JPH0758264B2 - ディーゼル排ガス微粒子モニタ - Google Patents
ディーゼル排ガス微粒子モニタInfo
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- JPH0758264B2 JPH0758264B2 JP4501272A JP50127292A JPH0758264B2 JP H0758264 B2 JPH0758264 B2 JP H0758264B2 JP 4501272 A JP4501272 A JP 4501272A JP 50127292 A JP50127292 A JP 50127292A JP H0758264 B2 JPH0758264 B2 JP H0758264B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は一般的にディーゼルエンジンに関し、特にディ
ーゼル排ガスの微粒子濃度を測定する技術に関する。
ーゼル排ガスの微粒子濃度を測定する技術に関する。
大気の清浄さは、近年環境上の重大関心事になってい
る。大気汚染を抑制し大気の清浄さを維持する努力に関
して、きびしい車両排ガス排出基準が、米国連邦政府及
び州政府当局によって制定されている。ディーゼル排ガ
スに対する要求が非常にきびしいのは、大気中でのディ
ーゼル排ガスの影響が有害であるからである。そこで、
例えば米国内で販売された各ディーゼル車両は、一定の
排ガス試験に合格し、きびしい環境排出基準を満足する
ことを義務づけられている。排出基準を満たしているか
どうか判定するためには、ディーゼル排ガスの微粒子濃
度を測定する必要がある。ディーゼルエンジンが排出基
準に合致しているかどうか正確に判定するために、ディ
ーゼル排ガスの微粒子濃度の指示値の信頼性が必要とさ
れる。ディーゼル微粒子濃度の不正確な指示値は、ディ
ーゼルエンジンの不正な合格、または排出試験の不完全
さの結果であった。従って、ディーゼル排ガスの微粒子
濃度を正確に、かつ信頼がおけるように測定する技術の
実用化が望まれている。
る。大気汚染を抑制し大気の清浄さを維持する努力に関
して、きびしい車両排ガス排出基準が、米国連邦政府及
び州政府当局によって制定されている。ディーゼル排ガ
スに対する要求が非常にきびしいのは、大気中でのディ
ーゼル排ガスの影響が有害であるからである。そこで、
例えば米国内で販売された各ディーゼル車両は、一定の
排ガス試験に合格し、きびしい環境排出基準を満足する
ことを義務づけられている。排出基準を満たしているか
どうか判定するためには、ディーゼル排ガスの微粒子濃
度を測定する必要がある。ディーゼルエンジンが排出基
準に合致しているかどうか正確に判定するために、ディ
ーゼル排ガスの微粒子濃度の指示値の信頼性が必要とさ
れる。ディーゼル微粒子濃度の不正確な指示値は、ディ
ーゼルエンジンの不正な合格、または排出試験の不完全
さの結果であった。従って、ディーゼル排ガスの微粒子
濃度を正確に、かつ信頼がおけるように測定する技術の
実用化が望まれている。
現在、ディーゼル排ガス微粒子は、タイプの異なる少数
のシステムを用いて測定されている。一つの特殊な手法
は、排ガス中の微粒子の質量のリアルタイムによる直接
測定を含む。この手法によれば、米国特許第4,391,338
号にあるようなテーパエレメント振動式微量化学天秤に
より、フィルタに付着した微粒子の質量を測定すること
ができる。この手法は、費用が掛からず、一般に、普通
に用いられている希釈トンネルを必要とするだけであ
る。その他ディーゼル排ガスの微粒子濃度の量を測定す
る手法には、光学的測定法がある。しかし、この手法
は、正確さに乏しく微粒子質量の信頼性ある測定を常に
もたらすとは限らない。ディーゼル排ガスの微粒子濃度
を測定するその他の手法は、排ガスのある測定された量
を、微粒子を中に集めるフィルタに強制的に通過させ、
そのフィルタの重さを測ることを含む。そのフィルタ
は、使用前後のフィルタの重さの差が排ガス中の微粒子
の量を表すように、予め調整され予め計量される。この
特殊なシステムの欠点は、非常に時間が掛かり労力が集
中することである。その上、各測定サイクル後にそのフ
ィルタを再使用できないため、ディーゼル微粒子測定ご
とに新しいフィルタを用意する必要がある。
のシステムを用いて測定されている。一つの特殊な手法
は、排ガス中の微粒子の質量のリアルタイムによる直接
測定を含む。この手法によれば、米国特許第4,391,338
号にあるようなテーパエレメント振動式微量化学天秤に
より、フィルタに付着した微粒子の質量を測定すること
ができる。この手法は、費用が掛からず、一般に、普通
に用いられている希釈トンネルを必要とするだけであ
る。その他ディーゼル排ガスの微粒子濃度の量を測定す
る手法には、光学的測定法がある。しかし、この手法
は、正確さに乏しく微粒子質量の信頼性ある測定を常に
もたらすとは限らない。ディーゼル排ガスの微粒子濃度
を測定するその他の手法は、排ガスのある測定された量
を、微粒子を中に集めるフィルタに強制的に通過させ、
そのフィルタの重さを測ることを含む。そのフィルタ
は、使用前後のフィルタの重さの差が排ガス中の微粒子
の量を表すように、予め調整され予め計量される。この
特殊なシステムの欠点は、非常に時間が掛かり労力が集
中することである。その上、各測定サイクル後にそのフ
ィルタを再使用できないため、ディーゼル微粒子測定ご
とに新しいフィルタを用意する必要がある。
そのため本発明の目的は、ディーゼル排ガスの微粒子濃
度を正確に測定する方法を提供することにある。
度を正確に測定する方法を提供することにある。
本発明の目的はまた、労力の集中がなく時間が掛からな
いディーゼル排ガスの微粒子濃度を測定する方法を提供
することにある。
いディーゼル排ガスの微粒子濃度を測定する方法を提供
することにある。
また本発明の目的は、微粒子を集めるために使用された
後、フィルタを処分する必要を省くように、再使用でき
るフィルタを用いるディーゼル排ガスの微粒子濃度を測
定する方法を提供することにある。
後、フィルタを処分する必要を省くように、再使用でき
るフィルタを用いるディーゼル排ガスの微粒子濃度を測
定する方法を提供することにある。
本発明の目的はまた、常に信頼性のある指示値をもたら
すディーゼル排ガスの微粒子濃度を測定する方法を提供
することにある。
すディーゼル排ガスの微粒子濃度を測定する方法を提供
することにある。
さらに本発明の目的は、不揮発性ディーゼル微粒子およ
び／または揮発性ディーゼル微粒子の濃度を測定する方
法を提供することにある。
び／または揮発性ディーゼル微粒子の濃度を測定する方
法を提供することにある。
発明の概要 本発明によるディーゼル排ガスの微粒子濃度測定方法を
用いることにより、従来技術の欠点は解消され、本発明
の目的は達成された。本発明は、ディーゼル排ガスの微
粒子濃度を測定する方法を含み、その方法は、微粒子を
高効率フィルタ上で分離し収集するようにディーゼル排
ガスを濾過することと、濾過された排ガスの量を測定す
ることと、濾過された微粒子を酸素にさらすことと、濾
過された微粒子を加熱し、炭素を酸化して二酸化炭素を
形成するようにすることと、合成された二酸化炭素の濃
度を測定し、その二酸化炭素の濃度から微粒子内の炭素
の質量を計算することと、その炭素の質量を測定された
排ガスの量と比較することにより微粒子濃度を計算する
こととを含む。
用いることにより、従来技術の欠点は解消され、本発明
の目的は達成された。本発明は、ディーゼル排ガスの微
粒子濃度を測定する方法を含み、その方法は、微粒子を
高効率フィルタ上で分離し収集するようにディーゼル排
ガスを濾過することと、濾過された排ガスの量を測定す
ることと、濾過された微粒子を酸素にさらすことと、濾
過された微粒子を加熱し、炭素を酸化して二酸化炭素を
形成するようにすることと、合成された二酸化炭素の濃
度を測定し、その二酸化炭素の濃度から微粒子内の炭素
の質量を計算することと、その炭素の質量を測定された
排ガスの量と比較することにより微粒子濃度を計算する
こととを含む。
本方法はまた、酸化する前に残っている二酸化炭素ガス
を酸化雰囲気内から除去することを含む。本方法はま
た、濾過した微粒子を徐々に加熱して、微粒子内の不揮
発性炭素を酸化する前に微粒子内の揮発性成分を除去す
るようにすることを含んでよいし、さらに揮発性および
