JP2004205253A

JP2004205253A - 排ガス希釈装置

Info

Publication number: JP2004205253A
Application number: JP2002371920A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Yamagishi; 豊山岸; Satoshi Otsuki; 聡大槻; Keizo Inoguchi; 恵三猪口
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】ディーゼルエンジンからのＰＭサンプルと希釈用空気の混合を環状プレートの下流側で急速に均一にできる排ガス希釈装置を提供する。
【解決手段】排ガスＧが流れる排気管と、前記排ガスＧを、周面に設けた空気吸入部５から吸入される吸入空気Ｗで希釈する断面円形の希釈トンネル４と、上流側が排気管に挿入接続され下流側が希釈トンネル４の一端から希釈トンネル４の中心軸上Ｆに位置するよう希釈トンネル４に挿入接続された排ガス採取管３とを備え、排ガス採取管３の回りで下流側開口端１１および空気吸入部５間に、環状プレート１２に対向するよう直角な方向に設置させた状態で、吸入空気Ｗの流れを整流しうる整流板１６を設けてある。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばディーゼルエンジン排ガスを吸入空気で希釈する排ガス希釈装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献】特開２０００−３２９６６７号公報
例えばディーゼルエンジン排ガス中に含まれるＰＭ（Particulate Matter、すす等の微粒子状物質）をフィルタで捕集してＰＭを定量分析するのに、排ガスを吸入空気で希釈する排ガス希釈装置が用いられる。
【０００３】
従来この種の排ガス希釈装置として、図６および図７に示すように、断面円形の希釈トンネル５２内にオリフィス５５を有する環状プレート５４を設置したものがある。これは、排気管から排ガス採取管５１によってサンプリングされた排ガスＧと希釈用空気Ｗを環状プレート５４の下流側で急速に、つまり、環状プレート５４の下流側でも環状プレート５４にできるだけ近い位置（例えば図６における環状プレート５４の位置Ｈから下流に距離Ｋだけ離れた位置Ｉ）で混合させるためである。
【０００４】
しかし、図６に示すように、排ガス採取管５１の下流側５１ａから流入する排ガスＧと、希釈用空気Ｗがオリフィス５５の直前において、垂直に衝突するため、オリフィス５５を通過した排ガスＧと希釈用空気Ｗの混合ガスの流れ方向が安定せず、希釈トンネル５２の壁面に衝突し、ＰＭの形成や濃度分布に悪影響を与えることがある。
【０００５】
このように、環状プレート５４を用いて排ガスＧと希釈用空気Ｗを環状プレート５４の下流側においてできるだけ早く混合させるタイプの従来の排ガス希釈装置では、空気Ｗと排ガスＧの混合状態が均一になる位置が実際の混合位置Ｉから下流に距離Ｍだけ離れた位置Ｊとなる。つまり、混合位置Ｉでは、空気Ｗと排ガスＧが不均一に混合しており、下流の位置Ｊでないと均一に混合しない。このように、空気Ｗと排ガスＧの混合状態ができるだけ早く均一にならない分、下流のフィルタで捕集されるＰＭ生成にバラツキを生じる結果となり、データが安定しないという不都合があった。
【０００６】
このような不都合を解消するために、図８に示すように、排ガス採取管の下流側開口端および空気吸入部間に、前記環状プレートに対向するよう前記直角な方向に設置させた状態で、吸入空気の流れを整流しうる多孔質の拡散板Ａを設ける手法がある。これによって、拡散板を透過した希釈用空気の流れが、中心軸に対して軸対象かつ同心円状に整流されるため、整流された空気と排ガスを中心軸に対して軸対象かつ同心円状に混合することが可能である。
【０００７】
しかしながら、このような多孔質の拡散板Ａは、長期にわたって使用をした場合、希釈用空気等にごく少量含まれているダストなどの成分が原因となって、空気を十分に通さなくなる可能性があり、また、希釈用空気を大量に流す場合などにより拡散板Ａ上流側の圧力が通常以上に高圧になったときに、このような多孔質の拡散板Ａが高圧によって破損する恐れがある。
【０００８】
