(57)【要約】【課題】エンジン排ガス中内の粒子状物質に含まれる窒素化合物の量を迅速に検出することを可能にした窒素化合物分析方法を提供すること。【解決手段】エンジンからの排ガスを採取し、この排ガス中に含まれる成分を分析する分析方法において、排ガス中に含まれている粒子状物質を捕集したフィルタ手段を、加熱手段に投入して加熱することによって粒子状物質中の窒素化合物を酸化させて窒素酸化物に変換し、この窒素酸化物を検出手段により検出させたのち、検出したデータを、所定のデータベースに記憶された補正値を用いて補正する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関等の燃焼手段からの排ガスを採取し、この排ガス中に含まれる成分を分析する分析方法において、
前記燃焼手段からの排ガスを取得するステップと、
前記流路中に設けられたフィルタ手段により、排ガス中に含まれている粒子状物質を捕集するステップと、
前記フィルタ手段により捕集された粒子状物質を加熱手段に投入し、粒子状物質中の窒素化合物を窒素酸化物に変換するステップと、
変換された窒素酸化物を検出手段により検出するステップと、
前記検出手段により検出した窒素酸化物についてのデータを、所定の記憶部に記憶した補正値および／または補正式を用いて補正するステップと
からなる燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析方法。
【請求項２】
前記補正値および／または補正式が、検出手段による窒素酸化物の検出において、燃焼手段からの排ガスに含まれる粒子状物質中の炭素化合物の濃度に応じて定められた補正値および／または補正式であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析方法。
【請求項３】
前記フィルタ手段が耐熱性を有し、加熱手段による粒子状物質中の窒素化合物の加熱が、粒子状物質捕集後のフィルタ手段を加熱することにより行われることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析方法。
【請求項４】
内燃機関等の燃焼手段からの排ガスを採取し、この排ガス中に含まれる成分を分析する分析方法において、
前記燃焼手段からの排ガスを取得するステップと、
前記流路中に設けられたフィルタ手段により、排ガス中に含まれている粒子状物質を捕集するステップと、
前記フィルタ手段により捕集された粒子状物質を加熱手段に投入し、粒子状物質中の窒素化合物を窒素酸化物に変換するステップと、
前記窒素酸化物を、還元手段によって窒素に還元するステップと、
還元された窒素を検出手段により検出するステップと、
からなる燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析方法。
【請求項５】
燃焼手段からの排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集したフィルタ手段を所定温度に加熱し、前記粒子状物質中の窒素化合物を窒素酸化物に変換するための加熱部と、前記加熱手段内で発生したガスを検出するための検出部と、所定の補正値および／または補正式を記憶するための記憶部を有する演算処理部とを有し、前記検出部において検出された検出結果を、演算処理部によって所定の補正値および／または補正式を用いて補正し、分析結果として出力することを特徴とする燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析装置。
【請求項６】
前記補正値および／または補正式が、検出部による窒素化合物の検出において、燃焼手段からの排ガス中に含まれる粒子状物質中の炭素の濃度に応じて定められた補正値およびまたは補正式であることを特徴とする請求項５に記載の燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析装置。
【請求項７】
前記フィルタ手段が耐熱性を有し、加熱部による粒子状物質中の窒素化合物の加熱が、粒子状物質捕集後のフィルタ手段を加熱することにより行われることを特徴とする請求項５または６に記載の燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析装置。
