JP4056657B2 - 流量設定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば定容量希釈方式のガスサンプリング装置におけるガス流路に介装される臨界流れベンチュリを備えた流量設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の排ガス中に含まれる有害成分の量を測定する際、定容量希釈方式のガスサンプリング装置が用いられる。このようなガスサンプリング装置の構成例を図８に示している。図のように、自動車１の排気マフラに接続されるこのサンプリング装置２は、エアー導入管３を備える混合部４と、臨界流れベンチュリ５と、吸引ブロア６とを順次設けて構成されている。
【０００３】
自動車１からの排ガスは、エアー導入管３からフィルター７を通して導入される空気によって希釈されるが、排ガス流量が増減すると、これに伴って希釈空気流量も増減し、この希釈空気流量と排ガス流量との和が、臨界流れベンチュリ５の臨界流量に維持されるように構成されている。このように、臨界流れベンチュリ５によって得られる一定流量の排ガスと空気との混合ガスから、一部がサンプリング配管８を通して採取され、図示しないガス分析装置で有害成分量が測定される。
【０００４】
ところで、上記の臨界流れベンチュリ５によって設定される流量は、自動車のエンジンの大きさ、すなわち排気量に応じて変更する必要があり、このために、臨界流れベンチュリ５を交換することが必要になる。そこで、このような臨界流れベンチュリ５の交換作業を容易に行えるようにしたベンチュリ交換装置が、特許公報第２６８９２４２号に開示されている。その装置では、図９に示すように、臨界流れベンチュリ５１が、導入部５１ａ・スロート部５１ｂ・圧力回復部５１ｃに分割形成され、導入部５１ａは、伸縮自在なベローズ５２を介してガス導入配管５３に接続される一方、圧力回復部５１ｃは、吸引ブロア５４が接続されたガス導出配管５５に固定されている。
【０００５】
そして、圧力回復部５１ｃの上端側の領域を左右に移動可能な台車５６が設けられ、この台車５６上に、臨界流量の異なる複数のスロート部５１ｂ…が並設されている。これらスロート部５１ｂ…は、両端にエアーシリンダ５７・５７が取付けられた保持架台５８に固定されている。
【０００６】
この構成によれば、台車５６を左右に移動させて所望の臨界流量を有するスロート部５１ｂを圧力回復部５１ｃ上に位置させ、次いで、エアーシリンダ５７・５７によって保持架台５８を下降させることによって、上記スロート部５１ｂの下端が圧力回復部５１ｃの上端に嵌着される。次いで、ベローズ５２の周囲に設けられているエアーシリンダ５９を作動してこのベローズ５２を伸長させる操作、すなわち、導入部５１ａを下降させる操作が行われて、この導入部５１ａの下端がスロート部５１ｂの上端に嵌着される。
【０００７】
これにより、所望の臨界流量を有する臨界ベンチュリ５１が介装されたガス流路が形成される。また、設定流量の変更は、それまで連結されていたスロート部５１ｂを上記とは逆の手順で外し、その後、台車５６を移動させて所望の臨界流量のスロート部５１ｂを圧力回復部５１ｃ上に位置させて上記同様の操作を行うことによって行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の装置では、例えばスロート部５１ｂの本数が４本であれば設定流量の切替え数も４となり、この切替え数をさらに多くしようとすると、これに伴ってスロート部５１ｂの本数を多くすることが必要となって、装置が大型化する。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、装置の大型化を招来することなく、設定流量の切替え数をより多くすることが可能な流量設定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の流量設定装置は、ガス流量を設定するための臨界流れベンチュリを複数備える流量設定装置であって、
各ベンチュリの上流側と下流側とにそれぞれ箱体で囲われた分岐部と合流部とを設け、これら分岐部と合流部との間に各ベンチュリを互いに並列に接続すると共に、各ベンチュリを通して分岐部から合流部に至る分岐流路をそれぞれ開閉する開閉手段を設け、
前記開閉手段が、シリンダロッドの先端側にベンチュリを通しての流路方向に沿って往復動する弁体を備え、ストローク空間を前記合流部内とするシリンダでそれぞれ形成されるとともに、前記合流部内には各シリンダロッドと弁体だけが位置するように配設され、ガス導出配管が合流部の側壁面に接続されるとともに、開弁状態での弁体をガス導出配管の開口位置よりも低い位置で保持するような構成とすることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、各開閉手段によって分岐流路の開閉切替えを行うことで、分岐部と合流部とが、まず１本のベンチュリによって相互に連通した状態とすることができ、さらに、複数のベンチュリによって相互に連通した状態とすることもできる。前者の場合の設定流量は、各ベンチュリの個々の臨界流量で与えられ、また、後者の場合は、各ベンチュリの臨界流量を相互に加えた流量となる。したがって、切替え得る設定流量の数をベンチュリの本数よりも多くすることができるので、大型化を極力抑えて、より多くの設定流量の切替え可能な装置とすることができる。
【００１２】
また、各開閉手段を、ベンチュリを通しての流路方向に沿って往復動する弁体をシリンダロッドの先端側に備えたシリンダでそれぞれ形成していることによって、例えば開閉手段としてバタフライバルブを用いる構成に比べ、特に各分岐流路の流路方向に直交する方向での専有空間をより小さくすることができる。つまり、バタフライバルブを各分岐流路に介装する構成では、その駆動部が各分岐流路の側方に突出する構造となるが、上記のようにシリンダを開閉手段として設ける構成では、シリンダロッドやこれの駆動部としてのシリンダチューブは各分岐流路の流路方向に沿って設けられることになる。したがって、複数のベンチュリを並設する構成でも、これらをより近接させて小型化を図ることができる。
【００１３】
さらに、弁体が例えば合流部内で往復動するようにシリンダを取付け、各分岐流路の合流部への開口箇所を弁体で開閉する構造等とすることで、弁体の往復動に要するストローク空間を合流部内の空間と兼用させることができるので、これによっても全体の小型化を図ることが可能になる。
【００１４】
また、ガス導出配管が合流部の側壁面に接続されるとともに、開弁状態での弁体をガス導出配管の開口位置よりも低い位置で保持するような構成とすることによって 、各分岐流路からガス導出配管へと至るガス流に、弁体に起因して乱れが生じることが極力抑えられる。これによって、各ベンチュリ内での流れに対し、下流側の乱れが及ぼす影響がさらに低減されて流量精度が向上する。
【００１５】
請求項２の流量設定装置は、前記各ベンチュリの上下端にそれぞれ直管状の接続配管を設ける構造とし、該接続配管の少なくとも一方を軸方向に伸縮可能なフレキシブル配管とすることを特徴としている。
【００１６】
このように、ベンチュリの上下端を挿入して嵌合させる連結構造とし、接続配管の少なくとも一方を軸方向に伸縮可能なフレキシブル配管とすることで、例えばメンテナンス時等におけるベンチュリの取付け・取外し作業が容易になる。
【００１７】
請求項３の流量設定装置は、ガス導入配管とガス導出配管とが接続された箱体を設け、この箱体内に、内部空間をガス導入配管側とガス導出配管側とに区画する仕切り板を設け、この仕切り板に各ベンチュリを貫通させて固定していることを特徴としている。
【００１８】
