JPH09325102A - 抽出器、排出ガス希釈装置及び排出ガス測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの排気ガスの一部を総流量に対して
常に一定の比率で抽出・分割し、その成分を高精度で測
定する排気ガス測定システム等を提供する。 【解決手段】 流れ方向に垂直な平面内の直線又は曲線
によって定義される方向に対し、流れ方向速度分布が一
様である流れより、一部を総流量に対して一定の比率で
抽出する抽出器において、主断面が前記直線又は曲線に
よって定義される方向に、２以上の領域に分割されてい
る多分割流路を備え、前記多分割流路に流入する前記流
れのうち、１又は２以上の前記領域に流入した流れを抽
出する抽出器（１０）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン、焼却炉
等の燃焼装置における排出ガスの一部を抽出、希釈して
その成分を測定する排出ガス測定システム等に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護の観点から、自動車のエ
ンジン等に対し種々の排出ガス規制が設けられている。
このために、エンジンの排出ガス成分を精度よく分析・
測定することが求められている。エンジンの排出ガス成
分の測定は、通常、全量希釈装置を用いて、定められた
希釈条件に基づき行われる。これは、エンジンの排出ガ
スの全量を風洞に導入し、そこで、希釈空気と混合・希
釈するものである。これにより、現実に走行している自
動車における排出ガスの状態が模擬的に再現されるので
ある。

【０００３】しかしながら、全量希釈装置では、排出ガ
スの全量を所定条件で希釈するため、風洞、空調等の設
備が巨大、高額となる。そこで、設備費等の負担を軽減
すべく、いわゆる部分希釈装置を用いた測定が行われて
いる。ここで、部分希釈装置とは、エンジン排出ガスか
ら、一定比率でその一部を抽出し、全量希釈装置におい
て定められたのと同じ条件で抽出した排出ガスを希釈す
る希釈装置をいう。つまり、部分希釈装置では、例えば
全排出ガスの１／１００を抽出し、これを全量希釈装置
において用いる１／１００の量の大気により希釈する。
したがって、部分希釈装置では、風洞及び風洞に導入さ
れる大気の温度調整を行う空調等について、全量希釈装
置の場合に比べて格段に小型のものを用いることがで
き、その結果、設備費等を軽減することを可能としてい
る。

【０００４】図９は、従来の部分希釈装置を用いた排出
ガス測定システムの構成を示す模式図である。以下、図
９を用いて従来の部分希釈装置について説明する。流路
１００は、エンジンの排気管に接続され、排出ガスを多
管式分割器１０５へ導入する円管である。

【０００５】多管式分割器１０５は、導入された排出ガ
スを複数の流れに分割し、その中の一部を外部へ抽出す
るためのものである。図１０は、多管式分割器１０５の
断面図である。多管式分割器１０５は、図１０に示すよ
うに同径同長の複数の分流管１１０より構成され、流入
した排出ガスは各分流管１１０へ流入することにより分
割される。多管式分割器１０５の後端に設置されている
サージタンク１２０は、多管式分割器１０５において分
割された流れを一の流れに合わせ、流路１２５へ排出す
るためものである。

【０００６】導入管１１５は、分流管１１０の１本を多
管式分割器１０５の外部へ折り曲げ、さらに希釈トンネ
ル１３５まで延長したものである。導入管１１５へ流入
した排出ガスは、希釈トンネル１３５まで導かれ、希釈
トンネル１３５内へ放出される。希釈トンネル１３５
は、導入管１１５によって導入された排出ガスを希釈す
るための風洞である。希釈トンネル１３５には、吸引ブ
ロワ１４５によって吸引され、バタフライバルブ１３０
によってその流量を調整された希釈空気が流れる。

【０００７】定容量サンプリング装置１６０及び排出ガ
ス分析計１５０は、排出ガスの成分を分析等するための
装置である。希釈トンネル１３５で希釈された排出ガス
の一部は、定容量サンプリング装置１６０に吸引され、
補修フィルタ１５５において、吸引された排出ガスに含
まれる微粒子が採取される。また、排出ガスの他の一部
は、排出ガス分析計１５０によって採取され、その成分
が分析等される。

【０００８】上記のように、部分希釈装置では、排出ガ
スの一部が抽出され、希釈トンネル内へ導入、希釈され
る。このような部分希釈装置において、排出ガスの成分
測定を正確に行うためには、排出ガス分割装置１０５で
分割・抽出する排出ガスの全排出ガスに対する比率（以
下「抽出比率」という）を定められた一定値に保つこと
が重要となる。なぜならば、抽出比率が不安定では、部
分希釈装置に流す希釈流体の流量が定められず、全量希
釈装置において行われる希釈条件と同じ希釈条件を実現
できなくなるからである。

