KR101320218B1

KR101320218B1 - 배기가스 희석 장치

Info

Publication number: KR101320218B1
Application number: KR1020077028676A
Authority: KR
Inventors: 야스시 다카하시
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2013-10-21
Also published as: KR20080014837A; JP4827841B2; EP1890125B1; JPWO2006132081A1; EP1890125A1; WO2006132081A1; US20090084200A1; US7717002B2; CN101194156B; EP1890125A4; CN101194156A

Abstract

본 발명의 배기가스 희석장치(1)는 배기가스와 희석가스의 혼합 전에 있어서, 희석가스가 배기가스의 온도의 영향을 받아 온도가 상승하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 배기가스(G)를 유통시키는 배기가스 유통관(101)과, 상기 배기가스 유통관(101) 내에 형성되고, 오리피스(17)를 가지는 혼합부(102)와, 상기 혼합부(102)에 있어서 개구하고, 상기 배기가스 유통관(101)에 희석가스(W)를공급하는 희석가스 공급관(14)을 구비하며, 상기 희석가스 공급관(14)을 상기 혼합부(102)에 이를 때까지, 상기 배기가스 유통관(10)과 간격을 두고 배치하도록 구성했다.

Description

배기가스 희석 장치{EXHAUST GAS DILUTION DEVICE}

본 발명은 자동차 등의 배기가스에 포함되는 물질 성분을 분석하기 위해서, 배기가스를 희석하는 배기가스 희석 장치에 관한 것이다.

예를 들면 디젤 엔진의 배기가스 중에 포함되는 PM(Particulate Matter, 그을음 등의 입자 모양 물질)를 필터로 포집하여 정량 분석할 때에는 배기가스를 희석용 공기로 희석하는 배기가스 희석 장치가 이용되고 있다.

종래, 이런 종류의 배기가스 희석 장치는, 예를 들면 인용문헌 1 및 인용문 헌 2에 나타내는 바와 같이, 자동차 등의 배기가스를 추출(표본추출)하여, 배기가스 유통관에 의해 분석계 등에으로 유통시키고 있다. 그리고, 배기가스 유통관에 형성된 혼합부에 있어서, 희석가스 공급관으로부터 공급되는 희석가스와 소정의 비율로 혼합하는 것에 의해 배기가스를 희석하고 있다.

이것들은 함께, 혼합부에 희석가스를 공급할 때까지, 희석가스 공급관이 배기가스 유통관에 접촉하고 있던가, 혹은 희석가스 공급관으로부터 공급된 희석가스가 배기가스 유통관의 주위를 통과하는 구조로 되어 있다.

그런데, 이와 같은 구조로 하면, 희석가스가 배기가스 유통관을 통해서, 혹은 배기가스 유통관 및 희석가스 공급관을 통해서 배기가스의 온도에 의해 영향을 받아 온도가 상승해 버려, 소정의 온도의 희석가스와 배기가스와의 혼합을 하지 못하여, 분석 결과에 영향을 끼쳐 버린다.

특허문헌 1 : 일본국 특개2002-333389

특허문헌 2 : 일본국 특개2000-329661

<발명이 해결하고자 하는 과제>

여기서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 배기가스와 희석가스의 혼합 전에 있어서, 희석가스가 배기가스 공급관의 온도에 의해서 상승하는 것을 방지하는 것을 그 소기 과제로 하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

즉 본 발명에 관한 배기가스 희석 장치는 배기가스 중에 포함되는 물질을 분석하기 위해서 해당 배기가스를 희석하는 배기가스 희석 장치로서, 배기가스를 유통시키는 배기가스 유통관과, 상기 배기가스 유통관의 도중에 형성되고, 오리피스를 가지는 혼합부와, 상기 혼합부에 있어서 개구하고, 상기 배기가스 유통관에 희석가스를 공급하는 희석가스 공급관을 구비하며, 상기 희석가스 공급관을 상기 개구에 이를 때까지 상기 배기가스 유통관과 간격을 두고 배치하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것으로 하면, 희석가스 공급관 및 배기가스 유통관의 사이에 공간적으로 간격을 형성하고 있으므로, 배기가스와 희석가스의 혼합 전에 있어서, 희석가스가 배기가스 유통관의 온도에 의해서 상승하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 희석 후의 배기가스의 온도 제어를 바람직하게 실시할 수 있게 된다.

또 치우침 없이, 균일하게 희석하기 위해서는 상기 희석가스 공급관을 2개 이상 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 한층 치우침 없이, 균일하게 희석하기 위해서는 상기 희석가스 공급관의 상기 혼합부에 있어서의 개구를 상기 배기가스 유통관의 주위에 등간격으로 형성하고 있는 것이 바람직하다.