【請求項８】
燃焼手段からの排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集したフィルタ手段を所定温度で加熱し、前記粒子状物質中の窒素化合物を窒素酸化物に変換するための加熱部と、前記酸化された窒素酸化物を窒素に還元するための還元部と、前記還元部において還元された窒素を検出するための検出部とを有し、前記検出部において検出された検出結果を、分析結果として出力することを特徴とする燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気中に浮遊する粒子状物質、特に車両に搭載されたエンジンなどの内燃機関（例えばディーゼルエンジンなど）から排出される排ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：パーティキュレートマター）の分析方法および装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
大気中には、種々の粒径の粒子状物質が存在するが、粒径１０μｍ以下の粒子状物質が、人体に悪影響を及ぼす可能性が高いことが知られている。その中で、さらに粒径２．５μｍ以下の微小浮遊粒子状物質（Ｆｉｎｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）が特に都市部の大気中に多く存在しており、この微小浮遊粒子状物質がディーゼル車の排気ガス中に多く含まれている。前述のようなディーゼル車の排気ガス中の微小浮遊粒子状物質は、元素状炭素が多く含まれており、さらに、空気中の窒素化合物や硫黄酸化物のような、人体の健康に有害な物質が吸着されている可能性が高いことが近年の研究で明らかになりつつある。
【０００３】
このようなディーゼル車等の内燃機関からの排ガス中に含まれる粒子状物質を測定する手法として、エンジンから排出される高温の排ガスを清浄な空気で希釈し、この希釈排ガスを定容量吸引し、フィルタによってガス中の粒子状物質を捕集し、このフィルタを精密天秤などで秤量して、粒子状物質捕集前のフィルタとの重量差に基づいて定量分析するフィルタ重量法が一般に知られている。しかしながら、このようなフィルタ重量法においては、フィルタに吸着した水分が測定誤差として大きく影響するため、捕集前後のフィルタ中の水分を一定にするため定温・定湿処理が必要となる。また、低濃度ＰＭの排ガスを測定する場合、例えば２００ｍｇのフィルタの上に捕集された０．１ｍｇの粒子状物質を正確に秤量する必要があり、フィルタそのものの重量の測定誤差が粒子状物質の重量の測定誤差に大きな影響を与えるといった問題がある。
【０００４】
これに対して、次に記載する特許文献１（特開２００１−３４３３１９号）に示されるように、粒子状物質をテープ状のフィルタの異なる位置において捕集し、β線吸収方式などの検出手法を用いて検出する手法がある。
【特許文献１】
特開２００１−３４３３１９号
【０００５】
これに対して、次の特許文献２（特公平７−５８２６４号）に記載されているように、排ガス中の微粒子をフィルタ上で捕集し、微粒子を加熱して微粒子中の炭素を酸化させて二酸化炭素に変換し、この二酸化炭素の濃度を二酸化炭素メータなどを用いて測定し、求めた二酸化炭素の濃度から、微粒子内の炭素の質量を算出し、排ガス中の微粒子濃度を検出する方法がある。
【特許文献２】
特公平７−５８２６４号
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの手法では、排ガス等の中に含まれる粒子状物質の量（濃度）を検出することはできても、粒子状物質中に含まれる窒素化合物などの量を知ることはできない。
【０００７】
これに対し、粒子状物質中の窒素化合物の量を検出する手法として、ガス中のＰＭに含まれている窒素化合物を溶媒（たとえば水）に溶融し、イオンクロマトグラフなどを用いて、硝酸イオン、アンモニウムイオンを測定し、これらの測定値から窒素化合物の量を算出する検出手法が試みられているが、検出に多大な時間を要するという欠点があり、フィルタに捕集された粒子状物質を容易に検出することは実質的に不可能である。
【０００８】
