JPS63298133A - 微粒子サンプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジン排気ガス中の微粒子サンプリング装置
に係り、特に、微粒子中のカーボン質を主体とした固形
分のサンプリングに好適な微粒子サンプリング装置に関
する。

〔従来の技術〕

米国においては、１９８２年型車から小型ディーゼルエ
ンジン塔戦車の過渡モード運転時のパティキュレート（
微粒子）排出量が規制され、排気エミッションの評価法
が米国環境保護局（ＥＰＡ）によって規定されている。

第４図にＥＰＡの規定に準拠した微粒子サンプリング装
置を示し、この装置は排気ガスと希釈空気を温容する希
釈トンネル１と、希釈トンネル１に排気ガスを送入する
排気ガス導入管２と、希釈トンネル１に希釈空気を送入
する希釈空気人口３と、希釈トンネル１から希釈排気ガ
ス吸引管４を経て希釈排気ガスを吸引する吸引ポンプ５
と、吸引ポンプ５で吸引されたガス量を計測する流量計
測装置６と、希釈排気ガス吸引管に設けられたフィルタ
ホルダ７と、希釈トンネル内のガスを定容量で吸引排出
する排出口９を設けた定容量サンプラ（ＣＶＳ）８とか
ら成っている。

エンジンから排気ガスに含まれて排出される微粒子量を
測定するには、希釈トンネル１に排気ガス導入管２を経
て排気ガスを導入し、希釈空気人口３から希釈空気を送
入して希釈トンネル内で混合させてＣｖＳにより排出し
つつ、希釈トンネル内で混合希釈された希釈排気ガスを
吸引ポンプで一定時間吸引し、希釈排気ガス中の微粒子
をフィルタホルダに装着したフィルタに捕集する。同時
に吸引ポンプで吸引したガス量を流量計測装置で計測し
て捕集期間中の通過ガス量を算出する。フィルタの重量
を計測すれば捕集された希釈排気ガス中の微粒子の量が
算出される。

上記測定方法においては、排気ガスが希釈され、低温に
なれば煤粒子表面に炭化水素類や硫酸塩類、水分が吸着
されたり、凝縮する。上述の吸着や凝縮は、その場の温
度に影響されるため、ＥＰＡは希釈排気ガス採取温度を
５１．７°Ｃ以下で水分が凝縮しない温度に保持するよ
うに定めている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の従来技術においては、希釈排気ガスの採取温度が
５１．７℃以下で水分が凝縮しない温度と定められてい
るため、採取温度を例えば５１．７℃としても５１．７
℃で凝縮する炭化水素は全て微粒子としての重量に含ま
れることとなる。

一方排気ガスに含まれる炭化水素量の測定は、排気ガス
温度１９１℃で行われるため、１９１℃以下の温度で凝
縮する炭化水素は全て蒸発気化し、炭化水素として計測
される。

従って、５１．７℃〜１９１°Ｃの間で凝縮する炭化水
素は微粒子に含まれて計量されると同時に炭化水素とし
ても計量されるという不合理が生ずる。

本発明の課題は、１９１℃以下の温度で凝縮する炭化水
素を含まない微粒子量を計測可能な微粒子サンプリング
装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の課題は、排気ガス導入管および希釈空気人口を備
えた希釈トンネルと、該希釈トンネルに接続され前記ト
ンネルから希釈排気ガスを吸引排出する定容量サンプラ
と、前記希釈トンネルに接続して設けられた希釈排気ガ
ス導管と、該希釈排気ガス導管の末端に設けられ微粒子
を捕集する捕集フィルタを交換可能に内装するフィルタ
ホルダと、該フィルタホルダに希釈排気ガス排出導管を
介して接続され希釈排気ガスを吸引する吸引ポンプと、
該吸引ポンプに接続して設けられ前記吸引ポンプによっ
て吸引された気体の量を計測する流量計測装置と、から
なる微粒子サンプリング装置に、空気を加熱する空気加
熱器と、前記希釈排気ガス導管と前記フィルタホルダの
うちのいずれかと前記空気加熱器を連通ずる加熱空気通
路と、該加熱空気通路および前記希釈排気ガス導管に設
けられ前記空気加熱器と前記希釈トンネルのうちのいず
れか一方と前記フィルタホルダを連通させる操作可能な
流入気体選択弁と、前記フィルタホルダと前記加熱空気
通路と前記希釈排気ガス導管のうちのいずれかに設けら
れ流過する加熱された空気の温度を計測し温度信号を発
する温度センサと、該温度センサの発する温度信号にも
とずいて前記空気加熱器をフィードバック制御する加熱
器制御器とを備えた微粒子サンプリング装置により達成
される。

