(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルガスに含まれる複数の測定対象ガスの濃度をそれぞれの測定対象ガス分析計によって分析する場合、サンプルガスに含まれ、サンプルガスのスパン感度に影響を与えるベースガスの濃度範囲を測定対象ガスごとにグループ区分し、前記ベースガスの濃度に基づいて測定対象ガスごとに各グループにおける一つの補正係数を選択し、前記各測定対象ガス分析計の出力を測定対象ガスごとに定点補正すること特徴とするガス分析におけるベースガス補正方法。
【請求項２】
ベースガス濃度を専用のガス分析計で測定するようにした請求項１に記載のガス分析におけるベースガス補正方法。
【請求項３】
サンプルガスに含まれる複数の測定対象ガスの濃度をそれぞれ分析する測定対象ガス分析計とこれら測定対象ガス分析計からの出力を処理する演算処理部とを備えたガス分析装置において、前記演算処理部において、前記サンプルガスに含まれ、サンプルガスのスパン感度に影響を与えるベースガスの濃度範囲を測定対象ガスごとにグループ区分して前記演算処理部内に記憶した各グループにおける一つの補正係数を、前記ベースガスの濃度に基づいて測定対象ガスごとに選択し、前記各測定対象ガス分析計からの出力を測定対象ガスごとに定点補正することを特徴とするガス分析装置。
【請求項４】
サンプルガスに含まれるベースガスの濃度を検出するためのガス分析計を設け、このガス分析計の出力を演算処理部に入力するようにした請求項３に記載のガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス分析におけるベースガス補正方法とこれを用いたガス分析装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来より、ガソリン車やディーゼル車に代わるものとして電気自動車がその実用化に向けて研究が行われており、この電気自動車のエネルギー供給方式の一つとして燃料電池を用いることが検討されている。図４は、一般的な燃料電池システムの構成を概略的に示すもので、この図において、４１はメタノール供給源で、これからのメタノール（ＣＨ3 ＯＨ）が改質器４２に供給され、ここで、適宜の触媒の下に改質されて、水素ガス（Ｈ2 ）が発生する。このとき水素ガス以外にＣＯ（一酸化炭素）やＣＯ2 （二酸化炭素）あるいはＨＣ（炭化水素）などの不純物が発生するため、これらの不純物を不純物除去部４３において除去処理した後、水素ガスのみが燃料電池４４に供給される。
【０００３】
この場合、発生する水素ガスの濃度は数％〜数１０％というように％オーダーであるが、不純物としてのＣＯ、ＨＣの濃度はｐｐｍオーダーであり、また、ＣＯ2 の濃度は体積％オーダーというように、きわめて微量であるが、燃料電池４４を良好に稼働させる上においては、前記不純物の濃度を正確に把握し、水素ガスに含まれる不純物を可及的に少なくすることが必要である。
【０００４】
そこで、上記燃料電池システムにおいては、図４に示すように、改質器４２直後のガス流路４５にサンプルガス流路４６を接続し、このサンプルガス流路４６に非分散型赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）や、磁気式酸素計、水素炎イオン化検出法分析計（ＦＩＤ）など各種のガス分析計４７を設けて、その出力から改質器４２において発生した水素ガスに含まれるＣＯ、ＣＯ2 、ＨＣなどの不純物の濃度を監視したり、不純物除去部４３直後のガス流路４８にサンプルガス流路４９を接続し、このサンプルガス流路４９に前記ガス分析計４７と同様のガス分析計５０を設け、ガス分析計４７，５０の出力の差をとることにより、不純物除去部４３において前記不純物がどの程度除去されたかを把握できるようにし、これらに基づいて改質器４２や不純物除去部４３を制御し、燃料電池４４に品質の高い水素ガスが供給されるようにしている。
【０００５】
しかしながら、上記ＣＯやＣＯ2 などのガス濃度の測定においては、測定対象ではない水素ガスが測定対象ガスであるＣＯやＣＯ2 に比べてはるかに大量であり、この水素ガスが所謂ベースガスとなって、これがＣＯやＣＯ2 の濃度測定におけるスパン感度に少なからぬ影響を与えている。
【０００６】
