JP2590385B2 - Sample gas sampling device - Google Patents
Sample gas sampling deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、各種自動車の排出ガス中の悪臭物質、特
に吸着性の高い試料ガスのサンプリング装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for sampling a malodorous substance in exhaust gas of various automobiles, in particular, a sample gas having high adsorptivity.
自動車から排出される排気ガス中の有害成分を測定す
る技術として所謂CVS法がある。このCVS法とは第４図に
示すように、モータ30を用いてファン31を廻し、空気取
り入れ口32から希釈用空気を取り入れると共に自動車テ
ールパイプ34から排気ガスを引き入れ、先ず空気フィル
タ33から取り入れた希釈空気をポンプ36により粒子フィ
ルタ35を通して希釈空気試料バッグ37に校正用として集
め、続いて自動車テールパイプ34から引き入れた排気ガ
スを熱交換器40で一定温度とした後容積型ポンプ42によ
りフィルタ41を通し希釈された排気ガスを排気試料バッ
グ43に集めて分析する方法である。この図で、39と45は
電磁弁、38と44は流量計である。There is a so-called CVS method as a technique for measuring harmful components in exhaust gas emitted from automobiles. As shown in FIG. 4, the CVS method uses a motor 30 to rotate a fan 31 to take in dilution air from an air intake port 32, draw in exhaust gas from an automobile tail pipe 34, and first take in air from an air filter 33. The diluted air is collected by a pump 36 through a particle filter 35 into a diluted air sample bag 37 for calibration, and then the exhaust gas drawn from the automobile tail pipe 34 is heated to a constant temperature by a heat exchanger 40 and then filtered by a positive displacement pump 42. This is a method of collecting and analyzing the exhaust gas diluted by passing through the exhaust sample bag 43 through the exhaust sample bag 43. In this figure, 39 and 45 are solenoid valves, and 38 and 44 are flow meters.
上記する従来のCVS法のような排気ガス分析装置では
排気ガスを試料バッグに集めてサンプリングするため、
吸着性のあるガス例えば炭化水素類、アルデヒド類、ア
ルコール類等は試料バッグに吸着し測定出来ないという
欠点があった。また、試料バッグにサンプリングした
後、分析機器に導入する操作を手動で行う必要があり手
間がかかると共に操作中にサンプリングガスが漏れる等
の問題点があった。この発明はかかる課題を解決するた
めになされたものである。In the exhaust gas analyzer such as the above-mentioned conventional CVS method, the exhaust gas is collected in a sample bag and sampled.
Adsorbable gases, such as hydrocarbons, aldehydes, and alcohols, have the drawback that they cannot be measured because they adsorb to the sample bag. In addition, after sampling in the sample bag, it is necessary to manually perform the operation of introducing the sample into the analysis device, which is troublesome, and there is a problem that the sampling gas leaks during the operation. The present invention has been made to solve such a problem.
即ち、この発明は上記する課題を解決するために、試
料ガスのサンプリング装置が、 分岐部を有しガス流量調整弁と該分岐部の背圧を調整
する背圧調整弁及びポンプを配置したガス採取ライン
と、マスフローコントローラを配置し前記ガス採取ライ
ンの分岐部から採取した試料ガスをガス収容タンクへ送
るラインと、前記ガス収容タンク内の圧力を検出する圧
力検出器と該ガス収容タンクを真空引きする真空ポンプ
とを配置したラインと、バルブを配置し一定の内圧に達
した前記ガス収容タンクから試料ガスを分析機器へ送る
ラインとより成ることを特徴とする。That is, according to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a sample gas sampling device includes a gas flow control valve having a branch, a gas flow control valve, a back pressure control valve for controlling the back pressure of the branch, and a pump. A collection line, a line in which a mass flow controller is arranged and a sample gas collected from a branch of the gas collection line is sent to a gas storage tank, a pressure detector for detecting pressure in the gas storage tank, and the gas storage tank is evacuated. A line in which a vacuum pump for drawing is arranged, and a line in which a valve is arranged to send a sample gas from the gas storage tank reaching a certain internal pressure to an analyzer.
上記、、による手段を、添付した第１図のライ
ンの記号を付して説明すると 次のように動作する。The above means will be described with reference to the attached line symbols in FIG.
先ず、スイッチボタンを押してスタート信号を「ON」
とすると、ポンプが作動してガス取り入れ口よりガスが
ガス採取ラインＡに導入される。また、ラインＤの真空
ポンプも作動して、ガス収容球形タンク内をほぼ真空と
する。First, press the switch button to turn on the start signal.
Then, the pump operates to introduce gas into the gas sampling line A from the gas intake. Further, the vacuum pump in the line D is also operated to make the inside of the gas storage spherical tank substantially vacuum.
次に、ガス収容球形タンク内がほぼ真空となると、排
気ガス採取準備が完了する。準備が完了した後、スター
ト信号によりガス採取ラインＡの分岐部ａから排気ガス
はラインＢを経由してガス収容タンクに採取収容され
る。自動分析計からの準備完了信号を確認した後、ガス
収容タンクの内圧により試料ガスを分析機器へ送るライ
ンＣを介して排気ガスを自動分析計に送り出す。Next, when the inside of the gas storage spherical tank becomes substantially vacuum, preparation for collecting exhaust gas is completed. After the preparation is completed, the exhaust gas from the branch portion a of the gas sampling line A is collected and stored in the gas storage tank via the line B by the start signal. After confirming the preparation completion signal from the automatic analyzer, the exhaust gas is sent out to the automatic analyzer via the line C for sending the sample gas to the analyzer by the internal pressure of the gas storage tank.
排気ガスを自動分析計に送り出したらこのラインＣの
ガス送りを停止して一回目の分析は終了し、必要なら次
の分析に入る。これらの動作は自動的に行われる。When the exhaust gas is sent out to the automatic analyzer, the gas feeding of the line C is stopped, the first analysis is completed, and the next analysis is started if necessary. These operations are performed automatically.
以下、この発明の具体的実施例について図面を参照し
て説明する。Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図はこの発明にかかる試料ガスのサンプリング装
置の構成部品とその流路配管図である。FIG. 1 is a diagram showing components of a sample gas sampling apparatus according to the present invention and a flow path piping diagram thereof.
この試料ガスのサンプリング装置の主要な構成部品及
びこれらの配管はステンレス製の恒温槽１に収納される
が、該恒温槽１の内部は通常120℃に保たれている（但
し、この温度は変更することが可能である）。The main components of the sample gas sampling device and their pipes are housed in a stainless steel thermostat 1, and the inside of the thermostat 1 is normally kept at 120 ° C. (However, this temperature may vary. Is possible).
ガス入口２から導入される排気ガスはステンレス製の
フィルタ３（10μ）とフィルタ４（２μ）でダスト除去
される。次にこの排気ガスは試料通過部分が加熱された
高温ポンプ５で吸引されキャピラリ７とバッファタンク
８と背圧調整弁９及びバイパス流量計10を通りドレイン
トラップ11より外部へ排出される。このラインをガスラ
インＡとする。尚、ニードルバルブ６はポンプ流量を調
整するのに使用される。Exhaust gas introduced from the gas inlet 2 is dust-removed by a filter 3 (10 μ) and a filter 4 (2 μ) made of stainless steel. Next, this exhaust gas is sucked by the high temperature pump 5 in which the sample passage portion is heated, and is discharged to the outside from the drain trap 11 through the capillary 7, the buffer tank 8, the back pressure regulating valve 9, and the bypass flow meter 10. This line is referred to as a gas line A. The needle valve 6 is used to adjust the pump flow rate.
ａ部はガスラインＡの分岐部となっており、該ａ部は
前記背圧調整弁９により1.0〜1.2kgf/cm2に加圧されて
いる。この圧力は圧力計12で監視するようにしてある。
また、前記ａ部の上流にあるキャピラリ７と下流にある
バッファタンク８とはａ部でのポンプによる圧力の脈動
を防止するためのものである。Part a is a branch of gas line A, and part a is pressurized to 1.0 to 1.2 kgf / cm 2 by the back pressure regulating valve 9. This pressure is monitored by a pressure gauge 12.
The capillary 7 upstream of the section a and the buffer tank 8 downstream of the section a are for preventing pressure pulsation by the pump in the section a.
次に、前記分岐部ａ部の下流にはエア弁13と流量計14
及びマスフローコントローラ15とが配置され排気ガス収
容タンクであるステンレス製の球形タンク16に接続配管
されている。このラインをガスラインＢとする。尚、こ
れは重要なことであるが、前記球形タンク16を球形とし
たのは採取されるサンプルガスの濃度を均一化しやすく
するためである。即ち、実験の結果、採取した排気ガス
を球形タンク16に収容すれば内部空間のどこからサンプ
ルガスを取出してもほぼ平均的濃度となるからである。
また、該球形タンク16内の圧力は圧力検出器17により内
部圧力が検出されるようになっている。Next, an air valve 13 and a flow meter 14 are provided downstream of the branch portion a.
A mass flow controller 15 is disposed and connected to a stainless steel spherical tank 16 which is an exhaust gas storage tank. This line is referred to as a gas line B. It is important to note that the spherical tank 16 is made spherical in order to make the concentration of the sample gas to be sampled uniform. That is, as a result of the experiment, if the sampled exhaust gas is stored in the spherical tank 16, the sample gas will have an almost average concentration regardless of where the sample gas is taken out of the internal space.
The internal pressure of the spherical tank 16 is detected by a pressure detector 17.
前記球形タンク16からは、エア弁18とニードルバルブ
19を介して該球形タンク16内の排気ガスを自動分析機器
（自動ガスクロマトグラフ、具体的には計量バルブ）へ
送り出す。このラインをガスラインＣとする。From the spherical tank 16, an air valve 18 and a needle valve
The exhaust gas in the spherical tank 16 is sent to an automatic analyzer (automatic gas chromatograph, specifically, a metering valve) via 19. This line is referred to as a gas line C.
更に、前記球形タンク16からは、エア弁20を介して真
空ポンプ21により該球形タンク16内のガスを排出するた
めのラインがある。このラインをガスラインＤとする。Further, there is a line for discharging gas in the spherical tank 16 from the spherical tank 16 by a vacuum pump 21 through an air valve 20. This line is referred to as a gas line D.
次に、前記分岐部ａ部の下流のガスラインＡのバッフ
ァタンク８の前の管路とガスラインＣのエア弁18とニー
ドルバルブ19との間の管路とはエア弁22を配置した管路
で連結されている。このラインをバイパスラインＥとす
る。また、ガスラインＢのエア弁13と流量計14との間の
管路にはエア弁23を配置した管路に点検用ガス入口24が
配置されている。Next, the pipe in front of the buffer tank 8 of the gas line A downstream of the branch part a and the pipe between the air valve 18 and the needle valve 19 of the gas line C are pipes in which the air valve 22 is disposed. They are connected by road. This line is referred to as a bypass line E. In addition, an inspection gas inlet 24 is disposed in a conduit in which the air valve 23 is disposed in a conduit between the air valve 13 and the flow meter 14 of the gas line B.
尚、前記ガスラインＡのフィルタ４とキャピラリ７と
の管路途中に別途エア弁25と26を配置して配管されたラ
インは前記恒温槽１の内部の管路をパージするためのラ
インである。このラインをパージラインＦとする。A line provided with separate air valves 25 and 26 in the gas line A between the filter 4 and the capillary 7 is a line for purging the inside of the thermostat 1. . This line is referred to as a purge line F.
この発明にかかる試料ガスのサンプリング装置の主要
部は以上のような構成になっており、この装置は演算処
理装置（CPU）によるシーケンス制御により自動的に作
動させる。次に、排気ガスのサンプリングから自動分析
終了までのその作用について第３図のフローチャート図
を参照して説明する。The main part of the sample gas sampling apparatus according to the present invention is configured as described above, and this apparatus is automatically operated by sequence control by a processing unit (CPU). Next, the operation from the sampling of the exhaust gas to the end of the automatic analysis will be described with reference to the flowchart of FIG.
（１）先ず、スイッチボタンを押してスタート信号を
「ON」とすると、エア弁20が「開」となり、高温ポンプ
５が作動し、更に真空ポンプ21が作動して、球形タンク
16内を1mmHg以下まで吸引して内部ガスを排出する
（、、）。(1) First, when the start signal is turned “ON” by pressing the switch button, the air valve 20 is “opened”, the high-temperature pump 5 is operated, and the vacuum pump 21 is further operated, and the spherical tank is operated.
The inside of 16 is sucked down to 1 mmHg or less and the internal gas is exhausted (,,).
（２）球形タンク16内が1mmHg以下になると、エア弁20
が「閉」となる。また、排気ガスはガスラインＡを約1.
0〜1.51/minで流れる。そして排気ガス採取準備完了の
信号が「ON」となる（）。(2) When the inside of the spherical tank 16 becomes 1 mmHg or less, the air valve 20
Becomes “closed”. Exhaust gas flows through gas line A approximately 1.
Flows at 0-1.51 / min. Then, the exhaust gas sampling preparation completion signal is turned “ON” ().
（３）排気ガスを採取する時にはサンプリングスタート
信号によりエア弁13が「開」となり、任意の時間（モー
ド運転の運転時間）で排気ガスが前記球形タンク16に採
取される（、）。このときの流量と時間の関係の例
は第２図に示すような関係になっている。即ち、採取時
間を10分間にしたい場合は流量を200ml/minにすれば良
く、採取時間を20分にしたい場合は100ml/minにすれば
良い。採取流量はマスフローコントローラ15で決定して
サンプリング時間を決めれば良い。なお、このとき球形
タンク16内の圧力が0.6〜0.8kgf/cm2でサンプリングが
終了するように設定し、サンプリングが完了すればエア
弁13は「閉」となり、圧力の上・下限警報装置も「OF
F」となる。球形タンク16内圧力に異常があればサンプ
リング異常警報が「ON」となり、そこで試料の採取は停
止される（、、、、、）。(3) When sampling the exhaust gas, the air valve 13 is opened by the sampling start signal, and the exhaust gas is collected in the spherical tank 16 at an arbitrary time (operating time of the mode operation). An example of the relationship between the flow rate and time at this time is as shown in FIG. That is, if the collection time is to be 10 minutes, the flow rate may be 200 ml / min, and if the collection time is to be 20 minutes, the flow rate may be 100 ml / min. The sampling flow rate may be determined by the mass flow controller 15 to determine the sampling time. At this time the pressure in the spherical tank 16 is set such sampling ends at 0.6~0.8kgf / cm 2, air valve 13 when the sampling is completed becomes "closed", even the upper and lower limit alarm system pressure "OF
F ". If the pressure in the spherical tank 16 is abnormal, the sampling abnormality alarm is turned “ON”, and the sampling is stopped there (,,,).
（４）自動分析計からの準備完了信号を確認した後、エ
ア弁18を「開」として、球形タンク16の内圧により排気
ガスを自動分析計に送り出す（、、）。(4) After confirming the preparation completion signal from the automatic analyzer, the air valve 18 is opened and the exhaust gas is sent to the automatic analyzer by the internal pressure of the spherical tank 16 (,,).
（５）排気ガスを自動分析計に送り出したらエア弁18を
「閉」として一回目の分析は終了し（）、必要なら次
の分析に入る。(5) When the exhaust gas is sent to the automatic analyzer, the first analysis is completed by closing the air valve 18 (), and the next analysis is started if necessary.
以上の操作は自動的に行われる。 The above operations are performed automatically.
次の「表１」はモード運転時のメタノール自動車排気
ガス中の吸着性ガスをこの発明にかかる装置でサンプリ
ングして測定した値と米国のFederal Registerで規定さ
れた方法による測定値との比較を示す。両方法は10％以
内で実用上問題のない程度に一致している。The following "Table 1" shows a comparison between the value obtained by sampling the adsorbent gas in the exhaust gas of methanol vehicle during the mode operation with the apparatus according to the present invention and the value measured by the method specified in the Federal Register in the United States. Show. Both methods are within the range of 10%, which is practically acceptable.
実験に使用した供試エンジンは水冷４気筒、排気量2,
000cc、燃料はM85である。The test engine used for the experiment was a water-cooled 4-cylinder engine with a displacement of 2,
000cc, fuel is M85.
この発明では上記したように、装置内に点検用ガス入
口24と球形タンク16のバイパスラインＥが設けられてお
り、標準ガスによるサンプリング装置内の校正や直接サ
ンプルを自動分析計に流して、サンプルガスの瞬時値を
求めることも出来る。そして測定終了後は装置内部への
試料ガスの吸着を除去するため恒温槽１を180℃に上げ
てサンプリング用管路全体を清浄な空気でパージライン
Ｆによりパージすることが出来るようになっている。 In the present invention, as described above, the inspection gas inlet 24 and the bypass line E of the spherical tank 16 are provided in the apparatus, and the calibration in the sampling apparatus using the standard gas and the direct sample flow to the automatic analyzer are performed. The instantaneous value of gas can also be obtained. After the completion of the measurement, the temperature of the thermostat 1 is raised to 180 ° C. to remove the adsorption of the sample gas into the apparatus, and the entire sampling pipe can be purged with the purge line F with clean air. .
この発明の一実施例は以上のようであるが、更に変形
実施例も可能である。例えば、各部の設定圧力、流量、
温度等は勿論変更しても良い。サンプルガス捕集用のタ
ンクは球形タンク16としたが、内部をなるべく均一濃度
とするような撹拌装置を設ければ他の形状であっても良
い。尚、この試料ガスのサンプリング装置は自動車の排
気ガスをサンプリングし分析装置へ送るためだけでな
く、他のガスのサンプリングにも使用することが出来る
ことは勿論である。One embodiment of the present invention is as described above, but further modified embodiments are possible. For example, set pressure, flow rate,
The temperature and the like may of course be changed. Although the tank for collecting the sample gas is the spherical tank 16, other shapes may be used as long as a stirrer is provided to make the concentration as uniform as possible. It should be noted that the sample gas sampling device can be used not only for sampling the exhaust gas of the automobile and sending it to the analyzer, but also for sampling other gases.
この発明にかかる試料ガスのサンプリング装置は以上
詳述したような構成としたので、従来正確に分析出来な
かった吸着性の高い排気ガスを再現性よく自動分析する
こと出来る。特に、モード運転に対応した平均サンプリ
ングを精度良く行うことが出来る。また、従来長時間か
かっていた吸着性ガスのサンプリングを短時間で簡単に
行うことが出来るし、この装置によれば排気ガスの全自
動分析を短時間に繰り返して行うことが出来るなど従来
にない優れた特有の効果がある。Since the sample gas sampling apparatus according to the present invention is configured as described above in detail, it is possible to automatically analyze a highly adsorptive exhaust gas which could not be accurately analyzed conventionally with good reproducibility. In particular, the average sampling corresponding to the mode operation can be accurately performed. In addition, the sampling of the adsorptive gas, which took a long time in the past, can be easily performed in a short time, and according to this apparatus, the fully automatic analysis of the exhaust gas can be repeatedly performed in a short time. There are excellent specific effects.
第１図はこの発明にかかる試料ガスのサンプリング装置
の構成部品とその流路配管図、第２図は排気ガスを採取
する時の採取流量と採取時間の関係の例を示す図、第３
図は排気ガスのサンプリングから自動分析終了までのフ
ローチャート図、第４図は従来の自動車排気ガスの分析
法であるCVS法を用いる時の装置の概要を示す図であ
る。 １……恒温槽、２……排気ガス入口、５……ポンプ ７……キャピラリ、８……バッファタンク ９……背圧調整弁、10、14……流量計 12……圧力計、13、18、20……エア弁 15……マスフローコントローラ 16……球形タンク、17……圧力検出器 21……真空ポンプ、24……点検用ガス入口FIG. 1 is a diagram showing the components of a sample gas sampling apparatus according to the present invention and its flow path piping diagram, FIG. 2 is a diagram showing an example of the relationship between the sampling flow rate and sampling time when exhaust gas is sampled, and FIG.
FIG. 4 is a flowchart from exhaust gas sampling to the end of automatic analysis, and FIG. 4 is a diagram showing an outline of an apparatus when a CVS method, which is a conventional automobile exhaust gas analysis method, is used. 1 ... constant temperature bath, 2 ... exhaust gas inlet, 5 ... pump 7 ... capillary, 8 ... buffer tank 9 ... back pressure regulating valve, 10, 14 ... flow meter 12 ... pressure gauge, 13, 18, 20 Air valve 15 Mass flow controller 16 Spherical tank 17 Pressure detector 21 Vacuum pump 24 Gas inlet for inspection
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−128582（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−263831（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−116638（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−73336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−1096（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-128852 (JP, A) JP-A-60-263383 (JP, A) JP-A-61-116638 (JP, A) JP-A-60-1985 73336 (JP, A) JP-A-54-1096 (JP, A)
Claims (1)
背圧を調整する背圧調整弁及びポンプを配置したガス採
取ラインと、 第１のエア弁とマスフローコントローラを配置し、当該
第１のエア弁を開けることで前記ガス採取ラインの分岐
部から採取した試料ガスを該マスフローコントローラを
介してガス収容タンクへ送る送出ラインと、 前記ガス収容タンク内の圧力を検出する圧力検出器と、 前記ガス収容タンク内を真空引きする真空ポンプと、前
記ガス収容タンク内が真空引きされた状態を保持する第
２のエア弁を備えた真空引ラインと、 第３のエア弁を配置し、当該第３のエア弁を開けること
で前記ガス収容タンクから試料ガスを分岐機器へ送る送
出ラインと、を備え、 前記背圧調整弁により背圧が所定圧力に調整された前記
分岐部を前記ポンプにより採取された試料ガスが前記ガ
ス流量調整弁を介して所定流量流れる状態で、前記第１
のエア弁を開き、前記分岐部から試料ガスを、前記真空
ポンプにより真空引し前記圧力検出器が真空圧状態を示
すときに前記第２のエア弁を閉じることで真空圧状態が
保持された前記ガス収容タンク内に、所定時間送出し
て、前記第１のエア弁を閉じ、前記ガス収容タンクに所
定量の試料ガスが収容された状態で、前記第３のエア弁
を開き、前記ガス収容タンクから試料ガスを分析機器へ
送るよう構成したことを特徴とする試料ガスのサンプリ
ング装置。A gas sampling line having a branch, a gas flow regulating valve, a back pressure regulating valve for regulating the back pressure of the branch, and a pump; a first air valve and a mass flow controller; A delivery line for sending a sample gas collected from a branch of the gas collection line to the gas storage tank via the mass flow controller by opening the first air valve, and a pressure detection for detecting a pressure in the gas storage tank A vacuum pump that evacuates the gas storage tank, a vacuum line that includes a second air valve that maintains the vacuum state of the gas storage tank, and a third air valve. And a delivery line for sending the sample gas from the gas storage tank to the branching device by opening the third air valve, wherein the back pressure is adjusted to a predetermined pressure by the back pressure adjusting valve. In a state where the sample gas is collected by the pump flows predetermined flow rate through the gas flow control valve, said first
The air pressure valve was opened, the sample gas was evacuated from the branch portion by the vacuum pump, and the vacuum pressure state was maintained by closing the second air valve when the pressure detector indicated a vacuum pressure state. The gas is supplied into the gas storage tank for a predetermined time, the first air valve is closed, and the third air valve is opened in a state where a predetermined amount of the sample gas is stored in the gas storage tank. A sample gas sampling device configured to send a sample gas from a storage tank to an analysis instrument.
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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| JPH04131737A JPH04131737A (en) | 1992-05-06 |
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ID=17249651
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-
1990
- 1990-09-22 JP JP2253319A patent/JP2590385B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04131737A (en) | 1992-05-06 |
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