揮発性有機化合物測定装置
【課題】 共存ＣＯ２による影響を除去したＶＯＣを測定することができるＶＯＣ計を提供する。
【解決手段】 酸化炉２１を有し試料ガス１２中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を酸化してＣＯ２を発生しつつ通過させる測定流路２０と、試料ガス１２をそのまま通過させる比較流路３０と、測定流路および比較流路の流出ガスの赤外線吸収信号を検出する赤外線ガス分析計５１と、検出信号の強度差に基づいて試料ガス中の揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を計測するＶＯＣ濃度計測部５２と、試料ガスに元々含まれる共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）情報の入力を行う共存ＣＯ２情報入力部５４と、入力された共存ＣＯ２濃度に関する情報に基づいてＶＯＣ濃度計測部で計測された揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を補正した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する補正演算部５３とを備えるようにしている。
【解決手段】 酸化炉２１を有し試料ガス１２中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を酸化してＣＯ２を発生しつつ通過させる測定流路２０と、試料ガス１２をそのまま通過させる比較流路３０と、測定流路および比較流路の流出ガスの赤外線吸収信号を検出する赤外線ガス分析計５１と、検出信号の強度差に基づいて試料ガス中の揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を計測するＶＯＣ濃度計測部５２と、試料ガスに元々含まれる共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）情報の入力を行う共存ＣＯ２情報入力部５４と、入力された共存ＣＯ２濃度に関する情報に基づいてＶＯＣ濃度計測部で計測された揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を補正した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する補正演算部５３とを備えるようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場から採取した排出ガス等の試料ガス中に含まれる揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds: 以下、ＶＯＣともいう）の測定を行う揮発性有機化合物測定装置（以下、ＶＯＣ計ともいう）に関し、さらに詳細には、ＶＯＣをＣＯ２（二酸化炭素）に変換したときのＣＯ２量を測定することにより、ＣＯ２量からＶＯＣ量を測定する揮発性有機化合物測定装置に関する。
ここで、ＶＯＣとは、大気中に排出され、又は飛散したときに気体である有機化合物をいい、例えばトルエン、キシレン、ベンゼン、スチレン等の有機溶剤がＶＯＣに含まれる。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染を防ぐには、工場等から発生する粉塵、煤煙などの排出規制を行うことが必要であり、大気汚染防止法等による大気環境の法的規制がなされている。近年、世界各国ではＶＯＣ全体に対する規制が始められており、日本でもＶＯＣの排出量を削減するため、ＶＯＣの法規制がなされようとしている。
例えば、有機溶剤を用いる塗装工場、接着工場、印刷工場、洗浄工場等あるいは化学製品貯蔵所等の施設は、屋外に排出する排出ガスにＶＯＣが含まれるために排出規制の対象となる。そのためＶＯＣを排出する施設では、ＶＯＣの排出量を測定することが必要となる。
【０００３】
ＶＯＣ量を測定する揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）として、これまでに液体中のＶＯＣをキャリアガスでバブリングすることにより抽出し、抽出したＶＯＣを酸化によってＣＯ２に変換したときのＣＯ２増加量を、非分散型赤外線ガス分析計を用いて測定することにより、ＣＯ２増加量からＶＯＣ量を測定するＶＯＣ計が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
ここで非分散型赤外線ガス分析計は、測定対象ガス（ここではＣＯ２）をガスセルに導入し、測定対象ガス固有の吸収波長の光を含む赤外光源をガスセルの一端側に取り付けてガスセルに照射し、他端側に設けた検出器によりその吸収波長の光の吸収強度を測定することにより、ガスセル内の測定対象ガスの濃度を計測する。
【０００５】
図６は、従来の非分散型赤外線ガス分析計を用いたＶＯＣ計１００の構成を説明するブロック図である。このＶＯＣ計１００は、ガス導入部１０、測定流路２０、比較流路３０、共通流路４０、ガス分析部５０とからなる。
ガス導入部１０には、ガス導入口１１が設けてあり、サンプリング容器に採取した分析対象の試料ガス１２、あるいはスパン校正用ガス１３（スパン校正のため有機化合物を含有する標準ガス）、あるいはゼロ点校正用ガス１４（ゼロ点校正のためのＣＯ２および有機化合物を含まない標準ガス）が適宜に導入される。ガス導入口１１の出口側は、測定流路２０および比較流路３０のそれぞれの入口側に接続してある。
【０００６】
測定流路２０は、白金等の酸化触媒が充填された酸化炉２１、酸化炉２１から流出するガスに含まれる塩化水素、フッ化水素等のハロゲンガスを除去してＣＯ２を通過させるためのハロゲンスクラバ２２が設けられ、流路を切り換える三方電磁弁４１に接続してある。
比較流路３０は、ガス導入口１１と三方電磁弁４１とを配管で接続してあり、ガス導入口１１から流出するガスを、酸化炉２１を通過させずそのまま三方電磁弁４１に送ることができるようにしてある。三方電磁弁４１の出口側は共通流路４０に接続してある。
共通流路４０は、三方電磁弁４１から流出するガスに含まれる水分を除去する電子クーラ２３、ガスを送り出すポンプ２４が接続されている。共通流路４０の出口側はガス分析部５０に接続してある。
【０００７】
ガス分析部５０は、赤外線ガス分析計５１と、赤外線ガス分析計５１の検出信号を演算処理するＶＯＣ濃度計測部５２とからなる。
赤外線ガス分析計５１は流通型のガスセルＳを有しており、ガスセルＳには共通流路４０から流出するガスが送り込まれる。赤外線ガス分析計５１は、ガスセルＳの赤外線吸収強度を周知技術である回転セクタによる時分割制御によって検出し、強度信号を生成し、ＶＯＣ濃度計測部５２に送るようにしてある。
【０００８】
このＶＯＣ計１００の計測動作を説明する。試料ガス１２がガス導入口１１から導入され測定が開始されると、試料ガス１２は分析流路２０と比較流路３０とに分岐する。
三方電磁弁４１が測定流路２０側を開成した状態に切り換わると、測定流路２０を流れるガスは、酸化触媒が充填された酸化炉２１を通過する際に、ガス中のＶＯＣが酸化されてＣＯ２に変換され、その後、ハロゲンスクライバ２２でハロゲンガスが除去され、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５１のガスセルＳに送られる。このときのガスセルＳでは、試料ガス１２中に元々含まれていたＣＯ２とＶＯＣ由来のＣＯ２とを合わせたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出され、ＶＯＣ濃度計測部５２に送られることになる。
【０００９】
一方、三方電磁弁４１が比較流路３０側を開成した状態に切り換わると、比較流路３０を流れるガスは、そのまま三方電磁弁４１を通過し、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５１のガスセルＳに送られる。このときガスセルＳには、ガス中のＶＯＣが酸化されることなくそのまま送られてきているので、試料ガス１２中に元々含まれていたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出され、ＶＯＣ濃度計測部５２に送られることになる。
【００１０】