／または不揮発性微粒子成分を計算することを含んでも
よい。
を酸化雰囲気内から除去することを含む。本方法はま
た、濾過した微粒子を徐々に加熱して、微粒子内の不揮
発性炭素を酸化する前に微粒子内の揮発性成分を除去す
るようにすることを含んでよいし、さらに揮発性および
／または不揮発性微粒子成分を計算することを含んでも
よい。
他の態様によれば、本発明は、ディーゼル排ガスの微粒
子濃度を確認する装置を含む。本装置は、ディーゼル排
ガスからディーゼル微粒子を集めるためのフィルタをい
れる手段と、フィルタをいれるための手段の中から残留
二酸化炭素を除去する手段と、フィルタをいれるための
手段の中に酸素を供給する手段と、フィルタにより集め
られた炭素を酸化するためにフィルタを加熱する手段
と、炭素の酸化により生成された二酸化炭素の量を測定
する手段とで構成される。本装置はまた、ディーゼル排
ガスからのディーゼル微粒子を集めるフィルタと、その
フィルタを通って導かれるディーゼル排ガスの量を測定
する手段とを含んでもよい。本装置はさらに、濾過され
た微粒子の不揮発性成分から揮発分を分離するために、
フィルタを徐々に加熱する手段を含んでもよい。本装置
はまた、揮発成分の別個の測定を容易にするために、そ
のような揮発性微粒子成分を酸化する手段を含んでよ
く、かつ部分的な酸化により生成されたCOをCO2に変換
する手段を含んでもよい。
子濃度を確認する装置を含む。本装置は、ディーゼル排
ガスからディーゼル微粒子を集めるためのフィルタをい
れる手段と、フィルタをいれるための手段の中から残留
二酸化炭素を除去する手段と、フィルタをいれるための
手段の中に酸素を供給する手段と、フィルタにより集め
られた炭素を酸化するためにフィルタを加熱する手段
と、炭素の酸化により生成された二酸化炭素の量を測定
する手段とで構成される。本装置はまた、ディーゼル排
ガスからのディーゼル微粒子を集めるフィルタと、その
フィルタを通って導かれるディーゼル排ガスの量を測定
する手段とを含んでもよい。本装置はさらに、濾過され
た微粒子の不揮発性成分から揮発分を分離するために、
フィルタを徐々に加熱する手段を含んでもよい。本装置
はまた、揮発成分の別個の測定を容易にするために、そ
のような揮発性微粒子成分を酸化する手段を含んでよ
く、かつ部分的な酸化により生成されたCOをCO2に変換
する手段を含んでもよい。
フィルタとディーゼルエンジンの排気管との間に流体工
学的に取り付け可能なディーゼル排ガス入口管を含む、
ディーゼル排ガスをフィルタを通して導く手段が含まれ
てもよい。酸素を供給する手段は、空気またはその他の
酸素を含むガスをフィルタを収容する手段の中へ導くこ
とができるバルブ手段を含んでよい。本装置はさらに、
フィルタを収容する手段から逃げ出すガスが、二酸化炭
素を測定する手段、またはフィルタを通って導かれたデ
ィーゼル排ガスの量を測定する手段に入り込むのを阻止
するバルブ手段を含み、かつディーゼル排ガスがフィル
タを通って流れるのを阻止するバルブ手段を含んでよ
い。本装置はさらに、フィルタを収容する手段と、揮発
性微粒子成分を酸化する手段と、炭素の酸化により生成
された二酸化炭素の量を測定する手段とを、相互にクロ
ーズドループに連結する配管系を含んでよい。ポンプ手
段、圧力調整手段、および／または流量調整手段が、ク
ローズドループ内に組み入れられると都合がよい。フィ
ルタを収容する手段と揮発性微粒子成分を酸化する手段
とを連結する配管系の一部分は、その中で揮発分が凝結
しないように加熱することが望ましい。フィルタは、再
使用できるように高温度に耐えるものが望ましく、セラ
ミックタイプのトラップか石英ファイバフィルタで構成
されるとよい。二酸化炭素を測定する手段は、赤外線吸
収分析計にするとよい。濾過されたディーゼル排ガスの
量を測定する手段は、流量メータまたは流量コントロー
ラで構成するとよい。
学的に取り付け可能なディーゼル排ガス入口管を含む、
ディーゼル排ガスをフィルタを通して導く手段が含まれ
てもよい。酸素を供給する手段は、空気またはその他の
酸素を含むガスをフィルタを収容する手段の中へ導くこ
とができるバルブ手段を含んでよい。本装置はさらに、
フィルタを収容する手段から逃げ出すガスが、二酸化炭
素を測定する手段、またはフィルタを通って導かれたデ
ィーゼル排ガスの量を測定する手段に入り込むのを阻止
するバルブ手段を含み、かつディーゼル排ガスがフィル
タを通って流れるのを阻止するバルブ手段を含んでよ
い。本装置はさらに、フィルタを収容する手段と、揮発
性微粒子成分を酸化する手段と、炭素の酸化により生成
された二酸化炭素の量を測定する手段とを、相互にクロ
ーズドループに連結する配管系を含んでよい。ポンプ手
段、圧力調整手段、および／または流量調整手段が、ク
ローズドループ内に組み入れられると都合がよい。フィ
ルタを収容する手段と揮発性微粒子成分を酸化する手段
とを連結する配管系の一部分は、その中で揮発分が凝結
しないように加熱することが望ましい。フィルタは、再
使用できるように高温度に耐えるものが望ましく、セラ
ミックタイプのトラップか石英ファイバフィルタで構成
されるとよい。二酸化炭素を測定する手段は、赤外線吸
収分析計にするとよい。濾過されたディーゼル排ガスの
量を測定する手段は、流量メータまたは流量コントロー
ラで構成するとよい。
フィルタは、本装置内に組み込まれ、試験するディーゼ
ルエンジンまたは車両の排気管または排気出口に連結さ
れた全装置内に組み込まれるとよい。その代りとして
は、フィルタとフィルタを通過するディーゼルガスの量
を測定する手段とを収容する別個の採集ユニットが、排
気管に結合可能である。採集後、微粒子を載せたフィル
タは採集ユニットから取り外され、微粒子の酸化および
合成二酸化炭素の測定のための別の構造物内に置くこと
ができる。
ルエンジンまたは車両の排気管または排気出口に連結さ
れた全装置内に組み込まれるとよい。その代りとして
は、フィルタとフィルタを通過するディーゼルガスの量
を測定する手段とを収容する別個の採集ユニットが、排
気管に結合可能である。採集後、微粒子を載せたフィル
タは採集ユニットから取り外され、微粒子の酸化および
合成二酸化炭素の測定のための別の構造物内に置くこと
ができる。
本発明の他の態様によれば、本装置の運転は自動化可能
であり、CO2および濾過されたディーゼル排ガスの測定
から微粒子濃度を計算するのにマイクロコンピュータ等
を使用できる。
であり、CO2および濾過されたディーゼル排ガスの測定
から微粒子濃度を計算するのにマイクロコンピュータ等
を使用できる。
本発明のさらに他の態様によれば、揮発性微粒子中の異
種成分の量は、CO2測定をフィルタ加熱温度に関連させ
ることによって求めるとよい。
種成分の量は、CO2測定をフィルタ加熱温度に関連させ
ることによって求めるとよい。
本発明の別の態様によれば、フィルタを使わずに、ディ
ーゼル排ガスに加速衝突ノズルを通過させ、排ガス微粒
子を加熱可能な衝突プレート上に衝突させることによっ
て、ディーゼル微粒子を集めることができる。
ーゼル排ガスに加速衝突ノズルを通過させ、排ガス微粒
子を加熱可能な衝突プレート上に衝突させることによっ
て、ディーゼル微粒子を集めることができる。
図面の簡単な説明 本発明のこれらの目的、特徴、態様および優れた点は、
添付図面を参照しながら次の詳細な説明を読めば、理解
は容易であろう。
添付図面を参照しながら次の詳細な説明を読めば、理解
は容易であろう。
図１は、高効率フィルタを使用し、採集およびディーゼ
ル排ガスの微粒子濃度測定に便利な本発明の装置の最初
の実施例である。
ル排ガスの微粒子濃度測定に便利な本発明の装置の最初
の実施例である。
図２は、微粒子を載せたフィルタを収容し、ディーゼル
排ガスの微粒子濃度を測定するための本発明の他の実施
例である。
排ガスの微粒子濃度を測定するための本発明の他の実施
例である。
図３は、ディーゼル微粒子収集用の衝突チャンバ内の衝
突ノズルと加熱可能な衝突プレートを使用した本発明の
実施例である。
突ノズルと加熱可能な衝突プレートを使用した本発明の
実施例である。
図3Aは、図３の衝突チャンバ設備のさらに詳細を示す。
図４は、揮発分および不揮発性微粒子成分の測定法を解
説する。微粒子加熱温度の作用とそれに対応するCO2質
量測定プロフィルを示す。
説する。微粒子加熱温度の作用とそれに対応するCO2質
量測定プロフィルを示す。
