KR20110091477A - 입자상 물질 계측 장치 - Google Patents

입자상 물질 계측 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110091477A
KR20110091477A KR1020110010163A KR20110010163A KR20110091477A KR 20110091477 A KR20110091477 A KR 20110091477A KR 1020110010163 A KR1020110010163 A KR 1020110010163A KR 20110010163 A KR20110010163 A KR 20110010163A KR 20110091477 A KR20110091477 A KR 20110091477A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
unit
flow path
pressure
exhaust
Prior art date
Application number
KR1020110010163A
Other languages
English (en)
Inventor
가즈오 하나다
요시노리 오츠키
마사요시 시노하라
Original Assignee
가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 호리바 세이샤쿠쇼
Publication of KR20110091477A publication Critical patent/KR20110091477A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/065—Investigating concentration of particle suspensions using condensation nuclei counters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N2001/2264—Sampling from a flowing stream of gas with dilution

Abstract

비용 증대를 초래하지 않고 내열성을 향상시키고, 또한 계측 가능 압력 범위도 증대시킨다.
배기관(1) 근방에 배설되는 제1 유닛(U1)과, 상기 제1 유닛(U1)에 접속 배관(C1)을 통하여 접속한 별개의 제2 유닛(U2)을 마련하고, 상기 제1 유닛(U1)에, 일단으로부터 배기 가스가 도입되는 배기 가스 유로(L11)와, 상기 배기 가스 유로(L11)의 도중에 마련한 오리피스부(O11)와, 상기 배기 가스 유로(L11)의 오리피스부(O11)보다도 하류측에 접속된 기계 동작식인 승압 억지 밸브(V11)와, 상기 배기 가스 유로(L11)의 오리피스부(O11)보다도 하류측에 접속된 희석 가스 유로(L12)를 마련하고, 희석 가스에 의해서 희석된 희석 배기 가스가 상기 배기 가스 유로(L11)의 타단으로부터 도출되도록 구성한다.

Description

입자상 물질 계측 장치{MEASUREMENT APPARATUS FOR PARTICULATE MATERIAL}
본 발명은 엔진의 배출 가스에 포함되는 입자상 물질을 계측하는 입자상 물질 계측 장치에 관한 것이다.
배기 가스에 포함되는 입자상 물질의 수(PN：Particulate Number)를 정밀하게 계측할 수 있는 기기로서 예를 들면 CPC(Condensation Particle Counter) 라고 칭해지는 입자수 카운터가 있다.
이 CPC는 과포화의 알코올(부탄올 등) 분위기(雰圍氣) 중에, 상기 입자상 물질을 통과시켜 큰 지름으로 성장시킨 후, 슬릿으로부터 배출하고, 배출된 입자상 물질을 레이저 광으로 계수하는 것이고, 종래는 특허 문헌 1에 나타난 바와 같이, 이 CPC 외에, 배기 가스를 희석하기 위한 희석 기구나 흡인 펌프 등이 단일의 케이싱에 수용되어, 일체의 계측 유닛으로서 구성되어 있다. 그리고 상기 계측 유닛을 배기관으로부터 이격시켜 배치한 다음에, 그 계측 유닛과 배기관을 핫 호스 등으로 접속하여, 배기관으로부터의 생(生) 배기 가스를 계측 유닛 내의 희석 기구로 희석하여 CPC에 도입하도록 하고 있다. 이와 같이 배관에 핫 호스를 이용하고 있는 것은, 특히 희석전의 배기 가스에 있어서, 그 온도가 너무 내려가면, 입자상 물질의 부착에 의한 입자 손실이 생기거나, 그 부착에 의한 배관 막힘이 생기기 때문이다.
[특허 문헌 1] 일본국 특개 2008－164413호
그러나 이러한 핫 호스는 자신이 발열한다고 해서 반드시 충분한 내열성을 가지고 있다고는 할 수 없고, 예를 들면 수지 소재 등이 이용되고 있는 경우에는 통상의 금속 배관에 비하면 일반적으로 내열성이 떨어진다. 이 때문에, 핫 호스가 넥(neck)으로 되어 사용이 제한되거나, 내열 온도가 높은 고가격인 핫 호스를 이용하여야만 하였다.
