模擬ガス供給装置
【課題】自動車からの排ガスの変化を精度よくシミュレーションして、排ガスの変化に正確に連動する
【解決手段】模擬ガスを供給できるようにする。複数の原料ガス供給部を集合してなる原料ガス供給部群５と、複数の流量コントローラーを集合してなる流量コントローラー群１，２，３，４と、複数の流量コントローラー群１，２，３，４を集合してなる流量コントローラーシステム１００と、模擬ガスを評価装置５００に供給する模擬ガス供給管１０１と、模擬ガスを評価装置に供給せずに排出する模擬ガス排出管１０２と、模擬ガスの流路を模擬ガス供給管１０１と模擬ガス排出管１０２とに切り換える切換え弁６，７，８，９を有し、複数の切換え弁を集合してなる切換え弁システム２００と、流量コントローラーシステム１００及び切換え弁システム２００を制御するための制御部３００とを備える。
【解決手段】模擬ガスを供給できるようにする。複数の原料ガス供給部を集合してなる原料ガス供給部群５と、複数の流量コントローラーを集合してなる流量コントローラー群１，２，３，４と、複数の流量コントローラー群１，２，３，４を集合してなる流量コントローラーシステム１００と、模擬ガスを評価装置５００に供給する模擬ガス供給管１０１と、模擬ガスを評価装置に供給せずに排出する模擬ガス排出管１０２と、模擬ガスの流路を模擬ガス供給管１０１と模擬ガス排出管１０２とに切り換える切換え弁６，７，８，９を有し、複数の切換え弁を集合してなる切換え弁システム２００と、流量コントローラーシステム１００及び切換え弁システム２００を制御するための制御部３００とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の排気管などに設けられる触媒やセンサを評価するための模擬ガスを供給する模擬ガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンに連なる排気管などに設けられる触媒やセンサを評価する場合、エンジンからの排ガスの成分濃度を予め測定して、同様の成分を含む模擬ガスを生成し、この模擬ガスを使って評価する。例えば、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＨＣ、Ｎ２の各ボンベを流量制御することによって、模擬ガスの組成や流量を設定し、水分添加及び加熱することによって、自動車からの排ガスと同等の模擬ガスを生成し、この模擬ガスを評価対象となる触媒の入ったガスセルに導入し、触媒を通過する前後のガス濃度を計測して、触媒の浄化性能を評価している。
【０００３】
ところで、ＮＯＸ吸蔵還元触媒は、流入する排ガスの空燃比がリーンのときにＮＯＸを捕捉（吸蔵）する一方、流入する排ガスの空燃比がリッチのときに捕捉したＮＯＸを還元する。そして、ＮＯＸ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関は、リーン制御走行により触媒の排ガス浄化性能が低下した場合に、運転状態を空燃比がリッチとなるように切り替えることによって、排ガス中のＮＯＸを浄化している（特許文献１参照）。このように、ＮＯＸ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関では、リーンと、ストイキ又はリッチとの切り替えが最適に制御されることによって、排ガス中のＮＯＸの低減が図られている。また、排ガス濃度をセンサで測定することによって、リーン、ストイキ、リッチの状態を確認しており、排ガス中のＮＯＸが触媒で適正に浄化されているかをＮＯＸセンサで確認している。
【０００４】
一方、自動車排出ガス規制において、試験モードが定められており、例えば、日本のＪＣ０８モードや、米国のＬＡ４モード等の試験モードがよく知られている。そして、排ガスの測定試験を行う際、自動車をシャシ・ダイナモメータ上に載せて、規定の試験モードで走行させて、試験期間中における排ガス中の大気汚染物質の量を所定の測定法に基づいて測定する。この大気汚染物質は、ガス分析装置によって測定される。また、走行燃費も測定される。そして、近年では、自動車排出ガス規制や燃費基準が強化されているので、試験モードで走行するときの排ガスの変化と同じように模擬ガスを変化させて、触媒評価試験を行うことが要望されている。