図面では、同一番号は同一部品を表示する。
詳細な説明 本発明の原理に基づくディーゼル排ガスの微粒子濃度を
確認するための装置の最初の実施例が、図１に示されて
いる。このシステムの構成機器の特質、作用および相互
の関連がここに説明され、次に装置の運転がすべて説明
されている。
確認するための装置の最初の実施例が、図１に示されて
いる。このシステムの構成機器の特質、作用および相互
の関連がここに説明され、次に装置の運転がすべて説明
されている。
本装置10は、ディーゼルエンジンまたはディーゼル駆動
の車両（図示なし）の排気管の出口端に連結される入口
管12を含み、それによって排ガスが入口管12を通って微
粒子濃度測定システム内に流れることを可能にする。入
口管12は、ディーゼル排気管に直結してもよいし、また
はフレキシブル管かダクトをディーゼル排気管と流体工
学的に入口管12に配置してもよい。
の車両（図示なし）の排気管の出口端に連結される入口
管12を含み、それによって排ガスが入口管12を通って微
粒子濃度測定システム内に流れることを可能にする。入
口管12は、ディーゼル排気管に直結してもよいし、また
はフレキシブル管かダクトをディーゼル排気管と流体工
学的に入口管12に配置してもよい。
入口管12は、コンジット通路14によってフィルタ18をそ
の中に保持できるチャンバ16に連結される。バルブ22付
きの排出ニップル20が、入口管12とチャンバ16の間の点
に設けられる。バルブ22が開かれると、入口管12を通っ
て流れるディーゼル排ガスは、排出ニップル20を通って
システム外へ流出可能であろう。バルブ24は、通路14の
バルブ22より下流の点に設けられる。バルブ24が開かれ
ると、排ガスはチャンバ26の方へ流れることができる。
しかし、バルブ24が閉じられると、排ガスはチャンバ16
に向かって流れるのを阻止され、チャンバ16の中のどん
な気体もバルブ22または入口管12に向かって流れるのを
阻止される。供給管即ちニップル26が、バルブ24より下
流で、かつチャンバ16より上流で通路14に連結される。
供給ニップル26は、それに接続されたバルブ28を有し、
酸素リッチなパージガス供給源に連結される。バルブ28
が開かれバルブ24が閉じられると、酸素リッチパージガ
スがチャンバ16の中へ流れ込むことができる。
の中に保持できるチャンバ16に連結される。バルブ22付
きの排出ニップル20が、入口管12とチャンバ16の間の点
に設けられる。バルブ22が開かれると、入口管12を通っ
て流れるディーゼル排ガスは、排出ニップル20を通って
システム外へ流出可能であろう。バルブ24は、通路14の
バルブ22より下流の点に設けられる。バルブ24が開かれ
ると、排ガスはチャンバ26の方へ流れることができる。
しかし、バルブ24が閉じられると、排ガスはチャンバ16
に向かって流れるのを阻止され、チャンバ16の中のどん
な気体もバルブ22または入口管12に向かって流れるのを
阻止される。供給管即ちニップル26が、バルブ24より下
流で、かつチャンバ16より上流で通路14に連結される。
供給ニップル26は、それに接続されたバルブ28を有し、
酸素リッチなパージガス供給源に連結される。バルブ28
が開かれバルブ24が閉じられると、酸素リッチパージガ
スがチャンバ16の中へ流れ込むことができる。
フィルタチャンバ16は、ディーゼル排ガスからディーゼ
ル微粒子を効率よく濾過できるフィルタ18を収容する。
好ましくは、耐高温度フィルタ、例えば石英ファイバま
たはセラミックトラップ型が採用され、フィルタを再使
用できるようにする。フィルタ18は、排ガスがフィルタ
18を通らずに素通りして流れることを阻止するような作
りで、チャンバ16内に取り付けられる。チャンバを加熱
する手段は、本システム内に含まれる。加熱手段は、チ
ャンバ16を取り囲む加熱コイル19の形態でもよいし、そ
の代りにチャンバ16内の加熱素子または加熱コイル（図
示なし）で構成してもよい。
ル微粒子を効率よく濾過できるフィルタ18を収容する。
好ましくは、耐高温度フィルタ、例えば石英ファイバま
たはセラミックトラップ型が採用され、フィルタを再使
用できるようにする。フィルタ18は、排ガスがフィルタ
18を通らずに素通りして流れることを阻止するような作
りで、チャンバ16内に取り付けられる。チャンバを加熱
する手段は、本システム内に含まれる。加熱手段は、チ
ャンバ16を取り囲む加熱コイル19の形態でもよいし、そ
の代りにチャンバ16内の加熱素子または加熱コイル（図
示なし）で構成してもよい。
チャンバ16は、酸化器32、ポンプ34、圧力調整器40およ
びバルブ42の直列配置で流体工学的に、かつクローズド
ループ機器構成で、配管系30を介して連結される。測定
サイクル中は、チャンバ16から逃げ出す気体は、このク
ローズドループ機器構成を通って連続的に循環する。
びバルブ42の直列配置で流体工学的に、かつクローズド
ループ機器構成で、配管系30を介して連結される。測定
サイクル中は、チャンバ16から逃げ出す気体は、このク
ローズドループ機器構成を通って連続的に循環する。
酸化器32は、単純なヒータ、例えば赤熱ニクロム線また
は加熱されたプラチナかニッケルの管体で構成してもよ
いし、自動車業界で利用されている従来型の触媒コンバ
ータでもよい。酸化器32は、揮発性微粒子成分を酸化す
るとともに、チャンバ16内で生成された一酸化炭素を二
酸化炭素に変換するのに、便利に用いることができる。
これらの作用について、次にさらに十分説明する。
は加熱されたプラチナかニッケルの管体で構成してもよ
いし、自動車業界で利用されている従来型の触媒コンバ
ータでもよい。酸化器32は、揮発性微粒子成分を酸化す
るとともに、チャンバ16内で生成された一酸化炭素を二
酸化炭素に変換するのに、便利に用いることができる。
これらの作用について、次にさらに十分説明する。
ポンプ34から出た気体は、圧力調整器36を通ってCO2メ
ータ38内に流れる。メータ38は、多様に異なった形式を
とれるけれども、赤外線吸収分析計型のものが好まし
い。このような分析計は、工業的にに機器形態で市販さ
れている。圧力調整器36は、CO2メータ38内を一定圧力
に保ち、圧力変動による誤指示を防ぐために、メータ38
に入る気体を標準圧力即ち周囲レベルまで減圧する働き
をする。
ータ38内に流れる。メータ38は、多様に異なった形式を
とれるけれども、赤外線吸収分析計型のものが好まし
い。このような分析計は、工業的にに機器形態で市販さ
れている。圧力調整器36は、CO2メータ38内を一定圧力
に保ち、圧力変動による誤指示を防ぐために、メータ38
に入る気体を標準圧力即ち周囲レベルまで減圧する働き
をする。
流量調整器40は、クローズドループ機器構成を通る流れ
を一定に保つために用いる。バルブ42は、調整器40とチ
ャンバ16へ導くコンジット管14との間の流体を通したり
止めたりする働きをする。出口管44は、バルブ46を介し
て調整器40とバルブ42の間の管系30に連結される。
を一定に保つために用いる。バルブ42は、調整器40とチ
ャンバ16へ導くコンジット管14との間の流体を通したり
止めたりする働きをする。出口管44は、バルブ46を介し
て調整器40とバルブ42の間の管系30に連結される。
チャンバ16を酸化器32に連結する管系30の部分48は、バ
ルブ50を含み、加熱コイル52またはその他の加熱手段に
取り巻かれる。バルブ50が、酸化器32に入る気体の流れ
をコントロールする働きをすると同時に、ヒータ52は、
揮発性微粒子成分が管部分48内に凝結するのを防止する
ために用いられる。
ルブ50を含み、加熱コイル52またはその他の加熱手段に
取り巻かれる。バルブ50が、酸化器32に入る気体の流れ
をコントロールする働きをすると同時に、ヒータ52は、
揮発性微粒子成分が管部分48内に凝結するのを防止する
ために用いられる。
流量コントローラ54およびこれと連合した真空ポンプ56
は、バルブ58を介してチャンバ16とバルブ50の中間点で
管部分48に連結される。真空ポンプ56は、ディーゼル排
ガスをフィルタ18を通してチャンバ16内へ吸引する働き
をすると同時に、流量コントローラ54は、濾過されたデ
ィーゼル排気の量の測定を行う。バルブ58は、コントロ
ーラ54と真空ポンプ56を通って出口管60に至る流れを制
御する手段を提供する。流量コントローラ54および真空
ポンプ56の代りに、従来型の流量メータを、フィルタ18
