排氣混合器和定容取樣裝置製造方法
2023-11-03 11:26:27 3
排氣混合器和定容取樣裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供排氣混合器和定容取樣裝置，能夠降低在排氣混合器中產生的噪音或者振動。所述排氣混合器包括：混合器主體，具有在軸線方向上延伸的中空部；內管部，沿軸線方向設置於所述中空部；氣體導入部，設置於混合器主體，將混合對象氣體導入空間並使混合對象氣體旋轉；以及氣體導出部，設置於內管部，將混合對象氣體導出。內管部的中心軸線與中空部的中心軸線設置在彼此不同的位置。
【專利說明】排氣混合器和定容取樣裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及對混合對象氣體進行混合的排氣混合器和使用該排氣混合器的定容取樣裝置，混合對象氣體包含利用稀釋用氣體稀釋排氣而成的稀釋排氣等排氣。
【背景技術】
[0002]以往，作為通過大氣等稀釋用氣體稀釋採集的排氣，並測量該稀釋後的排氣中所含的成分的濃度的稀釋取樣方式，廣泛使用了定容稀釋取樣裝置(CVS)。
[0003]如專利文獻I所示，該CVS中，在由臨界流量文丘裡管和吸引泵構成的流量控制部的上遊側，設置有用於將排氣與稀釋用氣體均勻地攪拌、混合的排氣混合器。
[0004]而且，以往的排氣混合器是旋風方式，其包括:混合器主體，在內部具有在規定的軸線方向上延伸的中空部；氣體導入管，連接於混合器主體的側壁，並將排氣和稀釋用氣體導入所述中空部；以及混合氣體導出管，插入所述混合器主體，其中心軸線與所述中空部的中心軸線同軸設置。
[0005]但是，在上述結構的排氣混合器中，因為混合氣體導出管的中心軸線與中空部的中心軸線被同軸設置，所以混合器主體與混合氣體導出管之間的空間沿著旋轉方向呈截面積相等，且從排氣導入管導入的氣體的旋轉流速變得過快，從而成為噪音或者振動的原因。另外，通常認為噪音與流速的6次方?8次方成比例。並且，由於氣體的旋轉流速變得過快，因此在排氣混合器中產生共振，噪音或者振動進一步增大。
[0006]另外，雖然可以考慮降低流入排氣混合器的混合氣體的流速，但是在用於CVS的排氣混合器中，因為通過臨界流量文丘裡管以成為固定流量的方式進行流量控制，所以無法降低來自氣體導入部的混合氣體的流速。
[0007]專利文獻1:日本專利公開公報特開平6-341950號
【發明內容】
[0008]因此，本發明的主要課題是，在排氣混合器中降低包含排氣的混合對象氣體流動所產生的振動或者噪音。
[0009]即，本發明的排氣混合器對包含排氣的混合對象氣體進行混合，其包括:混合器主體，在內部具有中空部，所述中空部在規定的軸線方向上延伸；內管部，沿所述軸線方向設置於所述中空部；氣體導入部，設置於所述混合器主體，將所述混合對象氣體導入所述混合器主體與所述內管部之間的空間；以及氣體導出部，設置於所述內管部，將在所述空間旋轉的混合對象氣體導出，所述內管部的中心軸線與所述中空部的中心軸線設置在彼此不同的位置。
[0010]由此，因為內管部的中心軸線與中空部的中心軸線被設置在彼此不同的位置，所以在混合器主體與內管部之間的空間形成寬大部分和狹小部分，從氣體導入部導入的混合對象氣體在所述空間旋轉的中途反覆快的流速與慢的流速。由此，能夠打亂混合對象氣體在旋轉的中途的旋轉速度成分，從而能夠整體地降低混合對象氣體的旋轉流速，進而能夠降低噪音或者振動。並且，能夠通過整體地降低混合對象氣體的旋轉流速來防止在排氣混合器中產生共振，由此也能夠降低噪音或者振動。
[0011]優選的是，所述氣體導入部設置於所述混合器主體的側周壁，從所述中空部的中心軸方向觀察時，在沿著所述混合器主體與所述氣體導入部的連接部的內側端部處的所述混合器主體的切線的方向上，所述內管部的中心軸線相對於所述內側端部，被偏移設置在與所述連接部的外側端部相反側。
[0012]由此，能夠使從氣體導入部導入的排氣在剛導入之後容易旋轉，並打亂旋轉的中途的旋轉速度成分。
[0013]另外，在沿著所述內側端部處的所述混合器主體的切線的方向上，在內管部的中心軸線相對於所述內側端部偏向所述外側端部側的情況下，從氣體導入部導入的排氣與內管部的外側周面相撞而不易旋轉，從而混合對象氣體的混合均勻性降低。
[0014]優選的是，所述氣體導入部設置成沿著所述混合器主體的內側周面的切線，並沿著所述內側周面將所述混合對象氣體導入所述空間。
[0015]由此，因為從氣體導入部導入的混合對象氣體在剛導入之後就沿著混合器主體的內側周面流動，因此能夠更容易地使混合對象氣體旋轉。
[0016]優選的是，所述氣體導入部設置有導向板，所述導向板以使從所述氣體導入部導入的所述混合對象氣體朝向所述混合器主體的內側周面的方式，引導所述混合對象氣體。
[0017]由此，因為從氣體導入部導入的混合對象氣體與導向板相撞而朝向混合器主體的內側周面，因此能夠容易地使混合對象氣體旋轉。
[0018]從氣體導入部導入的混合對象氣體與內管部的外側周面相撞時，不僅產生向旋轉方向流動的混合對象氣體，還產生向與該旋轉方向不同的方向流動的混合對象氣體。由此，旋轉成分被抵消，從而成為損害混合對象氣體的混合均勻性的主要原因。
[0019]因此優選的是，從所述氣體導入部觀察前方時，以由所述導向板隱藏所述內管部的方式設置所述導向板。
[0020]由此，從氣體導入部導入的混合對象氣體不與內管部的外側周面直接相撞，所以能夠可靠且容易地旋轉。
[0021 ] 此外，本發明的定容取樣裝置具有定容取樣部，所述定容取樣部對被控制為固定流量的混合氣體進行取樣，所述定容取樣部包括:主流道，流動有排氣；稀釋用氣體流道，連接於所述主流道，流動有稀釋用氣體；排氣混合器，設置於所述主流道，混合所述排氣和所述稀釋用氣體；固定流量控制設備，設置於所述主流道上的所述排氣混合器的下遊側，將被所述排氣混合器混合的混合氣體控制為固定流量；以及取樣流道，連接於所述主流道上的所述排氣混合器與所述固定流量控制設備之間，對被控制為所述固定流量的混合氣體進行取樣，所述排氣混合器包括:混合器主體，在內部具有中空部，所述中空部在規定的軸線方向上延伸；內管部，沿所述軸線方向設置於所述中空部；氣體導入部，設置於所述混合器主體，將所述排氣和所述稀釋用氣體導入所述混合器主體與所述內管部之間的空間；以及氣體導出部，設置於所述內管部，將在所述空間旋轉的混合氣體導出，所述內管部的中心軸線與所述中空部的中心軸線設置在彼此不同的位置。
[0022]根據上述結構的本發明，因為內管部的中心軸線與中空部的中心軸線被設置於彼此不同的位置，所以能夠在排氣混合器中降低包含排氣的混合對象氣體的流動所產生的振動或者噪音。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是表示本實施方式的排氣取樣裝置的結構的圖。
[0024]圖2是表示同一實施方式的排氣混合器的結構的立體圖。
[0025]圖3是表不同一實施方式的排氣混合器的結構的側視圖。
[0026]圖4是表不同一實施方式的排氣混合器的結構的橫斷面圖。
[0027]圖5表不同一實施方式的排氣混合器的結構的A-A線斷面圖。
[0028]圖6是表示設置有內管部的中心軸線的區域的示意圖。
[0029]圖7是表示變形實施方式的排氣混合器的結構的橫斷面圖。
[0030]圖8是變形實施方式的排氣混合器的A-A線斷面圖。
[0031]圖9是表示變形實施方式的吸聲結構的示意圖。
[0032]附圖標記說明
[0033]100排氣取樣裝置(定容取樣裝置)
[0034]4 排氣混合器
[0035]41 混合器主體
[0036]41s混合器主體的內側周面
[0037]L 規定的軸線方向
[0038]411 中空部
[0039]411L中空部的中心軸線
[0040]42 內管部
[0041]42L內管部的中心軸線
[0042]S 混合器主體與內管部之間的空間
[0043]43 氣體導入部
[0044]44 氣體導出部
[0045]45 導向板
【具體實施方式】
[0046]以下參照附圖，對使用了本發明的排氣混合器的排氣取樣裝置進行說明。
[0047]本實施方式的排氣取樣裝置100例如用於氣體分析系統，且是稀釋取樣方式的裝置，氣體分析系統例如用於對從發動機等排出的排氣中所含的成分進行分析，稀釋取樣方式利用大氣(稀釋用空氣)等稀釋用氣體數倍(例如10倍?20倍)稀釋排氣並進行濃度測量。
[0048]具體地說，該排氣取樣裝置100具有定容取樣部，如圖1所示，具有主流道ML和稀釋用氣體流道DL，主流道ML的一端連接在用於導入排氣的排氣導入口 PT1，稀釋用氣體流道DL的一端連接在用於導入稀釋用氣體的稀釋用氣體導入口 PT2，稀釋用氣體流道DL的另一端連接於所述主流道ML。
[0049]主流道ML具有排氣導入配管2、混合部3、排氣混合器4、取樣配管5和固定流量控制設備6，排氣導入配管2在一端設置有排氣導入口 PTl以導入排氣，混合部3連接於該排氣導入配管2，排氣混合器4連接在該混合部3的下遊，用於將稀釋排氣(混合氣體)均勻地攪拌、混合，取樣配管5連接於該排氣混合器4，用於對後述的被控制成固定流量的混合氣體進行取樣，固定流量控制設備6連接於該取樣配管5。並且，稀釋用氣體流道DL由稀釋用氣體導入配管7構成，稀釋用氣體導入配管7在一端設置有稀釋用氣體導入口 PT2。另外，在稀釋用氣體導入口 PT2上設置有用於除去大氣中的混雜物的過濾器(未圖示)。
[0050]在此，混合部3連接構成所述稀釋用氣體流道DL的稀釋用氣體導入配管7和所述排氣導入配管2，且例如被稱為混合三通。並且，在用於定容取樣混合氣體的取樣配管5上連接有取樣流道SL，取樣流道SL用於採集稀釋排氣並將其導入氣體採集包、顆粒物捕集過濾器或者排氣分析裝置等分析設備200。
[0051]固定流量控制設備6以使從所述排氣導入配管2導入的排氣與從稀釋用氣體導入配管7導入的稀釋用氣體的總流量固定的方式進行流量控制，且具有主文丘裡管61和吸引泵62，主文丘裡管61由連接在所述取樣配管5下遊的臨界流量文丘裡管(CFV)構成，吸引泵62例如是風機等，連接在該主文丘裡管61的下遊。通過該吸引泵62使主文丘裡管61的上遊側與下遊側的壓差為規定值以上來固定所述總流量。另外，將被吸引泵62抽吸的稀釋排氣排出到外部。
[0052]並且，如圖2?圖5所示，本實施方式的排氣混合器4具有混合器主體41、內管部42、氣體導入部43和氣體導出部44，混合器主體41在內部具有中空部411，所述中空部411在規定的軸線方向L上延伸，內管部42沿軸線方向L設置於中空部411，氣體導入部43設置於混合器主體41，且將作為混合對象氣體的排氣和稀釋用氣體導入所述混合器主體41和所述內管部42之間的空間S並使混合對象氣體旋轉，氣體導出部44設置於內管部42，且將在所述空間S旋轉的混合對象氣體導出。另外，本實施方式的混合對象氣體是在所述混合部3生成的稀釋排氣(被稀釋用氣體稀釋後的排氣)。
[0053]特別是如圖3和圖4所示，混合器主體41在內部具有在軸線方向L上延伸的大致圓柱狀的中空部411。本實施方式的混合器主體41呈具有所述中空部411的圓筒狀，且軸線方向L上的兩端部被封閉。
[0054]特別是如圖3和圖5所示，內管部42被設置成貫通所述混合器主體41的沿軸線方向L的一端壁41a，且設置成其前端部位於所述混合器主體41的中空部411內。該內管部42呈圓管狀，且至少在中空部411內呈直管狀。
[0055]特別是如圖4所示，氣體導入部43在混合器主體41的側周壁41b上設置於一端壁41a側。並且，氣體導入部43設置成沿著混合器主體41的內側周面41s的切線，且沿著內側周面41s將混合對象氣體導入旋轉空間S。具體地說，在混合器主體41的側周壁41b處，由在與所述軸線方向L垂直的方向上延伸的氣體導入管43H形成。如上所述，氣體導入部43具有氣體導入口 43x和氣體導入管43H。由此，與氣體導入管43H朝向氣體導出部44傾斜設置的情況相比，能夠增加被導入旋轉空間S的混合對象氣體到達氣體導出部44的時間和路徑長度，從而能夠進一步使混合對象氣體混合。另外，氣體導入管連接於所述混合部
3。該氣體導入部43的氣體導入口 43x在從所述軸線方向L偏心的位置開口。
[0056]特別是如圖3和圖5所示，氣體導出部44形成於所述內管部42的插入側前端部，具體地說，由內管部42的前端開口部形成氣體導出部44。即，氣體導出部44朝向混合器主體41的沿軸線方向L的另一端壁41c側開口。並且，氣體導出部44位於比所述氣體導入部43靠向另一端壁41c側的位置。流入了該氣體導出部44的混合對象氣體通過內管部42的內部，並流向連接於該內管部42的取樣配管5。另外，在內管部42的內部，例如以將內管部42內部的流道分成四部分的方式，沿著流道方向設置有整流板421，從而消除從內管部42流向取樣配管5的稀釋排氣的旋轉流。
[0057]而且，特別是如圖4和圖5所示，本實施方式的排氣混合器4的內管部42的中心軸線42L與中空部411的中心軸線411L被設置在彼此不同的位置。即，內管部42的中心軸線42L相對於中空部411的中心軸線411L偏心。具體地說，內管部42的中心軸線42L與中空部411的中心軸線411L被設置在彼此不同的位置，且以彼此平行的方式設置中心軸線 42L、411L。
[0058]詳細地說，如圖6所示，從中空部411的中心軸方向觀察時，在沿著混合器主體41與氣體導入部43的連接部的內側端部Xl處的混合器主體41的切線Zl的方向上，內管部42的中心軸線42L相對於所述內側端部XI，被偏移設置在與所述連接部的外側端部X2相反側。即，以內管部42的中心軸線42L被包含在圖6的斜線部分的方式偏移設置。另外，內側端部Xl是被氣體導入部43導入的氣體的導入方向上的後側端部，外側端部X2是所述氣體的導入方向上的前側端部。並且，換言之，內管部42的中心軸線42L相對於假想直線Z2被偏移設置在與所述外側端部X2相反側，所述假想直線Z2連接所述內側端部Xl與中空部411的中心(中心軸線411L)。
[0059]在本實施方式中，如圖4和圖6所示，因為在混合器主體41的下側部分的右側設置排氣導入部43，所以相對於中空部411的中心軸線411L，偏向上側偏心設置內管部42的中心軸線42L。在本實施方式中，相對於中空部411的中心軸線411L，向遠離氣體導入部43的方向偏移設置內管部42的中心軸線42L。
[0060]在該排氣混合器4中，因為內管部42的中心軸線42L與中空部411的中心軸線411L被設置在彼此不同的位置，所以如圖4所示，在混合器主體41與內管部42之間的空間S中形成寬大部分SI和狹小部分S2。另外，寬大部分SI是混合器主體41的內側周面41s與內管部42的外側周面42s的距離大的部分，狹小部分S2是混合器主體41的內側周面41s與內管部42的外側周面42s的距離小的部分。而且，以面對該空間S的寬大部分SI的方式設置所述氣體導入部43的氣體導入口 43x。即，在氣體剛被氣體導入部43導入之後的區域中，與同心圓狀地配置混合器主體41和內管部42的情況相比，混合器主體41的內側周面41s與內管部42的外側周面42s的距離變長。而且，從氣體導入部43導入到空間S內的混合對象氣體成為通過空間S的寬大部分SI並流向狹小部分S2的旋轉流。而且，通過了狹小部分S2的混合對象氣體再次流向寬大部分SI。混合對象氣體重複此動作，邊旋轉邊流向內管部42的前端部，並從內管部42的前端部的氣體導出部44通過內管部42的內部被導出到排氣混合器4的外部。
[0061]根據上述結構的本實施方式的排氣取樣裝置100，因為內管部42的中心軸線42L與中空部411的中心軸線411L被設置在彼此不同的位置，所以在混合器主體41與內管部42之間的空間S形成寬大部分SI和狹小部分S2 (參照圖4)，從氣體導入部43導入的混合對象氣體在所述空間S旋轉的中途反覆快的流速與慢的流速。由此，能夠打亂混合對象氣體在旋轉的中途的旋轉速度成分，從而能夠整體地降低混合對象氣體的旋轉流速，進而能夠降低噪音或者振動。並且，能夠通過整體地降低混合對象氣體的旋轉流速來防止在排氣混合器4中產生共振，由此也能夠降低噪音或者振動。
[0062]另外，本發明不限於所述實施方式。
[0063]例如，內管部42的中心軸線42L相對於中空部411的中心軸線411L的偏移方向不限於所述實施方式，可以偏向周向的任意方向。並且，雖然以彼此平行的方式構成了中空部411的中心軸線411L與內管部42的中心軸線42L，但是也可以相對於中空部411的中心軸線411L傾斜設置內管部42的中心軸線42L。
[0064]在所述實施方式中，示出了在沿著切線Zl的方向上，內管部42的中心軸線42L相對於內側端部Xl偏向與外側端部X2相反側的情況，但是也可以在沿著所述切線Zl的方向上，相對於內側端部Xl偏向外側端部X2側。另外，在這種情況下，從氣體導入部43導入的混合對象氣體變得不易旋轉，從而能夠獲得降低旋轉速度的效果。
[0065]並且，在所述實施方式中，也可以在氣體剛被氣體導入部43導入之後的區域中，構成為混合器主體41的內側周面41s與內管部42的外側周面42s的距離比氣體導入管43H的配管直徑大。由此，使從氣體導入部43導入的排氣在剛導入之後容易旋轉，從而能夠打亂旋轉中途的旋轉速度成分。
[0066]並且，如圖7和圖8所示，也可以在所述實施方式的排氣混合器4的結構的基礎上，在氣體導入部43的前方設置導向板45，導向板45以使從氣體導入部43導入的排氣朝向混合器主體41的內側周面41s的方式引導排氣。將該導向板45相對於由氣體導入部43導入的混合對象氣體的流動方向，傾斜地設置在混合器主體41的內側周面41s側。由此，因為從氣體導入部43導入的混合對象氣體撞到導向板45而朝向混合器主體41的內側周面41s，所以能夠容易使混合對象氣體旋轉。
[0067]並且，如圖8所示，在設置導向板45的情況下，也可以在從氣體導入部43觀察前方時利用導向板45隱藏內管部42。由此，因為從氣體導入部43導入的混合對象氣體不直接撞擊內管部42的外側周面42s，因此能夠抑制向與旋轉方向不同的方向流動的混合對象氣體的產生。因此，能夠可靠且容易地使從氣體導入部43導入的混合對象氣體旋轉。
[0068]並且，如圖8所示，導向板45的下遊側端部451也可以通過設置例如三角形的多個突起而在俯視時具有鋸齒形狀等凹凸形狀。由此，通過導向板45的混合對象氣體成為旋渦，從而產生各種成分，並能夠通過這些成分相互抵消來使混合對象氣體的旋轉流速降低，進而降低噪音。
[0069]並且，如圖9所示，為了提高排氣取樣裝置的噪音降低性能，可以考慮以與稀釋用氣體導入口 PT2的開口對置、且覆蓋該稀釋用氣體導入口 PT2的整個開口的方式設置吸聲部件8。在此，為了能夠向稀釋用氣體導入口 PT2導入大氣，從稀釋用氣體導入口 PT2的開口向上方分離地設置吸聲部件8。另外，吸聲部件8被固定部件9固定於箱體10，箱體10收納構成稀釋用氣體流道DL的稀釋用氣體導入配管7和混合部3。
[0070]並且，雖然所述實施方式的排氣取樣裝置是將排氣全部稀釋的裝置，但是也可以是部分稀釋的裝置。即，所述排氣導入口 PTl也可以採集排氣的一部分並導入主流道ML。
[0071]並且，雖然所述實施方式的固定流量控制設備6使用了臨界流量文丘裡管，但是也可以不使用臨界流量文丘裡管，而是使用臨界流量孔(CFO)。並且，也可以是不使用臨界流量文丘裡管的定容泵式。
[0072]另外，本發明不限於所述實施方式，能夠在不違背本發明宗旨的範圍內進行各種變形。
【權利要求】
1.一種排氣混合器，對包含排氣的混合對象氣體進行混合，其特徵在於包括: 混合器主體，在內部具有中空部，所述中空部在規定的軸線方向上延伸； 內管部，沿所述軸線方向設置於所述中空部； 氣體導入部，設置於所述混合器主體，將所述混合對象氣體導入所述混合器主體與所述內管部之間的空間；以及 氣體導出部，設置於所述內管部，將在所述空間旋轉的混合對象氣體導出， 所述內管部的中心軸線與所述中空部的中心軸線設置在彼此不同的位置。
2.根據權利要求1所述的排氣混合器，其特徵在於， 所述氣體導入部設置於所述混合器主體的側周壁， 從所述中空部的中心軸方向觀察時，在沿著所述混合器主體與所述氣體導入部的連接部的內側端部處的所述混合器主體的切線的方向上，所述內管部的中心軸線相對於所述內側端部，被偏移設置在與所述連接部的外側端部相反側。
3.根據權利要求1所述的排氣混合器，其特徵在於，所述氣體導入部設置成沿著所述混合器主體的內側周面的切線，並沿著所述內側周面將所述混合對象氣體導入所述空間。
4.根據權利要求1所述的排氣混合器，其特徵在於，所述氣體導入部設置有導向板，所述導向板以使從所述氣體導入部導入的所述混合對象氣體朝向所述混合器主體的內側周面的方式，引導所述混合對象氣體。
5.根據權利要求4所述的排氣混合器，其特徵在於，從所述氣體導入部觀察前方時，以由所述導向板隱藏所述內管部的方式設置所述導向板。
6.一種定容取樣裝置，其特徵在於，具有定容取樣部，所述定容取樣部對被控制為固定流量的混合氣體進行取樣， 所述定容取樣部包括: 主流道，流動有排氣； 稀釋用氣體流道，連接於所述主流道，流動有稀釋用氣體； 排氣混合器，設置於所述主流道，混合所述排氣和所述稀釋用氣體； 固定流量控制設備，設置於所述主流道上的所述排氣混合器的下遊側，將被所述排氣混合器混合的混合氣體控制為固定流量；以及 取樣流道，連接於所述主流道上的所述排氣混合器與所述固定流量控制設備之間，對被控制為所述固定流量的混合氣體進行取樣， 所述排氣混合器包括: 混合器主體，在內部具有中空部，所述中空部在規定的軸線方向上延伸； 內管部，沿所述軸線方向設置於所述中空部； 氣體導入部，設置於所述混合器主體，將所述排氣和所述稀釋用氣體導入所述混合器主體與所述內管部之間的空間；以及 氣體導出部，設置於所述內管部，將在所述空間旋轉的混合氣體導出， 所述內管部的中心軸線與所述中空部的中心軸線設置在彼此不同的位置。
【文檔編號】B01F5/00GK104069756SQ201410098084
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月17日 優先權日:2013年3月29日
【發明者】大槻聰, 熊谷樹, 吉村紗矢香, 辻佳子 申請人:株式會社堀場製作所