JP2853603B2 - 定流量サンプリング装置 - Google Patents

定流量サンプリング装置

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JP2853603B2
JP2853603B2 JP9408795A JP9408795A JP2853603B2 JP 2853603 B2 JP2853603 B2 JP 2853603B2 JP 9408795 A JP9408795 A JP 9408795A JP 9408795 A JP9408795 A JP 9408795A JP 2853603 B2 JP2853603 B2 JP 2853603B2
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龍三 加納
幹彦 鈴木
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種自動車の排出ガス
中の悪臭物質、特に吸着性の高い試料ガスのサンプリン
グ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車から排出される排気ガス中の有害
成分を測定する技術としていわゆるCVS法がある。こ
のCVS法とは図4に示すように、モータ30を用いて
ファン31を廻し、空気取り入れ口32から希釈用空気
を取り入れるとともに、自動車テールパイプ34から排
気ガスを引き入れ、先ず空気フィルタ33から取り入れ
た希釈空気をポンプ36により粒子フィルタ35を通し
て希釈空気試料バッグ37に校正用として集め、続いて
自動車テールパイプ34から引き入れた排気ガスを熱交
換器40で一定温度とした後、容積型ポンプ42により
フィルタ41を通し希釈された排気ガスを排気試料バッ
グ43に集めて分析する方法である。この図で、39と
45は電磁弁、38と44は流量計である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来のCVS法
のような排気ガス分析装置では、排気ガスを試料バッグ
に集めてサンプリングするため、吸着性のあるガス、例
えば、炭化水素類、アルデヒド類、アルコール類等は、
試料バッグに吸着し測定できないという欠点があった。
また、試料バッグにサンプリングした後、分析機器に導
入する操作を手動で行う必要があり手間がかかると共に
操作中にサンプリングガスが漏れる等の問題点があっ
た。
【0004】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたものであって、吸着性の高い排気ガスのサンプリ
ングを短時間で簡単に行うことができるとともに、再現
性良く自動分析することができる定流量サンプリング装
置を提供することを目的とする。
【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、本願の請求項1の発明は、分岐部を有しガス流量調
整弁と該分岐部の背圧を調整する背圧調整弁及びポンプ
を配置したガス採取ラインと、マスフローコントローラ
を配置し前記ガス採取ラインの分岐部から採取した試料
ガスをガス収容タンクへ送るラインと、前記ガス収容タ
ンク内の圧力を検出する圧力検出器と該ガス収容タンク
内を真空引きする真空ポンプとを配置したラインと、エ
ア弁を配置し一定の内圧に達した前記ガス収容タンクか
ら試料ガスを分析機器へ送るラインとを備え、前記ガス
採取ラインと、試料ガスをガス収容タンクへ送るライン
と、ガス収容タンク内を真空引きする真空ポンプを配置
したラインと、ガス収容タンクから試料ガスを分析機器
へ送るラインとを、前記ポンプと真空ポンプとを除き、
恒温槽に収容したことを特徴とする。
【0006】また、本願の請求項2の発明は、請求項1
の発明において、ガス採取ラインと試料ガスをガス収容
タンクへ送るラインとガス収容タンク内を真空引きする
真空ポンプを配置したラインとガス収容タンクから試料
ガスを分析機器へ送るライン等におけるすべての動作を
演算処理装置によりシーケンス制御することを特徴とす
る。
【0007】
【作用】本願の発明の作用を、添付した図1のラインの
記号を付して説明すると、次のように動作する。
【0008】先ず、スイッチボタンを押してスタート信
号を[ON」とすると、高温ポンプ5が作動してガス取
り入れ口2よりガスが恒温槽1内のガス採取ラインAに
導入される。また、ラインDの真空ポンプ21も作動し
て、ガス収容球形タンク16内をほぼ真空とする。
【0009】次に、ガス収容球形タンク16内がほぼ真
空となると、排気ガス採取準備が終了する。準備が完了
した後、スタート信号によりガス採取ラインAの分岐部
aから排気ガスはラインBを経由してガス収容タンク1
6に採取収容される。そして、自動分析計からの準備完
了信号を確認した後、ガス収容タンク16の内圧により
試料ガスを分析機器へ送るラインCを介して排気ガスを
自動分析計に送り出す。
【0010】排気ガスを自動分析計に送り出したらこの
ラインCのガス送りを停止して一回目の分析は終了し、
必要なら次の分析に入る。これらの動作は自動的に行わ
れる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例について図面を
