JP2002519663A - 混合システム - Google Patents
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- G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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Abstract
(57)【要約】
希釈流入口，エルボウ・ダクトおよびエルボウ・ダクトの外側湾曲半径に沿ってエルボウ・ダクトに流体的に連結されているガス流入口を備えた混合システムである。エルボウ・ダクトは、流体的に希釈流入口と連結されている第１端部と、サンプリングシステムなどの外部の機器に接続するための第２端部流出口とを有している。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は、ガス成分の分析のための計測と希釈技術に関する。
【０００２】 （背景技術） ガス希釈・試験装置は、特に車両の排気を分析するのに使用される。該装置は
、混合Ｔ管を使用して排気ガスを希釈し、ガスの中の湿度を充分に減らして、凝
結によるエラーを最低下度に抑える。現行の混合Ｔ管は、希釈ガスを受け入れる
ための希釈流入口と、排気ガスを受け入れるためのガス流入口と、サンプリング
システムのような外部の機器に連結される流出口を有している。
、混合Ｔ管を使用して排気ガスを希釈し、ガスの中の湿度を充分に減らして、凝
結によるエラーを最低下度に抑える。現行の混合Ｔ管は、希釈ガスを受け入れる
ための希釈流入口と、排気ガスを受け入れるためのガス流入口と、サンプリング
システムのような外部の機器に連結される流出口を有している。
【０００３】 車両の排気パイプへの機器の取付に当たっての、最大の関心事は、車両の排気
パイプにおいて圧力あるいは真空度が過剰に高くなることを防ぐことである。現
行の基準の範囲は、試験プログラムによって、Ｈ2０（水柱）で±１インチ（０
．２５ｋＰａ）からＨ2０で±５インチ（１．２５ｋＰａ）である。
パイプにおいて圧力あるいは真空度が過剰に高くなることを防ぐことである。現
行の基準の範囲は、試験プログラムによって、Ｈ2０（水柱）で±１インチ（０
．２５ｋＰａ）からＨ2０で±５インチ（１．２５ｋＰａ）である。
【０００４】 一部の試験プログラムでは混合Ｔ管の流出口の所の典型的な流量は、約３００
〜３５０ｆｔ3 ／ｍｉｎ（８．５〜１０ｍ3 ／ｍｉｎ）である。しかし、低燃費
車両とメタノール燃料車両に対して、正確に試験を行うためには、より高い希釈
流量が必要である。従って、該諸車両に対しては、混合Ｔ管の流出口の所で、７
００〜８００ｆｔ3 ／ｍｉｎ（２０〜２３ｍ3 ／ｍｉｎ）もの流量が必要となる
ことがある。現行の混合Ｔ管では、混合Ｔ管の流出口における流量を増加させる
と、車両の排気パイプの所で真空度が高くなる。上記のように増加した流量、あ
るいはそれ以上に増加した流量では、特に、Ｈ2０で±１インチ（０．２５ｋＰ
ａ）の仕様が要求される試験プログラムにおいて、仕様の範囲内で安定させるこ
とはより困難となる。
〜３５０ｆｔ3 ／ｍｉｎ（８．５〜１０ｍ3 ／ｍｉｎ）である。しかし、低燃費
車両とメタノール燃料車両に対して、正確に試験を行うためには、より高い希釈
流量が必要である。従って、該諸車両に対しては、混合Ｔ管の流出口の所で、７
００〜８００ｆｔ3 ／ｍｉｎ（２０〜２３ｍ3 ／ｍｉｎ）もの流量が必要となる
ことがある。現行の混合Ｔ管では、混合Ｔ管の流出口における流量を増加させる
と、車両の排気パイプの所で真空度が高くなる。上記のように増加した流量、あ
るいはそれ以上に増加した流量では、特に、Ｈ2０で±１インチ（０．２５ｋＰ
ａ）の仕様が要求される試験プログラムにおいて、仕様の範囲内で安定させるこ
とはより困難となる。
【０００５】 更に、多くの試験プログラムは、試験の間希釈流量をモニターすることを要求
している。希釈流量と混合Ｔ管流出口の流量をモニターすることで、排気ガスの
流量を計算することができる。流量を計測するための一つの方法として、亜音速
ベンチュリーを用いるものがある。該ベンチュリーは、希釈流入口の所に置かれ
る。しかし該亜音速ベンチュリー（とまた他の流量計も同様に）の流体力学的な
構造のために、該ベンチュリーの流入口と流出口間に圧力ロスが生ずる。該圧力
損は、通常大気圧である希釈流入口と、車両の排気パイプとの間の全般的な圧力
ロスに加えられる。ここでも、混合Ｔ管流出口における流量を大きくして試験す
るときに、ベンチュリーの所の追加の圧力ロスのために、車両の排気パイプの所
の上昇した真空度が、問題となることがある。
している。希釈流量と混合Ｔ管流出口の流量をモニターすることで、排気ガスの
流量を計算することができる。流量を計測するための一つの方法として、亜音速
ベンチュリーを用いるものがある。該ベンチュリーは、希釈流入口の所に置かれ
る。しかし該亜音速ベンチュリー（とまた他の流量計も同様に）の流体力学的な
構造のために、該ベンチュリーの流入口と流出口間に圧力ロスが生ずる。該圧力
損は、通常大気圧である希釈流入口と、車両の排気パイプとの間の全般的な圧力
ロスに加えられる。ここでも、混合Ｔ管流出口における流量を大きくして試験す
るときに、ベンチュリーの所の追加の圧力ロスのために、車両の排気パイプの所
の上昇した真空度が、問題となることがある。
【０００６】 一部の現行のシステムは、流入口ベンチュリーの後に、圧力ゲインのためのブ
ロアを使用して、全体的な圧力降下を減らして、できれば排気パイプの圧力を仕
様範囲内に抑えるようにしている。有効に制御されるブロアを有する混合Ｔ管の
一例は、米国特許４，８２３，５９１の中で説明されており、該特許は、Ｌｅｗ
ｉｓに対して発行され、本発明の譲受人に譲渡され、該特許の開示は、全般的に
引用により本明細書の中に組み込まれている。