本発明は、上述のような事情を鑑みたもので、ディーゼルエンジン等の燃焼手段からの排ガスに含まれる粒子状物質中の窒素化合物の量を、比較的短い時間で、正確に検出することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明において、請求項１に記載の発明では、内燃機関等の燃焼手段からの排ガスを採取し、この排ガス中に含まれる成分を分析する分析方法において、前記燃焼手段からの排ガスを取得するステップと、前記流路中に設けられたフィルタ手段により、排ガス中に含まれている粒子状物質を捕集するステップと、前記フィルタ手段により捕集された粒子状物質を加熱手段に投入し、粒子状物質中の窒素化合物を窒素酸化物に変換するステップと、変換された窒素酸化物を検出手段により検出するステップと、前記検出手段により検出した窒素酸化物の量についてのデータを、所定のデータベースに記憶された補正値および／または補正式を用いて補正するステップとからなる燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析方法を提案している。これによって、粒子状物質中に含まれている窒素化合物を分析して得られる結果を、より適切に求めることが可能である。ここで、粒子状物質を加熱手段に投入する手法としては、フィルタ手段によって捕集された粒子状物質をフィルタ手段より外して直接投入してもよいし、フィルタ手段そのものを投入してもよい。また、フィルタ手段がフィルタケースとフィルタ本体から形成されるようなものである場合は、フィルタ本体のみを取り出して投入してもよい。
【００１０】
また、前記補正値および／または補正式が、検出手段による窒素化合物の検出において、燃焼手段からの排ガス中に含まれる炭素化合物の有無によって定められた値および／または式であってもよい（請求項２）。これによって、粒子状物質中に炭素化合物が含まれている場合に、この炭素化合物が窒素化合物の検出に及ぼす影響を低減させることが可能となり、より精度の高い検出を行うことができる。
【００１１】
また、粒子状物質を加熱手段に投入する手法としては、フィルタ手段によって捕集された粒子状物質をフィルタ手段より外して直接投入してもよいし、フィルタ手段そのものを投入してもよい。また、フィルタ手段がフィルタケースとフィルタ本体から形成されるようなものである場合は、フィルタ本体のみを取り出して投入してもよいが、請求項３に記載のように、前記フィルタ（フィルタ手段もしくはフィルタ本体）が耐熱性を有しているのであれば、加熱手段による粒子状物質中の窒素化合物の加熱が、粒子状物質捕集後のフィルタ自体の投入により、加熱が行われるようにしてもよい（請求項３）。この場合、フィルタによって捕集された窒素化合物を、フィルタから分離することなく加熱することができるため、検出に必要な作業工数を低減させることができる。
【００１２】
また、請求項４においては、内燃機関等の燃焼手段からの排ガスを取得し、この排ガス中に含まれる成分を分析する分析方法において、前記燃焼手段からの排ガスを取得するステップと、前記流路中に設けられたフィルタ手段により、排ガス中に含まれている粒子状物質を捕集するステップと、前記フィルタ手段により捕集された粒子状物質を加熱手段に投入し、粒子状物質中の窒素化合物を気化させて窒素酸化物に変換させるステップと、前記窒素酸化物を、還元手段によって窒素に還元するステップと、還元された窒素を検出手段により検出するステップとからなる燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析方法を提案している。
【００１３】
さらに本発明は、エンジン排ガス中の窒素化合物の分析装置も含んでおり、請求項５に記載の発明において、燃焼手段からの排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集したフィルタを所定温度で加熱し、前記粒子状物質中の窒素化合物を窒素酸化物に変換するための加熱部と、前記加熱手段内で発生したガスを検出するための検出部と、所定の補正値および／または補正式を記憶するための記憶部を有する演算処理部とを有し、前記検出部において検出された検出結果を、演算処理部によって所定の補正値および／または補正式を用いて補正し、分析結果として出力することを特徴とする燃焼手段からの排ガス中に含まれている粒子状物質中の窒素化合物分析装置を提案している。