【０００９】しかし、一般に、管内流から一定の抽出比
率を保ちつつ、その一部を抽出することは大変困難なこ
とである。これは、管内流が流量等によって複雑に変化
する流速分布を有することに起因する。図１１（Ａ）
（Ｂ）は、それぞれ異なる時間におけるエンジンの排気
管内流の流れ方向速度分布を例示する図である。図に示
されるように、排気管内流の速度分布は、流量等の条件
により著しく変化する。図１１（Ａ）では、排気管の主
軸Ｌの付近において紡錘形の速度分布となっているが、
同図（Ｂ）では、比較的平坦な分布となっている。した
がって、多管式分割器１０５では、分流管１１０に流入
する排出ガス流量は、その分流管の位置（図１０のＡ及
びＢ参照）により異なり、また、排出ガス流量によって
も変化する。この結果、抽出比率は、排出ガス流量等の
違いにより著しく変化する不安定なものとなっている。

【００１０】このために、従来の部分希釈装置では、排
出ガス流量によらず一定の抽出比率を得るために、導入
管１１５における排出ガス流量を調整するフィードバッ
ク機構を設けている。フィードバック機構は、例えば導
入管１１５及び分流管１１０の出口圧力を測定する静圧
検出器１７０、１７５及び排出ガス放出端の近傍に高圧
ガスを噴出する分割比調整ノズル１８０等から構成され
る。このフィードバック機構では、静圧検出器１７０及
び１７５の検出する圧力が等しくなるように、分割比調
整ノズルから噴出される高圧ガスの流量を調整し、これ
により、抽出比率を一定に維持している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の部分希釈装置を用いた排出ガス測定システムでは、フ
ィードバック機構が抽出比率を一定に調整するために、
所定の希釈条件を得るまでに必ず一定の調整時間を必要
とする。したがって、エンジンが定常運転を行っている
場合には、所定の希釈条件を実現し測定を行うことが平
均的には可能であったが、時間と共にエンジン回転数及
び排出ガス流量が増減するいわゆる過渡運転に対して
は、抽出比率が不安定になり、排出ガスの希釈条件が一
定せず、測定精度が著しく低下するという問題があっ
た。また、上記と同様の理由から、従来のシステムで
は、排出ガスの脈動までを考慮した場合に、常に一定の
希釈条件が実現されていたわけではなく、事実上、一般
的に求められる測定精度を得ていなかったという問題が
あった。

【００１２】そこで、本発明の課題は、エンジン、焼却
炉等の燃焼装置における排出ガスの一部を総流量に対し
て常に一定の比率で抽出・分割し、その成分を高精度で
測定する排出ガス測定システム等を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、流れ方向に垂直な平面内の
直線又は曲線によって定義される方向に対し、流れ方向
速度分布が一様である流れより、一部を総流量に対して
一定の比率で抽出する抽出器において、主断面が前記直
線又は曲線によって定義される方向に、２以上の領域に
分割されている多分割流路を備え、前記多分割流路に流
入する前記流れのうち、１又は２以上の前記領域に流入
した流れを抽出することを特徴とする。

【００１４】請求項２に係る発明は、軸対称流より、一
部を総流量に対して一定の比率で抽出する抽出器におい
て、軸対称形の主断面を有する流路であって、前記主断
面が円周方向に２以上の領域に分割されている多分割流
路を備え、前記多分割流路に流入する前記軸対称流のう
ち、１又は２以上の前記領域に流入した流れ体を抽出す
ることを特徴とする。

【００１５】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
抽出器において、前記主断面は環状の形状を有すること
を特徴とする。請求項４に係る発明は、２次元流より、
一部を総流量に対して一定の比率で抽出する抽出器にお
いて、前記２次元流の流れ方向に対し直交する１の方向
にほぼ一様な形状の主断面を有する流路であって、前記
主断面が前記流れ方向に対し直交する１の方向に２以上
の領域に分割されている多分割流路を備え、前記多分割
流路に導入された前記２次元流のうち、１又は２以上の
前記領域に流入した流れを抽出することを特徴とする。

