(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希釈トンネルであって、
入口および出口を有する多孔管と、前記多孔管、入口、および出口を通過するフロー軸とを具備し、
前記多孔管は入口と出口との間にサンプルガス用の内部流路を画成し、
フロー軸は内部流路を通るサンプルガスの軸流方向を画成し、
前記多孔管は前記多孔管の外側の外部領域と内部流路との間を連通する複数の孔を有し、
前記孔は外部領域から内部流路に希釈ガスを導入するように構成され、
希釈トンネルの少なくとも一部は、フロー軸に直交する方向の変化する断面積を含み、該変化する断面積は、軸流方向に可変の希釈率を形成する希釈トンネル。
【請求項２】
希釈トンネルのジオメトリは、フロー軸と直交する方向で、希釈トンネルの少なくとも一部の断面積であり、
断面積は内部流路のものであり、かつ断面積は軸流方向に増加し、
さらに、断面積は軸流方向にも減少し、
前記多孔管の周囲に軸流方向に膨張するディフューザ管、および該ディフューザ管の周囲に軸流方向に膨張するハウジングをさらに含む、請求項１に記載の希釈トンネル。
【請求項３】
希釈トンネルであって、
入口および出口を有する多孔管と、前記多孔管、入口、および出口を通過するフロー軸とを具備し、
前記多孔管は入口と出口との間にサンプルガス用の内部流路を画成し、
フロー軸は前記内部流路を通るサンプルガスの軸流方向を画成し、
前記多孔管は該多孔管の外側の外部領域と内部流路との間を連通する複数の孔を有し、
前記孔は外部領域から内部流路に希釈ガスを導入するように構成され、
内部流路の外周が軸流方向に変化する希釈トンネル。
【請求項４】
希釈トンネルの製造方法であって、
それぞれが多孔管の断面積および内部流路の外周のうち少なくとも１つによって画成された異なる希釈率を有する複数の多孔管を提供するステップと、
各多孔管からそれぞれのセクションを切断するステップと、
それぞれのセクションを互いに直列結合して、内部流路を画成する単一の多孔管を形成するステップとからなる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンまたは他の発生源からの排気ガスのような、ガスをサンプリングする、より詳しくは、内部に含まれる粒子を分析するために、これらのガスをサンプリングするための希釈トンネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境保護が益々重要視されることで、産業界や政府は、新規の環境に優しい固定および移動発生源を開発することだけでなく、既存の固定および移動発生源の監視や規制により多大な資源を投じている。
【０００３】
例えば、排気ガスまたは動力付き車両からの排出物質は、一定の最大汚染レベルを超えないように米国連邦政府により規制されている。これらの規制のため、このような基準との適合性を調べるためにエンジンを試験し、分析する益々より高度な試験設備が開発されている。例として、米国環境保護局（ＥＰＡ）によって制定された規制は、ディーゼルトラックエンジンのような様々なタイプのエンジンに対する粒子状物質排出基準を含む。規制される粒子状物質は、希釈後に収集できる凝縮水以外の、排気ガス流内の物質である。これらの粒子状物質は、凝集炭素粒子、吸着炭化水素、および硫酸塩を含む。
【０００４】
このような規制に準拠させるために、発生源の製造または使用に関わる産業界や、このような規制を執行する政府関連機関は、排気ガスの希釈プロセスをシミュレーションしようとするシステムに期待をかけている。公知の方法は、希釈トンネルを有する制御されたサンプリングシステムを通して希釈空気を排気ガスに加えることを含む。これらの方法を用いる重要な課題は、希釈された排気ガスと希釈空気流に関して行われる測定誤差の排除と、それらのそれぞれの流量を正確に制御しなければならないことにある。
【０００５】
