(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス測定に用いられるガスをガス分析部に導入するためのサンプルラインと、そのガスを分析するガス分析部とを備えた排ガス測定装置において、前記サンプルラインにライン開閉手段を設ける一方、前記サンプルラインに、パージガスを導入するパージガスラインを接続するとともに、前記サンプルラインに真空ポンプを接続し、前記パージガスラインからサンプルラインにパージガスを供給して該サンプルライン内を掃気した後、前記真空ポンプによって前記サンプルラインを真空引きして当該サンプルライン内の真空パージを行うように構成したことを特徴とする排ガス測定装置。
【請求項２】
排ガス測定に用いられるガスをガス分析部に導入するためのサンプルラインと、そのガスを分析するガス分析部とを備えた排ガス測定装置において、前記サンプルラインにライン開閉手段を設ける一方、前記サンプルラインに真空ポンプを接続するとともに、導入するパージガスの流量を調整する手段を備えたパージガスラインを前記サンプルラインに接続し、前記流量調整手段を介して流量調整されたパージガスを前記パージガスラインからサンプルラインに導入しつつ前記真空ポンプによって前記サンプルラインを任意負圧で真空引きして当該サンプルライン内の真空パージを行うように構成したことを特徴とする排ガス測定装置。
【請求項３】
前記サンプルラインには、サンプルラインを切換えるための複数の電磁弁からなる電磁弁ユニットが設けられており、この電磁弁ユニットの複数の電磁弁の全てを開いた状態での前記真空ポンプの動作により前記サンプルラインを真空引きして全サンプルライン内の真空パージが行われるように構成されている請求項１または２に記載の排ガス測定装置。
【請求項４】
真空パージを行う際、サンプルラインを加熱するように構成してなる請求項１〜３のいずれかに記載の排ガス測定装置。
【請求項５】
排ガス測定に用いられるガスをサンプリングするためのサンプルラインを備えた排ガスサンプリング装置において、前記サンプルラインにライン開閉手段を設ける一方、前記サンプルラインに、パージガスを導入するパージガスラインを接続するとともに、前記サンプルラインに真空ポンプを接続し、前記パージガスラインからサンプルラインにパージガスを供給して該サンプルライン内を掃気した後、前記真空ポンプによって前記サンプルラインを真空引きして当該サンプルライン内の真空パージを行うように構成したことを特徴とする排ガスサンプリング装置。
【請求項６】
排ガス測定に用いられるガスをサンプリングするためのサンプルラインを備えた排ガスサンプリング装置において、前記サンプルラインにライン開閉手段を設ける一方、前記サンプルラインに真空ポンプを接続するとともに、導入するパージガスの流量を調整する手段を備えたパージガスラインを前記サンプルラインに接続し、前記流量調整手段を介して流量調整されたパージガスを前記パージガスラインからサンプルラインに導入しつつ前記真空ポンプによって前記サンプルラインを任意負圧で真空引きして当該サンプルライン内の真空パージを行うように構成したことを特徴とする排ガスサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばエンジン排ガス測定装置などの排ガス測定装置及び排ガスサンプリング装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
エンジン排ガス測定装置として、例えば、自動車のエンジンから排出される排ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、全炭化水素（ＴＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの測定を行うものがある。
【０００３】
そして、上記エンジン排ガス測定装置においては、排ガスをサンプルガスとしてガス分析部にまで導入するためのサンプルラインにおける汚れをとるために、従来より、図２に示すように、測定終了後に、ガス分析部７１の前段側に設けられるサンプルライン７２に対して加圧した状態で清浄なパージガスＰを大量に供給し、サンプルライン７２内の各部に付着したり残留している残留物を除去するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サンプルラインには、電磁弁、ポンプ、流量計、レギュレータなどの各種の部材が数多く設けられており、これらの部材におけるガスに接する部分（接ガス部）の全てに前記パージガスＰを流すことは困難であるとともに、入り組んだ部分や電磁弁など構成部品の微小な隙間や構成部品の材料の微小な穴などにおけるパージを不十分な状態でしか行うことができなかった。また、サンプルラインが複雑なエンジン排ガス測定装置においては、各ラインにパージガスＰを流すための電磁弁やそれらを制御する制御部を必要とし、装置内の構成をさらに複雑にする。