또, 이와 같은 계측 유닛에는 내압이 정해져 있다. 내압이란, 유입하는 배기 가스에 허용되는 상한 압력이고, 이것은 통상, 상기 계측 유닛의 입구에 마련된 오리피스(orifice) 등의 유량 제한 기구의 능력으로 정해진다. 내압을 올리려면 , 단순하게는, 예를 들면 오리피스 지름을 작게 하면 좋지만, 그렇게 하면 배기 가스 압력이 낮은 경우, 즉 대기압에 가까운 경우, 상기 흡인 펌프의 작용에 의해서 유닛 내가 부압(負壓)으로 되기 때문에, 계측 유닛에 흡입되는 배기 가스의 유량을 정밀하게 제어하는 것이 어려워져서, 계측 정밀도에 편차가 생길 우려가 있다.
이와 같은 이유에서, 종래는, 계측 가능한 압력 범위를 크게 하지 못하고, 예를 들면 배기관에 있어서의 DPF의 상류측 및 하류측의 쌍방에서 배기 가스를 샘플링하도록 하는 요청이 있는 경우, 엔진의 운전 상황이나 기종 등의 관계 때문에, 각 샘플링 위치에서의 압력차가 크면, 공통의 장치로 PN을 계측하는 것이 어려워진다.
본 발명은 이러한 과제를 한꺼번에 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 그 주된 목적은 입자상 물질 계측 장치에 있어서, 비용 증대를 초래하지 않고 내열성을 향상시키고, 또한 배기 가스의 계측 가능한 압력 범위도 증대시키는 것이다.
즉, 본 발명에 관한 입자상 물질 계측 장치는, 내연기관으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 입자상 물질을 계측하는 것으로서, 상기 내연기관의 배기관 근방에 배설되는 제1 유닛과, 상기 제1 유닛과는 별개로 마련된 제2 유닛과, 상기 제1 유닛 및 제2 유닛 사이에 개재하는 접속 배관을 구비한 것이다.
그리고 상기 제1 유닛은, 일단으로부터 배기 가스가 도입되는 배기 가스 유로(流路)와, 상기 배기 가스 유로의 도중에 마련된 오리피스부와, 상기 배기 가스 유로의 오리피스부보다도 하류측에 접속되어 그 배기 가스 유로 내의 압력이 일정 이상으로 되면 그 압력에 의해서 기계적으로 개방되어 일부 배기 가스를 배출하여 압력 상승을 억제하는 승압 억지 밸브와, 상기 배기 가스 유로의 오리피스부보다도 하류측에 접속되어 그 배기 가스 유로에 희석 가스를 도입하는 희석 가스 유로를 가지는 보디를 구비하고, 희석 가스에 의해서 희석된 배기 가스인 희석 배기 가스가 상기 배기 가스 유로의 타단으로부터 도출되도록 구성하고, 상기 제2 유닛은 상기 제1 유닛으로부터 도출된 희석 배기 가스가 상기 접속 배관을 통하여 도입됨과 아울러 그 도입된 희석 배기 가스에 포함되는 입자상 물질을 계측하는 입자상 물질 계측 기구를 구비한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 것이면, 장치를 제1 유닛과 제2 유닛으로 나누고, 제1 유닛을 배기관의 근방에 배치하고 있으므로, 배기관으로부터 제1 유닛까지의 배관을 매우 짧게 할 수 있다. 따라서 상기 배관에서의 온도 저감이 거의 생기지 않고, 배관으로 단순한 금속관을 사용하여, 비용 저감을 도모하는 것과 아울러 내열성도 향상시킬 수 있다.
또, 이 배관을 통해서 배기관의 열이 제1 유닛의 보디에 전해지기 때문에, 그 보디에 마련하는 히터를 용량이 작은 저비용의 것으로 충분할 수 있다. 반대로, 배기관의 열에 의해서 보디가 고온화하는 경우도 생각할 수 있지만, 보디에는 오리피스부나 승압 억지 밸브라는 단순한 기계 부품만이 마련되어 있으므로, 내열 온도를 비용을 올리지 않고 실현할 수 있다.
게다가 일반적으로 온도 저하시에 배관으로의 입자 부착이 초래되지만, 본 발명에 의하면, 제1 유닛에 희석 가스를 도입함으로써 온도 저하시에 동시에 배기 가스가 희석되도록 구성하고 있으므로, 입자 부착을 가급적으로 방지할 수 있어, 이 제1 유닛보다 하류의 배관, 즉 제1 유닛과 제2 유닛의 접속 배관을 고온으로 유지할 필요가 없다. 따라서 이 점에서도 비용 다운이나 구성의 간단화를 도모할 수 있다.