発生源のサイズ、より詳しくは、発生源からの排気ガスの質量流量が許せば、発生源からの総排気ガス流が大量の希釈空気と混合される全サンプリング希釈システム（ｆｕｌｌ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）を使用できる。但し、発生源のサイズが大きすぎると、大きなサイズの対応する希釈トンネルが必要となるため、全サンプリング希釈システムを用いて行う試験が実用的でない場合、排気ガス流の一部だけをサンプル抽出する、あまり大きな希釈トンネルを必要としない比例サンプリングシステムが使用されても良い。
【０００６】
今日使用されている希釈システムの性能に対する調査では、政府関連機関、試験機関、および発生源製造者の間に極端なバラツキがあることが尚も指摘され続けている。このバラツキはマイナス効果となる。一方で、試験機関間の相異は、結果判定の甘い機関が競争上有利となる。他方で、観察された試験間のバラツキは、統計的に重要な結果を得るには多数の試験を実施しなければならないので、試験の実施費用の増大となる。試験間のバラツキに影響を及ぼす幾つかの粒子機構があるが、これらの最も重要な点は、熱泳動による、拡散、重力沈殿および乱流のような機械的プロセスによる、および付着粒子の再飛散や、付着した壁結合粒子との排気ガス粒子の可溶性分の炭化水素気相交換による希釈トンネルおよびテールチューブ壁上への粒子付着である。従って、付着機構の排除が最も望ましい。
【０００７】
特許文献１は、サンプリング装置の壁上への熱泳動による粒子付着、およびこれらの壁結合粒子との対応炭化水素気相成分交換の排除を通じて試験結果のバラツキを部分的に低減し、大規模な試験機関に匹敵する結果を得ることができる、完全に持ち運び可能なサンプリングシステムを作るために希釈トンネルを小型化することを目的とした希釈トンネルと、様々なエンジン動作パラメータの監視、排気ガス回収率の自動制御、および定常範囲の動作温度および圧力範囲内で事前選択されたガイドライン内での空気希釈率の変更が可能なサンプリングシステムとを開示する。
【０００８】
特に、特許文献１は、エンジンの排気ガス流内に配置されたサンプリングプローブ、清浄希釈空気源、およびフィルタアセンブリを含む、希釈トンネルを使用するガスサンプリングシステムを開示する。希釈トンネルは、貫通する複数の分配穴を有する空気分配管またはディフューザ管、複数の微細孔を有し、空気分配管内に第１室を画成する多孔中心管、および空気分配管の周囲に第２室を形成するハウジングを含む。第２室は希釈空気源に連結され、中心管は、排気ガス流内のサンプリングプローブとフィルタアセンブリとの間に連結される。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第５，０５８，４４０号  明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
但し、公知のガスサンプリングシステムは、ガスのサンプル流の希釈率を変更する能力を欠いているので、これらのシステムによって、様々な希釈プロセスについての正確なシミュレーションを行うことができない。この欠点の程度を理解するためには、代表的な粒径測定結果のような、粒子分析の正確な達成が、所与の用途に適していると見なされる場合、大気希釈プロセスのシミュレーションに大きく依存することを理解することが重要である。
【００１１】
例えば、トレーラを牽引する大型ディーゼルトラックの排気管からの排気ガスは、排気管からの様々な距離における一連の異なる希釈率を特徴とする以下に特定する希釈プロセスを経る。（１）排気ガスが最初に大気内に導かれる排気管近くの高速希釈率、（２）気流が比較的安定、すなわち層流となるトレーラ部上の低速希釈率、（３）気流が乱流となるトレーラ背後の中間希釈率。他方で、発電所のような、固定発生源内では、排気ガスは、排気管または排気スタックから出て来る時間、および排気スタックからの距離の関数として主に決定される異なる希釈プロセスを経る。
【００１２】
従って、所与の用途に対し実希釈プロセスをより効果的にシュミレートする制御方法でサンプルガスを希釈できるように、希釈トンネルを使用するガスサンプリングシステムに追加自由度を導入する必要がある。
【００１３】
