
なお、その時に電極に流れる電流を検出信号として得て、それを表示する表示器をメタン検出器に付加すればメタン濃度測定装置となるものである。
【０００４】
【従来技術の欠点】
前記従来のメタン検出器には以下の如き欠点があった。即ち、非メタン炭化水素除去器を必ず必要とするものであったので、メタン検出器と、全炭化水素検出器としての別の水素炎イオン化検出器と、全炭化水素検出器の検出信号からメタン検出器の検出信号を減算する減算器と、この減算器からの出力信号を表示する表示器とを組み合わせて、非メタン炭化水素濃度測定装置を構成した場合、非メタン炭化水素除去器が試料ガスの流れの抵抗となり、メタン検出器に入る試料ガス（非メタン炭化水素が除かれたもの）が、全炭化水素検出器に入る試料ガスより遅れるため、減算器による減算を正確なものとするため、全炭化水素検出器の試料ガス導入口に非メタン炭化水素除去器の抵抗に対応する所定の抵抗調節器を設けざるを得なかった。そのため、抵抗調節器のためコスト高となるだけでなく、抵抗調節器の調整を行なうのが極めて困難であるという欠点があった。
【０００５】
【発明の背景】
本発明者らは、非メタン炭化水素除去器を原則的には使用することなく、メタンの検出が出来ないかを考えて、メタンの燃焼速度が他の炭化水素より遅いことに着目して、非メタン炭化水素を燃焼除去すればよいのではと考え、図１に示すごときメタン濃度測定装置１３１を発明した。
メタン濃度測定装置１３１は、上部に排気口１０４を有すると共に下部に試料ガス導入口５を有する有底の燃焼筒１０３と、この燃焼筒１０３内に入れられた、火口１０８ａを上端に有するバーナー１０８と、このバーナー１０８を導体としてそれ自体からなる電極１１１と、前記バーナー１０８の上方に設けられ電極１１３と、これら電極１１１、１１３に接続された電源１１７と、前記バーナー１０８の燃料ガス導入口１１４に接続された空気管２８及び燃料ガス管２９と、電極１１３に流れる電流を増幅する増幅器２２と、この増幅器２２からの出力信号を表示する表示器２３とを有している。
【０００６】
前記試料ガス導入口５には、上端部がバーナー１０８の火口１０８ａと同一又はぼぼ同一高さに位置するガイド筒２５が接続されている。前記試料ガス導入口５には試料ガス管１４３が接続されている。
【０００７】
前記メタン濃度測定装置１３１を使用して、濃度既知の試料ガスに対する実験を行ない、表１に示す実験結果を得た。
試料ガスは、炭化水素と空気との混合気体によって構成されている。
燃料ガスとしては、水素とヘリウムとの混合燃料ガス（水素：ヘリウム＝４０：６０）（容積比）を使用した。
なお、混合燃料ガス、試料ガス及び空気の流量比は以下の通りである。
混合燃料ガス：試料ガス：空気＝１０：４０：１
【表１】
0003682489.tif 000002
なお、表１において、
表示値（イ）は、メタン濃度測定装置１３１を使用しての結果であり、
表示値（ロ）は、比較例として、従来の水素炎イオン化検出器を使用しての結果である。
また、表示値は、メタン相当濃度に換算した数値で示している。
この表１から、メタン濃度測定装置１３１が、従来の水素炎イオン化検出器に比較してメタンの検出に優れていることが分かる。
【０００８】
【前記目的を達成するための手段】
本発明は前記実験結果を得て、前記目的を達成するために以下の如き手段を採用した。
請求項１の発明は、上部に排気口を有すると共に下部に試料ガス導入口を有する燃焼筒と、この燃焼筒内に入れられたバーナーと、このバーナーの火口の近傍に設けられた２つの電極と、これら電極に接続された電源と、前記バーナーの燃料ガス導入口に接続された空気管及び燃料ガス管とを有するものである。
【０００９】
【発明の作用】
請求項１の発明は以下の如き作用をなすものである。
非メタン炭化水素除去器を原則的には使用することなく、メタンの検出を実用的な範囲で行なうことが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、３つの、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
なお、これらの説明において同一の部材は同一の符号で示す。
【００１１】
［第１の、発明の実施の形態］（図１参照）