そして、ＶＯＣ濃度計測部５２は、交互に検出された測定流路２０と比較流路３０との流出ガスによる信号の強度差を求めることにより、試料ガス１２中に含まれるＶＯＣ量を炭素数に換算した量として計測する。このようにして計測されたＶＯＣ量は、炭素数が１の揮発性有機化合物の容量に換算した容量比百万分率「ｐｐｍＣ」として表わされる。
【００１１】
図７は、他の従来例である非分散型赤外線ガス分析計を用いたＶＯＣ計２００の構成を説明するブロック図である。このＶＯＣ計２００は、ガス導入部１０、測定流路２０ａ、比較流路３０ａ、ガス分析部５０ａとからなる。なお、図において、図６と同じものは同符号を付すことにより説明の一部を省略する。
【００１２】
測定流路２０ａには、酸化炉２１、ハロゲンスクラバ２２、電子クーラ２３、ポンプ２４が接続され、ガスを送り出すポンプ２４が接続されている。
比較流路３０ａは、電子クーラ２３と同一の電子クーラ３３と、ポンプ２４と同一のポンプ３４が接続されている。
【００１３】
ガス分析部５０ａは、赤外線ガス分析計５５と、赤外線ガス分析計５５の検出信号を演算処理するＶＯＣ濃度計測部５６とからなる。
この赤外線ガス分析計５５は比較流通型ガスセルを有しており、一方のガスセルＳには測定流路２０ａから流出するガスが送り込まれ、他方のガスセルＲには比較流路３０ａから流出するガスが送り込まれるようにしてある。
【００１４】
このＶＯＣ計２００の計測動作を説明する。試料ガス１２がガス導入口１１から導入され測定が開始されると、試料ガス１２が分析流路２０ａと比較流路３０ａとに分岐する。
測定流路２０ａを流れるガスは、酸化触媒が充填された酸化炉２１を通過する際に、ガス中のＶＯＣが酸化されてＣＯ２に変換され、ハロゲンスクラバ２２でハロゲンガスが除去され、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５５のガスセルＳに送られる。このときのガスセルＳでは、試料ガス１２中に元々含まれていたＣＯ２とＶＯＣ由来のＣＯ２とを合わせたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出されることになる。
【００１５】
一方、比較流路３０ａを流れるガスは、電子クーラ３３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５５のガスセルＲに送られる。このときガスセルＲには、ガス中のＶＯＣが酸化されることなくそのまま送られてきているので、試料ガス１２中に元々含まれていたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出されることになる。
赤外線ガス分析計５５は、回転セクタによる時分割制御によって、交互に測定流路２０ａと比較流路３０ａとのそれぞれの赤外線吸収信号を検出し、その強度差信号を生成し、ＶＯＣ濃度計測部５２に送る。
そして、ＶＯＣ濃度計測部５６は、赤外線ガス分析計５５から送られてきた強度差信号に基づいて、試料ガス１２中に含まれるＶＯＣ量の炭素数に換算した量を計測する。
【特許文献１】特開平８−１０１１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ＶＯＣ計では、上述したように、測定流路２０（２０ａ）と比較流路３０（３０ａ）との２つの流路を通過するガスそれぞれに含まれるＣＯ２濃度を、赤外線ガス分析計５１（５５）により測定する。このうち、測定流路２０（２０ａ）を通過するガスからは、試料ガス中に元々含まれていたＣＯ２（以後、共存ＣＯ２という）とＶＯＣ由来のＣＯ２とを加えたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出されることになる。一方、比較流路３０（３０ａ）を通過するガスからは、試料ガス中に元々含まれていた共存ＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出されることになる。そして、これら２つの赤外線吸収信号の強度差から、ＶＯＣ由来のＣＯ２濃度を算出し、炭素量換算のＶＯＣ濃度として計測結果を出力するようにしている。
【００１７】
ところで、非分散型赤外線ガス分析計を用いて大気中のＣＯ２濃度等の測定を行う場合、共存ＣＯ２濃度の影響が問題となる。この点について図を用いて説明する。
図２は、ＣＯ２濃度と非分散型赤外線ガス分析計の検出信号（測定値）との関係を説明する図である。このうち、図２（ａ）は実際の関係を示す図であり、図２（ｂ）はＣＯ２濃度が低い場合のみ適用しうる近似的な関係を示す図である。図２（ａ）に見られるように、実際の関係はランベルトベールの式に従う対数関数を示している。これに対し、ＣＯ２濃度が低い領域（すなわち図２（ａ）の原点近傍）は、図２（ｂ）に見られるように、直線関係として扱うこともできる。
【００１８】
図において、比較側ＣＯ２濃度（Ｘ０）は共存ＣＯ２濃度に対応し、測定側ＣＯ２濃度（Ｘ１）は、共存ＣＯ２濃度に実際のＶＯＣ濃度（正確にはＶＯＣから変換されたＣＯ２濃度）を加えた共存ＣＯ２濃度＋ＶＯＣ濃度に対応する。
【００１９】
もしも、図２（ｂ）のように直線的な関係が常に成立するのであれば、共存ＣＯ２濃度が変動しても（すなわちＸ０がＸ２にシフトし、Ｘ１がＸ３にシフトしても）、ＶＯＣ測定値（Ｓ１＝Ｙ１−Ｙ０）は一定（Ｓ１＝Ｓ２＝Ｙ３−Ｙ２）あり、共存ＣＯ２濃度による差は生じない。
【００２０】
これに対し、図２（ａ）のように対数的な関係の場合には、共存ＣＯ２濃度が変動すると（Ｘ０がＸ２にシフトし、その結果Ｘ１がＸ３にシフトすると）、ＶＯＣ測定値（Ｓ１＝Ｙ１−Ｙ０）は一定ではなくなり（Ｓ１≠Ｓ２＝Ｙ３−Ｙ２）、共存ＣＯ２濃度に依存してＶＯＣ測定値に差が発生することになる。より具体的には、共存ＣＯ２濃度が高いほど、ＶＯＣ測定値は低くなり測定誤差が増大する傾向がある。
【００２１】
このような測定誤差は、特許文献１に記載するような水中の揮発性有機炭素をキャリアガス中に抽出して行う測定においては、共存ＣＯ２を含まないキャリアガスを用いているので、問題にならならなかった。
また、共存ＣＯ２を含む試料ガスについて測定する場合であっても、これまではその影響は無視し、共存ＣＯ２濃度が零であるときと同様の演算処理による計測を行っていた。
【００２２】
しかしながら、試料ガスとして大気を含む気体を採取する場合は、元々大気中にＣＯ２が含まれているため、共存ＣＯ２を含まずに試料ガスを採取することは困難であり、大気に含まれる共存ＣＯ２濃度に起因する誤差を生じることになる。
ましてや、煙道や排気ガス等の燃焼後の気体を試料ガスとして採取する場合は、通常の大気よりも共存ＣＯ２を高濃度で含有する場合もあり、さらに大きな測定誤差を発生することになりかねない。
【００２３】
そこで、本発明は、簡単な方法で共存ＣＯ２による影響を除去してＶＯＣを測定するようにしたＶＯＣ計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するためになされた本発明に係る揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）は、試料ガスを導入するガス導入部と、酸化炉を有し導入された試料ガス中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を酸化してＣＯ２を発生しつつ通過させる測定流路と、導入された試料ガスをそのまま通過させる比較流路と、前記測定流路からの流出ガスおよび前記比較流路からの流出ガスそれぞれに含まれるＣＯ２による赤外線吸収信号を検出する赤外線ガス分析計と、測定流路からの流出ガスおよび比較流路からの流出ガスについて赤外線ガス分析計で検出された検出信号の強度差に基づいて試料ガス中の揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を計測するＶＯＣ濃度計測部とを備えた揮発性有機化合物測定装置において、試料ガスに元々含まれる共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）情報の入力を行う共存ＣＯ２情報入力部と、入力された共存ＣＯ２濃度に関する情報に基づいてＶＯＣ濃度計測部で計測された揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を補正した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する補正演算部とを備えるようにしている。
【００２５】
