JP2008215840A - Exhaust gas analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス分析計に関し、特に排気管から排出される排ガスをリアルタイムで直接測定する排ガス分析計に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas analyzer, and more particularly to an exhaust gas analyzer that directly measures exhaust gas discharged from an exhaust pipe in real time.
この種の排ガス分析計としては、例えば特許文献１に示すように、排気管に光照射部及び光検出部を含む測定ユニットを装着固定して測定するものがある。このものは、排気管に固定されるアダプタ管（特許文献１においてサンプルガス流路を形成する管）に直接光照射部及び光検出部などが設けられている（特許文献１の図２参照）。 As this type of exhaust gas analyzer, for example, as shown in Patent Document 1, there is one that performs measurement by mounting and fixing a measurement unit including a light irradiation part and a light detection part on an exhaust pipe. In this device, a direct light irradiation part, a light detection part, etc. are provided in an adapter pipe (the pipe forming the sample gas flow path in Patent Document 1) fixed to the exhaust pipe (see FIG. 2 of Patent Document 1). .
しかしながら、排気管を通る排ガスや排気管の温度は通常約２００℃〜４００℃、あるいはこれ以上の高温となるので、上記の場合には、光照射部及び光検出部などを構成する光源（例えばＬＥＤ）や光検出器（例えばフォトダイオード）等は、排気管及び排ガスからの温度影響を受け、誤動作や故障を引き起こし易くなる等の問題が生じてしまう。
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、排気管からの排ガスを直接測定する際において、排気管及び排ガスから光照射部及び光検出部等へ与える温度影響を可及的に小さくすることをその主たる所期課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems all at once, and in directly measuring the exhaust gas from the exhaust pipe, the temperature effect on the light irradiation unit, the light detection unit, etc. from the exhaust pipe and the exhaust gas. The main goal is to make the size as small as possible.
すなわち本発明に係る排ガス分析計は、排気管の径方向外方に離間して配置され、当該排気管の開口側端部に固定される内筒と、前記内筒の径方向外方に離間して配置され、当該内筒に固定される外筒と、前記外筒に取り付けられて、前記排気管から排出される排ガスに検査光を照射する光照射部と、前記外筒に取り付けられて、前記排ガスからの散乱光及び／又は透過光を検出する光検出部と、を具備し、前記内筒の取付側端部（上流側端部）において、前記内筒と前記排気管との間が閉塞していることを特徴とする。 That is, the exhaust gas analyzer according to the present invention is spaced apart radially outward of the exhaust pipe, and is spaced apart from the inner cylinder fixed to the opening side end of the exhaust pipe and radially outward of the inner cylinder. An outer cylinder fixed to the inner cylinder, a light irradiation unit attached to the outer cylinder and irradiating the exhaust gas discharged from the exhaust pipe with inspection light, and attached to the outer cylinder And a light detection unit for detecting scattered light and / or transmitted light from the exhaust gas, and at a mounting side end (upstream side end) of the inner cylinder, between the inner cylinder and the exhaust pipe Is blocked.
このようなものであれば、光照射部及び光検出部が取り付けられている外筒と、排気管との間に内筒を設け、しかも、排気管と内筒とを離間して配置し、内筒と外筒とを離間して配置しているため、排気管及び排ガスから外筒への伝熱を小さくすることができる。したがって、排気管及び排ガスから受ける光照射部及び光検出部等への温度影響を可及的に小さくすることができる。また、外部の空気が排ガスに混ざることが無く、排ガスが希釈されて測定誤差が発生することを防止することができる。 If this is the case, an inner cylinder is provided between the outer tube to which the light irradiation unit and the light detection unit are attached and the exhaust pipe, and the exhaust pipe and the inner cylinder are spaced apart from each other, Since the inner cylinder and the outer cylinder are spaced apart, heat transfer from the exhaust pipe and the exhaust gas to the outer cylinder can be reduced. Therefore, the temperature effect on the light irradiation part, the light detection part and the like received from the exhaust pipe and the exhaust gas can be minimized. In addition, external air is not mixed with the exhaust gas, and it is possible to prevent a measurement error from occurring due to dilution of the exhaust gas.
また、前記内筒と前記外筒との間が両端部において開口していることが特に望ましい。これならば、内筒と外筒との間に外部の空気が流入することによって、内筒から外筒への熱伝導を小さくするとともに、内筒及び外筒を冷却することができる。 Further, it is particularly desirable that an opening is formed at both ends between the inner cylinder and the outer cylinder. If this is the case, external air flows between the inner cylinder and the outer cylinder, so that heat conduction from the inner cylinder to the outer cylinder can be reduced, and the inner cylinder and the outer cylinder can be cooled.
前記内筒の排ガス排出側端部（下流側端部）が、前記外筒の排ガス排出側端部（下流側端部）と面一又はそれよりも前方（排ガス下流側）に延出していることが望ましい。これならば、排気管から排出された排ガスは、内筒のみに接触して、外筒に接触しないので、排ガスから外筒への伝熱を一層低減することができ、その結果、光照射部及び光検出部に与える温度影響を低減することができる。 An exhaust gas discharge side end portion (downstream end portion) of the inner cylinder extends flush with an exhaust gas discharge side end portion (downstream side end portion) of the outer cylinder or forward (exhaust gas downstream side). It is desirable. In this case, since the exhaust gas discharged from the exhaust pipe contacts only the inner cylinder and does not contact the outer cylinder, heat transfer from the exhaust gas to the outer cylinder can be further reduced, and as a result, the light irradiation unit In addition, the temperature effect on the light detection unit can be reduced.