を通過するディーゼル排ガスの量の測定に用いることが
できる。エンジンから吐出されたディーゼル排ガスによ
って与えられた圧力差を、チャンバ16および流量メータ
を通る流れの駆動に用いてもよい。
は、バルブ58を介してチャンバ16とバルブ50の中間点で
管部分48に連結される。真空ポンプ56は、ディーゼル排
ガスをフィルタ18を通してチャンバ16内へ吸引する働き
をすると同時に、流量コントローラ54は、濾過されたデ
ィーゼル排気の量の測定を行う。バルブ58は、コントロ
ーラ54と真空ポンプ56を通って出口管60に至る流れを制
御する手段を提供する。流量コントローラ54および真空
ポンプ56の代りに、従来型の流量メータを、フィルタ18
を通過するディーゼル排ガスの量の測定に用いることが
できる。エンジンから吐出されたディーゼル排ガスによ
って与えられた圧力差を、チャンバ16および流量メータ
を通る流れの駆動に用いてもよい。
濾過されたディーゼル排ガスの量を示す代表電気信号
が、流量コントローラ54（または同等の流量メータ）に
よってコンピュータ62へ出力される。コンピュータ62は
また、メータ38により測定された二酸化炭素の量の代表
電気信号を入力される。マイクロプロセッサまたはPCタ
イプコンピュータが適するコンピュータ62は、これらの
指示値からディーゼル排ガスの微粒子濃度を確認する。
微粒子濃度は、コンピュータ62に接続された出力装置64
によって表示することができる。出力装置64は、例えば
プリンタ、メータまたは表示装置で構成してよい。コン
ピュータ62はまた、バルブ、加熱手段、システムのその
他の構成機器の運転を、所望のスケジュールに従って制
御するために、普通の手法でプログラムすることができ
る。
が、流量コントローラ54（または同等の流量メータ）に
よってコンピュータ62へ出力される。コンピュータ62は
また、メータ38により測定された二酸化炭素の量の代表
電気信号を入力される。マイクロプロセッサまたはPCタ
イプコンピュータが適するコンピュータ62は、これらの
指示値からディーゼル排ガスの微粒子濃度を確認する。
微粒子濃度は、コンピュータ62に接続された出力装置64
によって表示することができる。出力装置64は、例えば
プリンタ、メータまたは表示装置で構成してよい。コン
ピュータ62はまた、バルブ、加熱手段、システムのその
他の構成機器の運転を、所望のスケジュールに従って制
御するために、普通の手法でプログラムすることができ
る。
本システム10は、フィルタ18内のディーゼル排ガス微粒
子を捕促し、その中を通過する排ガスの容積を測定する
ことにより、ディーゼル排ガスの微粒子濃度を測定する
ように働く。十分な量の排ガスが濾過された後、酸素リ
ッチガスが、チャンバ16内の排ガス煙霧を追い出し酸素
リッチ雰囲気をつくるように、フィルタチャンバ16内に
圧入される。この酸素リッチガスは、クローズドループ
測定サブシステムを掃除しその中の雰囲気を均一にする
ために用いられる。それから加熱手段が、ほぼ100％炭
素であるフィルタ18中に捕促された微粒子を二酸化炭素
に酸化するのに十分なレベルまで、フィルタチャンバ内
の温度を上昇させるように活動させられる。フィルタチ
ャンバを加熱するのに用いられる温度作用次第で、揮発
性微粒子成分は酸化されずにフィルタから追い出される
かもしれない。酸化器32は、そのような揮発分を酸化す
ると同時に、一酸化炭素の形で部分的に酸化された炭素
を二酸化炭素に変換する働きをする。それからその二酸
化炭素の濃度が二酸化炭素メータ38により測定され、そ
の二酸化炭素濃度から微粒子内の炭素の質量が計算され
る。排ガス中の微粒子は、ほとんど100％炭素であるか
ら、排ガスに含まれる炭素の量の測定により微粒子の量
が求まる。フィルタ18を通過して測定された排ガスの量
は、微粒子濃度レベルに達するまで微粒子の量と比較さ
れる。フィルタに捕促された微粒子の酸化は、フィルタ
を同じシステム内で再使用できるように、フィルタを十
分にきれいにする働きもする。従って、採集後ごとに、
フィルタを単独に掃除したりフィルタを処分する必要が
ない。
子を捕促し、その中を通過する排ガスの容積を測定する
ことにより、ディーゼル排ガスの微粒子濃度を測定する
ように働く。十分な量の排ガスが濾過された後、酸素リ
ッチガスが、チャンバ16内の排ガス煙霧を追い出し酸素
リッチ雰囲気をつくるように、フィルタチャンバ16内に
圧入される。この酸素リッチガスは、クローズドループ
測定サブシステムを掃除しその中の雰囲気を均一にする
ために用いられる。それから加熱手段が、ほぼ100％炭
素であるフィルタ18中に捕促された微粒子を二酸化炭素
に酸化するのに十分なレベルまで、フィルタチャンバ内
の温度を上昇させるように活動させられる。フィルタチ
ャンバを加熱するのに用いられる温度作用次第で、揮発
性微粒子成分は酸化されずにフィルタから追い出される
かもしれない。酸化器32は、そのような揮発分を酸化す
ると同時に、一酸化炭素の形で部分的に酸化された炭素
を二酸化炭素に変換する働きをする。それからその二酸
化炭素の濃度が二酸化炭素メータ38により測定され、そ
の二酸化炭素濃度から微粒子内の炭素の質量が計算され
る。排ガス中の微粒子は、ほとんど100％炭素であるか
ら、排ガスに含まれる炭素の量の測定により微粒子の量
が求まる。フィルタ18を通過して測定された排ガスの量
は、微粒子濃度レベルに達するまで微粒子の量と比較さ
れる。フィルタに捕促された微粒子の酸化は、フィルタ
を同じシステム内で再使用できるように、フィルタを十
分にきれいにする働きもする。従って、採集後ごとに、
フィルタを単独に掃除したりフィルタを処分する必要が
ない。
本システムは、排ガスが入口管に流入するように入口管
12をディーゼル駆動車両の排気管に取り付けることによ
って、ディーゼル排ガスの微粒子濃度を測定するのに用
いられる。もしディーゼルエンジンが運転中であれば、
バルブ22は開けねばならず、システム内の他のすべての
バルブは、排ガスがバルブ22を通ってシステム外へ流れ
るように閉じなければならない。採集サイクルを開始す
るために、排ガスが、チャンバ16およびフィルタ18を通
って流れると同時に、流量コントローラ54と真空ポンプ
とシステムからの出口管60とを通って流れるように、バ
ルブ24およびバルブ58が開かれる。バルブ22は完全に閉
じてもよいし、もしもフィルタが多量の排ガスを扱えな
い場合には、部分的に閉じてもよい。排ガスがフィルタ
18を通って流れるにつれて、ディーゼル微粒子がフィル
タ内に集められると同時に、フィルタを通る流れは流量
コントローラ54またはその他の適当な流量メータを用い
て測定される。
12をディーゼル駆動車両の排気管に取り付けることによ
って、ディーゼル排ガスの微粒子濃度を測定するのに用
いられる。もしディーゼルエンジンが運転中であれば、
バルブ22は開けねばならず、システム内の他のすべての
バルブは、排ガスがバルブ22を通ってシステム外へ流れ
るように閉じなければならない。採集サイクルを開始す
るために、排ガスが、チャンバ16およびフィルタ18を通
って流れると同時に、流量コントローラ54と真空ポンプ
とシステムからの出口管60とを通って流れるように、バ
ルブ24およびバルブ58が開かれる。バルブ22は完全に閉
じてもよいし、もしもフィルタが多量の排ガスを扱えな
い場合には、部分的に閉じてもよい。排ガスがフィルタ
18を通って流れるにつれて、ディーゼル微粒子がフィル
タ内に集められると同時に、フィルタを通る流れは流量
コントローラ54またはその他の適当な流量メータを用い
て測定される。
所定時間経過後（または所定の容積または質量の排ガス
が本システムを通過したら）、排ガスがフィルタを通っ
て流れないように、かつ排ガスが排出ニップル20から外
へ強制的に流れるように、バルブ24を閉じ、バルブ22を
開くことができる。それから酸素リッチガスがチャンバ
16に流れ込み、チャンバ16内の残留二酸化炭素が強制的
に出口管60を通ってシステム外へ出るように、バルブ28
を開く。適当な時間が過ぎてから、前の測定サイクルか
ら残されたCOを残りのシステム（即ち酸化器32、ポンプ
34、圧力調整器36、メータ38、流量調整器40および相互
に連結する管系30）から掃除するために、バルブ58を閉
じ、バルブ50と46を開く。掃除されたCO2は、出口管44