なお、この実施の形態では、図１のメタン濃度測定装置１３１において、試料ガス管１４３に非メタン炭化水素除去器２６が接続されている（図１の一点鎖線参照）。なお、非メタン炭化水素除去器２６は、従来の水素炎イオン化検出器に接続されるものに比較して、その能力が１０分の１程度の極めて小型のものであり、試料ガスの流れの抵抗にほとんど又は全くならない。
前記非メタン炭化水素除去器２６の効果を確認するため、濃度既知の試料ガスを使用して実験を行ない、表１の表示値（ハ）に示す実験結果を得た。
【００１２】
【第１の、発明の実施の形態の変形例等】
以下に変形例等について説明を加える。
（１）電極１１はバーナー１０８に別個に取り付けたものであってもよい。
（２）非メタン炭化水素除去器２６は有ってもなくてもよい。
（３）空気管２８には、空気に代えて酸素のみが供給される場合もある。
【００１３】
［第２の、発明の実施の形態］（図２参照）
炭化水素濃度測定装置１３２は、メタン検出器１３３と、全炭化水素検出器１３４と、全炭化水素検出器１３４の検出信号からメタン検出器１３３の検出信号を減算する減算器１３６と、この減算器１３６からの出力信号を表示する表示器２３とを有している。
【００１４】
メタン検出器１３３は、図１のメタン濃度測定装置１３１から表示器２３を除いた構造に近いものである。なお、電源１１７と電極１１１との間にはスイッチ１１６が介在されている。前記試料ガス導入口５には、途中に非メタン炭化水素除去器２６を有する第１試料ガス管２７が接続されている。
【００１５】
前記全炭化水素検出器１３４は、上部に排気口１３９を有すると共に下部に空気口６を有する燃焼筒１３８と、この燃焼筒１３８内に入れられたバーナー１０９と、このバーナー１０９を導体としてそれ自体からなる電極１１２と、バーナー１０９の上方に設けられ電極１４０と、これら電極１１２、１４０にスイッチ１１９を介して接続された電源１２０と、電極１４０に流れる電流を増幅する増幅器２２とを有している。
前記バーナー１０９の下端の燃料ガス導入口１１５には、燃料ガス管２９及び第２試料ガス管３０が接続され、また、前記空気口６には空気管２８が接続されている。
なお、第２試料ガス管３０と、第１試料ガス管２７の、非メタン炭化水素除去器２６より上流側部とが合流させられている。
【００１６】
［第２の、発明の実施の形態の作用］
次に、第２の、発明の実施の形態の作用を説明する。
スイッチ１１６のみを「ＯＮ」とすると（スイッチ１１９は「ＯＦＦ」）、メタン濃度を測定することが出来る。
逆に、スイッチ１１９のみを「ＯＮ」とすると（スイッチ１１６は「ＯＦＦ」）、全炭化水素濃度を測定することが出来る。
そして、スイッチ１１６及びスイッチ１１９を「ＯＮ」とすると、減算器１３６が、電極１４０に流れる電流ｉ2（全炭化水素濃度に対応するもの）と、電極１１３に流れる電流ｉ1（メタン濃度に対応するもの）との差を演算して、その出力信号を表示器２３に出力するので、表示器２３は非メタン炭化水素濃度を表示することになる。
【００１７】
【第２の、発明の実施の形態の変形例等】
以下に変形例等について説明を加える。
（１）電極１１１はバーナー１０８に別個に取り付けたものであってもよい。また、電極１１２はバーナー１０９に別個に取り付けたものであってもよい。
（２）非メタン炭化水素除去器２６は有ってもなくてもよい。
（３）スイッチ１１６、スイッチ１１９はない場合もある。
（４）空気管２８には、空気に代えて酸素のみが供給される場合もある。
【００１８】
［第３の、発明の実施の形態］（図３参照）
炭化水素濃度測定装置１は、上部に排気口４を有すると共に下部に試料ガス導入口５及び空気口６を有する有底の燃焼筒３と、この燃焼筒３内に試料ガス導入口５に近接するようにして入れられた、火口８ａを上端に有する第１バーナー８（非メタン検出用のバーナー）と、前記燃焼筒３内に空気口６に近接するようにして入れられた、火口９ａを上端に有する第２バーナー（全炭化水素検出用のバーナー）と、第１バーナー８を導体としてそれ自体からなる第１電極１１と、第２バーナー９を導体としてそれ自体からなる第２電極１２と、第１バーナー８及び第２バーナー９の上方に設けられた共通電極１３と、第１電極１１と共通電極１３とに第１スイッチ１６を介して接続された第１電源１７と、第２電極１２と共通電極１３とに第２スイッチ１９を介して接続された、共通電極１３に第１電源１７と逆の極性を印加する第２電源２０と、共通電極１３に流れる電流を増幅する増幅器２２と、この増幅器２２からの出力信号を表示する表示器２３とを有している。
