(57)【要約】【課題】ガスを混合するための方法および装置を提供する。【解決手段】第１のガス流れと第２のガス流れとを混合するための方法および装置が提供されている。本方法は、第１のガス流れを第１の流れマニホールド内に導入するステップと、混合チャンバに流動結合される複数の第１の流れ通路を介して第１の流れマニホールドから混合チャンバ内に第１の流れを方向付けるステップとを含む。第２のガス流れは、混合チャンバの第１の端部に流動結合される少なくとも１つの第２の流れ通路を介して混合チャンバ内に方向付けられる。組合せ流れは第１および第２の流れから形成され、徐々に収斂され、また混合チャンバから混合チャンバ出口ポートを通して放出される。【選択図】　　　　図１
2004004058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガス流れと第２のガス流れとを混合する方法であって、
第１のガス流れを第１の流れマニホールド内に導入するステップと、
混合チャンバに流動結合される複数の第１の流れ通路を介して第１の流れマニホールドから混合チャンバ内に第１の流れを方向付けるステップと、
混合チャンバの第１の端部に流動結合される少なくとも１つの第２の流れ通路を介して第２のガス流れを混合チャンバ内に方向付けるステップと、
組合せ流れを第１および第２の流れから形成するステップと、
組合せ流れを徐々に収斂するステップと、
混合チャンバから混合チャンバ出口ポートを通して、収斂された組合せ流れを放出するステップとを含む方法。
【請求項２】
第２の流れを第２の流れマニホールド内に導入するステップと、
第１の流れがほぼ十分に形成された流動を複数の第１の流れ通路内に形成するステップと、
第２の流れがほぼ十分に形成された流動を少なくとも１つの第２の流れ通路内に形成するステップと、の内の少なくとも１つをさらに含み、
第２の流れを方向付けるステップが、混合チャンバに流動結合される複数の第２の流れ通路を介して第２の流れマニホールドから第２の流れを方向付け、
第１の流れがエンジンからの希釈空気流れおよび排気ガス流れの一方であり、第２の流れがエンジンからの希釈空気流れおよび排気ガス流れの他方である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１および第２のガス流れを混合するための装置であって、
第１のガス流れを受容するように構成された第１の流れマニホールドと、
第１の流れマニホールドに流動結合されかつそこから延在する第１の複数の通路と、
第１および第２の端部を有する混合チャンバであって、混合チャンバが第１の複数の通路に流動結合されると共に第１の端部において第２のガス流れを受容するように構成され、第２の端部の出口ポートと、出口ポートへの距離が小さくなるにつれ徐々に収斂する第２の端部に隣接した断面とを有する混合チャンバとを備える装置。
【請求項４】
出口ポートの下流側の混合チャンバに流動結合される二次混合領域と、
出口ポートに流動結合される端部の反対側端部において二次混合領域に流動結合されるリザーバボックスと、
希釈ガス流れおよび排気ガス流れの他方に流動結合される第２の流れマニホールドと、
第２の流れマニホールドと混合チャンバとに流動結合されかつそれらの間に延在する第２の複数の通路であって、第１および第２の流れマニホールドが環状チャンバである第２の複数の通路と、の内の少なくとも１つを備え、
第１および第２の複数の通路の少なくとも１つが混合チャンバ内に実質的に延在せず、混合チャンバが、電解研磨の不動態化されたステンレス鋼から形成された内壁表面を有し、内壁表面から内側方向に延在する突出部を有さない、請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス流れを混合して組合せ流れを形成するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連邦政府および他の公共団体は、公害を低減するために、自動車、トラック、およびオフロード建設車両または農業用車両のような他の車両用のガソリンおよびディーゼルエンジンからの許容可能な排気エミッションを規制している。これらの規制を確実に遵守するために、炭化水素、一酸化炭素、硫酸塩、および／または窒素酸化物のような望ましくない燃焼副生成物について、これらのエンジンの排気ガスを試験するか、さもなければ分析しなければならない。一般に、排気ガスを導入し、これらの排気ガスを清浄空気で希釈し、かつ排気ガスと希釈空気とを適切に混合した後にサンプルを得ることにより、試験は実施される。
