WO2023181835A1 - ピトー管式流量計、ガス分析装置、及びガス分析方法 - Google Patents

ピトー管式流量計、ガス分析装置、及びガス分析方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023181835A1
WO2023181835A1 PCT/JP2023/007823 JP2023007823W WO2023181835A1 WO 2023181835 A1 WO2023181835 A1 WO 2023181835A1 JP 2023007823 W JP2023007823 W JP 2023007823W WO 2023181835 A1 WO2023181835 A1 WO 2023181835A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pitot tube
pipe
main pipe
static pressure
branch
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/007823
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
尚登 水谷
真 永岡
健太郎 井上
将 浦岡
博臣 伊関
Original Assignee
株式会社堀場製作所
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 株式会社堀場製作所 filed Critical 株式会社堀場製作所
Priority to CN202380018108.0A priority Critical patent/CN118591717A/zh
Publication of WO2023181835A1 publication Critical patent/WO2023181835A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
    • G01F1/46—Pitot tubes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation

Definitions

  • the present invention relates to a pitot tube flowmeter, a gas analyzer, and a gas analysis method.
  • a pitot tube flowmeter is installed in a pipe through which exhaust gas discharged from the vehicle flows, and the flow rate of the exhaust gas is measured by the pitot tube flowmeter.
  • the pitot tube flowmeter is calibrated using a straight pipe.
  • various pipes are connected to the pipe in which the pitot tube flowmeter is installed.
  • various flow paths are formed in the upstream flow path of a pitot tube flowmeter, such as a straight flow path, a curved flow path, and a convergence flow path where multiple flow paths merge.
  • biased flow, swirling flow, etc. occur, and as shown in FIG. 12, the flow velocity distribution in the pipe changes from that at the time of calibration.
  • the flow velocity distribution differs from that during calibration, resulting in an error in the measured flow rate.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its main objective is to make the flow velocity distribution less susceptible to the influence of the flow path shape on the upstream side of a pitot tube flowmeter. .
  • the pitot tube flowmeter includes a pitot tube having a total pressure hole for detecting the total pressure of a fluid and a static pressure hole for detecting the static pressure of the fluid, and a pitot tube connected to the pitot tube. and a differential pressure sensor that detects a differential pressure between the total pressure and the static pressure, the pitot tube has a connection port to which the differential pressure sensor is connected, and the pitot tube has a connection port that is connected to the total pressure hole and the static pressure.
  • the main pipe part has a main pipe part in which a hole is formed, and a plurality of branch pipe parts branching from the main pipe part and in which the total pressure hole and the static pressure hole are formed, each of the main pipe part and the plurality of branch pipe parts. is characterized by having a shape that reduces pressure loss.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a gas analyzer according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view showing the pitot tube of the pitot tube type flowmeter of the same embodiment. It is a front view and a back view which show the pitot tube of the pitot tube type flowmeter of the same embodiment. It is a top view and a bottom view which show the pitot tube of the pitot tube type flowmeter of the same embodiment.
  • FIG. 2 is a left side view and a right side view showing a pitot tube of the pitot tube flowmeter of the same embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the same embodiment.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of the same embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of a pitot tube according to a modified embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of a pitot tube according to a modified embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a flow velocity distribution at the time of calibration and a flow velocity distribution at the time of actual exhaust gas measurement.
  • the pitot tube flowmeter includes a pitot tube having a total pressure hole for detecting the total pressure of a fluid and a static pressure hole for detecting the static pressure of the fluid, and the pitot tube.
  • a differential pressure sensor connected to the total pressure and the static pressure to detect the differential pressure between the total pressure and the static pressure;
  • the pitot tube has a connection port to which the differential pressure sensor is connected;
  • the main pipe part has a main pipe part in which a static pressure hole is formed, and a plurality of branch pipe parts branched from the main pipe part and in which the total pressure hole and the static pressure hole are formed, the main pipe part and the plurality of branch pipe parts.
  • Each portion is characterized by having a shape that reduces pressure loss.
  • the pitot tube has a main pipe section in which a total pressure hole and a static pressure hole are formed, and a plurality of branch pipe sections in which a total pressure hole and a static pressure hole are formed.
  • the total pressure and static pressure measurement points can be increased two-dimensionally in the flow path cross section.
  • the total pressure and the static pressure can be averagely measured within a two-dimensional plane, and even if the flow velocity distribution changes with respect to the time of calibration, errors in the measured flow rate can be reduced.
  • each of the main pipe section and the plurality of branch pipe sections has a shape that reduces pressure loss, it is possible to reduce pressure loss caused by providing the pitot tube in the flow path.
  • each of the main pipe section and the plurality of branch pipe sections has a plurality of total pressure holes and a plurality of static pressure holes. It is desirable that a
  • the main pipe section and the plurality of branch pipe sections are provided at equal intervals in the circumferential direction in the cross section of the flow path. This is desirable.
  • the pitot tube has two branch pipe sections branching on both sides with respect to the main pipe section, so that the pitot tube can be constructed in the direction of fluid flow. It is desirable that it be cross-shaped when viewed from above.
  • the total pressure holes formed in the main pipe section and the plurality of branch pipe sections are located on the same plane, and the main pipe section Preferably, the static pressure holes formed in the plurality of branch pipe portions are located on the same plane.
  • a portion of the main pipe section that extends to the connection port from a branch point where the plurality of branch pipe sections diverge is longer than other pipe sections.
  • the main pipe part and the plurality of branch pipe parts are fixed to the pipe through which the fluid flows.
  • each of the main pipe section and the plurality of branch pipe sections have a tapered shape in at least one of the upstream section and the downstream section in the fluid flow direction.