【００１６】請求項５に係る発明は、請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の抽出器であって、前記多分割流路
は、前記直線又は曲線によって定義される方向、前記円
周方向又は前記流れ方向に対し直交する１の方向に均等
な、２以上の領域に分割されていることを特徴とする。

【００１７】請求項６に係る発明は、請求項１〜５のい
ずれか１項に記載の抽出器において、前記主断面は、管
状部材により２以上の領域に分割されていることを特徴
としている。

【００１８】請求項７に係る発明は、燃焼装置の排出ガ
スの一部を抽出する抽出手段と、前記抽出手段において
抽出されたガスを希釈する希釈手段とを備える排出ガス
希釈装置において、前記抽出手段は、請求項１〜６のい
ずれか１項に記載の抽出器を有することを特徴とする。

【００１９】請求項８に係る発明は、燃焼装置の排出ガ
スの一部を抽出、希釈して、その成分を測定する排出ガ
ス測定システムにおいて、請求項６に記載の排出ガス希
釈装置と、前記希釈手段内の排出ガスを採取する採取手
段と、前記採取手段によって採取された前記排出ガスの
成分を測定する測定手段とを備えることを特徴としてい
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
に係る一実施形態について、さらに詳しく説明する。図
１は、本発明に係る排出ガス測定システムの模式図であ
る。本実施形態は、２つの主な流路を有している。第１
の流路は、試験対象であるディーゼルエンジン２００が
排出する排出ガスの全部を流入させ、その内部において
流動させる流路である。この第１の流路は、排出ガス分
割装置１０及び非抽出流を排出させる排気管４０等より
構成されている。

【００２１】排出ガス分割装置１０は、導入される流れ
の一部を総流量に対して一定の比率（抽出比率）で分割
・抽出する装置である。排出ガス分割装置１０は、試験
対象であるディーゼルエンジン２００の排気管２０５に
接続されている。したがって、ディーゼルエンジン２０
０が排出する排出ガスは、その全部が排出ガス分割装置
１０に流入し、一定の抽出比率に分割される。なお、排
出ガス分割装置１０のより詳細な構成については後述す
る。

【００２２】排気管４０は、排出ガス分割装置１０の流
体排出側に接続された円管等である。排気管４０は、排
出ガス分割装置１０において抽出されず排出された排出
ガスを、例えば本実施形態が設置されている部屋等の外
部まで案内し、排出する。

【００２３】第２の流路は、温度等の条件を空調等で一
定に調整された大気（以下「希釈流体」という）を一定
流量で流動させる流路である。この第２の流路は、フィ
ルタ４５、希釈トンネル５０及び定流量ポンプ６５等よ
り構成されている。

【００２４】希釈トンネル５０は、排出ガス分割装置１
０より抽出した排出ガスの供給を受け、それを希釈流体
と混合・希釈する風洞である。希釈トンネル５０は、排
出ガスの混合・希釈を確実に行うべく、内部にオリフィ
ス５３を備えている。オリフィス５３を通過した流体
は、その下流において一様に攪拌、混合される。

【００２５】希釈トンネル５０の下流端には、希釈トン
ネル５０内に一定流量の流れを発生させるための定流量
ポンプ６５が備えられている。一方、希釈トンネル５０
の上流端には、フィルタ４５が設置されている。フィル
タ４５は、通過する流体を濾過・清浄化するためのもの
である。このフィルタ４５の存在により、希釈トンネル
５０へは、常に清浄な希釈流体が流入する。

【００２６】さらに、希釈トンネル５０の下流領域に
は、ガス採取管５５及び粒子採取管６０とが設置されて
いる。ガス採取管５５は、希釈トンネル５０内を流動す
る流体を採取するものである。ガス採取管５５によって
採取された流体は、ガス成分分析器７０へ送られ、その
成分を分析・測定される。粒子採取管６０は、希釈トン
ネル５０内の流体と共に流動する粒子を採取するための
ものである。粒子採取管６０によって採取された粒子
は、粒子サンプリング装置７５へ送られ、その重量等を
測定される。

【００２７】次に、本実施形態の排出ガス分割装置１０
について、さらに詳しく説明する。図２は、排出ガス分
割装置１０の縦断面（Ａ）及び横断面（Ｂ）を示す図で
ある。図２に示されるように、排出ガス分割装置１０
は、主に調流部１２、拡大部１４、及び分岐管部２０と
から構成されている。