【００１９】
前記試料ガス導入口５には、上端部が第１バーナー８の火口８ａと同一又はぼぼ同一高さに位置するガイド筒２５が接続されている。前記試料ガス導入口５には、途中に非メタン炭化水素除去器２６を有する第１試料ガス管２７が接続されている。また、第１バーナー８の下端の燃料ガス導入口１４には、空気管２８及び燃料ガス管２９が接続されている。
【００２０】
前記第２バーナー９の下端の燃料ガス導入口１５には、燃料ガス管２９及び第２試料ガス管３０が接続され、また、前記空気口６には空気管２８が接続されている。
【００２１】
［第３の、発明の実施の形態の作用］
次に、第３の、発明の実施の形態の作用を説明する。
第１スイッチ１６のみを「ＯＮ」とすると（第２スイッチ１９は「ＯＦＦ」）、メタン濃度を測定することが出来る。
逆に、第２スイッチ１９のみを「ＯＮ」とすると（第１スイッチ１６は「ＯＦＦ」）、全炭化水素濃度を測定することが出来る。
そして、第１スイッチ１６及び第２スイッチ１９を「ＯＮ」とすると、第２電源２０を含む回路に流れる電流ｉ1（全炭化水素濃度に対応するもの）と、第１電源１７を含む回路に流れる電流ｉ2（メタン濃度に対応するもの）との差の電流が共通電極１３に流れるので、表示器２３は非メタン炭化水素濃度を表示することになる。
【００２２】
【第３の、発明の実施の形態の変形例等】
以下に変形例等について説明を加える。
（１）第１電極１１は第１バーナー８に別個に取り付けたものであってもよい。また、第２電極１２は第２バーナー９に別個に取り付けたものであってもよい。
（２）非メタン炭化水素除去器２６は有ってもなくてもよい。
（３）スイッチ１６、スイッチ１９はない場合もある。
（４）空気管２８には、空気に代えて酸素のみが供給される場合もある。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は前記した如き構成によって以下の如き効果を奏するものである。
（１）請求項１の発明によれば、非メタン炭化水素除去器を原則的には使用することなく、メタンの検出を実用的な範囲で行なうことが出来る。
（２）請求項２の発明によれば、請求項１の発明に比較してメタン検出の精度をより高めることが出来る。
（３）請求項３の発明によれば、非メタン炭化水素除去器を原則的には使用することなく、非メタン炭化水素濃度の測定を実用的な範囲で行なうことが出来る。
（４）請求項４の発明によれば、請求項３の発明に比較して非メタン炭化水素濃度の検出の精度を高めることが出来る。
（５）請求項５の発明によれば、スイッチの操作によって、メタン濃度、全炭化水素濃度及び非メタン炭化水素濃度を効率良く且つ精度よく測定することが出来る。
（６）請求項６の発明によれば、請求項５の発明に比較して、メタン濃度及び非メタン炭化水素濃度の検出の精度を高めることが出来る。
（７）請求項７の発明によれば、非メタン炭化水素除去器を原則的には使用することなく、非メタン炭化水素濃度の測定を実用的な範囲で行なうことが出来る。
（８）請求項８の発明によれば、請求項７の発明に比較して非メタン炭化水素濃度の検出の精度を高めることが出来る。
（９）請求項９の発明によれば、スイッチの操作によって、メタン濃度、全炭化水素濃度及び非メタン炭化水素濃度を効率良く且つ精度よく測定することが出来る。
（１０）請求項１０の発明によれば、請求項９の発明に比較して、メタン濃度及び非メタン炭化水素濃度の検出の精度を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、第１の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明の、第２の実施の形態を示す系統図である。
【図３】本発明の、第３の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
５  試料ガス導入口
１０３  燃焼筒
１０４  排気口
１０８  バーナー
１０８ａ  火口
１１１  電極
１１３  電極
１１７  電源
【図１】
0003682489.tif 000003
【図２】
0003682489.tif 000004
【図３】
0003682489.tif 000005