(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換部に接触して上下方向に配設され、上部にサンプルガスを導入するためのガス導入部及び下部に凝縮液を排出するためのドレン排出部が設けられた外管と、
前記外管に挿設され、上部にサンプルガスを導出するためのガス導出部が設けられるとともに、前記外管内部に下部開口が位置する内管と、
前記外管内部において、前記内管の下部開口の下方にその少なくとも一部を覆うように設けられ、前記ドレン排出部側からのガスが前記下部開口に流入することを遮る遮蔽構造とを備え、
前記遮蔽構造が、前記凝縮液を前記ドレン排出部に流す流路を前記外管内面との間で形成する遮蔽ブロックから構成される電子冷却器。
【請求項２】
前記遮蔽ブロックが、前記下部開口の下方に設けられてその下部開口の略全てを覆う請求項１記載の電子冷却器。
【請求項３】
前記遮蔽構造が、前記下部開口側に傾斜面を有し、当該傾斜面の下端が、凝縮液をドレン排出部に流す流路に繋がっている請求項１又は２記載の電子冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば排ガス等のサンプルガス中に含まれる水蒸気等を凝集させて除去する電子冷却器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排ガス分析装置などの大気汚染分析装置において、窒素酸化物（ＮＯＸ）や二酸化硫黄（ＳＯ２）等を測定対象として、非分散赤外線式分析計（ＮＤＩＲ）や化学発光式分析計（ＣＬＤ）等のガス分析計が用いられている。そして、これらの分析機器は、サンプルガス中の水分の干渉影響により測定誤差を生じてしまうことから、当該分析機器の前段に電子冷却器が接続される。
【０００３】
この電子冷却器は、サンプルガスを冷却して、当該試料ガス中の水蒸気を結露させることによって、サンプルガス中から水分を分離除去するものである。その基本構成としては、特許文献１及び特許文献２に示すように、例えばアルミニウム又は銅などの熱伝導性に優れた金属からなる熱交換部に上下方向に密着配設される外管と、当該外管内に挿入して設けられた内管とを備えている。そして、外管の上部には、サンプルガスを導入するためのガス導入部が設けられ、外管の下部には、サンプルガス中の水分が結露して生じたドレン水を排出するためのドレン排出部が設けられている。また、内管の上部には、水分が除去されたサンプルガスを分析機器に導くためのガス導出部が設けられており、内管の下部開口が外管の内部に配置されている。
【０００４】
このような構成において、サンプルガスが、ガス導入部から外管内部に導入されて、この外管内を下降する。この下降時に、試料ガスは、熱交換部によって所定の熱交換を受けることによって冷却されると共に、水分が結露されることによって分離されて、除湿・乾燥したサンプルガスが内管の下部開口に流入して、内管内を上昇して、ガス導出部を経て分析機器に供給される。一方、分離された水分（結露水）は、ドレン排出部を経てドレンとして排出される。
【０００５】
しかしながら、従来の電子冷却器では、一旦結露して生じた結露水が外気温度に近づいているドレン排出部において蒸発してしまい、又はドレン排出部に至るまでに蒸発してしまい、再びサンプルガスに含まれて内管内に流入してしまうという問題がある。その結果、ガス中の水分濃度が高くなり、例えば分析機器による水分の干渉影響による測定誤差を十分に低減することができないという問題が起こる。
【０００６】
また、冷却効率の問題から熱交換部近傍に内管の下部開口が位置するように構成され、一方で、熱交換部と外気温度に近づいているドレン排出部との距離をある程度取る必要があることから、内管の下部開口からドレン排出部までの距離が長くなってしまい、外管内部の空間が大きくなってしまう。そうすると、外管内部のサンプルガスの置換時間が長くなってしまい、分析機器へのサンプルガスの供給が遅れ、応答速度が遅くなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３３８９０号公報
【特許文献２】実開昭６３−１９９０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、結露水などの凝集液の再蒸発により生じたガスが内管に流入しにくくすると共に、外管内部におけるサンプルガスの置換時間を短縮して分析の応答速度を速くすることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明に係る電子冷却器は、熱交換部に接触して上下方向に配設され、上部にサンプルガスを導入するためのガス導入部及び下部に結露したドレン水を排出するためのドレン排出部が設けられた外管と、前記外管に挿設され、上部にサンプルガスを導出するためのガス導出部が設けられるとともに、前記外管内部に下部開口が位置する内管と、前記外管内部において、前記内管の下部開口の下方にその少なくとも一部を覆うように設けられ、前記ドレン排出部側からのガスが前記下部開口に流入することを遮る遮蔽構造とを備え、前記遮蔽構造が、前記凝縮液を前記ドレン排出部に流す流路を前記外管内面との間で形成する遮蔽ブロックから構成されることを特徴とする。