〔作用〕

空気加熱器で加熱された空気が加熱空気通路と流入気体
選択弁を経てフィルタホルダに流入し、捕集フィルタに
捕集された微粒子を所定の温度に加熱するので、微粒子
中に含まれている炭化水素の中で凝縮温度が前記所定の
温度より低い炭化水素は蒸発気化し、捕集フィルタ上に
残留する微粒子量は前記所定の温度以下で凝縮する炭化
水素を含まない。加熱空気通路および希釈排気ガス導管
に流入気体選択弁を設けたので、フィルタホルダに希釈
排気ガスと加熱空気を別々に流入させることが可能であ
り、空気加熱器は加熱空気の温度を感知する温度センサ
が発する温度信号に基づいて加熱器制御器により、フィ
ードバック制御され、加熱空気の温度を加熱空気がフィ
ルタホルダに達したとき所定の温度であるごとく維持す
る。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。

図に示された微粒子サンプリング装置は、希釈トンネル
１と、該トンネルに接続されて前記トンネル１にエンジ
ン排気ガスを送給する排気ガス導入管２と、前記トンネ
ルに接続されて前記トンネル１に希釈空気を送給する希
釈空気人口３と、前記トンネルに接続されて希釈空気で
希釈された希釈排気ガスを吸引排出する定容量サンプラ
８と、前記希釈トンネル１に接続され外周面に全長に互
って加熱装置が設けられて希釈排気ガスの通路となる希
釈排気ガス導管４と、該希釈排気ガス導管の末端に設け
られ微粒子を捕集する捕集フィルタ１１が交換可能に内
装されたフィルタホルダ７と、該フィルタホルダ７に希
釈排気ガス排出導管１６を介して接続され希釈トンネル
１から希釈排気ガスを吸引する吸引ポンプ５と、該吸引
ポンプ５に接続され前記吸引ポンプ５で吸引したガス量
を計測する流量計測装置６と、前記希釈排気ガス導管４
に分岐して設けられ加熱空気を希釈排気ガス導管４を経
てフィルタホルダ７に送入する、外周に加熱装置を設け
た加熱空気通路１２と、該加熱空気通路１２と希釈排気
ガス導管４の分岐部に設けられ希釈排気ガス導管４を経
てフィルタホルダ７に連通ずる相手として希釈トンネル
１と空気加熱器１５のいずれかを選択する三ポート弁で
ある流入気体選択弁１０と、前記加熱空気通路１２の末
端に設けられ図示されていない空気源から送入される空
気を加熱する空気加熱器１５と、前記フィルタホルダ７
に設けられ該ホルダ内の気体温度を計測し温度信号を発
するサーモカップル１３と、該サーモカップル１３が発
する温度信号を受けて前記空気加熱器１５の加熱量を制
御する加熱器制御器１４と、からなっている。

排気ガス導入管２から希釈トンネル１に導入された排気
ガスは、希釈空気人口３から送入される希釈空気により
希釈トンネル内で混合希釈され、定容量サンプラ８によ
り吸引排出される。流入気体選択弁１０が希釈トンネル
１とフィルタホルダ７を連通ずる状態に操作されたのち
、希釈トンネル１内の微粒子を含む希釈排気ガスが外周
に設けた加熱装置により１９１℃に加熱された希釈排気
ガス導管４を経て吸引ポンプ５により、フィルタホルダ
７内へ吸引される。フィルタホルダ７に吸引された希釈
排気ガスは内装された捕集フィルタ１１を流過し、希釈
排気ガスに含まれた微粒子は捕集フィルタ１１に捕集さ
れ、流過した希釈排気ガスは流量計測装置６で計量され
たのち放出される。所定の時間吸引ポンプ５による吸引
ならびに捕集フィルタによる微粒子の捕集が継続された
のち、流入気体選択弁１０が操作されて空気加熱器１５
と、フィルタホルダ７が希釈排気ガス導管４を介して連
通され、空気加熱器１５で加熱された空気がフィルタホ
ルダ７へ送入される。空気加熱器１５はフィルタホルダ
７に取付けられたサーモカップル１３が発する温度信号
により動作する加熱器制御器１４によりフィードバック
制御されており、フィルタホルダ７に流入する加熱空気
の温度は１９１℃に維持されている。

捕集フィルタ１１に捕集されている微粒子には、捕集さ
れた段階では凝縮温度が１９１℃以下の炭化水素が含ま
れており、１９１℃に加熱された空気が加熱フィルタホ
ルダ７に送入されるので、前記凝縮温度が１９１℃以下
の炭化水素は蒸発して加熱空気と共に吸引ポンプ５によ
り吸引され、流量計側装置６を経て放出される。捕集フ
ィルタ１１に残留する微粒子の重量は加熱空気の送入時
間と関連しており、第２図に示すごとく加熱空気の送入
時間がある一定時間を超えるとほぼ一定になる。フィル
タホルダ内に送入される空気の温度が約２００℃の場合
、加熱空気を約３〜４分送入すれば、捕集フィルタに残
留する微粒子の重量はほぼ一定となり、凝縮温度が２０
０℃以下の炭化水素を除いた微粒子の重量が得られた。