ロアを使用して、全体的な圧力降下を減らして、できれば排気パイプの圧力を仕
様範囲内に抑えるようにしている。有効に制御されるブロアを有する混合Ｔ管の
一例は、米国特許４，８２３，５９１の中で説明されており、該特許は、Ｌｅｗ
ｉｓに対して発行され、本発明の譲受人に譲渡され、該特許の開示は、全般的に
引用により本明細書の中に組み込まれている。
【０００７】 前記で説明されたシステムは、商業的に成功した多数のアプリケーションに使
用されてきたが、該システムでは、より厳格な仕様とより多い流量に対する要求
を満たすことが困難である。更に、ブロアを仕様に適するように有効に制御する
システムを使用することは高価となり、また該システムを調整することは複雑と
なることがある。
用されてきたが、該システムでは、より厳格な仕様とより多い流量に対する要求
を満たすことが困難である。更に、ブロアを仕様に適するように有効に制御する
システムを使用することは高価となり、また該システムを調整することは複雑と
なることがある。
【０００８】 （発明の開示） 従って、本発明の目的は、ロスの少ない混合システムを提供することである。
【０００９】 前記の目的と、また本発明の他の目的と特徴を達成するために、ガス希釈のた
めの混合システムが提供される。該混合システムは、希釈流入口と、エルボウ・
ダクトと、ガス流入口から成る。該エルボウ・ダクトは、流体的に希釈流入口と
連結されている第１端部を有している。該エルボウ・ダクトの第２端部流出口は
、サンプリングシステムのような外部の機器に接続されている。該エルボウ・ダ
クトは、内側湾曲半径と外側湾曲半径を規定している。ガス流入口は、車両から
の排気ガスでありうるガスを受け入れる。該ガス流入口は、該エルボウ・ダクト
の外側湾曲半径に沿って流体的に該エルボウ・ダクトと連結されている。
めの混合システムが提供される。該混合システムは、希釈流入口と、エルボウ・
ダクトと、ガス流入口から成る。該エルボウ・ダクトは、流体的に希釈流入口と
連結されている第１端部を有している。該エルボウ・ダクトの第２端部流出口は
、サンプリングシステムのような外部の機器に接続されている。該エルボウ・ダ
クトは、内側湾曲半径と外側湾曲半径を規定している。ガス流入口は、車両から
の排気ガスでありうるガスを受け入れる。該ガス流入口は、該エルボウ・ダクト
の外側湾曲半径に沿って流体的に該エルボウ・ダクトと連結されている。
【００１０】 エルボウ・ダクトの流体力学的構造により、外側湾曲半径に沿って圧力ゲイン
が得られる。エルボウ・ダクトを横断する方向に生じる該圧力差は、エルボウ・
ダクトの外側湾曲区域に沿ってガス流入口を接続することによって利用される。
が得られる。エルボウ・ダクトを横断する方向に生じる該圧力差は、エルボウ・
ダクトの外側湾曲区域に沿ってガス流入口を接続することによって利用される。
【００１１】 できれば、流量計は、流体的に希釈流入口に連結されている流入口を有してお
り、また流体的にエルボウ・ダクトの第１端部に連結されている流出口を有して
いることが好ましい。更に、流量計の流入口は、できれば、狭められている部分
を画していることが好ましく、また、流量計の流出口は、できれば、約５度と約
１５度の間の出口円錐角度を有する出口円錐を画していることが好ましい。
り、また流体的にエルボウ・ダクトの第１端部に連結されている流出口を有して
いることが好ましい。更に、流量計の流入口は、できれば、狭められている部分
を画していることが好ましく、また、流量計の流出口は、できれば、約５度と約
１５度の間の出口円錐角度を有する出口円錐を画していることが好ましい。
【００１２】 好ましい実施例において、エルボウ・ダクトは、対直径比が約０．５と約２．
５の間の平均湾曲半径を有している。更に、エルボウが、できれば約４５度と１
８０度との間で湾曲していることが好ましい。更に、好ましい実施例において、
フィルターとヒーターが、希釈流入口にあって、通常大気圧の空気である希釈ガ
スを濾過および加熱している。
５の間の平均湾曲半径を有している。更に、エルボウが、できれば約４５度と１
８０度との間で湾曲していることが好ましい。更に、好ましい実施例において、
フィルターとヒーターが、希釈流入口にあって、通常大気圧の空気である希釈ガ
スを濾過および加熱している。
【００１３】 更に、本発明を実施するのに当たって、混合システムは、希釈流入口と、エル
ボウ・ダクトと、エルボウ・ダクトの外側湾曲半径に沿って流体的にエルボウ・
ダクトに連結されているガス流入口とから成る。該混合システムは、更に、エル
ボウ・ダクトの第２端部流出口に接続されているサンプリングシステムを含む。
ボウ・ダクトと、エルボウ・ダクトの外側湾曲半径に沿って流体的にエルボウ・
ダクトに連結されているガス流入口とから成る。該混合システムは、更に、エル
ボウ・ダクトの第２端部流出口に接続されているサンプリングシステムを含む。
【００１４】 また更に、本発明を実施するのに当たって、混合システムは、希釈流入口と、
エルボウ・ダクトと、ガス流入口とから成る。該エルボウ・ダクトは、流体的に
希釈流入口と連結されている第１端部と、外部の機器に連結するための第２端部
を有している。該ガス流入口は、エルボウ・ダクトの外側の部分に沿った圧力ゲ
インを利用するために、エルボウ・ダクトの外側の部分に沿って流体的にエルボ
ウ・ダクトに連結されている。
エルボウ・ダクトと、ガス流入口とから成る。該エルボウ・ダクトは、流体的に
希釈流入口と連結されている第１端部と、外部の機器に連結するための第２端部
を有している。該ガス流入口は、エルボウ・ダクトの外側の部分に沿った圧力ゲ
インを利用するために、エルボウ・ダクトの外側の部分に沿って流体的にエルボ
ウ・ダクトに連結されている。
【００１５】 本発明の実施例に関連する利点は、多数ある。例えば、本発明の実施例により
、増大する混合システムの流出口の流量のために、車両の排気パイプにおいて生
成される真空を減らすことができる。更に、本発明の実施例は、車両の排気試験
