JP7433525B1 - 車両搭載型のドレンセパレータ、及び、車両搭載型の排ガス分析装置 - Google Patents
車両搭載型のドレンセパレータ、及び、車両搭載型の排ガス分析装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7433525B1 JP7433525B1 JP2023524971A JP2023524971A JP7433525B1 JP 7433525 B1 JP7433525 B1 JP 7433525B1 JP 2023524971 A JP2023524971 A JP 2023524971A JP 2023524971 A JP2023524971 A JP 2023524971A JP 7433525 B1 JP7433525 B1 JP 7433525B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- flow path
- vehicle
- drain separator
- heat radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims abstract description 80
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims abstract description 80
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 69
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 20
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 14
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 10
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 abstract description 11
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 351
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001307 laser spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
車両搭載型の排ガス分析装置２００に用いられる車両搭載型のドレンセパレータ１００であって、排ガスが流れる排ガス流路ＥＬと、排ガスを希釈するために外部から取り込まれた気体が流れており、下流端部に設けられた合流点ＣＰにおいて前記排ガス流路ＥＬと合流する希釈用気体流路ＡＬと、を備え、前記合流点ＣＰよりも少なくとも上流側において前記排ガス流路ＥＬを流れる排ガスと前記希釈用気体流路ＡＬを流れる気体との間で熱交換が生じるように構成した。
Description
本発明は、車両搭載型の排ガス分析装置に用いられるドレンセパレータに関するものである。
従来、実路走行試験（RDE: Real Driving Emission）等を行うために、車両から排出される排ガスの成分濃度を分析する車両搭載型の排ガス分析装置が用いられている。このような排ガス分析装置は、図１０に示すように水分が結露しないように１００℃以上に保たれた排ガスが導入されて、導入された排ガスを分析する分析計Ｘと、分析計Ｘを通過した排ガスから水分を結露させて除去するドレンセパレータ１００Ａと、ドレンセパレータ１００Ａの下流側に設けられた排気ポンプＰと、を備えている。ドレンセパレータ１００Ａを通過した排ガスには希釈用の空気が導入されて希釈された排ガスが排気ポンプＰから車両の外部へ排出されるように構成されている。
ところで、ドレンセパレータにおいて十分に水分を結露させることができないと、排ガスが流通する配管内で結露が生じ、その結露水が配管内面を覆うことで流路面積が減少して、圧力上昇が発生することがある。車両搭載型の排ガス分析装置では電力が限られているため、排気ポンプの吐出圧が高くないことがあり、配管内における圧力上昇が生じると排ガスの流通や分析に支障が出る可能性がある。
このような問題が生じないようにするには、ドレンセパレータにおける水分を結露させる能力を向上させる必要がある。例えば特許文献１に示されるように工場内のシャーシダイナモ上での試験に用いられる排ガス分析装置では、ドレンセパレータの周囲に工場内の制御弁等を駆動するための計装エアーを流通させて排ガスの放熱を促し、水分除去能力を向上させることが行われている。
しかしながら、車両搭載型の排ガス分析装置においてはそもそも計装エアーを用いることはできない。また、排ガス分析装置の総重量が増加し、ＲＤＥ試験の負担となる可能性がある場合には、単に排ガスを冷却するためだけに冷却用エアーの供給タンクを車両に別途搭載することは許容されにくい。
本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、従来と比較して電力消費量を増大させることなく、排ガスからの水分除去能力を向上させることができる車両搭載型のドレンセパレータ、及び、それを用いた排ガス分析装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明に係る車両搭載型のドレンセパレータは、車両搭載型の排ガス分析装置に用いられる車両搭載型のドレンセパレータであって、排ガスが流れる排ガス流路と、排ガスを希釈するための気体が流れており、下流端部に設けられた合流点において前記排ガス流路と合流する希釈用気体流路と、を備え、前記合流点よりも少なくとも上流側において前記排ガス流路を流れる排ガスと前記希釈用気体流路を流れる気体との間で熱交換が生じるように構成されていることを特徴とする。
