JP3851531B2 - 粒子状物質測定装置および方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車の排ガス中に含まれる粒子状物質を測定するための粒子状物質測定装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、自動車のディーゼルエンジンから排出されるガス中に含まれる粒子状物質(Particulate Matter、以下、PMという)を測定する手法の一つに、図4に示すように、排ガスGが流れる排気管41の出口にサンプリング用の管路42を挿入接続し、この管路42に、暗箱43に投光器44と受光器45とを対向配置した測定装置46とサンプリング用の吸引ポンプ47とを直列に設け、吸引ポンプ47によって吸引した排ガスGの一部を測定装置46内に導入して、前記投光器44からの可視光を暗箱43に導入した排ガスに照射し、そのとき生ずる散乱光を受光器45において受光し、そのとき得られる散乱光強度信号に基づいて前記排ガス中に含まれる粒子状物質の量を測定するようにしたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のPM測定手法においては、排ガスGをサンプリングするための管路42、吸引ポンプ47の他に、暗箱43が必要になり構成が大がかりになるとともに、管路42の内壁にPMが付着し、測定結果に誤差が生ずるといった課題がある。そして、サンプリングによるハンドリングタイムのため、測定結果に時間遅れ(デッドタイム)が生ずる。なお、前記PMの付着を防止するため、管路42を所定温度になるように加熱し保温することが考えられるが、その場合、ヒータが必要になりサンプリング系統が大がかりになる。さらに、上記PM測定手法においては、走行中の自動車におけるPMの測定を行うことはできなかった。
【0004】
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、排ガス中のPMをリアルタイムにかつ高精度に測定することができ、走行中の自動車から排出されるガス中に含まれるPMの測定を簡便かつリアルタイムに行うことのできるコンパクトなPM測定装置および方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明のPM測定装置は、自動車の排気管内を流れる排ガスに対して斜めかつ前記流れに逆らう方向に可視光を投射して前記排気管内を流れる排ガス中に含まれるPMを照射する投光器と、受光面を前記排ガスに対して斜めかつ前記流れに逆らう方向に向けた状態で設けられ、前記投光器から投射される可視光が前記PMに照射したときに生ずる散乱光を受光する受光器とを備え、この受光器で受光した散乱光強度信号に基づいて前記排ガス中に含まれるPMを測定するように構成されているPM測定装置において、前記排気管の下流側の開口側から該排気管の下流側端部に対して長さ方向に一部オーバーラップさせる状態で筒状のアタッチメント部材を着脱自在に設け、このアタッチメント部材の周壁の相対向する位置に前記排気管内の観察対象領域を照射する前記投光器と前記観察対象領域において生じた散乱光を受光する前記受光器とがそれぞれ設けられていることを特徴としている。
【0006】
そして、この発明のPM測定方法は、自動車の排気管内を流れる排ガスに対して斜めかつ前記流れに逆らう方向に投光器から可視光を投射して前記排気管内を流れる排ガス中に含まれるPMを照射し、この照射により生じる散乱光を、前記排ガスに対して斜めかつ前記流れに逆らう方向に向けた受光面を有する受光器で受光し、その受光した散乱光強度信号に基づいて前記排ガス中に含まれるPMを測定するPM測定方法において、前記排気管の下流側の開口側から該排気管の下流側端部に対して長さ方向に一部オーバーラップさせる状態で着脱自在に設けられた筒状のアタッチメント部材の周壁の相対向する位置に前記排気管内の観察対象領域を照射する前記投光器と前記観察対象領域において生じた散乱光を受光する受光器とを設け、これら投光器及び受光器によって前記排気管内の観察対象領域で粒子状物質の測定を行うことを特徴としている。
【0007】
この発明によれば、走行中の自動車から排出されるガス中に含まれるPMを精度よく簡便にしかもリアルタイムに連続的に測定することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図1〜図3は、この発明の一つの実施の形態を示す。まず、図1は、この発明のPM測定方法が適用される自動車の一例を示すもので、この図において、1は自動車、2は例えばディーゼルエンジン、3はこのエンジン2に連なる排気管、4はこの排気管3の下流側の出口近傍に設けられるPM測定装置である。このPM測定装置4は、主として、投光器5と受光器6とからなり、図2および図3に示すように排気管3の出口側近傍に設けられる。投光器5は、可視光を発する例えば白色光源よりなり、受光器6は、例えばフォトダイオードなどの光検出器よりなる。
【0009】
図2及び図3は、前記PM測定装置4の取付け構造の一例を示すもので、これらの図において、7は排気管3に対してその下流側の開口側から着脱自在に外装される筒状のアタッチメント部材で、排気管3の下流側の例えば円筒状端部3Aに対してその外側から接するように被着される内筒8と、この内筒8よりやや大径で、ブリッジ部材9によって内筒8の外側に適宜の隙間10が形成されるように同心円状かつ長さ方向において一部オーバーラップさせた状態で設けられた外筒11とからなり、内筒8の外側に設けられる固定用のねじ部材12によって円筒状下流側管部3Aに対して着脱自在に取り付けられている。
【0010】