を含む多数のアプリケーションに適しており、アプリケーションによっては、有
効なブロア制御のための必要条件を省くことができる。
、増大する混合システムの流出口の流量のために、車両の排気パイプにおいて生
成される真空を減らすことができる。更に、本発明の実施例は、車両の排気試験
を含む多数のアプリケーションに適しており、アプリケーションによっては、有
効なブロア制御のための必要条件を省くことができる。
【００１６】 本発明の前記の目的と他の目的と、特徴と、また利点は、別添の図面と関連さ
せた本発明を実施するための最良の形態についての下記の詳しい説明から明らか
となる。
せた本発明を実施するための最良の形態についての下記の詳しい説明から明らか
となる。
【００１７】 （本発明を実施するための最良の形態） 図１において、本発明の混合システムは、一般的に参照符号１０で示されてい
る。混合システムは、ホイール１４の上で支えられているハウジング１２を有し
ている。代案として、該システム１０を、天井から吊り下げたり、あるいは希望
する方法で取り付けることができる。希釈流入口１６は、希釈ガスを受け入れる
。この希釈ガスとしては、大気圧の空気が典型的であるが、異なる圧力の異なる
ガスとしてもよい。希釈流入口１６の所にあるフィルター１８は、塵を希釈ガス
から濾過して取り除く。ヒーター２０を、希釈流入口１６の所に取り付けて、混
合する前に希釈ガスを加熱することができる。希釈流入口１６は、ダクト２２に
接続される。ダクト２２は、流入口２４を有する流量計に接続される。流量計は
、流出口２６を有している。
る。混合システムは、ホイール１４の上で支えられているハウジング１２を有し
ている。代案として、該システム１０を、天井から吊り下げたり、あるいは希望
する方法で取り付けることができる。希釈流入口１６は、希釈ガスを受け入れる
。この希釈ガスとしては、大気圧の空気が典型的であるが、異なる圧力の異なる
ガスとしてもよい。希釈流入口１６の所にあるフィルター１８は、塵を希釈ガス
から濾過して取り除く。ヒーター２０を、希釈流入口１６の所に取り付けて、混
合する前に希釈ガスを加熱することができる。希釈流入口１６は、ダクト２２に
接続される。ダクト２２は、流入口２４を有する流量計に接続される。流量計は
、流出口２６を有している。
【００１８】 該流量計は、該流量計を通過した希釈ガスの流量を示すように構成されている
。流量計の流出口２６の端部２８は、エルボウ・ダクト３０に接続されている。
該エルボウ・ダクト３０は、流量計と流体的に連結されている第１端部３２と、
サンプリングシステムのような外部の機器に連結されている第２端部３４とを有
している。
。流量計の流出口２６の端部２８は、エルボウ・ダクト３０に接続されている。
該エルボウ・ダクト３０は、流量計と流体的に連結されている第１端部３２と、
サンプリングシステムのような外部の機器に連結されている第２端部３４とを有
している。
【００１９】 エルボウ・ダクト３０は、外側のダクト部分３６に沿って外側湾曲半径を定め
ており、また内側ダクト部分３８に沿って内側湾曲半径を定めている。さらに、
エルボウ・ダクト３０は、約９０度に曲がっていることが望ましい。ガス流入口
４０は、車両の排気ガスのようなガスを受け入れる。ガス流入口４０は、エルボ
ウ・ダクトの外側湾曲半径に沿って流体的にエルボウ・ダクト３０と連結されて
いる。流体力学的構造により、エルボウ・ダクト３０は、外側湾曲半径に沿って
固有の圧力ゲインを有することになる。ガス流入口４０を、エルボウ・ダクトの
外側湾曲半径に沿って接続することで、有利にガス流入口の減圧をおさえる、あ
るいは車両の排気ガスパイプにおける真空度を下げることができる。
ており、また内側ダクト部分３８に沿って内側湾曲半径を定めている。さらに、
エルボウ・ダクト３０は、約９０度に曲がっていることが望ましい。ガス流入口
４０は、車両の排気ガスのようなガスを受け入れる。ガス流入口４０は、エルボ
ウ・ダクトの外側湾曲半径に沿って流体的にエルボウ・ダクト３０と連結されて
いる。流体力学的構造により、エルボウ・ダクト３０は、外側湾曲半径に沿って
固有の圧力ゲインを有することになる。ガス流入口４０を、エルボウ・ダクトの
外側湾曲半径に沿って接続することで、有利にガス流入口の減圧をおさえる、あ
るいは車両の排気ガスパイプにおける真空度を下げることができる。
【００２０】 図２において、混合システムは、一般的に参照符号６０で示されている。シス
テム６０は、ハウジング６２と、ホイール６４を有している。希釈流入口６６は
、できれば、フィルター６８とヒーター７０を有していることが好ましい。ダク
ト７２は、流入口６６を流入口７４を有する流量計７３に接続している。流入口
７４の他に、流量計７３は、スロート７６と出口円錐７８を有している。言うま
でもなく、ダクト７２と流入口７４を、組み合わせて単体のダクトとしてもよい
。好ましい実施例において、流量計７３は、流入口ノズルと、約５度と約１５度
との間の出口円錐角度を有している拡散円錐とを有している。
テム６０は、ハウジング６２と、ホイール６４を有している。希釈流入口６６は
、できれば、フィルター６８とヒーター７０を有していることが好ましい。ダク
ト７２は、流入口６６を流入口７４を有する流量計７３に接続している。流入口
７４の他に、流量計７３は、スロート７６と出口円錐７８を有している。言うま
でもなく、ダクト７２と流入口７４を、組み合わせて単体のダクトとしてもよい
。好ましい実施例において、流量計７３は、流入口ノズルと、約５度と約１５度
との間の出口円錐角度を有している拡散円錐とを有している。
【００２１】 トランスデューサ８０は、流量計７３をモニターして、該流量計７３を経由す
る流量を示す出力を生成する。一つの実施例としては、トランスデューサ８０は
、流入口７４の所の温度を計測するのに加えて、流入口７４の所とスロート７６
の所の圧力を計測する。言うまでもなく、代案として、温度を、流量計７３の上
