JPH05312695A - 希釈トンネル法によるパーティキュレート捕集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】サンプリングスタート時にデッドボリュームの
影響を受けることがなく、サンプルガスの温度が安定
し、かつダミーフィルタを要さず操作が簡単で、ランニ
ングコストの低い希釈トンネル法によるパーティキュレ
ート捕集装置を提供する。 【構成】希釈されたサンプルガスの流路に切換弁６を介
してサンプリングライン17と分岐排気ライン18とを流路
切換え可能に分岐接続し、前記サンプリングライン17に
はパーティキュレート捕集用のフィルタ７を介設する一
方、前記分岐排気ライン18には吸引手段13を設けてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車の排ガス中に含ま
れているパーティキュレートを捕集するための装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル車からの排ガス中には、大気
汚染源となるＣＯ，ＨＣ，ＮＯ_X 等の他に、パーティキ
ュレート(Particulate Matter)と称される煤粒子も含ま
れており、このパーティキュレートも人体に有害である
ため、別途捕集装置によって捕集してその含有量の測定
がおこなわれている。

【０００３】その捕集装置は、二段希釈式のものでは、
例えば図２に示すように、自動車１の排ガスを直接導入
してこれを外部から取り込んだ空気によって一次希釈す
る一次希釈トンネル２と、その一次希釈トンネル２と導
管４を介して連通させた二次希釈トンネル５とを備え、
その二次希釈トンネル５に切換弁６を介して計測用のフ
ィルタ７とダミーフィルタ８とを並列に接続したものが
ある。

【０００４】その一次希釈トンネル２には、その下流側
に接続した定容量採取装置（ＣＶＳ）３により自動車１
のエンジンからの排ガスと外部からの空気とを連続的に
吸入・排気させることによって常時一定量の希釈された
サンプルガスが流れるようになっており、前述のよう
に、その一次希釈トンネル２から導管４を介して二次希
釈トンネル５に希釈されたサンプルガスを導入するとと
もに、流量計10によって吸込量が調整されるルーツブロ
ア９によりその二次希釈トンネル５内に外部から空気を
導入してさらにサンプルガスを二次希釈し、サンプリン
グオフ時にはその希釈ガスを、流量計12によって吸込量
が調整されるルーツブロア11によりダミーフィルタ８を
介して外部に排気させる一方、サンプリング時にのみ希
釈ガスを計測用のフィルタ７に流過させてパーティキュ
レートの捕集をおこなうことができる。

【０００５】そして、上述のように、計測用のフィルタ
７に対して並列に配置したダミーフィルタ８によって、
サンプリングオン時における二次希釈トンネル５のデッ
ドボリュームに基因する計測誤差の発生を防止すること
ができる。つまり、サンプリングオン時には切換弁６を
切り換えることによって直ちに希釈ガスをダミーフィル
タ８から計測用のフィルタ７に流路を切り換えて流過さ
せ、良好な立ち上りを得ることができるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、サンプリン
グの時間とサンプリングオフの時間とが異なる場合に
は、計測用のフィルタ７とダミーフィルタ８とでは捕集
されているパーティキュレートの量が異なり、その結
果、両フィルタ７，８間の圧力損失の比率が変化し、サ
ンプリング時とオフ時とで両フィルタ７，８を流過する
希釈ガスの流量が変化することになる。

【０００７】ところが、二次希釈トンネル５に導入され
る空気量は一定であるため、その二次希釈トンネル５内
で希釈比が変化してしまうことがあり、このような場合
には空気による冷却効果が変化し、二次希釈トンネル５
内の希釈ガスの温度が浮動して安定しないことがある。
希釈ガスの温度が不安定であると計測精度が低下するの
で、サンプリング時における希釈ガスの温度は安定して
いることが望ましい。さらに、ダミーフィルタ８を比較
的頻繁に取り替える必要があり、そのために少なからぬ
手間とコストとを要するという難点もある。