각각의 희석가스 유통관을 유통하는 희석가스의 조건을 동일하게 하여, 한층 측정 정밀도를 높이기 위해서는 상기 희석가스 공급관의 길이를 서로 동일하게 하고 있는 것이 바람직하다.

오리피스에 의한 난류 발생 등에 의해 균일한 희석을 실현하기 위해서는, 상기 배기가스 유통관이 희석되기 전의 배기가스를 공급시키는 배기가스 공급관과 희석된 후의 배기가스를 유통시키는 배기가스 이송관으로 구성되고, 상기 배기가스 공급관의 상기 혼합부에 배기가스를 공급하기 위한 배기가스 공급구를 상기 오리피스의 하류 측에 배치하고 있는 것이 바람직하다.

희석가스가 배기가스 공급관의 개구로 향하도록 하여, 희석가스와 배기가스가 혼합하기 쉽게 하기 위해서는 상기 희석가스 공급관으로부터 공급되는 희석가스를 상기 배기가스의 유통 방향(배기가스 공급관의 개구)으로 향하게 하는 안내면을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 희석가스가 온도 변화하는 것을 바람직하게 막기 위해서는, 상기 혼합부의 주위에 방열 기구를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

<발명의 효과>

이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 희석가스 공급관 및 배기가스 유통관의 사이에 공간적으로 간격을 형성하고 있으므로, 배기가스와 희석가스와의 혼합 전에 있어서, 희석가스가 배기가스 유통관의 온도에 의해서 상승하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 희석 후의 배기가스의 온도 제어를 바람직하게 실시할 수 있도록 이루어져, 분석 결과를 정밀도의 좋은 것으로 하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 관한 배기가스 희석 장치를 이용한 실시 형태에 있어서의 분석 장치의 모식적 구성도.

도 2는 동일한 실시 형태에 있어서의 배기가스 희석 장치의 부분 확대 단면도.

도 3은 동일한 실시 형태에 있어서의 연결 부재의 부분 확대 단면도.

도 4는 동일한 실시 형태에 있어서의 연결 부재의 정면도.

도 5는 동일한 실시 형태에 있어서의 연결 부재의 측면도.

도 6은 동일한 실시 형태에 있어서의 환상 플레이트의 정면도.

도 7은 동일한 실시 형태에 있어서의 배기가스 희석 장치의 분해도.

도 8은 동일한 실시 형태에 있어서의 희석가스 공급구의 배치를 주로 나타내는 도.

도 9는 그 외의 실시 형태에 있어서의 연결 부재의 부분 확대 단면도.

도 10은 희석가스 공급관의 길이를 대략 동일하게 한 실시 형태에 있어서의 희석가스 도입관 및 연결 부재의 측면도.

도 11은 희석가스 공급관의 길이를 대략 동일하게 한 실시 형태에 있어서의 희석가스 도입관 및 연결 부재의 사시도.

도 12는 또 다른 실시 형태에 있어서의 배기가스 희석 장치의 부분 확대 단면도.

<부호의 설명>

1 … 배기가스 희석 장치, G … 배기가스, 101 … 배기가스 유통관, 17 … 구멍, 102 … 혼합부, W … 희석가스, 14 … 희석가스 공급관, 132C … 안내면, 11 … 배기가스 공급관, 112 … 배기가스 공급구, 15 … 방열 기구(방열구멍)

발명을 실시하기 위한 바람직한 형태

본 실시 형태에 관한 분석 시스템은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 자동차에 탑재되는 엔진(E)으로부터의 배기가스(G)를 도입해 희석하는 배기가스 희석 장치(1)와, 배기가스 희석 장치(1)에 의해 희석된 배기가스(G) 중에 포함되는 PM을 포집하기 위한 필터(2)와, 이 필터(2)의 하류에 형성되고, 흡인 펌프(3)와, 이 흡인 펌프(3)의 하류에 형성된 예를 들면 벤츄리(Venturi)계(計) 등의 유량계(4)로 이루어진다.

배기가스 희석 장치(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 배기가스(G)를 유통시키는 배기가스 유통관(101)과, 상기 배기가스 유통관(101)에 형성한 오리피스(17)를 가지는 혼합부(102)와, 상기 혼합부(102)에 있어서 개구하고, 상기 배기 가스 유통관(101)으로 희석가스(W)를 공급하는 희석가스 공급관(14)을 구비하고 있다.

배기가스 유통관(101)은 희석되기 전의 배기가스(G)를 공급하는 배기가스 공급관(11)과, 희석된 후의 배기가스(G)를 유통시키는 배기가스 이송관(12)과, 배기가스 공급관(11) 및 배기가스 이송관(12) 사이에 개재하는 연결 부재(13)로 구성된다.