【００２８】調流部１２は、排出ガス分割装置１０の主
軸Ｍに対し軸対称な形状をした流路、すなわち主軸Ｍを
その中心軸とする円管である。調流部１２は、排気管２
０５より流入した排出ガスを、その流れ方向速度分布が
主軸Ｍに対し軸対称な流れ（以下「軸対称流」という）
に整える流路である。一般に、調流部１２の上記機能
は、調流部１２を流れ方向に十分に長い円管とすること
により得られる。また、調流部１２内には、整流板、整
流管等を設け、その機能をより効果的に発揮させること
も可能である。

【００２９】拡大部１４は、調流部１２より流入する軸
対称流を、流れ方向に垂直な断面形状が環状である流れ
（以下「環状流」という）に変える部位である。拡大部
１４は、内周面の形状が円錐の一部である外筒１６と、
外筒１６の内側へ、中心軸が主軸Ｍと重なるように配置
された円錐形の芯部材１８とからなる。

【００３０】外筒１６と芯部材１８との間には、調流部
１２より流入する排出ガスが流動可能な間隙１９が設け
られている。間隙１９の断面は、拡大部１４の入り口で
は、図２（Ｂ）のｂ−ｂ断面に示すように円形の形状
（その中心部を芯部材１８の先端部により占有された状
態をも含む）を有しているが、それより下流の領域で
は、芯部材１８の存在のために環状の形状となる。ま
た、その内外径の半径は、下流へ行くほど大きくなる
（図２（Ｂ）のｃ−ｃ断面参照）。このように、間隙１
９の断面形状を半径方向に拡大するのは、間隙１９の円
周方向長さを長くとり、後に分岐管部２０においてこれ
を分割するときに、分割できる数を多くするためであ
る。

【００３１】なお、間隙１９の幅は、拡大部１４と排気
管２０５とが流量的に等価となるように設定されてい
る。ここで、「流量的に等価」とは、単位時間当たりに
同一流量の流体がその中を流れた場合に、その流体が受
ける単位長さ当たりの圧力損失が同じであることをいう
（以下、同じ）。

【００３２】分岐管部２０は、拡大部１４より流入する
環状流を、等流量の複数の流れに分割する部位である。
分岐管部２０では、間隙１９に、同一形状をした複数の
管状部材２４が、円周方向に隙間なく配置されている。
図２（Ｂ）のｄ−ｄ断面は、分岐管部２０の流体流入口
の断面図である。図に見られるように、管状部材２４の
断面形状は、主軸Ｍを中心とする扇形の一部となってい
る。したがって、間隙１９は、管状部材２４により、い
ずれの半径方向位置においても、円周方向に均等に分割
されている。なお、分岐管部２０における間隙１９の断
面（管状部材２４を除く部分）は、本発明に係る抽出器
の主断面に相当する。

【００３３】管状部材２４は、下流に行くにしたがい、
その断面形状を円形に変化させる。このために、下流端
における分岐管部２０の断面では、図２（Ｂ）のｅ−ｅ
断面に示すように、間隙１９に複数の円管の断面が見ら
れる。なお、管状部材２４の断面積は、管状部材２４の
すべてと排気管２０５とが流量的に等価となるように設
定されている。また、各管状部材２４は、相互にも流量
的に等しくなるように、各々の管径、管長、曲がりの角
度、回数等を調整してある。

【００３４】管状部材２４のうち１本は、希釈トンネル
５０まで延び、その下流端を希釈トンネル５０の中に配
置している。以下、この管状部材２４を特に抽出管２４
ａと呼ぶことにする。分岐管部２０において分割された
排出ガスの一部は、抽出管２４ａを通り希釈トンネル５
０に導入される。抽出管２４ａ以外の管状部材２４は、
排気管４０へ接続されており、排出ガスを排気管４０へ
排出する。

【００３５】次に本実施形態の動作及び排出ガスの流れ
について説明する。本実施形態では、まず測定対象であ
るディーゼルエンジン２００を駆動し、それが排出する
排出ガスを排気管２０５を介して排出ガス分割装置１０
へ導入する。ここで、ディーゼルエンジン２００は、定
常状態で動作させることであってもよく、また、過渡状
態で動作させることであってもよい。

【００３６】図３は、排気管２０５から排出ガス分割装
置１０へ導入された排出ガスの流れ方向平均速度分布の
一例を示す図である。図に示すように、排出ガス分割装
置１０に導入された排出ガスは、調流部１２の入口近辺
において、はじめ乱れた速度分布を有しているものの
（図３（ａ））、調流部１２に達すまでにその速度分布
を主軸Ｍを中心とする軸対称な分布に変化させる（図３
（ｂ））。これは、流れが、調流部１２の管壁から摩擦
等の影響を受けることに起因するものである。