参照して説明する。図1はこの発明にかかる定流量サン
プリング装置の構成部品とその流路配管図である。この
定流量サンプリング装置の主要な構成部品及びこれらの
配管はステンレス製の恒温槽1に収納されるが、該恒温
槽1の内部は通常120℃に保たれている(但し、この
温度は変更することが可能である)。
【0012】ガス入口2から導入される排気ガスはステ
ンレス製のフィルタ3(10μ)とフィルタ4(2μ)
でダスト除去される。次に、この排気ガスは試料通過部
分が加熱された高温ポンプ5で吸引され、キャピラリ7
とバッファタンク8と背圧調整弁9及びバイパス流量計
10を通りドレイントラップ11より外部へ排出され
る。このラインをガスラインAとする。なお、ニードル
バルブ6はポンプ流量を調整するのに使用される。
【0013】a部はガスラインAの分岐部となってお
り、該a部は前記背圧調整弁9により1.0〜1.2 kgf/cm
2 に加圧されている。この圧力は圧力計12で監視する
ようにしてある。また、前記a部の上流にあるキャピラ
リ7と下流にあるバッファタンク8とは、a部でのポン
プによる圧力の脈動を防止するためのものである。
【0014】次に、前記分岐部a部の下流にはエア弁1
3と流量計14及びマスフローコントローラ15とが配
置され、排気ガス収容タンクであるステンレス製の球形
タンク16に接続配管されている。このラインをガスラ
インBとする。なお、これは重要なことであるが、前記
球形タンク16を球形としたのは採取されるサンプルガ
スの濃度を均一化しやすくするためである。即ち、実験
の結果、採取した排気ガスを球形タンク16に収容すれ
ば、内部空間のどこからサンプルガスを取り出してもほ
ぼ平均的濃度となるからである。また、該球形タンク1
6内の圧力は圧力検出器17により内部圧力が検出され
るようになっている。
【0015】前記球形タンク16からは、エア弁18と
ニードルバルブ19を介して該球形タンク16内の排気
ガスを自動分析機器(自動ガスクロマトグラフ、具体的
には計量バルブ)へ送り出す。このラインをガスライン
Cとする。
【0016】更に、前記球形タンク16からは、エア弁
20を介して真空ポンプ21により該球形タンク16内
のガスを排出するためのラインがある。このラインをガ
スラインDとする。
【0017】次に、前記分岐部a部の下流のガスライン
Aのバッファタンク8の前の管路とガスラインCのエア
弁18とニードルバルブ19との間の管路とは、エア弁
22を配置した管路で連結されている。このラインをバ
イパスラインEとする。また、ガスラインBのエア弁1
3と流量計14との間の管路にはエア弁23を配置した
管路に点検用ガス入口24が配置されている。
【0018】なお、前記ガスラインAのフィルタ4とキ
ャピラリ7との管路途中に別途エア弁25と26を配置
して配管されたラインは、前記恒温槽1の内部の管路を
パージするためのラインである。このラインをパージラ
インFとする。
【0019】この発明にかかる定流量サンプリング装置
の主要部は以上のような構成になっており、この装置は
演算処理装置(CPU)によるシーケンス制御により自
動的に作動させる。
【0020】次に、排気ガスのサンプリングから自動分
析終了までのその作用について図3のフローチャート図
を参照して説明する。
【0021】(1)先ず、スイッチボタンを押してスタ
ート信号を「ON」とすると、エア弁20が「開」とな
り、高温ポンプ5が作動し、更に真空ポンプ21が作動
して、球形タンク16内を1mmHg以下まで吸引して内部
ガスを排出する(1、2、3)。
【0022】(2)球形タンク16内が1mmHg以下にな
ると、エア弁20が「閉」となる。また、排気ガスはガ
スラインAを約 1.0〜1.5 1/min で流れる。そして、排
気ガス採取準備完了の信号が「ON」となる(4)。
【0023】(3)排気ガスを採取する時には、サンプ
リングスタート信号によりエア弁13が「開」となり、
任意の時間(モード運転の運転時間)で排気ガスが前記
球形タンク16に採取される(5、6)。このときの流
量と時間の関係の例は図2に示すような関係になってい
る。即ち、採取時間を10分間にしたい場合は流量を20
0ml/min にすれば良く、採取時間を20分にしたい場合
は流量を100ml/min にすれば良い。採取流量はマスフロ
ーコントローラ15で決定してサンプリング時間を決め
れば良い。なお、このとき球形タンク16内の圧力が
0.6〜0.8 kgf/cm2でサンプリングが終了するように設定
し、サンプリングが完了すればエア弁13は「閉」とな
り、圧力の上・下限警報装置も「OFF」となる。球形
タンク16内圧力に異常があればサンプリング異常警報
が「ON」となり、そこで試料の採取は停止される
(7、8、9、10、11、12)。
【0024】(4)自動分析計からの準備完了信号を確
認した後、エア弁18を「開」として、球形タンク16
の内圧により排気ガスを自動分析計に送り出す(13、
14、15)。
【0025】(5)排気ガスを自動分析計に送り出した
らエア弁18を「閉」として一回目の分析は終了し(1
6)、必要なら次の分析に入る。 以上の操作は自動的に行われる。
【0026】次の「表1」はモード運転時のメタノール
自動車排気ガス中の吸着性ガスを、この発明にかかる装