  • the main pipe portion and the plurality of branch pipe portions each have a tapered shape to reduce pressure loss.
  • each of the main pipe portion and the plurality of branch pipe portions have a tapered shape at least in an upstream portion in a fluid flow direction.
  • the area ratio of the pitot tube to the flow path through which the fluid flows is preferably 15% or more and 40% or less.
  • a gas analyzer includes the above-mentioned Pitot tube flowmeter fixed to a gas pipe through which gas flows, and a gas analyzer that measures the concentration of a predetermined component contained in the gas,
  • the piping is provided with a gas sampling section that samples the gas and guides it to the gas analyzer.
  • the gas pipe has an elbow pipe, and the pitot tube type flowmeter is provided on the downstream side of the elbow pipe. It is desirable to be present.
  • the gas analyzer 100 of this embodiment is mounted on a vehicle, for example, and analyzes exhaust gas emitted from the internal combustion engine E of the vehicle while the vehicle is running on the road in real time.
  • This is a vehicle-mounted type to be analyzed.
  • This gas analyzer 100 is of a direct sampling type in which the concentration of the collected exhaust gas is directly measured without diluting it.
  • the gas analyzer 100 can also analyze exhaust gas emitted from the internal combustion engine E of a vehicle that is simulated running on a chassis dynamo in real time during simulated running.
  • the gas analyzer 100 may be of a stationary type, for example, other than a vehicle-mounted type.
  • this gas analyzer 100 includes a flowmeter 2 for measuring the flow rate of exhaust gas discharged from an internal combustion engine E, and a gas analyzer 2 for measuring the concentration of a component to be measured contained in the exhaust gas. It is equipped with an analyzer 5.
  • the flow meter 2 is installed in a gas pipe 3 through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine E flows.
  • the gas pipe 3 has an elbow pipe 31, and the flow meter 2 is provided in a straight pipe section 32 on the downstream side of the elbow pipe 31.
  • the elbow pipe 31 and the straight pipe part 32 may be separate bodies, and in that case, they are connected by a joint.
  • the straight pipe distance from the inlet of the straight pipe section 32 to the flowmeter 2 is preferably a large distance of 4D or more or 150 mm or more, where D is the pipe diameter (inner diameter) of the straight pipe section 32. . Note that the specific configuration of the flowmeter 2 will be described later.
  • the gas pipe 3 is provided with a sampling section 4 for sampling and guiding the exhaust gas to the gas analyzer 7.
  • the exhaust gas sampled by the sampling unit 4 is guided to a gas analyzer 5, and the target components contained in the exhaust gas (for example, CO, CO 2 , NO x , THC or CH 4 , H 2 , O 2 , H 2 O , NH3, etc.) is continuously measured, or PN (particle number) or PM (particulate matter) is measured.
  • the concentration signal of each component obtained by the gas analyzer 5 is sent to a higher-level calculation device 6, and used together with the flow rate signal obtained by the flow meter 2 to calculate the discharged mass of each component.
  • the flow meter 2 of this embodiment is a pitot tube type flow meter that detects the differential pressure ⁇ P between the total pressure P1 of the exhaust gas and the static pressure P2 to calculate the flow rate of the exhaust gas.
  • the flow meter 2 has a pitot hole H1 for detecting the total pressure P1 of exhaust gas and a static pressure hole H2 for detecting the static pressure P2 of the exhaust gas. It includes a tube 21 and a differential pressure sensor 22 (see FIG. 2) connected to the pitot tube 21 to detect the differential pressure ⁇ P between the total pressure P1 and the static pressure P2. Note that the flow meter 2 further includes a flow rate calculation section (not shown) that calculates the flow rate of exhaust gas using the differential pressure ⁇ P obtained by the differential pressure sensor 22.
  • the pitot tube 21 has connection ports CP1 and CP2 to which the differential pressure sensor 22 is connected, and a main pipe portion 211 in which a total pressure hole H1 and a static pressure hole H2 are formed. It has a plurality of branch pipe parts 212 that branch from the main pipe part 211 and have a total pressure hole H1 and a static pressure hole H2.
  • the main pipe part 211 and the plurality of branch pipe parts 212 each have a straight pipe shape, and a plurality of total pressure holes H1 and a plurality of static pressure holes H2 are formed in each of the main pipe part 211 and the plurality of branch pipe parts 212. has been done.
  • the total pressure hole H1 is formed in the upstream portion 21a in the fluid flow direction in the main pipe part 211 and the plurality of branch pipe parts 212
  • the static pressure hole H2 is formed in the upstream part 21a in the fluid flow direction.
  • the main pipe part 211 and the plurality of branch pipe parts 212 it is formed in the downstream part 21b in the fluid flow direction.
  • the total pressure hole H1 and the static pressure hole H2 of this embodiment preferably have the same shape (the opening size is the same), as shown in FIG. 3, etc., and are circular in front view. It is preferable.
  • the total pressure hole H1 and the static pressure hole H2 do not have to have the same shape.
  • a communicating static pressure flow path R2 is formed inside the main pipe section 211 and the plurality of branch pipe sections 212.
  • the total pressure flow path R1 and the static pressure flow path R2 are independent from each other, and the total pressure flow path R1 is connected to the total pressure connection port CP1, and the static pressure flow path R2 is connected to the static pressure connection port CP2. It is connected.
  • the differential pressure sensor 22 detects the differential pressure ⁇ P between the total pressure P1 averaged by the plurality of total pressure holes H1 and the static pressure P2 averaged by the plurality of static pressure holes H2.