この発明によれば、ＶＯＣ濃度計測部が、測定流路からの流出ガスおよび比較流路からの流出ガスそれぞれに含まれるＣＯ２による赤外線吸収信号の強度差に基づいて、試料ガス中の揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を計測する。
その一方で、共存ＣＯ２情報入力部から、試料ガスに元々含まれる共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）情報の入力を行う。例えば、大気ベースの試料ガスの場合は、大気中に含まれるＣＯ２濃度値である３７０ＰＰＭを共存ＣＯ２濃度情報として入力する。補正演算部は、入力された共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）情報、予め求めた共存ＣＯ２濃度とＶＯＣ濃度との関係、および、ＶＯＣ濃度計測部で計測された揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）とに基づいて、補正した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）によれば、たとえ共存ＣＯ２を含んだ試料ガスであっても、共存ＣＯ２による影響を除去してＶＯＣを測定することができ、精度の高い測定が可能なＶＯＣ計とすることができる。
【００２７】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、補正演算部は、次式（１）により揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）から補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出するようにしてもよい。
ＶＯＣＣ＝ＶＯＣ０×（１＋Ａ×ＣＯ２＊） ・・・（１）
ここで、 Ａは赤外線ガス分析計の特性により定まる補正係数（一定値）
ＣＯ２＊は入力された共存ＣＯ２濃度
【００２８】
実験により、共存ＣＯ２濃度による赤外線ガス分析計の検出信号の感度変化を、近似的に（１）式で表わすことができることがわかった。ここで、Ａは使用する赤外線ガス分析計のガスセル長さ（ガスセル長が長くなるほど係数Ａは大きくなる）など、赤外線ガス分析計の特性により定まる係数である。したがって、ガス濃度が既知の標準ガスを用いて実験的にＡを求めておくことにより、共存ＣＯ２濃度を設定することで、精度の高い補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出することができる。
【００２９】
上記発明において、ＣＯ２を含まない基準ガスを赤外線ガス分析計に導入する基準ガス導入部と、基準ガスを赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号と試料ガスを比較流路から流出させて赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号との強度差に基づいて共存ＣＯ２濃度を算出する共存ＣＯ２濃度計測部とをさらに備え、共存ＣＯ２濃度情報入力部は算出された共存ＣＯ２濃度の入力を行うようにしてもよい。
これによれば、共存ＣＯ２濃度計測部が、基準ガスを赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号と試料ガスを比較流路から流出させて赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号との強度差に基づいて共存ＣＯ２濃度を算出する。共存ＣＯ２濃度情報入力部は、算出された共存ＣＯ２濃度を入力することにより、試料ガス中の共存ＣＯ２濃度が未知であったとしても、これを算出することができ、算出した共存ＣＯ２濃度を用いて補正演算を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明にかかる揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００３１】
（実施形態１）
最初に、共存ＣＯ２濃度が既知である試料ガスを測定する場合の実施形態について説明する。例えば、大気ベースで採取した試料ガスでは、共存ＣＯ２濃度は、概ね３７０ＰＰＭ程度であることが既知である。
図１は、本発明の第１の実施形態であるＶＯＣ計１の概略構成を示すブロック図である。ＶＯＣ計１は、図６の単セル型ガスセルを用いたＶＯＣ計１００を基本構造としてこれを改良したものであり、ガス導入部１０、測定流路２０、比較流路３０、共通流路４０、ガス分析部５０、流路選択部６０とからなる。図１において、図６と同じものについては同符号を付すことにより、説明を一部省略する。
ガス導入部１０は、ガス導入口１１が設けてあり、サンプリング容器に採取した分析対象の試料ガス１２（サンプリングチューブにより連続的に採取する試料ガスであってもよい）、あるいはスパン校正用ガス１３（スパン校正のため有機化合物を含有する標準ガス）、あるいはゼロ点校正用ガス１４（ゼロ点校正のためのＣＯ２および有機化合物を含まない標準ガス）が電磁バルブ群１５の開閉により適宜に導入される。電磁バルブ群１５は流路選択部６０により切換制御される。ガス導入口１１の出口側は、測定流路２０および比較流路３０のそれぞれの入口側に接続してある。
【００３２】
測定流路２０は、酸化炉２１、ハロゲンスクラバ２２が設けられ、流路を切り換える三方電磁弁４１に接続してある。三方電磁弁４１は流路選択部６０により切換制御される。
比較流路３０は、ガス導入口１１と三方電磁弁４１とを配管で接続してあり、ガス導入口１１から流出するガスを、酸化炉２１を通過させずそのまま三方電磁弁４１に送ることができるようにしてある。三方電磁弁４１の出口側は共通流路４０に接続してある。
共通流路４０は、三方電磁弁４１から流出するガスに含まれる水分を除去する電子クーラ２３、ガスを送り出すポンプ２４が接続されている。共通流路４０の出口側はガス分析部５０に接続してある。
【００３３】
ガス分析部５０は、図６と同様の単セル型ガスセルを有する赤外線ガス分析計５１、ＶＯＣ濃度計測部５２を備えており、さらに、共存ＣＯ２濃度情報を用いて補正処理を行う補正演算部５３、共存ＣＯ２濃度情報を入力する共存ＣＯ２濃度入力部５４を備えている。ＶＯＣ濃度計測部５２、補正演算部５３、共存ＣＯ２濃度入力部５４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力装置等のハードウェアおよび制御用ソフトウェアからなるコンピュータ（このコンピュータは装置全体の制御も行う）により構成される。
共存ＣＯ２濃度入力部５４は、入力装置から共存ＣＯ２濃度が入力できるようにしてある。例えば、大気ベースの試料ガスの場合は、共存ＣＯ２濃度が、概ね３７０ＰＰＭ程度であることがわかっているので、その値を入力する。
【００３４】
補正演算部５３は、共存ＣＯ２濃度による補正計算に必要なデータが記憶してあり、共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）と、ＶＯＣ濃度計測部５２が計測した揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）とを与えることにより、共存ＣＯ２濃度の影響を除去した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出するようにしてある。
【００３５】
補正計算部５３に記憶されているデータについて具体的に説明する。図３は、実験で求めた共存ＣＯ２濃度と、ＶＯＣ検出感度との関係を示す図である。感度は、共存ＣＯ２濃度が零のときを１（基準）としている。共存ＣＯ２の濃度に比例してＶＯＣ検出感度はほぼ直線的に低下している。感度低下率は、共存ＣＯ２濃度に大きく依存し、ＶＯＣ濃度による差は小さい。
補正演算部５３は、このような共存ＣＯ２濃度とＶＯＣ検出感度との関係をテーブルとして記憶するか、関係式を抽出し、補正式として記憶するようにしている。
【００３６】
共存ＣＯ２濃度とＶＯＣ検出感度との関係を補正式として記憶する場合、以下の式で表現することができる。
ＶＯＣＣ＝ＶＯＣ０×（１＋Ａ×ＣＯ２＊） ・・・（１）
ここで、 Ａは赤外線ガス分析計の特性により定まる補正係数（一定値）
ＣＯ２＊は入力された共存ＣＯ２濃度
なお、補正係数Ａは、共存ＣＯ２濃度やＶＯＣ濃度が既知の標準ガスを用いた校正作業により予め求めるようにしている。
【００３７】