このようなものであれば、例えば従来から車両搭載型の排ガス分析装置において用いられていた排ガスを希釈するために排ガス分析装置の筐体内又は排ガス装置側の筐体外から取り込まれた空気を前記希釈用気体流路に流すことで、ドレンセパレータ内において排ガスを十分に放熱させて、排ガス中の水分を十分に結露させつつ、排ガスを希釈することもできる。この結果、ドレンセパレータ以降の下流側で結露が生じて、排ガスの流通や分析に支障が出るのを防ぐことができる。また、従来と比較して排ガス流路と希釈用気体流路の配置を変更するだけでドレンセパレータにおける水分除去能力を向上させられるので、電力消費量を増大させることもない。あるいは、エアーのタンクを車両に搭載する場合でも、希釈用のエアーを前記希釈用気体流路に流すことにより、排ガスの希釈だけでなく、希釈前のエアーを利用して排ガス冷却も行うことができる。つまり、排ガス分析装置の総重量が増加する可能性があっても、排ガスの希釈と冷却の２つの機能を担わせることができるので、重量増加を許容しやすくできる。
前記排ガス流路の下流側において発生する大部分の結露水を貯留し、ドレンセパレータの下流側に水滴が流出しないようにするには、前記排ガス流路が、排ガス導入口から排ガスが導入される第１排ガス放熱流路と、前記第１排ガス放熱流路の下流側に設けられ、前記合流点において前記希釈用気体流路と合流する第２排ガス放熱流路と、を具備し、前記第２排ガス放熱流路に排ガスから結露した水分が貯留される結露水貯留部が設けられたものであればよい。
前記第１排ガス放熱流路を流れる排ガスと前記希釈用気体流路を流れる希釈用の気体との間の熱交換が行われる時間を長くし、排ガスの放熱量を大きくするには、前記第１排ガス放熱流路の流路面積が、前記排ガス導入口の開口面積よりも大きく形成されていればよい。また、このように前記第１排ガス放熱流路において流路面積が拡大するので、当該第１排ガス放熱流路において結露が生じたとしても大きな圧損が生じにくくなり、排ガスの流れや分析を妨げにくくできる。
前記第１排ガス放熱流路における排ガスの放熱により、排ガスと希釈用の気体との間の温度勾配が小さくなった状態でも前記第２排ガス放熱流路において排ガスを十分に放熱させて、前記第２排ガス放熱流路において十分に結露させることができるようにするには、前記第２排ガス放熱流路の流路面積が、前記第１排ガス放熱流路の流路面積よりも大きく形成されていればよい。このようなものであれば、第２排ガス放熱流路における排ガスの流速をさらに低下させて、滞留時間を長くできるので排ガスを十分に放熱させて水分を結露させることができる。
排ガスから水分をさらに結露させやすくするには、前記第１排ガス放熱流路、又は、前記第２排ガス放熱流路において、排ガスの流れ方向を遮るように設けられるとともに、少なくとも１つの排ガス流通孔が形成された吸熱板をさらに備え、前記吸熱板が、排ガスから吸熱した熱を、前記希釈用気体流路を流れる気体に伝熱するように構成されたものであればよい。また、このようなものであれば前記吸熱板の表面に排ガス内の水分を水滴として取り除くことができ、除去された水滴を回収しやすい。
前記希釈用気体流路を流れる気体に前記排ガス流路を流れる排ガスの熱を吸熱させやすくするための具体的な構成としては、前記希釈用気体流路が、流路形成ブロック内の内部流路として形成されており、前記吸熱板が、前記流路形成ブロックと接触させて設けられたものが挙げられる。
前記第１排ガス放熱流路と前記希釈用気体流路との間で吸熱板等を介さずに直接熱交換を行えるようにするには、前記第１排ガス放熱流路が前記希釈用気体流路とともに前記流路形成ブロック内の内部流路として形成されていればよい。
例えば前記第２排ガス放熱流路で結露した結露水を自重で効率よく回収できるようにするには、前記第２排ガス放熱流路の下部に前記結露水貯留部が設けられたものであればよい。
車両内の限られたスペースにおいて、前記排ガス流路と前記希釈用気体流路との間で熱交換が行われる全長を長くし、排ガスから十分に熱が奪われるようにして、さらに水分除去能力を向上させるには、前記第１排ガス放熱流路と前記第２排ガス放熱流路とが、前記希釈用気体流路を挟み込むように配置されたものであればよい。
前記排ガス流路を流れる排ガスと前記希釈用気体流路を流れる気体との間の熱交換が行われる距離をさらに長くしつつ、ドレンセパレータ自体をコンパクトに構成できるようにするには、前記排ガス流路、又は、前記希釈用気体流路が流れ方向が少なくとも１度折り返すように構成されていればよい。
簡単な構成で、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記希釈用気体流路を流れる気体との間で熱交換が生じるようにするには、前記排ガス流路と前記希釈用気体流路とが近接させて設けられていればよい。また、前記排ガス流路の上流側において十分に排ガスから水分を結露させられる場合には、当該排ガス流路の上流側のみに前記結露水貯留部を設けても構わない。
本発明に係る車両搭載型のドレンセパレータと、排ガスを分析する分析計と、を備え、前記分析計を通過した排ガスが前記ドレンセパレータに導入されるように構成された車両搭載型の排ガス分析装置であれば、電力消費量を増大させることなく、分析終了後の排ガスから水分を除去できるので、例えばドレンセパレータ以降の下流部分における結露により配管内の圧力上昇が生じて排ガスの流通に不具合が生じるのを防ぐことができる。このため、精度のよい分析を担保することが可能となる。また、配管内での圧力上昇が生じにくいので、例えば吐出圧の低い排気ポンプであっても十分に分析を行う事が可能となる。
前記排ガス流路と前記希釈用気体流路の前記合流点の下流側に希釈用の気体により希釈された排ガスが流れる希釈排ガス流路が設けられており、前記希釈排ガス流路上に排気ポンプが設けられていれば、排ガスと希釈用の気体の両方を１つの排気ポンプで流すことができ、装置全体の構成を簡略にしつつ、コンパクトに構成することができる。
