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模擬ガス供給装置
説明

模擬ガス供給装置

【課題】試験対象に供給される模擬ガスの温度変動を抑えつつ試験対象に供給される模擬ガスの流量を変化させる。
【解決手段】第1ガス供給路2と、第1ガス供給路2が接続され、第1ガス供給路2により供給される第1ガスを加熱する第1ガス加熱部4と、第1ガス加熱部4により加熱されて生成される模擬ガスを試験対象に供給する模擬ガス供給路6と、第1ガス加熱部4により加熱されて生成される模擬ガスを試験対象に供給することなく外部に排出する模擬ガス排出路7とを備え、模擬ガス排出路7による模擬ガスの排出流量を調整することにより、模擬ガス供給路6から試験対象に供給される模擬ガスの供給流量を調節する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば触媒やガス分析計等の試験対象に模擬ガスを供給する模擬ガス供給装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車の排気管等に設けられる触媒を評価する場合には、エンジンからの排ガスと同様の成分を含む模擬ガスが用いられている。ここで、模擬ガスとは、例えば、NO、CO、HC、H、Oなどのエンジン排ガスに含まれる各種成分をエンジン排ガスにおける濃度と同様の濃度となるように窒素ガスと混合したものである。
【0003】
そして、前記模擬ガスを用いて触媒の評価を行うものとして、特許文献1に示すように、模擬ガス供給路から供給される模擬ガスが流れるガスセルに沿って上流側から第1加熱部及び第2加熱部をこの順に設け、第1加熱部により模擬ガスを加熱し、第2加熱部によりガスセルに設けられた触媒を加熱するように構成された触媒評価試験装置がある。
【0004】
この触媒評価試験装置は、模擬排ガス供給路に分岐流路を接続し、この分岐流路を第1加熱部及び第2加熱部の間においてガスセルに接続するとともに、模擬ガス供給路及び分岐流路にそれぞれ設けられた流量調整弁の弁開度を調整して、触媒入口近傍の温度が所定温度となるように制御するものである。
【0005】
しかしながら、模擬ガス供給路に設けた流量調整弁により第1加熱部に流入する模擬ガスの流量を減少させた場合に、第1加熱部から模擬ガスに与えられる熱量が増加することになり、模擬ガスの温度が所望の温度よりも上昇してしまうという問題がある。一方、第1加熱部に流入する模擬ガスの流量が増加した場合には、第1加熱部から模擬ガスに与えられる熱量が減少することになり、模擬ガスの温度が低下してしまうという問題がある。なお、第1加熱部を制御することにより、触媒入口近傍の模擬ガスの温度を調整して対応することになるが、その温度調整には応答遅れがあり、適切な評価試験を行うことが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2003−126658号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、試験対象に供給される模擬ガスの温度変動を抑えつつ試験対象に供給される模擬ガスの流量を変化させることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
すなわち本発明に係る模擬ガス供給装置は、模擬ガスを生成して試験対象に供給する模擬ガス供給装置であって、模擬ガスを構成する第1ガスを供給する第1ガス供給路と、前記第1ガス供給路が接続され、当該第1ガス供給路により供給される第1ガスを加熱する第1ガス加熱部と、前記第1ガス加熱部により前記第1ガスが加熱されて生成される模擬ガスを前記試験対象に供給する模擬ガス供給路と、前記第1ガス加熱部により前記第1ガスが加熱されて生成される模擬ガスを前記試験対象に供給することなく外部に排出する模擬ガス排出路とを備え、前記模擬ガス排出路による模擬ガスの排出流量を調整することにより、前記模擬ガス供給路から前記試験対象に供給される模擬ガスの供給流量を調整することを特徴とする。
【0009】