この構成によれば、例えばベンチュリよりも上流側の分岐部と、下流側の合流部とをそれぞれ囲う箱体を互いに別体で形成する場合に比べ、これら分岐部と合流部とが一つの箱体内に形成されるので、全体の構成が簡素なものとなって全体の形状をさらに小型化することができる。また、各ベンチュリの取付けにおいても、それぞれ仕切り板を貫通する一箇所で仕切り板に固定すれば良いので、この取付構造もより簡単なものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕次に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る流量設定装置には、ガス導入配管１１を備えた上流側箱体１２と、図示しない吸引ブロアに接続されるガス導出配管１３を備えた下流側箱体１４とが設けられ、上流側箱体１２によって囲われる空間が分岐部１５として、また、下流側箱体１４によって囲われる空間が合流部１６として形成されている。
【００２０】
そして、上流側箱体１２と下流側箱体１４との間に、複数本、図の場合には４本の分岐流路１７ａ〜１７ｄが設けられ、これら分岐流路１７ａ〜１７ｄを通して分岐部１５と合流部１６とが相互に連通する構成となっており、各分岐流路１７ａ〜１７ｄに、それぞれベンチュリ１８ａ〜１８ｄと開閉弁（開閉手段）１９…とが順次介装されている。
【００２１】
各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄは、互いに異なる臨界流量ＣＦａ、ＣＦｂ、ＣＦｃ、ＣＦｄをそれぞれ有する形状で形成されている。各開閉弁１９…は、エアー駆動式のバタフライバルブで構成されている。なお、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄは、それぞれ直管形状の第１接続配管２１を介して上流側箱体１２に接続され、また、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄと開閉弁１９…とは第２接続配管２２を介して相互に接続されている。さらに、各開閉弁１９…は、それぞれ第３接続配管２３を介して下流側箱体１４に接続されている。
【００２２】
図２には、上記のような構成を有する流量設定装置の実際の構成例を示している。すなわち、架台２４の上部と下部とに上流側箱体１２と下流側箱体１４とが固定され、これらの間に、ベンチュリ１８ａ〜１８ｄと開閉弁１９とがそれぞれ介装された４本の分岐流路１７ａ〜１７ｄが設けられている。この場合、これら分岐流路１７ａ〜１７ｄの中心線が、四角形の各頂点位置に位置するように形成されている。
【００２３】
上記構成の装置は、前記図８に示したガスサンプリング装置２における臨界流れベンチュリ５の位置に介装され、ガス導入配管１１を混合部４の下流端に、ガス導出配管１３を吸引ブロア６にそれぞれ接続して使用される。
【００２４】
例えば、図１において左から１番目の分岐流路１７ａ（以下、図において左側から順に、第１分岐流路１７ａ、第２分岐流路１７ｂ、第３分岐流路１７ｃ、第４分岐流路１７ｄと称する。各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄと開閉弁（開閉手段）１９…についても、これらを個々に説明するときには、上記同様に左側からそれぞれ第１〜第４の語彙を付記して説明する）に介装されている第１開閉弁１９のみを開弁した状態では、自動車（図示せず）からの排ガスは、エアー導入管（図示せず）からフィルター（図示せず）を通して導入される空気によって希釈され、この希釈空気と排ガスとの混合ガスが図１に示したガス導入配管１１を通して分岐部１５に流入する。
【００２５】
そして、分岐部１５から第１分岐流路１７ａに流入したガスは、第１ベンチュリ１８ａ通過時に、その絞り形状に応じて流速が次第に増加し、このベンチュリ１８ａの最狭隘部で音速に達する。これによって、この第１ベンチュリ１８ａを流れる流量、すなわち、前記サンプリング装置２における混合部４よりも下流側の流量が、音速と上記の最狭隘部の口径とで定まるこの第１ベンチュリ１８ａの臨界流量ＣＦａで保持される。
【００２６】
これにより、自動車１からの排ガス流量が変動する場合でも、上記の臨界流量ＣＦａから排ガス流量を引いた量の空気がエアー導入管３を通して混合部４に導入され、この空気との混合ガス量が上記臨界流量ＣＦａで維持された運転状態が維持される。そして、この一定流量の混合ガスから一部が前記サンプリング配管８を通して採取され、図示しないガス分析装置で有害成分の量の測定が行われる。
【００２７】
ところで、混合部４よりも下流側を流れるガス流量は、前述したように、排ガスの測定を行う自動車１の排気量に応じた量となるようにする必要がある。この場合に、上記の流量設定装置によれば、この自動車１の排気量に応じた設定流量を、各分岐流路１７ａ〜１７ｄに介設されている開閉弁１９…の開閉切替えを行うだけで容易に変更することができ、さらに、この設定流量は、臨界流量が相互に異なる４本のベンチュリ１８ａ〜１８ｄの数を超えて変更することが可能である。
【００２８】
すなわち、図１において第１分岐流路１７ａの開閉弁１９のみを開弁した状態では、上述したように、第１ベンチュリ１８ａの臨界流量ＣＦａが設定流量となり、第２開閉弁１９のみを開弁した状態では第２ベンチュリ１８ｂの臨界流量ＣＦｂが、第３開閉弁１９のみを開弁した状態では第３ベンチュリ１８ｃの臨界流量ＣＦｃが、第４開閉弁１９のみを開弁した状態では、第４ベンチュリ１８ｄの臨界流量ＣＦｄがそれぞれ設定流量となる。
【００２９】
さらに、例えば第１・第２開閉弁１９・１９を開弁した状態では第１ベンチュリ１８ａと第２ベンチュリ１８ｂとの各臨界流量の和（ＣＦａ＋ＣＦｂ）が設定流量となり、各開閉弁１９…を全て開弁した状態では、各臨界流量の和（ＣＦａ＋ＣＦｂ＋ＣＦｃ＋ＣＦｄ）が設定流量となる。すなわち、これら４個の開閉弁１９…のいずれかを選択して開弁させる組合せは１５通りあり、したがって、これら組合せに応じて得られる臨界流量に互いに重複するものがないとすると、変更し得る設定流量が１５個用意されていることになる。
【００３０】
このように、上記構成の装置においては、各開閉弁１９…の開閉切替えによって設定流量の切替えを容易に行うことができるので、その切替え作業が容易となる。また、設定流量の切替え数をより多くすることができるので、より小型化した装置形状で、排気量が種々異なる自動車の排ガス測定に幅広く対応することが可能となっている。
【００３１】
また上記実施形態では、各分岐流路１７ａ〜１７ｄを開閉する開閉弁１９…を各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄよりも下流側に設けており、これによって、流量精度が向上する。すなわち、分岐部１５から例えば第１ベンチュリ１８ａに流入したガスは、前記のようにその絞り形状に応じて増速jprice@swlaw.comされて内部で音速に達した臨界状態となるが、開閉弁１９がベンチュリ１８ａの下流側に設けられていることによって、上記のように音速に達するまでの流れ状態に開閉弁１９が影響することが極力抑えられ、したがって、乱れが生じることなく上記のような流れ状態が得られることになって流量精度が向上する。
【００３２】
〔実施形態２〕次に、本発明の他の実施形態について図３および図４を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記図１・２に示した部材と同一の機能を有する部材には同一の番号を付記して詳細な説明を省略する。後述するさらに他の実施形態についても同様とする。
【００３３】