【０００３】
希釈トンネルは、排気ガスを捕集、希釈、冷却して、サンプリングかつ分析するための空気対ガス比で、排気ガスと濾過および調整された周囲空気とを混合するための公知の１つのタイプの装置である。一方の端部において、典型的な希釈トンネルは、排気ガスを受容するための１つの入口と、濾過された空気を受容するための他の入口とを有する。オリフィスプレートは、乱流を誘発して排気ガスと希釈空気との混合を促進するために、排気ガスおよび空気入口の下流側に典型的に配置される。オリフィスプレートの下流側では、分析用の混合物サンプルを捕集するためにプローブがトンネル内に配置される。オリフィスプレート、または入口パイプのような他の障害物を流れの中に配置する１つの問題は、それらが流れから微粒子物質の一部を捕集し、除去しやすく、これにより下流側サンプルが歪むことである。さらに、トンネル形状の急な変化は、微粒子物質がトンネル壁部に集まる原因ともなり得る。この微粒子物質は、時間の経過につれプレートまたは壁部に積み重なり、次に周期的に剥がれ落ち、下流側で採取されるサンプルをさらに歪ませる可能性がある。
【０００４】
完全希釈トンネルは、試験されるエンジンからの全排気ガス流を捕集および希釈する。現在のＥＰＡ規制は、乱流（４０００よりも大きなレイノルズ数）の形成を許容して、サンプリング位置における排気ガスと希釈空気との均質な混合物を獲得するように希釈トンネルを寸法決めすることを勧告している。この必要条件を満たすために、エンジン排気量に応じて、完全希釈トンネルの典型的な直径は２０３〜６１０ｍｍ（８〜２４インチ）のオーダであることが可能であり、通常直径の１０倍である典型的なトンネル長さは、２０３２〜６１００ｍｍ（８０〜２４０インチ）のオーダであり得る。トンネルの直径および長さは、サンプルを採取する前に排気ガスと希釈空気との適切な混合を保証するように寸法決めされる。エンジン排気量が大きくなると、排気ガスのより大きな流動を収容するためにトンネル直径およびトンネル長さはそれだけ長くしなければならない。したがって、大排気量エンジン用の希釈トンネルは非常に嵩張り、部屋全体を占めることになるかもしれない。
【０００５】
特許文献１は、多分流希釈トンネルシステムを開示している。希釈空気はトンネルの１つの端部に導入される。さらに下流側で、排気ガス流れの一部が、希釈空気流れ内に挿入された排気ガス入口パイプを介してトンネル内に導入される。さらに下流側で、ただし排気ガス入口パイプの端部に近接して、より多くの希釈空気、この場合、制御された量の加圧希釈空気を導入するために、複数のノズルが希釈空気／排気ガス流れの中に挿入される。加圧希釈空気のこの導入が利用され、圧力損失の変動中にも、排気ガス入口パイプを介して希釈トンネル内に導入される分割排気ガス流量のシステム内に導入される全ガス流量に対する比率を適切に維持する。このシステムの一つの欠点は、圧力変動に反応するための複雑な制御システムを必要とすることである。他の欠点は、排気ガス流れの分割および加圧希釈空気の導入の両方のために、同様に複雑な配管システムが必要となることである。さらなる欠点は、排気ガスが入口パイプを出る前に排気入口パイプが希釈空気流れにさらされて、混合の前に排気ガスの望ましくない冷却が起きることである。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，０９０，２５８号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ガス流れを混合するための開示した方法および装置は、上述の１つ以上の問題を解決する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様は、第１のガス流れと第２のガス流れとを混合する方法に関している。本方法は、第１のガス流れを第１の流れマニホールド内に導入するステップと、混合チャンバに流動結合される複数の第１の流れ通路を介して第１の流れマニホールドから混合チャンバ内に第１の流れを方向付けるステップとを含む。第２のガス流れは、混合チャンバの第１の端部に流動結合される少なくとも１つの第２の流れ通路を介して混合チャンバ内に方向付けられる。組合せ流れは第１および第２の流れから形成され、徐々に収斂され、混合チャンバから混合チャンバ出口ポートを通して放出される。