流路選択部６０は、ＶＯＣ濃度計測部５２、補正演算部５３、共存ＣＯ２濃度入力部５４と同じく、コンピュータにより構成されており、三方電磁弁４１や電磁バルブ群１５の切換、開閉を制御する。
【００３８】
次に、ＶＯＣ計１による計測動作について説明する。
流路選択部６０の制御により、バルブ群１５のうち、試料ガス１２のバルブが開かれて、試料ガス１２がガス導入口１１から導入され測定が開始されると、試料ガス１２は分析流路２０と比較流路３０とに分岐する。
流路選択部６０の制御により、三方電磁弁４１が測定流路２０側を開成した状態に切り換わると、測定流路２０を流れるガスは、酸化触媒が充填された酸化炉２１を通過する際に、ガス中のＶＯＣが酸化されてＣＯ２に変換され、その後、ハロゲンスクライバ２２でハロゲンガスが除去され、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５１のガスセルＳに送られる。このときのガスセルＳでは、試料ガス１２中の共存ＣＯ２とＶＯＣ由来のＣＯ２とを合わせたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出される。そしてリファレンスセル側の赤外線吸収信号との強度差信号がＶＯＣ濃度計測部５２に送られる。
【００３９】
測定流路２０側を開成した状態で１０秒経過すると、流路選択部６０は、三方電磁弁４１が比較流路３０側を開成した状態に切り換える。比較流路３０を流れるガスは、そのまま三方電磁弁４１を通過し、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５１のガスセルＳに送られる。このときガスセルＳには、ガス中のＶＯＣが酸化されることなくそのまま送られてきているので、試料ガス１２中に共存ＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出される。そして、リファレンスセル側の赤外線吸収信号との強度差信号がＶＯＣ濃度計測部５２に送られる。
【００４０】
以後、流路選択部６０は、１０秒間隔で三方電磁弁４１の流路を切り換える動作を繰り返すことにより、それぞれの流路から流出するガスによる信号が、交互にＶＯＣ濃度計測部５２に送られる。
【００４１】
ＶＯＣ濃度計測部５２は、交互に検出された測定流路２０と比較流路３０との流出ガスによる信号の強度差を求めることにより、試料ガス１２中に含まれるＶＯＣ量を炭素数に換算した値（ＶＯＣ０）として計測する。そして、計測結果を補正演算部５３に送る。
【００４２】
補正演算部５３では、記憶してある補正式（１）に、入力された共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）とＶＯＣ濃度計測部５２で算出した測定値（ＶＯＣ０）を代入することにより、補正した揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する。
このようにして、共存ＣＯ２による影響を除去した（補正）揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を求めることができる。
【００４３】
（実施形態２）
次に、共存ＣＯ２濃度が未知である試料ガスを測定する場合について説明する。図４は、本発明の他の実施形態であるＶＯＣ計２の概略構成を示すブロック図である。図中、図１と同じものは同符号を付すことにより説明を省略する。
ＶＯＣ計２では、図１のＶＯＣ計１に対し、図４に示すように、ＣＯ２吸収部材７１に大気を通過させることにより大気中のＣＯ２が除去された基準ガスを生成し、生成した基準ガスを導入する基準ガス導入部７０が形成してある。ＣＯ２吸収部材７１には、例えばソーダライムが用いられる。基準ガス導入部７０は、三方電磁弁４１の後の流路位置に介在させた三方電磁弁７２に接続するようにしてあり、三方電磁弁７２は、流路選択部６０により切換制御される。
【００４４】
また、ガス分析部５０には、共存ＣＯ２濃度を計測する共存ＣＯ２濃度計測部７３が付加してある。共存ＣＯ２濃度計測部７３は、基準ガスを赤外線ガス分析計５１に導入したときの検出信号（すなわちＣＯ２を含まないときの検出信号）と試料ガス１２を比較流路３０から流して赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号（共存ＣＯ２を含むときの検出信号）との強度差に基づいて共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）を算出する。算出された共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）は、共存ＣＯ２濃度入力部５４に送られ、補正演算部５３での演算処理に利用される。補正演算部５３での演算処理については説明を省略するが、実施形態１と同様である。
【００４５】
（実施形態３）
上述したＶＯＣ計２では、別途に基準ガス導入部７０を設けて基準ガスを導入するようにしたが、これに代えて、図５に示すように、ガス導入部１０に接続されているＣＯ２を含まないゼロ点校正用ガス１４を基準ガスとして用いてもよい。すなわち、ガス導入部１０のうちのゼロ点校正用ガス１４からの流路と比較流路３０とにより、基準ガス導入部７０ａが形成されることになる。この場合、試料ガス１２とゼロ点校正用ガス１４（基準ガス）とを、比較流路３０を通過させて交互に赤外線ガス分析計５１に送ることにより、同様の手順で共存ＣＯ２濃度を計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るＶＯＣ計の第１の実施例を示す概略的な構成図。
【図２】ＣＯ２濃度と検出信号との関係を説明する図。
【図３】共存ＣＯ２濃度による検出信号の感度変化の一例を示す図。
【図４】本発明に係る本発明に係るＶＯＣ計の第２の実施例を示す概略的な構成図。
【図５】本発明に係る本発明に係るＶＯＣ計の第３の実施例を示す概略的な構成図。
【図６】従来のＶＯＣ計（単セル型）の概略構成図。
【図７】従来のＶＯＣ計（比較流通セル型）の概略構成図。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ガス導入部
１２ 試料ガス
１４ ゼロ点校正用ガス
１５ 電磁バルブ群
２０ 測定流路
２１ 酸化炉
２２ ハロゲンスクラバ
３０ 比較流路
４０ 共通流路
４１ 三方電磁弁
５０ ガス分析部
５１ 赤外線ガス分析計
５２ ＶＯＣ濃度計測部
５３ 補正演算部
５４ 共存ＣＯ２情報入力部
５５ 赤外線ガス分析計
６０ 流路選択部
７０、７０ａ 基準ガス導入部
７１ ＣＯ２吸収部材
７３ 共存ＣＯ２濃度計測部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場から採取した排出ガス等の試料ガス中に含まれる揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds: 以下、ＶＯＣともいう）の測定を行う揮発性有機化合物測定装置（以下、ＶＯＣ計ともいう）に関し、さらに詳細には、ＶＯＣをＣＯ２（二酸化炭素）に変換したときのＣＯ２量を測定することにより、ＣＯ２量からＶＯＣ量を測定する揮発性有機化合物測定装置に関する。
ここで、ＶＯＣとは、大気中に排出され、又は飛散したときに気体である有機化合物をいい、例えばトルエン、キシレン、ベンゼン、スチレン等の有機溶剤がＶＯＣに含まれる。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染を防ぐには、工場等から発生する粉塵、煤煙などの排出規制を行うことが必要であり、大気汚染防止法等による大気環境の法的規制がなされている。近年、世界各国ではＶＯＣ全体に対する規制が始められており、日本でもＶＯＣの排出量を削減するため、ＶＯＣの法規制がなされようとしている。
例えば、有機溶剤を用いる塗装工場、接着工場、印刷工場、洗浄工場等あるいは化学製品貯蔵所等の施設は、屋外に排出する排出ガスにＶＯＣが含まれるために排出規制の対象となる。そのためＶＯＣを排出する施設では、ＶＯＣの排出量を測定することが必要となる。
【０００３】
ＶＯＣ量を測定する揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）として、これまでに液体中のＶＯＣをキャリアガスでバブリングすることにより抽出し、抽出したＶＯＣを酸化によってＣＯ２に変換したときのＣＯ２増加量を、非分散型赤外線ガス分析計を用いて測定することにより、ＣＯ２増加量からＶＯＣ量を測定するＶＯＣ計が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
