JPH11211631A - 排気ガス希釈サンプリング装置 - Google Patents
排気ガス希釈サンプリング装置Info
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Abstract
空気の量をできるだけ少なくし、しかもCVS装置と同
様に希釈排気ガスの中の汚染成分の濃度を全排気ガス流
量の中の量に比例するようにすること 【解決手段】エンジンの排気ガスを露点以上の温度にお
いて一定の質量流量で連続的に抽出し、これにN2 また
は純空気を混合して希釈する時に、全排気ガス流量に比
例した希釈排気ガス流量になるようにN2 または純空気
の流量を制御して、希釈排気ガス3の中のある特定成分
の濃度が全排気ガス流量の中のある特定成分の排出量に
比例するよう構成し、さらにその希釈排気ガスを一定流
量でサンプリングすると、そのサンプリング時間内の排
出量に比例したある特定成分の濃度が得られるように構
成した排気ガス希釈サンプリング装置100
Description
定などの環境技術分野に係わる。
術において、汚染成分の排出量を測定する方法として、
CVS(Constant Volume Sampler)装置が1970年代
から広く世界中で利用されてきた。これは排気ガスの全
流量を清浄な空気で希釈して一定流量の希釈排気ガスと
し、水分などの凝縮を防ぎながら一定流量である運転時
間内の試料ガスをバッグにサンプリングしてガス分析す
る方法で、希釈排気ガスの中のある特定成分の濃度がそ
の排出量に比例する装置である。
釈するために多量の清浄な希釈空気を必要とする。装置
全体が大型となり、設置や配管のスペースやブロワーな
どの動力も大きくなりコストも問題となる。近年自動車
の排気ガス対策が進み、またCNGやメタノ一ル燃料な
ど水分の割合の多い排気ガスへの対応やとくに低濃度の
汚染成分排出のエンジンに適応する測定装置には清浄度
の極めて高い乾燥希釈空気を多量に供給することが必要
であるが、その実現が困難となってきている。
排出量を測定するための代表的試料をバッグにサンプリ
ングするにはCVS装置と同様に排気ガスを希釈して水
分などの凝縮を防ぐ必要がある。希釈排気ガスの量はガ
ス分析などに必要な量で良い訳で、排気ガスのサンプリ
ング量を少なくして、清浄度が極めて高いことが要求さ
れてコストなどで多くの難点がある希釈空気の量をでき
るだけ少なくし、しかもCVS装置と同様に希釈排気ガ
スの中の汚染成分の濃度を全排気ガス流量の中の量に比
例するようにすることが課題である。
段のーつとしてサンプリングする排気ガスの質量流量を
一定とし、希釈する空気もしくはN2 ガスの流量を可変
として希釈排気ガスの流量を全排気ガス流量に逆比例す
るように制御する手段を選んだ。
55℃ないし65℃であるが、この流量を制御するため
には圧力変化などが生じるので、80℃程度以上に保つ
必要がある。こうした高温では熱式のマスフローコント
ローラは応答性などの点で適用に困難性を伴うことが多
い。質量流量を一定に制御するには一定温度・圧力にお
いてCFVを用いることが容易である。こうした実際の
装置の特性を考慮して本発明では、排気ガスの質量流量
をCFVで一定に制御し、希釈空気またはN2の流量を
熱式などの通常のマスフローコントローラで応答性良く
可変制御する手段を採用した。
は問題になることがあるが、本装置では流量が少なく装
置が小形化できるので容易に管系を40℃以上に保つよ
うにして、1/2程度以下の希釈比にも対応できるよう
にした。
いる排気ガス流量は通常1L/min以下と少ないの
で、排気ガスのサンプリング系での遅れ時間を少なくす
るためにバイパス流を利用する。サンプリング系の温度
は110℃程度に保ち、普通10L/min程度のバイ
パス流から0.4L/minないし3.0L/min程
度の希釈に用いる排気ガスを抽出して一定の入り口温度
・圧カ条件にしてCFV(音速ノズル)で一定の質量流
量に制御して吸引する。この吸引負圧は絶対圧で65k
Pa程度以下に制御され、小型のノズルでも十分に余裕
をもって音速にできる圧力とする。希釈空気またはN2
は最大流量30L/min程度の供給能力のある清浄な
標準空気発生装置または高圧ボンベから減圧して常圧・
常温として熱式のマスフローコントローラに入れる。
量計で測定されてその信号が制御回路に利用される。排
気ガスの全質量流量をXとし、希釈に用いる一定の排気
ガス質量流量をci とし、制御される希釈空気の質量流
量をda として、定数Aと希釈比rとの関係を数式にす
ると次のようになる。
(d..+ci ) i =1,2・・・ この式のda になるように、信号Xに応じてマスフロー
コントローラで希釈空気流量を制御する。
に逆比例して変化するので、その中のある特定成分の濃
度はその成分の排出値に比例する。したがってこの方式
の希釈排気ガスから一定の流量でサンプリングしてバッ
グに捕集すれば、その運転時間内の排出量を代表する試
料が得られる。
説明する。エンジンの排気管系の末端であるテールパイ
プ51に挿入した排気サンプリングプローブ21から排
気ガス1をほぼ一定流量で抽出し、約110℃に保たれ
たサンプリング系22を経由して10L/min程度の
流量の排気ガス試料がガスコネクタ−23を通して本装
置100に取り入れられる。高温フィルタ24を経て、
排気ガス分流器25において一定流量の希釈に用いる排
気ガス2が分流され、残余のガスはバッファータンク2
6とバイパスポンプ27、およぴ流量調節弁28、流量
モニタ−29を経由し排気排出コネクター30から装置
外に導かれ、エンジン排気系の下流側で排気サンプリン
グプローブに影響しない位置の排気排出ダクト32に戻
される。このようにして排気サンプリング系での遅れは
ほぼ0.2抄以内にすることができる。希釈に用いる排
気ガス2は3方電磁弁10を通して100℃程度に正確
に温度制御されかつ合流部37で合流するCFV11ま
たは11´のいずれかに入る。ここでは下流側の圧力が
ある圧力比0.7程度以下であればベンチュリーのスロ
ート部断面積で流量が決定されるので、容易に一定質量
流量c1 またはc2 に自動的に制御される。希釈に用い
る清浄な空気またはN2 は本装置100の外部から供給
されるが、例えば図に例示するようにボンベ41から減
圧弁42で一定圧力にして圧力計45でモニターされな
がらガスコネク夕−43から本装置100に導入され、
電磁弁44、3方電磁弁46を経てマスフローコントロ
ーラ20で流量制御されて希釈空気として供給される。
この流量はほぼ室温に近い温度で作動する熱式のマスフ
ローコントローラ20で制御回路50からの信号に応じ
て流量値daに応答性良く制御される。
で一定な圧カ条件で混合され、希釈排気ガスと3とな
る。この庄力は希釈排気ガス分流部13で接続する吸引
ポンプ38の入り口側バッファータンク35に取り付け
られたリリーフ弁36で制御されるが、ほぽ絶対圧65
kPa程度に保たれ排気排出コネクター34から排出さ
れる。希釈排気ガスの一部は流量調節弁16で制御され
流量計17でモニ夕一されながら一定流量でバッグサン
プリングポンプ14で吸引され3方電磁弁18を経由し
てバッグ6などに圧送され、捕集されてガス分析用の試
料5となる。
分岐管に電磁弁9を備えて切り替えて使用すると共に、
着脱容易なコネクタ−8を備えておく。また管路にはバ
ッグ6の安全を図るために圧力スイッチ7が配置設計さ
れている。
プ47と電磁弁48,49が備えられている。これらに
よって試料ガスは分析ガスコネクタ−33から図に示し
ていないガス分析装置に送出される。各電磁弁の切り替
えによって試料ガスの導入やバッグを洗浄するパージ空
気の導入・排出などを行う。
が入力され、CFV11,またはCFV11´で設定さ
れる希釈に用いる排気ガス流量c1 またはc2 がセット
され、希釈比に関係する定数Aを設定する。制御回路5
0からは全排気ガス流量がある値より大きいときはCF
V11(例えば3L/min)のセット信号が出され、
ある値より小さいときはCFV11´(例えば0.4L
/min)へのセット信号が電磁弁10に発信されると
共に、マスフローコントローラ20に流量daの指示信
号が次の式により計算されて発信される。
たは2でCFVの選択による) このときXの信号が入力されてからda の信号が発信さ
れるまでに遅延時間としてτL を設定できるようにして
おく。このτL はXの関数として定義されエンジンの排
気系のデッドボリュームなどに基づくテールパイプから
の排気ガスの排出時間遅れと本装置の排気ガスサンプリ
ング系の遅れ時間を補正するもので、通常1秒以内の時
間である。
て計算し表示するようにしてあり、 r=Ci /(da +ci ) 希釈排気ガスの露点とバッグ入り口までの温度に配慮で
きるようにしてある。通常はr≦1/2で配管系を40
℃以上にして露点より高く保つ。
部または場合によっては全量が吸引される。その吸引負
圧力は吸引ポンプ38の入り口側に配置したバッファー
タンク35に装着したリリーフ弁36によって一定圧力
に制御されており、圧力計19によってモニターされ
る。バッグ6への希釈排気ガス試料4の送入はサンプリ
ングポンプ14と流量調節弁16と流量計17で必要流
量に設定し、3方電磁弁18の切り替えによってバッグ
サンプリングが必要な時間だけ行われる。このサンプリ
ングポンプ14の出・入り口に取り付けるバッファータ
ンク15には実質的なガスの流れの遅れ時間が短いもの
を選ぶことが望ましい。
て小流量の清浄な希釈用ガスを利用してエンジンの排気
ガスのある特定成分の排出量に比例した濃度の希釈排気
ガス試料が得られる。従来のCVS装置では全排気ガス
流量に対応する希釈用ガスを必要としたのに対比する
と、ほぼ1/1000程度の希釈用ガスでガス分析に必
要なバッグ試料が得られる。とくに排気ガス対策が進ん
だエンジンに適用するとき希釈に用いるガスの清浄度が
重要になるが、本発明の装置では希釈用ガスが小流量で
あるために、高純度のボンベガスまたは清浄度の高いガ
ス精製装置からの水分を含まないガスを利用することが
可能となり、バックグランド濃度に影響されない信頼性
の高い測定ができる。
温度を容易に高くできるので、希釈比を小さくすること
ができる。さらに、装置が全体として小形化できるため
に、測定室におけるスペースにも自由度が増し、排気ガ
スサンプリングについてのコストも大幅に低減できる。
を示す装置解説図
ンベ 14 サンプリングポンプ 42 減圧弁 15 バッファータンク 43 ガスコネ
夕ター 16 流量調節弁 44 電磁弁 17 流量計 45 圧力計 18 3方電磁弁 46 3方電磁
弁 19 圧力計 47 排出ポン
プ 20 マスフローコントローラ 48 電磁弁 21 サンプリングプローブ 49 電磁弁 22 サンプリング系 50 制御回路 23 ガスコネクター 51 テールパ
イプ 24 高温フィルタ 100 排気ガ
ス希釈サンプリング 25 分流器 装置 26 バッファータンク 27 バイパスポンプ 28 流量調節弁 29 流量モニター 30 排気排出コネクター 31 サンプリングプローブホルダー 32 排気排出ダクト 33 分析ガスコネクター 34 排気排出コネクター 35 バッファータンク 36 リリーフ弁 37 合流部 38 吸引ポンプ
Claims (2)
- 【請求項1】 エンジンの排気ガスを露点以上の温度に
おいて一定の質量流量で連続的に抽出し、これにN2 ま
たは純空気を混合して希釈する時に、全排気ガス流量に
比例した希釈排気ガス流量になるようにN2 または純空
気の流量を制御して、希釈排気ガスの中のある特定成分
の濃度が全排気ガス流量の中のある特定成分の排出量に
比例するようにした排気ガス希釈サンブリング装置であ
って、さらにその希釈排気ガスを一定流量でサンプリン
グすると、そのサンプリング時間内の排出量に比例した
ある特定成分の濃度が得られる排気ガス希釈サンプリン
グ装置。 - 【請求項2】 前項1の排気ガス希釈サンプリング装置
においてエンジンの排気ガスを一定の質量流量で連続的
に抽出するときに、サンプリングする排気ガスの流量を
全排気ガス流量の範囲またはエンジンの回転数などの範
囲に応じて段階的に2つ以上の流量設定値に切り換えて
希釈排気ガス流量の変化する範囲を適当に縮小しなが
ら、希釈排気ガスの中のある特定成分の濃度が全排気ガ
ス流量の中のある特定成分の排出量に比例するようにし
た排気ガス希釈サンプリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10023772A JPH11211631A (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 排気ガス希釈サンプリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10023772A JPH11211631A (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 排気ガス希釈サンプリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11211631A true JPH11211631A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=12119642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10023772A Pending JPH11211631A (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 排気ガス希釈サンプリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11211631A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002214082A (ja) * | 2001-01-24 | 2002-07-31 | Tsukasa Sokken Co Ltd | 排気ガス流量とガス組成の高速連続測定によるマスエミッシヨンまたは燃料消費量計測における同時性を確保する同時性補正装置 |
| JP2003075308A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Tsukasa Sokken Co Ltd | ミニ・定流量サンプリング装置 |
| JP2007024730A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Tsukasa Sokken Co Ltd | 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 |
| JP2015519585A (ja) * | 2012-06-11 | 2015-07-09 | エイヴィエル・テスト・システムズ・インコーポレーテッド | タイムアライメント及び時間遅れを同期させるための排気サンプリングシステム及び方法 |
| EP1467194B1 (de) | 2003-04-11 | 2015-08-19 | Testo AG | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion, Charakterisierung und/oder Elimination von Schwebeteilchen |
-
1998
- 1998-01-21 JP JP10023772A patent/JPH11211631A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002214082A (ja) * | 2001-01-24 | 2002-07-31 | Tsukasa Sokken Co Ltd | 排気ガス流量とガス組成の高速連続測定によるマスエミッシヨンまたは燃料消費量計測における同時性を確保する同時性補正装置 |
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| EP1467194B1 (de) | 2003-04-11 | 2015-08-19 | Testo AG | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion, Charakterisierung und/oder Elimination von Schwebeteilchen |
| EP2270465B2 (de) † | 2003-04-11 | 2016-06-29 | Testo AG | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion, Charakterisierung und/oder Elimination von Schwebeteilchen |
| JP2007024730A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Tsukasa Sokken Co Ltd | 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 |
| JP2015519585A (ja) * | 2012-06-11 | 2015-07-09 | エイヴィエル・テスト・システムズ・インコーポレーテッド | タイムアライメント及び時間遅れを同期させるための排気サンプリングシステム及び方法 |
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