流側または下流側でも計測してもよい。更に、本発明の実施例の中で、多数の計
測技術を使用することができ、前記の実施例は、単に一例に過ぎない。
る流量を示す出力を生成する。一つの実施例としては、トランスデューサ８０は
、流入口７４の所の温度を計測するのに加えて、流入口７４の所とスロート７６
の所の圧力を計測する。言うまでもなく、代案として、温度を、流量計７３の上
流側または下流側でも計測してもよい。更に、本発明の実施例の中で、多数の計
測技術を使用することができ、前記の実施例は、単に一例に過ぎない。
【００２２】 エルボウ・ダクト９０は、流量計７３と流体的に連結されている第１端部９２
を有している。エルボウ・ダクト９０の第２端部流出口９４は、サンプリングシ
ステムに接続されている。該サンプリングシステム１２０を、サンプラー１２２
と、できれば内蔵されているマイクロコントローラであることが好ましいコント
ローラ１２４と、ブロア１２６とを含んだ種々の構成部品から成るものとするこ
とができる。言うまでもなく、図２の中で説明されているシステムは、サンプリ
ングシステムの一例に過ぎず、他のサンプリングシステムも想定することができ
る。例えば、ブロアの代わりに空気ポンプを応用することができる。
を有している。エルボウ・ダクト９０の第２端部流出口９４は、サンプリングシ
ステムに接続されている。該サンプリングシステム１２０を、サンプラー１２２
と、できれば内蔵されているマイクロコントローラであることが好ましいコント
ローラ１２４と、ブロア１２６とを含んだ種々の構成部品から成るものとするこ
とができる。言うまでもなく、図２の中で説明されているシステムは、サンプリ
ングシステムの一例に過ぎず、他のサンプリングシステムも想定することができ
る。例えば、ブロアの代わりに空気ポンプを応用することができる。
【００２３】 エルボウ・ダクト９０は、外側と内側のダクト部分９６と９８に沿って、それ
ぞれ外側と内側湾曲半径を定めている。ガス流出口１００は、車両の排気ガス１
１０のようなガスを受け入れる。本発明では、ガス流入口１００とエルボウ・ダ
クト９０は、エルボウ・ダクト９０の外側湾曲半径に沿った圧力ゲインが、ガス
流入口減圧を押さえるように配設されている。即ち、本発明の実施例は、エルボ
ウ・ダクト第２端部流出口９４の中の流量の増加の結果生ずる流入口１００の所
の真空度の上昇を補正する。
ぞれ外側と内側湾曲半径を定めている。ガス流出口１００は、車両の排気ガス１
１０のようなガスを受け入れる。本発明では、ガス流入口１００とエルボウ・ダ
クト９０は、エルボウ・ダクト９０の外側湾曲半径に沿った圧力ゲインが、ガス
流入口減圧を押さえるように配設されている。即ち、本発明の実施例は、エルボ
ウ・ダクト第２端部流出口９４の中の流量の増加の結果生ずる流入口１００の所
の真空度の上昇を補正する。
【００２４】 引続き図２を参照しながら、混合システム６０の動作を説明する。希釈ガスは
、典型的に大気圧で、矢印１５０の方向に流入口６６に流れる。希釈ガスの流れ
は、流量計７３を経由して継続される。希釈ガスが、エルボウ・ダクト第１端部
９２に到達すると、希釈ガスは、システムの中のロスのために典型的に流入圧力
以下である、第１圧力となる。希釈ガスが、エルボウ・ダクト９０を経由してエ
ルボウ・ダクト第２端部９４に向けて流れるため、エルボウ・ダクト９０の直径
方向に圧力差が形成される。エルボウ・ダクト外側湾曲半径に沿って圧力ゲイン
が起こる。ガス流入口１００をエルボウ・ダクトの外側の部分９６に接続するこ
とで、該圧力ゲインが利用される。即ち、ガス流入口１００における圧力は、第
１圧力（エルボウ・ダクト第１端部９２の所の）より大きい第２圧力である。
、典型的に大気圧で、矢印１５０の方向に流入口６６に流れる。希釈ガスの流れ
は、流量計７３を経由して継続される。希釈ガスが、エルボウ・ダクト第１端部
９２に到達すると、希釈ガスは、システムの中のロスのために典型的に流入圧力
以下である、第１圧力となる。希釈ガスが、エルボウ・ダクト９０を経由してエ
ルボウ・ダクト第２端部９４に向けて流れるため、エルボウ・ダクト９０の直径
方向に圧力差が形成される。エルボウ・ダクト外側湾曲半径に沿って圧力ゲイン
が起こる。ガス流入口１００をエルボウ・ダクトの外側の部分９６に接続するこ
とで、該圧力ゲインが利用される。即ち、ガス流入口１００における圧力は、第
１圧力（エルボウ・ダクト第１端部９２の所の）より大きい第２圧力である。
【００２５】 図３において、本発明の実施例の例示としての略図が示されている。発明者が
プロトタイプを試験することに先立って、図３の中で下記のとおり説明されてる
圧力ロスが、物理的システムのパラメータの関数として計算された。 フィルターおよびヒーター ロス： ここでｐb は、希釈流入口の所の圧力（典型的に大気圧）、ｐ1 は、流量計流入
口の所の圧力、またΔｐfilterは、フィルターとヒーターの圧力ロスの合計であ
る。典型的なフィルター／ヒーターからのロスは、流れにより左右され、また流
量１，０００ｆｔ3 ／ｍｉｎ（２８．３ｍ3 ／ｍｉｎ）の所で約０．５インチＨ 2 ０（０．１３ｋＰａ）である。
プロトタイプを試験することに先立って、図３の中で下記のとおり説明されてる
圧力ロスが、物理的システムのパラメータの関数として計算された。 フィルターおよびヒーター ロス： ここでｐb は、希釈流入口の所の圧力（典型的に大気圧）、ｐ1 は、流量計流入
口の所の圧力、またΔｐfilterは、フィルターとヒーターの圧力ロスの合計であ
る。典型的なフィルター／ヒーターからのロスは、流れにより左右され、また流
量１，０００ｆｔ3 ／ｍｉｎ（２８．３ｍ3 ／ｍｉｎ）の所で約０．５インチＨ 2 ０（０．１３ｋＰａ）である。
【００２６】 先細り円錐では、流れの加速が生じ、そして平滑進入オリフィス（ＳＡＯ）入
口円錐のロスは： ここでｐ2 は、流量計スロート圧力、ρは、流体の密度、Ｑは、流量、Ａ2 は、