【００３７】軸対称流に整えられた排出ガスは、次に拡
大部１４の間隙１９へ流入し、環状流となる（図３
（ｃ））ここで、芯部材１８の中心軸は、主軸Ｍと一致
していることから、拡大部１４内の環状流は主軸Ｍに対
する軸対称性を失わない。したがって、図３の（ｃ）及
び（ｄ）における流れの平均速度分布は、主軸Ｍ側に偏
りがあるものの、主軸Ｍに対して対称な形状の分布とな
っている。

【００３８】拡大部１４の内の環状流は、外筒１６の内
周面、及び芯部材１８の外周面から摩擦の影響を受ける
ために、下流へ行くにしたがい次第にその速度分布を変
化させる。しかし、間隙１９の断面形状は、主軸Ｍに対
し軸対称であることから、その中の流れの速度分布は、
図３（ｅ）及び（ｆ）に示すように主軸Ｍに対しての軸
対称性を失わない。言い換えると、拡大部１４内の排出
ガスの流れは、常に円周方向に均一な流れとなって分岐
管部２０に達する。ここで「常に」とは、エンジンが過
渡運転されているために排出ガスの流量が変化する場合
であっても、また、流れが脈動していても常にという意
味である。

【００３９】一方、分岐管部２０での間隙１９は、前述
のように、いずれの半径方向位置においても、管状部材
２４により円周方向に均等に分割されている。したがっ
て、本実施形態では、排出ガスの流れは、各々流量が同
一である複数の流れに分割されながら各管状部材２４に
流入する。

【００４０】分岐管部２０において分割された排出ガス
の一部は、抽出管２４ａを介して希釈トンネル５０内へ
導入される。一方、他の排出ガスは、排出管を介して排
気管４０へ放出される。希釈トンネル５０へ導入された
排出ガスは、前述したようにオリフィス５３の下流にお
いて希釈流体と混合・希釈され、さらに、ガス採取管５
５、粒子採取管６０、ガス成分分析器７０及び粒子サン
プリング装置７５からなる本実施形態の測定系により、
そのガス成分等を測定される。

【００４１】以上説明したように、本実施形態の排出ガ
ス分割装置１０は、主軸Ｍに対して軸対称形の断面形状
を有する間隙１９を管状部材２４によって、円周方向に
均等に分割している。したがって、間隙１９に軸対称流
を導入すると、その軸対称流は、その流量の大小、又は
流量の時間的変化に関わらず、相互に等流量である複数
の流れに分割されて管状部材２４に流入する。この結
果、本実施形態では、脈動するエンジンの排出ガスを排
出ガス分割装置１０に導入した場合であっても、その脈
動流（排出ガス）を均等に分割・抽出することが可能で
ある。また、エンジンが過渡運転されており、排出ガス
の流量が急激に変化する場合であっても、何らの補正手
段を用いることなく、その排出ガスを均等に分割・抽出
することが可能である。

【００４２】また、本実施形態において間隙１９は、環
状の断面形状を有し、その環状断面は、下流方向に内外
周面の半径を増大させるものとなっている。これによ
り、間隙１９は円周方向長さが長くなり、分岐管部２０
において間隙１９をより多くの領域に分割することが可
能となっている。すなわち、本実施形態では、比較的小
さな抽出比率まで対応することが可能である。

【００４３】さらに、本実施形態では、分岐管部２０に
おいて間隙１９を分割するのに、管状部材２４を用いて
いる。したがって、本実施形態では、下流側から管状部
材２４を間隙１９に挿入する等の比較的簡単な行程によ
り、分岐管部２０を製作することが可能となっている。
また同時に、管状部材２４の中から任意の１本又は２本
以上を排出ガス分割装置１０の外部へ延長することによ
り、容易に一定分割比に分割された排出ガスを外部へ抽
出することが可能となっている。

【００４４】また、本実施形態では、排出ガス分割装置
１０によって分割・抽出された排出ガスを希釈トンネル
５０において希釈することとしている。よって、分割・
抽出される排出ガスの流量を調整するフィード・バック
機構等を設ける必要がなく、簡素かつ安価であり、なお
かつ過渡運転されているエンジンの排出ガスであっても
所定の条件で正確に希釈する部分希釈装置を提供するこ
とを可能としている。同時に、本実施形態は、希釈トン
ネル５０において希釈された排出ガスを採取し、その成
分を測定することとしているので、エンジンの運転状態
や排気脈動に影響されず、排出ガスの成分濃度、粒子物
質の排出量を高精度で測定することが可能な排出ガス測
定システムの提供を可能としている。