図３に、本実施形態２に係る流量設定装置の要部構成を示す分解斜視図を示している。この装置も、前記同様に例えば４本のベンチュリ１８ａ〜１８ｄを互いに並列に配置して構成されている。これらベンチュリ１８ａ〜１８ｄは、下流側箱体１４における上壁面１４ａに形成されている４個の貫通穴１４ｂ…をそれぞれ上方から覆うように、リング状のパッキン３１…とシリンダ保持リング３２…とを介して、下流側箱体１４の上壁面１４ａ上に固定される。
【００３４】
各シリンダ保持リング３２には、その下面から下方に垂下する４本の保持ロッド３３…がそれぞれ設けられており、これら保持ロッド３３・３３の下端に、シリンダ保持リング３２と平行にシリンダ取付板３４が固定され、これらシリンダ取付板３４の各下面に、開閉手段を構成するエアーシリンダ３５がそれぞれ取付けられている。
【００３５】
そして、図４に示すように、これらエアーシリンダ３５におけるシリンダ取付板３４を貫通して上方に延びるシリンダロッド３５ａの先端に、円盤状の弁体３５ｂが設けられている。これら弁体３５ｂが、同図において左側に示すように、シリンダ保持リング３２の中心貫通穴３２ａを下側から塞ぐようにエアーシリンダ３５が作動されることによって、分岐部１５から合流部１６に至る分岐流路が閉になる。一方、同図において右側に示すように、シリンダロッド３５ａを後退させて、弁体３５ｂをシリンダ保持リング３２から下方に離間した位置に保持することによって、分岐流路が開になる。
【００３６】
このように、本実施形態においては、各ベンチュリの１８ａ〜１８ｄを通しての流路方向に沿って往復動する弁体３５ｂをシリンダロッド３５ａの先端に備えたエアーシリンダ３５で開閉手段が構成されている。そして、これらシリンダ３５によって各分岐流路１７ａ〜１７ｄを選択して開閉することで、前記同様に設定流量の切替えを容易に行うことができ、また、より小型化した装置形状で、設定流量の切替え数をより多くすることができる。また、本実施形態においても、各分岐流路１７ａ〜１７ｄを開閉するシリンダ３５を各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄよりも下流側に設けているので、前記同様に流量精度が向上する。
【００３７】
さらに、本実施形態のように開閉手段をシリンダ３５で構成することによって、前記実施形態１のようにバタフライバルブで開閉手段を構成する場合に比べ、さらに形状の小型化や精度の向上を図ることができる。つまり、図１に示したように、バタフライバルブから成る開閉弁１９を分岐流路１７ａ〜１７ｄに各々介装させる場合には、その取付けのために、ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの下流端の口径とほぼ同一径の直管から成る接続配管２２・２３を開閉弁１９の上流側と下流側との双方に設ける必要があり、このために所定の長さの空間が必要となって小型化が困難な場合もある。
【００３８】
また、開弁状態では、ベンチュリ１８ａ〜１８ｄにおける下流端の口径とほぼ同一径の流路中に円盤状の弁体１９ａが存在することになるため、設定流量の条件によってはこの箇所で乱流等が生じ、これがベンチュリ１８ａ〜１８ｄ内での流れに影響して流量精度を狂わす原因となる場合もある。また、バタフライバルブから成る開閉弁１９は、上記弁体１９ａを駆動するためのエアー駆動部１９ｂの形状が、図２に示されているように比較的大きく、これが各分岐流路１７ａ〜１７ｄから側方に突出する構成となるために、所定の専有床面積が必要となり、小型化が困難な場合もある。
【００３９】
これに対し、本実施形態のように開閉手段をシリンダ３５で構成した場合には、図４に示したように、このシリンダ３５を合流部１６側に設け、各分岐流路１７ａ〜１７ｄが合流部１６に連通する開口を開閉する構成とすることができる。すなわち、この場合には、開閉手段を各分岐流路１７ａ〜１７ｄに介装する構成に代えて、合流部１６側に設けることができるので、各分岐流路１７ａ〜１７ｄの長さ寸法を極力小さくすることができ、また、この場合に開弁状態での弁体３５ｂは合流部１６内に位置することになるので、各分岐流路１７ａ〜１７ｄ内での流れ状態に及ぼす影響も小さくなり、これによって流量精度も向上する。
【００４０】
また、シリンダロッド３５ａと共に、その駆動部（シリンダチューブ）も各分岐流路１７ａ〜１７ｄの流路方向に沿って延びる構造となって側方へ突出しないので、全体的な専有床面積も極力小さくして構成することができる。特に、本実施形態においては、エアーシリンダ３５を下流側箱体１４の上壁面１４ａからの吊り下げ構造として、エアーシリンダ３５の全体を合流部１６に内蔵させた構成となっているので、これによってもさらに形状の小型化が可能となっている。
【００４１】
〔実施形態３〕図５に、本発明のさらに他の実施形態における流量設定装置を示している。この装置も、前記実施形態２と同様に、エアーシリンダ３５…によって開閉手段が構成されているが、これらエアーシリンダ３５…は、そのシリンダチューブが下流側箱体１４における底壁面１４ｃに固定されている。そして、この下壁面１４ｃを貫通して上方に延びる各シリンダロッド３５ａの先端に弁体３５ｂが前記同様に設けられ、これら弁体３５ｂで、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄが合流部１６に連通する上壁面１４ａの貫通開口を開閉するように構成されている。
【００４２】
この構成によれば、合流部１６内には各シリンダロッド３５ａと弁体３５ｂとが位置するだけであり、これによって、各分岐流路１７ａ〜１７ｄを通して合流部１６内に流入したガスが、この合流部１６を通してガス導出配管１３へと流出する際の流れに対しても、各シリンダ３５…が及ぼす影響が極力低減される。特に、開弁状態での弁体３５ｂを、ガス導出配管１３の開口位置よりも低い位置で保持するような構成とすることで、各分岐流路１７ａ〜１７ｄからガス導出配管１３へと至るガス流に、弁体３５ｂに起因して乱れが生じることが極力抑えられる。これによって、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄ内での流れに対し、下流側の乱れが及ぼす影響がさらに低減されて流量精度が向上する。
【００４３】
〔実施形態４〕次に、本発明のさらに他の実施形態について図６を参照して説明する。同図に示すように、本実施形態における流量設定装置では、ガス導入配管１１が上壁面に、また、ガス導出配管１３が底部側の側壁面にそれぞれ接続された箱体４１が設けられ、この箱体４１内に、内部空間を上下に区画する仕切り板４２を取付けて、この仕切り板４２の上方が分岐部１５、下方が合流部１６として形成されている。
【００４４】
そして、上記仕切り板４２をそれぞれ貫通する構造で、前記同様の４本のベンチュリ１８ａ〜１８ｄがこの仕切り板４２に固定されている。また、箱体４１の底壁面４１ａに、前記実施形態３と同様にエアーシリンダ３５が取付けられて、各シリンダロッド３５ａ先端の弁体３５ｂを各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの下流端に接離させことで、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄを通しての流路を開閉するように構成されている。
【００４５】
この構成によれば、分岐部１５と合流部１６とをそれぞれ囲う箱体を互いに別体で形成する場合に比べ、全体の構成が簡素なものとなる。また、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの取付けに当たり、例えばその上流端と下流端とに各々取付フランジを設けて上下の二箇所を各々固定する構造とする場合に比べ、上記では仕切り板４２を貫通する一箇所でこの仕切り板４２に固定すれば良いので、この取付部分の構成も簡単になり、これによっても全体の形状をより小型化することができる。
