(57)【要約】【課題】  高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制すると共に高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能な高加湿ガス分析方法及び高加湿ガス分析装置を実現する。【解決手段】  高加湿ガス分析方法であって、高加湿ガス及びドライガスの質量流量をそれぞれ所定の値に調整して混合して当該混合ガスの露点を測定し、露点測定値に基づき水蒸気分圧を算出し、水蒸気分圧が予め設定された水蒸気分圧最大値以下になるまでドライガスの質量流量を増加させ、水蒸気分圧が水蒸気分圧最大値以下になった混合ガスの分析を行う。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高加湿ガス分析方法であって、
高加湿ガス及びドライガスの質量流量をそれぞれ所定の値に調整して混合して当該混合ガスの露点を測定し、
露点測定値に基づき水蒸気分圧を算出し、
前記水蒸気分圧が予め設定された水蒸気分圧最大値以下になるまで前記ドライガスの質量流量を増加させ、
前記水蒸気分圧が前記水蒸気分圧最大値以下になった前記混合ガスの分析を行うことを特徴とする高加湿ガス分析方法。
【請求項２】
高加湿ガス分析装置において、
高加湿ガスを供給する分析対象ガス供給手段と、
ドライガスを供給する希釈ガス供給手段と、
前記高加湿ガス及び前記ドライガスの質量流量をそれぞれ調整する流量調整手段と、
この流量調整手段からの質量流量調整済の前記高加湿ガス及び前記ドライガスの混合ガスの通過／遮断を行なう第１及び第２の電磁弁と、
前記第１の電磁弁を通過する前記混合ガスの露点を測定する露点測定手段と、
前記第２の電磁弁を通過する前記混合ガスの分析を行うガス分析手段と、
装置全体を制御すると共に測定された前記混合ガスの露点に基づき算出された水蒸気分圧が予め設定された水蒸気分圧最大値以下になるように前記ドライガスの質量流量を調整した後にガス分析を行なわせる制御手段と
を備えたことを特徴とする高加湿ガス分析装置。
【請求項３】
前記制御手段が、
前記流量調整手段を制御して前記高加湿ガス及び前記ドライガスの質量流量をそれぞれ所定の値に調整して混合した前記混合ガスを生成させ、
前記第１及び第２の電磁弁を制御して前記混合ガスを前記露点測定手段に供給して前記混合ガスの露点が測定させ、
露点測定値に基づき水蒸気分圧を算出し、
前記流量調整手段を制御して前記水蒸気分圧が予め設定された水蒸気分圧最大値以下になるまで前記ドライガスの質量流量を増加させ、
前記第１及び第２の電磁弁を制御して前記水蒸気分圧が前記水蒸気分圧最大値以下になった前記混合ガスを前記ガス分析手段に供給してガス分析を行わせることを特徴とする
請求項２記載の高加湿ガス分析装置。
【請求項４】
前記混合ガスを直接排気する第３の電磁弁を備えたことを特徴とする
請求項２記載の高加湿ガス分析装置。
【請求項５】
前記ガス分析手段が、
高加湿ガスの分析により製品寿命への影響が生じる分析手段であることを特徴とする
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の高加湿ガス分析装置。
【請求項６】
前記ガス分析手段が、
高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であることを特徴とする
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の高加湿ガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池等に供給される高加湿ガスの分析方法及び分析装置に関し、特に高加湿ガスの分析手段の製品寿命への影響を抑制すると共に高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能な高加湿ガス分析方法及び高加湿ガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高加湿ガス分析方法及び高加湿ガス分析装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−０４８７６１号公報
【特許文献２】特開平０７−０９８２７３号公報
【特許文献３】特開平０９−０８９７６５号公報
【特許文献４】特開２００３−０５０２０３号公報
【特許文献５】特開２００５−１７２４７２号公報
【０００４】
図３は従来の高加湿ガス分析装置の一例を示す構成ブロック図である。図３において、１は分析対称ガスを供給するボンベ等の分析対象ガス供給手段、２は水を加熱して水蒸気を発生供給する水蒸気供給手段、３は校正対象ガスを供給するボンベ等の校正対象ガス供給手段、４は希釈ガスを供給するボンベ等の希釈ガス供給手段、５はガスの質量流量を調整する流量調整手段、６及び７はガス流路を切り替える切替バルブ、８はＦＴ−ＩＲ（Fourier transform InfraRed spectrophotometer：フーリエ変換赤外分光光度計）等のガス分析手段である。
【０００５】
分析対象ガス供給手段１から供給される分析対象ガスは、図３中”ＦＬ０１”に示すように配管（図示せず。）を流れ、水蒸気供給手段２から供給される水蒸気は、図３中”ＦＬ０２”に示すように配管（図示せず。）を流れて図３中”ＦＬ０１”に示す分析対象ガスと混合されて図３中”ＦＬ０３”に示すように配管（図示せず。）を流れる。
【０００６】
さらに、図３中”ＦＬ０３”に示す混合ガス（高加湿ガス）は、図３中”ＦＬ０４”に示す切替バルブ６の一方の流出口から流出されるガス（後述の質量流量調整済の校正対象ガス）と混合されて図３中”ＦＬ０５”に示すように配管（図示せず。）を流れて切替バルブ７の一方の流入口に供給される。
【０００７】
一方、校正対象ガス供給手段３から供給される校正対象ガスは、図３中”ＦＬ０６”に示すように配管（図示せず。）を流れて流量調整手段５の第１の流入口に供給され、希釈ガス供給手段４から供給される希釈ガスは、図３中”ＦＬ０７”に示すように配管（図示せず。）を流れて流量調整手段５の第２の流入口に供給される。
【０００８】
流量調整手段５の第１の流出口から流出される質量流量調整済の校正対象ガスは、図３中”ＦＬ０８”に示すように配管（図示せず。）を流れて切替バルブ６の流入口に供給される。また、流量調整手段５の第２の流出口から流出される質量流量調整済の希釈ガスは、図３中”ＦＬ０９”に示すように配管（図示せず。）を流れる。
【０００９】
また、図３中”ＦＬ０９”に示す質量流量調整済の希釈ガスは、図３中”ＦＬ１０”に示す切替バルブ６の他方の流出口から流出される質量流量調整済の校正対象ガスと混合され、図３中”ＦＬ１１”に示すように配管（図示せず。）を流れて切替バルブ７の他方の流入口に供給される。
【００１０】
最後に、切替バルブ７の流出口から流出される混合ガス（分析対象ガス、水蒸気及び校正対象ガスの混合ガス、或いは、校正対象ガスと希釈ガスの混合ガス）は、図３中”ＦＬ１２”に示すように配管（図示せず。）を流れてガス分析手段８の流入口に供給される。
【００１１】
ここで、図３に示す従来例の動作を説明する。先ず第１に、切替バルブ６で他方の流出口（図３中”ＦＬ０８”に示す質量流量調整済の校正対象ガスを図３中”ＦＬ１０”に示すように流すために）に切り替え、切替バルブ７で他方の流入口（図３中”ＦＬ１１”に示す校正対象ガスと希釈ガスの混合ガスを図３中”ＦＬ１２”に示すように流すために）に切り替える。
【００１２】
流量調整手段５は校正対象ガス供給手段３から供給される校正対象ガスと、希釈ガス供給手段４から供給される希釈ガスの流量をそれぞれ所定の値に調整し、これらのガスが混合（所定の比率で混合されて）されて図３中”ＦＬ１１”及び図３中”ＦＬ１２”に示すようにガス分析手段８に導入される。
【００１３】
ガス分析手段８では、質量流量調整済の校正対象ガスと質量流量調整済の希釈ガスの混合ガスを分析することにより、校正対象ガス及び希釈ガスの校正を行なう。
【００１４】
第２に、切替バルブ６で一方の流出口（図３中”ＦＬ０８”に示す質量流量調整済の校正対象ガスを図３中”ＦＬ０４”に示すように流すために）に切り替え、切替バルブ７で一方の流入口（図３中”ＦＬ０５”に示す分析対象ガス、水蒸気及び質量流量調整済の校正対象ガスの混合ガスを図３中”ＦＬ１２”に示すように流すために）に切り替える。
【００１５】
流量調整手段５は校正対象ガス供給手段３から供給される校正対象ガスの流量を所定の値に調整し、分析対象ガスと水蒸気との混合ガス（高加湿ガス）に更に混合させる。このような混合ガスが図３中”ＦＬ０５”及び図３中”ＦＬ１２”に示すようにガス分析手段８に導入される。
【００１６】
そして、ガス分析手段８では、分析対象ガス、水蒸気及び質量流量調整済の校正対象ガスの混合ガスを分析することにより、得られた校正対象ガスの質量濃度から分析対象ガスの質量流量を算出し、算出された質量流量で分析結果を補正して分析対象ガスの構成成分の量を求める。
【００１７】
この結果、分析対象ガスと水蒸気との混合ガス（高加湿ガス）に質量流量調整済の校正対象ガスを混合し、校正対象ガスの質量濃度から分析対象ガスの質量流量を算出し、算出された質量流量で分析結果を補正して分析対象ガスの構成成分の量を求めることにより、高加湿ガスの分析を行なうことが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、図３に示す従来例では、ガス分析手段８に導入されるガスの露点（或いは、湿度）を管理していないため、ガス分析手段の製品寿命が高加湿ガスの導入によって短くなってしまうと言った問題点があった。
