(57)【要約】  【課題】  ガスがバッグ本体内に均一に吹き出されるようにして、バッグ本体内でガスが確実にミキシングされた状態で充填されるようにしたガスサンプリングバッグを提供すること。  【解決手段】  定容量サンプリング流路７に接続されるとともに、複数のガス出入り孔２１が形成されたパイプ１９をバッグ本体１８内に収容し、前記ガス出入り孔２１を通してガスがバッグ本体１８内に出入りするようにしてあるガスサンプリングバッグ１０において、前記複数のガス出入り孔２１の開口の大きさは、圧損が可及的に大きくならないように抑制しつつ最小化されるように形成されている。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定容量サンプリング流路に接続されるとともに、複数のガス出入り孔が形成されたパイプをバッグ本体内に収容し、前記ガス出入り孔を通してガスがバッグ本体内に出入りするようにしてあるガスサンプリングバッグにおいて、前記複数のガス出入り孔の開口の大きさは、圧損が可及的に大きくならないように抑制しつつ最小化して形成してあることを特徴とするガスサンプリングバッグ。
【請求項２】
パイプに形成された複数のガス出入り孔の面積の総和が前記パイプの断面積とほぼ等しいかあるいは小さくなるように、前記ガス出入り孔の開口の大きさを設定してある請求項１に記載のガスサンプリングバッグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガスサンプリングバッグに関し、特に、定容量サンプリング流路に接続されるとともに、複数のガス出入り孔が形成されたパイプをバッグ本体内に収容し、前記ガス出入り孔を通してガスがバッグ本体内に出入りするようにしてあるガスサンプリングバッグに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車エンジン等から排出される排ガスのサンプリング方法の一つに、定容量サンプリング（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：ＣＶＳ）法がある。このＣＶＳ法においては、過渡的に流量が変化する排ガスを大気で希釈して、この希釈後の流量を既知流量とし、希釈後のガス成分濃度と前記既知流量とを用いて成分の重量を算出することが行われる。
【０００３】
ところで、前記ＣＶＳ法を用いたガス濃度の測定手法の一つに、サンプリングされた希釈ガスをガスサンプリングバッグに収容し、その後、このガスサンプリングバッグ内のガスをガス分析計に供給する方法がある。
【０００４】
図５は、上記ガスサンプリングバッグの従来例を概略的に示すもので、この図において、５１はガスサンプリングバッグで、５２は例えばフッ素樹脂シートを貼り合わせて伸縮自在に構成されたバッグ本体である。そして、５３はバッグ本体５２の内部に設けられる断面円形の例えばフッ素樹脂などよりなるパイプで、例えば平面視数字の８の字状に形成されている。そして、このパイプ５３の中央部には、外部のガス流路との接続部であるガス接続部５４が形成されるとともに、パイプ５３の全長にわたってその周面に均一な間隔で適宜大きさの径を有する小径のガス出入り孔５５が複数個形成されている。
【０００５】
このように構成されたガスサンプリングバッグ５１は、そのガス接続部５４がバルブを介して定容量サンプリング流路が接続され、前記バルブを開くことにより、定容量サンプリング流路からのガスがガス接続部５４を経てパイプ５３に導入され、さらに、複数のガス出入り孔５５を介してバッグ本体５２内に入る。そして、バッグ本体５２内において入ったガスは確実にミキシングされ、均一な濃度のガスとなる。また、ガスサンプリングバッグ５１は、バルブを介してガス分析計へのガス供給路に接続されており、前記バルブを開くことにより、バッグ本体５２内のガスは、複数のガス出入り孔５５およびパイプ５３を介してガス接続部５４に至り、前記ガス供給路方向に流出していく。
【特許文献１】実用新案登録第２６０４９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のガスサンプリングバッグ５１においては、ガスのガス出入り孔５５通過時における圧損を可及的に小さくなるように、パイプ５３の内径が例えば６ｍｍであるとき、このパイプ５３には、例えば、開口径が３ｍｍのガス出入り孔５５が５２個形成されていた。このように構成されたガスサンプリングバッグ５１においては、前記定容量サンプリング流路における濃度変化が激しいときには、バッグ本体５２内におけるガスのミキシングが必ずしも確実に行われず、したがって、バッグ本体５２内におけるガスの濃度にムラが生ずることがあった。