배기가스 공급관(11)은, 그 한쪽이 엔진(E)으로부터의 배기가스(G)를 배출하기 위한 배기관(5)의 측벽에 삽입하여 접속되어 있고, 그 배기가스 도입구(111)가 배기가스(G)의 유로 방향을 향하여 열려 있다. 그리고 배기가스 공급관(11)의 다른쪽에 있어서 배기가스(G)를 혼합부(102)에 공급한다. 배기가스(G)를 혼합부(102)에 공급하는 배기가스 공급구(112)는 후술하는 오리피스(17)의 하류 측에 배치되도록 하고 있다. 또, 배기가스 공급관(11)은 주위온도에 의해서 냉각되는 것을 방지하도록, 그 주위가 단열층을 포함한 보호관(113)에 의해서 덮여 있다. 이 보호관(113)은 배기가스 공급구(112)로부터 소정 거리까지 외경이 작아지고 있다.

배기가스 이송관(12)은 혼합부(102)에 있어서 희석된 배기가스(G)를 유통시키기 위한 것으로, 그 배기가스 이송관(12) 위에는 배기가스(G) 중의 PM을 포집하기 위한 필터(2), 흡인 펌프(3) 및 유량계(4)가 배치되어 있다.

연결 부재(13)는, 도 3 ~ 도 5에 나타내는 바와 같이, 배기가스 공급관(11)과 배기가스 이송관(12)과 희석가스 공급관(14)을 연결하는 것으로, 배기가스 공급관(11)의 배기가스 공급구(112)를 가지는 단부에 끼워 맞춤하는 통 모양부(131)와, 이 통 모양부(131)에 연속하여, 배기가스 이송관(12) 및 희석가스 공급관(14)이 접속되는 칼라부(132)로 구성된다.

통 모양부(131)는 그 내경이 서로 다른 소경부(1311)와 대경부(1312)로 이루어지고, 대경부(1311)에는 배기가스 공급관(11)으로부터의 열을 차단하기 위해서, 통 모양의 단열 부재(133)기 후술하는 환상 플레이트(134) 및 코일 스프링(135)에 의해 끼워 넣어진다. 그리고, 단열 부재(133)가 끼워 넣어진 상태로 대경부(1311)와 소경부(1312)의 내경이 대략 동일하게 되어, 배기가스 공급관(11)의 단부(11A)가 삽입된다.

칼라부(132)는 통 모양부(131)의 하류 측에 형성되어 있고, 환상 형상을 이루고 있다. 그 중심부는 혼합부(102)를 구성하고, 그 통 모양부 측 단면(132A)에는 후술하는 희석가스 공급관(14)이 통 모양부(131)와 공간적으로 간격을 두고, 또한 해당 단면(132A)에 대해 대략 수직하게 접속되어 있다. 또, 칼라부(132)는 희석가스 공급관(14)으로부터 공급되는 희석가스(W)가 배기가스(G)와 섞이기 쉽게 하기 위해서, 희석가스 공급구(132B)의 하류측 전방에 하류로 감에 따라서 서서히 지름이 작아지고 있는 안내면(132C)을 가지고 있다.

또한, 칼라부(132)에는 배기가스(G)로부터의 열을 효율적으로 방열하기 위한 방열 기구, 즉 칼라부(132)를 축선 방향으로 관통하는 복수의 방열구멍(15)이 방사 모양으로 거의 등간격으로 배치되어 있다. 또 칼라부(132)의 하류측 단면(132D)에는 오목부(16)가 설치되어 있고, 그 오목부(16)에는 도 6에 나타내는 오리피스(17)를 가지는 환상 플레이트(134)가 끼워 넣어져서, 나사(18)에 의해서 고정된다. 이 때, 도 7에 나타내는 바와 같이, 오목부(16)에 형성된 링 홈(161)에 O링(162)을 끼워 맞춰서, 단열 부재(133)를 통 모양체(131)의 대경부(1311)에 끼워 넣도록, 단열 부재(133) 및 코일 스프링(135)을 사이에 두도록 환상 플레이트(134)가 칼라부(132)에 부착된다. 그리고, 오리피스(17)가 배기가스(G)의 유통 방향에 수직으로 형성된다. 또한, 환상 플레이트(134)에는 상기 칼라부(132)에 형성한 복수의 방열구멍(15) 중 일부와 일치하도록 등간격으로 관통구멍(1341)을 형성하도록 하고 있다.

희석가스 공급관(14)은 주관(主管)(141)과, 주관(141)에 접속되어 3개로 분기하고 있는 분기관(142)과, 분기관(142)에 접속된 희석가스 도입관(143)으로 이루어지고, 희석가스를 혼합부(102)에 직접 도입하도록 하고 있다. 그리고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 희석가스 공급관(14)의 혼합부(102)에 있어서의 개구, 즉, 칼라부(132)에 있어서의 희석가스 도입관(143)의 희석가스 공급구(132B)를 서로 등간격으로 배치하고 있고, 배기가스 유통관(101)의 주위에 등간격으로 형성하고 있다.