本発明は、上述の１つまたはそれ以上の課題を克服することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
ゆえに、費用対効果の高い方法で、より正確な希釈シミュレーションを実行可能にする追加自由度を加える希釈トンネルを提供することが望ましい。
【００１５】
本発明の一態様では、入口、出口、およびサンプルガス用の内部流路を備えたフロー室構造を有し、サンプルガスは入口と出口との間でフロー方向に流れるように構成される、希釈トンネルが提供される。フロー室構造は、フロー室構造の外側の外部領域と内部流路との間を連通する複数の孔を有する。孔は、外部領域から内部流路に希釈ガスを導入するように構成されている。フロー室構造は、希釈トンネルのフロー方向に変化する希釈トンネルの希釈率を提供するように構成されている。
【００１６】
本発明の他の態様では、入口および出口を備えた多孔管、および多孔管、入口、および出口を通過するフロー軸を有し、多孔管は入口と出口との間にサンプルガス用の内部流路を画成し、フロー軸は内部流路を通過するサンプルガスの軸流方向を画成する、希釈トンネルが提供される。多孔管は、多孔管の外側の外部領域と内部流路との間を連通する複数の孔を有し、孔は希釈ガスを内部流路に導入するように構成されており、希釈トンネルのジオメトリは軸流方向に変化する。
【００１７】
本発明の他の態様では、多孔管の多孔率は、軸流方向、およびフロー軸から放射状に外方へ広がる半径方向のうちの少なくとも一方向に変化する。
【００１８】
本発明のさらに他の態様では、第１のガスを分析するガスサンプリングシステムが提供され、希釈トンネルおよび第２のガス源を有する。希釈トンネルは、入口および出口を有する多孔管、および多孔管、入口、および出口を通過するフロー軸を含む。多孔管は入口と出口との間に第１のガス用の内部流路を画成し、フロー軸は多孔管を通過する第１のガスの軸流方向を画成する。多孔管は多孔管の外側の外部領域と内部流路を連通する複数の孔を有し、孔は内部流路内に第２のガスを導入するように構成されている。希釈トンネルのジオメトリは軸流方向に変化する。
【００１９】
本発明のまた他の形態では、ガスサンプリングシステム内の多孔管の多孔率は、軸流方向、およびフロー軸から放射状に外方へ広がる半径方向のうちの一方向に変化する。
【００２０】
本発明の他の態様では、第２のガスで第１のガスを希釈する方法が実行され、第１の領域のフロー軸に沿ってフロー方向に第１のガスを第１の領域に通過させるステップと、第２の領域に第２のガスを通過させて、第１および第２の領域が多孔構造によって分離されるステップと、第１のガスのフロー方向に変化する多孔構造によって決まる可変率で第２のガスを第１の領域に導入させるステップとを含む。
【００２１】
本発明のさらに他の態様では、希釈トンネルは、それぞれが、少なくとも１つの多孔管のジオメトリおよび多孔率によって画成される異なる希釈率を有する複数の多孔管を提供するステップと、各多孔管からそれぞれのセクションを切断するステップと、それらのセクションを互いに直列に連結して内部流路を画成する単一多孔管を形成するステップとから製造される。
【００２２】
この発明の上述および他の特徴と利点を、添付図を参照して以下で説明する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、様々な改造や代替形式が可能だが、本明細書にはそれらの特定の実施形態が、実施例として図示され、詳細に記述される。開示された特定の形式に本発明を限定するものではない。
【００２４】
本発明は、例えば、エンジン排気から抽出される、サンプルガス内の粒子状物質を分析するためのガスサンプリングシステム内で使用する希釈トンネルに関する。希釈トンネルは、清浄空気のような、希釈ガスをサンプルガス内に導入することによってサンプルガスを希釈するように構成される。この希釈プロセスを実行するために、希釈トンネルは、サンプルガスと希釈ガスとを制御された方法で混合させる多孔管を含む。希釈されたサンプルガスは、次に分析されてガス内の粒子の量や性質のような特性を決定する。希釈プロセスは、限定されないが、固定発生源または移動発生源から大気への排気ガスのシミュレーションなどを含め、多用途に使用される。以下で詳述されるように、追加的自由度が、サンプルガスの流路に沿って変化するサンプルガス希釈率を提供する変化ジオメトリおよび／または多孔率を有する希釈トンネルを使用して、希釈プロセスに導入される。これらの追加的自由度によって、費用対効果の高い方法で、より正確な希釈シミュレーションを実行可能にする。