【０００９】
他の態様では、本発明は、第１および第２のガス流れを混合するための装置に関している。本装置は、第１のガス流れを受容するように構成された第１の流れマニホールドと、第１の流れマニホールドに流動結合されかつそこから延在する第１の複数の通路とを含む。第１および第２の端部を有する混合チャンバは第１の複数の通路に流動結合され、第１の端部で第２のガス流れを受容するように構成される。混合チャンバは、第２の端部の出口ポートと、出口ポートへの距離が小さくなるにつれ徐々に収斂する第２の端部に隣接した断面とを有する。
【００１０】
上述の一般的な記述と次の詳細な記述の両方はあくまでも例証的かつ説明的なものであり、請求されるように、本発明を限定するものでないことを理解すべきである。
【００１１】
本明細書に組み込まれかつその一部を構成する添付図面は、本発明の例証的な実施形態を示しており、明細書と共に本発明の原理を説明するように使用される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の流れ１０と第２の流れ２０とを受容する混合チャンバ３０を含む一般に参照番号１００で示した装置を示している。一実施形態では、第１の流れ１０は排気ガス流れまたは希釈ガス流れであることが可能であり、第２の流れ２０は排気ガスまたは希釈ガスの他の流れであり得る。例えば、第１の流れ１０は希釈ガス流れであることが可能であり、第２の流れ２０は排気ガス流れであり得る。すなわち、第１の流れ１０と第２の流れ２０との両方を受容する混合チャンバ３０は、本実施形態において、排気ガス流れと希釈ガス流れとの両方を受容するであろう。エンジン、例えば、ディーゼルエンジンによって発生させられ得る排気ガス流れは、測定される微粒子物質および／または他の排出物を含有する。希釈ガス流れは、調整される空気、すなわち、濾過、加熱、冷却、湿潤、除湿等が行われる空気であり得る。
【００１３】
一実施形態では、図１に示したように、装置１００は、他の構成要素の中で、特に第１の流れマニホールド１２と、通路１４、２４と、混合チャンバ３０と、二次混合領域５０とを含み得る。これらの構成要素のそれぞれは、あれば、第１および／または第２の流れ１０、２０によって運ばれる微粒子物質を捕集する可能性のある内部の隆起部または突出部なしに設計かつ製造し得る。さらに、これらの構成要素のそれぞれの内壁表面は、壁部に集まる可能性のある微粒子物質の量を最小にするために、電解研磨の不動態化されたステンレス鋼のような平滑な材料、または平滑で比較的非粘着性の他の材料から製造し得る。さらに、これらの構成要素は、第１および第２の流れ１０、２０が衝突する壁部表面の数を最小にするか、あるいは衝突角度を最小にするように組み立てることが可能である。
【００１４】
図１と図２に示したように、混合チャンバ３０に入る前に、第１の流れ１０は入口パイプ１１を移動して、第１の流れマニホールド１２に入る。第１の流れ１０を複数の通路１４内に均一に分布するために、第１の流れマニホールド１２が使用される。通路１４は第１の流れマニホールド１２から混合チャンバ３０に延在し、また第１の流れ１０の流動を混合チャンバ３０内に均一に導入するために使用される。さらに、通路１４は、十分に形成された流動がこれらの通路を流れるときに、それらの流動が第１の流れ１０の中で形成可能になるように寸法決めされ、かつ構成され得る。十分に形成された流動は、定常状態の平均速度プロフィル、すなわち、流れ方向の距離と共に変化しない平均速度プロフィルを有する。十分に形成された流動の直径を真っ直ぐな線が通過する場合、線のそれぞれの点における速度は異なるであろう。壁部近くの速度は最小速度、例えばゼロ速度あり、一方、通路の中央近くの速度は最大であろう。流動が突出部、断面の変化または他の妨害物にさらされない場合、一般に、十分に形成された流動が長いパイプに生じる。例えば、図１では、通路１４は、第１の流れ１０を混合チャンバ３０内に放出する前に、十分に形成された乱流を形成するために十分に長い滑らかな壁部の比較的薄い真っ直ぐな管として示されている。
【００１５】