【０００８】かかる難点は、二段希釈式のみならず、単
一の希釈トンネルの場合においても認められるものであ
る。

【０００９】本発明はこのような実情を考慮してなさ
れ、サンプリング時にデッドボリュームの影響を受ける
ことがなくサンプルガスの温度が安定し、かつダミーフ
ィルタを要さず操作が簡易で、ランニングコストの低い
パーティキュレート捕集装置を提供することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するための手段を以下のように構成している。すな
わち、第１の発明では、希釈されたサンプルガスを定容
量採取装置によって一定流量サンプリングできるように
した希釈トンネル法によるパーティキュレート捕集装置
にあって、前記希釈されたサンプルガスの流路に切換弁
を介してサンプリングラインと分岐排気ラインとを流路
切換え可能に分岐接続し、前記サンプリングラインには
パーティキュレート捕集用のフィルタを介設する一方、
前記分岐排気ラインには吸引手段を設けたことを特徴と
している。

【００１１】第２の発明では、第１の発明における吸引
手段をエジェクターにより構成していることを特徴とし
ている。

【００１２】

【作用】第１の発明では、サンプリングオフ時には、切
換弁によって希釈ガスを分岐排気ラインに導入して吸引
手段の吸引力によってサンプリング時と同じ流量だけ排
気させるようにし、サンプリングオン時には切換弁を操
作して直ちにサンプリングラインに希釈ガスを導入して
上流側におけるデッドボリュームの影響を受けることな
く良好な立ち上り状態を得て精度の高いサンプリングを
おこなうことができる。つまり、希釈ガスの分岐排気ラ
インからの排気量は吸引手段の吸引力を調整することに
よって調整可能であるため、サンプリングオフ時におい
てもサンプリング時と同じ流量の希釈サンプリングガス
を分岐排気ラインに流しておけることから、分岐排気ラ
インからサンプリングラインに流路を切り換えた時にも
両ライン間での希釈サンプリングガスの流量に変化がな
く、ダミーフィルタを用いた場合のように測定用のフィ
ルタとの間の圧力損失の比率が変動して流量が変化する
ごとき不具合の発生が回避され精度の高いサンプリング
が可能となるのである。

【００１３】とくに二段希釈式の場合には、二段目の希
釈トンネルによるデッドボリュームの影響がなくなり、
かつ希釈比率を安定化することができるので希釈ガスの
温度が安定化し、より一層精度の高いサンプリングが可
能となる。

【００１４】また、ダミーフィルタを用いないので、サ
ンプリングのオン、オフ操作は切換弁の操作のみによっ
てきわめて容易におこなうことができ、ランニングコス
トを低くすることができる。

【００１５】第２の発明では、吸引手段にエジェクター
を用いたことにより、そのエジェクター内を流れる希釈
ガスの流速が速くなりパーティキュレートの堆積が少な
くなる利点がある。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の希釈トンネル法によるパー
ティキュレート捕集装置における二段式のものの一実施
例を示し、まず自動車１のエンジンからの排ガスが導管
14を介してエアフィルタ付きの一次希釈トンネル２に導
入されるとともに、その一次希釈トンネル２の下流側に
接続した定容量採取装置（ＣＶＳ）３によってその一次
希釈トンネル２に外部から空気を導入するとともにその
一次希釈トンネル２からの排気量が調整され、常時一定
量の希釈された排ガスが一次希釈トンネル２内を流れる
ようになっており、その下流端に接続された導管４によ
って希釈された排ガスが二次希釈トンネル５に導入され
てさらに希釈された後、その二次希釈トンネル５の下流
側に接続されたサンプリングライン17に設けた計測用の
フィルタ７でパーティキュレートが捕集されるようにな
っている。

【００１７】上述の二次希釈トンネル５の上流側にはエ
アフィルタ15、コントロールバルブ16、ルーツブロア９
および流量計10が配設される一方、その下流側に接続さ
れた電磁三方切換弁６によって上述のサンプリングライ
ン17と分岐排気ライン18とが流路切換え自在に分岐接続
されており、そのサンプリングライン17には、メジャー
フィルタ７、コントロールバルブ19、ルーツブロア11お
よび流量計12が配設されている。そのコントロールバル
ブ16の開度は流量計10からの流量信号により、また、コ
ントロールバルブ19の開度は流量計12からの流量信号に
よりそれぞれ調整され常時一定流量の空気の吸入と希釈
ガスの排気がおこなわれるようになっている。