【００２５】
図１および２で示されるように、本発明により構成されたガスサンプリングシステム１００は、フロー室の入口と出口との間でフロー方向に排気ガスを通過させる内部流路を画成するフロー室構造を有する希釈トンネル１１０を含む。図１に例示されるように、フロー室構造は、多孔管の入口１１１ａと出口１１１ｂとの間で延び、多孔管、入口および出口を通過するフロー軸Ｘを有する細長い多孔構造体または管１１１である。多孔管１１１は、入口１１１ａと出口１１１ｂとの間にサンプルガス流用の内部流路１１３を画成する壁（または複数の壁）１１２を有する。フロー軸Ｘは、内部流路１１３を通過するサンプルガスの軸流方向を画成する。孔１１４（限定されないが、例えば、口径０．５ミクロン）は、壁１１２内に形成され、多孔管１１１の外側の外部領域１１６を内部流路１１３と連通してガスを内部流路に導入する。多孔管１１１は、正確に制御された所望の多孔率を提供する複数の孔１１４を有する焼結ステンレス鋼から製造可能である。
【００２６】
希釈トンネル１１０は、多孔管１１１の周囲に第１の環状室（外部領域）１１６を画成することができるように、多孔管１１１の周囲に形成されたディフューザ管１１５を包含しても良い。ディフューザ管１１５は、希釈トンネル１１０の中心領域１１８内で放射状に貫通する複数の分配穴１１７、およびこのような穴が無い対向端部１１９および１２０を有するステンレス鋼の細長い管または同等のものが好ましい。分配穴１１７は、多孔管１１１の周りに所望フロー分布を要望通りに促進させるようなサイズに加工され、配置される。
【００２７】
希釈トンネルがディフューザ管１１５を包含する場合、多孔管１１１はディフューザ管１１５の長さにまで延びる。この場合、一対のディフューザ管密封リング１２１および１２２は、ディフューザ管１１５と多孔管１１１とにそれらの両端で固定される。
【００２８】
希釈トンネル１１０は、ディフューザ管１１５の中心領域１１８の周囲に第２の環状室１３１を形成するハウジング１３０も含む。一対のハウジング密封リング１３２および１３３は、ハウジングのそれぞれのカラー１３４ａおよび１３４ｂを、中心領域１１８ならびに両端部１１９および１２０の中間にあるディフューザ管１１５に連結固定する。入口ポート１３５は、ハウジング１３０を通過して放射状に形成され、参照番号１３６で略指示されている希釈ガス（例えば、清浄空気１４２）の制御された流量源と連通している。好ましくは、希釈ガス源１３６は、直列配置順に、加圧希釈空気リザーバ１３７、フィルタ１３８、オイルおよび／または炭化水素を除去するスクラバー１３９、過剰な水分を除去する乾燥フィルタ（ｄｅｓｉｃｃａｎｔ  ｆｉｌｔｅｒ）すなわち乾燥ユニット１４０、好ましくは調節可能である第１の質量流量制御装置１４１、および希釈プロセスを実行するために清浄空気１４２をハウジング１３０に導入するのに必要な他の任意装置または配管を含む。例えば、ディフューザスクリーン１４３は、多孔管１１１またはディフューザ管１１５の周囲の清浄空気の流れを促進させるために、ゆえに希釈室内の空気分子の滞留時間を所望レベルまで低減するために入口１３５の近くに設置されても良い。
【００２９】
ディフューザ管１１５を包含しない場合、多孔管１１１は、ハウジング１３０の長さまで延び、一対のハウジング密封リング１３２および１３３が、ハウジングのそれぞれのカラー１３４ａおよび１３４ｂを多孔管１１１に直接に相互連結固定しても良い。
【００３０】