第２の流れ通路２４を通して混合チャンバ３０に入る第２の流れ２０が、図１と図２に示されている。通路１４と同様に、第２の流れ通路２４は、乱流が通路２４を流れるときに、第２の流れ２０の中にその乱流を形成できるように寸法決めかつ構成し得る。通路２４は、混合チャンバ３０に入る前に第２の流れ２０の流動が十分に形成された乱流であり、通路壁部で分離されないように、寸法決めかつ構成し得る。通路２４は、例えば丸い９０°の２つの曲がりを有する滑らかな壁部の比較的長い狭い管であり得る。
【００１６】
第１の流れ１０および第２の流れ２０は混合チャンバ３０内に導入される。混合チャンバ３０は、第１の端部３１と、第１の端部３１と反対側の第２の端部３２とを有する。図２と図３に示したように、第１の端部３１は平坦な壁部であり得る。第１および第２の流れ１０、２０の両方は第１の端部３１で混合チャンバ３０内に導入される。図２に最も良く示されているように、通路１４および通路２４は混合チャンバ内に延在または突出せず、第１の端部３１の壁部と略面一に終端する。この面一構造は、第１の流れ１０と第２の流れ２０との混合さえも可能にし、流れを混合チャンバ内に放出する前に、第１の流れも第２の流れも他方の流れの通路と接触しないことを保証する。第１の流れ通路を第２の流れから隔離することによって、第２の流れが時期尚早におよび／または不均一に第１の流れを加熱または冷却することが防止される。さらに、２つの流れが混合チャンバ３０内に放出される前に２つの流れを互いに隔離することによって、放出前に流れが不均一になることまたは偏ることが防止される。例えば、第１の流れが高温の排気ガス流れであり、第２の流れが低温の空気流れであった場合、高温の排気ガス流れと低温の空気流れとの通路の間の接触は、熱泳動効果の故に、排気ガス流れ通路の壁部における煤または他の微粒子物質の望ましくない堆積の原因となり得る。さらに、装置１００または装置１００の個別の構成要素を周囲の環境からおよび／または互いに絶縁して、熱泳動効果の最小化を支援し得る。
【００１７】
図３に最も良く示されているように、第１の流れ１０を混合チャンバ３０内に放出する複数の通路１４は、混合チャンバ３０の断面に対して、かつ第２の流れ２０を混合チャンバ３０内に放出する通路２４に対して対称的に位置付けられる。４つの通路１４が示されているが、任意の数の複数の通路を利用し得る。第２の流れ２０を混合チャンバ３０内に放出するために第１の端部３１の中央に配置された単一の通路２４が示されている。代替的実施形態では、２つ以上の通路２４を提供し得る。混合チャンバ３０内への第１の流れ１０の放出の対称性および分布は、第１の流れ１０と第２の流れ２０との均一かつ効率的な混合を補助する。
【００１８】
図２に最も良く示されているように、混合チャンバ３０は、あれば、第１および／または第２の流れ１０、２０によって運ばれる微粒子物質を捕集する可能性のある内部の隆起部または突出部を有さない滑らかな壁部のチャンバである。さらに、混合チャンバ３０の内壁表面３６は、壁部に集まる微粒子物質の量を最小にするための非常に滑らかな表面から形成し得る。例えば、内壁表面３６は、電解研磨の不動態化されたステンレス鋼、または平滑で比較的非粘着性の他の表面であり得る。
【００１９】
混合チャンバ３０内では、第１の流れ１０および第２の流れ２０はそれらの別個の性質を失い、組合せ流れ４０に合流される。組合せ流れ４０は、第２の端部３２に配置された出口ポート３４を通して混合チャンバ３０を出る。組合せ流れ４０は、出口ポート３４を通して混合チャンバ３０を出るときに均一に混合された流れである必要はない。むしろ、組合せ流れ４０は、部分的に混合される状態の第１および第２の流れ１０、２０の両方を含み得る。
【００２０】
混合チャンバ３０の第２の端部３２は、出口ポート３４への距離が小さくなるにつれ断面が徐々にかつ対称的に収斂またはネックダウンする部分を含み得る。異なる寸法の２つの開口部の間の急激な移行と対照的に、断面が一連のステップまたは度合いで小さくなるとき、断面は「徐々に収斂する」。図１と図２に示したように、第２の端部３２の収斂部は円錐台の形状を有する。この収斂部はベンチュリタイプのノズルの部分であり得る。第２の端部３２の壁部の徐々の収斂は、急激というよりも、むしろ平滑な移行を出口ポート３４の縮径にもたらす。この平滑な徐々の収斂は、端部３２の壁部における粒子の捕集を防止するように意図される。さらに、第２の端部３２の対称的な構造は、収斂するときに、組合せ流れ４０の均一な混合を支援する。
【００２１】