【００４６】
なお、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの取付けに当たっては、例えば、図に示すように各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの外周面における上下方向の中途位置に径方向に突出するフランジを一体に設けて固定する構造の他、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄとは別体の分割フランジによって固定する構造、また、仕切り板４２を二分割構造として各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄを挟持して固定する構造等、任意の取付構造を採用することができる。また、仕切り板４２への固定箇所はベンチュリ１８ａ〜１８ｄにおける上下方向の中間位置に限定されるものでもなく、例えば上端位置や、下端位置等で固定する構成としても良い。
【００４７】
以上にこの発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記各形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、図３〜図５を参照して説明した実施形態２・３では、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの上下端にそれぞれ径方向外方に拡がるフランジ部を設けて、これらベンチュリ１８ａ〜１８ｄを上流側箱体１２や下流側箱体１４の各壁面に固定する構造を図示したが、例えば図７に示すように、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの上下端にそれぞれ直管状の接続配管４３・４４を設けて取付ける構造とすることも可能である。この場合に、これら接続配管４３・４４の各端部にベンチュリ１８ａ〜１８ｄの上下端を挿入して嵌合させる連結構造とし、接続配管４３・４４の少なくとも一方を軸方向に伸縮可能なフレキシブル配管とすることで、例えばメンテナンス時等におけるベンチュリ１８ａ〜１８ｄの取付け・取外し作業が容易になる。
【００４８】
また上記各実施形態では、４本のベンチュリ１８ａ〜１８ｄを設けて構成した例を挙げたが、２本以上であれば任意の本数のベンチュリを設けて構成することが可能である。また上記では、臨界流量が相互に異なるベンチュリ１８ａ〜１８ｄを設けた例を挙げたが、臨界流量が互いに同一のベンチュリを組み込んで構成することも可能である。
【００４９】
また、図３〜図７を参照して説明した実施形態２〜４では、エアーシリンダ３５をベンチュリ１８ａ〜１８ｄよりも下流側の合流部１６に設けて、より良好な流量精度が維持される構成を例に挙げたが、請求項１・２・４に記載の流量設定装置においては、ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの上流側で各分岐流路を開閉するような構成とすることも可能である。
【００５０】
さらに上記では、自動車の排ガス中の有害成分量を測定する定容量希釈方式のガスサンプリング装置に組み込まれて使用される流量設定装置を例に挙げたが、臨界流れベンチュリによってガス流量を設定するその他の装置に本発明を適用して構成することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１の流量設定装置においては、分岐部と合流部との間に複数のベンチュリを並列に接続し、各ベンチュリを通しての分岐流路を開閉する開閉手段を設けているので、切替え得る設定流量の数は、ベンチュリの数に、さらに、これらベンチュリの複数の組合せ数を加えた数まで多くすることができる。したがって、全体的な形状の大型化を極力抑えて、より多くの設定流量の切替え可能な装置とすることができる。
【００５２】
請求項２の流量設定装置においては、ベンチュリを通しての流路方向に沿って往復動する弁体を備えたシリンダで各開閉手段を形成しているので、例えば開閉手段としてバタフライバルブを用いる構成に比べ、特に各分岐流路の流路方向に直交する方向での専有空間をより小さくすることができ、また、弁体の往復動に要するストローク空間を例えば合流部内の空間と兼用させることができるので、これによっても全体の小型化を図ることが可能になる。
【００５３】
請求項３の流量設定装置においては、各ベンチュリが合流部に連通する下流側連通箇所に開閉手段を設けているので、分岐部からベンチュリに流入したガスの流速が音速に達するまでのガス流れに上記の弁体が及ぼす影響が極力抑えられ、これによって流量精度が向上する。
【００５４】
請求項４の流量設定装置においては、ガス導入配管とガス導出配管とが接続された箱体内に仕切り板を設け、この仕切り板に各ベンチュリを貫通させて固定しているので、ベンチュリよりも上流側の分岐部と、下流側の合流部とを囲う箱体を互いに別体で形成する場合に比べ、全体の構成が簡素なものとなり、また、各ベンチュリの取付けも、それぞれ仕切り板を貫通する一箇所で仕切り板に固定すれば良いので、この取付構造もより簡単なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における流量設定装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の基本構成を採用して構成された実際の装置例を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態における流量設定装置の要部構成部品を示す斜視図である。
【図４】図３の流量設定装置の組立状態を示す一部切欠断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態における流量設定装置を示す縦断面である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態における流量設定装置を示す縦断面である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態における流量設定装置を示す縦断面である。
【図８】自動車の排ガス中の有害成分量を測定する際に用いられるガスサンプリグ装置を示す構成模式図である。
【図９】従来のベンチュリの交換によって設定ガス流量の切替えを行う装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
１１ ガス導入配管
１２ 上流側箱体
１３ ガス導出配管
１４ 下流側箱体
１５ 分岐部
１６ 合流部
１７ａ〜１７ｄ 分岐流路
１８ａ〜１８ｄ ベンチュリ
１９ 開閉弁（開閉手段）
３５ エアーシリンダ（開閉手段）
３５ａ シリンダロッド
３５ｂ 弁体
４１ 箱体
４２ 仕切り板
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば定容量希釈方式のガスサンプリング装置におけるガス流路に介装される臨界流れベンチュリを備えた流量設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の排ガス中に含まれる有害成分の量を測定する際、定容量希釈方式のガスサンプリング装置が用いられる。このようなガスサンプリング装置の構成例を図８に示している。図のように、自動車１の排気マフラに接続されるこのサンプリング装置２は、エアー導入管３を備える混合部４と、臨界流れベンチュリ５と、吸引ブロア６とを順次設けて構成されている。