内筒の具体的な実施の態様としては、前記内筒が、前記外筒に取り付けられた光照射部及び光検出部に対応する部分に貫通孔を有し、その貫通孔内に光照射部の先端部と光検出部の先端部が配置されていることが望ましい。 As a specific embodiment of the inner cylinder, the inner cylinder has a through hole in a portion corresponding to the light irradiation unit and the light detection unit attached to the outer cylinder, and the light irradiation unit is in the through hole. It is desirable that the front end portion of the light detection portion and the front end portion of the light detection portion are disposed.
内筒から光照射部及び光検出部への温度影響を小さくするためには、前記光照射部の先端部及び前記光検出部の先端部が、前記貫通孔内に配置され、当該先端部と貫通孔とが耐熱部材により封止されていることが望ましい。また、これにより、内筒及び外筒の間を流れる空気が貫通孔を通って内筒内に流入することを防ぐことができる。 In order to reduce the temperature effect from the inner tube to the light irradiation unit and the light detection unit, the tip of the light irradiation unit and the tip of the light detection unit are disposed in the through hole, It is desirable that the through hole is sealed with a heat-resistant member. Moreover, this can prevent the air flowing between the inner cylinder and the outer cylinder from flowing into the inner cylinder through the through hole.
さらに、排気管、排ガス及び内筒から外筒への伝熱を小さくするためには、前記光照射部が、検査光を照射する光源と、当該光源と排ガスとの間に設けられる光透過窓と、当該光透過窓の排ガス側にパージエアを供給するパージエア供給部とを備え、前記光検出部が、散乱光及び／又は透過光を検出する光検出器と、当該光検出器と排ガスとの間に設けられる光透過窓と、当該光透過窓の排ガス側にパージエアを供給するパージエア供給部と備えていることが望ましい。 Furthermore, in order to reduce heat transfer from the exhaust pipe, the exhaust gas, and the inner cylinder to the outer cylinder, the light irradiation unit includes a light source that irradiates inspection light, and a light transmission window provided between the light source and the exhaust gas. And a purge air supply unit that supplies purge air to the exhaust gas side of the light transmission window, wherein the light detection unit detects a scattered light and / or transmitted light, and the light detector and the exhaust gas. It is desirable to include a light transmission window provided therebetween and a purge air supply unit for supplying purge air to the exhaust gas side of the light transmission window.
このように構成した本発明によれば、排気管からの排ガスを直接測定する際において、排気管及び排ガスから光照射部及び光検出部等への温度影響を可及的に小さくすることができる。 According to the present invention configured as described above, when directly measuring the exhaust gas from the exhaust pipe, the temperature influence from the exhaust pipe and the exhaust gas to the light irradiation unit, the light detection unit, and the like can be minimized. .
以下に、本発明の一実施形態に係る排ガス分析計１について、図面を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態に係る排ガス分析計１の模式的構成図である。図２は、排ガス分析計１の測定ユニット２の縦断面図であり、図３は、測定ユニット２のＡ−Ａ線断面図であり、図４は、測定ユニット２のＢ−Ｂ線断面図である。 Hereinafter, an exhaust gas analyzer 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the exhaust gas analyzer 1 according to the present embodiment. 2 is a longitudinal sectional view of the measuring unit 2 of the exhaust gas analyzer 1, FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of the measuring unit 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB of the measuring unit 2. It is.
＜装置構成＞
本実施形態に係る排ガス分析計１は、図１に示すように、車両１０の内燃機関（エンジン）１１に連結された排気管１２から排出される排ガス中の、例えば粒子状物質（ＰＭ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）等の含有成分を分析する車載型のものである。
<Device configuration>
As shown in FIG. 1, the exhaust gas analyzer 1 according to the present embodiment includes, for example, particulate matter (PM) in exhaust gas discharged from an exhaust pipe 12 connected to an internal combustion engine (engine) 11 of a vehicle 10. It is a vehicle-mounted type that analyzes components such as carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen oxide (NO x ), and hydrocarbon (HC).
具体的に、このものは、前記排気管１２の開口側端部１２Ａに装着される測定ユニット２と、この測定ユニット２を安定的に制御するとともにこの測定ユニット２からの測定信号を演算装置９に出力するコントローラ８と、前記測定信号を受信して、演算処理を行い、排ガス中の含有成分の濃度等の分析を行う演算装置９とを備えている。なお、コントローラ８及び演算装置９は車内に搭載されている。 Specifically, this includes a measurement unit 2 attached to the opening-side end 12A of the exhaust pipe 12, a stable control of the measurement unit 2, and a measurement signal from the measurement unit 2 as an arithmetic unit 9 And a calculation device 9 that receives the measurement signal, performs calculation processing, and analyzes the concentration of components contained in the exhaust gas. The controller 8 and the arithmetic unit 9 are mounted in the vehicle.
以下、測定ユニット２について、図２、図３、図４を参照して詳述する。 Hereinafter, the measurement unit 2 will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3, and 4.