このように本発明に係る車両搭載型のドレンセパレータであれば、従来であれば排ガスを希釈するためだけに使用されていた希釈用の空気を排ガスの放熱に利用して、排ガスに含まれる水分を十分に除去することが可能となる。また、例えば各流路の配置によって、排ガスと空気との間に熱交換を生じさせることができるので、従来と比較して排ガスからの水分除去能力を向上させつつ、新たな電力消費は発生させないようにできる。
以下、本発明の第１実施形態に係る車両搭載型の排ガス分析装置２００及びドレンセパレータ１００について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の車両搭載型の排ガス分析装置２００は、例えば自動車等の車両に搭載されて、当該車両から排出される排ガスの成分濃度を測定するものである。なお、車両搭載型の排ガス分析装置２００は、実路走行試験（RDE ;Real Driving Emission）を実施するために用いられる。
この車両搭載型の排ガス分析装置２００は、図１に示すように車両のエンジンＥＮに連結された排気管から排出される排ガスの全部又は一部を採取するサンプリング管ＳＰなどの排ガス採取機構で採取された排ガスの成分濃度を測定するものであり、サンプリング管ＳＰにより採取された排ガスは加熱管ＨＨにより所定の温度に加熱又は維持されて車両搭載型の排ガス分析装置２００に導入される。例えば所定の温度は排ガス内の水分が結露しないように１００℃以上に設定される。
具体的に車両搭載型の排ガス分析装置２００は、図２に示すように、加熱管ＨＨを経由した排ガスが導入されて、排ガスの各種成分が分析される分析計Ｘと、分析計Ｘを通過した排ガスが導入されて、その水分が分離されるドレンセパレータ１００と、ドレンセパレータ１００の下流側に設けられた排気ポンプＰと、を備えている。すなわち、車両搭載型の排ガス分析装置２００における加熱管ＨＨの接続口から、排気ポンプＰの下流側の排出口まで一連の流路が形成されており、この流路上には上流側から分析計Ｘ、ドレンセパレータ１００、排気ポンプＰが設けられている。以下に各部について詳述する。
分析計Ｘは、例えば一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素酸化物（ＮＯＸ）、メタン（ＣＨ４）、全炭化水素（ＴＨＣ）、アンモニア（ＮＨ３）、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）、粒子状物質（ＰＭ）、固体粒子（ＰＮ）等の測定対象成分を分析するものである。本実施形態では、分析計Ｘは、量子カスケードレーザ分光（ＱＣＬ）法を用いたＱＣＬ－ＩＲ計であるが、このほかのガス検出法として非分散赤外線吸収（ＮＤＩＲ）法を用いたＮＤＩＲ計、フーリエ変換型赤外分光（ＦＴＩＲ）法を用いたＦＴＩＲ計、化学発光（ＣＬＤ）法（ケミルミネッセンス法）を用いたＣＬＤ計、水素炎イオン化（ＦＩＤ）法を用いたＦＩＤ計であってもよい。また、非分散型紫外吸収（ＮＤＵＶ）法、電気化学セルを用いたＯ２計測、ジルコニアセンサを用いたＮＯｘ、Ｏ２、ＮＨ３計測、ＤＣＳによるＰＭ計測、ＣＰＣによるＰＮ計測であっても構わない。
本実施形態のＱＣＬ－ＩＲ計は、排ガスの流れる流路に対してレーザ光を射出する量子カスケードレーザ（図示しない）と、排ガスを通過したレーザ光を検出する検出器（図示しない）と、を備えている。量子カスケードレーザは、印加される電流（又は電圧）によって、発振波長を変調させることができるものであり、多段量子井戸構造によるサブバンド間遷移を用いた半導体レーザである。例えば量子カスケードレーザには、電流パルスが印加されている間、温度上昇により発振波長が変化することで所定波長範囲のレーザ光が射出される。本実施形態では各対象ガス成分の吸収ピークがこの発振波数内に含まれるように発振中心波数が調整された素子が使用され、例えば約４μｍ～約２０μｍの波長範囲においてレーザ光の射出が所定間隔ごとに繰り返される。検出器は、量子型光電素子を用いたものであり、本実施形態ではＩｎＡｓＳｂを検出素子としたものである。なお検出素子としてはこれに限らず、例えばＨｇＣｄＴｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＰｂＳｅ等を用いてもよい。
なお、これらの分析計Ｘにより得られた分析データは、図１における情報処理部ＣＯＭに出力されて、当該情報処理部ＣＯＭにより、分析データの処理、記録又は表示がされる。また、上記の複数の分析器はそれぞれ別体で設けられたものであってもよい。情報処理部ＣＯＭは、ＣＰＵ、内部メモリ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、各種入出力機器等を有する専用乃至汎用のコンピュータであり、分析計Ｘの分析データだけでなく、その他のセンサ群からのデータを取得して処理、記録又は表示する。
次にドレンセパレータ１００やそれに関連する各機器について、まず、模式図である図２及び図３を参照しながら概略を説明する。
図２及び図３に示すように、本実施形態のドレンセパレータ１００は、排ガスの流れる排ガス流路ＥＬだけでなく、排ガスを希釈する前の空気が流れる希釈用気体流路ＡＬも備えている。そして、排ガス流路ＥＬを流れる希釈前の排ガスは、希釈用気体流路ＡＬを流れる空気を利用して冷却されるように構成されている。具体的には、ドレンセパレータ１００内においては、排ガス流路ＥＬと希釈用気体流路ＡＬとが近接させて設けられているとともに、それぞれの流路を流れるガス間で熱の移動が生じるように熱伝導構造が設けられている。言い換えると、それぞれの流路を流れる希釈前の排ガスと、排ガスと混合される前の空気との間で熱交換が生じるように本実形態のドレンセパレータ１００は構成されている。本実施形態では排ガス分析装置２００の外形寸法が３５０×５５０×２５５ｍｍであることから、排ガス流路ＥＬと希釈用気体流路ＡＬは例えば５５０ｍｍ以下の離間距離で近接させて設けられることになる。なお、排ガス流路ＥＬと希釈用気体流路ＡＬは３５０ｍｍ又は２５５ｍｍで近接させてもよく、各流路をほぼ接触させて設けてもよい。