ここで非分散型赤外線ガス分析計は、測定対象ガス（ここではＣＯ２）をガスセルに導入し、測定対象ガス固有の吸収波長の光を含む赤外光源をガスセルの一端側に取り付けてガスセルに照射し、他端側に設けた検出器によりその吸収波長の光の吸収強度を測定することにより、ガスセル内の測定対象ガスの濃度を計測する。
【０００５】
図６は、従来の非分散型赤外線ガス分析計を用いたＶＯＣ計１００の構成を説明するブロック図である。このＶＯＣ計１００は、ガス導入部１０、測定流路２０、比較流路３０、共通流路４０、ガス分析部５０とからなる。
ガス導入部１０には、ガス導入口１１が設けてあり、サンプリング容器に採取した分析対象の試料ガス１２、あるいはスパン校正用ガス１３（スパン校正のため有機化合物を含有する標準ガス）、あるいはゼロ点校正用ガス１４（ゼロ点校正のためのＣＯ２および有機化合物を含まない標準ガス）が適宜に導入される。ガス導入口１１の出口側は、測定流路２０および比較流路３０のそれぞれの入口側に接続してある。
【０００６】
測定流路２０は、白金等の酸化触媒が充填された酸化炉２１、酸化炉２１から流出するガスに含まれる塩化水素、フッ化水素等のハロゲンガスを除去してＣＯ２を通過させるためのハロゲンスクラバ２２が設けられ、流路を切り換える三方電磁弁４１に接続してある。
比較流路３０は、ガス導入口１１と三方電磁弁４１とを配管で接続してあり、ガス導入口１１から流出するガスを、酸化炉２１を通過させずそのまま三方電磁弁４１に送ることができるようにしてある。三方電磁弁４１の出口側は共通流路４０に接続してある。
共通流路４０は、三方電磁弁４１から流出するガスに含まれる水分を除去する電子クーラ２３、ガスを送り出すポンプ２４が接続されている。共通流路４０の出口側はガス分析部５０に接続してある。
【０００７】
ガス分析部５０は、赤外線ガス分析計５１と、赤外線ガス分析計５１の検出信号を演算処理するＶＯＣ濃度計測部５２とからなる。
赤外線ガス分析計５１は流通型のガスセルＳを有しており、ガスセルＳには共通流路４０から流出するガスが送り込まれる。赤外線ガス分析計５１は、ガスセルＳの赤外線吸収強度を周知技術である回転セクタによる時分割制御によって検出し、強度信号を生成し、ＶＯＣ濃度計測部５２に送るようにしてある。
【０００８】
このＶＯＣ計１００の計測動作を説明する。試料ガス１２がガス導入口１１から導入され測定が開始されると、試料ガス１２は分析流路２０と比較流路３０とに分岐する。
三方電磁弁４１が測定流路２０側を開成した状態に切り換わると、測定流路２０を流れるガスは、酸化触媒が充填された酸化炉２１を通過する際に、ガス中のＶＯＣが酸化されてＣＯ２に変換され、その後、ハロゲンスクライバ２２でハロゲンガスが除去され、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５１のガスセルＳに送られる。このときのガスセルＳでは、試料ガス１２中に元々含まれていたＣＯ２とＶＯＣ由来のＣＯ２とを合わせたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出され、ＶＯＣ濃度計測部５２に送られることになる。
【０００９】
一方、三方電磁弁４１が比較流路３０側を開成した状態に切り換わると、比較流路３０を流れるガスは、そのまま三方電磁弁４１を通過し、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５１のガスセルＳに送られる。このときガスセルＳには、ガス中のＶＯＣが酸化されることなくそのまま送られてきているので、試料ガス１２中に元々含まれていたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出され、ＶＯＣ濃度計測部５２に送られることになる。
【００１０】
そして、ＶＯＣ濃度計測部５２は、交互に検出された測定流路２０と比較流路３０との流出ガスによる信号の強度差を求めることにより、試料ガス１２中に含まれるＶＯＣ量を炭素数に換算した量として計測する。このようにして計測されたＶＯＣ量は、炭素数が１の揮発性有機化合物の容量に換算した容量比百万分率「ｐｐｍＣ」として表わされる。
【００１１】
図７は、他の従来例である非分散型赤外線ガス分析計を用いたＶＯＣ計２００の構成を説明するブロック図である。このＶＯＣ計２００は、ガス導入部１０、測定流路２０ａ、比較流路３０ａ、ガス分析部５０ａとからなる。なお、図において、図６と同じものは同符号を付すことにより説明の一部を省略する。
【００１２】
測定流路２０ａには、酸化炉２１、ハロゲンスクラバ２２、電子クーラ２３、ポンプ２４が接続され、ガスを送り出すポンプ２４が接続されている。
比較流路３０ａは、電子クーラ２３と同一の電子クーラ３３と、ポンプ２４と同一のポンプ３４が接続されている。
【００１３】
ガス分析部５０ａは、赤外線ガス分析計５５と、赤外線ガス分析計５５の検出信号を演算処理するＶＯＣ濃度計測部５６とからなる。
この赤外線ガス分析計５５は比較流通型ガスセルを有しており、一方のガスセルＳには測定流路２０ａから流出するガスが送り込まれ、他方のガスセルＲには比較流路３０ａから流出するガスが送り込まれるようにしてある。
【００１４】
このＶＯＣ計２００の計測動作を説明する。試料ガス１２がガス導入口１１から導入され測定が開始されると、試料ガス１２が分析流路２０ａと比較流路３０ａとに分岐する。
測定流路２０ａを流れるガスは、酸化触媒が充填された酸化炉２１を通過する際に、ガス中のＶＯＣが酸化されてＣＯ２に変換され、ハロゲンスクラバ２２でハロゲンガスが除去され、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５５のガスセルＳに送られる。このときのガスセルＳでは、試料ガス１２中に元々含まれていたＣＯ２とＶＯＣ由来のＣＯ２とを合わせたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出されることになる。
【００１５】
一方、比較流路３０ａを流れるガスは、電子クーラ３３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５５のガスセルＲに送られる。このときガスセルＲには、ガス中のＶＯＣが酸化されることなくそのまま送られてきているので、試料ガス１２中に元々含まれていたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出されることになる。
赤外線ガス分析計５５は、回転セクタによる時分割制御によって、交互に測定流路２０ａと比較流路３０ａとのそれぞれの赤外線吸収信号を検出し、その強度差信号を生成し、ＶＯＣ濃度計測部５２に送る。
そして、ＶＯＣ濃度計測部５６は、赤外線ガス分析計５５から送られてきた強度差信号に基づいて、試料ガス１２中に含まれるＶＯＣ量の炭素数に換算した量を計測する。
【特許文献１】特開平８−１０１１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ＶＯＣ計では、上述したように、測定流路２０（２０ａ）と比較流路３０（３０ａ）との２つの流路を通過するガスそれぞれに含まれるＣＯ２濃度を、赤外線ガス分析計５１（５５）により測定する。このうち、測定流路２０（２０ａ）を通過するガスからは、試料ガス中に元々含まれていたＣＯ２（以後、共存ＣＯ２という）とＶＯＣ由来のＣＯ２とを加えたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出されることになる。一方、比較流路３０（３０ａ）を通過するガスからは、試料ガス中に元々含まれていた共存ＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出されることになる。そして、これら２つの赤外線吸収信号の強度差から、ＶＯＣ由来のＣＯ２濃度を算出し、炭素量換算のＶＯＣ濃度として計測結果を出力するようにしている。
【００１７】
ところで、非分散型赤外線ガス分析計を用いて大気中のＣＯ２濃度等の測定を行う場合、共存ＣＯ２濃度の影響が問題となる。この点について図を用いて説明する。