図１に最も良く示されているように、組合せ流れ４０は、混合チャンバ３０の下流側で二次混合領域５０に入ることが可能である。図１には、混合チャンバ３０のすぐ下流側に配置された短い初期セクション５１と、セクション５１の下流側に配置されたより長い円筒状セクション５２とを有する二次混合領域５０が示されている。セクション５２の断面直径はセクション５１の断面直径よりも大きい。図１に示したような断面の急激な拡張は、製造上の要件のため有利であり得る。急激な拡張は混合も強化し得る。
【００２２】
二次混合領域５０内で、試験に必要とされるような組合せ流れ４０の均一な混合を達成し得る。当業者に公知の任意のプローブのようなサンプリング装置（図示せず）は、例えばその下流側端部に隣接した二次混合領域５０に配置し得る。
【００２３】
二次混合領域５０の下流側では、システムの全長を最小にするために、例えばコーナー周囲の方向転換を介して組合せ流れ４０を方向付けることが可能である。しかし、流れを方向転換することは、方向転換部の上流側、すなわちサンプリングプローブを配置し得る所において組合せ流れ４０に望ましくない分離効果を誘発し得る。比較的大容量のチャンバであり得るリザーバボックス６０は、領域５０の下流側端部で二次混合領域５０に流動結合し得る。図１に示したように、組合せ流れ４０は二次混合領域５０を出て、リザーバボックス６０内に放出される。リザーバボックス６０は下流側流動の圧力低下をもたらし、二次混合領域５０の下流側端部に隣接した組合せ流れ４０に誘発され得る流動分離効果を低減するように働き、一方、同時に方向転換部を介して組合せ流れを方向付ける。リザーバボックス６０は、望ましくない流動分離効果を低減する圧力低下をもたらす、例えば多孔性バッフル（図示せず）を含む任意のチャンバであり得る。図１に示したように、組合せ流れ４０は次にシステムから放出される。
【００２４】
図４には、ガスを混合するための装置の第２の実施形態が示されており、同様に、一般に参照番号１００で示されている。図４に示したように、装置１００は混合チャンバ３０と、第１の流れマニホールド１２と、第２の流れマニホールド２２と、二次混合領域５０とを含む。
【００２５】
図４と図５に示したように、第１の流れマニホールド１２は、混合チャンバ３０を取り囲む環状チャンバとして構成し得る。図４は、代わりの２つの第１の流れ１０ａ、１０ｂを受容するように構成された実施形態を示している。本実施形態では、第１の流れマニホールド１２は、環状マニホールド１２の反対側に配置された入口ポート１３ａ、１３ｂそれぞれを通して第１の流れ１０ａまたは第１の流れ１０ｂを受容し得る。代わりに、図５に示した実施形態は、１つのみの第１の流れ、すなわち第１の流れ１０を受容するように構成される。図５に示したように、第１の流れマニホールド１２は、第１の流れ１０を受容するための単一の入口ポート１３のみを有する。
【００２６】
入口ポート１３、１３ａ、１３ｂのそれぞれは、第１の流れ１０、１０ａ、１０ｂの流動を遅くするためのディフューザセクションを含み得る。ディフューザセクションは、入口ポート１３、１３ａ、１３ｂと反対側の第１の流れマニホールド１２の壁部に対する第１の流れ１０、１０ａ、１０ｂの衝突を阻止することが可能であり、これにより、例えば、流れ１０、１０ａ、１０ｂによって運ばれる可能性のある微粒子物質が第１の流れマニホールド１２の壁部に集まるかあるいは堆積されることが阻止される。第１の流れマニホールド１２に平滑な内壁表面を形成して、壁部の微粒子物質の堆積の最小化を支援し得る。
【００２７】
複数の第１の流れ通路１４は、第１の流れマニホールド１２と混合チャンバ３０とに流動結合されかつそれらの間に延在する。図４と図５に示したように、通路１４は、環状マニホールド１２と中央に配置された混合チャンバ３０との間に半径方向に延在する。この構造では、通路１４により、第１の流れ１０は第１の端部３１に隣接した混合チャンバ３０に入ることができる。通路１４は、環状マニホールドおよび混合チャンバの中心長手方向軸線に対して垂直の面にある必要はない。むしろ、図示したように、この垂直面から通路１４に角度をつけることが可能である。
【００２８】
図５に最も良く示されているように、混合チャンバ３０は、入口ポート３５と、入口ポート３５からの距離が大きくなるにつれ徐々に分散する壁部とを有する第１の端部３１を有し得る。混合チャンバ３０はまた、出口ポート３４と、出口ポート３４からの距離が小さくなるにつれ徐々に収斂する壁部とを有する第２の端部３２を有し得る。