【００１４】
さらに、前記所定の補正値および／または補正式が、検出手段による窒素酸化物の検出において、排ガス中に含まれる炭素の濃度に応じて定められた値または式であってもよい（請求項６）。これによって、窒素酸化物の検出によって得られた検出値を、より正確に求めることが可能となる。
【００１５】
さらに、前記フィルタ手段が耐熱性を有し、加熱手段による粒子状物質中の窒素化合物の加熱が、粒子状物質捕集後のフィルタ手段を加熱することにより行われてもよい（請求項７）。ここでいうフィルタ手段とは、フィルタそのものであってもよいし、フィルタケースとフィルタ本体とから形成されるものであってもよい。後者の場合、少なくともフィルタ本体が耐熱性を有しており、フィルタ本体のみを加熱することによって行うことになる。
【００１６】
さらに、請求項８においては、請求項５に類似する実施形態として、エンジン等の内燃機関からの排ガス中に含まれる粒子状物質を捕集したフィルタ手段を所定温度に加熱し、前記粒子状物質中の窒素化合物を窒素酸化物に変換するための加熱手段と、前記窒素酸化物を窒素に還元するための還元手段と、前記還元手段において還元された窒素を検出するための検出手段と、所定の補正値および／または補正式を記憶するための記憶部を有する演算処理部とを有し、前記検出手段において検出された検出結果を、分析結果として出力することを特徴とするエンジン排ガス中の窒素化合物分析装置を提案している。
【００１７】
本発明の原理に基づくエンジン排ガス中の窒素化合物分析方法および窒素化合物分析装置について、実施例を示しながら詳細を説明する。図１は、本発明に関する排ガス分析装置の一例であって、２０は例えば自動車等に搭載される、排ガスＳを排出するディーゼルエンジンなどの内燃機関、２１は内燃機関１に連なる排気管である。２２は排気管２１に挿入接続され、排気管２１中を流れる排ガスＧ１をサンプリングして取得するためのプローブで、その下流側において、サンプリングされた排ガスＧ１を希釈する希釈トンネル２３に接続されている。２４はこの希釈トンネル２３の上流側に接続されている希釈用空気の供給管である。
【００１８】
２５は、希釈トンネル２３の下流側に接続され、希釈された排ガスＧ１が流れるガス流路で、この流路２５の下流側は二つの流路２６、２７に分岐し、それぞれの流路２６，２７に排ガスＧ１中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのフィルタ手段２８，２９が設けられている。このうち、一方の流路２６は粒子状物質採取時の排気ガスＧ１を流すためのサンプルガス流路に、また、他方の流路２７は粒子状物質を採取しない時の排気ガスＧ１を流すためのバイパス流路として用いられるよう、構成されている。なお、フィルタ手段は例えば耐熱性を有する石英などのフィルタ本体などより構成されている。
【００１９】
３０は、サンプルガス流路２６、バイパス流路２７の下流側に設けられる流路切り換え手段としての三方電磁弁で、その下流側はガス流路３１に接続され、このガス流路３１には、回転数制御によって吸引能力を変えることができる吸引ポンプ、例えばルーツブロアポンプ３２と、測定精度の高い流量計、例えばベンチュリ計３３とがこの順に設けられている。
【００２０】
次に、図２を用いて本発明の実施形態の一例を説明する。１はエンジン排ガスＧ１中に含まれる粒子状物質を捕集したフィルタ手段２８を加熱するための加熱炉（たとえば電気炉）であり、加熱用ヒータ２およびチャンバ３より構成されている。前記加熱用ヒータ２は、温度調整機構（図示していない）によってその発熱状態が制御され、加熱炉１内の温度を任意の所定温度に制御可能な構造となっている。本実施例では、加熱炉１内は、例えば７００℃以上かつ１０００℃以下，好ましくは８００℃程度の一定温度に保つのが好ましい。
【００２１】