多孔管１１１は、図示されない任意の従来の連結または配管方法でサンプリングプローブ１５０に連結される。サンプリングプローブ１５０は、次いで発生源の排気管１６０に伸ばすことができる。プローブ１５０は、矢印Ａに対して排気ガス流１６１の上流方向に面する入口経路１５２を画成するノーズ部分１５１を有する。ゆえに、参照番号１６２で指示されるように、粒子混じりの排気ガス流１６１の比例サンプルは、リング１２１に近い多孔管１１１の入口端部内部に導入される。ガスサンプリングシステムが排気ガス流１６１の比例サンプルを分析すると、ガスサンプリングシステムは、比例抽出希釈ガスシステムとして特徴付けられる。あるいは、全サンプリング希釈ガスシステムは、プローブ１５０が総排気ガス流１６１を捕集するサイズに形成され、そのシステムが大量の希釈ガスで捕集された流れを希釈する場合に使用できる。
【００３１】
多孔管１１１の反対すなわち出口端部は、リング１２２において、遮断弁１７０およびフィルタ１８０に連結される。フィルタ１８０は、粒子サンプリングを行う重量フィルタであっても良い。粒子測定を実行する他の粒子分析装置（例えば、非限定的な２つの例として粒度測定装置またはリアルタイム粒子測定装置のような）は、重量フィルタ１８０の代わりに、または共に使用されても良い。このような粒子測定デバイスは、粒子スキャナ（例えば、走査型モビリティ粒径分析装置、ＳＭＰＳ；または電子低圧インパクター、ＥＬＰＩ）を含むことができる。
【００３２】
フィルタ１８０の出口は、好ましくは調節可能である第２の質量流量制御装置１８７と直列に連通している。吸入ポンプ１８９は、第２の質量流量制御装置１８７の出口と直列に連結される。
【００３３】
サンプル分岐１９１〜１９３は、必要なときにガスサンプリングシステム１００内に包含されても良い。例えば、分岐１９１は、空気のサンプルｍ１の質を試験するために入口ポート１３５の前に提供されても良い。分岐１９２および１９３も、ガス流ｍ２，ｍ３の割合についてそれぞれの粒子スキャナ１９４および１９５で測定を行うために希釈トンネルの出口と重量フィルタの入力との間に提供されても良い。
【００３４】
さらに、温度センサ１９６のようなセンサが、希釈プロセスが適切な温度で実行されていることを確認するために、または他の物理的パラメータを確認するために排気ガスのサンプルの流動経路に沿って配置されても良い。このような監視は、所望のコントロールプロセスがシステムで実行されているかを確認する重要な帰還を提供できる。
【００３５】
要求される限り、第１および第２の質量流量制御装置１４１および１８７は、高度電気制御式質量流量制御装置であっても良い。第２の質量流量制御装置１８７は、総流量制御装置であり、第１の質量流量制御装置１４１は、ハウジング１３０内への希釈ガス流を正確に制御するための電気制御式スレーブ質量流量制御装置であっても良い。この場合、第１および第２の質量流量制御装置１４１および１８７は、マイクロプロセッサ２００に電気的に連結されても良い。従って、排気ガス内の粒子の測定は、第１の質量流量制御装置１４１を通過する清浄空気の質量流量Ｍ１と、プローブ１５０を通過する排気ガスの比例サンプルの質量流量ＭＥとの合計（すなわち、Ｍ１＋ＭＥ）から、第２の質量流量制御装置１８７を通過する質量流量Ｍ２と、分岐ｍ１、ｍ２、ｍ３を通過する任意の質量流量とシステムから出て来る任意の残留質量流量Ｅとの合計（すなわち、Ｍ２＋ｍ１＋ｍ２＋ｍ３＋Ｅ）を引くことによってマイクロプロセッサで決定される。
【００３６】
図１に示された本発明の第１の実施形態では、希釈トンネル１１０の多孔管１１１は、フロー軸Ｘを中心軸にした円錐体の形状であるので、希釈率は、多孔管のジオメトリ、この場合、フロー軸と直交する方向についての多孔管１１１の断面積の関数として、サンプル排気ガス１６２の流れに沿って軸方向に変化する。フロー軸Ｘと直交する方向についての多孔管１１１の断面積は、内部流路の断面積と多孔管の壁の厚みとの合計を含む。
【００３７】
円錐多孔管１１１が延びると、内部流路１１３の断面積が増加するのと同様に、多孔管の外部面積（または多孔管表面積）も増加し、それによって希釈率を増加させる。図１でも示されるように、包含される場合には、ディフューザ管１１５は、サンプル排気ガス１６２の流れに沿って軸方向に一定断面積を有することができる。同様に、ハウジング１３０も、サンプル排気ガス１６２の流れに沿って軸方向に一定断面積を有することができる。