【００１０】
このようなものであれば、遮蔽構造が内管の下部開口の少なくとも一部を覆うことによって、ドレン排出部側からのガスが下部開口に流入しにくくしているので、ガス導出部から導出されるサンプルガスに含まれる水分等の測定干渉成分を可及的に低減することができる。また、外管内部に遮蔽構造を設けることによって、外管内部の空間を小さくすることができ、外管内部におけるサンプルガスの置換時間を短縮することができ、分析の応答速度を速くすることができる。
【００１１】
ドレン排出部側からのガスを一層下部開口に流入しにくくすると共に、外管内部に導入されたサンプルガスが遮蔽構造からドレン排出部側に流入しにくくするためには、前記遮蔽構造が、前記下部開口の下方に設けられてその下部開口の略全てを覆うとともに、結露したドレン水をドレン排出部に流す流路を外管内面との間で形成する遮蔽ブロックから構成されることが望ましい。
【００１２】
仮に凝縮液が遮蔽構造上に滞留すると、当該凝集液中にサンプルガス中の測定対象成分が溶けてしまい、測定誤差を生じる可能性がある。この問題を解決するためには、前記遮蔽構造が、前記下部開口側に傾斜面を有し、当該傾斜面の下端が、結露したドレン水をドレン排出部に流す流路に繋がっていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成した本発明によれば、結露水などの凝集液の再蒸発により生じたガスが内管に流入しにくくすると共に、外管内部におけるサンプルガスの置換時間を短縮して分析の応答速度を速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子冷却器の構成を模式的に示す図である。
【図２】同実施形態の遮蔽ブロック及び支持部材を主として示す拡大図である。
【図３】同実施形態の遮蔽ブロック及び支持部材を示す斜視図である。
【図４】遮蔽構造の変形例を示す図である。
【図５】遮蔽構造の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明に係る電子冷却器１００の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態に係る電子冷却器１００は、例えば自動車排ガス等のサンプルガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯＸ）や二酸化硫黄（ＳＯ２）を測定する非分散赤外線式分析計（ＮＤＩＲ）や化学発光式分析計（ＣＬＤ）等のガス分析計に当該サンプルガスを供給するライン上に設けられるものであり、サンプルガスを冷却して、当該サンプルガス中の測定干渉成分である水蒸気を結露させることによって、サンプルガス中から水分を分離除去するものである。
【００１７】
具体的にこのものは、図１に示すように、例えばペルチェ素子からなるサーモモジュール１と、サーモモジュール１の吸熱面に密着して設けられ、例えばアルミニウム又は銅などの熱伝導性に優れた金属からなる熱交換部２と、熱交換部２に密着して上下方向に配設された外管３と、外管３内に挿入されて外管３と二重管構造を構成し、外管３内部に下部開口４Ｈが位置する内管４とを備えている。また、電子冷却器１００は、外管３の上部に設けられ、当該外管３内部にサンプルガスを導入するためのガス導入部５と、外管３の下部に設けられ、外管３内部において凝縮（結露）された凝集液（結露水）を外部に排出するためのドレン排出部６と、内管４の上部に設けられ、サンプルガスを外部（ガス分析計）に導出するためのガス導出部７とを備えている。なお、サーモモジュール１の放熱面には放熱フィン８が密着して設けられており、さらに放熱フィン８におけるサーモモジュール１の反対側にはフィン８冷却用の冷却ファン９が設けられている。なお、ドレン排出部６には図示しない排出用吸引ポンプが接続されており、この排出用吸引ポンプによりドレン排出部６から例えば６ｃｃ／分の小容量でガス（結露水を含む）が吸引される。一方、ガス導出部７には図示しない導出用吸引ポンプが接続されており、この導出用吸引ポンプによりガス導出部７から例えば７００ｃｃ／分の大容量でガスが吸引される。
【００１８】
熱交換部２は、外管３の外側周面に沿って密着して配設されており、上下方向に沿って２つに分割されたブロック体（不図示）からなる。各ブロック体の分割面には、外管３が嵌るように断面概略半円状の凹溝が形成されている。
【００１９】
外管３と内管４との間には、螺旋状部材１０が設けられており、外管３と内管４との間を流れるサンプルガスの流路表面積を大きくするように構成している。本実施形態の螺旋状部材１０は、例えばステンレス鋼からなるスプリング部材であり、外管３及び内管４とは分離した部材であり、後述する遮蔽ブロック１２及び支持部材１３により着脱可能に構成されている。
【００２０】
ガス導入部５及びガス導出部７は、分岐ブロック１１に設けられており、当該分岐ブロック１１には、外管３及び内管４が二重管構造となるように接続される。ガス導入部５及びガス導出部７にはサンプルガス配管（不図示）が接続される。一方、ドレン排出部６は、外管３の下端に接続されるドレンブロックより形成されている。このドレン排出部６にはドレン排出管（不図示）が接続される。
【００２１】
このように構成した電子冷却器１００において、ガス導入部５から外管３内部に導入されたサンプルガスは、外管３及び内管４の間に形成された流路Ｌ１を通って下方に流れる。このとき、外管３及び内管４の間に配置された螺旋状部材１０に沿って螺旋状に下方に流れる。この下降時において、サンプルガスは、外管３、内管４及び螺旋状部材１０を介して熱交換部２から所定の熱交換を受けることによって例えば２℃〜５℃に冷却される。そして、この冷却によってサンプルガス中に含まれる水分が結露してサンプルガスから分離される。これによって除湿・乾燥されたサンプルガスは、内管４の下部開口４Ｈに流入して上昇し、ガス導出部７を経てガス分析計（不図示）に供給される。一方、結露により生じた結露水は、外管３の下方に流れてドレン排出部６を経て外部に排出される。
【００２２】
しかして本実施形態の電子冷却器１００は、図１及び図２に示すように、ドレン排出部６側からのガスが下部開口４Ｈに流入しにくくする遮蔽構造１２を備えている。ここでドレン排出部６からのガスとしては、一旦結露した結露水が蒸発することによって生じる水蒸気及び当該水蒸気を含むサンプルガス等である。
【００２３】
この遮蔽構造１２は、外管３内部において内管４の下部開口４Ｈの下方に設けられている。そして、遮蔽構造１２は、内管４の中心軸Ｃ方向、つまり下部開口４Ｈを下方向から見て、下部開口４Ｈの少なくとも一部を覆うように設けられている。
【００２４】
本実施形態の遮蔽構造１２は、特に図２に示すように、下部開口４Ｈの下方に設けられてその下部開口４Ｈの略全てを覆うとともに、結露水をドレン排出部６に流す流路を外管３の内側周面との間で流路Ｌ２を形成する遮蔽ブロックから構成されている。この遮蔽ブロック１２は、外管３の内径よりも小さく、内管４の外径と略同一又は大きい径を有する概略円柱状をなすものである（図３参照）。なお、遮蔽ブロック１２の材質は、表面が疎水性及び耐腐食性を有するものであれば限定されないが、本実施形態ではフッ素樹脂を用いて形成されている。この遮蔽ブロック１２は、下部開口４Ｈの下方に位置するように支持部材１３によって支持されている。
【００２５】
この支持部材１３は、図２及び図３に示すように、遮蔽ブロック１２の下面に一端が接続された支持ロッド１３１と、当該支持ロッド１３１の他端に設けられ外管３の下部開口を閉塞して固定される固定板１３２とを備えている。固定板１３２には、外管３の下部に流れる結露水をドレン排出部６に流れるようにするための貫通孔１３２Ｈが設けられている。なお、固定板１３２は、ドレンブロック（ドレン排出部６）を外管３に接続する際に同時に固定される。
【００２６】
この支持部材１３によって外管３内部に支持された遮蔽ブロック１２は、図２に示すように、その中心軸が内管４の中心軸Ｃと略一致するように、下部開口４Ｈから離間した位置に配置される。また、遮蔽ブロック１２は、中心軸Ｃ方向から見て内管４の下部開口４Ｈの全部を覆うように配置される。このとき、遮蔽ブロック１２の外側周面と外管３の内側周面との間に結露水をドレン排出部６に導く流路Ｌ２が形成される。この流路Ｌ２は、結露水を下部に流すことが可能であり、サンプルガスが下部に流れにくいサイズを有する。結露水を下部に流すことが可能であれば、可及的に流路Ｌ２の幅（遮蔽ブロック１２の外側周面と外管３の内側周面と間隔）は狭い方が良い。この遮蔽ブロック１２により外管３内部の空間が、流路Ｌ２を介在して、内管４の下部開口４Ｈを含む上部空間Ｓａと、ドレン排出部６に連続する下部空間Ｓｂとに分割される。この構成により、ドレン排出部６側からのガス（下部空間Ｓｂのガス）が内管４の下部開口４Ｈに流入しにくくしている。また、外管３内部に導入されたサンプルガスを下部空間Ｓｂに流入しにくくし、サンプルガスの置換が必要な空間を上部空間Ｓａのみとすることによりサンプルガスの置換時間を短縮するようにしている。
【００２７】