【０００３】
自動車１からの排ガスは、エアー導入管３からフィルター７を通して導入される空気によって希釈されるが、排ガス流量が増減すると、これに伴って希釈空気流量も増減し、この希釈空気流量と排ガス流量との和が、臨界流れベンチュリ５の臨界流量に維持されるように構成されている。このように、臨界流れベンチュリ５によって得られる一定流量の排ガスと空気との混合ガスから、一部がサンプリング配管８を通して採取され、図示しないガス分析装置で有害成分量が測定される。
【０００４】
ところで、上記の臨界流れベンチュリ５によって設定される流量は、自動車のエンジンの大きさ、すなわち排気量に応じて変更する必要があり、このために、臨界流れベンチュリ５を交換することが必要になる。そこで、このような臨界流れベンチュリ５の交換作業を容易に行えるようにしたベンチュリ交換装置が、特許公報第２６８９２４２号に開示されている。その装置では、図９に示すように、臨界流れベンチュリ５１が、導入部５１ａ・スロート部５１ｂ・圧力回復部５１ｃに分割形成され、導入部５１ａは、伸縮自在なベローズ５２を介してガス導入配管５３に接続される一方、圧力回復部５１ｃは、吸引ブロア５４が接続されたガス導出配管５５に固定されている。
【０００５】
そして、圧力回復部５１ｃの上端側の領域を左右に移動可能な台車５６が設けられ、この台車５６上に、臨界流量の異なる複数のスロート部５１ｂ…が並設されている。これらスロート部５１ｂ…は、両端にエアーシリンダ５７・５７が取付けられた保持架台５８に固定されている。
【０００６】
この構成によれば、台車５６を左右に移動させて所望の臨界流量を有するスロート部５１ｂを圧力回復部５１ｃ上に位置させ、次いで、エアーシリンダ５７・５７によって保持架台５８を下降させることによって、上記スロート部５１ｂの下端が圧力回復部５１ｃの上端に嵌着される。次いで、ベローズ５２の周囲に設けられているエアーシリンダ５９を作動してこのベローズ５２を伸長させる操作、すなわち、導入部５１ａを下降させる操作が行われて、この導入部５１ａの下端がスロート部５１ｂの上端に嵌着される。
【０００７】
これにより、所望の臨界流量を有する臨界ベンチュリ５１が介装されたガス流路が形成される。また、設定流量の変更は、それまで連結されていたスロート部５１ｂを上記とは逆の手順で外し、その後、台車５６を移動させて所望の臨界流量のスロート部５１ｂを圧力回復部５１ｃ上に位置させて上記同様の操作を行うことによって行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の装置では、例えばスロート部５１ｂの本数が４本であれば設定流量の切替え数も４となり、この切替え数をさらに多くしようとすると、これに伴ってスロート部５１ｂの本数を多くすることが必要となって、装置が大型化する。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、装置の大型化を招来することなく、設定流量の切替え数をより多くすることが可能な流量設定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の流量設定装置は、ガス流量を設定するための臨界流れベンチュリを複数備える流量設定装置であって、
各ベンチュリの上流側と下流側とにそれぞれ箱体で囲われた分岐部と合流部とを設け、これら分岐部と合流部との間に各ベンチュリを互いに並列に接続すると共に、各ベンチュリを通して分岐部から合流部に至る分岐流路をそれぞれ開閉する開閉手段を設け、
前記開閉手段が、シリンダロッドの先端側にベンチュリを通しての流路方向に沿って往復動する弁体を備え、ストローク空間を前記合流部内とするシリンダでそれぞれ形成されるとともに、前記合流部内には各シリンダロッドと弁体だけが位置するように配設され、ガス導出配管が合流部の側壁面に接続されるとともに、開弁状態での弁体をガス導出配管の開口位置よりも低い位置で保持するような構成とすることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、各開閉手段によって分岐流路の開閉切替えを行うことで、分岐部と合流部とが、まず１本のベンチュリによって相互に連通した状態とすることができ、さらに、複数のベンチュリによって相互に連通した状態とすることもできる。前者の場合の設定流量は、各ベンチュリの個々の臨界流量で与えられ、また、後者の場合は、各ベンチュリの臨界流量を相互に加えた流量となる。したがって、切替え得る設定流量の数をベンチュリの本数よりも多くすることができるので、大型化を極力抑えて、より多くの設定流量の切替え可能な装置とすることができる。
【００１２】
また、各開閉手段を、ベンチュリを通しての流路方向に沿って往復動する弁体をシリンダロッドの先端側に備えたシリンダでそれぞれ形成していることによって、例えば開閉手段としてバタフライバルブを用いる構成に比べ、特に各分岐流路の流路方向に直交する方向での専有空間をより小さくすることができる。つまり、バタフライバルブを各分岐流路に介装する構成では、その駆動部が各分岐流路の側方に突出する構造となるが、上記のようにシリンダを開閉手段として設ける構成では、シリンダロッドやこれの駆動部としてのシリンダチューブは各分岐流路の流路方向に沿って設けられることになる。したがって、複数のベンチュリを並設する構成でも、これらをより近接させて小型化を図ることができる。
【００１３】
さらに、弁体が例えば合流部内で往復動するようにシリンダを取付け、各分岐流路の合流部への開口箇所を弁体で開閉する構造等とすることで、弁体の往復動に要するストローク空間を合流部内の空間と兼用させることができるので、これによっても全体の小型化を図ることが可能になる。
【００１４】
また、ガス導出配管が合流部の側壁面に接続されるとともに、開弁状態での弁体をガス導出配管の開口位置よりも低い位置で保持するような構成とすることによって 、各分岐流路からガス導出配管へと至るガス流に、弁体に起因して乱れが生じることが極力抑えられる。これによって、各ベンチュリ内での流れに対し、下流側の乱れが及ぼす影響がさらに低減されて流量精度が向上する。
【００１５】
請求項２の流量設定装置は、前記各ベンチュリの上下端にそれぞれ直管状の接続配管を設ける構造とし、該接続配管の少なくとも一方を軸方向に伸縮可能なフレキシブル配管とすることを特徴としている。
【００１６】
このように、ベンチュリの上下端を挿入して嵌合させる連結構造とし、接続配管の少なくとも一方を軸方向に伸縮可能なフレキシブル配管とすることで、例えばメンテナンス時等におけるベンチュリの取付け・取外し作業が容易になる。
【００１７】
請求項３の流量設定装置は、ガス導入配管とガス導出配管とが接続された箱体を設け、この箱体内に、内部空間をガス導入配管側とガス導出配管側とに区画する仕切り板を設け、この仕切り板に各ベンチュリを貫通させて固定していることを特徴としている。
【００１８】
この構成によれば、例えばベンチュリよりも上流側の分岐部と、下流側の合流部とをそれぞれ囲う箱体を互いに別体で形成する場合に比べ、これら分岐部と合流部とが一つの箱体内に形成されるので、全体の構成が簡素なものとなって全体の形状をさらに小型化することができる。また、各ベンチュリの取付けにおいても、それぞれ仕切り板を貫通する一箇所で仕切り板に固定すれば良いので、この取付構造もより簡単なものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕次に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る流量設定装置には、ガス導入配管１１を備えた上流側箱体１２と、図示しない吸引ブロアに接続されるガス導出配管１３を備えた下流側箱体１４とが設けられ、上流側箱体１２によって囲われる空間が分岐部１５として、また、下流側箱体１４によって囲われる空間が合流部１６として形成されている。
【００２０】
そして、上流側箱体１２と下流側箱体１４との間に、複数本、図の場合には４本の分岐流路１７ａ〜１７ｄが設けられ、これら分岐流路１７ａ〜１７ｄを通して分岐部１５と合流部１６とが相互に連通する構成となっており、各分岐流路１７ａ〜１７ｄに、それぞれベンチュリ１８ａ〜１８ｄと開閉弁（開閉手段）１９…とが順次介装されている。
【００２１】
各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄは、互いに異なる臨界流量ＣＦａ、ＣＦｂ、ＣＦｃ、ＣＦｄをそれぞれ有する形状で形成されている。各開閉弁１９…は、エアー駆動式のバタフライバルブで構成されている。なお、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄは、それぞれ直管形状の第１接続配管２１を介して上流側箱体１２に接続され、また、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄと開閉弁１９…とは第２接続配管２２を介して相互に接続されている。さらに、各開閉弁１９…は、それぞれ第３接続配管２３を介して下流側箱体１４に接続されている。
【００２２】
図２には、上記のような構成を有する流量設定装置の実際の構成例を示している。すなわち、架台２４の上部と下部とに上流側箱体１２と下流側箱体１４とが固定され、これらの間に、ベンチュリ１８ａ〜１８ｄと開閉弁１９とがそれぞれ介装された４本の分岐流路１７ａ〜１７ｄが設けられている。この場合、これら分岐流路１７ａ〜１７ｄの中心線が、四角形の各頂点位置に位置するように形成されている。
【００２３】
上記構成の装置は、前記図８に示したガスサンプリング装置２における臨界流れベンチュリ５の位置に介装され、ガス導入配管１１を混合部４の下流端に、ガス導出配管１３を吸引ブロア６にそれぞれ接続して使用される。
【００２４】
例えば、図１において左から１番目の分岐流路１７ａ（以下、図において左側から順に、第１分岐流路１７ａ、第２分岐流路１７ｂ、第３分岐流路１７ｃ、第４分岐流路１７ｄと称する。各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄと開閉弁（開閉手段）１９…についても、これらを個々に説明するときには、上記同様に左側からそれぞれ第１〜第４の語彙を付記して説明する）に介装されている第１開閉弁１９のみを開弁した状態では、自動車（図示せず）からの排ガスは、エアー導入管（図示せず）からフィルター（図示せず）を通して導入される空気によって希釈され、この希釈空気と排ガスとの混合ガスが図１に示したガス導入配管１１を通して分岐部１５に流入する。
【００２５】
そして、分岐部１５から第１分岐流路１７ａに流入したガスは、第１ベンチュリ１８ａ通過時に、その絞り形状に応じて流速が次第に増加し、このベンチュリ１８ａの最狭隘部で音速に達する。これによって、この第１ベンチュリ１８ａを流れる流量、すなわち、前記サンプリング装置２における混合部４よりも下流側の流量が、音速と上記の最狭隘部の口径とで定まるこの第１ベンチュリ１８ａの臨界流量ＣＦａで保持される。
【００２６】
これにより、自動車１からの排ガス流量が変動する場合でも、上記の臨界流量ＣＦａから排ガス流量を引いた量の空気がエアー導入管３を通して混合部４に導入され、この空気との混合ガス量が上記臨界流量ＣＦａで維持された運転状態が維持される。そして、この一定流量の混合ガスから一部が前記サンプリング配管８を通して採取され、図示しないガス分析装置で有害成分の量の測定が行われる。
【００２７】
ところで、混合部４よりも下流側を流れるガス流量は、前述したように、排ガスの測定を行う自動車１の排気量に応じた量となるようにする必要がある。この場合に、上記の流量設定装置によれば、この自動車１の排気量に応じた設定流量を、各分岐流路１７ａ〜１７ｄに介設されている開閉弁１９…の開閉切替えを行うだけで容易に変更することができ、さらに、この設定流量は、臨界流量が相互に異なる４本のベンチュリ１８ａ〜１８ｄの数を超えて変更することが可能である。
【００２８】
すなわち、図１において第１分岐流路１７ａの開閉弁１９のみを開弁した状態では、上述したように、第１ベンチュリ１８ａの臨界流量ＣＦａが設定流量となり、第２開閉弁１９のみを開弁した状態では第２ベンチュリ１８ｂの臨界流量ＣＦｂが、第３開閉弁１９のみを開弁した状態では第３ベンチュリ１８ｃの臨界流量ＣＦｃが、第４開閉弁１９のみを開弁した状態では、第４ベンチュリ１８ｄの臨界流量ＣＦｄがそれぞれ設定流量となる。
【００２９】
さらに、例えば第１・第２開閉弁１９・１９を開弁した状態では第１ベンチュリ１８ａと第２ベンチュリ１８ｂとの各臨界流量の和（ＣＦａ＋ＣＦｂ）が設定流量となり、各開閉弁１９…を全て開弁した状態では、各臨界流量の和（ＣＦａ＋ＣＦｂ＋ＣＦｃ＋ＣＦｄ）が設定流量となる。すなわち、これら４個の開閉弁１９…のいずれかを選択して開弁させる組合せは１５通りあり、したがって、これら組合せに応じて得られる臨界流量に互いに重複するものがないとすると、変更し得る設定流量が１５個用意されていることになる。
【００３０】
このように、上記構成の装置においては、各開閉弁１９…の開閉切替えによって設定流量の切替えを容易に行うことができるので、その切替え作業が容易となる。また、設定流量の切替え数をより多くすることができるので、より小型化した装置形状で、排気量が種々異なる自動車の排ガス測定に幅広く対応することが可能となっている。
【００３１】
また上記実施形態では、各分岐流路１７ａ〜１７ｄを開閉する開閉弁１９…を各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄよりも下流側に設けており、これによって、流量精度が向上する。すなわち、分岐部１５から例えば第１ベンチュリ１８ａに流入したガスは、前記のようにその絞り形状に応じて増速jprice@swlaw.comされて内部で音速に達した臨界状態となるが、開閉弁１９がベンチュリ１８ａの下流側に設けられていることによって、上記のように音速に達するまでの流れ状態に開閉弁１９が影響することが極力抑えられ、したがって、乱れが生じることなく上記のような流れ状態が得られることになって流量精度が向上する。
【００３２】
〔実施形態２〕次に、本発明の他の実施形態について図３および図４を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記図１・２に示した部材と同一の機能を有する部材には同一の番号を付記して詳細な説明を省略する。後述するさらに他の実施形態についても同様とする。
【００３３】
図３に、本実施形態２に係る流量設定装置の要部構成を示す分解斜視図を示している。この装置も、前記同様に例えば４本のベンチュリ１８ａ〜１８ｄを互いに並列に配置して構成されている。これらベンチュリ１８ａ〜１８ｄは、下流側箱体１４における上壁面１４ａに形成されている４個の貫通穴１４ｂ…をそれぞれ上方から覆うように、リング状のパッキン３１…とシリンダ保持リング３２…とを介して、下流側箱体１４の上壁面１４ａ上に固定される。
【００３４】
各シリンダ保持リング３２には、その下面から下方に垂下する４本の保持ロッド３３…がそれぞれ設けられており、これら保持ロッド３３・３３の下端に、シリンダ保持リング３２と平行にシリンダ取付板３４が固定され、これらシリンダ取付板３４の各下面に、開閉手段を構成するエアーシリンダ３５がそれぞれ取付けられている。