【００４５】（その他の実施形態）なお、本発明は、上
記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態
は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された
技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効
果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技
術的範囲に包含される。

【００４６】１）上記実施形態では、管状部材２４は、
流体流入口の断面形状が主軸Ｍを中心とする扇形の一部
である場合について説明したが、これは、間隙１９を円
周方向に均等に分割する断面形状の部材であれば、例示
したもの以外のものであってもよい。例えば、図４に示
すように円形の断面形状を有するものでも良い。なお、
この場合には、各管状部材の間に流体の通れない壁部１
７が生じるので、各壁部１７の上流側には、図中に示す
ような案内部２２を設けることが望ましい。なぜなら
ば、壁部１７が存在する場合には、そこで流れが急激に
方向を変化させると共に、よどみ点が生じ（図中、破線
ａ参照）、慣性の影響で流れに追従できなかった排出ガ
ス中の微粒子が付着・堆積するおそれがあるからであ
る。図中に示すように、案内部２２を設置することによ
り、流れは、なめらかに管状部材２４の開口部へその方
向を変え、微粒子等を搬送しながら管状部材２４へ流入
する。

【００４７】２）上記実施形態では、調流部１２と分岐
管部２０との間に拡大部１４を設けている場合について
説明したが、拡大部１４は、必ずしも本発明の必須の構
成要件ではなく、調流部１２と分岐管部２０を直接接続
することであってもよい。ただし、この場合には、分岐
管部２０は調流部１２と同一径の円管であって、その内
部は、主軸Ｍを中心とした半径方向に延び、円周方向に
等間隔に配置されたしきり２３を備えたものとなる（図
５）。

【００４８】３）上記実施形態では、１の管状部材２４
のみを抽出管２４ａとし、希釈トンネル５０へ接続して
いるが、これは、２以上の管状部材２４を抽出管２４ａ
とすることであってもよい。つまり、本実施形態では、
抽出管２４ａの本数を増減させることにより、抽出比率
を自由に変えることが可能となっている。

【００４９】４）排出ガス分割装置１０は、断面形状が
主軸Ｍに対して軸対称な形状の流路（間隙１９）を有す
るものであれば、図２等に示した形状以外の流路であっ
てもよい。すなわち、排出ガス分割装置１０は、例えば
図６に示すように、円管部３３０と、２つの平行に配置
された平板によりなる拡大部３３２とを互いに直交する
ように接続した形状の流路であってもよい。なお、図６
において、（Ａ）は円管部３３０の主軸を含む流路の断
面図であり、（Ｂ）は流路を（Ａ）に示すの矢印方向か
ら見た図である。また、図中番号３３４を付した管状部
材は、管状部材２４と同等の機能を果たすものである。
管状部材３３４の先端部（流体流入口）の配置される位
置は、管状部材３３４ａのように円管部３３０との接続
部位近傍であってもよく、あるいは、その接続部から半
径方向へ所定距離だけ離れたところであってもよい。

【００５０】５）上記実施形態において、排出ガス分割
装置１０は、断面形状が主軸Ｍに対して軸対称な形状の
流路（間隙１９）を有する例について説明したが、断面
形状は、軸対称形状に限定されるものではない。本発明
に係る排出ガス分割装置の本質は、流れ方向の速度分布
が、流れ方向に垂直な平面内の直線又は曲線によって定
義される方向（以下「特定方向」という）に一様である
流れを、その特定方向に均等に分割することにある。上
記実施形態の場合には、特定方向は間隙１９の円周方向
であったが、特定方向は、このほかに例えば、流れ方向
に直交する１つの直線により定義される１つの方向、又
は、流れ方向に直交する、２つの直線のそれぞれにより
定義される２つの方向であってもよい。前者の流れの例
としては、平行平板間流れに代表される２次元流があ
る。一方、後者の流れの例としては、絞りノズルの出口
直後における断面方向に一様な流れがある（図７参
照）。

【００５１】図８は、本発明に係る排出ガス分割装置で
あって、上記２次元流を分割する排出ガス分割装置３０
０を示す図である。排出ガス分割装置３００は、主に拡
大部３０５と分岐管部３１０とからなる。拡大部３０５
は、排気管２０５と分岐管部３１０との間に位置する部
位である。拡大部３０５の断面形状は、流体流入口で
は、排気管２０５と同じ円形等であるが、下流に行くに
従い、主軸Ｐに直交する軸Ｑの方向へ拡大し、流体流出
口においては、分岐管部３１０と同一となっている。

【００５２】分岐管部３１０は、２枚の平板３１０ａ、
ｂを平行に対向させ、その両端を半円管３１０ｃ、３１
０ｄ等で閉じた構造を有している。また、分岐管部３１
０の内部には、複数の管状部材３２０が配置され、分岐
管部３１０の断面を軸Ｑ方向に均等に分割している。

【００５３】排出ガス分割装置３００に流入した排出ガ
スは、はじめ拡大部３０５において徐々に軸Ｑ方向に拡
大されることにより、軸対称流等から、軸Ｑ方向に流れ
方向速度分布が一様な２次元流に変換される（３１２ａ
〜３１２ｃ参照）。次に、排出ガスは、分岐管部３１０
において軸Ｑ方向にほぼ均等に分割されながら、各管状
部材３２０へ流入する。つまり、管状部材３２０に流入
する排出ガスの流量は、排出ガス分割装置１０のときと
同様に、それぞれの管状部材３２０の間で等しくなる。

【００５４】上記において「軸Ｑ方向にほぼ均等に分割
されながら」とあるのは、分岐管部３１０の両端部３１
０ｃ、ｄの断面形状が、管状部材３２０のそれと異なる
からである。つまり、排出ガス分割装置３００では、両
端部３１０ｃ、ｄの存在により、排出ガスは完全に均等
に分割されるわけではなく、若干の誤差が生じる。ただ
し、分岐管部３１０を軸Ｑ方向に十分長いものとし、両
端部３１０ｃ、ｄの総断面積に占める割合を無視しうる
ほどに小さくすることにより、上記誤差の影響は実質的
に排除される。なお、両端部ｃ、ｄの形状は、図に例示
したように半円管の形状であることは必須ではなく、例
えば、管状部材３２０と同一の断面形状を有するもので
あってももちろんよい。

【００５５】６）上記実施形態では、間隙１９を複数の
管状部材２４によって分割する場合について説明した
が、これは、１つの管状部材２４を間隙１９へ設置する
ことであってもよい。従来、部分希釈装置等で使用され
ていた排出ガス分割装置では、排出ガスを円管内に導
き、その円管内にさらに管状部材２４に相当する管状部
材を１つ挿入することにより排出ガスの一部分を分割・
抽出していた。しかし、この場合には、管状部材を円管
内のいずれの位置に挿入したかにより、分割・抽出され
る排出ガスの流量が著しく異なるという問題があった。
これに対し、間隙１９では、排出ガスの流れが円周方向
に一様であるために、管状部材２４を円周方向のいずれ
に挿入しても、分割・抽出される排出ガスの量は、管状
部材２４の断面積と、間隙１９の断面積の比により決定
され、一定の分割比で排出ガスを分割・抽出することが
可能となる。

【００５６】７）なお、上記において説明を省略した
が、上記実施形態又はその他の実施形態では、排出ガス
が流動する流路（間隙１９等）の内壁は、壁面の影響に
より流れが乱されることがないよう、流体力学的に滑ら
かに加工されている。 ８）また、上記実施形態は、エンジンの排出ガスを抽出
し、希釈し、成分測定を行う場合について説明している
が、本発明に係る抽出器、排出ガス希釈装置及び排出ガ
ス測定システムは、焼却炉等、内部において燃料又は可
燃物を燃焼させる燃焼装置からの排出ガスを抽出し、希
釈し、成分測定を行うときに利用可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１、
２、４又は５のいずれか１項に係る発明によれば、脈動
する流れ、又はその流量が時間と共に変化する流れを一
定の抽出比率で分割・抽出することが可能である。請求
項３に係る発明によれば、流れを分割する数を増大さ
せ、分割・抽出する時の抽出比率を小さくすることが可
能である。請求項６に係る発明によれば、請求項１〜５
のいずれか１項に係る抽出器を容易に製造可能であり、
また、分割した流れを容易に外部を抽出することが可能
である。

【００５８】請求項７に係る発明によれば、脈動する排
出ガス、及び過渡運転を行っているエンジンの排出ガス
を所定の希釈条件にしたがい、正確に希釈することが可
能である。請求項８に係る発明によれば、排出ガス成分
の測定精度を向上させると共に、脈動する排出ガス、及
び過渡運転を行っているエンジンの排出ガスについて精
度の良い測定を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排出ガス分割装置の模式図であ
る。