이와 같이 구성한 분석 장치에 의하면, 희석가스 공급관(14) 및 배기가스 유통관(101)의 사이에 공간적으로 간격을 형성하고 있으므로, 배기가스(G)와 희석가스(W)의 혼합 전에 있어서, 희석가스(W)가 배기가스 유통관(101)의 온도에 의해서 상승되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 희석 후의 배기가스의 온도 제어를 바람직하게 실시할 수 있도록 되어, 정밀도가 좋은 측정 결과를 얻는 것이 가능해진다.

또, 희석가스 공급관(14)을 3개 형성하고, 희석가스 공급관(14)의 희석가스 도입구(132B)를 배기가스 유통관(101)의 주위에 등간격으로 형성하고 있으므로, 배 기가스(G)를 치우침 없이, 균일하게 희석할 수 있다.

또한, 연결 부재(13)에 방열 기구인 방열구멍(15)을 형성하고 있으므로, 배기가스(G)로부터의 열을 바람직하게 방열할 수 있어, 배기가스(G)의 온도가 희석가스(W)에 주는 영향을 한층 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는 희석가스 공급관을 3개 형성하도록 하였으나, 이것에 한정하지 않고, 2 혹은 4이상 형성하도록 하여도 좋다. 이 때, 그것들 각각의 희석가스 공급구를 등간격으로 형성하는 것이 매우 바람직하다.

또, 상기 실시 형태에서는 희석가스 공급관을 칼라부의 단면에 거의 수직에 접속하도록 하였으나 이것에 한정되지 않고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 배기가스 공급관과 공간적으로 간격을 두고, 희석가스 공급관, 구체적으로는 희석가스 도입관을 배기가스의 유통 방향을 향한 방향으로 경사진 상태로 접속하도록 하여도 좋다. 이것에 의해 희석가스 및 희석된 후의 배기가스의 흐름이 원활하게 되어, 배기가스 이송관의 내벽면에 PM이 부착하는 것을 막을 수 있다.

게다가, 희석 후의 배기가스의 온도를 한층 균일한 것으로 하기 위해서는, 도 10, 도 11에 나타내는 바와 같이, 희석가스 공급관의 길이를 동일, 즉 희석가스 도입관의 길이를 동일하게 하는 것도 고려할 수 있다.

이것에 더하여, 상기 실시 형태에서는 배기가스 공급구를 구멍의 하류 측에 형성하였으나, 도 12에 나타내는 바와 같이 구멍의 상류 측에 형성하도록 하여도 좋다.

그 외, 상술한 각 실시 형태나 변형 실시 형태의 일부 또는 전부를 적당 조합해도 좋고, 본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되지 않으며, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 분석 장치에 의하면, 희석가스 공급관 및 배기가스 유통관의 사이에 공간적으로 간격을 형성하고 있으므로, 배기가스와 희석가스와의 혼합 전에 있어서, 희석가스가 배기가스 유통관의 온도에 의해서 상승되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 희석 후의 배기가스의 온도 제어를 바람직하게 실시할 수 있도록 이루어져, 정밀도가 좋은 측정 결과를 얻는 것이 가능해진다.

Claims

배기가스 중에 포함되는 물질을 분석하기 위해서 해당 배기가스를 희석하는 배기가스 희석 장치로서,

배기가스를 유통시키는 배기가스 유통관과,

상기 배기가스 유통관의 도중에 설치되고, 오리피스를 가지는 혼합부와,

상기 혼합부에 있어서 개구하고, 상기 배기가스 유통관에 희석가스를 공급하는 희석가스 공급관을 구비하며,

상기 희석가스 공급관이 상기 개구에 이를 때까지 상기 배기가스 유통관과 간격을 두고 배치되어 있음과 아울러, 상기 혼합부에 있어서의 개구가, 배기가스의 유통방향과 동일방향을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 희석 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 희석가스 공급관을 2개 이상 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 희석 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 희석가스 공급관의 상기 혼합부에 있어서의 개구를 상기 배기가스 유통관의 주위에 등간격으로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 희석 장치.
청구항 2 또는 3에 있어서,

상기 희석가스 공급관의 길이를 서로 동일하게 하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 희석 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 희석가스 공급관으로부터 공급되는 희석가스를 상기 배기가스의 유통 방향으로 향하게 하는 안내면을 구비하고 있는 배기가스 희석 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 배기가스 유통관이 희석되기 전의 배기가스를 공급시키는 배기가스 공급관과, 희석된 후의 배기가스를 유통시키는 배기가스 이송관으로 구성되고,

상기 배기가스 공급관의 상기 혼합부에 배기가스를 공급하기 위한 배기가스 공급구를 상기 오리피스의 하류 측에 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 희석 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 혼합부의 주위에 방열 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배기가스 희석 장치.