【００３８】
他方、図２に示されるように、円錐体の形状で、多孔管１１１と同心でもあるディフューザ管３０１が使用されても良いので、ディフューザ管が軸流方向に膨張できる。従って、ディフューザ管は、サンプル排気ガス１６２の流れに沿って軸方向に変化する断面積を有することになる。同様に、円錐体の形状で、多孔管１１１と同心でもあるハウジング１３０も、使用されても良いので、ハウジングも軸流方向に膨張できる。従って、ハウジングも、サンプル排気ガス１６２の流れに沿って軸方向に変化する断面積を有することとなる。従って、多孔管表面積に対する希釈空気体積の一定比率が、サンプル排気ガス１６２の流れに沿って軸方向に維持される。
【００３９】
図３に示されるように、第１の円錐体３０２ａが、サンプル排気ガス１６２の流れの方向に収縮する第２の円錐体３０２ｂと合流するまで、サンプル排気ガス１６２の流れの方向に膨張する、２つの円錐体の形状の多孔管３０２が使用されても良い。従って、多孔管の内部流路の断面積は軸流方向に増加し、次いで減少する。再び、対応する形状を有するハウジング３０３が多孔管３０２と組み合わせて使用されても良い。図示していないが、対応する形状を有する拡散管が付加されても良い。
【００４０】
前述の例は、希釈トンネルの一定の好ましいジオメトリ構造を表すが、それらは、本発明が意図した全ての予想されるジオメトリ構造を総記するものではない。明らかに、多数の他の予想される構造も残っている。例えば、排気ガス流の方向に膨張する円錐体の形状の多孔管は、排気ガス流の方向に収縮する円錐体の形状のディフューザ管およびハウジングと組み合わせられる。尚、多孔管、ディフューザ管、およびハウジングは、排気ガス流の方向への希釈率の変動を可能にするか、または所与の流動条件下で一定希釈率を維持する任意の他のジオメトリ構造を呈しても良い。他方、排気ガス流の方向に均等断面積を有する多孔管が、円錐体の形状、または他のジオメトリ構造のハウジングまたはディフューザ管と組み合わせて使用されても良い。
【００４１】
但し、本発明の第１の実施形態の共通の特徴は、排気ガスの流れと実質的に直交する方向についての、１つまたはそれ以上の多孔管、ディフューザ管、およびハウジングを含む、希釈トンネルのジオメトリの変化、好ましくは希釈トンネルの一部または全ての断面積の変化である。断面積のこの変化は、希釈トンネルを使用してガスをサンプリングする能力を高める追加自由度となる。
【００４２】
図４に示されるように本発明の第２の実施形態では、多孔管３０４の断面積は、サンプル排気ガス１６２の流れに沿って軸方向に一定であっても良いが、孔１１４のサイズまたは密度（すなわち、単位面積または体積当たりの孔数）のような、多孔率は、その方向に変化する。例えば、変化率で希釈プロセスを実行するために、サンプル排気ガス１６２の流れの始めの孔１１４のサイズは、０．５ミクロン程度であり、流れの終わりで４〜５ミクロン程度まで増加する。孔サイズの変化は、所望の希釈プロセスを実行するために必要な線形または非線形であっても良い。
【００４３】
さらに、多孔率は、フロー軸から放射状に外方へ膨張する多孔管の半径方向に変化できる。例えば、図５に例示されるように、多孔管３０５は、孔のサイズが多孔管３０５の中心から放射状に外方へ減少するように半径方向に異なる大きさで圧縮されている焼結ステンレス鋼から形成されても良い。あるいは、多孔率のこの変化は、各層が異なるサイズの孔を有する多孔材料の異なる層から多孔管を形成することによって達成されても良い。
【００４４】
さらに、図示しないが、孔の密度は、サンプル排気ガス１６２の流れに沿って軸方向に、または多孔管の半径方向に変化できる。
【００４５】
多孔率の前述の変化は、希釈トンネルの一定の好ましい構造を表すが、それらは、本発明によって意図した全てのこのような予想される構造の全てを総記するものではない。但し、この第２の実施形態で共通する特徴は、多孔管の多孔率が、サンプル排気ガス１６２の流れに沿って軸方向に、多孔管１１１の半径方向に、または両方に変化することである。多孔率のこの変化は、希釈トンネルを使用してガスをサンプリングする能力を促進させる追加自由度をも提供する。