スロートの断面面積、またＫLeはロスの定数である。 典型的には、入口のロスファクターＫLeは、約０．０２、空気の密度は、１．２
ｇ／ｌである。５００ｆｔ3 ／ｍｉｎ（１４．２ｍ3 ／ｍｉｎ）の流量と３．５
４インチ（８８ｍｍ）のスロート直径に対応する面積Ａ2 に対して、ｐ2 は、大
気圧以下約３．７インチＨ2０（０．９２ｋＰａ）である。
口円錐のロスは： ここでｐ2 は、流量計スロート圧力、ρは、流体の密度、Ｑは、流量、Ａ2 は、
スロートの断面面積、またＫLeはロスの定数である。 典型的には、入口のロスファクターＫLeは、約０．０２、空気の密度は、１．２
ｇ／ｌである。５００ｆｔ3 ／ｍｉｎ（１４．２ｍ3 ／ｍｉｎ）の流量と３．５
４インチ（８８ｍｍ）のスロート直径に対応する面積Ａ2 に対して、ｐ2 は、大
気圧以下約３．７インチＨ2０（０．９２ｋＰａ）である。
【００２７】 拡散円錐の圧力回復は、圧力回復系数Ｃp により説明される： ここでｐ3 は、出口円錐流出口の所の圧力、またＣp は、圧力回復係数である。
Ｃp の数値は、Ａ3 ／Ａ2 の面積比により左右される。本明細書の中で推奨され
ている円錐角度が付いた６インチ（１５２ｍｍ）のパイプの延長に対して、Ｃp は、約０．８０である。
Ｃp の数値は、Ａ3 ／Ａ2 の面積比により左右される。本明細書の中で推奨され
ている円錐角度が付いた６インチ（１５２ｍｍ）のパイプの延長に対して、Ｃp は、約０．８０である。
【００２８】 エルボウからのロスは、湾曲半径対直径比に左右される。内側と外側の差圧に
関連する圧力回復に導くエルボウ流量計の影響もあり、やや流量と構造により左
右されるが約０．５となるＣx 係数で説明される。 ここでｐ4 は、エルボウ・ダクトの流出口の所の圧力、ＫLelbowは、ロス定数、
Ａ3 は、流出口断面面積、ｄ3 は、流出口直径、ｒは、エルボウの湾曲半径、ま
たｄは、エルボウの直径である。ｒ／ｄが約２．５である緩やかに曲がったエル
ボウでは、ＫLelbowは、約０．１２である。該諸パラメータから、ｐ4 は、流量
５００ｆｔ3 ／ｍｉｎ（１４ｍ3 ／ｍｉｎ）で、大気圧以下約０．９インチＨ2
０（．２２ｋＰａ）である。
関連する圧力回復に導くエルボウ流量計の影響もあり、やや流量と構造により左
右されるが約０．５となるＣx 係数で説明される。 ここでｐ4 は、エルボウ・ダクトの流出口の所の圧力、ＫLelbowは、ロス定数、
Ａ3 は、流出口断面面積、ｄ3 は、流出口直径、ｒは、エルボウの湾曲半径、ま
たｄは、エルボウの直径である。ｒ／ｄが約２．５である緩やかに曲がったエル
ボウでは、ＫLelbowは、約０．１２である。該諸パラメータから、ｐ4 は、流量
５００ｆｔ3 ／ｍｉｎ（１４ｍ3 ／ｍｉｎ）で、大気圧以下約０．９インチＨ2
０（．２２ｋＰａ）である。
【００２９】 図４において、グラフは、発明者により製作された、フィルターまたはヒータ
ー無しのプロトタイプの混合システムの圧力モデルを示している。流入口減圧度
合いあるいは真空度は、縦座標上にインチＨ2Ｏで示されている。混合システム
流出口の所の流量は、座標横軸上にｆｔ3 ／ｍｉｎで示されている。線１５０は
、試験されるプロトタイプについての発明者により想定された理論的な関係であ
る。プロトタイプに対する諸試験点は、１５２の所に示されている。
ー無しのプロトタイプの混合システムの圧力モデルを示している。流入口減圧度
合いあるいは真空度は、縦座標上にインチＨ2Ｏで示されている。混合システム
流出口の所の流量は、座標横軸上にｆｔ3 ／ｍｉｎで示されている。線１５０は
、試験されるプロトタイプについての発明者により想定された理論的な関係であ
る。プロトタイプに対する諸試験点は、１５２の所に示されている。
【００３０】 ロスの少ない本発明の混合システムでは、ブロア、運動部分あるいは複雑な制
御システム無しで、自動車の排気サンプリングに要求される条件を満たすことが
できる。必要に応じて濾過手段と流量計測手段を含む欠くことのできないサンプ
リングのための構成要素の独特の並置で、試験車両のテールパイプへの吸引ある
いは背圧を最少限度とすることが達成される。
御システム無しで、自動車の排気サンプリングに要求される条件を満たすことが
できる。必要に応じて濾過手段と流量計測手段を含む欠くことのできないサンプ
リングのための構成要素の独特の並置で、試験車両のテールパイプへの吸引ある
いは背圧を最少限度とすることが達成される。
【００３１】 流路の中の構成部品を適切な順序とすることが、好ましい本発明の実施例にお
いて望ましい。希釈空気を、排気ガスと混合される点に導き入れることは、該排
気ガスを濾過して該ガスの流量で計測する必要があるので複雑である。該諸エレ
メントは、車両のテールパイプにおける吸引としてあらわされる圧力降下を作り
出す。該諸エレメントを、希釈空気の通路に馴染む正しい順序に置くことで、該
圧力降下を、最小限度に抑えることができる。流量計測装置の前に大きな濾過領
域を設けることは、流れが混合領域に到達する前に、ロスを生成する流れの減速
を持たせる必要がないことを意味する。
いて望ましい。希釈空気を、排気ガスと混合される点に導き入れることは、該排
気ガスを濾過して該ガスの流量で計測する必要があるので複雑である。該諸エレ
メントは、車両のテールパイプにおける吸引としてあらわされる圧力降下を作り
出す。該諸エレメントを、希釈空気の通路に馴染む正しい順序に置くことで、該
圧力降下を、最小限度に抑えることができる。流量計測装置の前に大きな濾過領
域を設けることは、流れが混合領域に到達する前に、ロスを生成する流れの減速
を持たせる必要がないことを意味する。
【００３２】 平滑進入オリフィス（ＳＡＯ）の出口の所の圧力を回復するための円錐は、綿
密に計算されたものであることが、本発明の好ましい実施例において望ましい。
希釈空気の流れを計測しようとすれば、希釈空気の通路の中に外乱が生じること