図２は、ＣＯ２濃度と非分散型赤外線ガス分析計の検出信号（測定値）との関係を説明する図である。このうち、図２（ａ）は実際の関係を示す図であり、図２（ｂ）はＣＯ２濃度が低い場合のみ適用しうる近似的な関係を示す図である。図２（ａ）に見られるように、実際の関係はランベルトベールの式に従う対数関数を示している。これに対し、ＣＯ２濃度が低い領域（すなわち図２（ａ）の原点近傍）は、図２（ｂ）に見られるように、直線関係として扱うこともできる。
【００１８】
図において、比較側ＣＯ２濃度（Ｘ０）は共存ＣＯ２濃度に対応し、測定側ＣＯ２濃度（Ｘ１）は、共存ＣＯ２濃度に実際のＶＯＣ濃度（正確にはＶＯＣから変換されたＣＯ２濃度）を加えた共存ＣＯ２濃度＋ＶＯＣ濃度に対応する。
【００１９】
もしも、図２（ｂ）のように直線的な関係が常に成立するのであれば、共存ＣＯ２濃度が変動しても（すなわちＸ０がＸ２にシフトし、Ｘ１がＸ３にシフトしても）、ＶＯＣ測定値（Ｓ１＝Ｙ１−Ｙ０）は一定（Ｓ１＝Ｓ２＝Ｙ３−Ｙ２）あり、共存ＣＯ２濃度による差は生じない。
【００２０】
これに対し、図２（ａ）のように対数的な関係の場合には、共存ＣＯ２濃度が変動すると（Ｘ０がＸ２にシフトし、その結果Ｘ１がＸ３にシフトすると）、ＶＯＣ測定値（Ｓ１＝Ｙ１−Ｙ０）は一定ではなくなり（Ｓ１≠Ｓ２＝Ｙ３−Ｙ２）、共存ＣＯ２濃度に依存してＶＯＣ測定値に差が発生することになる。より具体的には、共存ＣＯ２濃度が高いほど、ＶＯＣ測定値は低くなり測定誤差が増大する傾向がある。
【００２１】
このような測定誤差は、特許文献１に記載するような水中の揮発性有機炭素をキャリアガス中に抽出して行う測定においては、共存ＣＯ２を含まないキャリアガスを用いているので、問題にならならなかった。
また、共存ＣＯ２を含む試料ガスについて測定する場合であっても、これまではその影響は無視し、共存ＣＯ２濃度が零であるときと同様の演算処理による計測を行っていた。
【００２２】
しかしながら、試料ガスとして大気を含む気体を採取する場合は、元々大気中にＣＯ２が含まれているため、共存ＣＯ２を含まずに試料ガスを採取することは困難であり、大気に含まれる共存ＣＯ２濃度に起因する誤差を生じることになる。
ましてや、煙道や排気ガス等の燃焼後の気体を試料ガスとして採取する場合は、通常の大気よりも共存ＣＯ２を高濃度で含有する場合もあり、さらに大きな測定誤差を発生することになりかねない。
【００２３】
そこで、本発明は、簡単な方法で共存ＣＯ２による影響を除去してＶＯＣを測定するようにしたＶＯＣ計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するためになされた本発明に係る揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）は、試料ガスを導入するガス導入部と、酸化炉を有し導入された試料ガス中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を酸化してＣＯ２を発生しつつ通過させる測定流路と、導入された試料ガスをそのまま通過させる比較流路と、前記測定流路からの流出ガスおよび前記比較流路からの流出ガスそれぞれに含まれるＣＯ２による赤外線吸収信号を検出する赤外線ガス分析計と、測定流路からの流出ガスおよび比較流路からの流出ガスについて赤外線ガス分析計で検出された検出信号の強度差に基づいて試料ガス中の揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を計測するＶＯＣ濃度計測部とを備えた揮発性有機化合物測定装置において、試料ガスに元々含まれる共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）情報の入力を行う共存ＣＯ２情報入力部と、入力された共存ＣＯ２濃度に関する情報に基づいてＶＯＣ濃度計測部で計測された揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を補正した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する補正演算部とを備えるようにしている。
【００２５】
この発明によれば、ＶＯＣ濃度計測部が、測定流路からの流出ガスおよび比較流路からの流出ガスそれぞれに含まれるＣＯ２による赤外線吸収信号の強度差に基づいて、試料ガス中の揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を計測する。
その一方で、共存ＣＯ２情報入力部から、試料ガスに元々含まれる共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）情報の入力を行う。例えば、大気ベースの試料ガスの場合は、大気中に含まれるＣＯ２濃度値である３７０ＰＰＭを共存ＣＯ２濃度情報として入力する。補正演算部は、入力された共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）情報、予め求めた共存ＣＯ２濃度とＶＯＣ濃度との関係、および、ＶＯＣ濃度計測部で計測された揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）とに基づいて、補正した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）によれば、たとえ共存ＣＯ２を含んだ試料ガスであっても、共存ＣＯ２による影響を除去してＶＯＣを測定することができ、精度の高い測定が可能なＶＯＣ計とすることができる。
【００２７】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、補正演算部は、次式（１）により揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）から補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出するようにしてもよい。
ＶＯＣＣ＝ＶＯＣ０×（１＋Ａ×ＣＯ２＊） ・・・（１）
ここで、 Ａは赤外線ガス分析計の特性により定まる補正係数（一定値）
ＣＯ２＊は入力された共存ＣＯ２濃度
【００２８】
実験により、共存ＣＯ２濃度による赤外線ガス分析計の検出信号の感度変化を、近似的に（１）式で表わすことができることがわかった。ここで、Ａは使用する赤外線ガス分析計のガスセル長さ（ガスセル長が長くなるほど係数Ａは大きくなる）など、赤外線ガス分析計の特性により定まる係数である。したがって、ガス濃度が既知の標準ガスを用いて実験的にＡを求めておくことにより、共存ＣＯ２濃度を設定することで、精度の高い補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出することができる。
【００２９】
上記発明において、ＣＯ２を含まない基準ガスを赤外線ガス分析計に導入する基準ガス導入部と、基準ガスを赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号と試料ガスを比較流路から流出させて赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号との強度差に基づいて共存ＣＯ２濃度を算出する共存ＣＯ２濃度計測部とをさらに備え、共存ＣＯ２濃度情報入力部は算出された共存ＣＯ２濃度の入力を行うようにしてもよい。
これによれば、共存ＣＯ２濃度計測部が、基準ガスを赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号と試料ガスを比較流路から流出させて赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号との強度差に基づいて共存ＣＯ２濃度を算出する。共存ＣＯ２濃度情報入力部は、算出された共存ＣＯ２濃度を入力することにより、試料ガス中の共存ＣＯ２濃度が未知であったとしても、これを算出することができ、算出した共存ＣＯ２濃度を用いて補正演算を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明にかかる揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００３１】
（実施形態１）
最初に、共存ＣＯ２濃度が既知である試料ガスを測定する場合の実施形態について説明する。例えば、大気ベースで採取した試料ガスでは、共存ＣＯ２濃度は、概ね３７０ＰＰＭ程度であることが既知である。
図１は、本発明の第１の実施形態であるＶＯＣ計１の概略構成を示すブロック図である。ＶＯＣ計１は、図６の単セル型ガスセルを用いたＶＯＣ計１００を基本構造としてこれを改良したものであり、ガス導入部１０、測定流路２０、比較流路３０、共通流路４０、ガス分析部５０、流路選択部６０とからなる。図１において、図６と同じものについては同符号を付すことにより、説明を一部省略する。
ガス導入部１０は、ガス導入口１１が設けてあり、サンプリング容器に採取した分析対象の試料ガス１２（サンプリングチューブにより連続的に採取する試料ガスであってもよい）、あるいはスパン校正用ガス１３（スパン校正のため有機化合物を含有する標準ガス）、あるいはゼロ点校正用ガス１４（ゼロ点校正のためのＣＯ２および有機化合物を含まない標準ガス）が電磁バルブ群１５の開閉により適宜に導入される。電磁バルブ群１５は流路選択部６０により切換制御される。ガス導入口１１の出口側は、測定流路２０および比較流路３０のそれぞれの入口側に接続してある。
【００３２】
測定流路２０は、酸化炉２１、ハロゲンスクラバ２２が設けられ、流路を切り換える三方電磁弁４１に接続してある。三方電磁弁４１は流路選択部６０により切換制御される。
比較流路３０は、ガス導入口１１と三方電磁弁４１とを配管で接続してあり、ガス導入口１１から流出するガスを、酸化炉２１を通過させずそのまま三方電磁弁４１に送ることができるようにしてある。三方電磁弁４１の出口側は共通流路４０に接続してある。
共通流路４０は、三方電磁弁４１から流出するガスに含まれる水分を除去する電子クーラ２３、ガスを送り出すポンプ２４が接続されている。共通流路４０の出口側はガス分析部５０に接続してある。
【００３３】
ガス分析部５０は、図６と同様の単セル型ガスセルを有する赤外線ガス分析計５１、ＶＯＣ濃度計測部５２を備えており、さらに、共存ＣＯ２濃度情報を用いて補正処理を行う補正演算部５３、共存ＣＯ２濃度情報を入力する共存ＣＯ２濃度入力部５４を備えている。ＶＯＣ濃度計測部５２、補正演算部５３、共存ＣＯ２濃度入力部５４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力装置等のハードウェアおよび制御用ソフトウェアからなるコンピュータ（このコンピュータは装置全体の制御も行う）により構成される。
共存ＣＯ２濃度入力部５４は、入力装置から共存ＣＯ２濃度が入力できるようにしてある。例えば、大気ベースの試料ガスの場合は、共存ＣＯ２濃度が、概ね３７０ＰＰＭ程度であることがわかっているので、その値を入力する。
【００３４】
補正演算部５３は、共存ＣＯ２濃度による補正計算に必要なデータが記憶してあり、共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）と、ＶＯＣ濃度計測部５２が計測した揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）とを与えることにより、共存ＣＯ２濃度の影響を除去した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出するようにしてある。
【００３５】
補正計算部５３に記憶されているデータについて具体的に説明する。図３は、実験で求めた共存ＣＯ２濃度と、ＶＯＣ検出感度との関係を示す図である。感度は、共存ＣＯ２濃度が零のときを１（基準）としている。共存ＣＯ２の濃度に比例してＶＯＣ検出感度はほぼ直線的に低下している。感度低下率は、共存ＣＯ２濃度に大きく依存し、ＶＯＣ濃度による差は小さい。
補正演算部５３は、このような共存ＣＯ２濃度とＶＯＣ検出感度との関係をテーブルとして記憶するか、関係式を抽出し、補正式として記憶するようにしている。
【００３６】
共存ＣＯ２濃度とＶＯＣ検出感度との関係を補正式として記憶する場合、以下の式で表現することができる。
ＶＯＣＣ＝ＶＯＣ０×（１＋Ａ×ＣＯ２＊） ・・・（１）
ここで、 Ａは赤外線ガス分析計の特性により定まる補正係数（一定値）
ＣＯ２＊は入力された共存ＣＯ２濃度
なお、補正係数Ａは、共存ＣＯ２濃度やＶＯＣ濃度が既知の標準ガスを用いた校正作業により予め求めるようにしている。
【００３７】
流路選択部６０は、ＶＯＣ濃度計測部５２、補正演算部５３、共存ＣＯ２濃度入力部５４と同じく、コンピュータにより構成されており、三方電磁弁４１や電磁バルブ群１５の切換、開閉を制御する。
【００３８】
次に、ＶＯＣ計１による計測動作について説明する。
流路選択部６０の制御により、バルブ群１５のうち、試料ガス１２のバルブが開かれて、試料ガス１２がガス導入口１１から導入され測定が開始されると、試料ガス１２は分析流路２０と比較流路３０とに分岐する。
流路選択部６０の制御により、三方電磁弁４１が測定流路２０側を開成した状態に切り換わると、測定流路２０を流れるガスは、酸化触媒が充填された酸化炉２１を通過する際に、ガス中のＶＯＣが酸化されてＣＯ２に変換され、その後、ハロゲンスクライバ２２でハロゲンガスが除去され、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５１のガスセルＳに送られる。このときのガスセルＳでは、試料ガス１２中の共存ＣＯ２とＶＯＣ由来のＣＯ２とを合わせたＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出される。そしてリファレンスセル側の赤外線吸収信号との強度差信号がＶＯＣ濃度計測部５２に送られる。
【００３９】
測定流路２０側を開成した状態で１０秒経過すると、流路選択部６０は、三方電磁弁４１が比較流路３０側を開成した状態に切り換える。比較流路３０を流れるガスは、そのまま三方電磁弁４１を通過し、電子クーラ２３で水分が除去されて赤外線ガス分析計５１のガスセルＳに送られる。このときガスセルＳには、ガス中のＶＯＣが酸化されることなくそのまま送られてきているので、試料ガス１２中に共存ＣＯ２濃度に応じた赤外線吸収信号が検出される。そして、リファレンスセル側の赤外線吸収信号との強度差信号がＶＯＣ濃度計測部５２に送られる。
【００４０】
以後、流路選択部６０は、１０秒間隔で三方電磁弁４１の流路を切り換える動作を繰り返すことにより、それぞれの流路から流出するガスによる信号が、交互にＶＯＣ濃度計測部５２に送られる。
【００４１】
ＶＯＣ濃度計測部５２は、交互に検出された測定流路２０と比較流路３０との流出ガスによる信号の強度差を求めることにより、試料ガス１２中に含まれるＶＯＣ量を炭素数に換算した値（ＶＯＣ０）として計測する。そして、計測結果を補正演算部５３に送る。
【００４２】
補正演算部５３では、記憶してある補正式（１）に、入力された共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）とＶＯＣ濃度計測部５２で算出した測定値（ＶＯＣ０）を代入することにより、補正した揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する。
このようにして、共存ＣＯ２による影響を除去した（補正）揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を求めることができる。
【００４３】
（実施形態２）
次に、共存ＣＯ２濃度が未知である試料ガスを測定する場合について説明する。図４は、本発明の他の実施形態であるＶＯＣ計２の概略構成を示すブロック図である。図中、図１と同じものは同符号を付すことにより説明を省略する。
ＶＯＣ計２では、図１のＶＯＣ計１に対し、図４に示すように、ＣＯ２吸収部材７１に大気を通過させることにより大気中のＣＯ２が除去された基準ガスを生成し、生成した基準ガスを導入する基準ガス導入部７０が形成してある。ＣＯ２吸収部材７１には、例えばソーダライムが用いられる。基準ガス導入部７０は、三方電磁弁４１の後の流路位置に介在させた三方電磁弁７２に接続するようにしてあり、三方電磁弁７２は、流路選択部６０により切換制御される。
【００４４】
また、ガス分析部５０には、共存ＣＯ２濃度を計測する共存ＣＯ２濃度計測部７３が付加してある。共存ＣＯ２濃度計測部７３は、基準ガスを赤外線ガス分析計５１に導入したときの検出信号（すなわちＣＯ２を含まないときの検出信号）と試料ガス１２を比較流路３０から流して赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号（共存ＣＯ２を含むときの検出信号）との強度差に基づいて共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）を算出する。算出された共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）は、共存ＣＯ２濃度入力部５４に送られ、補正演算部５３での演算処理に利用される。補正演算部５３での演算処理については説明を省略するが、実施形態１と同様である。
【００４５】
（実施形態３）
上述したＶＯＣ計２では、別途に基準ガス導入部７０を設けて基準ガスを導入するようにしたが、これに代えて、図５に示すように、ガス導入部１０に接続されているＣＯ２を含まないゼロ点校正用ガス１４を基準ガスとして用いてもよい。すなわち、ガス導入部１０のうちのゼロ点校正用ガス１４からの流路と比較流路３０とにより、基準ガス導入部７０ａが形成されることになる。この場合、試料ガス１２とゼロ点校正用ガス１４（基準ガス）とを、比較流路３０を通過させて交互に赤外線ガス分析計５１に送ることにより、同様の手順で共存ＣＯ２濃度を計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、揮発性有機化合物測定装置（ＶＯＣ計）に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るＶＯＣ計の第１の実施例を示す概略的な構成図。
【図２】ＣＯ２濃度と検出信号との関係を説明する図。
【図３】共存ＣＯ２濃度による検出信号の感度変化の一例を示す図。
【図４】本発明に係る本発明に係るＶＯＣ計の第２の実施例を示す概略的な構成図。
【図５】本発明に係る本発明に係るＶＯＣ計の第３の実施例を示す概略的な構成図。
【図６】従来のＶＯＣ計（単セル型）の概略構成図。
【図７】従来のＶＯＣ計（比較流通セル型）の概略構成図。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ガス導入部
１２ 試料ガス
１４ ゼロ点校正用ガス
１５ 電磁バルブ群
２０ 測定流路
２１ 酸化炉
２２ ハロゲンスクラバ
３０ 比較流路
４０ 共通流路
４１ 三方電磁弁
５０ ガス分析部
５１ 赤外線ガス分析計
５２ ＶＯＣ濃度計測部
５３ 補正演算部
５４ 共存ＣＯ２情報入力部
５５ 赤外線ガス分析計
６０ 流路選択部
７０、７０ａ 基準ガス導入部
７１ ＣＯ２吸収部材
７３ 共存ＣＯ２濃度計測部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ガス導入部と、酸化炉を有し導入された試料ガス中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を酸化してＣＯ２を発生しつつ通過させる測定流路と、導入された試料ガスをそのまま通過させる比較流路と、前記測定流路からの流出ガスおよび前記比較流路からの流出ガスそれぞれに含まれるＣＯ２による赤外線吸収を検出する赤外線ガス分析計と、測定流路からの流出ガスおよび比較流路からの流出ガスについて赤外線ガス分析計で検出された検出信号の強度差に基づいて試料ガス中の揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を計測するＶＯＣ濃度計測部とを備えた揮発性有機化合物測定装置において、
試料ガスに元々含まれる共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）の入力を行う共存ＣＯ２情報入力部と、
入力された共存ＣＯ２濃度に基づいてＶＯＣ濃度計測部で計測された揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を補正した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する補正演算部とを備えたことを特徴とする揮発性有機化合物測定装置。
【請求項２】
補正演算部は、次式（１）により揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）から補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出することを特徴とする請求項１に記載の揮発性有機化合物測定装置。
ＶＯＣＣ＝ＶＯＣ０×（１＋Ａ×ＣＯ２＊） ・・・（１）
ここで、 Ａは赤外線ガス分析計部に応じて予め定められた補正係数（一定値）
ＣＯ２＊は入力された共存ＣＯ２濃度
【請求項３】
ＣＯ２を含まない基準ガスを赤外線ガス分析計に導入する基準ガス導入部と、
基準ガスを赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号と試料ガスを比較流路から流出させて赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号との強度差に基づいて共存ＣＯ２濃度を算出する共存ＣＯ２濃度計測部とをさらに備え、共存ＣＯ２情報入力部は算出された共存ＣＯ２濃度の入力を行うことを特徴とする請求項１に記載の揮発性有機化合物測定装置。
【請求項１】
試料ガス導入部と、酸化炉を有し導入された試料ガス中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を酸化してＣＯ２を発生しつつ通過させる測定流路と、導入された試料ガスをそのまま通過させる比較流路と、前記測定流路からの流出ガスおよび前記比較流路からの流出ガスそれぞれに含まれるＣＯ２による赤外線吸収を検出する赤外線ガス分析計と、測定流路からの流出ガスおよび比較流路からの流出ガスについて赤外線ガス分析計で検出された検出信号の強度差に基づいて試料ガス中の揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を計測するＶＯＣ濃度計測部とを備えた揮発性有機化合物測定装置において、
試料ガスに元々含まれる共存ＣＯ２濃度（ＣＯ２＊）の入力を行う共存ＣＯ２情報入力部と、
入力された共存ＣＯ２濃度に基づいてＶＯＣ濃度計測部で計測された揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）を補正した補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出する補正演算部とを備えたことを特徴とする揮発性有機化合物測定装置。
【請求項２】
補正演算部は、次式（１）により揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣ０）から補正揮発性有機化合物濃度（ＶＯＣＣ）を算出することを特徴とする請求項１に記載の揮発性有機化合物測定装置。
ＶＯＣＣ＝ＶＯＣ０×（１＋Ａ×ＣＯ２＊） ・・・（１）
ここで、 Ａは赤外線ガス分析計部に応じて予め定められた補正係数（一定値）
ＣＯ２＊は入力された共存ＣＯ２濃度
【請求項３】
ＣＯ２を含まない基準ガスを赤外線ガス分析計に導入する基準ガス導入部と、
基準ガスを赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号と試料ガスを比較流路から流出させて赤外線ガス分析計に導入したときの検出信号との強度差に基づいて共存ＣＯ２濃度を算出する共存ＣＯ２濃度計測部とをさらに備え、共存ＣＯ２情報入力部は算出された共存ＣＯ２濃度の入力を行うことを特徴とする請求項１に記載の揮発性有機化合物測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２６１８６５（Ｐ２００８−２６１８６５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２１９８４（Ｐ２００８−１２１９８４）
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【基礎とした実用新案登録】実用新案登録第３１１３９３１号
【原出願日】平成１７年６月２２日（２００５．６．２２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【基礎とした実用新案登録】実用新案登録第３１１３９３１号
【原出願日】平成１７年６月２２日（２００５．６．２２）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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