더하여, 제1 유닛에는 오리피스부와 승압 억지 밸브가 마련되어 있으므로, 오리피스 밸브의 설정에 의해서, 배기관 내 압력이 대기압에 가까운 경우에서도, 유닛 내 압력이 부압으로 되지 않도록 함과 아울러 승압 억지 밸브의 설정에 의해서 배기관 내의 압력이 높아져도, 유닛 내 압력을 설정 이하로 유지하여 내압성을 높일 수 있어, 측정 가능한 압력 범위를 크게 하는 것이 가능해진다. 이 결과, 대형 엔진이나 배기관의 DPF보다 상류측 등과 같이, 배기 가스의 압력이 대기압보다 상당히 높아지는 용도에는 물론이고, 배기 가스의 압력이 대기압에 상당히 가까운 용도에도 동시에 대응할 수 있게 되고, 또 배기관 내의 압력 변동이 큰 경우에서도 계측 정밀도를 담보할 수 있게 된다.
내압성을 보다 향상시켜 측정 가능한 배기 가스의 압력 범위를 크게 하려면, 상기 배기 가스 유로의 오리피스부보다도 상류측에 제2 오리피스부를 마련함과 아울러, 이들 오리피스부 및 제2 오리피스부의 사이에 제2 승압 억지 밸브를 마련하고 있을 수도 있다.
제1 유닛과 배기관을 열적으로 확실하게 접속함과 아울러 그 제 1 유닛을 배기관에 보다 접근시키기 위해서는, 상기 제1 유닛이 상기 보디를 배기관에 장착하기 위한 브래킷 기구를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명된 본 발명에 의하면, 장치를 제1 유닛과 제2 유닛으로 분할하고, 제1 유닛을 배기관의 근방에 배치함과 아울러 이 제1 유닛으로 배기 가스를 희석하도록 하고 있으므로, 내열성을 향상시켜고, 비용 다운도 도모할 수 있다.
또, 이 제1 유닛에 오리피스부나 기계 동작식인 승압 억지 밸브를 마련하고 있으므로, 내압성을 향상시킬 수 있음과 아울러 대기압에 가까운 낮은 압력에서도 장치측이 부압으로 되지 않도록 할 수 있어, 측정 가능한 압력 범위를 크게 하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 입자상 물질 계측 장치의 전체를 나타내는 모식도.
도 2는 동 실시 형태에 있어서의 제1 유닛을 나타내는 종단면도.
도 3은 동 실시 형태에 있어서의 입자상 물질 계측 장치의 개략 유체 회로도.
도 4는 동 실시 형태에 있어서의 오리피스부의 상세 단면도.
도 5는 다른 실시 형태에 있어서의 오리피스부의 상세 단면도.
도 6은 또 다른 실시 형태에 있어서의 오리피스부의 상세 단면도.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 입자상 물질 계측 장치(100)는, 도 1에 그 전체 개요를 도시한 바와 같이, 내연기관의 배기관(1)에 직접 부착되는 제1 유닛(U1)과, 이 내연기관으로부터 이격되어 배치되는 제2 유닛(U2)을 구비하고 있다.
제1 유닛(U1)은 배기관(1)의 가장 가까운 바로 옆에 배치되는 보디(2)와, 이 보디(2)를 배기관(1)에 장착하기 위한 브래킷 기구(3)를 구비하고 있다.
보디(2)는, 예를 들면 블록 형상을 이루는 것이고, 배기관(1)으로부터의 배기 가스가 도입되는 배기 가스 유로(L11)가 내부를 관통하고 있다. 또, 이 보디(2)는 도시하지 않은 단열 부재에 의해서 주위를 덮고 있고, 온도 조절 장치(thermostat) 등의 기계식 온조기(溫調機)에 의해서, 소정 영역이 일정 온도 이하가 되지 않도록 온도 조정을 하고 있다. 또한, 도 3의 Z1이 온도 조절되고 있는 상기 소정 영역을 나타내고 있다.
다음으로 상기 배기 가스 유로(L11)에 대해서 도 3을 참조하여 상술한다. 이 배기 가스 유로(L11)의 시단은, 배기 가스 도입 포트(P11)로서 보디(2)에 있어서의 배기관(1)에 대향하는 표면에 개구되어 있다. 그리고 이 배기 가스 도입 포트(P11)에 배기관(1)을 흐르는 배기 가스의 일부가, 샘플링관(C3)을 통하여, 희석되지 않고 도입된다. 샘플링관(C3)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 스텐레스나 알루미늄을 소재로 하는 금속제의 직관(直管)이다. 그리고 그 일단이 배기관(1)의 측면으로부터 그 배기관(1) 내에 끼워짐과 아울러 타단이 상기 배기 가스 도입 포트(P11)에 접속되고, 그 도중은 외부에 노출되어 있다. 이 샘플링관(C3)에는 히터나 온조 기구 등은 부가되지 않고, 금속관 단체로 구성되어 있다.