【００４６】
前述の２つの実施形態を別々に説明したが、本発明は、これらの実施形態の組合せをも意図しており、それによって希釈プロセスを実行するための自由度をさらに追加できる。例えば、円錐体の形を有し、多孔管の小径端部からその大径端部に向かってサイズが増加する孔を有する多孔管が使用される。このような多孔管は、多孔管の膨張方向に希釈率が劇的に増加する。
【００４７】
従って、希釈トンネルのジオメトリおよび／または多孔管の多孔率の変化は、希釈トンネルの希釈率が希釈トンネルの軸方向に変化するように与えられる。
【００４８】
図６に示されるように本発明の第３の実施形態では、希釈トンネルは、様々な直径、多孔率、またはそれらの組合せの短い多孔管セクションを用いて、これらのセクションを共に軸方向に連通するように溶接して所望全体形状を成すように製造される。例えば、図６に示されるように、第１の多孔管セクション３１０は、第１の直径Ｄ１を有し、補充用の管材３０７から長さＬ１に切断される。同様に、第２および第３の多孔管セクション３１１および３１２もそれぞれ第２および第３の直径Ｄ２およびＤ３を有し、異なる管材３０８，３０９からそれぞれの長さＬ２およびＬ３に切断される。各多孔管材３０７〜３０９は、そのジオメトリおよび／または多孔率が画成された異なる希釈率を有する。続いて、各多孔管セクションは、直列に結合されて、内部流路を画成する、例えば、円錐体の形状の単一多孔管３１４を形成する。これらのセクションは、溶接によって共に直接結合されるか、またはそれらは他の任意方法を利用して結合され、各セクション間に中間部分を包含できる。
【００４９】
このセクション化製造プロセスを用いると、ゆえに、それぞれの均等断面積および均等孔サイズを有する標準多孔管セクションが可変断面積を有する多孔管を形成するために使用され、それによって製造コストを低減できる。本発明によって意図されるものとしては、このセクション化製造プロセスを利用してのディフューザ管およびハウジングの製造も含まれる。
【００５０】
本発明の第４の実施形態では、ガスサンプリングシステム１００は、それぞれが異なる希釈率を有し、ガスサンプリングシステム内に着脱自在に配置されるように構成された交換可能なカートリッジである複数の希釈トンネルを備えても良い。図７に示されるように、この特徴は、例えば、カートリッジ３１５および３１６がハウジング３１７内に着脱自在に挿入されるように構成され、そのハウジング３１７が、次に、これらのカートリッジ３１５および３１６を収容するように構成される、これらの多孔管カートリッジ３１５および３１６を使用することによって達成される。あるいは、これらのカートリッジは、多孔管およびディフューザ管または多孔管と、ディフューザ管およびハウジングとを包含しても良い。カートリッジを使用する利点は、単にカートリッジを交換し、必要に応じてマイクロプロセッサに指示を与えるだけで異なる所定の希釈プロセスを実行できることにある。
【００５１】
（産業上の利用可能性）
本発明の希釈トンネルは、均等ジオメトリおよび多孔率を有する従来型希釈トンネルと比べて幾つかの利点を提供する。特に、本発明の希釈トンネルは、希釈プロセスを実行する際の追加自由度を提供する。
【００５２】
例えば、トレーラを牽引する移動トラックのような、移動発生源の場合、希釈率は、典型的に中間まで急から緩に変化する。これらの希釈率は、対応する変化率でトラックからのサンプル排気ガスを希釈する変化ジオメトリおよび／または多孔率を備えた、本発明による希釈トンネルを有するガスサンプリングシステムを使用して試験機関または現場で正確にシュミレートされる。
【００５３】
このような正確なシュミレーションは、トラックエンジンの研究や開発で使用されてこれらのエンジンの新設計がＥＰＡ規制によって制定された基準に確実に準拠またはそれらを上回るようにする。あるいは、シュミレーションが、現在使用されているトラックがこれらの基準に準拠しているかを確証するために使用される。
【００５４】
発電所のような、固定発生源の場合、排気ガスの希釈率は、排気スタックから出て来る時間および排気スタックからの距離の関数として変化する。これらの希釈率は、同様に対応する変化率で排気スタックからのサンプル排気ガスを希釈する変化ジオメトリおよび／または多孔率を備えた本発明による希釈トンネルを有するガスサンプリングシステムを使用して現場で正確にシュミレートされる。
【００５５】
ゆえに、本発明の有利な効果は、正確且つ費用対効果に見合う方法で異なる希釈プロセスを実行するための追加自由度を提供する希釈トンネルの準備にある。
【００５６】
前述の点から、主題の希釈トンネルは、第１のガスを第２のガスで希釈するための改良された機構を提供できることが容易に明らかであろう。
【００５７】
本発明の態様、目的、および利点は、図、開示および特許請求の範囲の検討から得られよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による希釈トンネルを有するガスサンプリングシステムの部分断面略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による希釈トンネルの部分断面略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による希釈トンネルの部分断面略図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による希釈トンネルの部分断面略図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による多孔管の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による希釈トンネルを製造する方法の概略図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による希釈トンネルの概略図である。
【符号の説明】
１００  ガスサンプリングシステム
１１０  希釈トンネル
１１１  フロー室構造、より詳しくは、多孔管
１１１ａ  フロー室構造の入口
１１１ｂ  フロー室構造の出口
１１２  多孔管の壁
１１３  多孔管の内部流路
１１４  多孔管の孔
１１５  ディフューザ管
１１６  第１の環状室（外部領域）
１１７  ディフューザ管の分配穴
１１８  希釈トンネルの中心領域
１１９  穴のないディフューザ管の一方の端部
１２０  穴のないディフューザ管の他方の端部
１２１  ディフューザ管密封リング
１２２  ディフューザ管密封リング
１３０  ハウジング
１３１  第２の環状室
１３２  ハウジング密封リング
１３３  ハウジング密封リング
１３４ａ  ハウジングのカラー
１３４ｂ  ハウジングのカラー
１３５  入口ポート
１３６  希釈ガス源または清浄空気源
１３７  希釈ガスリザーバ
１３８  フィルタ
１３９  炭化水素フィルタ（スクラバー）
１４０  乾燥フィルタすなわち乾燥ユニット
１４１  第１の質量流量制御装置
１４２  清浄空気
１４３  ディフューザスクリーン
１５０  サンプリングプローブ
１５１  プローブのノーズ部分
１５２  プローブの入口経路
１６０  排気管
１６１  排気ガス流
１６２  排気ガス比例サンプル
１７０  遮断弁
１８０  重量フィルタ
１８７  第２の質量流量制御装置
１８９  吸引ポンプ
１９１  サンプル分岐
１９２  サンプル分岐
１９３  サンプル分岐
１９４  粒子スキャナ
１９５  粒子スキャナ
１９６  温度センサ
２００  マイクロプロセッサ
【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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【図６】
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【図７】
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