になる。ＳＡＯは、該計測を行う正確な手段となる。流路に対する外乱と結果と
して生ずる圧力ロスは、注意深く選択されたゆるやかな漸次拡大角度を有する計
測スロートからの通路中に圧力を回復するための円錐を使用することで最低限度
に抑えられる。
密に計算されたものであることが、本発明の好ましい実施例において望ましい。
希釈空気の流れを計測しようとすれば、希釈空気の通路の中に外乱が生じること
になる。ＳＡＯは、該計測を行う正確な手段となる。流路に対する外乱と結果と
して生ずる圧力ロスは、注意深く選択されたゆるやかな漸次拡大角度を有する計
測スロートからの通路中に圧力を回復するための円錐を使用することで最低限度
に抑えられる。
【００３３】 大きな圧力ロスを伴うことなく空気の流れを曲げることができるより大きな半
径をもつエルボウが、本発明の好ましい実施例において望ましい。実際の構成部
品のレイアウトにおいて、空気の流れを曲げて、構成部品とダクトを、典型的な
試験セルに適合させることが通常必要である。該構造は、曲げの内側の所の分離
からの流れのロスを最小限度に抑えるために、大きな半径をもつエルボウで実施
される。
径をもつエルボウが、本発明の好ましい実施例において望ましい。実際の構成部
品のレイアウトにおいて、空気の流れを曲げて、構成部品とダクトを、典型的な
試験セルに適合させることが通常必要である。該構造は、曲げの内側の所の分離
からの流れのロスを最小限度に抑えるために、大きな半径をもつエルボウで実施
される。
【００３４】 戦略的に排気流入口をエルボウの曲がり個所に置くことが、本発明の好ましい
実施例において望ましい。希釈空気の通路の中に流れる空気が、質量を有してい
るので、流れを曲げるための力を必要とする。通常、該力は、流れの方向を変え
るエルボウの壁により提供される。該現象は、流れの内側と外側との間の圧力差
を生む。特に、エルボウの曲がり部分の外側に、他の圧力ロスの多くを取り消す
ことのできる圧力が上昇する部分が形成される。排気流入口の場所は、該効果を
最大限利用できるように選択される。主パイプと、流入口パイプと曲げ半径の相
対サイズは、該諸効果を最適化し、試験車両の試験で観測された好ましくない圧
力のばらつきを最小限度に抑えるために、流れの予測される動作範囲に従って選
択される。
実施例において望ましい。希釈空気の通路の中に流れる空気が、質量を有してい
るので、流れを曲げるための力を必要とする。通常、該力は、流れの方向を変え
るエルボウの壁により提供される。該現象は、流れの内側と外側との間の圧力差
を生む。特に、エルボウの曲がり部分の外側に、他の圧力ロスの多くを取り消す
ことのできる圧力が上昇する部分が形成される。排気流入口の場所は、該効果を
最大限利用できるように選択される。主パイプと、流入口パイプと曲げ半径の相
対サイズは、該諸効果を最適化し、試験車両の試験で観測された好ましくない圧
力のばらつきを最小限度に抑えるために、流れの予測される動作範囲に従って選
択される。
【００３５】 本発明の実施例に対する多数の設計パラメータが、混合システムアプリケーシ
ョンに基づいて設計を最適化することができる関係を互いに有していることに留
意しなければならない。当業者であれば、設計パラメータの変更を、本発明の範
囲を逸脱することなく行うことができることが分かるはずである。例えば、より
小さな直径のエルボウ・ダクトに対して、エルボウ・ダクトを横断する圧力差は
、同じ流量でより大きい。更に、流量計を経由する圧力ロスが大きい場合に、よ
り高い圧力差が必要なことがある。
ョンに基づいて設計を最適化することができる関係を互いに有していることに留
意しなければならない。当業者であれば、設計パラメータの変更を、本発明の範
囲を逸脱することなく行うことができることが分かるはずである。例えば、より
小さな直径のエルボウ・ダクトに対して、エルボウ・ダクトを横断する圧力差は
、同じ流量でより大きい。更に、流量計を経由する圧力ロスが大きい場合に、よ
り高い圧力差が必要なことがある。
【００３６】 更に、流量計をモニターするトランスデューサの選択次第で、該トランスデュ
ーサのための適切な入力を提供するために、流量計の所でより小さい断面が必要
となることがある。本発明の実施例の一部の設計パラメータは、例示であり、絶
対に完全に網羅された説明を意味するものではない。
ーサのための適切な入力を提供するために、流量計の所でより小さい断面が必要
となることがある。本発明の実施例の一部の設計パラメータは、例示であり、絶
対に完全に網羅された説明を意味するものではない。
【００３７】 更に、エルボウ・ダクトを、エルボウ・ダクトの外側部分に沿ったゲインが、
混合システムの意図されているアプリケーションに充分である限り、如何なる角
度でも曲げることができる。また更に、本発明の実施例に、流量計を必要としな
い在来の混合システムのアプリケーションを使用することができる。該アプリケ
ーションの中では、ダクトに成型されたエルボウのゲインを、流量計無しで、高
い流量でのガス流入口減圧を減らすために利用することができる。
混合システムの意図されているアプリケーションに充分である限り、如何なる角
度でも曲げることができる。また更に、本発明の実施例に、流量計を必要としな
い在来の混合システムのアプリケーションを使用することができる。該アプリケ
ーションの中では、ダクトに成型されたエルボウのゲインを、流量計無しで、高
い流量でのガス流入口減圧を減らすために利用することができる。
【００３８】 更に、エルボウの消極的なゲインで、有効制御ブロア無しの低コストの混合シ
ステムが可能であることが本発明の一義的利点ではあるが、システムの中で圧力
ゲインを提供するために、ブロアを、必要に応じて、使用することができる。例
えば、将来、エルボウ状ダクトからの消極的ゲインが、希望する真空の削減量を
提供しないような過酷な非常に野心的な試験手続を想定することができる。該ア
プリケーションの中では、追加の圧力ゲインを提供するためにブロアを使用しな
がら、エルボウ状ダクトを、ある程度の消極的ゲインを提供するのに使用できる
。
ステムが可能であることが本発明の一義的利点ではあるが、システムの中で圧力
ゲインを提供するために、ブロアを、必要に応じて、使用することができる。例
えば、将来、エルボウ状ダクトからの消極的ゲインが、希望する真空の削減量を
提供しないような過酷な非常に野心的な試験手続を想定することができる。該ア
プリケーションの中では、追加の圧力ゲインを提供するためにブロアを使用しな
がら、エルボウ状ダクトを、ある程度の消極的ゲインを提供するのに使用できる
。
【００３９】 本発明を実施するための最良の形態が、詳しく説明されたが、本発明に関連す
る当業者は、次の特許請求項の中で定義されている本発明を実現するための様々
な他の設計と実施例が分かるはずである。
る当業者は、次の特許請求項の中で定義されている本発明を実現するための様々
な他の設計と実施例が分かるはずである。
【図１】 本発明に従った混合システムである。
【図２】 サンプリングシステムを備えた本発明に従った混合システムである。
【図３】 本発明の混合システムの中の異なる場所の圧力を示している略図である。
【図４】 本発明に従った混合システムのプロトタイプ実施例について、ガス流入口圧力
降下（インチＨ2０）と流量（ｆｔ3 ／ｍｉｎ）の関係を示しているグラフであ
る。
降下（インチＨ2０）と流量（ｆｔ3 ／ｍｉｎ）の関係を示しているグラフであ
る。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１月１６日（２０００．１．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シルビス ウィリアム エム． アメリカ合衆国 ミシガン州48105，アン アーバー，ウォーターシェッド 840 Ｆターム(参考） 2G052 AA02 AB27 AC19 AD02 AD22 AD42 BA03 BA14 CA02 CA11 CA38 DA22 EA03 FB03 FB09 HA15 HA18 HC02 HC25 HC28 JA09
Claims (8)
- 【請求項１】 ガスを希釈するための混合システムであって、 希釈ガスを受け入れるための希釈流入口と、 流体的に該希釈流入口と連結されている第１端部と、外部の機器に接続するた
めの第２端部を有するエルボウ・ダクトであって、該エルボウ・ダクトが、内側
湾曲半径と外側湾曲半径を定めているものと、 ガスを受け入れるためのガス流入口であって、該ガス流入口が、該エルボウ・
ダクトの外側湾曲に沿って、流体的に該エルボウ・ダクトに連結されているもの
と、 から成ることを特徴とする混合システム。 - 【請求項２】 流体的に該希釈流入口と連結されている流入口を有し、また流体的にエルボウ
・ダクト第１端部に連結されている流出口を有する流量計を備えていることを特
徴とする、請求項１に記載されている混合システム。 - 【請求項３】 流量計の流入口が、狭められている部分を画していることと、流量計の流出口
が、出口円錐を画していることを特徴とする、請求項２に記載されている混合シ
ステム。 - 【請求項４】 該出口円錐が、約５度と約１５度との間の出口円錐角度を有していることを特
徴とする、請求項３に記載されている混合システム。 - 【請求項５】 該エルボウ・ダクトが、対直径比が約０．５と約２．５の間の平均湾曲半径を
有し、また約４５度と約１８０度の間の曲がりを有していることを特徴とする、
請求項１に記載されている混合システム。 - 【請求項６】 希釈流入口に、希釈ガスを濾過するためのフィルターを備えていることを特徴
とする、請求項１に記載されている混合システム。 - 【請求項７】 希釈流入口に、希釈ガスを加熱するためのヒーターを備えていることを特徴と
する、請求項１に記載されている混合システム。 - 【請求項８】 ガスを希釈するための混合システムであって、 希釈ガスを受け入れるための希釈流入口と、 流体的に該希釈流入口と連結されている第１端部と、第２端部を有するエルボ
ウ・ダクトであって、該エルボウ・ダクトが、内側湾曲半径と外側湾曲半径を定
めているものと、 ガスを受け入れるためのガス流入口であって、該ガス流入口が、該エルボウ・
ダクトの外側湾曲に沿って、流体的に該エルボウ・ダクトに連結されているもの
と、 該エルボウ・ダクト第２端部流出口に接続されているサンプリングシステムと
、 から成ることを特徴とする混合システム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/105,350 | 1998-06-26 | ||
| US09/105,350 US6122980A (en) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | Mixing system |
| PCT/US1999/014524 WO2000000806A1 (en) | 1998-06-26 | 1999-06-25 | Mixing system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002519663A true JP2002519663A (ja) | 2002-07-02 |
| JP4176308B2 JP4176308B2 (ja) | 2008-11-05 |
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ID=22305326
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000557128A Expired - Lifetime JP4176308B2 (ja) | 1998-06-26 | 1999-06-25 | 混合システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6122980A (ja) |