【０００７】
前記ガスサンプリングバッグ５１のバッグ本体５２内におけるガスの濃度のムラを回避するには、バッグ本体５２内へのガスの充填率を大きくしたり、バッグ本体５２へのガスの注入時間を長くしたり、バッグ本体５２へのガスの注入流量を大きくするなどの手法が考えられる。しかしながら、上記定容量サンプリング流路に接続されるガスサンプリングバッグ５１においては、そのバッグ本体５２全体の容量も様々な制約上限界があり、各試験モード時間と注入流量との関係から、単純に大きくすることができないといった問題がある。
【０００８】
上述のような制約の下で、本願の発明者等は種々検討した結果、従来のガスサンプリングバッグ５１においては、ガスのガス出入り孔５５通過時における圧損をできるだけ小さくするようにしていたため、ガス接続部５４を経てパイプ５３に流入したガスの全てが必ずしもガス出入り孔５５の全てを経てバッグ本体５２内に流入するのではなく、ガス接続部５４に近い限られた複数のガス出入り孔５５を経てバッグ本体５２内に流入し、ミキシングが十分に行われていなかった可能性が高いことに気が付いた。
【０００９】
この発明は、上述の知見に基づいてなされたもので、その目的は、ガスがバッグ本体内に均一に吹き出されるようにして、バッグ本体内でガスが確実にミキシングされた状態で充填されるようにしたガスサンプリングバッグを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明では、定容量サンプリング流路に接続されるとともに、複数のガス出入り孔が形成されたパイプをバッグ本体内に収容し、前記ガス出入り孔を通してガスがバッグ本体内に出入りするようにしてあるガスサンプリングバッグにおいて、前記複数のガス出入り孔の開口の大きさは、圧損が可及的に大きくならないように抑制しつつ最小化されるように形成されている（請求項１）。
【００１１】
より具体的には、前記パイプに形成された複数のガス出入り孔の面積の総和が前記パイプの開口断面積とほぼ等しいかあるいは小さくなるように、前記ガス出入り孔の開口の大きさを設定してあるのが好ましい（請求項２）。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成のガスサンプリングバッグにおいては、バッグ本体内に収容されるパイプに形成されるガス出入り孔の開口の大きさを、圧損を可及的に大きくならないように抑制しつつ、最小化しているので、前記ガス出入り孔の全てにおける圧力が従来のガスサンプリングバッグに比べて高くなり、これに伴って、ガス出入り孔からバッグ本体内に吹き出されるガスの流速が大きくなる。その結果、ガス接続部に近い限られた複数のガス出入り孔からだけではなく、パイプに開設されている全てのガス出入り孔からほぼ均一にガスがバッグ本体内に吹き出されることとなる。
【００１３】
したがって、この発明のガスサンプリングバッグにおいては、バッグ本体内でサンプリングされたガスが確実にミキシングされた状態で充填されるようになり、したがって、ガス分析部に対して濃度が均一なガスをサンプルガスとして供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図４は、この発明の一つの実施例を示す。まず、図１は、この発明のガスサンプリングバッグを組み込んだ自動車排ガス測定装置の一例を概略的に示す。この図１において、１はサンプルガス希釈配管で、その上流側から、排ガス源としての自動車のエンジンから排出される排ガスＧが流れるように構成されている。２はサンプルガス希釈配管１に接続される希釈用エアー導入管で、フィルタ３を介してサンプルガス希釈配管１内に希釈用エアーＡを導入するように構成されている。４はサンプルガス希釈配管１の下流側に接続されるベンチュリ管、５はこのベンチュリ管４の下流側の管路６に設けられる吸引装置としてのブロアで、エアーＡによって希釈された排ガス（以下、希釈後の排ガスという）Ｇ1 を所定の流量Ｑ1 で吸引するように構成されている。
【００１５】