測定ユニット２は、特に図２に示すように、排気管１２の開口側端部１２Ａに固定される内筒３と、当該内筒３に固定される外筒４と、当該外筒４に取り付けられる光照射部５及び光検出部６とを備えている。 As shown in FIG. 2 in particular, the measurement unit 2 is attached to the inner cylinder 3 fixed to the opening side end portion 12A of the exhaust pipe 12, the outer cylinder 4 fixed to the inner cylinder 3, and the outer cylinder 4. The light irradiation unit 5 and the light detection unit 6 are provided.
以下、各部３〜６について説明する。 Hereinafter, each part 3-6 is demonstrated.
内筒３は、両端に開口を有し、その内径が排気管１２の外径よりも大きい円筒であり、排気管１２の径方向外方に離間して排気管１２と略同軸上に配置され、当該排気管１２の開口側端部１２Ａに着脱自在に固定されるものである。また、内筒３は、排気管１２から排出される排ガスを流通させる排ガス通路を形成するものである。 The inner cylinder 3 is a cylinder having openings at both ends and an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe 12, and is disposed substantially coaxially with the exhaust pipe 12 so as to be spaced radially outward of the exhaust pipe 12. The exhaust pipe 12 is detachably fixed to the opening side end 12A. Further, the inner cylinder 3 forms an exhaust gas passage through which the exhaust gas discharged from the exhaust pipe 12 is circulated.
内筒３の取付側端部３Ａ（上流側端部（車両１０の移動方向側の端部））は、内筒３と排気管１２との間が閉塞するようにしている。 An attachment side end 3A (upstream end (end on the moving direction side of the vehicle 10)) of the inner cylinder 3 is closed between the inner cylinder 3 and the exhaust pipe 12.
具体的には、内筒３の取付側端部３Ａには、排気管１２の外径よりも小さい開口を形成する鍔部３１１を備えた弾性を有する閉塞部材３１が設けられている。つまり、内筒３が排気管１２に取り付けられると、閉塞部材３１の鍔部３１１が弾性変形して、排気管１２の外側周面１２０１に密着して、排気管１２の外側周面１２０１と内筒３の内側周面３０１との間が閉塞することになる。これにより、車両１０走行中であっても、外部の空気（外気）が内筒３内に流入せず、内筒３内には排ガスのみが流れるので、排ガスが外気により希釈されることがない。 Specifically, the attachment side end 3 </ b> A of the inner cylinder 3 is provided with an elastic closing member 31 having a flange 311 that forms an opening smaller than the outer diameter of the exhaust pipe 12. That is, when the inner cylinder 3 is attached to the exhaust pipe 12, the flange portion 311 of the closing member 31 is elastically deformed and is in close contact with the outer peripheral surface 1201 of the exhaust pipe 12, so The space between the inner peripheral surface 301 of the cylinder 3 is closed. Thereby, even when the vehicle 10 is traveling, external air (outside air) does not flow into the inner cylinder 3 and only the exhaust gas flows into the inner cylinder 3, so that the exhaust gas is not diluted by the outside air. .
また、内筒３の側周壁には、後述する光照射部５の先端部５Ａと光検出部６の先端部６Ａが配置される貫通孔３２が設けられている。 Further, a through-hole 32 in which a distal end portion 5A of the light irradiation unit 5 and a distal end portion 6A of the light detection unit 6 which will be described later are disposed is provided on the side peripheral wall of the inner cylinder 3.
さらに、内筒３は、図４に示すように、内筒３本体を排気管１２に固定するための固定部３４を備えている。固定部３４は、耐熱材料からなる排気管押さえ３４１と、当該排気管押さえ３４１を内筒３に対して移動させる固定ボルト３４２とを有している。また、固定部３４は、図４に示すように、円周方向に１２０℃間隔で３箇所設けるようにしている。また、軸方向に２列設けるようにしている。つまり、計６箇所で内筒３を排気管１２に固定する構成としている。なお、図２及び図３においては、省略している。 Further, as shown in FIG. 4, the inner cylinder 3 includes a fixing portion 34 for fixing the inner cylinder 3 main body to the exhaust pipe 12. The fixing portion 34 has an exhaust pipe presser 341 made of a heat-resistant material and a fixing bolt 342 that moves the exhaust pipe presser 341 relative to the inner cylinder 3. Moreover, as shown in FIG. 4, the fixing | fixed part 34 is provided in three places with a 120 degreeC space | interval in the circumferential direction. Also, two rows are provided in the axial direction. That is, the inner cylinder 3 is fixed to the exhaust pipe 12 at a total of six locations. In FIG. 2 and FIG. 3, it is omitted.
外筒４は、図２、図３に示すように、両端に開口を有し、その内径が内筒３の外径よりも大きい円筒であり、内筒３の径方向外方に離間して内筒３及び外筒４と略同軸上に配置され、当該内筒３に固定されるものである。また、排ガス排出側端部４Ｂは、内筒の排ガス排出側端部３Ｂと面一又はこれよりも排ガス上流側にある。これにより、外筒４の内周面４０１は排ガスに臨まない構造、つまり、排ガスと接触しない構造としている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the outer cylinder 4 is a cylinder having openings at both ends, the inner diameter of which is larger than the outer diameter of the inner cylinder 3, and is spaced radially outward of the inner cylinder 3. The inner cylinder 3 and the outer cylinder 4 are arranged substantially coaxially and fixed to the inner cylinder 3. Further, the exhaust gas discharge side end 4B is flush with the exhaust gas discharge side end 3B of the inner cylinder or on the exhaust gas upstream side. Thereby, the inner peripheral surface 401 of the outer cylinder 4 has a structure that does not face the exhaust gas, that is, a structure that does not contact the exhaust gas.