  • the main pipe portion 211 and the plurality of branch pipe portions 212 are provided at equal intervals in the circumferential direction in a flow path cross section (a cross section perpendicular to the flow direction).
  • the pitot tube 21 has two branch pipe portions 212 symmetrically branching on both sides with respect to the main pipe portion 211, so that the pitot tube 21 forms a cross shape when viewed from the flow direction of the exhaust gas.
  • the two branch pipe portions 212 are configured to branch at right angles from one branch point X (mid-abdomen) in the length direction of the main pipe portion 211 .
  • the part (upper part 211a in FIG. 3 etc.) extending from the branch point X where the two branch pipe parts 212 diverge to the connection ports CP1 and CP2 in the main pipe part 211 is longer than the other pipe parts.
  • the other pipe parts are the two branch pipe parts 212 and the part of the main pipe part 211 that extends from the branch point X to the side opposite to the connection ports CP1 and CP2 (lower part 211b in FIG. 3 etc.) It is.
  • the main pipe section 211 is fixed to the straight pipe section 32 of the gas pipe 3.
  • the upper portion 211a of the main tube portion 211 is fixed to the side wall (for example, the upper wall) of the straight tube portion 32.
  • the pitot tube 21 is fixed such that the branch point X of the two branch pipe portions 212 coincides with the center of the flow path cross section of the straight pipe portion 32.
  • the other tube portions 212 and 211b are in a state separated from the inner surface of the straight tube portion 32. This reduces pressure loss due to the pitot tube 21 (specifically, the other tube portions 212, 211b).
  • the area ratio of the pitot tube 21 to the flow path in which the pitot tube 21 is provided may be 10% or more and 40% or less, preferably 10% or more and 30% or less. Yes, and more preferably 10% or more and 20% or less.
  • the total pressure holes H1 formed in the main pipe part 211 and the plurality of branch pipe parts 212 are located on the same plane with each other, as shown in FIGS.
  • the static pressure holes H2 formed in are located on the same plane.
  • the plurality of total pressure holes H1 formed in the main pipe portion 211 are formed at symmetrical positions with respect to the branch point X (arranged at the center of the flow path cross section).
  • a full pressure hole H1 is also formed at the branch point X.
  • the plurality of full pressure holes H1 formed in the branch pipe portion 212 are also formed at symmetrical positions with respect to the branch point X.
  • the plurality of static pressure holes H2 formed in the main pipe portion 211 are formed at symmetrical positions with respect to the branch point X. Note that a static pressure hole H2 is also formed at the branch point X. Further, the plurality of static pressure holes H2 formed in the branch pipe portion 212 are also formed at symmetrical positions with respect to the branch point X.
  • each of the main pipe section 211 and the plurality of branch pipe sections 212 has a tapered shape at least in the upstream portion 21a in the fluid flow direction, as shown in FIGS. 2 and 4.
  • the downstream portion 21b also has a tapered shape.
  • This tapered shape is an example of a shape that reduces pressure loss.
  • the upstream portion 21a and the downstream portion 21b of the main pipe portion 211 and the plurality of branch pipe portions 212 have a tapered shape with a triangular cross section. With such a configuration, pressure loss due to the pitot tube 21 can be reduced.
  • a plurality of total pressure holes H1 and a plurality of static pressure holes H2 are formed near the apex of the tapered shape, which allows the total pressure and static pressure to be accurately measured. can be measured.
  • FIGS. 2 and 4 show a triangular cross-section with an apex angle of 90 degrees, the apex angle is not limited to 90 degrees. For example, a triangular cross-section with an apex angle of 60 degrees may be used. good. Note that the apex angle may be in the range of 30 degrees to 150 degrees.
  • the upstream portion 21a and the downstream portion 21b of the main pipe portion 211 and the plurality of branch pipe portions 212 may have a trapezoidal cross-section, a circular cross-section, an elliptical cross-section, or a streamlined cross-section. It may be a shape.
  • the pitot tube 21 has the main pipe portion 211 in which the total pressure hole H1 and the static pressure hole H2 are formed, and the main pipe portion 211 in which the total pressure hole H1 and the static pressure hole H2 are formed. Since it has a plurality of branch pipe parts 212, the measurement points of the total pressure P1 and the static pressure P2 can be increased two-dimensionally in the cross section of the flow path. As a result, the total pressure P1 and the static pressure P2 can be averagely measured within a two-dimensional plane, and even if the flow velocity distribution changes with respect to the time of calibration, errors in the measured flow rate can be reduced.
  • the error in the flow rate measured by the pitot tube type flowmeter 2 can be reduced, so that the discharge amount of a predetermined component can be measured with high accuracy from the concentration obtained by the gas analyzer 5.
  • the main pipe portion 211 and the plurality of branch pipe portions 212 each have a shape that reduces pressure loss, it is possible to reduce the pressure loss caused by providing the pitot tube 21 in the flow path.
  • the plurality of branch pipe parts 212 are orthogonally branched from the midsection of the main pipe part 211, but the tip part of the main pipe part 211 (the end part on the opposite side from the connection ports CP1 and CP2)
  • a plurality of (here, two) branch pipes 212 may be branched at an angle from the tip of the main pipe 211 (in this case, branch pipes 212 may be branched perpendicularly from the main pipe 211). The angle is 120 degrees).
  • the angle between the main pipe section 211 and one branch pipe section 212, the angle between the main pipe section 211 and the other branch pipe section 212, or the angle between the branch pipe sections 212 may be different from each other. .
  • the upstream portion 21a and the downstream portion 21b of the main pipe portion 211 and the branch pipe portion 212 each have a tapered shape, and the other portions have a uniform width shape, but as shown in FIG.