ドレンセパレータ１００における排ガス流路ＥＬは、分析計Ｘを通過した排ガスが導入される排ガス導入口ＥＰから希釈用気体流路ＡＬとの合流点ＣＰまでの流路となる。
一方、希釈用気体流路ＡＬは、基端側が空気中に開放されており、ドレンセパレータ１００又は排ガス分析装置２００の外部から空気を取り込めるように構成されている。本実施形態ではドレンセパレータ１００を内部に収容する筐体（図示しない）内に希釈用気体流路ＡＬの基端が開口するようにしてある。そして、希釈用気体流路ＡＬの下流端部には排ガス流路ＥＬとの合流点ＣＰが設けられており、この合流点ＣＰにおいて排ガスと空気が混合されることによって、排ガスが希釈される。
また、合流点ＣＰの下流側には空気により希釈された排ガスが流れる希釈排ガス流路ＤＬが接続されており、この希釈排ガス流路ＤＬ上に排気ポンプＰが設けられている。すなわち、１つの排気ポンプＰで排ガス及び空気を吸引し、排ガス流路ＥＬ及び希釈用気体流路ＡＬのそれぞれを流れるように構成されている。
本実施形態では排ガス流路ＥＬは、排ガス流路ＥＬの上流側部分を形成する第１排ガス放熱流路ＥＬ１と、排ガス流路ＥＬの下流側部分を形成する第２排ガス放熱流路ＥＬ２とからなる。
第１排ガス放熱流路ＥＬ１は、排ガス導入口ＥＰと接続されており、図３に示すようにドレンセパレータ１００において上部側に形成されている。ここで、第１排ガス放熱流路ＥＬ１は、希釈用気体流路ＡＬとともに１つの流路形成ブロック１内の内部流路として形成されている。すなわち、第１排ガス放熱流路ＥＬ１と希釈空気流路は流路形成ブロック１を形成する熱伝導性を有する金属を介して隣接しており、それぞれの流路を流れる排ガスと空気との間で熱交換が生じる。より具体的には分析計Ｘに排ガスは導入されるまで例えば１００度以上に加熱されていたため、排ガスのほうが外部から取り込まれた例えば気温程度の空気よりも高温である。したがって、排ガスから空気への熱の移動が生じ、第１排ガス放熱流路ＥＬ１を流れる排ガスは希釈用気体流路ＡＬを流れる空気へ放熱し続けることになる。
一方、第２排ガス放熱流路ＥＬ２は第１排ガス放熱流路ＥＬ１の下流側に設けられ、合流点ＣＰにおいて希釈用気体流路ＡＬと合流する。より具体的には第２排ガス放熱流路ＥＬ２はドレンセパレータ１００において下側に形成されており、筐体２内に蛇行させて形成された流路と、流路形成ブロック１内の一部とからなる。また、図３に示すように第１排ガス放熱流路ＥＬ１、及び、第２排ガス放熱流路ＥＬ２は、合流点ＣＰよりも上流側において希釈用気体流路ＡＬを上下に挟み込むように配置される。
第２排ガス放熱流路ＥＬ２において結露した排ガス中の水分は、第２排ガス放熱流路ＥＬ２の下側に設けられた結露水貯留部４に貯留される。ここで、結露水貯留部４はドレンセパレータ１００に設けられた空洞であり、ドレンセパレータ１００の底面に設けられた栓体を取り外すことで結露水貯留部４に貯留された結露水は排出される。すなわち、試験中は結露水貯留部４に結露水が貯留され続けて、試験終了後のメンテナンス時に栓体を取り外して溜まった結露水の処理が行われる。
さらに、第２排ガス放熱流路ＥＬ２には、流路形成ブロック１の下面側と接触させて設けられた伝熱機構３が設けられている。したがって、第２排ガス放熱流路ＥＬ２を流れる排ガスの熱は伝熱機構３を介して流路形成ブロック１内の希釈用気体流路ＡＬを流れる空気まで移動することになる。このように排ガス流路ＥＬは希釈用気体流路ＡＬの上下において少なくとも２回熱交換が行われることになる。
次に図４乃至図８を参照しながらドレンセパレータ１００の具体的な構造について説明する。
図４に示すようにドレンセパレータ１００は、概略直方体状をなすものである。図５に示すようにドレンセパレータ１００は、上端面部を構成する流路形成ブロック１と、流路形成ブロック１の下側に溶接される筐体２と、筐体２内に収容されるとともに流路形成ブロック１の下面側に接触して設けられる伝熱機構３とを備えている。流路形成ブロック１内には内部流路として第１排ガス放熱流路ＥＬ１と、希釈用気体流路ＡＬとが形成されており、溶接により密閉された筐体２内には伝熱機構３により第２排ガス放熱流路ＥＬ２が形成される。
流路形成ブロック１は、概略板状をなすものであり、図６及び図７に示すように内部に厚み方向に対して２層となるように独立した内部流路が形成されている。内部流路については例えばドリル加工等を行った後、不要な部分を封止することで形成される。なお、機械加工ではなく例えば金属３Ｄプリンタ技術等を用いて流路形成ブロック１を形成してもよい。図６（ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である図６（ｂ）に示すように、第１排ガス放熱流路ＥＬ１は、流路形成ブロック１における上層側においてつづら折り状をなす内部流路として形成されている。図６（ｂ）における右上側にある排ガス導入口ＥＰから分析計Ｘを通過した排ガスが流路形成ブロック１内に導入される。そして、排ガスは、流路形成ブロック１内を蛇行した後、図６（ｂ）の左下部分に開口し、流路形成ブロック１の厚み方向に延びて、流路形成ブロック１の下面側に開口する第１連通孔ＣＨ１を通って筐体２により形成される空間内へと流れ込む。