【図２】本発明に係る排出ガス分割装置の縦断面及び横
断面を示す図である。

【図３】本発明に係る排出ガス分割装置へ導入された排
出ガスの流れ方向平均速度分布の一例を示す図である。

【図４】実施形態で説明した排出ガス分割装置と異なる
排出ガス分割装置の構造を示す図である。

【図５】実施形態で説明した分岐管部と異なる分岐管部
の断面形状を示す図である。

【図６】軸対称な流路を有する排出ガス分割装置の一例
を示す図である。

【図７】絞りノズル及びその出口直後における流れを示
す模式図である。

【図８】本発明に係る排出ガス分割装置であって、２次
元流を分割する排出ガス分割装置を示す図である。

【図９】従来の部分希釈装置を用いた排出ガス測定シス
テムの構成を示す模式図である。

【図１０】従来の部分希釈装置において用いられていた
多管式分割器の断面形状を示す図である。

【図１１】排気管内流れの流れ方向平均速度分布を例示
する図である。

【符号の説明】 １０ 排出ガス分割装置 ４５ フィルタ １２ 調流部 ５０ 希釈トンネ
ル １４ 拡大部 ５３ オリフィス １６ 外筒 ５５ ガス採取管 １７ 壁部 ６０ 粒子採取管 １８ 芯部材 ６５ 定流量ポン
プ １９ 間隙 ７０ ガス成分分
析器 ２０ 分岐管部 ７５ 粒子サンプ
リング装置 ２２ 案内部 ３００ 排出ガス
分割装置 ２３ しきり ３０５ 拡大部 ２４ 管状部材 ３１０ 分岐管部 ２４ａ 抽出管 ３２０ 管状部材 ４０ 排気管

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流れ方向に垂直な平面内の直線又は曲線
   によって定義される方向に対し、流れ方向速度分布が一
   様である流れより、一部を総流量に対して一定の比率で
   抽出する抽出器において、 主断面が前記直線又は曲線によって定義される方向に、
   ２以上の領域に分割されている多分割流路、 を備え、 前記多分割流路に流入する前記流れのうち、１又は２以
   上の前記領域に流入した流れを抽出する、 ことを特徴とする抽出器。
2. 【請求項２】 軸対称流より、一部を総流量に対して一
   定の比率で抽出する抽出器において、 軸対称形の主断面を有する流路であって、前記主断面が
   円周方向に２以上の領域に分割されている多分割流路、 を備え、 前記多分割流路に流入する前記軸対称流のうち、１又は
   ２以上の前記領域に流入した流れを抽出する、 ことを特徴とする抽出器。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の抽出器において、 前記主断面は環状の形状を有する、 ことを特徴とする抽出器。
4. 【請求項４】 ２次元流より、一部を総流量に対して一
   定の比率で抽出する抽出器において、 前記２次元流の流れ方向に対し直交する１の方向にほぼ
   一様な形状の主断面を有する流路であって、前記主断面
   が前記流れ方向に対し直交する１の方向に２以上の領域
   に分割されている多分割流路、 を備え、 前記多分割流路に導入された前記２次元流のうち、１又
   は２以上の前記領域に流入した流れを抽出する、 ことを特徴とする抽出器。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の抽
   出器であって、 前記多分割流路は、前記直線又は曲線によって定義され
   る方向、前記円周方向又は前記流れ方向に対し直交する
   １の方向に均等な、２以上の領域に分割されている、 ことを特徴とする抽出器。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の抽
   出器において、 前記主断面は、管状部材により２以上の領域に分割され
   ている、 ことを特徴とする抽出器。
7. 【請求項７】 燃焼装置の排出ガスの一部を抽出する抽
   出手段と、 前記抽出手段において抽出されたガスを希釈する希釈手
   段と、 を備える排出ガス希釈装置において、 前記抽出手段は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の
   抽出器を有する、 ことを特徴とする排出ガス希釈装置。
8. 【請求項８】 燃焼装置の排出ガスの一部を抽出、希釈
   して、その成分を測定する排出ガス測定システムにおい
   て、 請求項７に記載の排出ガス希釈装置と、 前記希釈手段内の排出ガスを採取する採取手段と、 前記採取手段によって採取された前記排出ガスの成分を
   測定する測定手段と、 を備えることを特徴とする排出ガス測定システム。