置でサンプリングして測定した値と米国のFederal Regi
sterで規定された方法による測定値との比較を示す。両
方法は10%以内で実用上問題のない程度に一致してい
る。
【0027】実験に使用した供試エンジンは水冷4気
筒、排気量2000cc、燃料はM85である。
【0028】
【表1】 なお、水吸収法とDNPH法は米国Federal Registerに
よって決められた方法である。
【0029】この発明では上記したように、装置内に点
検用ガス入口24と球形タンク16のバイパスラインE
が設けられており、標準ガスによるサンプリング装置内
の校正や直接サンプルを自動分析計に流して、サンプル
ガスの瞬時値を求めることもできる。そして、測定終了
後は装置内部への試料ガスの吸着を除去するため、恒温
槽1を180℃に上げてサンプリング用管路全体を清浄
な空気でパージラインFによりパージすることができる
ようになっている。
【0030】この発明の一実施例は以上のようである
が、更に変形実施例も可能である。例えば、各部の設定
圧力、流量、温度等は勿論変更しても良い。サンプルガ
ス捕集用のタンクは球形タンク16としたが、内部をな
るべく均一濃度とするような攪拌装置を設ければ他の形
状であっても良い。なお、この定流量サンプリング装置
は、自動車の排気ガスをサンプリングし分析装置へ送る
ためだけでなく、他のガスのサンプリングにも使用する
ことができることは勿論である。
【0031】
【発明の効果】この発明にかかる定流量サンプリング装
置は以上詳述したような構成としたので、従来正確に分
析できなかった吸着性の高い排気ガスを再現性良く自動
分析することができる。特に、モード運転に対応した平
均サンプリングを精度良く行うことができる。また、従
来長時間かかっていた吸着性ガスのサンプリングを短時
間で簡単に行うことができるし、この装置によれば排気
ガスの全自動分析を短時間に繰り返して行うことができ
るなど従来にない優れた特有の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の定流量サンプリング装置の構成部品と
その流路配管を示す図である。
【図2】排気ガスを採取するときの採取流量と採取時間
の関係の例を示す図である。
【図3】排気ガスのサンプリングから自動分析終了まで
のフローチャートを示す図である。
【図4】従来の自動車排気ガスの分析法であるCVS法
を用いるときの装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
1…… 高温槽 2…… 排
気ガス入口 5…… 高温ポンプ 7…… キ
ャピラリ 8…… バッファタンク 9…… 背
圧調整弁 10、14…… 流量計 12…… 圧
力計 13、18、20、…… エア弁 15……マス
フローコントローラ 16…… 球形タンク 17……
圧力検出器 21…… 真空ポンプ 24……
点検用ガス入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−128582(JP,A) 特開 昭60−263831(JP,A) 特開 昭61−116638(JP,A) 特開 昭60−73336(JP,A) 特開 昭54−1096(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 1/22 - 1/24 G01N 1/00 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分岐部を有しガス流量調整弁と該分岐部
    の背圧を調整する背圧調整弁及びポンプを配置したガス
    採取ラインと、マスフローコントローラを配置し前記ガ
    ス採取ラインの分岐部から採取した試料ガスをガス収容
    タンクへ送るラインと、前記ガス収容タンク内の圧力を
    検出する圧力検出器と該ガス収容タンク内を真空引きす
    る真空ポンプとを配置したラインと、エア弁を配置し一
    定の内圧に達した前記ガス収容タンクから試料ガスを分
    析機器へ送るラインとを備え、前記ガス採取ラインと、
    試料ガスをガス収容タンクへ送るラインと、ガス収容タ
    ンク内を真空引きする真空ポンプを配置したラインと、
    ガス収容タンクから試料ガスを分析機器へ送るラインと
    を、前記ポンプと真空ポンプとを除き、恒温槽に収容し
    たことを特徴とする定流量サンプリング装置。
  2. 【請求項2】 ガス採取ラインと試料ガスをガス収容タ
    ンクへ送るラインとガス収容タンク内を真空引きする真
    空ポンプを配置したラインとガス収容タンクから試料ガ
    スを分析機器へ送るライン等におけるすべての動作を演
    算処理装置によりシーケンス制御することを特徴とする
    請求項1記載の定流量サンプリング装置。
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CN107490644B (zh) * 2017-09-25 2020-12-08 北京鹏宇昌亚环保科技有限公司 一种应用于气相色谱仪的自动标定装置及气相色谱仪

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