また、図７（ａ）におけるＢ－Ｂ線断面図である図７（ｂ）に示すように、希釈用気体流路ＡＬは、流路形成ブロック１における下層側においてつづら折り状をなす内部流路として形成されている。図７（ｂ）における左上側に設けられた空気導入口から外気から取り込まれた空気が流路形成ブロック１内に導入される。そして、空気は流路形成ブロック１内を蛇行した後、図７（ｂ）の左上側にある希釈用気体流路ＡＬの下流端部に到達する。この下流端部には流路形成ブロック１の厚み方向に延びて流路形成ブロック１の下面に開口する第２連通孔ＣＨ２が形成されている。この第２連通孔ＣＨ２を通って筐体２内の第２排ガス放熱流路ＥＬ２から排ガスが希釈用気体流路ＡＬに合流する。すなわち、第２連通孔ＣＨ２が形成されている部分が排ガス流路ＥＬと希釈用気体流路ＡＬの合流点ＣＰであり、ここで排ガスと空気が混合されて以降は希釈排ガスとして排気ポンプＰへと流れていくことになる。
図８はドレンセパレータ１００における概略直方体状をなす筐体２、及び、筐体２内に収容された伝熱機構３を上面側から見た図となる。この筐体２及び伝熱機構３によってドレンセパレータ１００の下側部分をつづら折り状に流れる第２排ガス放熱流路ＥＬ２が形成されている。伝熱機構３は、図５及び図８に示すように第２排ガス放熱流路ＥＬ２の流れ方向であり、筐体２の長手方向に沿って延びる３枚の仕切板３１と、仕切板３１に対して直交させるとともに、第２排ガス放熱流路ＥＬ２の流れ方向を遮るように設けられる４枚の吸熱板３２とを備えている。
仕切り板における長手方向の一方の端部中央部には切り欠きＣＴが形成されており、筐体２との間に隙間が形成される。この隙間により図８における上下方向に排ガスが流通できる。本実施形態では仕切り板の向きがそれぞれ互い違いになっているため、第２排ガス放熱流路ＥＬ２がつづら折り状をなす。
吸熱板３２は、図５に示すように厚み方向に対して貫通する排ガス流通孔ＥＨが多数設けられている。排ガス流通孔ＥＨの直径は例えば流路形成ブロック１内の内部流路の直径と同程度にされる。吸熱板３２は第２排ガス放熱流路ＥＬ２の流れ方向を遮るように設けられるので排ガスの一部は吸熱板３２の面板部で遮られながら、排ガス流通孔ＥＨを通って図８における左下側から左上側まで蛇行しながら流れていく。吸熱板３２と排ガスとの間では熱伝達により、熱が吸熱板３２へと移動し、最終的には流路形成ブロック１内の希釈用気体流路ＡＬ内の空気まで伝熱される。この結果、第２排ガス放熱流路ＥＬ２を排ガスが流れることで排ガスの放熱が行われて、露点温度以下に到達し、吸熱板３２の表面に結露した結露水が付着する。吸熱板３２の表面に付着した結露水は自重により下方へ伝っていき、最終的には筐体２内における結露水貯留部４に貯留される。
このように構成された第１実施形態の車両搭載型のドレンセパレータ１００によれば、排ガス流路ＥＬ内を流れる排ガスと、希釈用気体流路ＡＬを流れる空気との間で熱交換を生じさせることができ、従来と比較して電力消費量を増大させることなく、排ガスの冷却能力を高めて、排ガス中の水分を十分に結露させて、除去することが可能となる。
また、ドレンセパレータ１００内において排ガス流路ＥＬ、及び、希釈用気体流路ＡＬがそれぞれつづら折状に形成されているので、ドレンセパレータ１００自体をコンパクトに構成しながら、排ガスと空気との間で熱交換される距離を長くできる。このため、排ガスから空気へと移動する熱量をさらに増加させることができ、排ガスからの水分除去能力を向上させることができる。
また、第２排ガス放熱流路ＥＬ２上には、排ガスの流れ方向を遮るように多数の排ガス流通孔ＥＨが形成された吸熱板３２が設けられているので、結露水を吸熱板３２の表面に付着させて回収し、そのままドレンセパレータ１００の下側にある結露水貯留部４へと効率よく回収できる。
加えて、第１排ガス放熱流路ＥＬ１の流路面積よりも下流側に設けられている第２排ガス放熱流路ＥＬ２の流路面積のほうが大きくなるように構成されているので、結露水貯留部４のある第２排ガス放熱流路ＥＬ２を流れる排ガスの流速を低下させ、滞留している時間を長くし、より多くの水分が吸熱板３２で回収される確率を高めることができる。
次に本発明の第２実施形態における車両搭載型のドレンセパレータ１００について図９を参照しながら説明する。
第２実施形態の車両搭載型のドレンセパレータ１００は、第１実施形態と比較して簡略化された構成を有するものである。具体的には希釈用気体流路ＡＬと排ガス流路ＥＬとの合流点ＣＰよりも上流側において、希釈用気体流路ＡＬと排ガス流路ＥＬとがそれぞれ近接させて並行に設けてある。すなわち、排ガス流路ＥＬ及び結露水貯留部４を形成する筐体２と、その筐体２に対して希釈用気体流路ＡＬを形成する配管とを接触させて設けられている。なお、第２実施形態では排ガス流路ＥＬには第１実施形態における吸熱板３２は設けられておらず、排ガスを流れ方向に対して遮る部材は存在しない。
このような簡易な構成であっても、排ガスを希釈する前の空気により排ガスから熱を奪ってその温度を低下させて水分を排ガス流路ＥＬ内において結露させることができる。また、複雑な流路を形成する必要がないので、ドレンセパレータ１００の製造性を良くすることもできる。
その他の実施形態について説明する。
排ガス流路を流れる排ガスと、希釈用気体流路を流れる空気との間で熱交換を生じさせる構成は、第１及び第２実施形態において示した物に限られない。例えば排ガス流路を形成する金属製の第１チューブと、希釈用気体流路を形成する金属製の第２チューブとをそれぞれ離隔させて設けておき、各チューブ間を熱伝導部材で接続して排ガスから空気へと熱の移動が生じるようにしてもよい。
第１実施形態では第１排ガス放熱流路には吸熱板は設けられていなかったが、第１排ガス流路に吸熱板を設けても構わない。第１排ガス放熱流路及び希釈用気体流路は流路形成ブロック内の内部流路として形成されたものに限られず、チューブやパイプ等により形成されたものであってもよい。第１排ガス放熱流路を流れる排ガスと希釈用気体流路を流れる空気との間で好ましくは熱伝導により熱の移動が生じるように構成されていればよい。