そして、外筒４と内筒３との間が両端部において開口するようにしている。これにより、車両１０が走行することにより、内筒３と外筒４との間に外気が流入して、内筒３及び外筒４を自動的に冷却することができる。 The outer cylinder 4 and the inner cylinder 3 are opened at both ends. Thereby, when the vehicle 10 travels, outside air flows between the inner cylinder 3 and the outer cylinder 4, and the inner cylinder 3 and the outer cylinder 4 can be automatically cooled.
また、外筒４は、光照射部５及び光検出部６が取り付けられる取付孔４１を備えており、後述する光照射部５及び光検出部６が取り付けられる。本実施形態においては、後述するように光照射部５と第１光検出部６Ａが対向する位置に取り付けられ、また第２光検出部６Ｂが光射出方向から所定角度傾いた位置に配置されるので、それらの位置にそれぞれ取付孔４１が設けられている。 Moreover, the outer cylinder 4 is provided with the attachment hole 41 to which the light irradiation part 5 and the light detection part 6 are attached, and the light irradiation part 5 and the light detection part 6 which are mentioned later are attached. In the present embodiment, as will be described later, the light irradiating unit 5 and the first light detecting unit 6A are attached at positions facing each other, and the second light detecting unit 6B is disposed at a position inclined by a predetermined angle from the light emitting direction. Therefore, the attachment hole 41 is provided in those positions, respectively.
さらに、外筒４は、外筒４本体を内筒３に固定するための固定部４２を備えている。この固定部４２は、前記内筒３に設けた固定部３４と同様の構成であり、耐熱材料からなる内筒押さえ４２１と、当該内筒押さえ４２１を外筒４に対して移動させる固定ボルト４２２とを有している。なお、図３においては、省略している。 Further, the outer cylinder 4 includes a fixing portion 42 for fixing the main body of the outer cylinder 4 to the inner cylinder 3. The fixing portion 42 has the same configuration as the fixing portion 34 provided on the inner cylinder 3, and an inner cylinder presser 421 made of a heat-resistant material and a fixing bolt 422 that moves the inner cylinder presser 421 with respect to the outer cylinder 4. And have. In FIG. 3, this is omitted.
固定部４２の内筒押さえ４２１は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド（Poly phenylene sulfide））、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン（Poly Ether Ether
Ketone））や、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン（Poly Tetra Fluoro Ethylene））等の耐熱樹脂から形成されており、内筒３から外筒４への熱伝導が小さくなるようにしている。
For example, PPS (Poly phenylene sulfide), PEEK (Poly Ether Ether Ketone (Poly Ether Ether Ether)
Ketone)) and PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylene), etc., and the heat conduction from the inner cylinder 3 to the outer cylinder 4 is reduced.
このとき、内筒３の排ガス排出側端部３Ｂ（下流側端部（車両１０の移動方向と反対側の端部））が、外筒４の排ガス排出側端部４Ｂと面一となるようにしている。つまり、外筒４が排気管１２から排出される排ガスと直接接触しない構造とし、内筒３のみが排ガスと直接接触する構造としている。これにより、外筒４に排ガスが接触することによる外筒４の温度上昇を低減することができる。 At this time, the exhaust gas discharge side end 3B (downstream side end (end opposite to the moving direction of the vehicle 10)) of the inner cylinder 3 is flush with the exhaust gas discharge side end 4B of the outer cylinder 4. I have to. That is, the outer cylinder 4 is configured not to be in direct contact with the exhaust gas discharged from the exhaust pipe 12, and only the inner cylinder 3 is configured to be in direct contact with the exhaust gas. Thereby, the temperature rise of the outer cylinder 4 by the exhaust gas contacting the outer cylinder 4 can be reduced.
光照射部５は、外筒４に取り付けられて、前記排気管１２から排出される排ガスに検査光Ｌａを照射するものである。具体的に、光照射部５は、検査光Ｌａを照射する光源５１と、当該光源５１と排ガスとの間に設けられる光透過窓５２と、当該光透過窓５２の排ガス側にパージエアを供給するパージエア供給部５３と、それらを有するハウジング５４と、を備えている。そして、ハウジング５４が、外筒４の取付孔４１に固定されることにより、光照射部５は、排気管１２の中心軸Ｃに対して垂直に取り付けられて、排気管１２の中心軸Ｃに対して垂直に検査光Ｌａを照射する。 The light irradiation unit 5 is attached to the outer cylinder 4 and irradiates the inspection light La to the exhaust gas discharged from the exhaust pipe 12. Specifically, the light irradiation unit 5 supplies the purge air to the light source 51 that irradiates the inspection light La, the light transmission window 52 provided between the light source 51 and the exhaust gas, and the exhaust gas side of the light transmission window 52. A purge air supply unit 53 and a housing 54 having them are provided. The housing 54 is fixed to the mounting hole 41 of the outer cylinder 4, so that the light irradiation unit 5 is mounted perpendicularly to the central axis C of the exhaust pipe 12, and is attached to the central axis C of the exhaust pipe 12. On the other hand, the inspection light La is irradiated vertically.
光源５１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、光源ホルダ５５によってハウジング５４内に配置される。光透過窓５２は、光源５１からの光Ｌａを平行光にして前方に導くコリメータレンズ等である。 The light source 51 is a light emitting diode (LED), for example, and is disposed in the housing 54 by the light source holder 55. The light transmission window 52 is a collimator lens or the like that guides light La from the light source 51 to parallel light.
パージエア供給部５３は、ハウジング５４において、光透過窓５２の前方の側壁に設けられたパージエア導入ポート５３１と、ハウジング５４内部に形成されるパージエア通路５３２と、当該パージエア通路５３２の端部に設けられたハニカムパイプ５３３と、からなる。ハニカムパイプ５３３は、ハウジング５４の先端部に設けられる。このように構成したパージエア供給部５３において、ハニカムパイプ５３３には、排ガスが希釈されて測定結果に影響を及ぼさない範囲の流量、例えば６Ｌ／ｍｉｎのパージガスを流すようにしている。これにより、排ガスが光照射部５内に流入することを防ぐことができるだけでなく、パージエアによって光照射部５の温度上昇を防ぐこともできる。具体的には、約２０℃程度の温度低下を実現できる。 The purge air supply unit 53 is provided in the housing 54 at a purge air introduction port 531 provided on the front side wall of the light transmission window 52, a purge air passage 532 formed in the housing 54, and an end of the purge air passage 532. Honeycomb pipe 533. The honeycomb pipe 533 is provided at the distal end portion of the housing 54. In the purge air supply unit 53 configured as described above, a flow rate in a range where the exhaust gas is diluted and does not affect the measurement result, for example, 6 L / min of purge gas is allowed to flow through the honeycomb pipe 533. Thereby, not only can the exhaust gas flow into the light irradiation unit 5 but also the temperature of the light irradiation unit 5 can be prevented from being increased by the purge air. Specifically, a temperature drop of about 20 ° C. can be realized.
また、光照射部５が外筒４に取り付けられた状態において、光照射部５の先端部５Ａは、外筒４の側周壁から内側（内筒３側）に突出する構造となる。また、その先端部５Ａは、内筒３の貫通孔３２内に配置され、光照射部５の先端面５Ａ１が内筒３内（排ガス通路）に臨む構造となる。このような構成により、車両１０が走行することにより、外気が内筒３と外筒４との間に流入して、光照射部５の先端部５Ａが冷却される。 Further, in a state in which the light irradiation unit 5 is attached to the outer cylinder 4, the distal end portion 5 </ b> A of the light irradiation unit 5 has a structure that protrudes inward (inner cylinder 3 side) from the side peripheral wall of the outer cylinder 4. Further, the front end portion 5A is disposed in the through hole 32 of the inner cylinder 3, and the front end surface 5A1 of the light irradiation unit 5 faces the inner cylinder 3 (exhaust gas passage). With such a configuration, when the vehicle 10 travels, outside air flows between the inner cylinder 3 and the outer cylinder 4, and the tip portion 5 </ b> A of the light irradiation unit 5 is cooled.
このとき、貫通孔３２と、光照射部５の先端部５Ａとの間に形成される間隙を封止するために柔軟性を有する断熱部材７を設けている。この断熱部材７はシリコンから形成されており、内筒３の外側周面３０２に貫通孔３２を囲むように固定されている。 At this time, the heat insulating member 7 having flexibility is provided in order to seal a gap formed between the through hole 32 and the distal end portion 5 </ b> A of the light irradiation unit 5. The heat insulating member 7 is made of silicon, and is fixed to the outer peripheral surface 302 of the inner cylinder 3 so as to surround the through hole 32.
光検出部６は、前記外筒４に取り付けられて、前記排ガスからの散乱光Ｌｃ及び透過光Ｌｂを検出するものであり、本実施形態では、主として透過光Ｌｂを検出する第１光検出部６Ａと、主として散乱光Ｌｃを検出する第２光検出部６Ｂとを備えている。以下、特に示す場合を除いて、第１光検出部６Ａ及び第２光検出部６Ｂを区別することなく説明する。 The light detector 6 is attached to the outer cylinder 4 and detects the scattered light Lc and the transmitted light Lb from the exhaust gas. In the present embodiment, the first light detector mainly detects the transmitted light Lb. 6A and a second light detection unit 6B that mainly detects the scattered light Lc. Hereinafter, unless specifically indicated, the first light detection unit 6A and the second light detection unit 6B will be described without distinction.
各光検出部６Ａ、６Ｂは、透過光Ｌｂ又は散乱光Ｌｃを検出する光検出器６１と、当該光検出器６１と排ガスとの間に設けられる光透過窓６２と、当該光透過窓６２の排ガス側にパージエアを供給するパージエア供給部６３と、それらを有するハウジング６４と、を備えている。なお、パージエア供給部６３は、前記光照射部５のパージエア供給部５３と同様の構成である。 Each of the light detection units 6A and 6B includes a light detector 61 that detects the transmitted light Lb or the scattered light Lc, a light transmission window 62 provided between the light detector 61 and the exhaust gas, and the light transmission window 62. A purge air supply unit 63 for supplying purge air to the exhaust gas side and a housing 64 having them are provided. The purge air supply unit 63 has the same configuration as the purge air supply unit 53 of the light irradiation unit 5.