【００１８】一方、分岐排気ライン18には、吸引手段と
して、コンプレッサー25とコントロールバルブ20に接続
されたエジェクター13が配設され、以下に述べる制御系
により、サンプリングオフ時にも、二次希釈トンネル５
内にサンプリング時と同じ流量の希釈ガスを流せるよう
にしている。

【００１９】制御系について説明すると、一次希釈トン
ネル２と二次希釈トンネル５内の希釈ガスがそれぞれ分
析計21，22に導入されて濃度分析され、その濃度信号Ｓ
₁ ，Ｓ₂ がバルブコントローラ23に入力され、そのバル
ブコントローラ23から上述のコントロールバルブ20に開
度制御信号が送出されてエジェクター13による希釈ガス
の排気量が調整されるようになっている。

【００２０】より詳しくは、そのバルブコントローラ23
は、図示は省略するが、除算器、設定器および比較器を
備え、両希釈トンネル２，５からの濃度信号Ｓ₁ ，Ｓ₂
をまず除算器に入力させて除算し両希釈ガスの濃度比つ
まり希釈比率を求め、これを比較器に導入し、次いで、
予め設定器に設定しておいた希釈比率と前述の希釈比率
とを比較し、その差量に応じて、コンプレッサー25に接
続されたコントロールバルブ20に制御出力を送出するよ
うに構成され、サンプリングオフ時には常に二次希釈ト
ンネル５内にサンプリング時と同じ流量の希釈ガスを流
せるようにしている。

【００２１】上述の設定希釈比率は、二次希釈トンネル
５に流入する空気の流量Ｑ_A とサンプリングライン17か
ら排気される希釈ガスの流量Ｑ_S とから求め、メジャー
フィルタ７の経時的な目詰り状態の変化をも算入したリ
アルタイムの値を採用している。

【００２２】上述のように構成した二段希釈トンネル法
によるパーティキュレート捕集装置によれば、自動車１
のエンジンからの排ガスは、まず、導管14を介して一次
希釈トンネル２に導入され濃度と温度がコントロールさ
れた希釈空気と完全混合され、次いで、その一部を二次
希釈トンネル５に導入し、再び希釈空気と混合して希釈
しその希釈ガス中のパーティキュレートをメジャーフィ
ルタ７によって捕集し、その重量に、定容量採取装置
（ＣＶＳ）３からの排気量Ｑ_CVS とサンプリングライン
17からの排気量Ｑ_S との比を乗算することにより排ガス
中のパーティキュレートの総重量を求めることができ
る。

【００２３】そして、サンプリングオフ時には、電磁三
方弁６により二次希釈トンネル５に対して分岐排気ライ
ン18を接続させてサンプリングライン17との接続を断
ち、希釈ガスをエジェクター13によって排出させる。こ
のときその分岐排気ライン18を流れる希釈ガスの流量Ｑ
_B はエジェクター13の上流側における供給圧Ｐ₁ によっ
て決定されるため、そのＰ₁ を制御するべくコントロー
ルバルブ20の開度がバルブコントローラ23からの制御出
力によって調整され、結果として、一次希釈トンネル２
内の希釈ガス濃度と二次希釈トンネル５内の希釈ガス濃
度との比率が設定値となるように制御される。つまり、
二次希釈トンネル５に流入する空気の流量Ｑ_A と、サン
プリングライン17から排気される希釈ガスの流量Ｑ_S と
から設定希釈比率を求め、実測された希釈比率がその設
定希釈比率となるようにコントロールバルブ20の開度を
調整すれば、分岐排気ライン18に流れる希釈ガスの流量
Ｑ_B＝Ｑ_S とすることができるのである。なお、排気ラ
イン18における排ガスの吸引手段としてエジェクター13
を用いたので、その内部で排ガスの流速が速くなりパー
ティキュレートの堆積が少なくなる利点がある。

【００２４】これにより、サンプリングオフ時にも二次
希釈トンネル５内にサンプリング時と同じ流量の希釈ガ
スを流しておくことができる。よって、サンプリングオ
ン時に電磁三方弁６を操作して、直ちにサンプリングラ
イン17に同じ流量の希釈ガスを流すことができ、その上
流側の二次希釈トンネル５内での希釈比の変動の発生を
防ぐことができ、常に、精度の高いサンプリングをおこ
なうことができる。とりわけ、希釈比の変動が回避され
ることにより二次希釈トンネル５内の希釈ガスの温度が
安定化し、再現性がきわめて良好となる。

【００２５】また、かかるサンプリングのオンオフ操作
は電磁三方弁６によってきわめて容易におこなうことが
でき、かつ従来のようにダミーフィルタの取り替えを要
さず、ランニングコストを低くすることもできる。な
お、希釈比を頻繁に変えない場合には、コントロールバ
ルブ20に代えて手動のレギュレータを用いてもよい。

【００２６】ちなみに、一次希釈トンネル２内の希釈ガ
スの濃度に対する二次希釈トンネル５内の希釈ガスの希
釈比の比率を、エジェクター13のスロート部の圧力Ｐ₂
と対応させたマップまたはテーブルを作成して予めバル
ブコントローラ23に記憶させておき、その時点で検出し
た圧力信号（Ｐ₂ ）に基づいてコントロールバルブ20へ
の開度制御信号を送出させるようにしてもよい。この場
合においては分析計22は不要となる。

【００２７】あるいは、エジェクター13のスロート部の
圧力信号（Ｐ₂ ）に加えてその入口側の圧力信号
（Ｐ₁ ）をもバルブコントローラ23に入力して両者の比
率（除算結果）に基づいてコントロールバルブ20への開
度制御信号を送出させてもよい。この場合にも前実施例
と同様のマップまたはテーブルを予めバルブコントロー
ラ23に記憶させておく必要がある。

【００２８】なお、本発明は上述のような二段希釈式の
ものに限定されることなく、希釈トンネルが単一の場合
にも採用できることはいうまでもない。また、吸引手段
として、コンプレッサー25とコントロールバルブ20に接
続されたエジェクター13に代えて、流量調整可能なポン
プを用いることもできる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、希釈されたサンプルガスの流路に切換弁を介してサ
ンプリングラインと分岐排気ラインとを流路切換え可能
に分岐接続し、前記サンプリングラインにはパーティキ
ュレート捕集用のフィルタを介設する一方、前記分岐排
気ラインには吸引手段を設けたので、サンプリングオフ
時にもサンプリング時と同じ流量の希釈ガスを分岐排気
ラインから排気させておくことができ、サンプリングオ
ン時に流量変化を生じることのないようにすることがで
きる。これにより、デッドボリュームによるサンプリン
グ誤差の発生を防いで常に精度の高い測定をおこなうこ
とができる。とりわけ、二段希釈式では、二段目の希釈
トンネル内の希釈ガスの温度を安定化することができる
のでより高い精度を維持することができる。

【００３０】また、ダミーフィルタを用いないので、サ
ンプリングのオンオフは切換弁の操作のみによってきわ
めて容易におこなうことができ、ランニングコストを低
くすることができる利点もある。

【００３１】第２の発明によれば、吸引手段としてエジ
ェクターを用いることにより、そのエジェクター内を流
れる希釈ガスの流速が速くなりパーティキュレートの堆
積が少なくなる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の希釈トンネル法によるパーティキュレ
ート捕集装置の一実施例を示す回路図である。

【図２】従来の二段式希釈トンネル法によるパーティキ
ュレート捕集装置の一例を示す回路図である。

【符号の説明】

３…定容量採取装置、６…切換弁、７…フィルタ、13…
吸引手段、17…サンプリングライン、18…分岐排気ライ
ン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 希釈されたサンプルガスを定容量採取装
   置によって一定流量サンプリングできるようにした希釈
   トンネル法によるパーティキュレート捕集装置であっ
   て、前記希釈されたサンプルガスの流路に切換弁を介し
   てサンプリングラインと分岐排気ラインとを流路切換え
   可能に分岐接続し、前記サンプリングラインにはパーテ
   ィキュレート捕集用のフィルタを介設する一方、前記分
   岐排気ラインには吸引手段を設けたことを特徴とする希
   釈トンネル法によるパーティキュレート捕集装置。
2. 【請求項２】 前記吸引手段がエジェクターよりなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の希釈トンネル法による
   パーティキュレート捕集装置。