  • the entire cross-sectional shape of the main pipe portion 211 and the branch pipe portion 212 may be elliptical or streamlined to reduce pressure loss.
  • the main pipe part 211 and the branch pipe part 212 may not have a tapered shape but have a uniform width shape from the upstream side to the downstream side.
  • a plurality of branch pipe parts 212 are branched from one branch point in the length direction of the main pipe part 211, but a plurality of branch pipe parts 212 are branched from one branch point in the length direction of the main pipe part 211.
  • a configuration may also be adopted in which one or more branch pipe portions 212 branch off from a point.
  • the plurality of total pressure holes H1 are formed at symmetrical positions with respect to the branching point X, and the plurality of static pressure holes H2 are also formed at symmetrical positions with respect to the branching point X. It may be formed at a position asymmetrical with respect to X.
  • exhaust gas discharged from the internal combustion engine E was analyzed, but gas discharged from a fuel cell or a hydrogen engine may also be analyzed.
  • the gas analyzer is an exhaust gas analyzer, but it may be one that analyzes other gases (for example, gas in a chemical plant or environmental gas such as the atmosphere).
  • the pitot tube flowmeter measures not only the flow rate of exhaust gas but also the flow rate of gas in a chemical plant or environmental gas.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

本発明は、ピトー管式流量計の上流側の流路形状による流速分布の影響を受けにくくするものであり、流体の全圧Ｐ１を検出するための全圧孔Ｈ１及び流体の静圧Ｐ２を検出するための静圧孔Ｈ２を有するピトー管２１と、ピトー管２１に接続されて全圧Ｐ１と静圧Ｐ２との差圧ΔＰを検出する差圧センサ２２とを備え、ピトー管２１は、差圧センサ２２が接続される接続ポートＣＰ１、ＣＰ２を有し、全圧孔Ｈ１及び静圧孔Ｈ２が形成された主管部２１１と、主管部２１から分岐し、全圧孔Ｈ１及び静圧孔Ｈ２が形成された複数の枝管部２１２とを有し、主管部２１１及び複数の枝管部２１２それぞれは、圧力損失を低減する形状を有している。

Description

ピトー管式流量計、ガス分析装置、及びガス分析方法
　本発明は、ピトー管式流量計、ガス分析装置、及びガス分析方法に関するものである。
　例えば車両搭載型の排ガス分析装置では、車両から排出される排ガスが流れる配管にピトー管式流量計を設けて、当該ピトー管式流量計により排ガスの流量を測定している。
　ここで、ピトー管式流量計は、直管状の配管を用いて校正が行われている。一方で、実際の排ガス測定では、ピトー管式流量計が設置される配管には、種々の配管が接続されることになる。このため、ピトー管式流量計の上流側の流路には、直線状の流路、屈曲した流路、複数の流路が合流した合流流路等の様々な流路が形成されることになり、偏流や旋回流等が発生し、図１２に示すように、配管内の流速分布が校正時とは変化してしまう。その結果、実際の排ガス測定では、校正時と流速分布が異なってしまい、測定流量に誤差が生じてしまう。
特開２０１４－２０８０８号公報
　そこで、本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、ピトー管式流量計の上流側の流路形状による流速分布の影響を受けにくくすることをその主たる課題とするものである。
　すなわち、本発明に係るピトー管式流量計は、流体の全圧を検出するための全圧孔及び前記流体の静圧を検出するための静圧孔を有するピトー管と、前記ピトー管に接続されて前記全圧と前記静圧との差圧を検出する差圧センサとを備え、前記ピトー管は、前記差圧センサが接続される接続ポートを有し、前記全圧孔及び前記静圧孔が形成された主管部と、前記主管部から分岐し、前記全圧孔及び前記静圧孔が形成された複数の枝管部とを有し、前記主管部及び前記複数の枝管部それぞれは、圧力損失を低減する形状を有していることを特徴とする。
　このように構成した本発明によれば、ピトー管式流量計の上流側の流路形状による流速分布の影響を受けにくくすることができる。