そして、第１光検出部６Ａは、そのハウジング６４が、外筒４の取付孔４１に固定されることにより、排気管１２の中心軸Ｃに対して垂直に、かつ、光照射部５と直線上に対向する位置に取り付けられ、排ガスからの透過光Ｌｂを検出する。一方、第２光検出部６Ｂは、そのハウジング６４が、外筒４の取付孔４１に取り付けられることにより、排気管１２の中心軸Ｃに対して垂直に、かつ、検査光Ｌａから所定角度傾いた位置（検査光Ｌａの光路から所定角度傾いた光路上の位置）に取り付けられる。 The first light detection unit 6 </ b> A has a housing 64 fixed to the mounting hole 41 of the outer cylinder 4, so that the first light detection unit 6 </ b> A is perpendicular to the central axis C of the exhaust pipe 12 and straight with the light irradiation unit 5. It is attached at a position facing upward, and detects transmitted light Lb from the exhaust gas. On the other hand, the housing 64 of the second light detection unit 6B is attached to the attachment hole 41 of the outer cylinder 4 so that it is perpendicular to the central axis C of the exhaust pipe 12 and inclined at a predetermined angle from the inspection light La. (The position on the optical path inclined by a predetermined angle from the optical path of the inspection light La).
光検出器６１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）であり、検出器ホルダ６５によってハウジング６４内に配置される。光透過窓６２は、透過光Ｌｂ又は散乱光Ｌｃを光検出器６１に集光するコリメータレンズ等である。 The photodetector 61 is, for example, a photodiode (PD), and is arranged in the housing 64 by a detector holder 65. The light transmission window 62 is a collimator lens or the like that collects the transmitted light Lb or scattered light Lc on the photodetector 61.
また、光検出部６が外筒４に取り付けられた状態において、前述した光照射部５と同様に、光検出部６の先端部６Ａは、外筒４の側周壁から内側（内筒３側）に突出する構造となる。また、その先端部６Ａは、内筒３の貫通孔３２内に配置され、光検出部６の先端面６Ａ１が内筒３内（排ガス通路）に臨む構造となる。このような構成により、車両１０が走行することにより、外気が内筒３と外筒４との間に流入して、光検出部６の先端部６Ａが冷却される。なお、貫通孔３２と、光検出部６の先端部６Ａとの間に形成される間隙を封止するために柔軟性を有する断熱部材７を設けているのは、前記光照射部５と同様である。 Further, in the state where the light detection unit 6 is attached to the outer cylinder 4, the front end portion 6 </ b> A of the light detection unit 6 is located on the inner side (inner cylinder 3 side) from the side peripheral wall of the outer cylinder 4 in the same manner as the light irradiation unit 5 described above. ) Protruding structure. Further, the tip portion 6A is arranged in the through hole 32 of the inner cylinder 3, and the tip surface 6A1 of the light detection portion 6 faces the inner cylinder 3 (exhaust gas passage). With such a configuration, when the vehicle 10 travels, outside air flows between the inner cylinder 3 and the outer cylinder 4, and the tip portion 6 </ b> A of the light detection unit 6 is cooled. It is to be noted that a flexible heat insulating member 7 is provided in order to seal a gap formed between the through hole 32 and the front end portion 6A of the light detection unit 6 as in the case of the light irradiation unit 5. It is.
次に、このように構成した排ガス分析計１を用いたシミュレーション結果を図５に示す。本シミュレーションにおいて、ハニカムパイプ５３３、６３３の長さを９ｍｍ、排ガス温度を４００℃、車速を０ｋｍ／ｈ、固定部３４、４２をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした。また、内筒３と側周壁の排ガスとの境界温度条件は、周囲温度４００℃、熱伝導率ｈ＝５０Ｗ／ｍ２ ℃とした。 Next, a simulation result using the thus configured exhaust gas analyzer 1 is shown in FIG. In this simulation, the lengths of the honeycomb pipes 533 and 633 were 9 mm, the exhaust gas temperature was 400 ° C., the vehicle speed was 0 km / h, and the fixing portions 34 and 42 were stainless steel (SUS304). The boundary temperature conditions between the inner cylinder 3 and the exhaust gas on the side peripheral wall were an ambient temperature of 400 ° C. and a thermal conductivity h = 50 W / m 2 ° C.
この図５から分かるように、排ガス温度が４００℃の場合であっても、外筒４は約１４８℃〜１５０℃まで温度を抑えることができる（図５の横断面図（１）部分、縦断面図（４）部分）。また、光照射部５又は光検出部６は、約１４５℃〜１４８℃まで温度を抑えることができる（図５の縦断面図（１）部分〜（３）部分）。 As can be seen from FIG. 5, even when the exhaust gas temperature is 400 ° C., the temperature of the outer cylinder 4 can be suppressed to about 148 ° C. to 150 ° C. (the cross-sectional view (1) portion of FIG. Surface view (4) part). Moreover, the light irradiation part 5 or the light detection part 6 can suppress temperature to about 145 to 148 degreeC (longitudinal sectional view (1) part-(3) part of FIG. 5).