【０００５】
そして、上述のような不十分なパージでは、サンプルライン７２の各部の残留物が、排ガス測定におけるバックグラウンドとなり、極低濃度レベルにおけるガス測定を困難にする。さらに、大量のパージガスＰの消費は、ランニングコストをアップさせ、また、複雑な装置は組立性やメンテナンス性をダウンさせるとともに、コストアップを招来するといった不都合がある。
【０００６】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、サンプルラインの構成部材の微小隙間や構成部材の材料における微小穴などを含む全ての接ガス部をも確実にパージすることができるようにして、極低濃度レベルにおけるガス測定においても所望の測定を行うことができるようにした排ガス測定装置及び排ガスサンプリング装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、排ガス測定に用いられるガスをガス分析部に導入するためのサンプルラインと、そのガスを分析するガス分析部とを備えた排ガス測定装置において、前記サンプルラインにライン開閉手段を設ける一方、前記サンプルラインに、パージガスを導入するパージガスラインを接続するとともに、前記サンプルラインに真空ポンプを接続し、前記パージガスラインからサンプルラインにパージガスを供給して該サンプルライン内を掃気した後、前記真空ポンプによって前記サンプルラインを真空引きして当該サンプルライン内の真空パージを行うように構成している（請求項１）。
また、この発明では、排ガス測定に用いられるガスをガス分析部に導入するためのサンプルラインと、そのガスを分析するガス分析部とを備えた排ガス測定装置において、前記サンプルラインにライン開閉手段を設ける一方、前記サンプルラインに真空ポンプを接続するとともに、導入するパージガスの流量を調整する手段を備えたパージガスラインを前記サンプルラインに接続し、前記流量調整手段を介して流量調整されたパージガスを前記パージガスラインからサンプルラインに導入しつつ前記真空ポンプによって前記サンプルラインを任意負圧で真空引きして当該サンプルライン内の真空パージを行うように構成している（請求項２）。
【０００８】
さらに、この発明では、排ガス測定に用いられるガスをサンプリングするためのサンプルラインを備えた排ガスサンプリング装置において、前記サンプルラインにライン開閉手段を設ける一方、前記サンプルラインに、パージガスを導入するパージガスラインを接続するとともに、前記サンプルラインに真空ポンプを接続し、前記パージガスラインからサンプルラインにパージガスを供給して該サンプルライン内を掃気した後、前記真空ポンプによって前記サンプルラインを真空引きして当該サンプルライン内の真空パージを行うように構成している（請求項５）。
また、この発明では、排ガス測定に用いられるガスをサンプリングするためのサンプルラインを備えた排ガスサンプリング装置において、前記サンプルラインにライン開閉手段を設ける一方、前記サンプルラインに真空ポンプを接続するとともに、導入するパージガスの流量を調整する手段を備えたパージガスラインを前記サンプルラインに接続し、前記流量調整手段を介して流量調整されたパージガスを前記パージガスラインからサンプルラインに導入しつつ前記真空ポンプによって前記サンプルラインを任意負圧で真空引きして当該サンプルライン内の真空パージを行うように構成している（請求項６）。
【０００９】
なお、前記測定に用いられるガスとは、排ガスやこれを希釈する空気または希釈された排ガスのことを言い、また、前記サンプルラインとは、希釈用空気のサンプリングラインや、希釈された排ガスが流れる配管に接続されているサンプルガスラインや、排ガスをガス分析部に導入するためのサンプルガスラインなどのことをいう。
【００１０】
また、前記サンプルラインには、サンプルラインを切換えるための複数の電磁弁からなる電磁弁ユニットが設けられており、この電磁弁ユニットの複数の電磁弁の全てを開いた状態での前記真空ポンプの動作により前記サンプルラインを真空引きして全サンプルライン内の真空パージが行われるように構成されていることが好ましい（請求項３）。
そして、上記いずれの排ガス測定装置においても、真空パージを行う際、サンプルラインを加熱するようにしてもよい（請求項４）。
【００１１】
上記排ガス測定装置及び排ガスサンプリング装置においては、パージガスラインから導入されるパージガスによりサンプルライン内を掃気した後、該サンプルラインを真空ポンプによって真空引きしてサンプルラインを負圧にしているので、負圧となった接ガス部の全てから残留物が除去され、サンプルライン内の全ての接ガス部を含む部分が確実にパージされる。また、請求項２のように、流量調整されたパージガスを導入して、負圧状態を調整することにより、パージをより効率的に行うことができる。すなわち、真空パージでは、サンプルラインの内部圧力が低いほど、短時間における清浄効果が期待できる。しかし、過剰に低い内部圧力は外気の混入（外部からのリーク）を招き、これがサンプルラインの汚染につながる可能性がある。一方、より高い気密性や耐圧性を確保するには、当然、高価な構成部品を必要とし、それらは装置全体のコストアップを招来する。ここで、パージガスを導入する真空パージでは、流量調整されたパージガスを導入することにより上述の清浄効果と気密性とのバランスをとっている。したがって、パージガスの流量は、これらのバランスを考慮して決定される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。
図１は、この発明の排ガス測定装置の一例を示し、この実施の形態においては、特に、エンジンからの排ガスを希釈空気によって希釈し、この希釈された排ガスの一部をサンプルバッグに貯留するように構成された定容量サンプリング装置（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｓａｍｐｌｅｒ）を示している。
【００１３】
図１において、１は希釈された排ガスＧが流れる配管で、その上流端にはエンジン（図示していない）からの排ガスＧを導入する導入管２と希釈用空気Ａを導入する希釈用空気導入管３が接続されている。この配管１の途中には、排ガスＧを定流量で吸引するためのメインベンチュリ４が設けられており、その下流側はターボブロア（図示していない）に接続されている。５，６は配管１のメインベンチュリ４より上流側に設けられている圧力センサおよび温度センサである。また、７は空気導入管３の上流端に設けられるフィルタである。
【００１４】
８は配管１を流れる希釈された排ガスＧの一部をサンプリングするサンプリングベンチュリで、その下流側にはサンプリングされ希釈された排ガスＧが流れるサンプルガスライン（サンプルラインの一例）９が接続される。このサンプルガスライン９には、複数の（図示例では９つ）の電磁弁１０ａ〜１０ｉからなる電磁弁ユニット１０を介して複数の（図示例では３つ）サンプルバッグ１１ａ〜１１ｃが接続されている。そして、サンプルガスライン９のサンプリングベンチュリ８から電磁弁ユニット１０までの間には、その上流側から、ライン開閉手段としての電磁弁１２、流量計１３、フィルタ１４、サンプリング用の吸引ポンプ１５が設けられるとともに、電磁弁１２からサンプルバッグ１１ａ〜１１ｃに至るまでのサンプルガスライン９、フィルタ１４および電磁弁ユニット１０は、ヒータなどにより温度調節されるように構成されている。１６，１７，１８は前記温度調節用のコントローラである。
【００１５】
そして、１９はサンプルガスライン９の上流側に、サンプリングベンチュリ８とは並列的に接続されるパージガスラインで、その上流側から、ガス導入口２０、レギュレータ２１、圧力計２２、流量調整手段２３、電磁弁２４が設けられ、電磁弁２４の下流側は、サンプルガスライン９の電磁弁１２の下流側の点２５において接続されており、例えば加圧された清浄なパージガスＰとしての窒素ガスまたはエアーを導入できるように構成されている。そして、流量調整手段２３は、例えばニードル弁２６と電磁弁２７とを直列に接続したものとキャピラリ２８とを並列接続したものからなる。
【００１６】
また、２９はサンプルガスライン９の下流側に電磁弁ユニット１０を介して設けられる真空引きラインで、この真空引きライン２９には、電磁弁３０と真空ポンプ３１とが直列に接続された状態で設けられており、真空ポンプ３１の下流側は大気開放されている。そして、３２は真空引きライン２９の真空状態を検出する真空ゲージである。
【００１７】
さらに、３３は希釈用空気Ａのサンプリングラインで、その上流側が希釈用空気導入管３に接続されている。この希釈用空気サンプリングライン３３の下流側には、複数の（図示例では９つ）の電磁弁３４ａ〜３４ｉからなる電磁弁ユニット３４を介して複数の（図示例では３つ）サンプルバッグ３５ａ〜３５ｃが設けられている。そして、希釈用空気サンプリングライン３３の電磁弁ユニット３４の上流側には、その上流側から、流量計３６、ニードルバルブ３７、吸引ポンプ１５と連動して動作するサンプリング用の吸引ポンプ３８が設けられている。
【００１８】
そして、３９はガス分析部で、詳細には図示していないが、このガス分析部３９においては、例えば、ＣＯ、ＴＨＣ、ＮＯｘ等をそれぞれ測定できるように、複数のガス分析計が設けられている。そして、このガス分析部３９には、サンプルバッグ１１ａ〜１１ｃ内の希釈された排ガスＧやサンプルバッグ３５ａ〜３５ｃ内の希釈用空気Ａがサンプルガスとして供給されるとともに、図示例のものでは、配管１を流れる希釈された排ガスＧや希釈用空気導入管３を流れる希釈用空気Ａが直接供給されるようにしてある。
【００１９】
すなわち、図１において、４０はサンプルガスライン９とは独立して設けられるサンプルガスラインで、その上流側はサンプルプローブ４１を介して配管１に接続されている。サンプルプローブ４１は、例えばサンプルガスライン９のサンプリングベンチュリ８より下流側でメインベンチュリ４よりも上流側において配管１に挿入接続されており、下流側は三方電磁弁４２を介してガス分析部３９に接続されている。三方電磁弁４２には、希釈用空気サンプリングライン３３から分岐した希釈用空気サンプリングライン４３が接続されており、三方電磁弁４２を切換え操作することにより、配管１を流れる希釈された排ガスＧまたは希釈用空気導入管３を流れる希釈用空気Ａのいずれかを選択してガス分析部３９に導入できるように構成されている。なお、サンプルプローブ４１の配管１への接続位置は、上記に限られるものではない。
【００２０】
４４はサンプルバッグ１１ａ〜１１ｃ，３５ａ〜３５ｃからガス分析部３９へのガス供給ラインで、その上流側は電磁弁ユニット１０，３４に接続されており、ニードルバルブ４５、吸引ポンプ４６、ライン開閉手段としての電磁弁４７を備えている。また、４８はサンプルバッグ１１ａ〜１１ｃ，３５ａ〜３５ｃにパージガス（例えば清浄な窒素ガスまたはエアー）Ｐを導入するための別のパージガスラインで、その上流側から圧力調整弁４９、圧力計５０、ライン開閉手段としての電磁弁５１が設けられるとともに、その下流側は真空引きライン２９に接続され、さらに、電磁弁ユニット１０，３４に接続されている。なお、５３はパージガスライン４８に電磁弁５２を介して設けられる真空スイッチである。
【００２１】
次に、上記構成の排ガス測定装置におけるパージの手順の一例について説明する。
（１）まず、サンプルガスライン９の最上流に位置する電磁弁１２、下流側の電磁弁４７，５１，５２および電磁弁ユニット３４の電磁弁３４ｄ〜３４ｉを閉じて外部とは遮断された状態にする。そして、パージガスライン１９の電磁弁２７，２４、電磁弁ユニット１０の全ての電磁弁１０ａ〜１０ｉおよび真空引きライン２９の電磁弁３０の全てを開く。この状態で、真空引きライン２９の真空ポンプ３１を動作させる。これにより、パージガスライン１９には、大量のパージガスＰが導入され、このパージガスＰは、ニードルバルブ２６、電磁弁２７、２４を経てサンプルガスライン９に供給され、前記パージガスＰによってサンプルガスライン９内が掃気される。この掃気時間は任意に設定される。
【００２２】
（２）次いで、前記掃気の完了後、電磁弁２７を閉じる。これにより、パージガスＰはキャピラリ２８および電磁弁２４を経てサンプルガスライン９に供給される。この場合、サンプルガスライン９へのパージガスＰの流量は、キャピラリ２８によって規制され、きわめて微量である。そして、サンプルガスライン９内はいわば外部と遮断された状態にあり、しかも、その下流側において真空ポンプ３１によって真空引きされているので、内部が負圧状態となっており、真空パージされる。したがって、サンプルガスライン９に導入されたパージガスＰは、流量計１３、フィルタ１４、サンプリングポンプ１５、電磁弁ユニット１０、真空ポンプ３１を経て外部に排出される。特に、サンプリングポンプ１５から電磁弁ユニット１０までのラインには高い圧力の排ガスＧが流れるので、きわめて汚れやすいのであるが、パージガスＰが流れることにより、確実に清浄化される。また、サンプルガスライン９内の圧力は、装置の気密性に応じてレギュレータ２１およびキャピラリ２８によって調整され、リークによる外気の侵入でサンプルガスライン９内が汚染されることを防止する。前記パージガスＰの流量は、例えば、５００ｍＬ／ｍｉｎで、真空パージの時間は、８時間位に設定される。
【００２３】
なお、前記真空パージを行う際、ヒータを動作させてサンプルガスライン９を所定の温度でヒータ加熱するようにしてもよく、このようにした場合、高沸点のＴＨＣなど吸着物の除去が促進されるとともに、真空パージに要する時間を短縮することができる。そして、前記真空パージ中にサンプルガスライン９を所定の温度でヒータ加熱していた場合、パージ終了時には前記ヒータをオフにし、サンプルガスライン９の近傍に設けられている冷却ファン（図示していない）を動作させて、前記加熱された部分を冷却するのが好ましい。
【００２４】
前記真空パージの終了後、電磁弁２７を開くと、パージガスライン１９には、大量のパージガスＰが導入され、これがサンプルガスライン９内を満たすことによりサンプルガスライン９内の圧力が回復し、リークによる外気の侵入でサンプルガスライン９が汚染されことを防止する。その後、全ての電磁弁２７，２４，１０ａ〜１０ｉ，３０が閉じられ、パージが完了する。
【００２５】
上述のように、この発明の排ガス測定装置においては、サンプルガスライン９を真空ポンプ３１によって真空引きし、サンプルガスライン９を負圧にしているので、負圧となった接ガス部の全てから残留物が除去され、サンプルガスライン９内の全ての接ガス部を含む微細部分が確実にパージされる。また、微量のパージガスＰを導入し圧力調整することで、気密性を十分に保つことができないサンプルガスライン９についてもパージをより効率よく行うことができる。
【００２６】
つまり、上記排ガス測定装置においては、サンプルガスライン９をパージする際、サンプルガスライン９に設けられる電磁弁など各種の構成部品の微小空間や、それらを形成している部品における微小穴や、ガスの溜まり部など全ての接ガス部がほぼ均一に負圧状態になるように真空パージしているので、前記微細部に吸着された微小な異物は全て均一に取り除かれて排出される。また、真空パージに際して、サンプルガスライン９には微量のパージガスＰが流れるようにしているので、サンプルガスライン９中の最も汚れた部位をも確実に清浄化することができる。そして、前記真空パージ中においては、装置の気密性に応じてサンプルガスライン９が適度の圧力に調整されていることにより、サンプルガスライン９内への外気のリークによる侵入が防止され、外気による汚染が防止される。
【００２７】
したがって、上記のようにパージされる排ガス測定装置においては、排ガス測定におけるバックグラウンドがほとんどなくなるため、極低濃度といったレベルの排ガス測定を精度よく行わせることができる。
【００２８】
そして、上記排ガス測定装置においては、パージガスＰの消費量がきわめて少なく、メンテナンスに要するコストが低減される。さらに、ラインが複雑で同等のパージ効果を要求される場合には、装置全体の構成がシンプルになるため、組立性やメンテナンス性が向上し、コストダウンが図れる。
【００２９】
なお、上記の実施の形態においては、真空ポンプ３１で真空引きする際に大量のパージガスＰを導入してサンプルガスライン９内を掃気した後、微量のパージガスＰを流すようにしているが、最初から微量のパージガスＰを流しつつ真空引きを行うようにしてもよい。このようにした場合においても、微細部分を十分に清浄することができる。
【００３０】
また、上記実施の形態においては、流量調整手段２３として、電磁弁２７とキャピラリ２８とを並列的に接続したものを用いているが、これに代えて、マスフローコントローラなどの流量制御弁を用いることもできる。
【００３１】
ところで、上述の実施の形態においては、配管１に接続されているサンプルガスライン９とこれに設けられている各部のパージについて説明していたが、この発明はこれに限られるものではなく、希釈用空気Ａのサンプリングライン３３や、ガス分析部３９へのサンプルガスライン４０に対しても、サンプルガスライン９に対する構成と同様の構成を施して、上記と同様のパージを行うようにしてもよい。尤も、希釈用空気Ａのサンプリングライン３３については、サンプルガスライン９ほど汚れることはなく、また、ガス分析部３９へのサンプルガスライン４０については、サンプルガスライン９ほど構成が複雑ではないので、前記パージを行う必要性はサンプルガスライン９に比べて低いと思われる。
【００３２】
つまり、上述の説明から理解されるように、定容量サンプリング装置を用いて希釈された排ガスＧをサンプリングしてサンプルバッグ１１ａ〜１１ｃに貯留する場合、サンプルガスライン９には電磁弁やサンプルバッグを始めとして各種の構成部材が多数用いられている。したがって、このような排ガス測定装置において、この発明は特に有用な効果を発揮するが、前記バッグサンプリングしない場合にも有用な効果を発揮することはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、サンプルラインの構成部材の微小隙間や構成部材の材料における微小穴などを含む全ての接ガス部をも確実にパージすることができるので、極低濃度レベルにおけるガス測定においても所望の測定を行うことができる排ガス測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の排ガス測定装置の構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】  従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
９…サンプルライン、１２…電磁弁、１９…パージガスライン、２３…流量調整手段、３１…真空ポンプ、３９…ガス分析部、４７…電磁弁、５１…電磁弁、Ａ…希釈用空気、Ｇ…排ガス、Ｐ…パージガス。
【図１】
0003779908.tif 000002
【図２】
0003779908.tif 000003