배기 가스 유로(L11)의 도중에는 내경을 부분적으로 작게 줄인 오리피스부(O11, O12)가 2개소에 직렬로 마련되어 있다. 이들 오리피스부(O11, O12)는, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이, 원판상의 오리피스 형성 부재(51)의 두께 방향으로 관통하도록 마련한 관통공이다. 이 관통공의 하류측 또는 상류측이 넓게 벌어진 접시 형상을 하도록 형성되어 있다. 또한, 상기 오리피스 형성 부재(51)는 도 5에 도시된 바와 같이, 관통공의 하류측 또는 상류측에는 넓게 벌이진 접시 형상을 한 접시 형상을 하는 것이라도 상관없고, 도시하지 않았지만, 단순한 동등한 지름의 관통공일 수도 있다. 또한, 상기 오리피스 형성 부재(51)는 원판 형상의 것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 일단면이 개구 한 원통 부재 등일 수도 있다. 이 도 6에서는, 원통 부재의 바닥판에 오리피스부(O11, O12)를 마련하고 있다.
각 오리피스부(O11, O12)의 하류측에서는 릴리프(relief) 유로(L13, L14)가 각각 분기되어 있고, 그들 릴리프 유로(L13, L14) 상에, 그 배기 가스 유로(L11) 내의 압력이 일정 이상으로 되면 그 압력에 의해서 기계적으로 개방되어 일부 배기 가스를 배출시켜 압력 상승을 억제하는 승압 억지 밸브(V11, V12; 여기에서는 예를 들면 체크 밸브)가 마련되어 있다.
이 배기 가스 유로(L11)에 있어서의 하류측 오리피스부(O11, O12) 보다 더 하류에는, 희석 가스(예를 들면 공기)가 흐르는 희석 가스 유로(L12)가 접속되어 있다. 희석 가스 유로(L12)의 시단은 희석 가스 도입 포트(P13)로서 보디(2)의 표면에 개구되어 있고, 이 희석 가스 도입 포트(P13)로부터 도입된 희석 가스에 의해서 배기 가스 유로(L11)의 배기 가스가 희석된다. 그리고 이 희석된 배기 가스(이하, 희석 배기 가스라고 함)는, 배기 가스 도출 포트(P12)로서 보디(2)의 표면에 개구시킨 배기 가스 유로(L11)의 종단에서 도출된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 배기 가스 유로(L11)에 있어서의 희석 가스 유로(L12)와의 접속 부위는 2중관 구조로 하고 있다. 이 2중관 구조에 의해서, 희석 가스 유로(L12)로부터 토출된 희석 가스는, 배기 가스 유로(L11)의 외관(5)에 우선 부딪히고, 그 외관(5)의 측면을 따라서 배기 가스의 흐름과 동일한 축방향으로 흐른 후에, 배기 가스와 혼합된다. 만일 이와 같은 2중관 구조로 하지 않고, 예를 들면, 배기 가스 유로(L11)의 측면에 희석 가스 유로(L12)의 토출구를 직접 마련하도록 하는 구성이라면, 희석 가스의 유입에 의해서 배기 가스 유로(L11) 내에 상기 토출구의 대향면에 해당되도록 하는 축방향 이외의 가스 흐름이 생겨, 그 대향면에 입자상 물질이 부착할 우려가 있어, 그 경우에, 입자상 물질을 효율 좋게 제2 유닛(U2)으로 옮길 수 없게 된다.
브래킷 기구(3)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 보디(2)를 지지하는 지지대(31)와 이 지지대(31)로부터 연장되어 배기관(1)에 장착되는 클립부(32) 등으로 이루어진 금속제이다. 클립부(32)는 배기관(1)을 지름 방향으로부터 끼워넣도록 하여 장착되는 환판(環板) 형상이고, 배기관(1)의 각도에 관계없이 지지대(31)을 적절한 자세로 설정할 수 있도록, 지지대(31)에 대해 각도 변경이 가능하도록 접속되어 있다. 상기 샘플링관(C3)은 배기 가스 도입 포트(P11)로부터 연장되어 클립부(32)를 관통하고, 배기관(1)의 측주면(側周面)에 대략 수직으로 삽입된다.
다음으로, 제2 유닛(U2)에 대해서 간단하게 설명한다.
상기 제2 유닛(U2)은 도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(6) 내에 각종 기기나 배관 등을 수용한 것이다.
이 제2 유닛(U2)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 유닛(U1)의 배기 가스 도출 포트(P12)에, 접속 배관(C1)을 통하여 연통하는 배기 가스 유입 포트(P21)가 마련되어 있다. 또한, 상기 접속 배관(C1)에는 도전성 테플론(등록상표) 관 등을 이용하고, 관내부가 일정 온도(약 47℃)로 유지되도록 하고 있다.
그러나 이 배출 가스 유입 포트(P21)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 케이싱(6)의 내부에 마련된 메인 유로(ML)가 접속되어 있고, 이 메인 유로(ML) 상에는 상류로부터 순서대로 사이클론식인 더스트 제거기(CYCL), 유량 측정 기구(23), 제1 희석 혼합 유닛(MX1), 증발 유닛(EU), 제2 희석 혼합 유닛(MX2), 및 입자상 물질을 계수하는 입자상 물질 계측 기구(CPC; 배경 기술에서 설명한 입자수 카운터)가 마련되어 있다. 또, 이보다 더 하류에는, 버퍼 탱크(BT) 및 흡인 펌프(VP)가 마련되어 있다.
이와 같이 하여, 배출 가스 유입 포트(P21)로부터 도입된 희석 배기 가스는, 메인 유로(ML)를 거쳐 입자상 물질 계측 기구(CPC)에 도입되고, 입자상 물질이 계수되도록 하고 있다. 또한, 도 3 중, 부호(O21, PG1, PG2)는 상기 유량 측정 기구(23)를 구성하는 오리피스, 차압계, 절대압계이다.
또, 이 메인 유로(ML)의 소요 개소로부터는, 상기 버퍼 탱크(BT)에 연통하는 바이패스 유로(BL1, BL2, BL3)가 분기되어 있다. 각 바이패스 유로(BL1, BL2, BL3)에는 정유량(定流量) 기구인 임계 오리피스(CFO1, CFO2, CFO3)가 마련되고, 각각 일정 유량의 가스가 흐르도록 구성되어 있다.
한편, 도 3 중, P23은 케이싱(6)에 마련한 희석 가스 공급 포트이고, 부호 AL은 상기 희석 가스 공급 포트(P23)에 레귤레이터(RG)를 거쳐 접속되는 병렬하는 복수의 내부 희석 가스 유로이다. 그리고 이들 각 내부 희석 가스 유로(AL)로부터 메인 유로(ML)의 소요 개소에 희석 가스가 공급되도록 구성하고 있다. 내부 희석 가스 유로(AL) 상에는, 매스 플로우 콘트롤러(MFC1~MFC4)가 마련되어 있고, 각 내부 희석 가스 유로(AL)를 흐르는 희석 가스의 유량을 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 내부 희석 가스 유로(AL) 중 한 개는, 케이싱(6)에 마련한 희석 가스 도출 포트(P22)로부터 제2 접속 배관(C2)을 통하여, 제1 유닛(U1)의 희석 가스 도입 포트(P13)에 연통되어 있다.
또한, 부호(Z2, Z3)는 일정 온도로 유지된 영역을 나타내고 있고, Z2에서는 예를 들면 47℃, Z3에서는 예를 들면 191℃로 유지되고 있다.
다음으로, 이러한 구성의 입자상 물질 계측 장치(100)의 동작을 설명한다.
제1 유닛(U1)에는 배기관(1)으로부터 배기 가스가 2개의 오리피스부(O11, O12)에 의해서 유량이 제한되어 도입된다. 그런데, 이들 오리피스부(O11, O12)의 내경은, 배기관(1) 내에서의 예상되는 최대 압력과 제2 유닛(U2)에서 받아들일 수 있는 최대 유량에 기초하여 설정되어 있지만, 만일 배기관(1) 내에서의 압력이 그 이상으로 높아지고, 상기 최대 유량을 넘는 유량이 도입된 경우에는, 그때의 압력 상승에 의해서 상기 승압 억지 밸브(V11, V12)가 자동적으로 열려서, 일부 배기 가스를 릴리프 포트(P14, P15)에서 배출시킴으로써, 상기 최대 유량을 넘지 않는 배기 가스가 샘플링된다.
