排氣取樣裝置、排氣分析系統(tǒng)和排氣稀釋方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種進(jìn)行多級(jí)稀釋的排氣取樣裝置，能采用可變流量域較小的結(jié)構(gòu)單純的流量控制機(jī)構(gòu)使系統(tǒng)整體簡(jiǎn)單化，并且相比以往可以提高排氣的稀釋率的精度，所述排氣取樣裝置中在作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋流道中的第n稀釋器中的稀釋率為R時(shí)，在作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋流道中的各稀釋器中的稀釋率分別實(shí)質(zhì)上成為R+1。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
排氣取樣裝置、排氣分析系統(tǒng)和排氣稀釋方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及具備多級(jí)稀釋流道的通過(guò)多級(jí)稀釋來(lái)稀釋排氣的排氣取樣裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]例如測(cè)定排氣所含的具有規(guī)定的粒徑的顆粒狀物質(zhì)(以下也稱(chēng)PM)的量時(shí)，以較大的稀釋率稀釋排氣，并使稀釋排氣以規(guī)定的流量通過(guò)過(guò)濾器。
[0003]稀釋率越大，則流入稀釋器的稀釋空氣的流量誤差和在稀釋器取得的排氣的流量誤差的影響越容易表現(xiàn)在稀釋率的精度中。因此，只具備1級(jí)稀釋流道的排氣取樣裝置，在稀釋率變大時(shí)，難以按期望的精度稀釋排氣。
[0004]為解決這種問(wèn)題，公開(kāi)有專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的具備2級(jí)稀釋流道的排氣取樣裝置。所述裝置在第1級(jí)稀釋流道中以稀釋率R1稀釋排氣，在第2級(jí)稀釋流道中取得在第1級(jí)稀釋流道稀釋后的稀釋排氣的一部分，進(jìn)一步以稀釋率R2進(jìn)行稀釋。各稀釋流道分別具備用以控制流入的稀釋空氣的流量的稀釋空氣流量控制器，以及控制流出的稀釋排氣的流量的稀釋排氣流量控制器，通過(guò)用合計(jì)四個(gè)流量控制器分別控制四個(gè)流量，以期望的稀釋率R對(duì)排氣進(jìn)行稀釋。
[0005]可是，按照專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的排氣取樣裝置，變更最終的稀釋率R時(shí)，為高精度地進(jìn)行排氣的稀釋?zhuān)兏克膫€(gè)流量控制器的控制流量。而后，為了能對(duì)應(yīng)各種稀釋率，考慮不得不加大設(shè)定各流量控制器的可變流量域，因此會(huì)招致系統(tǒng)的大型化和復(fù)雜化。
[0006]此外，本申請(qǐng)
【發(fā)明人】認(rèn)真探討的結(jié)果，首次發(fā)現(xiàn)多級(jí)稀釋的排氣取樣裝置能簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并且相比以往能進(jìn)一步提尚最終級(jí)中的稀釋率的精度。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利公報(bào)專(zhuān)利3054514號(hào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種排氣取樣裝置，能采用可變流量域較小的、結(jié)構(gòu)單純的流量控制機(jī)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)整體，并且相比以往可以提高排氣的稀釋率的精度。
[0011]S卩，本發(fā)明的排氣取樣裝置是具備n級(jí)(n是2以上的自然數(shù))稀釋流道的排氣取樣裝置，第k級(jí)(k是1以上、n以下的自然數(shù))稀釋流道包括:第k取樣管，取得排氣或在第(k一 1) 級(jí)稀釋流道中稀釋后的稀釋排氣;第k稀釋器，利用稀釋空氣稀釋由所述第k取樣管取得的排氣或稀釋排氣;第k稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)，控制流入第k稀釋器的稀釋空氣的流量；以及第k稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)，控制從第k稀釋器流出的稀釋排氣的流量，利用作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)，與流入第n稀釋器的稀釋空氣的流量聯(lián)動(dòng)控制在各級(jí)稀釋流道中由各取樣管取得的排氣或稀釋排氣的流量。
[0012]此外，本發(fā)明的排氣稀釋方法是采用具備n級(jí)(n是2以上的自然數(shù))稀釋流道的排氣取樣裝置的排氣稀釋方法，所述排氣取樣裝置的第k級(jí)(k是1以上、n以下的自然數(shù))稀釋流道包括:第k取樣管，取得排氣或在第(k一 1)級(jí)稀釋流道中稀釋后的稀釋排氣；第k稀釋器，利用稀釋空氣稀釋由所述第k取樣管取得的排氣或稀釋排氣;第k稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)，控制流入第k稀釋器的稀釋空氣的流量；以及第k稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)，控制從第k稀釋器流出的稀釋排氣的流量，所述排氣稀釋方法的特征在于，具備如下工序:通過(guò)利用作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)變更流入第n稀釋器的稀釋空氣的流量，控制在各級(jí)稀釋流道中由各取樣管取得的排氣或稀釋排氣的流量。
[0013]按照上述構(gòu)成，例如變更稀釋率時(shí)，利用作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)僅變更流入第n稀釋器的稀釋空氣的量，就可以聯(lián)動(dòng)控制在各級(jí)稀釋流道取得的排氣或稀釋排氣的流量，因此僅用第n級(jí)稀釋流道中的一個(gè)變更作業(yè)或調(diào)節(jié)作業(yè)就可以一齊變更各級(jí)稀釋流道中的稀釋率。因此，省略了以往需要的用于調(diào)整在各級(jí)稀釋流道中取得的排氣或稀釋排氣的量的機(jī)構(gòu)等，能簡(jiǎn)化系統(tǒng)整體。
[0014]此外，僅控制第n級(jí)稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)就能使例如在各級(jí)取得的排氣或稀釋排氣的流量一致，因而也易于均等分配各級(jí)稀釋流道中的稀釋率。因此，防止了特定的稀釋流道中的稀釋率過(guò)大，能夠使各稀釋流道中的流量誤差的影響不易表現(xiàn)在稀釋率中，在希望整體上達(dá)到較大稀釋率的情況下，相比以往也能提高精度。
[0015]為了使各級(jí)稀釋流道中的稀釋率容易一致、使流量誤差的影響不易表現(xiàn)在稀釋率中、并且整體上能高精度達(dá)成較大的稀釋率，優(yōu)選以使在各級(jí)稀釋流道中由各取樣管取得的排氣或稀釋排氣的流量全部成為實(shí)質(zhì)上相同流量的方式進(jìn)行控制。
[0016]為了使在各稀釋流道中取得的排氣或稀釋排氣的流量成為準(zhǔn)確相同值、使各流道中的稀釋率成為實(shí)質(zhì)上相同值，優(yōu)選在作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋流道中的第n稀釋器中的稀釋率為R時(shí)，作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋流道中的各稀釋器中的稀釋率分別實(shí)質(zhì)上成為(R+1)。
[0017]這里，“作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋流道中的各稀釋器中的稀釋率分別實(shí)質(zhì)上成為(R+1)”是如下概念:不僅是第n級(jí)以外的各稀釋流道中的稀釋率準(zhǔn)確一致于(R+1)的情況，還包含在規(guī)定的容許差的范圍內(nèi)一致的情況。例如，第n級(jí)以外的稀釋流道中的稀釋率只要進(jìn)入相對(duì)于(R+1)的正負(fù)20%的范圍內(nèi)即可。
[0018]按照上述構(gòu)成特別是在稀釋率R大時(shí)，作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的稀釋流道的稀釋率全部一致于R+1，或者在規(guī)定的容許差內(nèi)一致，并且與作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋流道的稀釋率R成為大體相等的值，所以能使全部稀釋流道的稀釋率大體一致。[〇〇19]因此，能夠使流入各稀釋流道的稀釋空氣的流量和流入各稀釋流道的排氣或稀釋排氣的流量成為大體相同流量，因此能夠僅通過(guò)某一稀釋流道，在不進(jìn)行大幅稀釋的情況下，能使流量誤差對(duì)稀釋率的影響達(dá)到最小。因此，能使排氣取樣裝置整體的稀釋率的精度達(dá)到最尚。
[0020]為了在作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋流道中的稀釋率為R時(shí)，使第n級(jí)以外的稀釋流道中的稀釋率更準(zhǔn)確地一致于R+1，并且作為排氣取樣裝置整體能高精度達(dá)成較大的稀釋率，優(yōu)選在作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋流道中流入各稀釋器的稀釋空氣的流量，與在全部各稀釋流道中從各稀釋器經(jīng)由各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)流出的稀釋排氣的流量分別成為實(shí)質(zhì)上相同流量。[0021 ]這里的“實(shí)質(zhì)上”的用詞包含規(guī)定的容許范圍，意味著第n級(jí)以外的各稀釋空氣的流量、全級(jí)中的稀釋排氣的流量一致于相對(duì)某基準(zhǔn)流量的正負(fù)20%的范圍。
[0022]按照上述構(gòu)成，注意第n級(jí)以外的稀釋流道的一個(gè)時(shí)，由于稀釋空氣和稀釋排氣的流量平衡，所以從前1級(jí)的稀釋流道流入的稀釋排氣的流量與向后1級(jí)的稀釋流道流出的流量相等。即，在作為最終級(jí)的第n級(jí)中從第n取樣管取得的流量，與在第n以外的稀釋流道中經(jīng)由取樣管取得的排氣或稀釋排氣的流量大體相等。在作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋流道中從第n — 1級(jí)取得的稀釋排氣的流量，由用第n稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的稀釋排氣的流量、與用第n稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的稀釋空氣的流量的差決定。
[0023]因此，通過(guò)僅變更一個(gè)用第n稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的稀釋空氣的流量，就能使從第n級(jí)以外的稀釋流道取得的稀釋排氣的流量變化一致，進(jìn)而使稀釋率變化一致。
[0024]S卩，即使排氣取樣裝置具備多個(gè)流量控制機(jī)構(gòu)，通過(guò)僅調(diào)整用第n級(jí)的第n稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的稀釋空氣的流量，就能使各級(jí)的稀釋率一致成為大體相同值，并變更為另一稀釋率。因此，本發(fā)明的排氣取樣裝置盡管調(diào)整的流量?jī)H為一個(gè)，但也能將原始的排氣以任意的稀釋率尚精度稀釋。
[0025]為了使排氣取樣裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、并且使第n級(jí)以外的各稀釋流道中流入的稀釋空氣的流量及其精度容易一致以提高各稀釋流道中的稀釋率的精度，優(yōu)選在作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋流道中，各稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)使流入各稀釋器的稀釋空氣的流量分別成為實(shí)質(zhì)上相同流量。
[0026]這里，“各稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)使流入各稀釋器的稀釋空氣的流量分別成為實(shí)質(zhì)上相同流量”是如下概念:不僅是使流入各稀釋器的稀釋空氣的流量準(zhǔn)確一致于相同值的情況，也包含相對(duì)于基準(zhǔn)的稀釋空氣流量、在正負(fù)20 %的范圍內(nèi)一致的情況。
[0027]為了使在各稀釋流道中由各取樣管取得的排氣或稀釋排氣的流量能夠一致，實(shí)現(xiàn)使構(gòu)成排氣取樣裝置的部件的共通化，從而能進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，優(yōu)選在作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋流道中，各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)使從各稀釋器經(jīng)由各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)流出的稀釋排氣的流量分別成為實(shí)質(zhì)上相同流量。
[0028]這里，“各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)使從各稀釋器經(jīng)由各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)流出的稀釋排氣的流量分別成為實(shí)質(zhì)上相同流量”是如下概念:不僅是使從各稀釋器流出的稀釋排氣的流量準(zhǔn)確一致于相同值的情況，還包含相對(duì)于基準(zhǔn)的稀釋排氣流量、在正負(fù) 20 %的范圍內(nèi)一致的情況。
[0029]為了使用以較大的稀釋率稀釋后的稀釋排氣高精度地進(jìn)行例如PM的測(cè)定等測(cè)定， 優(yōu)選作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋流道還具備過(guò)濾器，在第n稀釋器稀釋后的稀釋排氣通過(guò)所述過(guò)濾器。
[0030]為了利用即使作為最終級(jí)的第n級(jí)以外不取較大的流量的可變區(qū)域也能變更為任意的稀釋率，使第n級(jí)以外的稀釋流道的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單化，優(yōu)選作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)和稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)，由臨界流量節(jié)流孔或臨界流量文丘里構(gòu)成。[〇〇31]作為排氣取樣裝置為了在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)的同時(shí)，各級(jí)稀釋率在大體一致的情況下能變更為任意的值，優(yōu)選只有作為最終級(jí)的第n級(jí)的第n稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)能變更所控制的流量，作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)和全級(jí)的各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)控制的流量固定為一個(gè)流量。
[0032]為了使分析器的輸出不飽和且能準(zhǔn)確測(cè)定例如排氣所含的PM等顆粒狀物質(zhì)的量和濃度，優(yōu)選采用排氣分析系統(tǒng)，所述排氣分析系統(tǒng)具備本發(fā)明的排氣取樣裝置和分析器， 所述分析器導(dǎo)入由作為所述最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)稀釋后的稀釋排氣， 并分析稀釋排氣。
[0033]按照本發(fā)明的排氣取樣裝置，可以使各級(jí)稀釋流道中的稀釋率一致為大體相等， 各稀釋流道中設(shè)置的流量控制機(jī)構(gòu)導(dǎo)致的流量誤差的影響不易表現(xiàn)在稀釋率中。因此，即使在以較大的稀釋率稀釋排氣時(shí)，在作為最終級(jí)的第n級(jí)中也能夠容易得到以期望的精度稀釋后的稀釋排氣。而且，由于各級(jí)稀釋率一致，所以各稀釋流道上設(shè)置的流量控制機(jī)構(gòu)不必具有非常大的可變流量域，能夠僅僅共同使用例如只能進(jìn)行固定流量的控制的臨界流量節(jié)流孔和臨界流量文丘里等結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的裝置，從而可以使排氣取樣裝置整體的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。【附圖說(shuō)明】[〇〇34]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的排氣取樣裝置和排氣分析系統(tǒng)的示意圖。
[0035]圖2是具體表示同實(shí)施方式中的排氣取樣裝置的示意圖。[〇〇36]圖3是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的排氣取樣裝置的控制部的結(jié)構(gòu)的功能框圖。[〇〇37] 附圖標(biāo)記說(shuō)明[〇〇38]200排氣分析系統(tǒng)[〇〇39]100排氣取樣裝置
[0040] D(k)稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)[0041 ] S(k)取樣管[〇〇42]T(k)稀釋器(稀釋通道)[〇〇43] E(k)稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)
[0044]C控制部
[0045]C1整體稀釋率接收部
[0046]C2設(shè)定流量計(jì)算部[〇〇47]C3流量設(shè)定部【具體實(shí)施方式】[〇〇48]參照?qǐng)D1和圖2說(shuō)明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的排氣分析系統(tǒng)200和排氣取樣裝置100。 [〇〇49]如圖1所示，本實(shí)施方式的排氣取樣裝置100構(gòu)成測(cè)定排氣所含的具有規(guī)定的粒徑的顆粒狀物質(zhì)(以下也稱(chēng)PM)的量的排氣分析系統(tǒng)200的一部分。更具體而言，例如針對(duì)在底盤(pán)測(cè)功機(jī)101上試驗(yàn)行駛的車(chē)輛V的排氣管上安裝的安裝管，所述排氣取樣裝置100的取樣管S從所述安裝管的側(cè)面向內(nèi)部插入。而后，用所述取樣管S對(duì)從車(chē)輛V排出的原始排氣的一部分取樣，并由所述排氣取樣裝置1〇〇稀釋到規(guī)定的濃度。由所述排氣取樣裝置1〇〇稀釋后的稀釋排氣被導(dǎo)入分析器102進(jìn)行排氣的分析。本實(shí)施方式的分析器102測(cè)定顆粒狀物質(zhì)的量，其他的分析器102也可以測(cè)定NOx、CO、C02、THC等的量和濃度。
[0050]所述排氣取樣裝置100如圖2所示將排氣多級(jí)稀釋為適于測(cè)定排氣所含的PM的量的濃度。即，所述排氣取樣裝置100具有n級(jí)(n是2以上的自然數(shù))稀釋流道DL，通過(guò)在各稀釋流道DL中重復(fù)排氣或稀釋排氣的稀釋、稀釋排氣的分流，階段性地稀釋排氣。[〇〇51]各稀釋流道DL具有基本大體相同結(jié)構(gòu)。即，第k級(jí)(k是1以上、n以下的自然數(shù))稀釋流道DL具備:取得排氣或稀釋排氣的第k取樣管S;由稀釋空氣稀釋從所述第k取樣管S取得的排氣或稀釋排氣的第k稀釋器T;控制流入第k稀釋器T的稀釋空氣的流量的第k稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D;以及控制從第k稀釋器T流出的稀釋排氣的流量的第k稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E。另外，在以下的說(shuō)明中區(qū)別說(shuō)明各級(jí)結(jié)構(gòu)要素才能容易理解時(shí)，如DL(k)、D(k)、S(k)、T (k)所述，對(duì)第k級(jí)的結(jié)構(gòu)要素的附圖標(biāo)記分別標(biāo)注表示級(jí)數(shù)的序號(hào)。
[0052]第1級(jí)稀釋流道DL中的第一取樣管S(l)用于取得排氣，第1級(jí)以外的第k級(jí)稀釋流道DL(k)中的第k取樣管S(k)，取得在第(k 一 1)級(jí)稀釋流道DL(k — 1)中稀釋后的稀釋排氣。 [〇〇53] 所述稀釋器T是呈筒狀的稀釋通道，從上游端流入通過(guò)了所述稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D的稀釋空氣，下游端與所述稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E連接。所述取樣管S的下游端在所述稀釋器T內(nèi)的上游側(cè)開(kāi)口，使排氣或從前一級(jí)稀釋流道DL取得的稀釋后的稀釋排氣流入。 另一方面，在最終級(jí)的第n級(jí)以外的稀釋流道DL中，構(gòu)成下一級(jí)稀釋流道DL的取樣管S的上游端，在所述稀釋器T內(nèi)的下游側(cè)開(kāi)口，使稀釋后的稀釋排氣的一部分分流到下一稀釋流道 DL。未分流到下一稀釋流道DL的稀釋排氣通過(guò)所述稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E向稀釋器T的外部排出。[〇〇54]第n級(jí)以外的稀釋流道DL的稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D，分別是流過(guò)實(shí)質(zhì)上相同流量的臨界流量節(jié)流孔或臨界流量文丘里。此外，第n級(jí)稀釋流道DL(n)的稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n)，能夠適當(dāng)變更稀釋空氣的流量。
[0055]此外，全部稀釋流道DL的稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E，在本實(shí)施方式中分別是流過(guò)實(shí)質(zhì)上相同流量的臨界流量節(jié)流孔或臨界流量文丘里。另外，各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E的下游與栗等未圖示的抽取源連接。[〇〇56]進(jìn)而，最終級(jí)的第n級(jí)稀釋流道DL(n)在稀釋器T(n)的下游端和稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E(n)之間，設(shè)置使稀釋排氣通過(guò)的過(guò)濾器F，并由所述過(guò)濾器F捕集排氣所含的PM，通過(guò)測(cè)定其黑色度等來(lái)測(cè)定PM的含有量。[〇〇57]接著對(duì)于流過(guò)各稀釋流道DL的氣體的流量，在對(duì)最終級(jí)的第n級(jí)稀釋流道DL中的各氣體的流量進(jìn)行說(shuō)明之后，對(duì)第n級(jí)以外的稀釋流道DL中的各氣體的流量進(jìn)行說(shuō)明。 [〇〇58]在第n級(jí)稀釋流道DL(n)中，稀釋排氣不被分流、而全部經(jīng)由第n稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E(n)從第n稀釋器T(n)向外部排出，所以由第n稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E(n)控制的稀釋排氣的流出的流量Qew，與由第n稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n)控制的稀釋空氣的流入的流量Qd(h)的流量差，成為由第n取樣管S(n)從第(n — 1)稀釋流道DL(n— 1)取得的稀釋排氣的流量Qs(n)。
[0059]BP，可以表示為:Qs(n) = QE(n) —QD(n) ? ? ? (1)
[0060]此外，第n稀釋流道DL中的稀釋率R從其定義可以表示為:
[0061]R=(Qs(n)+QD(n))/Qs(n)=QE(n)/Qs(n) ? ? ? (2)
[0062]這里，通過(guò)第n稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E(n)的稀釋排氣的流量QE(n)，以例如滿足美國(guó)制定的排氣測(cè)定規(guī)程等的方式來(lái)設(shè)定。在本實(shí)施方式中被設(shè)定為，作為為了測(cè)定PM而應(yīng)通過(guò)所述過(guò)濾器F的流量而規(guī)定的流量。
[0063]接著說(shuō)明第n級(jí)以外的第k級(jí)的稀釋流道DL(k)中的各氣體的流量。[〇〇64]設(shè)由第k稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D控制的稀釋空氣的流量為QD(k)，由第k取樣管S (k)從第(k一 1)稀釋流道DL(k — 1)取得的排氣或稀釋排氣的流量為Qs(k)，由第k取樣管S分流的稀釋排氣的流量為Qs(k+1)，經(jīng)由第k稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E(k)向外部排出的稀釋排氣的流量為QE(k)時(shí)，流入第k稀釋器T(k)的流量和流出的流量相等，所以可以表示如下。
[0065] QD(k)+Qs(k) = Qs(k+i)+QE(k) ? ? ? (3)[〇〇66]此外，第k稀釋流道DL(k)中的稀釋率為X(k)時(shí)，從稀釋率的定義可以表示如下。
[0067]X(k) = (Qs(k)+QD(k))/Qs(k) ? ? ? (4)
[0068]這里，本實(shí)施方式中，將在第n級(jí)以外的第k稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(k)控制下流入的稀釋空氣的流量QD(k)與全部的經(jīng)由稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E(k)流出的稀釋排氣的流量QE(k)，設(shè)定為和從第n級(jí)稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E(n)流出的稀釋排氣的流量QE(n)相同流量。[〇〇69]S卩，在第n級(jí)以外的稀釋流道DL(k)中，由于稀釋空氣的流量QD(k)與稀釋排氣通過(guò)第k稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E(k)向外部流出的流量QE(k)等于QE(n)，因此公式⑶可變形如下。
[0070] Qs(k) = Qs(k+i) ? ? ? (5)[〇〇71]即，由全部取樣管S取得的排氣或稀釋排氣的流量相等，且成為在第n級(jí)稀釋流道 DL(n)中取得的稀釋排氣的流量Qs(n)。這里，在第n級(jí)中取得的稀釋排氣的流量Qs(n)，可以通過(guò)變更由第n稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n)實(shí)現(xiàn)的流入的稀釋空氣的流量QD(n)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 而后，從公式(5)可知，僅變更流入第n級(jí)的稀釋空氣的流量QD(n)，在各級(jí)取得的排氣或稀釋排氣的流量Qs(k)也可以被聯(lián)動(dòng)控制為和在第n級(jí)取得的稀釋排氣的流量Qs(n)相同。如果換種說(shuō)法，本實(shí)施方式通過(guò)將除了第n級(jí)稀釋空氣的流量QD(n)的各級(jí)稀釋空氣的流量QD(k)和全級(jí)中的流出的稀釋排氣的流量QE(k)設(shè)定為相同流量，可以與從第n稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D (n)流入第n稀釋器T(n)的稀釋空氣的流量QD(n)聯(lián)動(dòng)控制在各級(jí)稀釋流道DL(k)中由各取樣管S(k)取得的排氣或稀釋排氣的流量Qs(k)。[〇〇72]如上所述，由于第k級(jí)稀釋空氣的流量QD(k)被控制為和第n級(jí)稀釋排氣的流量QE(n) 相同流量，流量式(4)所示的第n級(jí)以外的第k級(jí)稀釋流道DL中的稀釋率X改寫(xiě)如下。
[0073]X(k) = (Qs(n)+QE(n))/Qs(n) ? ? ? (6)
[0074]進(jìn)而從公式(2)和公式(6)可以導(dǎo)出:
[0075]x(k)=R+l ? ? ? (7)
[0076]這樣，本實(shí)施方式通過(guò)使由第n級(jí)稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n)以外的全部流量控制機(jī)構(gòu)控制的流量一致成為QE(n)，可以使第n級(jí)以外的各稀釋流道DL中的稀釋率一致成為R + 1 〇
[0077]此外，從公式(1)、(2)可知，如果從第n級(jí)稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n)流入的稀釋空氣的流量QD(n)設(shè)為比QE(n)略小的流量，則第n級(jí)稀釋流道DL(n)中的稀釋率成為足夠大的值，從而可以使第n級(jí)稀釋流道DL的稀釋率R和第n級(jí)以外的各稀釋流道DL的稀釋率R+1—致成為大體相同值。
[0078]如上所述，本實(shí)施方式的排氣取樣裝置100使由第n級(jí)稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n) 以外的流量控制機(jī)構(gòu)控制的流量一致成為通過(guò)過(guò)濾器F的稀釋排氣流量QE(n)，所以可以使各稀釋流道DL中的稀釋率一致成為大體相同值，可以階段性地進(jìn)行稀釋。
[0079]而且，在各稀釋流道DL中，排氣或稀釋排氣以低稀釋率一點(diǎn)一點(diǎn)被稀釋?zhuān)约词沽鬟^(guò)各稀釋流道DL的流體的流量產(chǎn)生誤差，其影響也難以表現(xiàn)在各稀釋流道DL中的各稀釋率R+1或R中。
[0080]因此，即使在希望將排氣取樣裝置100整體的稀釋率Y設(shè)為較大的值時(shí)，也能高精度進(jìn)行稀釋。
[0081]此外，希望將排氣取樣裝置100整體的稀釋率Y變更為另一值時(shí)，通過(guò)僅變更由第n 稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n)控制的稀釋空氣的流量QD(n)，就可以自動(dòng)均等分配各稀釋流道 DL(k)中的稀釋率。因此，相對(duì)于以往希望變更稀釋率時(shí)分別對(duì)各稀釋流道DL中設(shè)置的流量控制機(jī)構(gòu)變更流量設(shè)定，本實(shí)施方式的排氣取樣裝置100通過(guò)僅變更一個(gè)流量控制機(jī)構(gòu)的流量設(shè)定，就可以使各稀釋流道DL的稀釋率一致，并且整體上高精度實(shí)現(xiàn)高稀釋率下的稀釋。[〇〇82]進(jìn)而，本實(shí)施方式的排氣取樣裝置100中，具有較大可變流量域的流量控制機(jī)構(gòu)僅僅是第n級(jí)稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n)，其他的流量控制機(jī)構(gòu)可以采用固定流量的相同形式的流量控制機(jī)構(gòu)。因此，排氣取樣裝置100采用的多個(gè)流量控制機(jī)構(gòu)可以結(jié)構(gòu)相同，可以在保證稀釋率精度的情況下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化。[〇〇83]接著說(shuō)明其他實(shí)施方式。[〇〇84]上述實(shí)施方式說(shuō)明了具備n級(jí)稀釋流道DL的排氣取樣裝置100,本發(fā)明還可以構(gòu)成為具備2級(jí)以上的稀釋流道DL的排氣取樣裝置100。此外，雖然僅在最終級(jí)的第n級(jí)中進(jìn)行排氣的測(cè)定，但是也可以在中間級(jí)的稀釋流道DL中設(shè)置排氣測(cè)定器進(jìn)行排氣測(cè)定。各流量控制機(jī)構(gòu)不限于臨界流量節(jié)流孔和臨界流量文丘里，可以采用組合質(zhì)量流控制器和流量控制閥控制器的機(jī)構(gòu)。此外，在第n級(jí)以外的稀釋流道DL中，由稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D實(shí)現(xiàn)的稀釋空氣的流量QD(k)、由稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E實(shí)現(xiàn)的稀釋排氣的流量QE(k)可以設(shè)定為不同的值，并且第n級(jí)稀釋流道DL(n)中的稀釋率為R時(shí)，可以使第n級(jí)以外的稀釋流道中的稀釋率一致成為R+1。[〇〇85]上述實(shí)施方式說(shuō)明了第n級(jí)以外的各稀釋流道DL中的稀釋率一致成為R+1的情況， 各稀釋流道DL中的稀釋率也可以一致成為實(shí)質(zhì)上相同值。例如即使以稀釋率R+1作為基準(zhǔn)、 在正負(fù)20%以?xún)?nèi)一致，也能夠以高稀釋率、高精度對(duì)排氣進(jìn)行稀釋。另外，更優(yōu)選以稀釋率R +1作為基準(zhǔn)、在正負(fù)10%或5%以?xún)?nèi)一致。
[0086]此外，由第n級(jí)以外的各稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D控制的稀釋空氣的流量，可以相對(duì)某基準(zhǔn)流量Qdr在正負(fù)20 %以?xún)?nèi)的范圍一致。更優(yōu)選由第n級(jí)以外的各稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D實(shí)現(xiàn)的流量只要相對(duì)基準(zhǔn)流量Qdr在正負(fù)10 %或5 %以?xún)?nèi)一致即可。
[0087]進(jìn)而，第n級(jí)以外的稀釋空氣的流量QD(k)、經(jīng)由稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E排出的稀釋排氣的流量QE(k)可以不是嚴(yán)格的相同值。
[0088]由各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)E控制的稀釋排氣的流量可以相對(duì)基準(zhǔn)的流量QER在規(guī)定的范圍內(nèi)一致。例如可以相對(duì)基準(zhǔn)的流量Qer在正負(fù)20 %的范圍內(nèi)一致，更優(yōu)選相對(duì)流量 Qer在正負(fù)10%或5%以?xún)?nèi)一致。[〇〇89]此外，如圖3所示所述排氣取樣裝置100還可以具備控制部C，所述控制部C接收作為整體達(dá)成的稀釋率Y，為實(shí)現(xiàn)所述稀釋率Y變更第n級(jí)稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n)的流量設(shè)定。
[0090]所述控制部C由具備CPU、存儲(chǔ)器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、輸入輸出裝置等的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)， 至少發(fā)揮整體稀釋率接收部C1、設(shè)定流量計(jì)算部C2、流量設(shè)定部C3的功能。
[0091]所述整體稀釋率接收部C1從用戶(hù)的輸入等接收排氣取樣裝置100整體應(yīng)達(dá)成的稀釋率Y，并將該值向所述設(shè)定流量計(jì)算部C2輸出。
[0092]所述設(shè)定流量計(jì)算部C2根據(jù)接收的整體的稀釋率Y，計(jì)算第n稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D(n)應(yīng)設(shè)定的設(shè)定流量。如上述實(shí)施方式所述，第n級(jí)稀釋流道DL中的稀釋率為R時(shí)，第n 級(jí)以外的稀釋流道DL的稀釋率是R+1，因此排氣取樣裝置100整體的排氣的稀釋率Y為Y = R (R+l)^1，或R如果足夠大則作為近似值可以是Y與Rn。所述設(shè)定流量計(jì)算部C2根據(jù)上式中的某一個(gè)，計(jì)算第n級(jí)的稀釋率R。而且，由于應(yīng)流過(guò)過(guò)濾器F的流量QE(n)由試驗(yàn)規(guī)程預(yù)先決定， 所以所述設(shè)定流量計(jì)算部C2從算出的稀釋率R和流量QE(n)計(jì)算必要的第n級(jí)的稀釋空氣的流量QD(n)，并將所述值作為設(shè)定流量。
[0093]所述流量設(shè)定部C3把所述設(shè)定流量計(jì)算部C2計(jì)算出的Qdw在第n級(jí)稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D中作為目標(biāo)值設(shè)定。這里，流量設(shè)定部C3僅變更多個(gè)流量控制機(jī)構(gòu)中第n級(jí)稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)D的設(shè)定流量。
[0094]按照上述構(gòu)成，根據(jù)用戶(hù)輸入的整體的稀釋率Y，可以使排氣取樣裝置100自動(dòng)以最高精度進(jìn)行稀釋的方式工作。
[0095]另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，可以實(shí)施各種實(shí)施方式的變形和組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種排氣取樣裝置，是具備n級(jí)稀釋流道的排氣取樣裝置，n是2以上的自然數(shù)，所述 排氣取樣裝置的特征在于，第k級(jí)稀釋流道包括:第k取樣管，取得排氣或在第k 一 1級(jí)稀釋流道中稀釋后的稀釋排氣；第k稀釋器，利用稀釋空氣稀釋由所述第k取樣管取得的排氣或稀釋排氣；第k稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)，控制流入第k稀釋器的稀釋空氣的流量；以及第k稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)，控制從第k稀釋器流出的稀釋排氣的流量，其中的k是1以上、n以下的自然數(shù)，利用作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)，與流入第n稀釋器的稀釋空氣的流 量聯(lián)動(dòng)控制在各級(jí)稀釋流道中由各取樣管取得的排氣或稀釋排氣的流量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，以使在各級(jí)稀釋流道中由各取樣 管取得的排氣或稀釋排氣的流量全部成為實(shí)質(zhì)上相同流量的方式進(jìn)行控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，在作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋流 道中的第n稀釋器中的稀釋率為R時(shí)，作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋流道中的各稀釋器 中的稀釋率分別實(shí)質(zhì)上成為R+1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，在作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各 稀釋流道中流入各稀釋器的稀釋空氣的流量，與在全部各稀釋流道中從各稀釋器經(jīng)由各稀 釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)流出的稀釋排氣的流量分別成為實(shí)質(zhì)上相同流量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，在作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各 稀釋流道中，各稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)使流入各稀釋器的稀釋空氣的流量分別成為實(shí)質(zhì)上 相同流量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，在作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各 稀釋流道中，各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)使從各稀釋器經(jīng)由各稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)流出的 稀釋排氣的流量分別成為實(shí)質(zhì)上相同流量。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋流道 還具備過(guò)濾器，在第n稀釋器稀釋后的稀釋排氣通過(guò)所述過(guò)濾器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀 釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)和稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)，由臨界流量節(jié)流孔或臨界流量文丘里構(gòu) 成。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置，其特征在于，只有作為最終級(jí)的第n級(jí)的第n稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)能變更所控制的流量，作為最終級(jí)的第n級(jí)以外的各稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)和全級(jí)的各稀釋排氣流量控制機(jī) 構(gòu)控制的流量固定為一個(gè)流量。10.—種排氣分析系統(tǒng)，其特征在于包括:權(quán)利要求1所述的排氣取樣裝置；以及分析器，導(dǎo)入由作為所述最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)稀釋后的稀釋排氣， 并分析稀釋排氣。11.一種排氣稀釋方法，是采用具備n級(jí)稀釋流道的排氣取樣裝置的排氣稀釋方法，n是 2以上的自然數(shù)，所述排氣取樣裝置的第k級(jí)稀釋流道包括:第k取樣管，取得排氣或在第k一1級(jí)稀釋流道中稀釋后的稀釋排氣;第k稀釋器，利用稀釋空氣稀釋由所述第k取樣管取得的 排氣或稀釋排氣;第k稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)，控制流入第k稀釋器的稀釋空氣的流量；以及 第k稀釋排氣流量控制機(jī)構(gòu)，控制從第k稀釋器流出的稀釋排氣的流量，其中的k是1以上、n 以下的自然數(shù)，所述排氣稀釋方法的特征在于，具備如下工序:通過(guò)利用作為最終級(jí)的第n級(jí)的稀釋空氣流量控制機(jī)構(gòu)變更流入第n稀 釋器的稀釋空氣的流量，控制在各級(jí)稀釋流道中由各取樣管取得的排氣或稀釋排氣的流量。
【文檔編號(hào)】G01N1/22GK105987831SQ201610143187
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月14日
【發(fā)明人】大槻喜則
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社堀場(chǎng)制作所