７はサンプルガス希釈配管１を流れる希釈後の排ガスＧ1 を定容量でサンプリングするための定容量サンプリング流路で、その最上流部にベンチュリ管４と相似的な機能を有するベンチュリ管よりなるガスサンプリング部８を有し、その下流側には吸引ポンプ９を備え、その下流側の流路７ａに複数のガスサンプリングバッグ（このガスサンプリングバッグの構成については後述する）１０が設けられている。すなわち、前記流路７ａには、複数の分岐流路１１が接続され、各分岐流路１１に開閉弁１２を介してガスサンプリングバッグ１０が接続されている。また、各ガスサンプリングバッグ１０には、開閉弁１３を備えたガス流路１４がそれぞれ接続されており、これらのガス流路１４の下流側は、ガス分析部１５へのガス供給路１６に接続されている。なお、１７はガス供給路１６に設けられる吸引ポンプである。
【００１６】
前記定容量サンプリング流路７においては、ガスサンプリング部８によって希釈後の排ガスＧ1 を吸引するときの流量をＱ2 とするとき、Ｑ2 ／Ｑ1 が常に一定となるように、吸引ポンプ９を動作させる。すなわち、一つのガスサンプリングバッグ１０に希釈後の排ガスＧ1 を充填する場合には、当該ガスサンプリングバッグ１０に対応するガス流路１４に設けられた開閉弁１３を閉じる一方、分岐流路１１に設けられた開閉弁１２を開いて前記Ｑ2 ／Ｑ1 が常に一定となるようにサンプリングすることにより、ガスサンプリングバッグ１０に希釈後の排ガスＧ1 が充填される。そして、このガスサンプリングバッグ１０内の希釈後の排ガスＧ1 を分析する場合には、開閉弁１２を閉じる一方、ガス流路１４に設けられた開閉弁１３を開くことにより、ガス供給路１６を介してガス分析部１５に前記希釈後の排ガスＧ1 がサンプルガスとして供給される。
【００１７】
前記ガスサンプリングバッグ１０は、図２および図３に示すように、例えばフッ素樹脂シートを貼り合わせて伸縮自在に構成されたバッグ本体１８内に、断面円形の例えばフッ素樹脂などよりなるパイプ１９を、例えば平面視数字の８の字状に設けてなる。そして、このパイプ１９の中央には前記外部のガス流路（この例では、流路１１，１４）と接続されるガス接続部２０が形成されるとともに、パイプ１９の全長にわたってその周面に均一な間隔で適宜大きさの径を有する小径のガス出入り孔２１が複数個（例えば、５２個）形成されている。このガス出入り孔２１は、特に、図３に示すように、バッグ本体１８を形成する本体部材１８ａ，１８ｂによって塞がらないように開設され、より好ましくは、パイプ１９の直径方向に対向して開設されている。
【００１８】
そして、前記各ガス出入り孔２１は、その開口が圧損が可及的に大きくならないように抑制しつつ最小化されるように形成されている。より具体的には、前記パイプ１９の開口断面積をＳ19とし、ガス出入り孔２１の開口面積の総和をＳ21とするとき、
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なる関係を満足するように、より好ましくは、Ｓ19＞Ｓ21を満足するようにしてある。
【００１９】
そして、より厳密には、パイプ１９におけるガス出入り孔２１の面積の総和Ｓ21をパイプ１９の開口断面積Ｓ19より小さくなるように、ガス出入り孔２１の開口径を小さくするが、この小径化による圧損は可及的に小さくなるようにし、注入、排気時に極端に遅延が生じないようにした。
【００２０】
このように構成されたガスサンプリングバッグ１０においては、バッグ本体１８内に収容されるパイプ１９に形成されるガス出入り孔２１の開口の大きさを、圧損を可及的に大きくならないように抑制しつつ、最小化しているので、ガス出入り孔２１の全てにおける圧力が従来のガスサンプリングバッグに比べて高くなり、これに伴って、ガス出入り孔２１からバッグ本体１８内に吹き出されるガスの流速が大きくなる。その結果、ガス接続部２０に近い限られた複数のガス出入り孔２１からだけではなく、パイプ１９に開設されている全てのガス出入り孔２１からほぼ均一にガスがバッグ本体１８内に吹き出されることとなる。したがって、前記ガスサンプリングバッグ１０においては、バッグ本体１８内でガスが確実にミキシングされた状態で充填されるようになり、したがって、ガス分析部１５に対して濃度が均一なガスをサンプルガスとして供給することができる。
【００２１】