また、遮蔽ブロック１２の下部開口４Ｈ側には傾斜面１２ａが形成されている。本実施形態の遮蔽ブロック１２は回転体形状をなすものであり、遮蔽ブロック１２の下部開口４Ｈ側（上端部）が先端に行くに従って窄まる形状（尖った形状）し、これにより傾斜面１２ａが形成されている。この傾斜面１２ａにより、遮蔽ブロック１２の下部開口４Ｈ側（上端部）に付着した結露水が傾斜面１２ａを伝って流れ易くしており、結露水が遮蔽ブロック１２の上端部に滞留することにより、サンプルガス中の測定対象成分が結露水に溶けてしまうことを防止している。また、結露水が下方に向かって流れる傾斜面１２ａは流路Ｌ２に繋がっており、傾斜面１２ａを流れ落ちた結露水が流路Ｌ２に流れ込むことから、サンプルガスとの接触を小さくすることができる。このとき、流路Ｌ２が結露水で充填されることにより、ドレン排出部６側からのガスの逆戻りを一層防止することができる。さらに、ドレン排出部６には排出用吸引ポンプが接続されて例えば６ｃｃ／分でガスを吸引していることから、結露水が流路Ｌ２の入口や内部で詰まることを防止できる。なお、排出用吸引ポンプの吸引量（例えば６ｃｃ／分）は、導出用吸引ポンプの吸引量（例えば７００ｃｃ／分）に比べて極めて小さいため、ガス導出部へのサンプルガスの流れに対する排出用吸引ポンプによる吸引影響を実質的に無視することができる。
【００２８】
さらに、支持部材１３により外管３内部に配置された遮蔽ブロック１２は、外管３及び内管４の間に配置される螺旋状部材１０を下方から押圧して固定するものである。つまり、螺旋状部材１０と遮蔽ブロック１２とが接触した状態で螺旋状部材１０及び遮蔽ブロック１２が固定される。これにより、螺旋状部材１０表面で結露した結露水は螺旋状部材１０を伝って下方に流れた結果、遮蔽ブロック１２の傾斜面１２ａに接触することになり、結露水の分離を一層促進することができる。
【００２９】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る電子冷却器１００によれば、遮蔽ブロック１２が内管４の下部開口４Ｈ全体を遮ることによって、ドレン排出部６側からのガスが下部開口４Ｈに流入しにくくしているので、ガス導出部７から導出されるサンプルガスに含まれる水分の測定干渉成分を可及的に低減することができる。
【００３０】
また、外管３内部に遮蔽ブロック１２を設けることにより外管３内部の空間を小さくすることができるとともに、遮蔽ブロック１２の外径を内管４の外径と略同一にして、サンプルガスが流れる空間を小さくしているので、外管３内部におけるサンプルガスの置換時間を短縮することができ、分析の応答速度を速くすることができる。
【００３１】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００３２】
例えば、前記実施形態では、遮蔽構造として外管３とは分離した部材（遮蔽ブロック１２）により構成しているが、その他、図４に示すように、外管３の内管４下部開口４Ｈより下方において、外管３内の空間を狭める狭窄部材１４を設けることによって、下部開口４Ｈの一部を遮ると共に、外管３内部の空間を小さくするように構成しても良い。この狭窄部材１４は、内管の中心軸Ｃと同軸上に流路Ｌ３が形成されており、当該流路Ｌ３の内径（断面積）は内管４の下部開口４Ｈの内径（断面積）よりも小さく構成されている。また、狭窄部材１４の上面には、傾斜面１４ａが形成されている。この狭窄部材１４によっても、結露水などの凝集液の再蒸発により生じたガスが内管４に流入しにくくし、外管３内部におけるサンプルガスの置換時間を短縮して分析の応答速度を速くすることができる。
【００３３】
また、図５に示すように、外管３において内管４下部開口４Ｈの下方において、１又は複数の貫通孔１５Ｈが形成された仕切り部材１５を設けることによって、下部開口４Ｈの下方の一部を遮るようにしても良い。この場合も、結露水などの凝集液の再蒸発により生じたガスが内管４に流入しにくくし、外管３内部におけるサンプルガスの置換時間を短縮して分析の応答速度を速くすることができる。
【００３４】
さらに、遮蔽構造としては、外管３に別部材を設けることの他、外管３の内径を内管４の下部開口４Ｈよりも下方において縮径して構成された構造としても良い。
【００３５】
その上、前記実施形態の電子冷却器は単一流路を有するものであったが、複数の流路を有する冷却器であっても良い。
【００３６】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３７】
１００・・・電子冷却器
２    ・・・熱交換部
３    ・・・外管
４    ・・・内管
４Ｈ  ・・・下部開口
５    ・・・ガス導入部
６    ・・・ドレン排出部
７    ・・・ガス導出部
１２  ・・・遮蔽構造（遮蔽ブロック）
１２ａ・・・傾斜面
Ｌ２  ・・・流路
【図１】
0005634061.tif 000002
【図２】
0005634061.tif 000003
【図３】
0005634061.tif 000004
【図４】
0005634061.tif 000005
【図５】
0005634061.tif 000006