そして、排気管3の下流側管部3Aの開口端よりやや下流側の外筒11の周壁の相対向する位置(例えば180°対称の位置)に可視光を良好に透過させる光学窓13,14が形成されており、一方の光学窓13の外部に投光器5が、他方の光学窓14の外部に受光器6がそれぞれ設けられている。この場合、投光器5は、排気管3をその出口方向(下流側)に流れる排ガスGに対してその流れる方向15Dに対してある角度αをなすように斜めかつ前記流れに逆らう方向15Uに可視光L1 を投射し、観察対象領域16を照射するように設けられる。また、受光器6は、その受光面6aを前記排ガスGの流れる方向15Dに斜めかつ前記流れに逆らう方向15Uに向け、前記観察対象領域16において生じた散乱光L2 を受光するように設けられる。なお、図2において、角度βは受光器6の視野角であり、17は投光器5、受光器6を覆うカバー体で、外筒11に対して着脱自在に取り付けられる。
【0011】
そして、前記排気管3の内周壁面部、特に、下流側管部3Aの内周壁3aには、排ガスGの一部、主として黒煙が付着しており、光学的に見て反射率が低い黒体となっている。したがって、エンジン2からの排ガスGが排気管3を流れている状態で、投光器5から発せられた可視光L1 は、前記排ガスGを斜め横断し下流側管部3Aの内周壁3aで吸収されるが、前記排ガスGを斜め横断する際、排ガスG中に含まれるPMにより散乱(回折)が生じ、この散乱光L2 が受光器6に受光される。この受光器6からは、PMの濃度に応じた信号が出力されるので、この出力信号を信号処理部(図示していない)によって処理することにより、PM濃度を得ることができる。
【0012】
そして、前記受光器6は、散乱光L2 以外に、前記内周壁3aまでの光も受光するが、上述したように、内周壁3aは黒体であるので、内周壁3a自体からの発光や外部からの迷光が受光器6に入射することはない。つまり、上記構成によれば、外乱光の影響を受けることなく、排ガスG中のPMに基づく散乱光L2 のみを確実に検出することができるので、精度よくPMの測定を行うことができる。
【0013】
また、前記PM測定装置4を構成する投光器5および受光器6は、排気管3の下流側に着脱自在に取り付けられるアタッチメント部材7に取り付けられているので、走行中の自動車1からの排ガスGに含まれるPMをリアルタイムに連続的に測定することができる。
【0014】
さらに、上記実施の形態では、前記アタッチメント部材7が、排気管3の下流側管部3Aに密着して被着される内管8と、この内管8との間に所定の隙間10を形成するように同心円状に配置される外管11とからなるものであり、前記隙間10には外部の空気Aが流れ込み、この隙間10を流れる空気Aによって下流側管部3A内を流れる排ガスGが層流となり、したがって、PMの測定結果に乱流に起因するノイズが混入することがない。
【0015】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、排ガス中のPMをリアルタイムにかつ高精度に測定することができ、走行中の自動車から排出されるガス中に含まれるPMを簡便かつリアルタイム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PM測定装置を自動車の排気管に取り付けた状態を概略的に示す図である。
【図2】 前記PM測定装置の排気管における取付け部分を拡大して示す断面図である。
【図3】 前記図2のII−II線断面図である。
【図4】 従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
1…自動車、3…排気管、4…粒子状物質測定装置(PM)、5…投光器、6…受光器、6a…受光面、7…筒状のアタッチメント部材、15D…排ガスの流れる方向、15U…排ガスの流れに逆らう方向、16…観察対象領域、G…排ガス、L1 …可視光、L2 …散乱光。
Claims (2)
- 自動車の排気管内を流れる排ガスに対して斜めかつ前記流れに逆らう方向に可視光を投射して前記排気管内を流れる排ガス中に含まれる粒子状物質を照射する投光器と、受光面を前記排ガスに対して斜めかつ前記流れに逆らう方向に向けた状態で設けられ、前記投光器から投射される可視光が前記粒子状物質に照射したときに生ずる散乱光を受光する受光器とを備え、この受光器で受光した散乱光強度信号に基づいて前記排ガス中に含まれる粒子状物質を測定するように構成されている粒子状物質測定装置において、前記排気管の下流側の開口側から該排気管の下流側端部に対して長さ方向に一部オーバーラップさせる状態で筒状のアタッチメント部材を着脱自在に設け、このアタッチメント部材の周壁の相対向する位置に前記排気管内の観察対象領域を照射する前記投光器と前記観察対象領域において生じた散乱光を受光する前記受光器とがそれぞれ設けられていることを特徴とする粒子状物質測定装置。
- 自動車の排気管内を流れる排ガスに対して斜めかつ前記流れに逆らう方向に投光器から可視光を投射して前記排気管内を流れる排ガス中に含まれる粒子状物質を照射し、この照射により生じる散乱光を、前記排ガスに対して斜めかつ前記流れに逆らう方向に向けた受光面を有する受光器で受光し、その受光した散乱光強度信号に基づいて前記排ガス中に含まれる粒子状物質を測定する粒子状物質測定方法において、前記排気管の下流側の開口側から該排気管の下流側端部に対して長さ方向に一部オーバーラップさせる状態で着脱自在に設けられた筒状のアタッチメント部材の周壁の相対向する位置に前記排気管内の観察対象領域を照射する前記投光器と前記観察対象領域において生じた散乱光を受光する受光器とを設け、これら投光器及び受光器によって前記排気管内の観察対象領域で粒子状物質の測定を行うことを特徴とする粒子状物質測定方法。
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