| JP (1) | JP4176308B2 (ja) |
| DE (1) | DE19983309T1 (ja) |
| GB (1) | GB2353861B (ja) |
| WO (1) | WO2000000806A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010015846A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Suzuki Motor Corp | 燃料電池システムの排気装置 |
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| US20050252547A1 (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for liquid chemical delivery |
| US20100260892A1 (en) | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Nestec S.A. | Mixing nozzle fitments |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE2205712A1 (de) * | 1972-02-08 | 1973-08-23 | Fritz Prof Dr Rer Nat Voegtle | Vorrichtung zur durchfuehrung chemischer komponenten-reaktionen nach dem verduennungsprinzip |
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| JPS5974407A (ja) * | 1982-10-22 | 1984-04-26 | Babcock Hitachi Kk | 微粉炭の燃焼方法および装置 |
| FR2565293B1 (fr) * | 1984-06-04 | 1986-10-17 | Aerospatiale | Ensemble dilueur-deviateur de jet pour turbomoteur d'aerodyne |
| DE3433090A1 (de) * | 1984-09-08 | 1986-03-20 | Heinz Dipl.-Ing. 2900 Oldenburg Struß | Vorrichtung zur verstaerkung des schornsteinzuges |
| US4823591A (en) * | 1987-11-05 | 1989-04-25 | Horiba Instruments Incorporated | Calibration method for exhaust mass flow measuring system |
| US5077016A (en) * | 1988-09-16 | 1991-12-31 | Michigan Consolidated Gas Company | Apparatus for producing gas-air concentrations |
| JPH0621555B2 (ja) * | 1989-02-27 | 1994-03-23 | 神鋼電機株式会社 | 脱硝装置におけるアンモニア混合装置 |
| US5060984A (en) * | 1991-01-22 | 1991-10-29 | Hammertek Corporation | Short radius, low wear elbow |
| DE19631922C2 (de) * | 1995-08-07 | 2003-12-04 | Mitsubishi Motors Corp | Abgasmeßvorrichtung |
-
1998
- 1998-06-26 US US09/105,350 patent/US6122980A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-06-25 WO PCT/US1999/014524 patent/WO2000000806A1/en active Application Filing
- 1999-06-25 DE DE1999183309 patent/DE19983309T1/de not_active Ceased
- 1999-06-25 GB GB0030551A patent/GB2353861B/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-25 JP JP2000557128A patent/JP4176308B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010015846A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Suzuki Motor Corp | 燃料電池システムの排気装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| GB2353861B (en) | 2002-05-08 |
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| US6122980A (en) | 2000-09-26 |
| GB0030551D0 (en) | 2001-01-31 |
| GB2353861A (en) | 2001-03-07 |
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