を通って出る。この最後のステップは、フィルタチャン
バ16およびメータ38内の雰囲気を均一にする働きもあ
る。
が本システムを通過したら）、排ガスがフィルタを通っ
て流れないように、かつ排ガスが排出ニップル20から外
へ強制的に流れるように、バルブ24を閉じ、バルブ22を
開くことができる。それから酸素リッチガスがチャンバ
16に流れ込み、チャンバ16内の残留二酸化炭素が強制的
に出口管60を通ってシステム外へ出るように、バルブ28
を開く。適当な時間が過ぎてから、前の測定サイクルか
ら残されたCOを残りのシステム（即ち酸化器32、ポンプ
34、圧力調整器36、メータ38、流量調整器40および相互
に連結する管系30）から掃除するために、バルブ58を閉
じ、バルブ50と46を開く。掃除されたCO2は、出口管44
を通って出る。この最後のステップは、フィルタチャン
バ16およびメータ38内の雰囲気を均一にする働きもあ
る。
供給ニップル26に接続され、本システムを掃除するのに
用いられる酸素リッチガスは、空気かまたは少ないパー
セントの二酸化炭素を含む他の混合ガスでよく、混合ガ
スの場合は、パージ（掃除）処理が、メータ38で測定で
きディーゼル微粒子の量を計算するために次の指示値か
ら差し引くことのできるクローズドループシステム内に
おけるCO2の通常のバックグラウンドレベルを確定す
る。ディーゼル微粒子の非常に微小な量を測定する時
は、パージのために、純酸素または酸素と窒素の混合気
体のようなCO2を含まない気体を用いると好都合であ
る。この場合には、メータ38で測定されたCO2全部が、
微粒子酸化の結果を示すことになる。
用いられる酸素リッチガスは、空気かまたは少ないパー
セントの二酸化炭素を含む他の混合ガスでよく、混合ガ
スの場合は、パージ（掃除）処理が、メータ38で測定で
きディーゼル微粒子の量を計算するために次の指示値か
ら差し引くことのできるクローズドループシステム内に
おけるCO2の通常のバックグラウンドレベルを確定す
る。ディーゼル微粒子の非常に微小な量を測定する時
は、パージのために、純酸素または酸素と窒素の混合気
体のようなCO2を含まない気体を用いると好都合であ
る。この場合には、メータ38で測定されたCO2全部が、
微粒子酸化の結果を示すことになる。
時間が十分に経過した後には、本システム内のどんな排
ガスも排除され、チャンバ16は酸素リッチガスで完全に
充たされているであろう。それから、クローズドループ
を隔離するため、およびクローズドループ内を循環する
どんな気体も逃げるのを阻止するために、バルブ46と28
を閉じ、バルブ42を開く。次に、フィルタ18内の炭素の
酸化を促進するために、ヒータ19のスイッチを入れる。
ガスも排除され、チャンバ16は酸素リッチガスで完全に
充たされているであろう。それから、クローズドループ
を隔離するため、およびクローズドループ内を循環する
どんな気体も逃げるのを阻止するために、バルブ46と28
を閉じ、バルブ42を開く。次に、フィルタ18内の炭素の
酸化を促進するために、ヒータ19のスイッチを入れる。
運転の一つのモードによれば、フィルタ18上の微粒子は
すべて、揮発性炭化水素成分も不揮発性炭素成分をも、
たちまち燃焼し尽くしてしまうように、700℃台の高温
で急速に処理される。酸化器32は、微粒子中のすべての
炭素がCO2に必ず変換するようにする。二酸化炭素メー
タ38は、酸化された炭素の量に直接関係する二酸化炭素
の結果として得られた量を測定する。排ガス中のディー
ゼル微粒子の量は、実質的に炭素の量に等しい。
すべて、揮発性炭化水素成分も不揮発性炭素成分をも、
たちまち燃焼し尽くしてしまうように、700℃台の高温
で急速に処理される。酸化器32は、微粒子中のすべての
炭素がCO2に必ず変換するようにする。二酸化炭素メー
タ38は、酸化された炭素の量に直接関係する二酸化炭素
の結果として得られた量を測定する。排ガス中のディー
ゼル微粒子の量は、実質的に炭素の量に等しい。
ディーゼル微粒子の量を流量コントローラ54で測った排
ガスの量と比較することにより、微粒子濃度を求めるこ
とができる。コンピュータ62は、流量コントローラ54お
よび二酸化炭素メータ38に接続され、それらからの測定
指示値を入力される。メータ38の出力は、クローズド測
定ループ内の循環ガスの流れの中のCO2の100万分の１単
位の量を示す。ループの容積（ループ内へCO2の既知の
量を注入することにより、直接測定または前もっての計
算によって得られる）を知れば、コンピュータによりCO
2の分子数の計算は容易にできる。CO2の各成分は、フィ
ルタ内に捕促された炭素の個々の原子に相当する。炭素
原子の数から炭素の質量が既知の方法で計算できる。炭
素の質量は、すべての実用目的のために微粒子の質量に
等しい。微粒子の質量を、濾過されたディーゼル排ガス
の測定量で割ると、微粒子濃度の正確な測定値が求めら
れる。このようにコンピュータは、測定値からディーゼ
ル排ガスの微粒子濃度を計算することができ、微粒子濃
度の代表出力信号を、出力装置64、即ちプリンタ、メー
タまたは表示装置に提供する。コンピュータ62は、所望
のスケジュールに従ってバルブや加熱手段や本システム
のその他の構成機器の運転を制御するために便利に用い
ることもできる。
ガスの量と比較することにより、微粒子濃度を求めるこ
とができる。コンピュータ62は、流量コントローラ54お
よび二酸化炭素メータ38に接続され、それらからの測定
指示値を入力される。メータ38の出力は、クローズド測
定ループ内の循環ガスの流れの中のCO2の100万分の１単
位の量を示す。ループの容積（ループ内へCO2の既知の
量を注入することにより、直接測定または前もっての計
算によって得られる）を知れば、コンピュータによりCO
2の分子数の計算は容易にできる。CO2の各成分は、フィ
ルタ内に捕促された炭素の個々の原子に相当する。炭素
原子の数から炭素の質量が既知の方法で計算できる。炭
素の質量は、すべての実用目的のために微粒子の質量に
等しい。微粒子の質量を、濾過されたディーゼル排ガス
の測定量で割ると、微粒子濃度の正確な測定値が求めら
れる。このようにコンピュータは、測定値からディーゼ
ル排ガスの微粒子濃度を計算することができ、微粒子濃
度の代表出力信号を、出力装置64、即ちプリンタ、メー
タまたは表示装置に提供する。コンピュータ62は、所望
のスケジュールに従ってバルブや加熱手段や本システム
のその他の構成機器の運転を制御するために便利に用い
ることもできる。
ディーゼル微粒子は実際には100％炭素であるから、フ
ィルタ内の炭素の完全な酸化は、フィルタをすっかり清
浄にし、かつ二酸化炭素に酸化するために、ディーゼル
微粒子を再度捕促するようにフィルタを同じシステムの
中で再使用できるようにする。従って、耐高温性もある
高効率フィルタが有効に再使用できる。
ィルタ内の炭素の完全な酸化は、フィルタをすっかり清
浄にし、かつ二酸化炭素に酸化するために、ディーゼル
微粒子を再度捕促するようにフィルタを同じシステムの
中で再使用できるようにする。従って、耐高温性もある
高効率フィルタが有効に再使用できる。
本発明のシステムの代りの実施例によれば、酸化のため
にフィルタがチャンバ内に挿入される前に、排ガス微粒
子が高効率フィルタの中に捕促される。このようなシス
テムでは、排ガスはシステム内に流れなくてよく、測定
装置をディーゼル排気管に連結する必要がない。代りの
本実施例は、図２に示すように、チャンバ16′に酸素リ
ッチガスを供給するために連結したコンジット管26と酸
素リッチガスをチャンバ16内へ流すことのできるバルブ
28とを含む。チャンバ16′は、中に微粒子を載せたフィ
ルタ18を挿入し易いように作られている。
にフィルタがチャンバ内に挿入される前に、排ガス微粒
子が高効率フィルタの中に捕促される。このようなシス
テムでは、排ガスはシステム内に流れなくてよく、測定
装置をディーゼル排気管に連結する必要がない。代りの
本実施例は、図２に示すように、チャンバ16′に酸素リ
ッチガスを供給するために連結したコンジット管26と酸
素リッチガスをチャンバ16内へ流すことのできるバルブ
28とを含む。チャンバ16′は、中に微粒子を載せたフィ
ルタ18を挿入し易いように作られている。
フィルタ18は、先ず排ガス流が通過できる別個の採集ユ
ニット（図示なし）の中に置かれる。この実施例では、
採集ユニットは、ディーゼルエンジン車両の排気管に連
結され、ディーゼル微粒子はフィルタ内で捕促されると
ともに、その中を通過する流れが測定されている。排ガ
スから十分な量の微粒子が濾過された後、フィルタ18は
採集ユニットから取り外され、チャンバ16′の中に入れ
ることができる。そらから本システムは、前記の実施例
で既に説明したように用いられる。チャンバの上流のバ
ルブ28は、酸素リッチガスがチャンバ16′に入るように
開かれ、バルブ46が開かれるとともに、バルブ42は、測
定ループを掃除するために閉じたままにされる。次にバ
ルブ46と28が閉じられ、バルブ42が開かれてクローズド
ループ循環ガスの流れが整定する。それから、フィルタ
18内の炭素の二酸化炭素への酸化を促進するために、フ
ィルタを加熱する手段にスイッチが入れられる。二酸化
炭素メータ38は、システム内の二酸化炭素の量を確認す
る。CO2メータ38の出力および濾過されたディーゼル排
ガスの量の流量メータ指示値が、排ガスの微粒子濃度を
決定するために、コンピュータ62により処理される。
ニット（図示なし）の中に置かれる。この実施例では、
採集ユニットは、ディーゼルエンジン車両の排気管に連
結され、ディーゼル微粒子はフィルタ内で捕促されると
ともに、その中を通過する流れが測定されている。排ガ
スから十分な量の微粒子が濾過された後、フィルタ18は
採集ユニットから取り外され、チャンバ16′の中に入れ
ることができる。そらから本システムは、前記の実施例
で既に説明したように用いられる。チャンバの上流のバ
ルブ28は、酸素リッチガスがチャンバ16′に入るように
開かれ、バルブ46が開かれるとともに、バルブ42は、測
定ループを掃除するために閉じたままにされる。次にバ
ルブ46と28が閉じられ、バルブ42が開かれてクローズド
ループ循環ガスの流れが整定する。それから、フィルタ
18内の炭素の二酸化炭素への酸化を促進するために、フ
ィルタを加熱する手段にスイッチが入れられる。二酸化
炭素メータ38は、システム内の二酸化炭素の量を確認す
る。CO2メータ38の出力および濾過されたディーゼル排
ガスの量の流量メータ指示値が、排ガスの微粒子濃度を
決定するために、コンピュータ62により処理される。
前述の両実施例に適用可能な本発明の別の実施態様によ
れば、フィルタ内で捕促された微粒子の不揮発性炭素成
分から揮発性炭化水素成分を分離することができる。こ
の精製では、酸化器32によりCO2に酸化でき、かつメー
タ38で測定できる揮発性成分を先ず追い出すために徐々
に（即ち温度勾配作用により、または階段的に）加熱さ
れ、不揮発性炭素が酸化される前に別個に分析される。
れば、フィルタ内で捕促された微粒子の不揮発性炭素成
分から揮発性炭化水素成分を分離することができる。こ
の精製では、酸化器32によりCO2に酸化でき、かつメー
タ38で測定できる揮発性成分を先ず追い出すために徐々
に（即ち温度勾配作用により、または階段的に）加熱さ
れ、不揮発性炭素が酸化される前に別個に分析される。
図４に図解したように、フィルタチャンバは特定の割合
で温度勾配に沿って加熱される。その割合は、部分的に
フィルタチャンバの熱容量に依存している。熱が徐々に
増加するにつれて、微粒子の揮発性炭化水素成分は、フ
ィルタチャンバ内で酸化されることなくフィルタから蒸
発し、循環ガス流れに入る。酸化器32は、揮発性成分を
酸化してメータ38で測定されるCO2に変換する。図４の
上の部分に示すように、フィルタチャンバ内の温度が徐
々に上昇するにつれて、他の炭化水素はフィルタから放
出され、酸化器32により酸化され、合成されたCO2がメ
ータ38で測定される。鎖が長い炭化水素ほど蒸気圧が低
いから蒸発があとになる。即ち一層高い温度で蒸発す
る。従って、温度が次第に上昇するにつれて、炭化水素
の種類に応じて放出されるという自然な差別が存在す
る。こうして対応するCO2測定が、排ガスの各種炭化水
素成分の量を特性的に見抜くために用いられる。
で温度勾配に沿って加熱される。その割合は、部分的に
フィルタチャンバの熱容量に依存している。熱が徐々に
増加するにつれて、微粒子の揮発性炭化水素成分は、フ
ィルタチャンバ内で酸化されることなくフィルタから蒸
発し、循環ガス流れに入る。酸化器32は、揮発性成分を
酸化してメータ38で測定されるCO2に変換する。図４の
上の部分に示すように、フィルタチャンバ内の温度が徐
々に上昇するにつれて、他の炭化水素はフィルタから放
出され、酸化器32により酸化され、合成されたCO2がメ
ータ38で測定される。鎖が長い炭化水素ほど蒸気圧が低
いから蒸発があとになる。即ち一層高い温度で蒸発す
る。従って、温度が次第に上昇するにつれて、炭化水素
の種類に応じて放出されるという自然な差別が存在す
る。こうして対応するCO2測定が、排ガスの各種炭化水
素成分の量を特性的に見抜くために用いられる。
例示のように、実質的には揮発性微粒子成分は、温度が
約400℃になるまでにすべて放出されている。この温度
以上に加熱されると、不揮発性炭素が酸化され、その結
果測定されたCO2の実質的な増加がもたらされる。700℃
〜800℃の範囲では、炭素はすべて燃え尽きてしまう。
約400℃になるまでにすべて放出されている。この温度
以上に加熱されると、不揮発性炭素が酸化され、その結
果測定されたCO2の実質的な増加がもたらされる。700℃
〜800℃の範囲では、炭素はすべて燃え尽きてしまう。
フィルタチャンバと酸化器32の間の配管部分は、この間
の管内に揮発性炭化水素が凝結するのを防ぐために、加
熱することが望ましい。
の管内に揮発性炭化水素が凝結するのを防ぐために、加
熱することが望ましい。
再び図４のCO2プロフィルによれば、トップのレベル
は、サンプル中の揮発性と不揮発性両方の炭素の総質量
の測定値を示す。最終平坦値の前の指示値は、揮発性炭
素成分の量を示す。最高指示値と揮発性炭素の指示値と
の差が、不揮発性炭素の質量の測定値を示す。このよう
にして、ディーゼル微粒子の揮発性成分対不揮発性成分
の計量を達成することができる。
は、サンプル中の揮発性と不揮発性両方の炭素の総質量
の測定値を示す。最終平坦値の前の指示値は、揮発性炭
素成分の量を示す。最高指示値と揮発性炭素の指示値と
の差が、不揮発性炭素の質量の測定値を示す。このよう
にして、ディーゼル微粒子の揮発性成分対不揮発性成分
の計量を達成することができる。
代りの方法では、２個のサンプルが採取され、そのうち
の１個は完全に酸化されたもの、他の１個の揮発性成分
を酸化せずに追い出すために先ず加熱され、次いでその
残りが加熱され酸化されたものである。後者のサンプル
は、揮発性成分の量を求めるために全サンプルの計量か
ら差し引くことのできる不揮発性成分の量を与える。
の１個は完全に酸化されたもの、他の１個の揮発性成分
を酸化せずに追い出すために先ず加熱され、次いでその
残りが加熱され酸化されたものである。後者のサンプル
は、揮発性成分の量を求めるために全サンプルの計量か
ら差し引くことのできる不揮発性成分の量を与える。
図３および図3Aは、フィルタによらずに、微粒子が加熱
可能な衝突プレート上にノズルから吹き付けて集められ
るという本発明の実施例を示す。本システムは、フィル
タチャンバとフィルタの代りに、衝突ノズル68と加熱で
きる衝突プレート70をいれた衝突チャンバ66が設けられ
ていることを除けば、前述のものと同じである。運転に
際しては、ディーゼル排ガスは、その微粒子が衝突させ
られ加熱できる衝突プレート70に付着するように、加速
ノズル68を通って導かれる。微粒子は、プレート上の衝
突範囲72に付着するとともに、排気ガスの流れはプレー
トのまわりに流れ続け、それから衝突チャンバの外に出
る。衝突プレート72は、低温に制御されたホットプレー
ト、または電流が電源74から流され昇温させることので
きる材料のバンド（帯）で構成してもよい。一度微粒子
が衝突プレート72上に付着されると、あとの測定プロセ
スは前述の説明と同じである。衝突プレート手法の一つ
の利点は、付着した微粒子を、フィルタチャンバによる
よりも一層直接的に加熱できることである。フィルタの
例のように、付着した微粒子は酸化の際に全量消費され
るから、衝突プレートを以後の測定サイクルのために再
使用できる。
可能な衝突プレート上にノズルから吹き付けて集められ
るという本発明の実施例を示す。本システムは、フィル
タチャンバとフィルタの代りに、衝突ノズル68と加熱で
きる衝突プレート70をいれた衝突チャンバ66が設けられ
ていることを除けば、前述のものと同じである。運転に
際しては、ディーゼル排ガスは、その微粒子が衝突させ
られ加熱できる衝突プレート70に付着するように、加速
ノズル68を通って導かれる。微粒子は、プレート上の衝
突範囲72に付着するとともに、排気ガスの流れはプレー
トのまわりに流れ続け、それから衝突チャンバの外に出
る。衝突プレート72は、低温に制御されたホットプレー
ト、または電流が電源74から流され昇温させることので
きる材料のバンド（帯）で構成してもよい。一度微粒子
が衝突プレート72上に付着されると、あとの測定プロセ
スは前述の説明と同じである。衝突プレート手法の一つ
の利点は、付着した微粒子を、フィルタチャンバによる
よりも一層直接的に加熱できることである。フィルタの
例のように、付着した微粒子は酸化の際に全量消費され
るから、衝突プレートを以後の測定サイクルのために再
使用できる。
前述の説明から、ディーゼル排ガスの微粒子濃度を確認
するための新しい方法と装置が開発され、ディーゼル駆
動車両が排出基準以内で運転されているかどうかを迅
速、かつ正確に判定するために便利に利用できることは
明白であろう。測定装置は、研究道具として、または粗
末で比較的な工業製品級の装置として作ることができ
る。これによれば、短時間に最少の労力で微粒子の測定
を行うことができる。さらにこれは、希釈トンネルの使
用を必要とせず、排ガス中の水蒸気の影響が測定に混入
することを防止する。本発明のプロセスは、フィルタの
後の使用のためにフィルタを新品のようにするのが独特
な点で、これにより、測定サイクルごとにフィルタを別
個に掃除したりまたは取り換えたりする必要がない。そ
の他の優位な点は、本発明が自動化やコンピュータコン
トロールに馴染み易いことである。本発明はこのよう
に、大気汚染を抑制し大気の清浄さを保持しようとする
人間の努力における大いなる進歩を示すものである。
するための新しい方法と装置が開発され、ディーゼル駆
動車両が排出基準以内で運転されているかどうかを迅
速、かつ正確に判定するために便利に利用できることは
明白であろう。測定装置は、研究道具として、または粗
末で比較的な工業製品級の装置として作ることができ
る。これによれば、短時間に最少の労力で微粒子の測定
を行うことができる。さらにこれは、希釈トンネルの使
用を必要とせず、排ガス中の水蒸気の影響が測定に混入
することを防止する。本発明のプロセスは、フィルタの
後の使用のためにフィルタを新品のようにするのが独特
な点で、これにより、測定サイクルごとにフィルタを別
個に掃除したりまたは取り換えたりする必要がない。そ
の他の優位な点は、本発明が自動化やコンピュータコン
トロールに馴染み易いことである。本発明はこのよう
に、大気汚染を抑制し大気の清浄さを保持しようとする
人間の努力における大いなる進歩を示すものである。
本発明をここに示した実施例について説明したが、本発
明は様々な実施例に組み入れてよいことは明らかであ
る。そのような実施例はすべて、次の特許請求の範囲に
より限定された本発明の実施態様の中に入るべきもので
ある。
明は様々な実施例に組み入れてよいことは明らかであ
る。そのような実施例はすべて、次の特許請求の範囲に
より限定された本発明の実施態様の中に入るべきもので
ある。
Claims (34)
- 【請求項１】高効率フィルタ（18）上でディーゼル排ガ
スの微粒子を分離し集めるためにディーゼル排ガスを濾
過するステップと、 濾過された排ガスの量を測定するステップと、 濾過された微粒子を酸素にさらすステップと、 微粒子中の炭素を酸化して二酸化炭素にするために、濾
過された微粒子を加熱するステップと、 合成二酸化炭素をクローズド測定ループを通して循環さ
せるステップと、 クローズド測定ループ内の合成された二酸化炭素の濃度
を測定し、その二酸化炭素濃度から微粒子内の炭素の質
量を計算するステップと、 その炭素の質量をディーゼル排ガスの測定量と比較する
ことにより微粒子濃度を計算するステップと、 を含むディーゼル排ガスの微粒子濃度を確認する方法。 - 【請求項２】酸化する前に、濾過された微粒子の近傍か
ら酸素リッチガスによって残留二酸化炭素ガスを追い出
すステップをさらに含む請求項１によるディーゼル排ガ
スの微粒子濃度を確認する方法。 - 【請求項３】前記微粒子の不揮発性炭素の酸化の前に、
微粒子中の揮発性成分を除去するために濾過された微粒
子が徐々に加熱される請求項２によるディーゼル排ガス
の微粒子濃度を確認する方法。 - 【請求項４】微粒子の揮発性成分が酸化されて二酸化炭
素になり、前記微粒子の不揮発性炭素と別個に測定され
る請求項３によるディーゼル排ガスの微粒子濃度を確認
する方法。 - 【請求項５】前記炭素の部分的酸化によって生成される
一酸化炭素を二酸化炭素に変換するステップをさらに含
む請求項１によるディーゼル排ガスの微粒子濃度を確認
する方法。 - 【請求項６】濾過するステップが、微粒子中の炭素を完
全に酸化するのに必要な高められた温度まで加熱される
のに耐えられるフィルタによって行われ、ディーゼル排
ガスから微粒子を分離し集めるために、フィルタのそれ
以上の掃除や調整または取扱いをせずにフィルタを再使
用するステップをさらに含む請求項１の方法。 - 【請求項７】フィルタ（18）または集められ保持された
ディーゼル微粒子を有するその他の収集手段を収容する
ための手段（16）と、 フィルタまたはその他の収集手段を収容するための手段
の中から残った二酸化炭素を取り除くための手段と、 フィルタまたはその他の収集手段を収容するための手段
（16）の中へ酸素を供給するための手段（26）と、 フィルタ（18）またはその他の収集手段により集められ
保持されたディーゼル微粒子の炭素を酸化するために、
前記収容手段（16）の中の集められた微粒子を加熱する
ための手段（19）と、 前記微粒子の炭素の酸化により生成された二酸化炭素の
量を測定するための手段（38）と、 フィルタまたはその他の収集手段を収容するための前記
手段（16）および前記微粒子の炭素の酸化により生成さ
れた二酸化炭素の量を測定するための前記手段（38）と
を組み入れたクローズド再循環ガス測定ループを確立す
るための手段（30）と、 前記クローズド再循環ガス測定ループ内で測定された二
酸化炭素の量に基づく微粒子の濃度の指示を与える手段
（64）と、 を含むディーゼル排ガスからフィルタ（18）またはその
他の収集手段（70）により集められ保持された微粒子の
濃度の指示を与えるための装置。 - 【請求項８】（ｉ）微粒子の揮発性成分を分離するため
に、集められた微粒子を加熱するための手段と、（ii）
微粒子の不揮発性炭素を酸化する前に微粒子の分離され
た揮発性成分を酸化してCO2にするための手段と、をさ
らに含む請求項７による装置。 - 【請求項９】前記微粒子の分離された揮発性成分の望ま
しくない凝結を防ぐための手段（52）をさらに含む請求
項８の装置。 - 【請求項１０】指示を与える手段が、二酸化炭素の測定
された量と微粒子収集の間にフィルタ（18）を通過しま
たはその他の収集手段（70）に導かれたディーゼル排ガ
スの量の測定とから微粒子濃度を計算するためのコンピ
ュータ手段（62）を含む請求項７の装置。 - 【請求項１１】前記クローズド測定ループが、別個の酸
化器（32）とポンプ（34）と圧力調整器（36）と流量調
整器（40）とを含む請求項10の装置。 - 【請求項１２】ディーゼル排ガスからディーゼル微粒子
を集めるためのフィルタ（18）と、 フィルタを収容するための第１の手段（16）と、 ディーゼル排ガスを第１の手段の中へフィルタを通して
導くための手段（12）と、 フィルタを通って導かれたディーゼル排ガスの量を測定
するための手段（54）と、 フィルタ（18）により集められたディーゼル微粒子中の
炭素に第１の手段（16）の中で酸素を供給するための手
段（26）と、 フィルタ（18）により集められた微粒子中の炭素の酸化
を促進するために、濾過収集された微粒子を第１の手段
（16）内で加熱するための手段（19）と、 炭素の酸化から得られた二酸化炭素の量を測定するため
の手段（38）と、 フィルタ（18）により集められた微粒子中の炭素の酸化
から得られた二酸化炭素の測定量と、フィルタ（18）を
通って導かれたディーゼル排ガスの測定量とに基づく微
粒子の濃度の指示を与えるための手段（64）と、 を含むディーゼル排ガスの微粒子濃度の指示を与えるた
めの総合採集兼分析装置。 - 【請求項１３】フィルタを通してディーゼル排ガスを導
くための手段が、フィルタ（18）とディーゼルエンジン
またはディーゼル駆動車両の排気管との間に、流体工学
的に取り付け可能なディーゼル排ガス入口管（12）を含
む請求項12によるディーゼル排ガスの微粒子濃度の指示
を与えるための装置。 - 【請求項１４】酸素を供給するための手段（26）が、酸
素を含むガスをそのガスの供給源から、フィルタを収容
するための手段の中へ導くことができる手段を含む請求
項13によるディーゼル排ガスの微粒子濃度の指示を与え
るための装置。 - 【請求項１５】フィルタを通して導かれたディーゼル排
ガスの量を測定するための手段が流量メータおよび流量
コントローラ（54）のうちの１個を含む請求項14の装
置。 - 【請求項１６】フィルタ（18）を収容するための手段
（16）と、クローズドループ機器構成内で二酸化炭素の
量を測定するための手段（38）とを連結する配管系（3
0）をさらに含む請求項15の装置。 - 【請求項１７】クローズドループ機器構成が、別個の酸
化器（32）と再循環ポンプ（34）とをさらに含む請求項
16の装置。 - 【請求項１８】フィルタを通る流れからディーゼル排ガ
スを選択的にそらすための手段（20）をさらに含む請求
項16の装置。 - 【請求項１９】フィルタ（18）が、微粒子捕捉に高い効
率および耐高温性を有する請求項12の装置。 - 【請求項２０】フィルタ（18）が、セラミックフィルタ
および石英ファイバフィルタのうちの１個を含む請求項
19によるディーゼル排ガスの微粒子濃度の指示を与える
ための装置。 - 【請求項２１】ディーゼル排ガスの測定された量から微
粒子を収集するステップと、 収集した微粒子を酸素にさらすステップと、 微粒子中の炭素を酸化して二酸化炭素にするために、収
集した微粒子を加熱するステップと、 合成された二酸化炭素をクローズド測定ループを通して
循環させるステップと、 クローズド測定ループ内の合成された二酸化炭素の濃度
を測定し、その二酸化炭素濃度から微粒子内の炭素の質
量を計算するステップと、 その炭素の質量をディーゼル排ガスの測定量と比較する
ことにより微粒子濃度を計算するステップと、 を含むディーゼル排ガスの微粒子濃度を確認する方法。 - 【請求項２２】収集するステップが、排ガスを加速ノズ
ル（68）に通し、微粒子を加熱可能な衝突プレート（7
0）に衝突させるステップを含む請求項21の方法。 - 【請求項２３】収集された微粒子の近傍から、酸化する
前に、酸素リッチガスによって残留二酸化炭素ガスを追
い出すステップをさらに含む請求項21の方法。 - 【請求項２４】微粒子の不揮発性炭素の酸化の前に微粒
子の揮発性成分を蒸発させるために、収集された微粒子
が徐々に加熱され、さらに、蒸発された揮発性成分を酸
化して二酸化炭素にするステップを含む請求項23の方
法。 - 【請求項２５】部分的酸化により生成される一酸化炭素
を二酸化炭素に変換するステップをさらに含む請求項24
の方法。 - 【請求項２６】ディーゼル排ガスからディーゼル微粒子
を集めるための収集手段（18または70）と、 収集手段をいれるための第１の手段（16または66）と、 前記第１の手段内の収集手段にディーゼル排ガスを導く
ための手段（14）と、 収集手段に導かれたディーゼル排ガスの量を測定する手
段（54）と、 収集手段により集められたディーゼル微粒子中の炭素
に、前記第１の手段内で酸素を供給するための手段（2
6）と、 収集手段により集められた微粒子中の炭素の酸化を促進
するために、前記第１の手段内で、集められた微粒子を
加熱するための手段（19または74）と、 炭素の酸化により得られた二酸化炭素の量を測定するた
めの手段（38）と、 収集手段（70）により集められた微粒子中の炭素の酸化
により得られた二酸化炭素の測定量と、収集手段（70）
に導かれたディーゼル排ガスの測定量とに基づいて微粒
子の濃度の指示を与える手段（64）と、 を含むデーゼル排ガスの微粒子濃度の指示を与えるため
の総合収集兼測定装置。 - 【請求項２７】前記収集手段が、加熱可能な衝突プレー
ト（70）を含み、前記ディーゼル排ガスを収集手段に導
くための手段が、加速ノズル（68）を含む請求項26の装
置。 - 【請求項２８】ディーゼル排ガスを収集手段に導くため
の手段が、収集手段とディーゼルエンジンまたはディー
ゼル駆動車両の排気管との間に、流体工学的に取り付け
可能なディーゼル排ガス入口管（12）を含み、クローズ
ドループ機器構成内で第１の手段（16または66）と二酸
化炭素の量を測定するための手段（38）とを連結する配
管系（30）をさらに含む請求項26の装置。 - 【請求項２９】指示を与えるための手段が、二酸化炭素
の測定量とディーゼル排ガスの測定量とから微粒子濃度
を計算するためのコンピュータ手段（62）を含む請求項
26の装置。 - 【請求項３０】ディーゼル排ガスからディーゼル微粒子
を集めるための収集手段（18または70）と、 収集手段をいれるための第１の手段（16または66）と、 前記第１の手段内の収集手段にディーゼル排ガスを導く
ための手段（14）と、 収集手段により集められたディーゼル微粒子中の炭素
に、前記第１の手段内で酸素を供給するための手段（2
6）と、 収集手段により集められた微粒子中の炭素の酸化を促進
するために、前記第１の手段内で、集められた微粒子を
加熱するための手段（19または74）と、 炭素の酸化により得られた二酸化炭素の量を測るための
手段（38）と、 収集手段により集められた微粒子中の炭素の酸化により
得られた二酸化炭素の測定量に基づく微粒子濃度の指示
を与えるための手段（64）と、 を含むディーゼル排ガス中の微粒子濃度の指示を与える
ための総合採集兼分析装置。 - 【請求項３１】収集手段にディーゼル排ガスを導くため
の手段が、収集手段とディーゼルエンジンまたはディー
ゼル駆動車両の排気管との間に、流体工学的に取り付け
可能なディーゼル排ガス入口管（14）を含み、クローズ
ドループ機器構成内に第１の手段と二酸化炭素の量を測
定するための手段をさらに含む請求項30の装置。 - 【請求項３２】収集手段に導かれたディーゼル排ガスの
量を測定するための手段（54）をさらに含み、指示を与
えるための手段が、二酸化炭素の測定量とディーゼル排
ガスの測定量とから微粒子濃度を求めるためのコンピュ
ータ手段（62）を含む請求項31の装置。 - 【請求項３３】採集ガスから炭素微粒子を集めるための
収集手段と、 採集ガスを収集手段に導きそれから開放系収集流路に沿
って導くための第１の手段と、 収集手段に集められた微粒子内の炭素を酸化して二酸化
炭素にするための第２の手段と、 収集手段と二酸化炭素測定手段を含むクローズド再循環
二酸化炭素測定流路を設置するための第３の手段と、 微粒子収集サイクル及び測定サイクルごとに第１の手段
の運転から第２及び第３の手段の運転に自動的に切り換
えるための制御手段と、 を含む、ディーゼル排ガスのような採集ガスから集めら
れた炭素微粒子のための複式流路収集兼測定装置。 - 【請求項３４】前記第２の手段が、酸素リッチ雰囲気の
中で前記収集手段を加熱するための加熱手段を含み、前
記制御手段が、前記加熱手段及び前記収集及び測定流路
に沿って設けられたバルブを選択的に運転するためのコ
ンピュータ手段を含み、さらに、前回の測定サイクルで
残った二酸化炭素を測定流路から追い出すための手段
と、前記収集流路に沿って設けられ、収集手段に導かれ
た採集ガスの総量を測定するための第４の手段と、前記
二酸化炭素測定手段及び前記第４の手段により得られた
指示値から、前記採集ガスの中の炭素微粒子の濃度を決
定するための手段と、を含む請求項33の装置。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US612562 | 1990-11-13 | ||
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|---|---|
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ID=24453695
Family Applications (1)
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