【００１９】
また、ガス分析手段８の種類によっては、高加湿ガスの分析誤差が大きくなるものや、もともと、高加湿ガスの分析が不可能なガス分析手段もあり、高加湿ガスの正確な分析が難しいと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制すると共に高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能な高加湿ガス分析方法及び高加湿ガス分析装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
高加湿ガス分析方法であって、
高加湿ガス及びドライガスの質量流量をそれぞれ所定の値に調整して混合して当該混合ガスの露点を測定し、露点測定値に基づき水蒸気分圧を算出し、前記水蒸気分圧が予め設定された水蒸気分圧最大値以下になるまで前記ドライガスの質量流量を増加させ、前記水蒸気分圧が前記水蒸気分圧最大値以下になった前記混合ガスの分析を行うことにより、高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制し、高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能になる。
【００２１】
請求項２記載の発明は、
高加湿ガス分析装置において、
高加湿ガスを供給する分析対象ガス供給手段と、ドライガスを供給する希釈ガス供給手段と、前記高加湿ガス及び前記ドライガスの質量流量をそれぞれ調整する流量調整手段と、この流量調整手段からの質量流量調整済の前記高加湿ガス及び前記ドライガスの混合ガスの通過／遮断を行なう第１及び第２の電磁弁と、前記第１の電磁弁を通過する前記混合ガスの露点を測定する露点測定手段と、前記第２の電磁弁を通過する前記混合ガスの分析を行うガス分析手段と、装置全体を制御すると共に測定された前記混合ガスの露点に基づき算出された水蒸気分圧が予め設定された水蒸気分圧最大値以下になるように前記ドライガスの質量流量を調整した後にガス分析を行なわせる制御手段とを備えたことにより、高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制し、高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能になる。
【００２２】
請求項３記載の発明は、
請求項２記載の発明である高加湿ガス分析装置において、
前記制御手段が、
前記流量調整手段を制御して前記高加湿ガス及び前記ドライガスの質量流量をそれぞれ所定の値に調整して混合した前記混合ガスを生成させ、前記第１及び第２の電磁弁を制御して前記混合ガスを前記露点測定手段に供給して前記混合ガスの露点が測定させ、露点測定値に基づき水蒸気分圧を算出し、前記流量調整手段を制御して前記水蒸気分圧が予め設定された水蒸気分圧最大値以下になるまで前記ドライガスの質量流量を増加させ、前記第１及び第２の電磁弁を制御して前記水蒸気分圧が前記水蒸気分圧最大値以下になった前記混合ガスを前記ガス分析手段に供給してガス分析を行わせることにより、高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制し、高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能になる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、
請求項２記載の発明である高加湿ガス分析装置において、
前記混合ガスを直接排気する第３の電磁弁を備えたことにより、高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制し、高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能になる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明である高加湿ガス分析装置において、
前記ガス分析手段が、
高加湿ガスの分析により製品寿命への影響が生じる分析手段であることにより、高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制し、高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能になる。
【００２５】
請求項６記載の発明は、