本発明の一実施形態に係るガス分析装置を示す模式図である。 同実施形態のピトー管式流量計のピトー管を示す斜視図である。 同実施形態のピトー管式流量計のピトー管を示す正面図及び背面図である。 同実施形態のピトー管式流量計のピトー管を示す平面図及び底面図である。 同実施形態のピトー管式流量計のピトー管を示す左側面図及び右側面図である。 同実施形態のＡ－Ａ線断面図である。 同実施形態のＢ－Ｂ線断面図である。 同実施形態のＣ－Ｃ線断面図である。 変形実施形態のピトー管の構成を示す正面図及び右側面図である。 変形実施形態のピトー管の構成を示す斜視図である。 変形実施形態のピトー管の構成を示す斜視図である。 校正時の流速分布と実際の排ガス測定時の流速分布を示す模式図である。
　次に、本発明の技術について、例を挙げてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。
　本発明に係るピトー管式流量計は、前述のとおり、流体の全圧を検出するための全圧孔及び前記流体の静圧を検出するための静圧孔を有するピトー管と、前記ピトー管に接続されて前記全圧と前記静圧との差圧を検出する差圧センサとを備え、前記ピトー管は、前記差圧センサが接続される接続ポートを有し、前記全圧孔及び前記静圧孔が形成された主管部と、前記主管部から分岐し、前記全圧孔及び前記静圧孔が形成された複数の枝管部とを有し、前記主管部及び前記複数の枝管部それぞれは、圧力損失を低減する形状を有していることを特徴とする。
　このようなピトー管式流量計であれば、ピトー管が全圧孔及び静圧孔が形成された主管部と全圧孔及び静圧孔が形成された複数の枝管部とを有するので、全圧及び静圧の測定点を流路断面において二次元的に増やすことができる。その結果、全圧及び静圧を二次元平面内において平均的に測定でき、校正時に対して流速分布が変化したとしても、測定流量の誤差を低減することができる。また、前記主管部及び前記複数の枝管部それぞれは、圧力損失を低減する形状を有しているので、ピトー管を流路に設けたことによる圧力損失を低減することができる。
　全圧及び静圧の測定点を増やして測定流量の誤差を低減するためには、前記主管部及び前記複数の枝管部のそれぞれには、複数の前記全圧孔及び複数の前記静圧孔が形成されていることが望ましい。
　配管内に生じる流速分布に対して全圧及び静圧をより一層平均化するためには、前記主管部及び前記複数の枝管部は、流路断面において周方向に等間隔に設けられていることが望ましい。
　ピトー管の構成を簡単にしつつ全圧及び静圧を平均化するためには、前記ピトー管は、２つの前記枝管部が前記主管部に対して両側に分岐することにより、流体の流れ方向から見て十字状をなすものであることが望ましい。
　全圧及び静圧を二次元平面内において平均的に測定するためには、前記主管部及び前記複数の枝管部に形成された前記全圧孔は互いに同一平面上に位置し、前記主管部及び前記複数の枝管部に形成された前記静圧孔は互いに同一平面上に位置していることが望ましい。
　前記主管部において前記複数の枝管部が分岐する分岐点よりも前記接続ポートに延びる部分が、その他の管部よりも長いことが望ましい。
　この構成であれば、ピトー管の主管部を配管に固定しやすくできる。また、分岐点から分岐する枝管部を配管の内面から離すことができ、ピトー管による圧力損失を低減することができる。
　接続ポートを配管の外部に設けつつ、主管部及び複数の枝管部を配管に配置するためには、前記主管部が前記流体が流れる配管に固定されることが望ましい。
　ピトー管による圧力損失を低減するためには、前記主管部及び前記複数の枝管部それぞれは、流体の流れ方向における上流側部分又は下流側部分の少なくとも一方に先細り形状を有することが望ましい。つまり、主管部及び複数の枝管部それぞれの圧力損失を低減する形状は、先細り形状により構成される。また、前記主管部及び前記複数の枝管部それぞれは、流体の流れ方向における少なくとも上流側部分に先細り形状を有することが望ましい。
　前記流体が流れる流路に対する前記ピトー管の面積比は、１５％以上４０％以下であることが望ましい。
　また、本発明に係るガス分析装置は、ガスが流れるガス配管に固定された上述のピトー管式流量計と、前記ガスに含まれる所定成分の濃度を測定するガス分析計とを備え、前記ガス配管には、前記ガスをサンプリングして前記ガス分析計に導くガスサンプリング部が設けられていることが望ましい。
　このガス分析装置であれば、ピトー管式流量計による測定流量の誤差を低減できるので、ガス分析計により得られた濃度から所定成分の排出量を精度良く測定することができる。
　また、本発明のピトー管式流量計の効果を顕著にする構成としては、前記ガス配管はエルボー配管を有しており、前記ピトー管式流量計は、前記エルボー配管の下流側に設けられていることが望ましい。
　さらに、上記のピトー管式流量計を用いたガス分析方法も本発明の一態様である。
＜本発明の一実施形態＞
　以下に、本発明に係るピトー管式流量計を用いた排ガス分析装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
　本実施形態のガス分析装置１００は、図１に示すように、例えば車両に搭載されて、当該車両が路上を走行する際に車両の内燃機関Ｅから排出される排ガスを路上走行中にリアルタイムに分析する車両搭載型のものである。このガス分析装置１００は、採取した排ガスを希釈せずに、そのまま濃度測定する直接サンプリング方式のものである。なお、ガス分析装置１００は、シャシダイナモ上で模擬走行される車両の内燃機関Ｅから排出される排ガスを模擬走行中にリアルタイムに分析することもできる。また、ガス分析装置１００は、車載型以外の例えば据え置き型のものであっても良い。
　具体的にこのガス分析装置１００は、図１に示すように、内燃機関Ｅから排出される排ガスの流量を測定する流量計２と、排ガスに含まれる測定対象成分の濃度を測定するためのガス分析計５とを備えている。
　流量計２は、内燃機関Ｅから排出された排ガスが流れるガス配管３に設けられている。このガス配管３は、エルボー配管３１を有しており、流量計２は、エルボー配管３１の下流側の直管部３２に設けられている。なお、エルボー配管３１と直管部３２とは別体であってもよく、その場合は継ぎ手により接続される。ここで、直管部３２の入口から流量計２までの直管距離は、直管部３２の配管径（内径）をＤとしたときに、４Ｄ以上又は１５０ｍｍ以上の大きい距離とすることが好ましい。なお、流量計２の具体的な構成は後述する。
　その他、このガス配管３には、ガス分析計７に排ガスをサンプリングして導くためのサンプリング部４が設けられている。このサンプリング部４によりサンプリングされた排ガスはガス分析計５に導かれて、排ガスに含まれる測定対象成分（例えばＣＯ、ＣＯ２、ＮＯＸ、ＴＨＣ又はＣＨ４、Ｈ２、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３等）の濃度が連続測定され、或いは、ＰＮ（粒子数）又はＰＭ（粒子状物質）が測定される。このガス分析計５により得られた各成分の濃度信号は、上位の演算装置６に送られて、前記流量計２により得られた流量信号とともに、各成分の排出質量の演算に用いられる。
＜流量計２の具体的な構成＞
　以下、本実施形態の流量計２の具体的な構成について、図２～図８を参照して説明する。
　本実施形態の流量計２は、排ガスの全圧Ｐ１と静圧Ｐ２との差圧ΔＰを検出して、排ガスの流量を算出するピトー管式流量計である。
　具体的に流量計２は、図２～図５に示すように、排ガスの全圧Ｐ１を検出するための全圧孔Ｈ１及び排ガスの静圧Ｐ２を検出するための静圧孔Ｈ２を有するピトー管２１と、ピトー管２１に接続されて全圧Ｐ１と静圧Ｐ２との差圧ΔＰを検出する差圧センサ２２（図２参照）とを備えている。なお、流量計２は、差圧センサ２２により得られた差圧ΔＰを用いて排ガスの流量を算出する流量演算部（不図示）をさらに備えている。
　ピトー管２１は、図２～図５に示すように、差圧センサ２２が接続される接続ポートＣＰ１、ＣＰ２を有し、全圧孔Ｈ１及び静圧孔Ｈ２が形成された主管部２１１と、主管部２１１から分岐し、全圧孔Ｈ１及び静圧孔Ｈ２が形成された複数の枝管部２１２とを有している。
　主管部２１１及び複数の枝管部２１２はそれぞれ直管状をなすものであり、主管部２１１及び複数の枝管部２１２のそれぞれには、複数の全圧孔Ｈ１及び複数の静圧孔Ｈ２が形成されている。ここで、図５等に示すように、全圧孔Ｈ１は、主管部２１１及び複数の枝管部２１２において、流体の流れ方向における上流側部分２１ａに形成されており、静圧孔Ｈ２は、主管部２１１及び複数の枝管部２１２において、流体の流れ方向における下流側部分２１ｂに形成されている。なお、本実施形態の全圧孔Ｈ１及び静圧孔Ｈ２は、図３等に示すように、互いに同一形状（開口サイズが同一）を有するものが好ましく、正面視において円形状をなすものであることが好ましい。これら全圧孔Ｈ１及び静圧孔Ｈ２は、互いに同一形状でなくても良い。
　そして、図６～図８に示すように、主管部２１１及び複数の枝管部２１２の内部には、複数の全圧孔Ｈ１に連通する全圧用流路Ｒ１と、複数の静圧孔Ｈ２に連通する静圧用流路Ｒ２とが形成されている。この全圧用流路Ｒ１及び静圧用流路Ｒ２は互いに独立しており、全圧用流路Ｒ１は、全圧用の接続ポートＣＰ１に接続され、静圧用流路Ｒ２は、静圧用の接続ポートＣＰ２に接続されている。これにより、差圧センサ２２は、複数の全圧孔Ｈ１によって平均された全圧Ｐ１と複数の静圧孔Ｈ２によって平均された静圧Ｐ２との差圧ΔＰを検出することになる。
　また、主管部２１１及び複数の枝管部２１２は、図３に示すように、流路断面（流れ方向に直交する断面）において周方向に等間隔に設けられている。本実施形態では、ピトー管２１は、２つの枝管部２１２が主管部２１１に対して両側に対称的に分岐することにより、排ガスの流れ方向から見て十字状をなすものである。つまり、２つの枝管部２１２は、主管部２１１においてその長さ方向における１つの分岐点Ｘ（中腹部）から直交して分岐した構成である。
　このピトー管２１は、主管部２１１において２つの枝管部２１２が分岐する分岐点Ｘよりも接続ポートＣＰ１、ＣＰ２に延びる部分（図３等において上側部分２１１ａ）が、その他の管部よりも長い。ここで、その他の管部とは、２つ枝管部２１２、及び、主管部２１１において分岐点Ｘよりも接続ポートＣＰ１、ＣＰ２とは反対側に延びる部分（図３等において下側部分２１１ｂ）である。
　このような構成において、主管部２１１がガス配管３の直管部３２に固定される。具体的には、ピトー管２１は、主管部２１１の上側部分２１１ａが直管部３２の側壁（例えば上側壁）に固定される。また、ピトー管２１は、２つの枝管部２１２の分岐点Ｘが直管部３２の流路断面の中心に一致するように固定される。ここで、その他の管部２１２、２１１ｂは、直管部３２の内面から離間した状態である。これにより、ピトー管２１（具体的にはその他の管部２１２、２１１ｂ）による圧力損失を低減している。また、圧力損失を低減する観点から、ピトー管２１が設けられた流路に対するピトー管２１の面積比は、１０％以上４０％以下とすることが考えられ、好ましくは、１０％以上３０以下であり、より好ましくは１０％以上２０％以下である。
　さらに、主管部２１１及び複数の枝管部２１２に形成された全圧孔Ｈ１は、図４及び図５に示すように、互いに同一平面上に位置し、主管部２１１及び複数の枝管部２１２に形成された静圧孔Ｈ２は互いに同一平面上に位置している。ここで、図３に示すように、主管部２１１に形成された複数の全圧孔Ｈ１は、分岐点Ｘ（流路断面の中心に配置される。）に対して対称位置に形成されている。なお、分岐点Ｘにも全圧孔Ｈ１が形成されている。また、枝管部２１２に形成された複数の全圧孔Ｈ１も、分岐点Ｘに対して対称位置に形成されている。同様に、主管部２１１に形成された複数の静圧孔Ｈ２は、分岐点Ｘに対して対称位置に形成されている。なお、分岐点Ｘにも静圧孔Ｈ２が形成されている。また、枝管部２１２に形成された複数の静圧孔Ｈ２も、分岐点Ｘに対して対称位置に形成されている。
　また、主管部２１１及び複数の枝管部２１２それぞれは、図２及び図４に示すように、流体の流れ方向における少なくとも上流側部分２１ａに先細り形状を有する。本実施形態では、下流側部分２１ｂにも先細り形状を有する例を示している。この先細り形状は、圧力損失を低減する形状の一例である。具体的には、主管部２１１及び複数の枝管部２１２の上流側部分２１ａ及び下流側部分２１ｂが、断面三角形状である先細り形状を有している。このような構成により、ピトー管２１による圧力損失を低減することができる。また、上流側部分２１ａ及び下流側部分２１ｂにおいて、先細り形状の頂点付近に、複数の全圧孔Ｈ１及び複数の静圧孔Ｈ２が形成されており、これにより、全圧、静圧を正確に測定することができる。なお、図２及び図４等には、頂角が９０度の断面三角形状を示しているが、頂角は９０度に限られず、例えば６０度の頂角を有する断面三角形等であっても良い。なお、頂角は、３０度～１５０度の範囲であってもよい。また、主管部２１１及び複数の枝管部２１２の上流側部分２１ａ及び下流側部分２１ｂが、断面台形形状であっても良いし、断面円形状又は断面楕円形状であっても良いし、流線形状であっても良い。
＜本実施形態の効果＞
　このように構成した本実施形態のガス分析装置１００によれば、ピトー管２１が全圧孔Ｈ１及び静圧孔Ｈ２が形成された主管部２１１と全圧孔Ｈ１及び静圧孔がＨ２形成された複数の枝管部２１２とを有するので、全圧Ｐ１及び静圧Ｐ２の測定点を流路断面において二次元的に増やすことができる。その結果、全圧Ｐ１及び静圧Ｐ２を二次元平面内において平均的に測定でき、校正時に対して流速分布が変化したとしても、測定流量の誤差を低減することができる。したがって、ピトー管式流量計２による測定流量の誤差を低減できるので、ガス分析計５により得られた濃度から所定成分の排出量を精度良く測定することができる。また、主管部２１１及び複数の枝管部２１２それぞれは、圧力損失を低減する形状を有しているので、ピトー管２１を流路に設けたことによる圧力損失を低減することができる。
＜その他の実施形態＞
　例えば、前記実施形態では、複数の枝管部２１２が主管部２１１の中腹部から直交して分岐しているが、主管部２１１の先端部（接続ポートＣＰ１、ＣＰ２とは反対側の端部）から直交して分岐しても良いし、図９に示すように、複数（ここでは２つ）の枝管部２１２を主管部２１１の先端部から傾斜して（ここでは主管部２１１とのなす角度が１２０度）分岐してもよい。また、主管部２１１と一方の枝管部２１２とのなす角度、主管部２１１と他方の枝管部２１２とのなす角度、又は枝管部２１２同士がなす角度がそれぞれ異なるものであってもよい。
　また、前記実施形態では、主管部２１１及び枝管部２１２のそれぞれの上流側部分２１ａ及び下流側部分２１ｂが先細り形状であり、その他の部分は等幅形状であったが、図１０に示すように、主管部２１１及び枝管部２１２の断面形状全体を楕円形状又は流線形状として、圧力損失を低減する形状としても良い。さらに、図１１に示すように、主管部２１１及び枝管部２１２が先細り形状を有さずに上流側から下流側に向かって等幅形状であってもよい。
　前記実施形態では、主管部２１１に対してその長さ方向において１つの分岐点から複数の枝管部２１２が分岐する構成であったが、主管部２１１に対してその長さ方向において複数の分岐点から１又は複数の枝管部２１２が分岐する構成としてもよい。
　前記実施形態では、複数の全圧孔Ｈ１が分岐点Ｘに対して対称位置に形成されており、複数の静圧孔Ｈ２も分岐点Ｘに対して対称位置に形成されているが、分岐点Ｘに対して非対称な位置に形成されていてもよい。
　前記実施形態では、内燃機関Ｅから排出される排ガスを分析するものであったが、燃料電池又は水素エンジンから排出されるガスを分析するものであっても良い。
　前記実施形態では、ガス分析装置は排ガス分析装置であったが、その他のガス（例えば、化学プラントにおけるガスや大気などの環境ガス）を分析するものであってもよい。この場合、ピトー管式流量計は、排ガスの流量の他に、化学プラントにおけるガスや環境ガスの流量を測定するものとなる。
　その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。
　本発明によれば、ピトー管式流量計の上流側の流路形状による流速分布の影響を受けにくくすることができる。
１００・・・排ガス分析装置
２・・・ピトー管式流量計
Ｈ１・・・全圧孔
Ｈ２・・・静圧孔
ＣＰ１、ＣＰ２・・・接続ポート
２１・・・ピトー管
２１１・・・主管部
２１１ａ・・・接続ポートに延びる部分
Ｘ・・・分岐点
２１２・・・枝管部
２２・・・差圧センサ
３・・・ガス配管
３１・・・エルボー配管
４・・・サンプリング部
５・・・ガス分析計

Claims (12)

  1. 　流体の全圧を検出するための全圧孔及び前記流体の静圧を検出するための静圧孔を有するピトー管と、
    　前記ピトー管に接続されて前記全圧と前記静圧との差圧を検出する差圧センサとを備え、
    　前記ピトー管は、
    　　前記差圧センサが接続される接続ポートを有し、前記全圧孔及び前記静圧孔が形成された主管部と、
    　　前記主管部から分岐し、前記全圧孔及び前記静圧孔が形成された複数の枝管部とを有し、
    　前記主管部及び前記複数の枝管部それぞれは、圧力損失を低減する形状を有している、ピトー管式流量計。
  2. 　前記主管部及び前記複数の枝管部のそれぞれには、複数の前記全圧孔及び複数の前記静圧孔が形成されている、請求項１に記載のピトー管式流量計。
  3. 　前記主管部及び前記複数の枝管部は、流路断面において周方向に等間隔に設けられている、請求項１又は２に記載のピトー管式流量計。
  4. 　前記ピトー管は、２つの前記枝管部が前記主管部に対して両側に分岐することにより、流体の流れ方向から見て十字状をなすものである請求項１乃至３の何れか一項に記載のピトー管式流量計。
  5. 　前記主管部及び前記複数の枝管部に形成された前記全圧孔は互いに同一平面上に位置し、
    　前記主管部及び前記複数の枝管部に形成された前記静圧孔は互いに同一平面上に位置している、請求項１乃至４の何れか一項に記載のピトー管式流量計。
  6. 　前記主管部において前記複数の枝管部が分岐する分岐点よりも前記接続ポートに延びる部分が、その他の管部よりも長い、請求項１乃至５の何れか一項に記載のピトー管式流量計。
  7. 　前記主管部が前記流体が流れる配管に固定される、請求項１乃至６の何れか一項に記載のピトー管式流量計。
  8. 　前記主管部及び前記複数の枝管部それぞれは、流体の流れ方向における上流側部分及び下流側部分に先細り形状を有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載のピトー管式流量計。
  9. 　前記流体が流れる流路に対する前記ピトー管の面積比は、１５％以上４０％以下である、請求項１乃至８の何れか一項に記載のピトー管式流量計。
  10. 　ガスが流れるガス配管に固定された請求項１乃至９の何れか一項に記載のピトー管式流量計と、
    　前記ガスに含まれる所定成分の濃度を測定するガス分析計とを備え、
    　前記ガス配管には、前記ガスをサンプリングして前記ガス分析計に導くサンプリング部が設けられている、ガス分析装置。
  11. 　前記ガス配管はエルボー配管を有しており、
    　前記ピトー管式流量計は、前記エルボー配管の下流側に設けられている、請求項１０に記載のガス分析装置。
  12. 　請求項１乃至９の何れか一項に記載のピトー管式流量計を用いたガス分析方法。
PCT/JP2023/007823 2022-03-23 2023-03-02 ピトー管式流量計、ガス分析装置、及びガス分析方法 WO2023181835A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202380018108.0A CN118591717A (zh) 2022-03-23 2023-03-02 皮托管式流量计、气体分析装置以及气体分析方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022047373 2022-03-23
JP2022-047373 2022-03-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023181835A1 true WO2023181835A1 (ja) 2023-09-28

Family

ID=88100706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/007823 WO2023181835A1 (ja) 2022-03-23 2023-03-02 ピトー管式流量計、ガス分析装置、及びガス分析方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN118591717A (ja)
WO (1) WO2023181835A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11118545A (ja) * 1997-10-16 1999-04-30 Wetmaster Co Ltd 流体圧力検知装置
JP2018115997A (ja) * 2017-01-19 2018-07-26 株式会社堀場製作所 排ガス流量測定ユニット及び排ガス分析装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11118545A (ja) * 1997-10-16 1999-04-30 Wetmaster Co Ltd 流体圧力検知装置
JP2018115997A (ja) * 2017-01-19 2018-07-26 株式会社堀場製作所 排ガス流量測定ユニット及び排ガス分析装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN118591717A (zh) 2024-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10514283B2 (en) Exhaust gas flow rate measuring unit and exhaust gas analyzing apparatus
CA2513411C (en) Device and method enabling fluid characteristic measurement utilizing fluid acceleration
CN106482794B (zh) 一种egr发动机文丘里管流量计
CN102322907B (zh) 双流量测量头一体化智能气体流量计
KR20130092980A (ko) 공기 질량 유량계
US6668663B2 (en) Method and apparatus to determine flow rate with the introduction of ambient air
CN102116649A (zh) 一种超声波涡街流量计及其安装方法
US11555721B2 (en) Flow meter including a combined ultrasonic flow sensing arrangement and a non-ultrasonic flow sensor arrangement for measuring wide range of flow rates
CN210346776U (zh) 一种矩形文丘里差压装置
US20180164185A1 (en) Differential pressure flow meter, exhaust gas analysis device and flow rate measurement method
WO2023181835A1 (ja) ピトー管式流量計、ガス分析装置、及びガス分析方法
CN201945333U (zh) 一种超声波涡街流量计
WO2022080113A1 (ja) 差圧式流量計、排ガス分析装置、流量測定方法、排ガス分析方法、及び、差圧式流量計用のプログラム
CN201795815U (zh) 防堵型低速管流量计
CN201210143Y (zh) 增加测量光程的装置
JP5015622B2 (ja) 流量計測方法
CN104964721B (zh) 空气流量计的气体流道结构
US20220120594A1 (en) Flow measurement
CN218917196U (zh) 基于光谱技术的管道内气体检测装置
WO2024213184A1 (zh) 平衡喷嘴及流量计
US20240302194A1 (en) Flow measurement apparatus
JPH08278237A (ja) 分流希釈トンネル装置
JP3757009B2 (ja) 分流式流量計
CN116413089A (zh) NOx浓度传感器用双旋流取气结构
CN115752608A (zh) 一种气体超声流量计及气体计量系统

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23774434

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024509906

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A