【００２９】
第２の流れ２０は、入口ポート３５を介して混合チャンバ３０に入る前に第２の流れマニホールド２２に入る。第２の流れマニホールド２２は、図４と図５に示したような環状マニホールド１２と同様の環状マニホールドであり得るか、あるいは第２の流れマニホールド２２は、図１と図２に示したような第１のマニホールド１２と同様であり得る。図４と図５に示したように、第２の流れ２０は、環状マニホールド２２から通路２４を介して中央管状領域２５内に放出され、この領域が混合チャンバ３０の入口ポート３５に流動結合される。
【００３０】
図４と図５の混合チャンバ３０内では、図１と図２の混合チャンバ３０と同様に、第１の流れ１０および第２の流れ２０はそれらの別々の性質を失い、組合せ流れ４０に合流され、これが出口ポート３４を通して混合チャンバ３０を出る。二次混合領域５０は混合チャンバ３０に流動結合され、組合せ流れ４０を受容する。図４に示したように、二次混合領域５０は、出口ポート３４からの距離が大きくなるにつれ徐々に分散する。この徐々の分散は組合せ流れ４０内の徐々の圧力低下を引き起こす。完全に混合された組合せ流れ４０のサンプルを捕集するため、二次混合領域５０の下流側端部に隣接してサンプリング装置（図示せず）を配置し得る。
【００３１】
（産業上の利用可能性）
環境保護局（ＥＰＡ）は、幹線道路上のディーゼルエンジンについて過渡エミッション試験を実施することを要求している。完全希釈トンネルシステムを利用する場合、ＥＰＡ規制（例えば、４０ＣＦＲ、第１章、§８３．１３１０）は、排気レベルの温度全体を低下させるために、未処理のディーゼルエンジン排気を清浄空気と混合または希釈することを要求している。これらのＥＰＡ規制は、エミッションサンプルが捕集される箇所において、希釈排気流の断面全体にわたり優れた混合が行われることを要求している。
【００３２】
例えば、ＥＰＡ公害規制の遵守に関し排気ガスサンプルを効率的に試験するために、ガスの組合せ流れをサンプリングする前に第１のガスと第２のガスとを混合するため、提供された装置および方法を使用し得る。１つの例証的な使用では、ディーゼルエンジンの排気パイプは、図１に示したように通路２４に流動結合し得る。ディーゼルエンジンからの排気ガスは通路２４を流れ、十分に形成された流動になり、これが混合チャンバ３０内に導入される。例えば、９０°の２つの曲がりを通路２４に３次元で設けることによって、排気流の最小の壁分離が達成される。これらの曲がりにより、排気流れを最小空間の混合チャンバ３０内に導入することができ、一方、同時に排気流れの流動は真っ直ぐになり、非常に迅速に、十分に形成された流動となることができる。
【００３３】
同様に図１に示したように、調整された希釈空気の源を入口パイプ１１に流動結合し得る。希釈空気はマニホールド１２内に流れ、次に４つの通路１４を通して混合チャンバ３０内に分布される。希釈空気が通路１４を移動するとき、混合チャンバ３０内に導入される前に、十分に形成された流動がそれぞれの通路に生成される。
【００３４】
排気ガスを運ぶ通路２４は希釈空気流れと決して接触しない。同様に、排気ガス流れは、希釈空気を運ぶ通路１４に決して接触しない。これらの通路を対向流れから隔離することによって、通路２４の壁部に煤の堆積を生じ得る混合チャンバ３０内に排気流れが放出する前に、その事前の冷却の可能性が防止され、かつ流れが、その十分に形成された流動プロフィルを失う可能性も防止される。さらに、これらの通路を対向流れから隔離することによって、断熱問題が大幅に簡単になる。
【００３５】
装置１００は、構成要素、例えば、通路１４、マニホールド１２、通路２４、混合チャンバ３０、二次混合領域５０等を含み、これらは、内壁表面における微粒子物質の堆積を最小にするために、平滑な内壁、すなわち粗くない表面を有する壁部を有する。さらに、これらの構成要素は、入口パイプのような内部突出部、または内壁から流動内に延在するバッフルまたはオリフィスプレートのような他の構造体を含まない。したがって、例えば、混合チャンバ３０は突出部、縁部、または流動流れの中に延在する他の構造体を有さないので、混合チャンバ３０内の表面に堆積する排気ガスからの微粒子物質が最少になる。さらに、電解研磨の不動態化された平滑なステンレス鋼を使用して、混合チャンバ３０または装置１００の他の構成要素の内面を形成するならば、装置１００の内面における微粒子物質の堆積を最小にし得る。
【００３６】
混合チャンバ３０内において、排気ガスおよび希釈空気は組合せ流れ４０内に均一に混合し始める。出口ポート３４を通して混合チャンバ３０を出る前に、組合せ流れ４０は混合チャンバ３０の収斂部を移動する。混合チャンバ３０のこの収斂またはネックダウン部は、組合せ流れ４０の速度および圧力を上昇させ、組合せ流れの迅速かつ均一な混合を促進する。混合チャンバ３０の下流側では、組合せ流れ４０はベンチュリタイプまたは同様のタイプの円筒状の二次混合領域５０を移動し、組合せ流れの一部がサンプリング目的のために捕集される前に、排気ガスと希釈空気との均一な混合を終了する。
【００３７】
定格１５０〜７５０馬力のエンジンのような大出力エンジンについても、装置１００は、既存の完全希釈トンネルと比べてそのサイズがコンパクトなため、エンジンも収容する同一の部屋に嵌合するように設計し得る。例えば、装置１００は、直径が０．６４メートル（２４インチ）以下のパイプで設計し得る。最後に、装置１００は、標準パイプおよび標準パイプ取付け具が使用できるように設計可能であり、したがって、特別製造された部品の使用を最小にし、製造コストを実質的に減少する。
【００３８】
開示したシステムはデュアルテストセルにも利用可能であり、これによって、さらにコンパクトで効率的なシステムを提供する。図４に示した実施形態の使用例として、第１の試験チャンバ（図示せず）は装置１００に隣接して配置可能であり、第１の流れ源（図示せず）を収容し得る。例えば、排気ガスの第１の流れ１０ａを放出するディーゼルエンジンは第１の流れ源であり得る。この第１の流れ源は入口ポート１３ａに流動結合し得る。第２の流れ源（図示せず）を有する第２の試験チャンバ（図示せず）は装置１００の他の側面に配置し得る。第２の流れ源は、排気ガス流れを代わりの第１の流れ１０ｂとして放出する第２のディーゼルエンジンであり得る。代わりの第１の流れ１０ｂを生成するこの第２の排気ガス源は、入口ポート１３ｂに流動結合し得る。このようにして、図４に示した２つの入口ポートを有する実施形態は、２つの別個の試験室を提供し得る。第１の試験では、入口ポート１３ａを開口して、第１の流れ１０ａがマニホールド１２内に流れることを可能にし、一方、入口ポート１３ｂを閉鎖して、代わりの第１の流れ１０ｂがマニホールド１２に流れるのを遮断することが可能である。次の試験において、入口ポート１３ｂは開口可能であり、入口ポート１３ａは閉鎖可能である。
【００３９】
本発明の範囲または精神から逸脱せずに、ガスを混合するための本発明の装置および方法に種々の修正および変更を行うことができることが、当業者には明白であろう。さらに、本明細書に開示した本発明の明細書および実施を考慮すれば、本発明の他の実施形態が当業者には明白であり得る。明細書および実施例は例証的なものに過ぎないと考えられ、本発明の真の範囲および精神は、次の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスを混合するための装置の実施形態の概略図である。
【図２】少なくとも２つの通路１４および通路２４が観察面にあるように４５°回転した図１の装置の一部の概略断面図である。
【図３】セクションＡ−Ａに沿った図２の装置の断面図である。
【図４】ガスを混合するための装置の他の実施形態の概略図である。
【図５】ガスを混合するための装置の別の実施形態の概略図である。
【符号の説明】
１０　第１の流れ
１０ａ　第１の流れ
１０ｂ　第１の流れ
１１　入口パイプ
１２　第１の流れマニホールド
１３　第１の流れ入口ポート
１３ａ　第１の流れ入口ポート
１３ｂ　第１の流れ入口ポート
１４　第１の流れ通路
２０　第２の流れ
２２　第２の流れマニホールド
２４　第２の流れ通路
２５　中央管状領域
３０　混合チャンバ
３１　第１の端部
３２　第２の端部
３４　出口ポート
３５　入口ポート
３６　内壁表面
４０　組合せ流れ
５０　二次混合領域
５１　セクション
５２　セクション
６０　リザーバボックス
１００　装置
【図１】
2004004058.tif 000003
【図２】
2004004058.tif 000004
【図３】
2004004058.tif 000005
【図４】
2004004058.tif 000006
【図５】
2004004058.tif 000007