請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明である高加湿ガス分析装置において、
前記ガス分析手段が、
高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であることにより、高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制し、高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，４，５及び請求項６の発明によれば、高加湿ガスとドライガスとを混合して混合ガスを生成すると共に生成された混合ガスの露点に基づき算出された水蒸気分圧が、予め設定された水蒸気分圧最大値以下になるようにドライガスの質量流量を調整した後にガス分析を行なうことにより、高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制し、高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る高加湿ガス分析装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【００２８】
図１において、９は高加湿ガスである分析対象ガスを供給するボンベ等の分析対象ガス供給手段、１０はドライガスである希釈ガスを供給するボンベ等の希釈ガス供給手段、１１及び１２はガスの質量流量を調整する流量調整手段、１３，１４及び１５はＯＮ／ＯＦＦ制御によりガスの通過／遮断を行なう電磁弁、１６はガスの露点を測定する露点測定手段、１７はＦＴ−ＩＲ等のガス分析手段、１８は高加湿ガス分析装置全体を制御する制御手段である。
【００２９】
分析対象ガス供給手段９から供給される高加湿ガスである分析対象ガス（以下、単に高加湿ガスと呼ぶ。）は、図１中”ＦＬ２１”に示すように配管（図示せず。）を流れて流量調整手段１１の流入口に供給される。
【００３０】
同様に、希釈ガス供給手段１０から供給されるドライガスである希釈ガス（以下、単にドライガスと呼ぶ。）は、図１中”ＦＬ２２”に示すように配管（図示せず。）を流れて流量調整手段１２の流入口に供給される。
【００３１】
流量調整手段１１の流出口から流出される質量流量調整済の高加湿ガス及び流量調整手段１２の流出口から流出される質量流量調整済のドライガスは、それぞれ図１中”ＦＬ２３”及び”ＦＬ２４”に示すように配管（図示せず。）を流れて互いに混合される。
【００３２】
そして、質量流量調整済の高加湿ガスと質量流量調整済のドライガスとの混合ガスは、図１中”ＦＬ２５”に示すように配管（図示せず。）を流れて電磁弁１３，１４及び１５の流入口にそれぞれ供給される。
【００３３】
電磁弁１３の流出口から流出される混合ガスは、図１中”ＦＬ２６”に示すように配管（図示せず。）を流れて露点測定手段１６の流入口に供給され、図１中”ＥＸ２１”に示すように露点測定手段１６の排気口から排気される。
【００３４】
また、電磁弁１４の流出口から流出される混合ガスは、図１中”ＦＬ２７”に示すように配管（図示せず。）を流れてガス分析手段１７の流入口に供給され、図１中”ＥＸ２２”に示すようにガス分析手段１７の排気口から排気される。
【００３５】
さらに、電磁弁１５の流出口から流出される混合ガスは、図１中”ＥＸ２３”に示すように直接排気される。
【００３６】
最後に、露点測定手段１６の測定出力信号が制御手段１８に印加されると共に各種制御信号が流量調整手段１１及び１２、電磁弁１３，１４及び１５、並びに、ガス分析手段１７の制御入力端子にそれぞれ接続される。
【００３７】
ここで、図１に示す実施例の動作を図２を用いて説明する。図２は高加湿ガス分析装置全体を制御する制御手段１８の動作を説明するフロー図である。
【００３８】
図２中”Ｓ００１”において制御手段１８は、流量調整手段１１及び１２を制御して高加湿ガス及びドライガスの質量流量をそれぞれ所定の値に調整して混合させることにより、混合ガスを生成させると共に、図２中”Ｓ００２”において制御手段１８は、電磁弁１３，１４及び１５をそれぞれ制御する。
【００３９】
例えば、制御手段１８は、電磁弁１３，１４及び１５をそれぞれ制御して、電磁弁１３を”ＯＮ”に制御し、電磁弁１４及び１５を”ＯＦＦ”に制御する。
【００４０】
このため、図２中”Ｓ００１”のステップで生成された混合ガスは、電磁弁１３を通過して、図１中”ＦＬ２６”に示すように配管（図示せず。）を流れて露点測定手段１６に供給され、露点測定手段１６において当該混合ガスの露点が測定される。
【００４１】
図２中”Ｓ００３”において制御手段１８は、露点測定手段１６から露点測定値”ＤＰ”を取得し、図２中”Ｓ００４”において制御手段１８は、当該露点測定値”ＤＰ”に基づき水蒸気分圧”ＰＤＰ”を算出する。
【００４２】
そして、図２中”Ｓ００５”において制御手段１８は、予め設定されている水蒸気分圧最大値”Ｐｍａｘ ”と、算出された水蒸気分圧”ＰＤＰ”とを比較して、もし、水蒸気分圧”ＰＤＰ”が水蒸気分圧最大値”Ｐｍａｘ ”よりも大きいと判断した場合には、図２中”Ｓ００６”のステップに移行する。
【００４３】
一方、もし、水蒸気分圧”ＰＤＰ”が水蒸気分圧最大値”Ｐｍａｘ ”以下であると判断した場合には、図２中”Ｓ００５”において制御手段１８は、図２中”Ｓ００８”のステップに移行する。
【００４４】
図２中”Ｓ００６”において制御手段１８は、流量調整手段１２を制御してドライガスの質量流量を調整する。具体的には、制御手段１８は、流量調整手段１２を制御してドライガスの質量流量を増加させる。
【００４５】
そして、図２中”Ｓ００７”において制御手段１８は設定時間だけ待機した後、図２中”Ｓ００３”のステップに戻り、露点測定手段１６からドライガスの質量流量を増加させた後の露点測定値を再び取得する。
【００４６】
すなわち、制御手段１８は、水蒸気分圧”ＰＤＰ”が水蒸気分圧最大値”Ｐｍａｘ ”以下になるまで、流量調整手段１２を制御してドライガスの質量流量を順次増加させ、露点測定値を再び取得する制御を繰り返すことになる。
【００４７】
一方、図２中”Ｓ００８”において制御手段１８は、電磁弁１３，１４及び１５をそれぞれ制御する。
【００４８】
例えば、制御手段１８は、電磁弁１３，１４及び１５をそれぞれ制御して、電磁弁１４を”ＯＮ”に制御し、電磁弁１３及び１５を”ＯＦＦ”に制御する。
【００４９】
このため、図２中”Ｓ００８”のステップで生成された混合ガス（或いは、ドライガスの質量流量を増加させた後の混合ガス）は、電磁弁１４を通過して、図１中”ＦＬ２７”に示すように配管（図示せず。）を流れてガス分析手段１７に供給される。
【００５０】
図２中”Ｓ００９”において制御手段１８は、設定時間だけ待機し、図２中”Ｓ０１０”において制御手段１８は、ガス分析手段１７を制御して当該混合ガスの分析を行わせる。
【００５１】
この時、ガス分析手段１７に供給される混合ガスの水蒸気分圧”ＰＤＰ”は、予め設定された水蒸気分圧最大値”Ｐｍａｘ ”以下の値となるようにドライガスの質量流量が調整されているので、高加湿ガスによる分析手段の製品寿命への影響を抑制することが可能になる。
【００５２】
この結果、高加湿ガスとドライガスとを混合して混合ガスを生成すると共に生成された混合ガスの露点に基づき算出された水蒸気分圧”ＰＤＰ”が、予め設定された水蒸気分圧最大値”Ｐｍａｘ ”以下になるようにドライガスの質量流量を調整した後にガス分析を行なうことにより、高加湿ガスの分析が不可能な分析手段であっても分析が可能になる。
【００５３】
なお、図１に示す実施例においては、混合ガスを直接排気する電磁弁１５を設けているが、電磁弁１５は必須の構成要素ではない。
【００５４】
また、図１に示す実施例においては、高加湿ガス及びドライガスの質量流量を２つの流量調整手段でそれぞれ所定の値に調整しているが、勿論、図３に示す従来例のように２種類のガスの質量流量を個々に制御可能な流量調整手段と置換しても構わない。
【００５５】
また、図１に示す実施例の説明に際して、制御手段１８が設定時間だけ待機した後に露点測定値の取得や混合ガスの分析を行なっているが、混合ガスの各種状況が即座に安定するものであれば、図２中”Ｓ００７”や図２中”Ｓ００９”に示すステップは省略可能である。
【００５６】
また、高加湿ガス分析装置全体は、結露を防ぐために図示しない加熱手段によって所定の温度以上に保持するものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る高加湿ガス分析装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】高加湿ガス分析装置全体を制御する制御手段の動作を説明するフロー図である。
【図３】従来の高加湿ガス分析装置の一例を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，９  分析対象ガス供給手段
２  水蒸気供給手段
３  校正対象ガス供給手段
４，１０  希釈ガス供給手段
５，１１，１２  流量調整手段
６，７  切替バルブ
８，１７  ガス分析手段
１３，１４，１５  電磁弁
１６  露点測定手段
１８  制御手段
【図１】
2009014421.tif 000003
【図２】
2009014421.tif 000004
【図３】
2009014421.tif 000005