図３は、サンプルガス中の水素ガス濃度のスパン感度に与える影響を示すもので、この図において、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ、ＣＯ計、ＣＯ2 計、ＴＨＣ計（全炭化水素濃度を測定するガス分析計）、Ｏ2 計（酸素濃度を測定するガス分析計）におけるスパン感度の変化を示す曲線である。この図から、例えばＣＯ計においては、サンプルガス中の水素ガス濃度が大きくなるに伴ってスパン感度が単調的に低下していることが分かる。そして、ＣＯ2 計やＯ2 計においては、前記水素ガス濃度が大きくなるに伴ってスパン感度が単調的に増加している。さらに、ＴＨＣ計においては、水素ガス濃度が大きくなるとスパン感度は一旦低下し、ある濃度以上になるとスパン感度は増加している。
【０００７】
【従来の技術およびその問題点】
従来においては、前記ベースガスとしての水素ガスの影響を連続補正の手法により行うようにしていたが、直線に近似できないような複雑な補正曲線を１または複数用いる必要があり、非常に補正が煩雑であるにもかかわらず精度が必ずしも十分ではなく、また、各ガス分析計の応答速度の相違から補正に時間がかかったり、誤差が大きくなってしまうといったことがあった。
【０００８】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、ベースガス補正を簡易に行うことができるガス分析におけるベースガス補正方法とこれを用いたガス分析装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明のガス分析におけるベースガス補正方法は、サンプルガスに含まれる複数の測定対象ガスの濃度をそれぞれの測定対象ガス分析計によって分析する場合、サンプルガスに含まれ、サンプルガスのスパン感度に影響を与えるベースガスの濃度範囲を測定対象ガスごとにグループ区分し、前記ベースガスの濃度に基づいて測定対象ガスごとに各グループにおける一つの補正係数を選択し、前記各測定対象ガス分析計の出力を測定対象ガスごとに定点補正するようにしている（請求項１）。
【００１０】
そして、この発明では、サンプルガスに含まれる複数の測定対象ガスの濃度をそれぞれ分析する測定対象ガス分析計とこれら測定対象ガス分析計からの出力を処理する演算処理部とを備えたガス分析装置において、前記演算処理部において、前記サンプルガスに含まれ、サンプルガスのスパン感度に影響を与えるベースガスの濃度範囲を測定対象ガスごとにグループ区分して前記演算処理部内に記憶した各グループにおける一つの補正係数を、前記ベースガスの濃度に基づいて測定対象ガスごとに選択し、前記各測定対象ガス分析計からの出力を測定対象ガスごとに定点補正するようにしている（請求項３）。
【００１１】
なお、サンプルガスに含まれるベースガスの濃度を検出するためのガス分析計を設けてもよく（請求項２および４）、また、前記ベースガスの濃度の時間的変化が予め分かっている場合には、前記ガス分析計を設ける必要はない。
【００１２】
この発明においては、サンプルガスに含まれる複数の測定対象ガスの濃度をそれぞれの測定対象ガス分析計によって分析する場合、サンプルガスに含まれ、サンプルガスのスパン感度に影響を与えるベースガスの濃度範囲を測定対象ガスごとにグループ区分し、前記ベースガスの濃度に基づいて測定対象ガスごとに各グループにおける一つの補正係数を選択し、前記各測定対象ガス分析計の出力を測定対象ガスごとに定点補正するようにしているので、前記出力を簡便かつ迅速に補正することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明のガス分析装置の構成を概略的に示すもので、この図１において、１は水素ガスを主として含むサンプルガスＳが流れるサンプルガス流路で、その上流側は、例えば水素ガスを発生させるための改質器（図示していない）の後段のガス流路（図示していない）に接続されている。そして、このサンプルガス流路１の下流側は、複数の互いに並列な流路２に分岐されており、各分岐流路２にはサンプルガスＳ中に含まれるＣＯ、ＣＯ2 、ＴＨＣなどの測定対象ガスの濃度をそれぞれ分析するためのガス分析計３および水素ガスの濃度を分析するためのＨ2 計４が設けられている。
【００１４】
５は複数のガス分析計３およびＨ2 計４の出力信号が入力され、これに基づいてサンプルガスＳ中に含まれる測定対象ガスおよび水素ガスのそれぞれ濃度を求めるための演算処理部としてのパソコンである。
【００１５】
そして、この発明のガス分析装置においては、パソコン５においてガス分析計３のそれぞれの出力からＣＯ、ＣＯ2 、ＴＨＣなどの測定対象ガスの濃度を求める場合、ベースガスとしての水素ガスの影響を除去するため、サンプルガスＳに含まれる水素ガスの濃度と測定対象ガスのスパン感度との関係を用いて定点補正するようにしている。以下、この定点補正の一例を、図２および図３を参照しながら説明する。
【００１６】