図４は、ガスサンプリングバッグ１０に収容されるパイプ１９に形成されるガス出入り孔２１の開口径を、３ｍｍ、１．５ｍｍ、０．５ｍｍといった３つの大きさにそれぞれ設定し、それぞれ、下記の条件で試験を行ったときのガスサンプリングバッグ１０におけるガスのミキシングエラー（ミキシング効果）を示すものである。そして、図中の符号□は、ガスサンプリングバッグ１０への充填時のガス流量が６Ｌ／分の割合で充填したときのデータを、また、図中の符号○は、３Ｌ／分の割合で充填したときのデータを、それぞれ、示している。なお、図中、孔径０．５ｍｍにおいては、前記□と○とが存在している。  
【００２２】
そして、試験の概要（条件）は下記の通りである。すなわち、試験は、ガスサンプリングバッグ１０へのガスの充填やバッグ内のガスのミキシングに悪影響が及ぼされないようにするため、ガスサンプリングバッグ１０周辺に温度差や気流が生じないようにして行った。そして、パイプ１９の開口径および流路１１，１３の内径はいずれも６ｍｍとした。また、５０ｐｐｍのＣ3 Ｈ8 を１００秒間６Ｌ／分および３Ｌ／分の流量でガスサンプリングバッグ１０に充填した後、空気を４００秒間前記それぞれの流量（６Ｌ／分および３Ｌ／分）で前記ガスサンプリングバッグ１０に充填した。そして、６０秒放置後、前記ガスサンプリングバッグ１０に衝撃を与えることによって、その内部のＣ3 Ｈ8 と空気との混合を促し、衝撃後のＴＨＣ（トータルハイドロカーボン）の濃度を確認し、その値と基準として衝撃前の濃度との差を、下記式によってミキシングエラーＥ（％）を求めた。
Ｅ（％）＝〔（衝撃後の濃度）−（衝撃前の濃度）〕／（衝撃後の濃度）×１００
【００２３】
上記図４から、パイプ１９に開設するガス出入り孔２１の孔径の大きさが３．０ｍｍのものよりも１．５ｍｍのものの方がミキシングエラーが小さく、前記孔径の大きさが０．５ｍｍのものの方がミキシングエラーがさらに小さくなることが分かる。すなわち、ガス出入り孔２１の開口径が小さくなるにつれてミキシングエラーが改善され、エラー幅が小さくなることが確認できる。特に、ガス出入り孔２１の開口径を０．５ｍｍとした場合は、一般的なサンプリング条件である流量６Ｌ／分の場合では、ミキシングエラーを従来の約１／３以下の０．６％にまで改善することができ、また、流量３Ｌ／分という流量が小さな場合においても、ミキシングエラーを従来の約１／６の２％にまで改善することができる。また、各ガス出入り孔２１を通過するガスの流速は、従来の３０倍以上とすることができる。
【００２４】
そして、上述のように、一般的なサンプリング条件である流量６Ｌ／分の場合、ミキシングエラーを１％以下にすることが望ましいが、上記図４からも理解されるように、前記１％以下を満たす３つのデータがいずれも１％以下であることから、ガス出入り孔２１の開口径は、１．０ｍｍ以下であることが望ましく、より好ましくは０．５ｍｍである。
【００２５】
上述のように、パイプ１９に形成されるガス出入り孔２１を小径化することにより、このガス出入り孔２１を通過するガスの流速がアップし、バッグ本体１８内でガスが確実にミキシングされた状態で充填されるようになる。
【００２６】
なお、上述した実施例においては、パイプ１９の開口径が６ｍｍのとき、ガス出入り孔２１の開口径を０．５ｍｍとしているが、これに限られるものではなく、パイプ１９の開口径やガス出入り孔２１の開口径は、圧損が可及的に大きくならないように抑制されるようにしてあれば、任意に設定することができる。また、パイプ１９に形成されるガス出入り孔２１の個数として５２個を例示しているが、これ以外の個数の場合であっても、同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明のガスサンプリングバッグを組み込んだ自動車排ガス測定装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】前記ガスサンプリングバッグの一例を示す図である。
【図３】前記ガスサンプリングバッグにおけるガス出入り孔の開設状態を示す部分拡大図である。
【図４】パイプにおけるガス出入り孔の開口径とミキシングエラーとの関係を示す図である。
【図５】従来のガスサンプリングバッグを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
７    定容量サンプリング流路
１０    ガスサンプリングバッグ
１８    バッグ本体
１９    パイプ
２１    ガス出入り孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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