また、外筒４の固定部４２に異なる材料を用いた場合の比較結果を以下の表に示す。このとき、固定部４２にステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を用いた場合の各部分の温度は、実測値であり、固定部４２の内筒押さえ４２１にＰＰＳを用いた場合の各部分の温度は、シミュレーション値である。また、表中の（ア）〜（オ）は、図６に示す部分である。 Further, the following table shows the comparison results when different materials are used for the fixing portion 42 of the outer cylinder 4. At this time, the temperature of each part when stainless steel (SUS304) is used for the fixing part 42 is an actual measurement value, and the temperature of each part when PPS is used for the inner cylinder presser 421 of the fixing part 42 is a simulation. Value. In addition, (a) to (e) in the table are parts shown in FIG.
この表から分かるように、いずれの場合にも、排気管１２から受ける温度影響を抑えることができ、光照射部５及び光検出部６の温度を最高使用温度以下に低減することができることが分かる。 As can be seen from this table, in any case, it is possible to suppress the temperature effect received from the exhaust pipe 12, and to reduce the temperature of the light irradiation unit 5 and the light detection unit 6 below the maximum use temperature. .
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る排ガス分析計１によれば、光照射部５及び光検出部６が取り付けられている外筒４と、排気管１２との間に内筒３を設けているので、排気管１２及び排ガスから外筒４への伝熱を小さくすることができる。しかも、排気管１２と内筒３とを離間して配置し、さらに内筒３と外筒４とを離間して配置しているため、排気管１２からの熱を外筒４に伝わりにくくすることができる。したがって、光照射部５及び光検出部６等が、排気管１２及び排ガスから受ける温度影響を可及的に小さくすることができる。
<Effect of this embodiment>
According to the exhaust gas analyzer 1 according to the present embodiment configured as described above, the inner tube 3 is provided between the outer tube 4 to which the light irradiation unit 5 and the light detection unit 6 are attached and the exhaust pipe 12. Therefore, heat transfer from the exhaust pipe 12 and the exhaust gas to the outer cylinder 4 can be reduced. In addition, since the exhaust pipe 12 and the inner cylinder 3 are arranged apart from each other, and the inner cylinder 3 and the outer cylinder 4 are arranged apart from each other, heat from the exhaust pipe 12 is hardly transmitted to the outer cylinder 4. be able to. Therefore, the temperature influence which the light irradiation part 5, the light detection part 6, etc. receive from the exhaust pipe 12 and waste gas can be made as small as possible.
さらに、冷却効果に関して言うと、内筒３と外筒４との間に外部からの外気が流入することによって、内筒３から外筒４への熱伝導を小さくすることができるとともに、内筒３及び外筒４を冷却することができる。同時に、外筒４から内部に突出している光照射部５のハウジング５４及び光検出部６のハウジング６４が、内筒３と外筒４との間に流入した外気により冷却されるので、一層の冷却効果を得ることができる。 Further, regarding the cooling effect, the outside air from the outside flows between the inner cylinder 3 and the outer cylinder 4, thereby reducing the heat conduction from the inner cylinder 3 to the outer cylinder 4. 3 and the outer cylinder 4 can be cooled. At the same time, the housing 54 of the light irradiating unit 5 and the housing 64 of the light detecting unit 6 projecting inward from the outer cylinder 4 are cooled by the outside air flowing between the inner cylinder 3 and the outer cylinder 4, so that A cooling effect can be obtained.
また、排気管１２から排出された排ガスは、内筒３のみに接触して、外筒４に接触することがないので、外筒４への伝熱を一層低減することができ、その結果、光照射部５及び光検出部６に与える温度影響を低減することができる。 Further, since the exhaust gas discharged from the exhaust pipe 12 contacts only the inner cylinder 3 and does not contact the outer cylinder 4, heat transfer to the outer cylinder 4 can be further reduced, and as a result, The temperature influence on the light irradiation unit 5 and the light detection unit 6 can be reduced.
さらに、内筒３の貫通孔３２と光照射部５の先端部５Ａ及び光検出部６の先端部６Ａとの間が、耐熱部材７によって封止されているので、内筒３から光照射部５及び光検出部６への伝熱を抑え温度影響を小さくすることができる。 Furthermore, since the space between the through hole 32 of the inner cylinder 3 and the front end part 5A of the light irradiation unit 5 and the front end part 6A of the light detection unit 6 is sealed by the heat-resistant member 7, the light irradiation unit 5 and the light detection part 6 can be suppressed, and the temperature effect can be reduced.
加えて、排気管１２と内筒３との間が閉塞されているので、外気が排ガスに流入することが無く、排ガスが希釈されて測定誤差が発生することを防止することができる。 In addition, since the space between the exhaust pipe 12 and the inner cylinder 3 is closed, the outside air does not flow into the exhaust gas, and it is possible to prevent a measurement error from occurring due to dilution of the exhaust gas.
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。以下の説明において前記実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment. In the following description, the same reference numerals are given to members corresponding to the above-described embodiment.