既に説明したように、ＣＯ、ＣＯ2 、ＴＨＣなどを測定するガス分析計３においては、サンプルガスＳに水素ガスが含まれていると、そのスパン感度に影響を受けるが、サンプルガスＳ中の水素ガスの濃度とスパン感度との間には、図３に示すような関係があることが分かっている。つまり、スパン感度は、前記水素ガスの変化と密接に関連して変化しているが、これを連続的に補正することは、既に説明しているように、好ましくない。この発明では、この連続補正に代わるものとして、定点補正している。
【００１７】
例えば、ＣＯ計においては、そのスパン感度は、図３の符号Ａで示すように変化するが、サンプルガスＳ中の水素ガスの濃度範囲を、例えば１０体積％きざみでグループ区分し、そのグループにおける中間の値を用いて補正を行うのである。図中の●印ａ1 〜ａ5 は、それぞれ、水素ガス濃度が０〜１０体積％、１０〜２０体積％、２０〜３０体積％、３０〜４０体積％、４０〜５０体積％において用いられる値である。同様に、ＣＯ2 計、ＴＨＣ計、Ｏ2 計においても図中の○印で示すように、各グループにおける中間の値を用いるようにする。
【００１８】
図２は、前記値を用いた感度補正表の一例を示すもので、この補正表は、パソコン５のＲＡＭ内に記憶されており、この補正表において、Ｇｒｏｕｐ１，２，３，４，５は前記水素ガス濃度の１０体積％きざみの範囲に対応している。例えばＣＯ2 計においては、水素ガス濃度が０〜１０体積％の範囲であれば、補正係数として１．０１を用い、以下、１０体積％きざみで設定された濃度範囲が変わるごとに、それぞれの範囲において設定された補正係数を用いるのである。そして、この補正係数は、Ｈ2 計４の出力に基づいてパソコン５において演算された水素ガス濃度に基づいて自動的に選択されるようになっている。
【００１９】
そして、各ガス分析計３の出力は、パソコン５において、例えば下記の（１）式によって補正される。
補正後の出力＝スパン補正係数×ガス分析計出力              ……（１）
【００２０】
上述したように、この発明においては、サンプルガスＳに含まれるベースガスの濃度と測定対象ガスのスパン感度との関係を用いて、測定対象ガスを測定するためのガス分析計３からの出力を定点補正するようにしているので、ガス分析計３の出力を簡便かつ迅速に補正することができ、測定対象ガスの濃度を精度よく測定することができる。
【００２１】
上述の実施の形態においては、ベースガスとしての水素ガスの濃度を専用のＨ2 計４を用いて測定し、補正係数が自動的に設定されるようにしているが、水素ガスの時間的な濃度変化が予め把握できるような場合には、Ｈ2 計４を省略することができるが、前記図２に示すパソコン５の画面において、マニュアル操作により補正係数を設定する必要がある。すなわち、図２における符号６で示すグループ選択キーを用いて、グループ選択を行うのである。
【００２２】
そして、上述の実施の形態においては、燃料電池システムにおける例を挙げ、ベースガスとして水素ガスを例示しているが、この発明はこれに限られるものではなく、ベースガスの影響を受けやすいガス分析に広く適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明においては、サンプルガスに含まれる複数の測定対象ガスの濃度をそれぞれの測定対象ガス分析計によって分析する場合、サンプルガスに含まれ、サンプルガスのスパン感度に影響を与えるベースガスの濃度範囲を測定対象ガスごとにグループ区分し、前記ベースガスの濃度に基づいて測定対象ガスごとに各グループにおける一つの補正係数を選択し、前記各測定対象ガス分析計の出力を測定対象ガスごとに定点補正するようにしているので、ガス分析計におけるスパン感度がベースガスの影響によって変化するような場合において、所望の測定対象ガスを精度よくしかも簡便に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のガス分析装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】前記ガス分析装置において用いる補正表を表示したパソコンの画面の一例を示す図である。
【図３】サンプルガス中の水素ガス濃度とガス分析計のスパン感度との関係を概略的に示す図である。
【図４】発明の背景を説明するための図である。
【符号の説明】
３…測定対象ガス分析用ガス分析計、４…ベースガス分析用ガス分析計、５…演算処理部、Ｓ…サンプルガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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