このようなものであれば、第1ガス加熱部に供給される第1ガスの流量を変化させずに、第1ガス加熱部により加熱して生成された模擬ガスの一部を外部に排出することで、試験対象に供給される模擬ガスの流量を調整しているので、試験対象に供給される模擬ガスの温度変動を抑えつつ試験対象に供給される模擬ガスの流量を変動させることができる。つまり、試験対象に供給される模擬ガスの流量を変化させたとしても、第1ガス加熱部に供給される第1ガスの流量を一定とすることができるので、第1加熱部で生成される模擬ガスの温度の変動を抑えることができる。
【0010】
ここで模擬ガス供給装置において複数種類の模擬ガスを発生させるためには、成分毎にガスを供給する複数のガス供給路を設け、複数のガス供給路それぞれに流量調整弁等の流量制御機器を設けることになる。この場合において、触媒等の試験対象に供給する模擬ガスの供給流量を調節する場合には、各ガス供給路に設けた流量制御機構の設定流量値を変更する必要があり、変更後にその流量が安定するまでに時間がかかってしまい、その期間において濃度変動や温度変動が生じてしまう。さらに、各ガス供給路に設けられた流量制御機器とガスセル等の模擬ガス生成部との間の配管径や配管長がそれぞれ異なることから、ガスセルに供給される各成分の流量が所望の値となるまでに時間差が生じることになり、これによっても模擬ガスの濃度変動や温度変動が生じてしまう。
【0011】
この問題を解決するための本発明に係る模擬ガス供給装置は、模擬ガスを生成して試験対象に供給する模擬ガス供給装置であって、模擬ガスを構成する第1ガスを供給する第1ガス供給路と、模擬ガスを構成する第2ガスを供給する第2ガス供給路と、前記第1ガス供給路が接続され、当該第1ガス供給路により供給される第1ガスを加熱する第1ガス加熱部と、前記第2ガス供給路が接続され、当該第2ガス供給路により供給される第2ガス及び前記第1ガス加熱部により加熱された第1ガスを混合して模擬ガスを生成する模擬ガス生成部と、前記模擬ガス生成部により生成された模擬ガスを前記試験対象に供給する模擬ガス供給路と、前記模擬ガス生成部により生成された模擬ガスを前記試験対象に供給することなく外部に排出する模擬ガス排出路とを備え、前記模擬ガス排出路による模擬ガスの排出流量を調整することにより、前記模擬ガス供給路から前記試験対象に供給される模擬ガスの供給流量を調整することを特徴とする。
【0012】
このようなものであれば、第1ガス加熱部に供給される第1ガスの流量及び模擬ガス生成部に供給される第2ガスの流量を変化させずに、模擬ガス生成部により生成された模擬ガスの一部を外部に排出することで、試験対象に供給される模擬ガスの流量を調整しているので、試験対象に供給される模擬ガスの濃度変動及び温度変動を抑えつつ試験対象に供給される模擬ガスの流量を変動させることができる。つまり、試験対象に供給される模擬ガスの流量を変化させたとしても、第1ガス加熱部に供給される第1ガスの流量及び模擬ガス生成部に供給される第2ガスの流量を一定とすることができるので、模擬ガス生成部で生成される模擬ガスの温度及び濃度の変動を抑えることができる。
【0013】
前記模擬ガス排出路が、上流から順に第1開閉弁及び排気ポンプが設けられた主排出路と、当該メイン排出路において前記第1開閉弁及び前記排気ポンプの間から分岐しており、上流から順に外気導入口及び第2開閉弁が設けられた外気導入路とを有することが望ましい。これならば、第1開閉弁の弁開度及び第2開閉弁の弁開度を調整することによって、模擬ガス生成部から排出する模擬ガスの排出流量を調整することができる。
【0014】
また、このとき、前記模擬ガス排出路により模擬ガスを排出しない場合には、前記第1開閉弁を閉じるとともに、前記第2開閉弁を開けており、前記模擬ガス排出路により模擬ガスを排出する場合には、前記第1開閉弁を開けるとともに、前記第2開閉弁を閉じることが望ましい。これならば、排気ポンプを起動した状態で、第1開閉弁及び第2開閉弁の開閉を切り替えるだけで、瞬時に模擬ガスの供給流量を変更することができる。
【0015】
前記第1開閉弁及び第2開閉弁を全開及び全閉で用いる場合には、模擬ガス排出路により排出される排出流量の調整が排気ポンプの吸引流量を調整することで行うことになるが、これでは正確な流量を排出しにくいという問題がある。この場合には、前記模擬ガス排出路にマスフローコントローラ等の流量制御機器が設けられていることが望ましい。これにより排出流量を精度良く調整することができる。
【0016】
前記試験対象となる触媒が設置されるとともに当該触媒を加熱する触媒加熱部を有し、前記触媒加熱部に前記模擬ガス供給路が接続されていることが望ましい。
【発明の効果】
【0017】
このように構成した本発明によれば、試験対象に供給される模擬ガスの温度変動を抑えつつ試験対象に供給される模擬ガスの流量を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本実施形態の模擬ガス供給装置の構成を示す模式図。
【図2】変形実施形態の模擬ガス供給装置の構成を示す模式図。
【図3】変形実施形態の模擬ガス供給装置の構成を示す模式図。
【図4】変形実施形態の模擬ガス供給装置の構成を示す模式図。
【図5】変形実施形態の模擬ガス供給装置の構成を示す模式図。
【図6】変形実施形態の模擬ガス供給装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下に本発明に係る模擬ガス供給装置100について図面を参照して説明する。
【0020】
本実施形態の模擬ガス供給装置100は、エンジン排ガスを模擬した模擬ガスを生成して試験対象である触媒200に供給するものであり、触媒評価試験装置に組み込まれて用いられる。
【0021】
具体的にこのものは、模擬ガスを構成する第1ガスを供給する第1ガス供給路2と、模擬ガスを構成する第2ガスを供給する第2ガス供給路3と、第1ガス供給路2が接続され、当該第1ガス供給路2により供給される第1ガスを加熱する第1ガス加熱部4と、第2ガス供給路3が接続され、当該第2ガス供給路3により供給される第2ガス及び前記第1ガス加熱部4により加熱された第1ガスを混合して模擬ガスを生成する模擬ガス生成部5と、模擬ガス生成部5により生成された模擬ガスを触媒200に供給する模擬ガス供給路6と、模擬ガス生成部5により生成された模擬ガスを触媒200に供給することなく外部に排出する模擬ガス排出路7とを備えている。
【0022】
第1ガス供給路2は、図1においては1つしか図示していないが、模擬ガスの成分に応じて複数設けられている。また、第1ガス供給路2には、第1ガスを発生させる第1ガス発生部8が設けられている。なお、第1ガスとは、複数成分のガスを混合してなる混合ガスであっても良いし、単一成分のガスであっても良い。
【0023】
第2ガス供給路3は、図1においては1つしか図示していないが、模擬ガスの成分に応じて複数設けられている。また、第2ガス供給路3には、第2ガスを発生させる第2ガス発生部9が設けられている。この第2ガスは、第1ガス加熱部4により加熱されると反応してしまうガスであり、例えばCOやNO等である。また、第2ガスも、前記第1ガスと同様に、複数成分のガスを混合してなる混合ガスであっても良いし、単一成分のガスであっても良い。
【0024】
そして本実施形態では、第1ガス加熱部4、模擬ガス生成部5及び模擬ガス供給路6が単一のチャンバ(模擬ガス生成セル)10により形成されている。つまり、この模擬ガス生成セル10において上流側に第1ガス加熱部4が設けられ、下流側に模擬ガス生成セル10内に配置された触媒200を加熱するため触媒加熱部11が設けられ、第1ガス加熱部4及び触媒加熱部11の間に模擬ガス生成部5が設けられている。そして、この模擬ガス生成部5に第2ガス供給路3が接続されている。また、模擬ガス生成部5又は模擬ガス生成部5及び触媒加熱部11の間に模擬ガス排出路7が接続されている。
【0025】
第1ガス加熱部4は、模擬ガス生成セル10の上流側における外周部にヒータ等の加熱手段41を設けることにより構成されている。また、触媒加熱部11は、模擬ガス生成セル10の上流側における外周部にヒータ等の加熱手段111を設けることにより構成されている。さらに模擬ガス生成部5は、第1ガス及び第2ガスを撹拌して混合するものであり、例えばノズル部を有するものが考えられる。
【0026】
なお、触媒加熱部11において触媒200を通過した模擬ガスは、外部に設けられたガス分析装置(不図示)に供給されて、その模擬ガス中の成分濃度が分析される。そして、触媒通過前の模擬ガスの成分濃度と比較することによって触媒200の性能が評価される。なお、触媒200の入口近傍には、触媒200の温度を検出するための温度検出部(不図示)が設けられており、この温度検出部により検出温度に基づいて前記触媒加熱部11が制御されて触媒200の温度が制御される。
【0027】
しかして本実施形態の模擬ガス供給装置100は、模擬ガス排出路7による模擬ガスの排出流量を調整することにより、模擬ガス供給路6から触媒200に供給される模擬ガスの供給流量を調整するように構成されている。
【0028】
具体的に模擬ガス排出路7は、上流から順に第1開閉弁V1及び排気ポンプPが設けられた主排出路71と、当該主排出路71において第1開閉弁V1及び排気ポンプPの間から分岐しており、上流から順に外気導入口及び第2開閉弁V2が設けられた外気導入路72とを有する。なお外気導入口には防塵フィルタFが設けられている。本実施形態の第1開閉弁V1及び第2開閉弁V2は、電磁弁であり、制御装置(不図示)によってその開閉が制御される。
【0029】
具体的には、模擬ガス排出路7により模擬ガスを排出しない場合には、第1開閉弁V1が閉じられるとともに、第2開閉弁V2が開けられるように制御される。一方、模擬ガス排出路7により模擬ガスを排出する場合には、第1開閉弁V1が開けられるとともに、第2開閉弁V2が閉じられる。ここで、第1ガス供給部2における模擬ガス生成セル10への第1ガス供給量をQ1、第2ガス供給部3における模擬ガス生成セル10への第2ガス供給量をQ2とした場合、排気ポンプPによる排気流量(Q3)が一定の場合には、このように制御することによって、触媒200に供給される模擬ガスの供給流量が全部供給(Q1+Q2)と、一部供給(Q1+Q2−Q3)との2段階で調整されることになる。
【0030】
このように構成した本実施形態に係る模擬ガス供給装置100によれば、模擬ガスの排気流量(Q3)を調整することにより触媒200に供給される模擬ガスの供給流量を変化させたとしても、第1ガス加熱部4に供給される第1ガスの流量(Q1)及び模擬ガス生成部5に供給される第2ガスの流量(Q2)を一定とすることができる。したがって、触媒200に供給される模擬ガスの濃度変動及び温度変動を抑えつつ触媒200に供給される模擬ガスの流量を変化させることができる。
【0031】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、図2に示すように、模擬ガス排出路7において排気ポンプPの上流側にマスフローコントローラ等の流量制御機器12を設けることにより、模擬ガス排出路7による排気流量を連続的に変化させるものであっても良い。これならば、触媒に対する模擬ガスの供給流量を、その温度変動及び濃度変動を抑えつつ連続的に変化させることができる。
【0032】
また、図3に示すように、模擬ガスに水分を含ませるべく、第1ガス供給路2に、水分添加部13を設けても良い。この場合、模擬ガス排出路7(主排出路71)には、排出される模擬ガス中の水分を分離するドレンセパレータ14及びその水分を貯留するドレンタンク15を設けることが望ましい。
【0033】
さらに、前記実施形態の第1ガス加熱部4は、チャンバ10の外部にヒータ等の加熱手段41を設けることによってチャンバ10内の第1ガスを加熱するものであったが、図4に示すように、チャンバ10内に発熱抵抗体42を設けることによって、第1ガスに接触して直接加熱するものであっても良い。これならば、第1ガスの温度制御の応答性を良くすることができる。なお、図4においては、チャンバ10の外部にヒータ等の加熱手段41を設けた第1ガス加熱部4(4a)と、チャンバ10の内部に発熱抵抗体42を設けた第1ガス加熱部4(4b)とを並列に設け、切り替え弁16、17によりそれらの選択できるように構成している。
【0034】
その上、前記実施形態では、模擬ガス生成セルにより、第1ガス加熱部4、模擬ガス生成部5及び模擬ガス供給路6が一体的に形成されたものであったが、図5に示すように、第1ガス加熱部4、模擬ガス生成部5及び模擬ガス供給路6が別々に構成されても良い。この場合、第1ガス加熱部4及び模擬ガス生成部5は接続配管により接続されており、模擬ガス生成部5に模擬ガス供給路6を接続するとともに、その模擬ガス供給路6又は模擬ガス生成部5に模擬ガス排出路7を接続する。また、模擬ガス供給路6は、触媒200を加熱する触媒加熱部11に接続されている。
【0035】
加えて、図6に示すように、第1ガス加熱部4及び模擬ガス生成部5を模擬ガス生成セル10により形成して、当該模擬ガス生成セル10に模擬ガス供給路6及び模擬ガス排出路7を接続するように構成しても良い。
【0036】
また、前記実施形態では、第1ガス供給路及び第2ガス供給路をそれぞれ1つ有するものであったが、その他、第1ガス供給路及び第2ガス供給路をそれぞれ複数有するものであっても良い。この場合、複数設けられた第1ガス供給路毎に供給するガス種を異ならせることが考えられる。同様に複数設けられた第2ガス供給路毎に供給するガス種を異ならせることが考えられる。
【0037】
さらに前記実施形態では、模擬ガスは、第1ガス及び第2ガスを混合することで生成されるものであったが、第2ガスを用いることなく、第1ガスを第1ガス加熱部で加熱することによって生成されるものであっても良い。
【0038】
その上、本発明は、触媒評価試験装置に用いるものの他、ガス分析計に模擬ガスを供給することにより、当該ガス分析計の性能試験を行うものにも適用可能である。
【0039】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【0040】
100・・・模擬ガス供給装置
200・・・触媒
2 ・・・第1ガス供給路
3 ・・・第2ガス供給路
4 ・・・第1ガス加熱部
5 ・・・模擬ガス生成部
6 ・・・模擬ガス供給路
7 ・・・模擬ガス排出路
71 ・・・主排出路
V1 ・・・第1開閉弁
P ・・・排気ポンプ
72 ・・・外気導入路
V2・・・第2開閉弁
11 ・・・触媒加熱部
12 ・・・流量制御機器


【特許請求の範囲】
【請求項1】
模擬ガスを生成して試験対象に供給する模擬ガス供給装置であって、
模擬ガスとなる第1ガスを供給する第1ガス供給路と、
前記第1ガス供給路が接続され、当該第1ガス供給路により供給される第1ガスを加熱する第1ガス加熱部と、
前記第1ガス加熱部により前記第1ガスが加熱されて生成される模擬ガスを前記試験対象に供給する模擬ガス供給路と、
前記第1ガス加熱部により前記第1ガスが加熱されて生成される模擬ガスを前記試験対象に供給することなく外部に排出する模擬ガス排出路とを備え、
前記模擬ガス排出路による模擬ガスの排出流量を調整することにより、前記模擬ガス供給路から前記試験対象に供給される模擬ガスの供給流量を調整することを特徴とする模擬ガス供給装置。
【請求項2】
模擬ガスを生成して試験対象に供給する模擬ガス供給装置であって、
模擬ガスを構成する第1ガスを供給する第1ガス供給路と、
模擬ガスを構成する第2ガスを供給する第2ガス供給路と、
前記第2ガス供給路が接続され、当該第2ガス供給路により供給される第2ガス及び前記第1ガス加熱部により加熱された第1ガスを混合して模擬ガスを生成する模擬ガス生成部と、
前記模擬ガス生成部により生成される模擬ガスを前記試験対象に供給する模擬ガス供給路と、
前記模擬ガス生成部により生成される模擬ガスを前記試験対象に供給することなく外部に排出する模擬ガス排出路とを備え、
前記模擬ガス排出路による模擬ガスの排出流量を調整することにより、前記模擬ガス供給路から前記試験対象に供給される模擬ガスの供給流量を調整することを特徴とする模擬ガス供給装置。
【請求項3】
前記模擬ガス排出路が、上流から順に第1開閉弁及び排気ポンプが設けられた主排出路と、当該主排出路において前記第1開閉弁及び前記排気ポンプの間から分岐しており、上流から順に外気導入口及び第2開閉弁が設けられた外気導入路とを有する請求項1又は2記載の模擬ガス供給装置。
【請求項4】
前記模擬ガス排出路により模擬ガスを排出しない場合には、前記第1開閉弁を閉じるとともに、前記第2開閉弁を開けており、
前記模擬ガス排出路により模擬ガスを排出する場合には、前記第1開閉弁を開けるとともに、前記第2開閉弁を閉じる請求項3記載の模擬ガス供給装置。
【請求項5】
前記模擬ガス排出路に流量制御機器が設けられている請求項1乃至4の何れかに記載の模擬ガス供給装置。
【請求項6】
前記試験対象となる触媒が設置されるとともに当該触媒を加熱する触媒加熱部を有し、
前記触媒加熱部に前記模擬ガス供給路が接続されている請求項1乃至5の何れかに記載の模擬ガス供給装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2013−104694(P2013−104694A)
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−246867(P2011−246867)
【出願日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【出願人】(000155023)株式会社堀場製作所 (638)
【Fターム(参考)】