그리고 이 배기 가스가 희석 가스 유로(L12)로부터 공급되는 희석 가스로 엷어진다. 이 희석 가스는 상온인 상태로 안내되기 때문에, 배기 가스는 희석됨과 아울러 온도도 내릴 수 있다.
이와 같이 하여 제1 유닛(U1)으로 희석된 희석 배기 가스는 제2 유닛(U2)에 안내된다. 제2 유닛(U2)에서는, 이 희석 배기 가스 중 일정 유량이 임계 오리피스 (CFO1)의 작용으로 바이패스 유로(BL1)를 통하여 버려진다.
또한, 이때의 희석비는, 상기 희석 가스의 유로(AL) 상에 마련된 매스 플로우 콘트롤러(MFC1)에 의해서 제어된다. 즉, 샘플링된 배기 가스의 도입 유량을 qs, 매스 플로우 콘트롤러로 제어된 희석 가스의 유량을 Qa, 희석 후, 임계 오리피스 (CFO1)를 통하여 버려지는 유량을 Qb, 메인 유로(ML)를 흐르는 나머지 유량을 Qm이라고 하면, qs는 아래와 같다.
qs=Qb＋Qm－Qa
여기서 Qb는 정수로 알고 있고, Qm는 메인 유로 상에 마련된 유량계로 측정한 것으로부터 알고 있고, Qa는 매스 플로우 콘트롤러(MFC1)로 제어되는 양으로부터 알고 있어, qs를 이들 Qa, Qb, Qm으로부터 간접적으로 산출할 수 있다.
또, 이 제1 유닛(U1)에서의 희석비(rd)는, 이하의 식으로부터 구할 수 있어, 이 식으로부터 희석비를 매스 플로우 콘트롤러(MFC1)로 제어할 수 있다는 것을 알 수 있다.
rd=qs／(qs＋Qa)=(Qb＋Qm－Qa)／(Qb＋Qm)
그 후, 이 희석 배기 가스는, 2단의 희석 혼합 유닛(MX1, MX2)에서 희석된다. 또한, 그 사이에, 규격에 기초하여 증발 유닛(EU)에서 희석된다. 그러나 이 때의 희석비도, 제1 유닛(U1)에서의 희석같이, 희석 가스의 유량이 매스 플로우 콘트롤러(MFC2, MFC4)로 컨트롤 되고 있고, 또한 임계 오리피스(CFO2, CFO3), 매스 플로우 콘트롤러(MFC3)로 소정 유량이 버려지기 때문에, 일의적(一義的)으로 산출할 수 있다.
이와 같이 하여 희석된 배기 가스에 포함되는 입자상 물질의 수가 CPC로 카운트되지만, 희석비가 전술과 같이 산출되므로, 이 희석비와 CPC에서의 카운트 수로부터 배기 가스의 단위 유량에 포함되는 입자상 물질의 개수, 즉 농도를 산출할 수 있다.
그러나 이와 같이 구성한 본 실시 형태에 의하면, 장치(100)를 제1 유닛(U1)과 제2 유닛(U2)으로 나누고, 제1 유닛(U1)을 배기관(1)에 직접 장착하여 그 근방에 배치하고 있으므로, 배기관(1)을 샘플링하여 제1 유닛(U1)으로 안내하는 샘플링관(C3)의 길이를 매우 짧게 하고, 그 샘플링관(C3)에서의 온도 저감을 생기기 어렵게 할 수 있다. 그 결과, 이 샘플링관(C3)으로 핫 호스 등을 이용하지 않고 금속관단체를 사용하여도, 샘플링 관내에서의 입자 부착이라고 하는 불편을 회피할 수 있다. 따라서 비용 저감을 도모할 수 있을 뿐 아니라, 샘플링관(C3)이 금속관 단체로 구성되어 있으므로, 내열성도 큰 폭으로 향상시킬 수 있다.
또, 제1 유닛(U1)에는 샘플링관(C3)이나 브래킷(3)을 통하여, 배기관(1)의 열이 보디(2)에 전해지기 때문에, 보디(2)에 마련하는 히터를 용량이 작은 저비용의 것으로 충분할 수 있다.
추가로, 제1 유닛(U1)에서 배기 가스를 희석하도록 하고 있으므로, 희석 후의 배기 가스는 저온화하여 문제가 생기지 않기 때문에, 제1 유닛(U1)과 제2 유닛(U2)의 접속 배관(C2)을 고온으로 유지할 필요가 없어지고, 이 점에서도 비용 다운이나 구성의 간단화를 도모할 수 있다.
더하여, 제1 유닛(U1)에는 오리피스부(O11, O12)가 마련되고, 그보다 더 하류에는 승압 억지 밸브(V11, V12)가 설치되어 있으므로, 오리피스 밸브(O11, O12)의 설정에 의해서, 배기관(1) 내 압력이 대기압에 가까운 경우에서도, 장치(100) 측의 압력이 부압으로 되지 않도록 함과 아울러 승압 억지 밸브(V11, V12)의 설정에 의해서 배기관(1) 내의 압력이 높아지더라도, 장치(100) 측의 압력을 설정 이하로 유지하여 내압성을 높일 수 있어, 측정 가능한 압력 범위를 크게 하는 것이 가능해진다.
또, 제2 유닛(U2)에서도 희석할 수 있으므로, 제1 유닛(U1)에서의 희석과 합하여 희석비를 크게 설정할 수 있다. 또, 이 제2 유닛(U2) 단체로도 입자수의 계측을 할 수 있으므로, 예를 들면, 큰 희석비나 내압성이 필요없는 용도에는, 제1 유닛(U1)를 생략하고 제2 유닛(U2) 단체로의 사용이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 제1 유닛의 오리피스부나 승압 억지 밸브는 1개로도 상관없고, 3이상을 설치할 수도 있다. 브래킷은 상기 실시 형태와 같은 구성이 아닐 수도 있고, 좀 더 말하자면 반드시 필요하지도 않다. 예를 들면, 제1 유닛의 보디를 배기관 근방에 재치하고 샘플링관만으로 접속하여도 상관없다.
또, 제1 유닛으로의 희석 가스 공급을 제2 유닛과는 별도로 독립하여 실행하여도 상관없다.
그 외, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
100: 입자상 물질 계측 장치
1: 배기관 1
2: 보디
U1: 제1 유닛
U2: 제2 유닛
C1: 접속 배관
L11: 배기 가스 유로
O11: 오리피스부
O12: 제2 오리피스부
V11: 승압 억지 밸브
V12: 제2 승압 억지 밸브
L12: 희석 가스 유로
CPC: 입자상 물질 계측 기구

Claims (3)

  1. 내연기관으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 입자상 물질을 계측하는 것으로서,
    상기 내연기관의 배기관 근방에 배설되는 제1 유닛과, 상기 제1 유닛과는 별개로 마련한 제2 유닛과, 상기 제1 유닛 및 제2 유닛 사이에 개재(介在)하는 접속 배관을 구비하여 이루어지고,
    상기 제1 유닛은
    일단으로부터 배기 가스가 도입되는 배기 가스 유로(流路)와, 상기 배기 가스 유로 상에 마련한 오리피스(orifice)부와, 상기 배기 가스 유로에 접속되어 그 배기 가스 유로 내의 압력이 일정 이상으로 되면 그 압력에 의해서 기계적으로 개방되어 일부 배기 가스를 배출하여 압력 상승을 억제하는 승압 억지 밸브와, 상기 배기 가스 유로의 오리피스부보다도 하류측에 접속되어 그 배기 가스 유로에 희석 가스를 도입하는 희석 가스 유로를 가지고, 희석 가스에 의해서 희석된 배기 가스인 희석 배기 가스가 상기 배기 가스 유로의 타단으로부터 도출되도록 구성한 보디(body)를 구비한 것이고,
    상기 제2 유닛은
    상기 제1 유닛으로부터 도출된 희석 배기 가스가 상기 접속 배관을 통하여 도입됨과 아울러 그 도입된 희석 배기 가스에 포함되는 입자상 물질을 계측하는 입자상 물질 계측 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 입자상 물질 계측 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 배기 가스 유로에 있어서, 상기 오리피스부보다도 하류측에 상기 승압 억지 밸브를 마련함과 아울러 상기 오리피스부보다도 상류측에 제2 오리피스부를 마련하고, 추가로 각 오리피스부의 사이에 제2 승압 억지 밸브를 마련하고 있는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 계측 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 유닛이 상기 보디를 배기관에 장착하기 위한 브래킷 기구를 더 구비한 것을 특징으로 하는 입자상 물질 계측 장치.