【００３５】
そして、図４に示すように、これらエアーシリンダ３５におけるシリンダ取付板３４を貫通して上方に延びるシリンダロッド３５ａの先端に、円盤状の弁体３５ｂが設けられている。これら弁体３５ｂが、同図において左側に示すように、シリンダ保持リング３２の中心貫通穴３２ａを下側から塞ぐようにエアーシリンダ３５が作動されることによって、分岐部１５から合流部１６に至る分岐流路が閉になる。一方、同図において右側に示すように、シリンダロッド３５ａを後退させて、弁体３５ｂをシリンダ保持リング３２から下方に離間した位置に保持することによって、分岐流路が開になる。
【００３６】
このように、本実施形態においては、各ベンチュリの１８ａ〜１８ｄを通しての流路方向に沿って往復動する弁体３５ｂをシリンダロッド３５ａの先端に備えたエアーシリンダ３５で開閉手段が構成されている。そして、これらシリンダ３５によって各分岐流路１７ａ〜１７ｄを選択して開閉することで、前記同様に設定流量の切替えを容易に行うことができ、また、より小型化した装置形状で、設定流量の切替え数をより多くすることができる。また、本実施形態においても、各分岐流路１７ａ〜１７ｄを開閉するシリンダ３５を各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄよりも下流側に設けているので、前記同様に流量精度が向上する。
【００３７】
さらに、本実施形態のように開閉手段をシリンダ３５で構成することによって、前記実施形態１のようにバタフライバルブで開閉手段を構成する場合に比べ、さらに形状の小型化や精度の向上を図ることができる。つまり、図１に示したように、バタフライバルブから成る開閉弁１９を分岐流路１７ａ〜１７ｄに各々介装させる場合には、その取付けのために、ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの下流端の口径とほぼ同一径の直管から成る接続配管２２・２３を開閉弁１９の上流側と下流側との双方に設ける必要があり、このために所定の長さの空間が必要となって小型化が困難な場合もある。
【００３８】
また、開弁状態では、ベンチュリ１８ａ〜１８ｄにおける下流端の口径とほぼ同一径の流路中に円盤状の弁体１９ａが存在することになるため、設定流量の条件によってはこの箇所で乱流等が生じ、これがベンチュリ１８ａ〜１８ｄ内での流れに影響して流量精度を狂わす原因となる場合もある。また、バタフライバルブから成る開閉弁１９は、上記弁体１９ａを駆動するためのエアー駆動部１９ｂの形状が、図２に示されているように比較的大きく、これが各分岐流路１７ａ〜１７ｄから側方に突出する構成となるために、所定の専有床面積が必要となり、小型化が困難な場合もある。
【００３９】
これに対し、本実施形態のように開閉手段をシリンダ３５で構成した場合には、図４に示したように、このシリンダ３５を合流部１６側に設け、各分岐流路１７ａ〜１７ｄが合流部１６に連通する開口を開閉する構成とすることができる。すなわち、この場合には、開閉手段を各分岐流路１７ａ〜１７ｄに介装する構成に代えて、合流部１６側に設けることができるので、各分岐流路１７ａ〜１７ｄの長さ寸法を極力小さくすることができ、また、この場合に開弁状態での弁体３５ｂは合流部１６内に位置することになるので、各分岐流路１７ａ〜１７ｄ内での流れ状態に及ぼす影響も小さくなり、これによって流量精度も向上する。
【００４０】
また、シリンダロッド３５ａと共に、その駆動部（シリンダチューブ）も各分岐流路１７ａ〜１７ｄの流路方向に沿って延びる構造となって側方へ突出しないので、全体的な専有床面積も極力小さくして構成することができる。特に、本実施形態においては、エアーシリンダ３５を下流側箱体１４の上壁面１４ａからの吊り下げ構造として、エアーシリンダ３５の全体を合流部１６に内蔵させた構成となっているので、これによってもさらに形状の小型化が可能となっている。
【００４１】
〔実施形態３〕図５に、本発明のさらに他の実施形態における流量設定装置を示している。この装置も、前記実施形態２と同様に、エアーシリンダ３５…によって開閉手段が構成されているが、これらエアーシリンダ３５…は、そのシリンダチューブが下流側箱体１４における底壁面１４ｃに固定されている。そして、この下壁面１４ｃを貫通して上方に延びる各シリンダロッド３５ａの先端に弁体３５ｂが前記同様に設けられ、これら弁体３５ｂで、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄが合流部１６に連通する上壁面１４ａの貫通開口を開閉するように構成されている。
【００４２】
この構成によれば、合流部１６内には各シリンダロッド３５ａと弁体３５ｂとが位置するだけであり、これによって、各分岐流路１７ａ〜１７ｄを通して合流部１６内に流入したガスが、この合流部１６を通してガス導出配管１３へと流出する際の流れに対しても、各シリンダ３５…が及ぼす影響が極力低減される。特に、開弁状態での弁体３５ｂを、ガス導出配管１３の開口位置よりも低い位置で保持するような構成とすることで、各分岐流路１７ａ〜１７ｄからガス導出配管１３へと至るガス流に、弁体３５ｂに起因して乱れが生じることが極力抑えられる。これによって、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄ内での流れに対し、下流側の乱れが及ぼす影響がさらに低減されて流量精度が向上する。
【００４３】
〔実施形態４〕次に、本発明のさらに他の実施形態について図６を参照して説明する。同図に示すように、本実施形態における流量設定装置では、ガス導入配管１１が上壁面に、また、ガス導出配管１３が底部側の側壁面にそれぞれ接続された箱体４１が設けられ、この箱体４１内に、内部空間を上下に区画する仕切り板４２を取付けて、この仕切り板４２の上方が分岐部１５、下方が合流部１６として形成されている。
【００４４】
そして、上記仕切り板４２をそれぞれ貫通する構造で、前記同様の４本のベンチュリ１８ａ〜１８ｄがこの仕切り板４２に固定されている。また、箱体４１の底壁面４１ａに、前記実施形態３と同様にエアーシリンダ３５が取付けられて、各シリンダロッド３５ａ先端の弁体３５ｂを各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの下流端に接離させことで、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄを通しての流路を開閉するように構成されている。
【００４５】
この構成によれば、分岐部１５と合流部１６とをそれぞれ囲う箱体を互いに別体で形成する場合に比べ、全体の構成が簡素なものとなる。また、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの取付けに当たり、例えばその上流端と下流端とに各々取付フランジを設けて上下の二箇所を各々固定する構造とする場合に比べ、上記では仕切り板４２を貫通する一箇所でこの仕切り板４２に固定すれば良いので、この取付部分の構成も簡単になり、これによっても全体の形状をより小型化することができる。
【００４６】
なお、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの取付けに当たっては、例えば、図に示すように各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの外周面における上下方向の中途位置に径方向に突出するフランジを一体に設けて固定する構造の他、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄとは別体の分割フランジによって固定する構造、また、仕切り板４２を二分割構造として各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄを挟持して固定する構造等、任意の取付構造を採用することができる。また、仕切り板４２への固定箇所はベンチュリ１８ａ〜１８ｄにおける上下方向の中間位置に限定されるものでもなく、例えば上端位置や、下端位置等で固定する構成としても良い。
【００４７】
以上にこの発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記各形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、図３〜図５を参照して説明した実施形態２・３では、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの上下端にそれぞれ径方向外方に拡がるフランジ部を設けて、これらベンチュリ１８ａ〜１８ｄを上流側箱体１２や下流側箱体１４の各壁面に固定する構造を図示したが、例えば図７に示すように、各ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの上下端にそれぞれ直管状の接続配管４３・４４を設けて取付ける構造とすることも可能である。この場合に、これら接続配管４３・４４の各端部にベンチュリ１８ａ〜１８ｄの上下端を挿入して嵌合させる連結構造とし、接続配管４３・４４の少なくとも一方を軸方向に伸縮可能なフレキシブル配管とすることで、例えばメンテナンス時等におけるベンチュリ１８ａ〜１８ｄの取付け・取外し作業が容易になる。
【００４８】
また上記各実施形態では、４本のベンチュリ１８ａ〜１８ｄを設けて構成した例を挙げたが、２本以上であれば任意の本数のベンチュリを設けて構成することが可能である。また上記では、臨界流量が相互に異なるベンチュリ１８ａ〜１８ｄを設けた例を挙げたが、臨界流量が互いに同一のベンチュリを組み込んで構成することも可能である。
【００４９】
また、図３〜図７を参照して説明した実施形態２〜４では、エアーシリンダ３５をベンチュリ１８ａ〜１８ｄよりも下流側の合流部１６に設けて、より良好な流量精度が維持される構成を例に挙げたが、請求項１・２・４に記載の流量設定装置においては、ベンチュリ１８ａ〜１８ｄの上流側で各分岐流路を開閉するような構成とすることも可能である。
【００５０】
さらに上記では、自動車の排ガス中の有害成分量を測定する定容量希釈方式のガスサンプリング装置に組み込まれて使用される流量設定装置を例に挙げたが、臨界流れベンチュリによってガス流量を設定するその他の装置に本発明を適用して構成することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１の流量設定装置においては、分岐部と合流部との間に複数のベンチュリを並列に接続し、各ベンチュリを通しての分岐流路を開閉する開閉手段を設けているので、切替え得る設定流量の数は、ベンチュリの数に、さらに、これらベンチュリの複数の組合せ数を加えた数まで多くすることができる。したがって、全体的な形状の大型化を極力抑えて、より多くの設定流量の切替え可能な装置とすることができる。
【００５２】
請求項２の流量設定装置においては、ベンチュリを通しての流路方向に沿って往復動する弁体を備えたシリンダで各開閉手段を形成しているので、例えば開閉手段としてバタフライバルブを用いる構成に比べ、特に各分岐流路の流路方向に直交する方向での専有空間をより小さくすることができ、また、弁体の往復動に要するストローク空間を例えば合流部内の空間と兼用させることができるので、これによっても全体の小型化を図ることが可能になる。
【００５３】
請求項３の流量設定装置においては、各ベンチュリが合流部に連通する下流側連通箇所に開閉手段を設けているので、分岐部からベンチュリに流入したガスの流速が音速に達するまでのガス流れに上記の弁体が及ぼす影響が極力抑えられ、これによって流量精度が向上する。
【００５４】
請求項４の流量設定装置においては、ガス導入配管とガス導出配管とが接続された箱体内に仕切り板を設け、この仕切り板に各ベンチュリを貫通させて固定しているので、ベンチュリよりも上流側の分岐部と、下流側の合流部とを囲う箱体を互いに別体で形成する場合に比べ、全体の構成が簡素なものとなり、また、各ベンチュリの取付けも、それぞれ仕切り板を貫通する一箇所で仕切り板に固定すれば良いので、この取付構造もより簡単なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における流量設定装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の基本構成を採用して構成された実際の装置例を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態における流量設定装置の要部構成部品を示す斜視図である。
【図４】図３の流量設定装置の組立状態を示す一部切欠断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態における流量設定装置を示す縦断面である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態における流量設定装置を示す縦断面である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態における流量設定装置を示す縦断面である。
【図８】自動車の排ガス中の有害成分量を測定する際に用いられるガスサンプリグ装置を示す構成模式図である。
【図９】従来のベンチュリの交換によって設定ガス流量の切替えを行う装置の断面図であ
る。
【符号の説明】
１１ ガス導入配管
１２ 上流側箱体
１３ ガス導出配管
１４ 下流側箱体
１５ 分岐部
１６ 合流部
１７ａ〜１７ｄ 分岐流路
１８ａ〜１８ｄ ベンチュリ
１９ 開閉弁（開閉手段）
３５ エアーシリンダ（開閉手段）
３５ａ シリンダロッド
３５ｂ 弁体
４１ 箱体
４２ 仕切り板
Claims (3)
- ガス流量を設定するための臨界流れベンチュリを複数備える流量設定装置であって、
各ベンチュリの上流側と下流側とにそれぞれ箱体で囲われた分岐部と合流部とを設け、これら分岐部と合流部との間に各ベンチュリを互いに並列に接続するとともに、各ベンチュリを通して分岐部から合流部に至る分岐流路をそれぞれ開閉する開閉手段を設け、
前記開閉手段が、シリンダロッドの先端側にベンチュリを通しての流路方向に沿って往復動する弁体を備え、ストローク空間を前記合流部内とするシリンダでそれぞれ形成されるとともに、前記合流部内には各シリンダロッドと弁体だけが位置するように配設され、ガス導出配管が合流部の側壁面に接続されるとともに、開弁状態での弁体をガス導出配管の開口位置よりも低い位置で保持するような構成とする
ことを特徴とする流量設定装置。 - 前記各ベンチュリの上下端にそれぞれ直管状の接続配管を設ける構造とし、該接続配管の少なくとも一方を軸方向に伸縮可能なフレキシブル配管とすることを特徴とする請求項１の流量設定装置。
- ガス導入配管とガス導出配管とが接続された箱体を設け、この箱体内に、内部空間をガス導入配管側とガス導出配管側とに区画する仕切り板を設け、この仕切り板に各ベンチュリを貫通させて固定していることを特徴とする請求項１の流量設定装置。
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