例えば、前記実施形態では、車載型のものであったが、シャーシダイナモやエンジンダイナモを用いる等の場合には、定置型でも良い。 For example, in the above-described embodiment, the vehicle-mounted type is used. However, when a chassis dynamo or an engine dynamo is used, a stationary type may be used.
また、外筒４の形状は、外気が内筒３との間に流入しやすい形状としても良い。例えば、外筒４の排気管１２側端部の開口をその他の部分の径よりも大きく形成しても良い。 The shape of the outer cylinder 4 may be a shape in which outside air easily flows into the inner cylinder 3. For example, the opening at the end of the outer cylinder 4 on the exhaust pipe 12 side may be formed larger than the diameter of the other part.
さらに、光照射部５及び光検出部６の対（中心線Ｃに対して向かい合う光照射部５と光検出部６との組み合わせ）を複数設け、異なる成分を同時に測定することができようにしても良い。 Furthermore, a plurality of pairs of the light irradiation unit 5 and the light detection unit 6 (a combination of the light irradiation unit 5 and the light detection unit 6 facing the center line C) are provided so that different components can be measured simultaneously. Also good.
その上、パージエア供給部５３、６３におけるハニカムパイプ５３３、６３３は、多孔を有する多孔板であっても良い。 In addition, the honeycomb pipes 533 and 633 in the purge air supply units 53 and 63 may be perforated plates having perforations.
加えて、内筒３の排ガス排出側端部３Ｂが、外筒４の排出側端部４Ｂよりも延出するようにしても良い。 In addition, the exhaust gas discharge side end 3B of the inner cylinder 3 may extend beyond the discharge side end 4B of the outer cylinder 4.
その他、前述した実施形態や変形実施形態の一部又は全部を適宜組み合わせてよいし、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, some or all of the above-described embodiments and modified embodiments may be combined as appropriate, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. .
１ ・・・排ガス分析計
１２ ・・・排気管
１２Ａ・・・開口側端部
２ ・・・測定ユニット
３ ・・・内筒
３Ａ ・・・取付側端部
３Ｂ ・・・排ガス排出側端部
３２ ・・・貫通孔
４ ・・外筒
４Ｂ ・・・排ガス排出側端部
５ ・・・光照射部
５１ ・・・光源
５２ ・・・光透過窓
５３ ・・・パージエア供給部
５Ａ ・・・光照射部の先端部
Ｌａ ・・・検査光
Ｌｂ ・・・透過光
Ｌｃ ・・・散乱光
６ ・・・光検出部
６１ ・・・光検出器
６２・・・・光透過窓
６３ ・・・パージエア供給部
６Ａ ・・・前記光検出部の先端部
６Ａ ・・・第１光検出部
６Ｂ ・・・第２光検出部
７ ・・・耐熱部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exhaust gas analyzer 12 ... Exhaust pipe 12A ... Opening side edge part 2 ... Measurement unit 3 ... Inner cylinder 3A ... Mounting side edge part 3B ... Exhaust gas discharge side edge part 32 ・ ・ ・ Through hole 4 ・ ・ ・ Outer cylinder 4 </ b> B ・ ・ ・ Exhaust gas discharge side end ・ ・ ・ Light irradiation part 51 ・ ・ ・ Light source 52 ・ ・ ・ Light transmission window 53 ・ ・ ・ Purge air supply part 5 </ b> A Light irradiation part tip part La ... inspection light Lb ... transmitted light Lc ... scattered light 6 ... light detection part 61 ... light detector 62 ... light transmission window 63 ... Purge air supply part 6A ... tip part 6A of the light detection part ... first light detection part 6B ... second light detection part 7 ... heat resistant member
Claims (6)
前記内筒の径方向外方に離間して配置され、当該内筒に固定される外筒と、
前記外筒に取り付けられて、前記排気管から排出される排ガスに検査光を照射する光照射部と、
前記外筒に取り付けられて、前記排ガスからの散乱光及び／又は透過光を検出する光検出部と、を具備し、
前記内筒の取付側端部において、前記内筒と前記排気管との間が閉塞している排ガス分析計。 An inner cylinder that is spaced apart radially outward of the exhaust pipe and is fixed to the opening side end of the exhaust pipe;
An outer cylinder that is spaced apart radially outward of the inner cylinder and is fixed to the inner cylinder;
A light irradiation unit attached to the outer cylinder and irradiating inspection light to the exhaust gas discharged from the exhaust pipe;
A light detection unit attached to the outer cylinder and detecting scattered light and / or transmitted light from the exhaust gas,
An exhaust gas analyzer in which a gap between the inner cylinder and the exhaust pipe is closed at an attachment side end of the inner cylinder.
前記光検出部が、散乱光及び／又は透過光を検出する光検出器と、当該光検出器と排ガスとの間に設けられる光透過窓と、当該光透過窓の排ガス側にパージエアを供給するパージエア供給部と備えている請求項１、２、３、４又は５記載の排ガス分析計。 The light irradiator comprises a light source for irradiating inspection light, a light transmission window provided between the light source and the exhaust gas, and a purge air supply unit for supplying purge air to the exhaust gas side of the light transmission window,
The light detection unit detects scattered light and / or transmitted light, a light transmission window provided between the light detector and the exhaust gas, and supplies purge air to the exhaust gas side of the light transmission window The exhaust gas analyzer according to claim 1, further comprising a purge air supply unit.
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