第１実施形態において各流路はつづら折れ状に形成されていたが、例えば各流路の折れ曲がる回数を増減させたり、まっすぐに形成された流路だけで構成されたりしてもよい。また、第２排ガス放熱流路においては吸熱板を省略して、例えば筐体の内周面において結露を生じさせて排ガスから水分を除去するようにしてもよい。また、希釈用気体流路に対する第１排ガス放熱流路と第２排ガス放熱流路の配置は、第１実施形態に示したように上下方向に挟み込む配置に限られない。例えば第１排ガス放熱流路と第２排ガス放熱流路が希釈用気体流路を水平方向に挟み込むように配置してもよい。また、第１排ガス放熱流路と第２排ガス放熱流路が希釈用気体流路を挟み込むのではなく、一方の流路が希釈用気体流路の上方で並行して流れ、他方の流路が希釈用気体流路の側方において並行して流れるように配置してもよい。すなわち、第１排ガス放熱流路と第２排ガス放熱流路の両方において希釈用気体流路との間で熱交換が生じ得るように配置されていればよい。
分析計の測定対象は各実施形態において例示した各対象ガス成分をすべて含まなくてもよく、その一部だけを対象ガス成分としてもよい。また、対象ガス成分に応じて分析計の測定原理は適宜選択することができる。
希釈用気体流路に流す気体については当該流路の基端から取り込まれた空気に限られるものではない。例えば希釈用気体流路の基端に排ガスを希釈及び冷却するための気体を充填したボンベを接続し、ボンベから希釈用及び冷却用の気体を供給するようにしてもよい。このようなものであっても、ボンベから供給される気体で排ガスを冷却した後で、排ガスを希釈することもできる。このようにボンベを車両に搭載したとしても、そこから供給される気体で排ガスの冷却と希釈の２つの機能を担わせることができるので、排ガス分析装置の総重量が増加するとしても構成として採用しやすくできる。また、希釈用気体流路に流す気体の成分は空気に限られるものではなく、その他排ガスを希釈した後で外部に排出しても環境等に問題が生じない成分であればよい。
第２実施形態では排ガス流路には吸熱板が設けられていなかったが、排ガスから水分をより結露させやすくするために、吸熱板を排ガスの流れ方向を遮るように設けても良い。また、排ガス流通孔の個数やその直径についても適宜設定しても良い。
排ガス流路を流れる排ガスの吸引と、希釈用気体流路を流れる気体の吸引についてはそれぞれ独立した複数の排気ポンプで行っても良い。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や、各実施形態の一部同士の組み合わせを行っても構わない。
従来と比較して電力消費量を増大させることなく、排ガスからの水分除去能力を向上させることができる車両搭載型のドレンセパレータ、及び、それを用いた排ガス分析装置を提供する。
２００ ：排ガス分析装置
１００ ：ドレンセパレータ
ＡＬ ：希釈用気体流路
ＥＰ ：排ガス導入口
ＥＬ ：排ガス流路
ＥＬ１ ：第１排ガス放熱流路
ＥＬ２ ：第２排ガス放熱流路
ＣＰ ：合流点
ＤＬ ：希釈排ガス流路
１ ：流路形成ブロック
ＣＨ１ ：第１連通孔
ＣＨ２ ：第２連通孔
２ ：筐体
３ ：伝熱機構
３１ ：仕切板
ＣＴ ：切り欠き
３２ ：吸熱板
ＥＨ ：排ガス流通孔
ＳＬ ：スリット
４ ：結露水貯留部
ＣＯＭ ：情報処理部
Ｐ ：排気ポンプ
Ｘ ：分析計
１００ ：ドレンセパレータ
ＡＬ ：希釈用気体流路
ＥＰ ：排ガス導入口
ＥＬ ：排ガス流路
ＥＬ１ ：第１排ガス放熱流路
ＥＬ２ ：第２排ガス放熱流路
ＣＰ ：合流点
ＤＬ ：希釈排ガス流路
１ ：流路形成ブロック
ＣＨ１ ：第１連通孔
ＣＨ２ ：第２連通孔
２ ：筐体
３ ：伝熱機構
３１ ：仕切板
ＣＴ ：切り欠き
３２ ：吸熱板
ＥＨ ：排ガス流通孔
ＳＬ ：スリット
４ ：結露水貯留部
ＣＯＭ ：情報処理部
Ｐ ：排気ポンプ
Ｘ ：分析計
Claims (13)
- 車両搭載型の排ガス分析装置に用いられる車両搭載型のドレンセパレータであって、
排ガスが流れる排ガス流路と、
排ガスを希釈するための気体が流れており、下流端部に設けられた合流点において前記排ガス流路と合流する希釈用気体流路と、を備え、
前記合流点よりも少なくとも上流側において前記排ガス流路を流れる排ガスと前記希釈用気体流路を流れる気体との間で熱交換が生じるように構成されていることを特徴とする車両搭載型のドレンセパレータ。 - 前記排ガス流路が、
排ガス導入口から排ガスが導入される第１排ガス放熱流路と、
前記第１排ガス放熱流路の下流側に設けられ、前記合流点において前記希釈用気体流路と合流する第２排ガス放熱流路と、を具備し、
前記第２排ガス放熱流路に排ガスから結露した水分が貯留される結露水貯留部が設けられた請求項１記載の車両搭載型のドレンセパレータ。 - 前記第１排ガス放熱流路の流路面積が、前記排ガス導入口の開口面積よりも大きく形成されている請求項２記載の車両搭載型のドレンセパレータ。
- 前記第２排ガス放熱流路の流路面積が、前記第１排ガス放熱流路の流路面積よりも大きく形成されている請求項２記載の車両搭載型のドレンセパレータ。
- 前記第１排ガス放熱流路、又は、前記第２排ガス放熱流路において、排ガスの流れ方向を遮るように設けられるとともに、少なくとも１つの排ガス流通孔が形成された吸熱板をさらに備え、
前記吸熱板が、排ガスから吸熱した熱を、前記希釈用気体流路を流れる気体に伝熱するように構成された請求項２記載の車両搭載型のドレンセパレータ。 - 前記希釈用気体流路が、流路形成ブロック内の内部流路として形成されており、
前記吸熱板が、前記流路形成ブロックと接触させて設けられた請求項５記載の車両搭載型のドレンセパレータ。 - 前記第１排ガス放熱流路が前記希釈用気体流路とともに前記流路形成ブロック内の内部流路として形成されている請求項６記載の車両搭載型のドレンセパレータ。
- 前記第２排ガス放熱流路の下部に前記結露水貯留部が設けられた請求項２記載の車両搭載型のドレンセパレータ。
- 前記第１排ガス放熱流路と前記第２排ガス放熱流路とが、前記希釈用気体流路を挟み込むように配置された請求項２記載の車両搭載型のドレンセパレータ。
- 前記排ガス流路の流れ方向、又は、前記希釈用気体流路の流れ方向が少なくとも１度折り返すように構成されている請求項１記載の車両搭載型のドレンセパレータ。
- 前記排ガス流路と前記希釈用気体流路と近接させて設けられている請求項１記載の車両搭載型のドレンセパレータ。
- 請求項１乃至１１いずれか一項に記載の車両搭載型のドレンセパレータと、
排ガスを分析する分析計と、を備え、
前記分析計を通過した排ガスが前記ドレンセパレータに導入されるように構成された車両搭載型の排ガス分析装置。 - 前記排ガス流路と前記希釈用気体流路の前記合流点の下流側に気体により希釈された排ガスが流れる希釈排ガス流路が設けられており、
前記希釈排ガス流路上に排気ポンプが設けられている請求項１１記載の車両搭載型の排ガス分析装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022077592 | 2022-05-10 | ||
| JP2022077592 | 2022-05-10 | ||
| PCT/JP2023/013691 WO2023218795A1 (ja) | 2022-05-10 | 2023-03-31 | 車両搭載型のドレンセパレータ、及び、車両搭載型の排ガス分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2023218795A1 JPWO2023218795A1 (ja) | 2023-11-16 |
| JP7433525B1 true JP7433525B1 (ja) | 2024-02-19 |
Family
ID=88730112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023524971A Active JP7433525B1 (ja) | 2022-05-10 | 2023-03-31 | 車両搭載型のドレンセパレータ、及び、車両搭載型の排ガス分析装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7433525B1 (ja) |
| WO (1) | WO2023218795A1 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080202261A1 (en) | 2007-02-28 | 2008-08-28 | Gas Technology Institute | Apparatus and method for maintaining multi-component sample gas constituents in vapor phase during sample extraction and cooling |
| JP2010107304A (ja) | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Horiba Ltd | 排ガス希釈装置 |
| JP2018197711A (ja) | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 株式会社堀場製作所 | 排ガス分析装置及び排ガス分析方法 |
| JP6500851B2 (ja) | 2016-07-11 | 2019-04-17 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
| WO2021193753A1 (ja) | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 株式会社堀場製作所 | 希釈器、分析システム、及び、分析方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59206741A (ja) * | 1983-05-11 | 1984-11-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固気混相流体の希釈方法および装置 |
| JPS63298133A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Toyota Motor Corp | 微粒子サンプリング装置 |
| US5058440A (en) * | 1990-09-04 | 1991-10-22 | Caterpillar Inc. | Gas sampling device and dilution tunnel used therewith |
| KR102355037B1 (ko) * | 2020-04-07 | 2022-01-24 | 한국전력공사 | 가스 희석장치 및 이를 구비하는 미세입자 측정장치 |
-
2023
- 2023-03-31 WO PCT/JP2023/013691 patent/WO2023218795A1/ja unknown
- 2023-03-31 JP JP2023524971A patent/JP7433525B1/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080202261A1 (en) | 2007-02-28 | 2008-08-28 | Gas Technology Institute | Apparatus and method for maintaining multi-component sample gas constituents in vapor phase during sample extraction and cooling |
| JP2010107304A (ja) | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Horiba Ltd | 排ガス希釈装置 |
| JP6500851B2 (ja) | 2016-07-11 | 2019-04-17 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
| JP2018197711A (ja) | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 株式会社堀場製作所 | 排ガス分析装置及び排ガス分析方法 |
| WO2021193753A1 (ja) | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 株式会社堀場製作所 | 希釈器、分析システム、及び、分析方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2023218795A1 (ja) | 2023-11-16 |
| WO2023218795A1 (ja) | 2023-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9719930B2 (en) | Device and methods of detection of airborne agents | |
| US7084963B2 (en) | Method and device for the comprehensive characterization and monitoring of exhaust gases and the regulation of engines in particular internal combustion engines and components for the treatment of exhaust gas | |
| US20120330568A1 (en) | Gas concentration calculation device, gas concentration measurement module, and light detector | |
| CN102539338B (zh) | 运用光声光谱进行变压器油中气体含量在线监测的系统 | |
| US10378416B2 (en) | Analyzing apparatus and exhaust gas treating system | |
| US20060237665A1 (en) | Bioaerosol discrimination | |
| JP6273027B2 (ja) | 赤外吸収分光法を用いて試料ガス流中の少なくとも１つのガスの濃度を測定する装置 | |
| US9121793B2 (en) | Semi-open-path gas analysis systems and methods | |
| Yang et al. | Multiple gas detection by cavity-enhanced Raman spectroscopy with sub-ppm sensitivity | |
| JP7433525B1 (ja) | 車両搭載型のドレンセパレータ、及び、車両搭載型の排ガス分析装置 | |
| JP7393767B2 (ja) | 光発生装置並びにそれを用いた炭素同位体分析装置及び炭素同位体分析方法 | |
| US20060286423A1 (en) | Gas Composition monitoring arrangement | |
| JP3213883B2 (ja) | 凝縮物分離装置 | |
| Yuanyuan et al. | Measurements of NO and CO in Shanghai urban atmosphere by using quantum cascade lasers | |
| CN111562228A (zh) | 一种二氧化氮测量装置及测量方法 | |
| JP2006284508A (ja) | 車両搭載型排気ガス分析装置 | |
| CN108931403B (zh) | 排气分析装置和排气分析方法 | |
| CN216449431U (zh) | 一种原位激光诊断的等离子体辅助燃料热解/氧化反应器 | |
| WO2022105899A1 (zh) | 一种传感装置 | |
| JP2013221804A (ja) | 濃度測定装置 | |
| KR102106826B1 (ko) | 변압기 유중 가스 분석 광음향 장치 | |
| Jin et al. | Simultaneous measurement of NO and NO2 by dual-channel cavity photoacoustic spectroscopy technique | |
| Heaps et al. | Investigations of intraband quantum cascade laser source for a MEMS-scale photoacoustic sensor | |
| CN212432974U (zh) | 一种二氧化氮测量装置 | |
| CN107621459A (zh) | 气体分析装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230424 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240201 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240206 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7433525 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |