(57)【要約】【課題】小型かつ安価で測定誤差の少ない特定ガス測定装置を提供する。【解決手段】サンプリング管１は、マフラアタッチメント２、ホースジョイント３、測定用ホース４と小径部６ａおよび大径部６ｂが接続された構成とされている。小径部６ａには、測定用センサ２１が取付けられ、マフラアタッチメント２から吸入された排気ガス中の特定のガスの濃度を検出する。検出された濃度は、表示装置３０に表示される。吸入された排気ガスや排気ガスが冷却されたことにより生じた水滴は大径部６ｂの他端の開口より排出される。この発明の特定ガス測定装置では、小径部６ａと大径部６ｂを設け、それぞれの長さ、径の大きさを選定することにより空気や風の流入、排気ガスの脈動（流量の変化）が特定ガスの測定に影響しないようにすることができる。【選択図】  図１
2005201853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス中の特定のガスを測定する特定ガス測定装置において、
上記排気ガスが排出される排気口に一端が装着され、他端が開放されたサンプリング管と、
上記サンプリング管の周面に形成された孔を通じて上記特定のガスを検出するセンサとを備えたことを特徴とする特定ガス測定装置。
【請求項２】
上記センサは、上記サンプリング管に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の特定ガス測定装置。
【請求項３】
上記サンプリング管の上記排気口と接続される側に可撓性を有する部材を有することを特徴とする請求項１に記載の特定ガス測定装置。
【請求項４】
上記サンプリング管に脚部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の特定ガス測定装置。
【請求項５】
上記サンプリング管は、上記一端側から順次接続された小径部と大径部とを有することを特徴とする請求項１に記載の特定ガス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は特定ガス測定装置、例えば小型二輪車から排出される排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯと表記する。）等の測定に好適な特定ガス測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、四輪自動車から排出される排気ガス中の特定のガスを測定する種々の測定装置が考案されている。例えば、赤外線を用いてＣＯの濃度を検出するＣＯセンサが下記の特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特再表０１／０２７５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二輪車（例えば原動機付自転車）のエンジン調整をする際には、エンジンが不完全燃焼を起こしていないか否かを知るためＣＯの濃度を測定することが必要となる。測定の結果、ＣＯの濃度が高ければ、ガソリンと空気のバランスが悪く、エンジンが不完全燃焼を起こしていることを示すので、エンジンの調整が必要となる。また、保安基準により、原動機付自転車の排気ガス中のＣＯ濃度は4.5％以下とされている。
【０００５】
しかしながら、従来の排気ガス中のＣＯの濃度を測定する測定装置は、専ら四輪自動車や車検制度がある排気量が250cc以上の二輪車用に作られており高価で大型であった。このため、原動付自転車などの小型二輪車には使い勝手が悪く、小型二輪車にも用いることができる小型で安価なＣＯ測定装置が求められていた。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、排気ガス中の特定のガスの濃度を測定する特定ガス測定装置、例えば原動機付自転車などの小型二輪車から排出されるＣＯを測定するのに好適な特定ガス測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するためにこの発明は、
排気ガス中の特定のガスを測定する特定ガス測定装置において、
排気ガスが排出される排気口に一端が装着され、他端が開放されたサンプリング管と、
サンプリング管の周面に形成された孔を通じて特定のガスを検出するセンサとを備えたことを特徴とする特定ガス測定装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、従来に比べて小型かつコンパクトで低価格な特定ガス測定装置を提供できる。
【０００９】
この発明の特定ガス測定装置によれば、排気口（マフラ）からの排気ガスをサンプリングし、特定のガス、例えばＣＯの濃度を直接リアルタイムで測定できるため、エンジンの調整を容易にできる。更に、整備工場等でこの発明の特定ガス測定装置を使用すれば、ユーザを長時間待たせることなく二輪車等の整備を行うことができ、より高度なサービスを提供することができる。
【００１０】
この発明の特定ガス測定装置によれば、排出される排気ガスを全量サンプリングするため、外気の混入による測定誤差要因を排除できる。また、この発明の特定ガス測定装置によればエンジンの燃焼状態が変わらない状態、換言すればエンジンに負荷がかからない状態で排気ガスを全量サンプリングできる。
【００１１】
この発明の特定ガス測定装置によれば、サンプリング管を構成する各部の長さおよび径を選択することによりサンプルする排気ガスの脈動（流量の変動）、大気の侵入による希釈、風の吹き込みを特定ガスの測定に影響を及ぼさないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながらこの発明の一実施形態について説明する。この一実施形態では原動機付自転車にこの発明を適用する例を説明するが、原動機付自転車に限定されるわけではない。図１の参照符号１は、原動機付自転車から排出される排気ガスをサンプリングする筒状のサンプリング管全体を示す。サンプリング管１は、排気ガスの排気口に接続される側から順番に、マフラアタッチメント２、ホースジョイント３、測定用ホース４、樹脂チャンバ５が連結されたものである。尚、サンプリング管１を構成する各部は脱着可能とされており、使用しないときはコンパクトに収納することができる。
【００１３】
マフラアタッチメント２は排気ガスの排気口に取り付けられる。この一実施形態では原動機付自転車のマフラに取り付けられるものとする。マフラアタッチメント２がマフラから抜けないようにするために、ホースバンドなどを用いてマフラアタッチメント２を締め付けるように接続するほうが好ましい。
【００１４】
マフラアタッチメント２の材質は特に限定されるわけではないが、原動機付自転車のマフラは高温となるため耐熱性に優れているシリコンゴムなどが用いられる。
【００１５】
マフラアタッチメント２の長さは、取り付けるマフラの径や長さ等にもよるがおよそ１００ｍｍ程度の長さとされる。また、マフラアタッチメント２は、マフラの種類に応じて取り替えられるようホースジョイント３と取り外し可能とされている。マフラアタッチメント２はホースジョイント３を介して測定用ホース４と接続される。マフラアタッチメント２および測定用ホース４は可撓性を有する。
【００１６】
図面スペースの作成上、測定用ホース４の一部を省略して示す。測定用ホース４の長さは４００ｍｍ程度とされる。測定用ホース４の材質には軟質ビニール製のビニール樹脂などが用いられる。測定用ホース４は樹脂チャンバ５と接続される。
【００１７】
樹脂チャンバ５は、小径部６ａと小径部６ａの径より大きい径を有する大径部６ｂとからなる。樹脂チャンバ５の小径部６ａ側の端部は測定用ホース４と接続され、大径部６ｂ側の他端１０は開放されている。小径部６ａの側面には、小径部６ａの内部と連通する通路を有するセンサ取り付け部９が設けられる。小径部６ａ、大径部６ｂの外周面には板状の脚部７、８がそれぞれ設けられる。樹脂チャンバ５の材質には硬質樹脂製のＡＢＳ樹脂などが用いられる。
【００１８】
上述したサンプリング管１の構成により、原動機付自転車のマフラから排出された排気ガスは、マフラアタッチメント２、ホースジョイント３、測定用ホース４および樹脂チャンバ５を通り、端部１０の開口より大気中に放出される。
【００１９】
小径部６ａの径の値の選定については測定結果を用いて後述する。脚部７は、この発明の一実施形態による特定ガス測定装置を使用する際に装置全体を安定させるために小径部６ａの側面に設けられる。
【００２０】
樹脂チャンバ５は更に大径部６ｂを有する。大径部６ｂの径の値の選定についても測定結果を用いて後述する。大径部６ｂは風防部としての機能も果たす。大径部６ｂにも小径部６ａと同様に脚部８が設けられる。尚、脚部７および脚部８は小径部６ａおよび大径部６ｂの少なくとも一方に設ければよく、また脚部７、脚部８の高さ等を調整できるような構造としてもよい。
【００２１】
この発明の一実施形態における特定ガス測定装置では、センサには電気化学式センサが用いられる。センサ取り付け部９に取り付けられる電気化学式センサが特定のガスの濃度を検出する際に、排気ガスの脈動（流量の変量）の影響を受けやすい。また、サンプリング管１の端部１０の開口から樹脂チャンバ５に流入する風の影響も受けやすい。そこで一実施形態における特定ガス測定装置では、樹脂チャンバ５を異なる径の大きさを有する小径部６ａ、大径部６ｂとからなる構成とすることにより排気ガスの流量の変動や風の影響を受けないようにできる。
【００２２】
図２はセンサの取り付け方法を拡大して示した図である。上述した通り樹脂チャンバ５の小径部６ａにはセンサ取り付け部９が設けられ、このセンサ取り付け部９に参照符号２１で示すセンサが例えばねじ止めで取り付けられる。
【００２３】
センサ２１はセンサホルダ２２に装着されている。センサ２１とセンサホルダ２２は脱着可能な構造としてもよい。センサホルダ２２はケーブル２３を介して表示装置と接続される。表示装置には例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）が用いられる。
【００２４】
センサ２１は、排気ガス中の特定のガスの濃度を検出する電気化学式センサである。この一実施形態では特定のガスをＣＯとして説明する。電気化学式のセンサはガスを電解させて発生した電流によりＣＯの濃度を測定する。即ちセンサ２１では、センサ２１内で生じた排気ガスの化学反応により生じた電荷量に応じた大きさの電流が流れる。この電流を抵抗に流し、抵抗における電圧降下を測定することにより排気ガス中のＣＯの濃度を測定することができる。検出された濃度は電気信号へと変換され、表示装置にＣＯ濃度（％）が表示される。
【００２５】
図３はこの発明の特定ガス測定装置を原動機付自転車４０に使用した際の使用状態を示す図である。原動機付自転車４０のマフラ４１にマフラアタッチメント２が取り付けられている。小径部６ａや大径部６ｂの重み等により柔軟性を有する測定用ホース４は撓み、上述した脚部７および脚部８を基準面ＧＬ１に接する。脚部７、８が基準面ＧＬ１に接した状態では、センサ取り付け部９が上方に向くような構成とされている。また、脚部７、８を用いることにより装置全体を安定させた状態で使用することができる。
【００２６】
サンプリング管１内を通る排気ガスが冷却されることにより水滴が生じる。開口１０は、マフラ２より低位置にあるため、水滴は開口１０より排出される。さらにセンサ２１は樹脂チャンバ５の天井面に取り付けられる構成とされるため、センサ２１と排出される水滴が接触することはない。
【００２７】
マフラ４１にマフラアタッチメント２が接続された状態でエンジンを始動する。エンジンの始動時にはセンサ２１は取り付けない。これは、エンジンを暖気運転し、回転数が安定してから測定を開始することにより、エンジンの通常駆動時のＣＯ濃度を検出するためである。
【００２８】
エンジンの暖気運転をし、エンジンの回転数が安定した状態で、センサ取り付け部９にセンサ２１を取り付けて計測を開始する。樹脂チャンバによる応答遅れやセンサのガス応答を考慮すると、ＣＯ濃度の計測はセンサ２１を取り付けてから３０〜６０秒後に始めるのが好ましい。センサ２１で検出されたＣＯ濃度は表示装置３０に表示される。
【００２９】
例えば、ケーブル２３の長さを長くし、表示装置３０を手元に持てば、表示装置３０に表示される値を読みながらエンジンの調整をリアルタイムに行うことができる。
【００３０】
エンジンの調整が終了した後、センサ２１を取り外し、マフラアタッチメント２をマフラ４１から取り外す。
【００３１】
次に排出ガスの測定結果について説明する。測定結果にはサンプリング管１へ侵入する大気による「希釈」、上述した排気ガスの「脈動」、開口１０から吹き込む風などによる誤差が含まれる。
【００３２】
小径部６ａに取り付けられたセンサ２１をＯ2測定用として内部のＯ2濃度を測定した値と、マフラアタッチメント２に穴を開け、排気ガスを強制的に吸引して外部に設けられたＯ2測定用ガスセンサで測定した値とを小径部６ａおよび大径部６ｂの内径Ｑや長さＬを変えて比較した。測定結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2005201853.tif 000003
【００３４】
希釈の影響があった場合、センサ２１が測定した値はマフラアタッチメント２から強制吸引して測定した値よりも高くなる。尚、大径部６ｂの長さが短い場合は指示値が安定せず、測定不能となる。
【００３５】
次にＣＯを用いて脈動の影響の有無を測定した結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2005201853.tif 000004
【００３７】
表１、２より作成したグラフを図４、図５に示す。図４および図５中の符号Ａ〜Ｃのプロットは、小径部６ｂの内径Ｐが３２ｍｍであって、符号Ａは大径部６ｂの内径Ｑが２２ｍｍ、符号Ｂは４４ｍｍ、符号Ｃは５２ｍｍの特定ガス測定装置を用いた場合の測定結果である。尚、図４の測定はセンサ２１をＯ2測定用にして測定した。
【００３８】
符号Ｄのプロットは小径部６ａの内径Ｐが４８ｍｍ、大径部６ｂの内径Ｑが４４ｍｍの場合の測定結果である。Ｏ2ガスを測定する場合は、ガスセンサ２１の気体透過膜は非多孔質膜であり、ＣＯガスを測定する場合は多孔質膜である。
【００３９】
多孔質膜は分子の透過速度が速いのに対し、非多孔質膜は分子の透過速度が遅いため、脈動や圧力等の影響を受けにくい。そのため、Ｏ2センサの測定値には脈動の影響が無いから、図４からは希釈の影響の有無を見ることができる。
【００４０】
図４のグラフによると、誤差は±０．７％volの範囲内であり、これはガスセンサ自体の誤差であると考えられるから、希釈の影響は無いと判断できる。
【００４１】
次に、図４に示す結果によって希釈の影響が無いことがわかったので、図５からはＣＯセンサの脈動の影響をみることができる。
【００４２】
図５のグラフによると大径部６ｂの内径Ｑが小径部６ａの内径Ｐよりも小さい符号Ａの場合に、大径部６ｂの長さＬが長くなると脈動の影響が大きく、特に大径部６ｂの長さＬが１００ｍｍを超えると影響が大きくなっている。
【００４３】
大径部６ｂや小径部６ａの断面形状は円形の場合に限らず、四角形やその他の多角形の場合もあるから、結局は大径部６ｂの断面積を小径部６ａの断面積よりも大きくすれば脈動の影響を排除することができると考えられる。
【００４４】
次に、開口１０から吹き込む風の影響の測定結果について説明する。送風機を用いて、開口１０に対し０〜７ｍ／secの大きさの風を送風し、風速０ｍ／secのときを１００として、風速２〜７ｍ／secのときの指示値を風速０ｍ／secの時に対する比率で表した。このときＣＯを測定し、測定結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
2005201853.tif 000005
【００４６】
表３の結果を図６に示す。図６の符号Ｅ、Ｆは、小径部６ａの内径Ｐが３２ｍｍであって符号Ｅは大径部６ｂの内径Ｑが４４ｍｍ、長さＬが１００ｍｍ、符号Ｆは大径部６ｂの内径Ｑが５２ｍｍ、長さＬが２５０ｍｍの場合である。
【００４７】
符号Ｇ、Ｈは、小径部６ａの内径Ｐが４８ｍｍであり、符号Ｇは大径部６ｂの内径Ｑが４４ｍｍ、長さＬが１００ｍｍ、符号Ｈは大径部６ｂの内径Ｑが４４ｍｍ、長さＬが２５０ｍｍの場合である。
【００４８】
大径部６ｂの長さＬの影響が大きく、長いほど風の影響を受けにくくなっている。屋外での使用を想定しているので、長さＬが１００ｍｍを下回ると誤差が大きすぎると考えられるから、１００ｍｍ以上が適当である。
【００４９】
以上、図４から図６に示した測定結果によると、小径部６ａ、大径部６ｂの内径が同じ場合には、大径部６ｂの長さＬを長くすることで希釈、風の影響は小さくなるが脈動が大きくなってしまう。
【００５０】
他方、小径部６ａと大径部６ｂの長さが変わらなければ、大径部４５の内径Ｑが小径部６ａの内径Ｐよりも大きいほうが脈動の影響は小さくなる。従って、大径部６ｂの長さＬを長くし、大径部６ｂの内径Ｑを小径部６ａの内径Ｐよりも大きくするのが適当である。
【００５１】
この発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな変形や応用が可能である。例えば、一実施形態ではセンサを小型にするため電気化学式センサを用いたが、電気化学式に限定されることはない。例えば、検出対象ガスが吸収する赤外線の吸収率により濃度を判定する赤外線吸収式センサ、半導体方式センサなどの他の方法によるセンサもこの発明に適用することができる。
【００５２】
また、一実施形態では測定対象である特定のガスをＣＯしたが他のガス、例えば一酸化窒素（ＮＯ）の測定などにもこの発明の特定ガス測定装置を適用できる。
【００５３】
また、表示部３０に検出対象ガスの濃度以外の情報、例えば含有量などを表示してもよい。また他の機能、例えばセンサ等の異常を知らせる機能を付加してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の一実施形態における特定ガス測定装置の平面図である。
【図２】この発明の一実施形態における特定ガス測定装置にセンサが取り付けられる箇所を拡大した拡大図である。
【図３】この発明の一実施形態における特定ガス測定装置の使用状態の一例を示す略線図である。
【図４】希釈の影響を検証した結果を示すグラフである。
【図５】脈動の影響を検証した結果を示すグラフである。
【図６】風の影響を検証した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
２      マフラアタッチメント
３      ホースジョイント
４      測定用ホース
５      樹脂チャンバ
６ａ    小径部
６ｂ    大径部
７，８  脚部
２１    センサ
２３    ケーブル
３０    表示部
４０    原動機付自転車
【図１】
2005201853.tif 000006
【図２】
2005201853.tif 000007
【図３】
2005201853.tif 000008
【図４】
2005201853.tif 000009
【図５】
2005201853.tif 000010
【図６】
2005201853.tif 000011