４は、加熱炉１に対して助燃ガス（たとえばＯ２）を供給するガス供給部で、ガス供給部４から加熱炉１に助燃ガスを供給するガス供給路５には、例えば流量測定および流量制御の機能を備えた例えばマスフローコントローラなどの流量制御装置６が備えられており、およそ３Ｌ／ｍｉｎの助燃ガスが供給されている。ガス供給路５においては、必要に応じて電磁弁７などが備えられていてもよい。なお、フィルタ手段２８に捕集された排ガスＧ１中の窒素化合物は、加熱炉１内において加熱されることにより、窒素酸化物（ＮＯ／ＮＯＸ）となって排出される。なお、窒素化合物を窒素酸化物へより効率よく変換させるために、加熱炉１の後段に酸化触媒（図示せず）を設けてもよい。この場合、通常用いる酸化触媒として、例えば酸化鉄や二酸化マンガン、白金系触媒などが考えられる。
【００２２】
また、ガス供給部４から供給する助燃ガスとしてＯ２を用いる場合、加熱炉１内における窒素化合物の加熱（燃焼）に対して過剰酸素とならないよう、適宜酸素濃度を変化させた助燃ガス（例えばＡｉｒ（大気））を用いる必要がある。助燃ガス中の酸素濃度は、加熱炉１内において加熱された窒素化合物が窒素酸化物へ変換される効率に影響を及ぼすため、予め多種の酸素濃度を有する助燃ガスを用いて窒素化合物を加熱した場合の窒素化合物から窒素酸化物への変換効率を各々全て測定し、その測定値を記憶手段などに記憶させておくことが好ましい。
【００２３】
８は、加熱炉１から排出されるガス（Ｇ２）が流れるガス流路で、その下流側において、窒素酸化物を検出するための検出手段９が接続されている。前記検出手段９は、ガスＧ２中の窒素酸化物（ＮＯ／ＮＯＸ）を検出するための検出器であって、たとえば化学発光検出器（ＣＬＤ）などの分析計が用いられる。１０は、加熱炉１からのガスＧ２を吸引などの手段によって引き込むための負圧ポンプであって、単位時間あたりのガス吸引量が一定になるように設定されているとともに、検出手段９の内部を減圧している。
【００２４】
なお、加熱炉１から検出手段９までをつなぐガス流路８は、例えばヒータなどの温調手段によって適宜の温度になるように加熱・保温できるように構成されていてもよい。これによって、加熱炉１内において生じたガスＧ２に含まれる成分の変化を防止することが可能となる。
【００２５】
そして、１１は検出手段９や流量制御装置６などからの信号に基づいて演算処理を行ったり、演算結果に基づいて制御信号を送信するための演算制御部で、例えばパソコンなどよりなる。この演算制御部には、記憶部１２が内蔵または外付けで設けられており、演算処理に必要なデータを予め記憶させておき、適宜のタイミングでこれらのデータを読み出し、演算処理に用いることが可能な構成となっている。
【００２６】
次に、フィルタ（フィルタ手段２８）を加熱炉１内に手動もしくは自動によって設置した後、加熱するステップの詳細な説明を図３を用いて行う。図３は、ガス供給部４より供給される助燃ガス（例えばＯ２）が、ガス供給路５を経由して試料載置位置Ｐまで注入され、フィルタ（フィルタ手段２８）が加熱用ヒータ２によって加熱されている様子を表す。ここで、助燃ガス（Ｏ２）はおよそ３Ｌ／ｍｉｎ程度の一定量で供給されており、加熱ヒータによってフィルタは約１分程度加熱される。１３は、加熱されたフィルタより発生したガスＧ２を効率良く酸化させるための酸化処理手段であって、例えば白金系触媒などが用いられる。フィルタを加熱することによって生じたガスＧ２は、酸化処理手段１３を通過することで、フィルタに付着した粒子状物質の窒素化合物成分が効率よく酸化され、窒素酸化物となって検出手段９に流入される。
【００２７】
なお、検出手段９として、例えば化学発光検出器（ＣＬＤ）が用いられており、図４に示すような構成を有している。ガス流路８を経て検出手段９に流入されたガスＧ２は、コンバータ１４を通過し、ガスＧ２中のＮＯ２の大部分がＮＯに変換される。次に、ガスＧ２中のＮＯは、オゾン供給手段１５から供給されるオゾンＯ３と反応し、以下の式１に記載の化学反応を起こす。
【式１】
ＮＯ＋Ｏ３  →  ＮＯ２＋Ｏ２  およびＮＯ２＊  ＋Ｏ２
ＮＯ２＊  →  ＮＯ２＋ｈν
【００２８】
すなわち、励起された状態のＮＯ２＊が基底状態のＮＯ２になる際に発光する光の量は、ガスＧ２中に含まれるＮＯの量に比例し、この発光量を光電管などの電気検出手段９ａを用いて検出し、ＮＯの濃度、すなわちガスＧ２中のＮＯＸの濃度を求める。なお、９ｂは光電管からの電気信号を増幅するための増幅器である。
【００２９】