KR1020110010163A 2010-02-05 2011-02-01 입자상 물질 계측 장치 KR20110091477A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2010-024163 2010-02-05
JP2010024163A JP5630894B2 (ja) 2010-02-05 2010-02-05 粒子状物質計測装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110091477A true KR20110091477A (ko) 2011-08-11

Family

ID=43805767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110010163A KR20110091477A (ko) 2010-02-05 2011-02-01 입자상 물질 계측 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8387447B2 (ko)
EP (1) EP2354779B1 (ko)
JP (1) JP5630894B2 (ko)
KR (1) KR20110091477A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180088972A (ko) 2017-01-30 2018-08-08 배용주 전기를 발생시키고 저장하는 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7217624B2 (ja) * 2018-12-10 2023-02-03 株式会社堀場製作所 粒子数計測装置及び粒子数計測方法
EP4042139A4 (en) * 2019-09-30 2023-11-22 TSI Incorporated MIRROR CALIBRATION OF MULTIPLE FLOW MEASUREMENT DEVICES

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05296893A (ja) * 1992-04-22 1993-11-12 Horiba Ltd 希釈サンプリング装置の希釈比切換装置
JP2001159587A (ja) * 1999-12-01 2001-06-12 Horiba Ltd ガス分析装置
EP1477801B1 (de) * 2003-05-14 2005-09-14 Pierburg Instruments GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Abgasmessung von Verbrennungskraftmaschinen
US7281440B2 (en) * 2005-04-29 2007-10-16 Caterpillar Inc. Particulate sampling system having flow check device
JP2008164413A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Horiba Ltd 排出ガスサンプリング分析システム
US8280645B2 (en) * 2008-05-16 2012-10-02 Horiba, Ltd. Method and apparatus of measuring particulate matters
DE602008004638D1 (de) * 2008-06-25 2011-03-03 Fiat Ricerche Verfahren zur Bestimmung der Menge von in einem Partikelfilter angesammelten Partikel
WO2010113292A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 イビデン株式会社 微粒子濃度測定装置
US8505395B2 (en) * 2009-08-25 2013-08-13 Caterpillar Inc. Dilution system test apparatus with added capability and method of operating same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180088972A (ko) 2017-01-30 2018-08-08 배용주 전기를 발생시키고 저장하는 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP5630894B2 (ja) 2014-11-26
US8387447B2 (en) 2013-03-05
EP2354779A3 (en) 2017-06-07
EP2354779A2 (en) 2011-08-10
EP2354779B1 (en) 2018-08-29
US20110192145A1 (en) 2011-08-11
JP2011163806A (ja) 2011-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3285313B2 (ja) 排気ガス測定装置
US8387471B2 (en) Diluter for exhaust gas sampling and method therefor
EP2102623B1 (en) Solid particle counting system with valve to allow reduction of pressure pulse at particle counter when vacuum pump is started
CN102346105A (zh) 排气分析系统
EP0882227A1 (en) Method and apparatus for providing diluted exhaust gas to exhaust emission analyzer
CN104364630A (zh) 排气稀释装置
KR20110091477A (ko) 입자상 물질 계측 장치
US7665375B2 (en) Flow splitter for a solid particle counting system
JP5476193B2 (ja) 粒子数計測システム
JP2007024730A (ja) ラミナー型排気ガス流量計を用いた希釈排気サンプリング装置及び希釈排気サンプリング方法並びに加熱・冷却サージチューブ装置
JP2006162417A (ja) 全圧・静圧測定ベンチュリ方式流量測定装置
CN109029592A (zh) 一种管道水流量的旁路测量装置及使用方法
JP2020526879A (ja) 独立して圧力および流量を調節する電子顕微鏡試料ホルダーの流体取扱方法
CN201535716U (zh) 一种曲轴箱窜气含油量测量装置
US8847156B2 (en) Gas inlet for a process mass spectrometer
CN106018014A (zh) 一种高精度稀释采样仪
CN101598652B (zh) 一种用于测量曲轴箱窜气含油量的装置
FR3078686B1 (fr) Dispositif d'avitaillement d'un aeronef, methode de mise en service et procede d'avitaillement au moyen d'un tel dispositif
JP7217624B2 (ja) 粒子数計測装置及び粒子数計測方法
CN220960191U (en) Condensate flow detection system
CN212300459U (zh) 一种实现精确恒温和流量检测的供水末端系统
JP3878802B2 (ja) 試料採取装置
CN107389860B (zh) 增压柴油机进气氧浓度测量用减压系统
JP5118664B2 (ja) 粒子数計測システム及びその制御方法
US20220065677A1 (en) Measuring system and method for measuring a mass flow rate, a density, a temperature or a flow velocity

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment