专利名称：废气分析装置及排水分离器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于分析例如发动机废气等的废气中所包含的成分的废气分析装置，尤其涉及用于该废气分析装置的排水分离器。
背景技术：
以往，在用于分析发动机废气中的成分的废气分析装置中，如专利文献I所示，向构成该废气分析装置的分析设备导入废气的前段部分设置排水分离器，用于除去废气中所包含的水蒸气或水等水分。
由于该废气分析装置需要具有良好的响应特性，因此排水分离器需要具有良好的废气置换效率。为此，要求提供小容量且气液分离能力高的排水分离器。
例如，作为内置于现有的废气分析装置中的排水分离器有如下的结构，如图5所示，具有气液分离室、向该气液分离室导入废气的废气导入通道、将经气液分离的废气导入到分析设备的废气导出通道、将经气液分离的水排到外部的排水通道。并且，在气液分离室的面对设置的侧壁中的一侧形成有废气导入通道，在面对设置的侧壁中的另一侧形成有废气导出通道和排水通道。并且，排水通道的下游侧设有吸引泵，用于将积存在气液分离室的水等从排水通道排出。
并且，响应于废气分析装置的小型化要求，内置于该废气分析装置的吸引泵也被小型化。若如此将吸引泵小型化，则吸引泵的吸引容量变少，使得可通过排水通道排出的水流量变为低流量化。
如此，当由于吸引泵的吸引容量较小而导致水积存到气液分离室的速度比水从气液分离室被吸走的吸引速度快时，在气液分离室中水被积存至设有废气导出通道的位置，其结果，发生废气导出通道被水浸入的问题。近年伴随着发动机的燃烧效率的提高，废气中的水分增加，因此该问题变得尤其显著。并且，当在周围温度较低的地方使用时，废气中所包含的水蒸气会发生结露，与在周围温度较高的地方使用的情况相比，气液分离室中积存的水量进一步增加，因此也导致上述问题显著。
现有技术文献
专利文献
专利文献I日本特开2006-10555号公报发明内容
本发明是为了一并解决上述问题点而提出的，其主要的课题是使积存在气液分离室的水难以浸入到将经气液分离的废气导出到分析设备的废气导出通道中，同时防止从气液分离室的上面滴落的水滴浸入。
即，本发明所提供的废气分析装置，包含:气液分离室，用于分离废气中所包含的水分；废气导入通道，具有设置在形成所述气液分离室的一个侧壁的一侧的废气导入口，以用于将所述废气导入到所述气液分离室；废气导出通道，具有设置在形成所述气液分离室的另一个侧壁的一侧的废气导出口，以用于将通过所述气液分离室被气液分离的废气引导到分析设备；排水通道，在形成所述气液分离室的侧壁具有设置位置比所述废气导出口低的排水口，以用于将通过所述气液分离室被气液分离的水排放到外部，所述废气导出通道的废气导出口 一侧在所述气液分离室的内部向上侧弯曲，所述废气导出口朝向侧方或下方开口。
若采用这种结构，由于废气导出通道的废气导出口一侧在气液分离室的内部向上侧弯曲，因此可以将废气导出口设置在比现有的废气导出口高的位置，使积存在气液分离室的水难以浸入到废气导出通道。并且，除了废气导出通道的废气导出通道一侧以外，即废气导出通道侧的下游侧通道可以由与现有结构相同的结构构成，因此无需从现有结构改变到达分析设备为止的配管构成。这里，作为使水难以浸入到废气导出通道的构成，可以考虑采用将废气导出通道的废气导出口一侧向上侧弯曲的同时使废气导出口朝上方开口的结构，但这种结构可能导致在气液分离室上面结露或附着的水滴滴落而浸入到废气导出通道。关于这一问题，在本发明中使废气导出口朝向侧方或下方开口，因此可以防止在气液分离室的上面结露或附着的水滴浸入到废气导出通道内。
优选地，使所述废气导入口面朝所述气液分离室的另一个侧壁侧开口，使所述废气导出口朝向沿着所述废气导入口的开口方向的方向开口。这样，可以防止从废气导入通道导入到气液分离室的废气直接进入到废气导出通道，可以进一步提高气液分离性能，同时使从所述废气导入通道导入到气液分离室的废气中包含的尘埃容易积存在气液分离室，而难以通过废气导出通道侵入到分析设备一侧。
为了在不改变内置于现有的废气分析装置的排水分离器的构成的情况下实现本发明的构成，优选地，所述废气导出通道包含形成所述气液分离室的另一个侧壁中形成的侧壁通道、由安装在所述侧壁通道的气液分离室一侧开口部的通道形成部件形成的呈弯曲形状的内部通道，所述内部通道的一个开口连通到所述侧壁通道的同时，所述内部通道的另一个开口成为所述废气导出口。这样，仅通过将通道形成部件安装在侧壁通道(对应于现有的废气导出通道)，即可使废气导出通道的废气导出口一侧向上侧弯曲，同时可使废气导出口朝向侧方或下方。
为了通过防止因流入到气液分离室的废气而飞散的水浸入到废气导出通道内而提高气液分离性能，优选地，在所述气液分离室中的所述废气导入口的下游侧设置浸入防止板，以用于防止因从所述废气导入通道流入的废气而飞散的水浸入到废气导出通道内。此外，通过使废气接触浸入防止板，可以使废气中包含的水分容易从废气中分离。
优选地，形成所述气液分离室的模块分为包含所述一个侧壁的第一模块要素和包含所述另一个侧壁的第二模块要素，所述第一模块要素中形成有所述废气导入通道，所述第二模块要素中形成有所述侧壁通道和所述排水通道，且在形成于所述第二模块要素的所述侧壁通道的气液分离室侧开口部上安装有所述通道形成部件。若采用这种结构，可尽可能减少废气分析装置的排水分离器的部件数量的同时，在分离第一模块要素和第二模块要素的状态下，在第二模块要素上安装通道形成部件，然后使第一模块要素和第二模块要素重叠即可，因此也容易组装。
根据如此构成的本发明，由于废气导出通道的废气导出口一侧向上侧弯曲，而且废气导出口朝向侧方或下方开口，因此可使积存在气液分离室的水难以浸入到用于将从气液分离室经气液分离的废气导出到分析设备的废气导出通道中，同时使从气液分离室的上面滴落的水滴难以浸入，因此可同时确保废气测量的响应速度。
图1为表示本实施方式的废气分析装置的构成的模式图。
图2为表示本实施方式的排水分离器的构成的纵向剖面图。
图3为从废气导入通道一侧观察的本实施方式的排水分离器的图。
图4为表示变形实施方式的通道形成部件的构成的纵向剖面图。
图5为表示现有的排水分离器的构成的纵向剖面图。
符号说明:
100为废气分析装置，4为排水分离器，41为气液分离室，401为一个侧壁，42为废气导入通道，42x为废气导入口，402为另一个侧壁，43为废气导出通道，43x为废气导出口，431为侧壁通道,432为内部通道,44为排水通道，44x为排水口，4A为第一模块要素,4B为第二模块要素，4C为通道形成部件，6为分析设备。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的废气分析装置100。
本实施方式的废气分析装置100是直接导入发动机排出的发动机废气而分析该废气中包含的测定对象成分的装置，是排水分离器和分析设备成一体化的小型的废气分析 装直。
具体来讲，如图1所示，该废气分析装置包含:取样单元2，设置在汽车的排气管，对由该排气管排出的发动机废气(下面称为废气)取样；油收集器3，设置在该取样单元2的下游侧，从废气中除去油等；气液分离器(下面称为排水分离器)4，用于除去通过该油收集器3的废气中所包含的 水分。在此，油收集器3与排水分离器4之间通过导入线路LO连接。
并且，还被分支为用于从排水分离器4向分析设备6引导废气的测定线路LI和用于排放由排水分离器4除去的水的排水线路L2。
测定线路LI上设有用于除去通过所述排水分离器4被气液分离的废气中所包含的尘埃的集尘过滤器5、用于分析通过该集尘过滤器5的废气中所包含的预定的测定对象成分的分析设备6。并且，测定线路LI上的集尘过滤器5和分析设备6之间设有使废气流入测定线路LI的吸引泵7，集尘过滤器5和吸引泵7之间通过三通电磁阀8连接有空气供给线路L3，该空气供给线路L3通过导入空气对分析设备6进行清洗或零点校正。并且，三通电磁阀8和吸引泵7之间设有压力传感器9。在此，空气供给线路L3上设有用于除去空气中所包含的尘埃的集尘过滤器10。并且，测定线路LI上的吸引泵7和分析设备6之间连接有通过导入校正气体而对分析设备6进行量程(span)校正的校正气体线路L4。该校正气体线路L4上设有陶瓷中空颗粒等的减压器11。并且，排水线路L2上设有用于过滤由排水分离器4分离的水的过滤器12、用于排放由排水分离器4分离的水的吸引泵13。
并且，如图2所示，排水分离器4包含:气液分离室41，用于分离废气中所包含的如水蒸气和/或水的水分；废气导入通道42，具有设置在形成该气液分离室41的一个侧壁401(后述的第一模块要素4A)的一侧的废气导入口 42x，以用于将废气导入到气液分离室41 ;废气导出通道43，具有设置在形成气液分离室41的另一个侧壁402 (后述的第二模块要素4B)的一侧的废气导出口 43x，以用于将通过气液分离室41被气液分离的废气引导到分析设备6 ;排水通道(排水管)44，在形成气液分离室41的另一个侧壁402具有设置位置比所述废气导出口 43x低的排水口(排水管口)44x，以用于将通过所述气液分离室41被气液分离的水排放到外部。在此，本实施方式的一个侧壁401和另一个侧壁402为彼此面对设置的侧壁。并且，排水口 44x在另一个侧壁402中设置在底面附近。
具体来讲，排水分离器4例如由铝或铜等的热传导性较高的金属制模块构成，包含形成气液分离室41的被分为两个部分的第一模块要素401和第二模块要素4B。该第一模块要素4A从废气分析装置100的壳体C的前面向外侧延伸而设置。另外，第二模块要素4B设置在废气分析装置100的壳体C的内部。
第一模块要素4A为具有形成气液分离室41的凹部4A1的结构，其内部形成有废气导入通道42，同时在该废气导入通道42的周围以放射状形成有多个散热片Fl (参照图3)。该凹部4A1的底壁成为形成上述的气液分离室41的一个侧壁401。并且，废气导入通道42为呈直线状的通道，其上游侧端部42u连接有导入配管Hl，该导入配管Hl构成用于导入通过前述取样单元2取样的废气的导入线路L0。并且，多个散热片Fl沿着废气导入通道42的通道方向形成。通过设置多个散热片Fl，可以将传递到第一模块要素4A的来自废气的热量排放到外部而冷却第一模块要素4A，可以使更多的废气中的水蒸气从气体变为液体。
第二模块要素4B为具有形成气液分离室41的凹部4B1的结构，其内部形成有构成废气导出通道43的侧壁通道431，同时在该侧壁通道431的下侧位置并排地形成有排水通道44。该凹部4B1的底壁成为形成上述的气液分离室41的另一个侧壁402。并且，侧壁通道431为呈直线状的通道，其下游侧端部431d连接有导出配管H2，该导出配管H2构成用于向前述分析设备6导出废气的测定线路LI。并且，排水通道44为呈直线状的通道，其下游侧端部44d连接有排出配管H3，该排出配管H3构成用于将排出水排放到外部的排水线路L2。在此，在第二模块要素4B中的侧壁(另一个侧壁402)中，侧壁通道431和排水通道44之间形成有用于尽可能增大气液分离室41的内部容积的凹陷部4B2。并且，与前述第一模块要素4A相同地，第二模块要素4B在侧壁通道431的周围以放射状形成有多个散热片F2。该多个散热片F2沿着侧壁通道431的通道方向形成。通过设置多个散热片F2，可以将传递到第二模块要素4B的来自废气的热量排放到外部而冷却第二模块要素4B，可以使更多的废气中的水蒸气从气体变为液体。
并且，该第二模块要素4B中的侧壁(另一个侧壁402)上突出而形成有前述侧壁通道431的上游侧端部(气液分离室侧开口部)431u。在此，侧壁通道431的上游侧端部431u与形成在第一模块要素4A的侧壁(一个侧壁401)上的废气导入口 42x面对而设置。并且，该上游侧端部431u上安装有通道形成部件4C。
该通道形成部件4C是例如树脂制的部件，如图2所示，形成弯曲成大致U字形状的内部通道432，以构成被弯曲的废气导出通道43。由该内部通道432和前述侧壁通道431构成前述废气导出通道43。并且，内部通道432的一端被用作为安装部，用于紧贴到前述侧壁通道431的上游侧端部431u的外周面而进行安装。
并且，在将内部通道432的一端安装到侧壁通道431的上游侧端部431u的状态下，内部通道432的一端侧开口与侧壁通道431连通，内部通道432的另一端侧(上端侧)开口成为废气导出口 43x。S卩，通过在侧壁通道431的上游侧端部431u安装通道形成部件4C，从而使废气导出通道43的废气导出口 43x—侧在气液分离室41的内部向上侧弯曲。并且，内部通道432的上端侧开口(废气导出口 43x)将位于侧壁通道431的上游侧端部431u的上侧。并且，内部通道432的上端侧开口(废气导出口 43x)朝着侧方或从侧方略向下倾斜的方向开口。在本实施方式中，废气导出口 43x朝着与前述废气导入口 42x的开口方向大致相同的方向形成，即朝着另一个侧壁402(第二模块要素4B) —侧形成。由此，从废气导入口 42x导入的废气中所包含的尘埃难以侵入到废气导出口 43x。在此，废气导入口 42x的开口方向为朝向气液分离室41的另一个侧壁402 —侧的方向。
并且,在本实施方式中,在气液分离室41内，废气导入口 42x的前方设有浸入防止板45，用于防止因从废气导入通道42流入的废气而飞散的水浸入到废气导出通道中。该浸入防止板45与前述废气导入口 42x面对设置，以覆盖前述废气导入口 42x，在本实施方式中，浸入防止板45通过螺钉固定在第一模块要素4A中的侧壁(一个侧壁401)上。通过该浸入防止板45防止从废气导入通道42流入的废气和该废气中包含的水分直接浸入到废气导出通道43中，能够使气液分离性能提高。并且，通过使从废气导入通道42流入的废气接触浸入防止板45，从而使废气中所包含的水容易从废气中分离。此外,浸入防止板45可以发挥堵住被积存在气液分离室41的水的作用，因此使被积存在气液分离室41的水难以浸入到废气导出通道43。
在此，如此构成的第一模块要素4A和第二模块要素4B在前述第二模块要素4B上安装通道形成部件4C之后，在第一模块要素4A中的凹部4A1的外周壁和第二模块要素4B中的凹部4B1的外周壁之间插入O型圈等密封部件4D，然后通过拧转而进行固定。由此，组装排水分离器4。由此组装的排水分离器4在第二模块要素4B的废气导出通道43的下游侧端部431d连接导出配管H2的同时，在排水通道44的下游侧端部44d连接排水配管H3，然后收容到壳体C中。
根据如此构成的本实施方式的废气分析装置100，由于废气导出通道43的废气导出口 43x —侧在气液分离室41的内部向上侧弯曲，因此可以将废气导出口 43x的位置设置在相比现有的废气导出口的位置位于上侧的位置，从而能够使积存在气液分离室41的水难以浸入到废气导出通道43。并且，由于废气导出口 43x朝着侧方开口，因此能够防止在气液分离室41的上面结露或附着的水滴浸入到废气导出通道43内。此外，由于废气导出通道43是使用通道形成部件4C向上侧弯曲的，因此通道形成部件4C之外的构成无需从现有的废气分析装置的构成进行变更。
在此，本发明并不局限于前述实施方式。
例如，在前述实施方式中，废气导出口 43x实际上朝向侧方开口，但也可以构成为朝向例如倾斜45度的斜下方或垂直下方开口。
并且，前述实施方式的通道形成部件4C是具有弯曲成大致U字形状的内部通道432的部件，但如图4所示，也可以是具有弯曲成大致匚字形状的内部通道432的部件。
此外，通过在向侧方开口的废气导出口 43x的上部设置帽檐部，从而能够进一步防止水滴浸入。在前述实施方式中，可以考虑在通道形成部件4C的上端侧开口的上部将帽檐部设置成一体结构。
此外，前述实施方式的废气导出口 43x的开口方向除了沿着前述废气导入口 42x的开口方向的方向开口之外，还可以构成为从废气导入口 42x观察时，无法看见废气导出口 43x的开口的形态。即，以与废气导入口 42x的开口方向垂直的方向为界限，使废气导出口 43x的开口方向朝向另一个侧壁402 —侧。这样，可以防止从废气导入通道42导入到气液分离室41的废气直接进入废气导出通道43的现象，可以进一步提高气液分离性能，同时能够使从废气导入通道42导入到气液分离室41的废气中包含的尘埃难以从废气导出通道43侵入分析设备6 —侧。此外，还可以通过对废气导入口 42x和废气导出口 43x进行简单的配置，以使其不面对设置，也能实现上述的效果。
此外，虽然在前述实施方式中排水分离器4由第一模块要素4A、第二模块要素4B以及通道形成部件4C构成，但还可以使排水分离器4分别由气液分离室41、废气导入通道42、废气导出通道43以及排水通道44等的个别部件构成。
此外，虽然在前述实施方式中一个侧壁401和另一个侧壁402构成为彼此面对设置的两个侧壁，但也可以构成为并不彼此面对设置的两个侧壁，如彼此相邻设置的两个侧壁等。
此外，虽然在前述实施方式中示出了将废气导出口 43x和排水口 44x设置在同一个侧壁(另一个侧壁402)侧的例子，但只要排水口 44x位于比废气导出口 43x和废气导入口 42x低的位置，排水口 44x可以设置在任意一个侧壁。
并且，作为将废气导出通道的废气导出口一侧向上侧弯曲的形态，除了如前述实施方式那样向竖直上方弯曲的形态之外，还可以向相对于竖直方向倾斜的斜上方弯曲。
此外，虽然图1中在测定线路LI和排水线路L2中分别设置了吸引泵7、13，但也可以在测定线路LI和排水线路L2的废气汇流点下游侧设置一个吸引泵，从而由同一个吸引泵吸引测定线路LI和排水线路L2。此时，通过吸引泵吸引排水线路L2的吸引力下降而能够排水的流量变少，气液分离室41中容易积存水，因此本发明的效果将更加显著。
另外，本发明并不局限于前述实施方式，在不脱离其技术思想的范围内可以进行各种变形是毋庸置疑的。
权利要求
1.一种废气分析装置，其特征在于，包含: 气液分离室，用于分离废气中包含的水分； 废气导入通道，具有设置在形成所述气液分离室的一个侧壁的一侧的废气导入口，以用于将所述废气导入到所述气液分离室； 废气导出通道，具有设置在形成所述气液分离室的另一个侧壁的一侧的废气导出口，以用于将通过所述气液分离室被气液分离的废气引导到分析设备； 排水通道，在形成所述气液分离室的侧壁具有设置位置比所述废气导出口低的排水口，以用于将通过所述气液分离室被气液分离的水排放到外部， 所述废气导出通道的废气导出口一侧在所述气液分离室的内部向上侧弯曲，所述废气导出口朝向侧方或下方开口。
2.根据权利要求1所述的废气分析装置，其特征在于，所述废气导入口面朝所述气液分离室的另一个侧壁侧开口，所述废气导出口朝向沿着所述废气导入口的开口方向的方向开口。
3.根据权利要求1所述的废气分析装置，其特征在于，所述废气导出通道包含形成所述气液分离室的另一个侧壁中形成的侧壁通道、由安装在所述侧壁通道的气液分离室一侧开口部的通道形成部件形成的呈弯曲形状的内部通道， 所述内部通道的一个开口连通于所述侧壁通道的同时，所述内部通道的另一个开口成为所述废气导出口。
4.根据权利要求3所述的废气分析装置，其特征在于，形成所述气液分离室的模块分为包含所述一个侧壁的第一模块要素和包含所述另一个侧壁的第二模块要素， 所述第一模块要素中形成有所述废气导入通道，所述第二模块要素中形成有所述侧壁通道和所述排水通道，且在形成于所述第二模块要素的所述侧壁通道的气液分离室侧开口部上安装有所述通道形成部件。
5.一种排水分离器，用于废气分析装置，其特征在于，包含: 气液分离室，用于分离废气中包含的水分； 废气导入通道，具有设置在形成所述气液分离室的一个侧壁的一侧的废气导入口，以用于将所述废气导入到所述气液分离室； 废气导出通道，具有设置在形成所述气液分离室的另一个侧壁的一侧的废气导出口，以用于将通过所述气液分离室被气液分离的废气引导到分析设备； 排水通道，在形成所述气液分离室的侧壁具有设置位置比所述废气导出口低的排水口，以用于将通过所述气液分离室被气液分离的水排放到外部， 所述废气导出通道的废气导出口一侧在所述气液分离室的内部向上侧弯曲，且所述废气导出口朝向侧方或下方开口。
全文摘要
本发明的废气分析装置，使积存在气液分离室的水难以浸入到废气导出通道，并防止从气液分离室的上面滴落的水滴浸入，包含气液分离室(41)；废气导入通道(42)，具有设置在形成气液分离室(41)的一个侧壁(401)的一侧的废气导入口(42x)；废气导出通道(43)，具有设置在形成气液分离室(41)的另一个侧壁(402)的一侧的废气导出口(43x)；排水通道(44)，在形成气液分离室(41)的侧壁(402)中设置位置比废气导出口(43x)低的排水口(44x)，废气导出通道(43)的废气导出口(43x)一侧在气液分离室(41)的内部向上侧弯曲，废气导出口(43x)朝向侧方开口。
文档编号G01N1/28GK103185677SQ20121057313
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月26日 优先权日2011年12月28日
发明者板谷隆宏, 青塚冬树 申请人:株式会社堀场制作所