本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、ディーゼルエンジンからのＰＭサンプルと希釈用空気の混合を環状プレートの下流側で均一にする機能を長期間にわたって使用可能にすることができる排ガス希釈装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、この発明は、排ガスが流れる排気管と、前記排ガスを、周面に設けた空気吸入部から吸入される吸入空気で希釈する断面円形の希釈トンネルと、上流側が排気管に挿入接続され下流側が希釈トンネルの一端から希釈トンネルの中心軸上に位置するよう希釈トンネルに挿入接続された排ガス採取管とを備え、更に、この排ガス採取管の下流側において希釈トンネル内の排ガスの流れ方向に直角な方向にオリフィスを有する環状プレートを設け、前記空気吸入部を前記排ガス採取管の下流側開口端より上流側に設ける一方、前記オリフィスを中心軸上に位置させ、吸入空気と前記排ガスを前記環状プレートの下流側で混合させる排ガス希釈装置において、前記希釈トンネルの壁面と、排ガス採取管との間に、希釈空気の流れを一様にするための整流手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、前記整流手段が、排ガス採取管と平行に設けられていることを特徴としている。これによって、希釈トンネル内で希釈用空気と排ガスが混合された後、環状プレートを通過する混合ガスが平行な流れとなって排出される。
【発明の実施の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１、図２は、ディーゼルエンジン排ガス中のＰＭをフィルタ重量法により測定する装置に適用されるこの発明の第１の実施形態を示す。
【００１３】
図１、図２において、１は例えば自動車に搭載されるディーゼルエンジン、２はこれに連なる排気管である。３は排気管２に挿入接続され、排気管２中を流れるディーゼルエンジン排ガスＧをサンプリングするためのプローブとしての排ガス採取管で、その下流側はサンプリングされた排ガスＧを希釈する希釈トンネル４に接続されている。５はこの希釈トンネル４の周面Ｔに設けた希釈用空気Ｗの吸入部、６は希釈用空気Ｗの供給管である。なお、排ガス採取管の内径、外径は、全長にわたり一定である。
【００１４】
なお、前記排ガス採取管３の内面は、通常表面に窪みや突起等の凹凸があり、この凹凸部分に採取対象のＰＭが侵入しやすい。このため、排ガス採取管３を加熱などした際に内面に付着したＰＭがＳＯＯＴ（すす）として析出するため、データが不安定になりがちである。そのため、前記排ガス採取管３の内面は鏡面仕上げなどの処理を行い、ＰＭが付着しにくくする対策をとるのが好ましい。
【００１５】
また、排ガスＧ中のＰＭを採取するため、希釈トンネル４から全量採取したサンプルガスＳ中に含まれるＰＭを捕集するためのフィルタ７をサンプルガス流路８に設けている。前記フィルタ７の下流には、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９と、測定精度の高い流量計、例えばベンチュリ計１０とがこの順に設けられている。
【００１６】
更に、希釈トンネル４は断面円形で、排ガス採取管３の上流側は排気管２に挿入接続される一方、排ガス採取管３の下流側は希釈トンネル４の一端から希釈トンネル４の中心軸Ｆ上に位置するよう希釈トンネル４に挿入接続されている。１１は排ガス採取管３の下流側開口端である。なお、Ｚは、サンプルガス流路８に接続される、希釈トンネル４の出口端（他端）の位置を示している。
【００１７】
１２は、オリフィス１３を有する環状プレートで、希釈トンネル４内に設置されている。すなわち、この環状プレート１２を、希釈トンネル４内の排ガスＧの流れ方向（Ｘ方向）に直角な方向（Ｙ方向）に設けている。
【００１８】
前記吸入部５は希釈トンネル４の周面Ｔに設けられているが、その位置は排ガス採取管３の下流側開口端１１より上流側に設けられている。
【００１９】
また、前記オリフィス１３は中心軸Ｆ上に位置している。そして、この実施形態では、オリフィス１３の内径Ｒが排ガス採取管３の外径ｒより小に設定されている。よって、オリフィス１３および前記下流側開口端１１の間に隙間１４を有する。
【００２０】
１６は、例えばＳＵＳ製よりなる整流板で、排ガス採取管３の外径に平行となるように設けられている。なお、この整流板１６は、希釈用空気の供給管６よりも上流側より形成されている。これによって、供給管６の流れ方向（排ガス採取管に対して垂直な方向）平行となっている希釈用空気の供給管６より供給される希釈空気Ｗの流れが、容易に排ガス採取管に対して平行な流れと修正されるようになる。
【００２１】
本発明の構成により、下流のフィルタ７で捕集されるＰＭ生成にバラツキを生じるのを回避でき、安定したデータを得ることができる。
【００２２】
図３は、希釈トンネル４の内部の断面図で、排ガス採取管３の周囲に整流板１６が設けられている様を示している。この整流板１６は、真っ直ぐな断面を有する板でもよいが、図３に示すように、排ガス採取管の外壁（もしくは希釈トンネル４の内壁）に沿うように多少のカーブを有するような断面を有していてもよい。もしくは、図４に示すように、希釈トンネル４の内壁および排ガス採取管３の外壁のほぼ中間に位置するように円形の断面を有する整流板４を設けてもよい。この場合、希釈用空気Ｗが、排ガス採取管３を流れる排ガスＧと実質的に平行な流れになるため、より効果的である。
【００２３】
図５は、周面Ｔに２個の希釈用空気Ｗ吸入部５，５を設け、これらに希釈用空気Ｗの供給管６，６をそれぞれ取付け、均一性を更に向上できるようにしたこの発明の第２の実施形態である。なお、図５において、図１、図２に示した符号と同一のものは、同一または相当物である。このような実施例においては、供給管６、６から流入される希釈用空気が、希釈トンネルのどの位置から流入されても、同一の効果が得られるようにするために、図４に示したような、断面が円形である整流板４を用いるのが好ましい。
【００２４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明は、整流板などの整流手段を、排ガス採取管と平行に設けることによって、環状プレートの上流側で、希釈用空気の流れの速度分布を均一にし、希釈用空気の流れを排ガス採取管を流れる排ガスと平行な状態に整えることができ、オリフィスを通過した排ガス（例えばＰＭサンプル）と希釈用空気の混合を環状プレートの下流側で急速に均一にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を用いたＰＭ測定装置を示す全体構成説明図である。
【図２】上記実施形態を示す要部構成説明図である。
【図３】本発明の実施形態に用いる排ガス採取管の断面を表す一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に用いる排ガス採取管の断面の他の例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態を用いたＰＭ測定装置を示す全体構成説明図である。
【図６】従来の実施形態の要部を表す要部構成説明図である。
【図７】従来の他の実施形態の要部を表す要部構成説明図である。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン、２…排気管置、３…排ガス採取管、４…希釈トンネル、５…空気吸入部、１１…下流側開口端、１２…環状プレート、１３…オリフィス、１４…隙間、１６…整流手段、Ｆ…中心軸、Ｗ…希釈用空気、Ｇ…排ガス、Ｔ…希釈トンネルの周面

Claims

排ガスが流れる排気管と、前記排ガスを周面に設けた空気吸入部から吸入される吸入空気で希釈する断面円形の希釈トンネルと、上流側が排気管に挿入接続され下流側が希釈トンネルの一端から希釈トンネルの中心軸上に位置するよう希釈トンネルに挿入接続された排ガス採取管とを備え、更に、この排ガス採取管の下流側において希釈トンネル内の排ガスの流れ方向に直角な方向にオリフィスを有する環状プレートを設け、前記空気吸入部を前記排ガス採取管の下流側開口端より上流側に設ける一方、前記オリフィスを中心軸上に位置させ、吸入空気と前記排ガスを前記環状プレートの下流側で混合させる排ガス希釈装置において、前記希釈トンネルの壁面と、排ガス採取管との間に、希釈空気の流れを一様にするための整流板を設けたことを特徴とする排ガス希釈装置。
前記整流板が、排ガス採取管と平行に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス希釈装置。