フィルタホルダに送入する空気温度を制御し。

かつ空気送入時間を選択できるので、所望の凝縮温度以
下の炭化水素を含まない固体微粒子の量を計測すること
が可能となった。

上述の実施例においては、加熱空気通路１２は希釈排気
ガス導管４に接続され、加熱空気は希釈排気ガス導ｖ４
を経てフィルタホルダへ流入するが、加熱空気通路１２
を直接フィルタホルダ７へ接続し、流入気体選択弁を加
熱空気通路１２と希釈排気ガス導管４の双方に設ける第
３図に示す構成としてもよい。

又温度センサは必ずしもフィルタホルダ内でなく、加熱
空気がフィルタホルダに流入する直前の位置や、温度セ
ンサ設置位置からフィルタホルダの間の加熱空気の温度
降下量が把握可能な他の位置でもよい。

〔発明の効果〕

空気加熱器と、加熱された空気をフィルタホルダに送入
する加熱空気通路と、加熱空気通路および希釈排気ガス
導管に設けた流入気体選択弁と、加熱空気の温度を計測
して温度信号を発する温度センサと、前記温度信号に基
づいて空気加熱器を制御する加熱器制御器とを備えた微
粒子サンプリング装置としたので、捕集フィルタに希釈
排気ガス中の微粒子を捕集したのちフィルタホルダへの
流入気体を希釈排気ガスから所定の温度に加熱された加
熱空気に切替えて、フィルタホルダ内の微粒子を捕集し
た捕集フィルタを前記加熱空気によって所定の温度に加
熱して凝縮温度が前記所定の温度以下である炭化水素を
蒸発気化させ、前記所定の温度をこえる温度で微粒子と
して存在する成分の計量が可能となり、排気ガスに含ま
れる排出物量の評価の精度を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図であり、第２
図は加熱空気の送入時間と捕集フィルタに残留する微粒
子量の関係を示すグラフであり、第３図は他の実施例を
示す図であり、第４図は従来技術の例を示す図である。 １・・・希釈トンネル、 ２・・・排気ガス導入管、 ３・・・希釈空気入口、 ４・・・希釈排気ガス導管、 ５・・・吸引ポンプ、 ６・・・流量計測装置、 ７・・・フィルタホルダ、 ８・・・定容量サンプラ、 １０・・・流入気体選択弁、 １１・・・捕集フィルタ、 １２・・・加熱空気通路、 １３・・・温度センサ（サーモカップル）、１４・・・
加熱器制御器、 １５・・・空気加熱器、 １６・・・希釈排気ガス排出管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ガス導入管および希釈空気入口を備え排気ガ
   スを空気で希釈して希釈排気ガスとする希釈トンネルと
   、該希釈トンネルに接続され前記トンネルから希釈排気
   ガスを吸引排出する定容量サンプラと、前記希釈トンネ
   ルに接続して設けられた希釈排気ガス導管と、該希釈排
   気ガス導管の末端に設けられ微粒子を捕集する捕集フィ
   ルタを交換可能に内装するフィルタホルダと、該フィル
   タホルダに希釈排気ガス排出導管を介して接続され希釈
   排気ガスを吸引する吸引ポンプと、該吸引ポンプに接続
   して設けられ前記吸引ポンプによって吸引された気体の
   量を計測する流量計測装置と、からなる微粒子サンプリ
   ング装置において、空気を加熱する空気加熱器と、前記
   希釈排気ガス導管と前記フィルタホルダのうちのいずれ
   かと前記空気加熱器を連通する加熱空気通路と、該加熱
   空気通路および前記希釈排気ガス導管に設けられ前記空
   気加熱器と前記希釈トンネルのうちのいずれか一方と前
   記フィルタホルダを連通させる操作可能な流入気体選択
   弁と、前記フィルタホルダと前記加熱空気通路と前記希
   釈排気ガス導管のうちのいずれかに設けられ流過する加
   熱された空気の温度を計測し温度信号を発する温度セン
   サと、該温度センサの発する温度信号にもとずいて前記
   空気加熱器をフィードバック制御する加熱器制御器と、
   を備えていることを特徴とする微粒子サンプリング装置
   。
2. （２）空気加熱器と希釈排気ガス導管が加熱空気通路に
   よって連通されており、前記空気加熱器と希釈トンネル
   のうちのいずれか一方とフィルタホンダを連通させる操
   作可能な流入気体選択弁が、前記加熱空気通路と前記希
   釈排気ガス導管の接続部に設けられた三ポート弁である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の微粒子
   サンプリング装置。