ここで、上記実施例において記載したＮＯＸの濃度検出法について、種々の実験を繰り返した結果、以下の事実が判明した。すなわち、内燃機関２０からの排ガスに含まれている粒子状物質に炭素Ｃが含まれている場合、粒子状物質中の窒素化合物を加熱した際に生じる窒素酸化物（ＮＯ／ＮＯＸ）への変換に影響を及ぼす。ゆえに、炭素Ｃをある一定濃度含んだ粒子状物質を燃焼した場合の粒子状物質中の窒素化合物から窒素酸化物への変換効率と、炭素Ｃを全く含まない場合の粒子状物質を燃焼した場合の粒子状物質中の窒素化合物から窒素酸化物への変換効率をそれぞれ実験等によって求めておき、その各々の変換効率を演算制御部１１内に設けられた記憶部１２などに記憶させておき、測定対象のガス（排ガス）を実際に測定したときの測定値（ガスＧ２中のＮＯＸの濃度）について、粒子状物質中の炭素の濃度によって、測定値を補正する必要がある。また、粒子状物質中の炭素の濃度の検出については、検出手段９により、ガス中（ガスＧ２中）に含まれるＣＯ２濃度によって容易に求めることが可能である。また、より簡単に測定値の補正を行いたい場合には、粒子状物質中に炭素が含まれているか否かのみで測定値を補正してもよい。この場合においては、ガス中に含まれるＣＯ２の濃度がある一定値以上である場合に、粒子状物質中に炭素が含まれていると判断することで、補正を行うことができる。
【００３０】
このように、排ガス中のＮＯＸの濃度検出を化学発光検出法を用いて行う場合、排ガス中の粒子状物質に含まれる炭素の影響を考慮する必要がある。さらに、今までの実験によると、粒子状物質中の窒素化合物を加熱した際に生じる窒素酸化物（ＮＯ／ＮＯＸ）への変換に及ぼす要因は、ガスに含まれる粒子状物質中の炭素の濃度（または炭素の有無）のみではなく、他の要因も多々考えられる。例えば、助燃ガスを供給する供給量Ｖ［Ｌ／ｍｉｎ］や、助燃ガス中に含まれている酸素の割合Ｐ［％］などが挙げられる。これらの値をパラメータとした場合において、排ガス中に含まれる粒子状物質中の窒素化合物を燃焼（加熱）した際に生じる窒素酸化物（ＮＯ／ＮＯＸ）への変換に及ぼす影響を予め実験などによって求めておき、検出手段９によって検出された値を前記演算式によって補正すれば、上記パラメータが及ぼす変換率への影響を考慮したＮＯＸ濃度値が得られることになる。このような実験等によって予め求めた演算式は、演算制御部１１内に設けられた記憶部１２などの記憶され、適宜のタイミングで読み出され、補正などの演算に用いられる。
【００３１】
図５は、前述のような化学発光検出法によって求められたＮＯＸの量をグラフに表したものである。横軸は検出に要した時間Ｔ［秒］、縦軸は検出したＮＯＸの濃度Ｒ［ｐｐｍ］を示しており、特定の検出時間（例えば１０秒間）内に検出されたＮＯＸの検出値をグラフ状にプロットしている。これらのプロットした点によって描かれたグラフと、横軸とで囲まれた面積（積分値）を演算によって求めた値が、ガス２中に含まれているＮＯＸ成分量の値となる。なお、検出したＮＯＸの成分量のうち、ＮＯの成分量とＮＯ２の成分量を同時に検出し、同一のグラフ上に示す。なお、粒子状物質中の窒素化合物を燃焼（加熱）した際に、他の窒素酸化物（例えばＮ２Ｏ）への変換が行われていないことが、他の分析方法（例えばＦＴＩＲ）を用いて確認されている。
【００３２】
次に、図６を用いて本発明の他の実施形態を説明する。なお、図１ないし図４における装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付すと共に、説明は省略する。１６は、図２における加熱炉１に代えて用いられる高周波誘導加熱装置などの加熱手段であって、誘導加熱炉１６ａ、高周波電源部１６ｂ、電源部１６ｃ、出力設定装置１６ｄ、および自動制御手段１６ｅによって構成されており、試料ガス中の成分の濃度を測定するために試料を誘導加熱炉内で燃焼させ、そのとき発生する燃焼ガスを検出手段に供給する構成を有している。なお、１７はキャリアガスを供給するためのキャリアガス発生手段である。キャリアガスとしては、例えばヘリウムやアルゴンなどを用いられる。
【００３３】
助燃ガスを供給するガス供給部４から助燃ガス（Ｏ２）が供給されたのち、加熱手段１６内においてフィルタ手段２８が加熱され、フィルタ手段２８に捕集されたガスＧ１中に含まれる窒素化合物が燃焼される。このとき、加熱手段１６においては、排ガスＧ１中の窒素化合物を加熱するための特定の加熱パターンに基づいて加熱を行うようにするのが好ましい。このような加熱は、高周波電源部１６ｂが誘導加熱炉１６ａ内のソレノイド（図示せず）に電力を供給することによって行われ、また、フィルタ手段２８を加熱して得られたガスＧ２の量を自動制御手段１６ｅなどによってモニタリングし、前記ガスの量に応じて電源部１６ｃの制御を行い、高周波電源部１６ｂからの電力供給量を制御する。前記加熱パターンは、自動制御手段１６ｅ内に設けられた記憶部（図示せず）内にプログラムの形式で保存されていてもよい。
【００３４】
前述のような燃焼によって、排ガスＧ１内に含まれている窒素化合物は窒素酸化物（ＮＯＸ）に、炭素は二酸化炭素（ＣＯ２）に変換される。この変換されたＮＯＸは、還元手段１８において窒素ガス（Ｎ２）に還元される。前記還元手段１８は、例えば還元管や還元炉などが用いられる。
【００３５】
還元手段１８を通過したガスＧ２は、ガス吸収管（図示せず）を通過して除湿されたのち、ガスクロマトグラフ１９を通過する。ガスクロマトグラフ１９において、還元されたＮ２およびＣＯ２が分離された後、流路８を通じて検出手段９’へ流入する。この実施例の場合、検出手段９’は、化学発光検出器に代えて熱伝導度検出器が用いられる。検出手段９’において検出されたＮ２の量は、演算処理部１１などによって記憶され、適宜処理される。
【００３６】
なお、本実施例の場合においては、排ガス中に含まれる粒子状物質中の炭素が、窒素化合物から窒素酸化物への変換（酸化）に影響を及ぼすことはない。このため、この実施例の場合においては、他の要素についての補正値または補正式を用いて測定値の補正を行うことが好ましい。この場合、考えられる補正のための要素としては、例えば加熱手段１６によって加熱される加熱パターンに用いる加熱温度、加熱時間などが考えられる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によると、エンジン等の内燃機関からの排ガスを採取し、この排ガス中に含まれる成分を分析する分析方法において、排ガス中に含まれている粒子状物質を捕集したフィルタ手段を、加熱手段に投入して加熱することによって粒子状物質中の窒素化合物を酸化させて窒素酸化物に変換し、この窒素酸化物を検出手段により検出させたのち、検出したデータを、所定のデータベースに記憶された補正値を用いて補正することによって、窒素化合物が窒素酸化物に変換される際の、前記粒子状物質中に含まれている炭素や、助燃ガス中に含まれている酸素濃度などによる、変換効率への影響を低減することができる。これによって、前記排ガスに含まれている粒子状物質中の窒素化合物の量をより正確に求めることができる。
【００３８】
また、酸化させた窒素酸化物を、還元手段によって窒素に変換し、この窒素を検出手段によって検出させることにより、前記排ガス中にふくまれている窒素化合物の量を求めてもよい。この場合、窒素化合物の検出速度が速くなり、短時間の測定により窒素化合物の量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関するエンジン排ガス分析装置の全体構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の一例を表す窒素化合物分析装置の構成を示す図である。
【図３】フィルタ手段を加熱するための加熱炉内を詳細に表した図である。
【図４】本発明に検出手段の一例として用いられる、化学発光検出器（ＣＬＤ）の構造の概要を表した図である。
【図５】化学発光検出法によって求められたＮＯＸの濃度を表すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態の一例を表す窒素化合物分析装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…加熱炉、４…ガス供給部、６…流量制御装置、９…検出手段、１１…演算制御部、１２…記憶部、１８…還元手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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