【０００５】
従来の触媒及びセンサの評価試験の方法では、定常的に供給される模擬ガスにリッチ成分又はリーン成分を添加することによって模擬ガスを変化させていた（特許文献２参照）。そのため、定常の模擬ガスやリッチ成分及びリーン成分の濃度を変更するには、各原料ガスの流量を変化する必要がある。しかし、原料ガスの流量を変化すると、配管内の圧力が変化するので、他の原料ガスの流量に影響を与える。即ち、複数の原料ガスの流量が互いに干渉して、模擬ガス濃度を変化させる際に、各原料ガスの流量が安定するまで数秒程度の時間がかかる。また、各原料ガスの設定濃度によって、各原料ガスの流量や流量変化率（バルブ開度）が異なるので、各原料ガスの流量が安定するまでの時間が異なり、自動車からの排ガス成分を精度よくシミュレーションできない。さらに、各原料ガスの流量を変化する際に、模擬ガスの流量が揺らいでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４０４２９号公報
【特許文献２】特許第４１９４５８１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、本発明が解決しようとする課題は、自動車からの排ガスの濃度変化を精度よくシミュレーションして、排ガスの濃度変化に正確に連動する模擬ガスを供給できる模擬ガス供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る模擬ガス供給装置は、
原料ガスを供給する原料ガス供給部を有し、複数の原料ガス供給部を集合してなる原料ガス供給部群と、
各原料ガス供給部に対応して設けられ、各原料ガスの流量を調節する流量コントローラーを有し、複数の流量コントローラーを集合してなる流量コントローラー群と、
複数の流量コントローラー群を集合してなる流量コントローラーシステムと、
各流量コントローラー群で生成される模擬ガスを評価装置に供給する模擬ガス供給管と、
各流量コントローラー群で生成される模擬ガスを評価装置に供給せずに排出する模擬ガス排出管と、
各流量コントローラー群に対応して設けられ、各流量コントローラー群で生成される模擬ガスの流路を模擬ガス供給管と模擬ガス排出管とに切り換える切換え弁を有し、複数の切換え弁を集合してなる切換え弁システムと、
流量コントローラーシステム及び切換え弁システムを制御するための制御部とを備え、
制御部は、
各流量コントローラー群を第１時間間隔ごとに予め設定した流量で変化させ、さらに、各切換え弁を第１時間間隔ごとに切り換えることで、第１時間間隔の間に、第１時間間隔よりも短い第２時間間隔ごとに、各流量コントローラー群からの模擬ガスを所定の順番で連続的に模擬ガス供給管に送る。
【０００９】
好ましくは、
第２時間間隔は、それぞれが等間隔の時間で設定されており、
第１時間間隔は、第２時間間隔に流量コントローラー群の数を乗じた値で設定される。
【００１０】
好ましくは、
原料ガス供給部群は、
所定の原料ガスに対して、濃度の高い原料ガス供給部と濃度の低い原料ガス供給部とを備えており、
制御部は、
生成する模擬ガスにおける所定の原料ガスの濃度が所定濃度より高い場合は、濃度の高い原料ガス供給部から原料ガスを供給し、
生成する模擬ガスにおける所定の原料ガスの濃度が所定濃度より低い場合は、濃度の低い原料ガス供給部から原料ガスを供給する。
【００１１】
好ましくは、
制御部は、
所定時間の間、模擬ガスにおける各原料ガスの濃度を変化せず、その後に、各原料ガスの濃度を変化する場合、
所定時間の間、所定の流量コントローラー群からの一定濃度の模擬ガスを模擬ガス供給管に送り、
所定時間が経過する第１時間前まで、所定の流量コントローラー群以外の流量コントローラー群からの模擬ガスの流量を０又は少量とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る模擬ガス供給装置は、各原料ガスの流量を調整する複数の流量コントローラーを集合してなる流量コントローラー群と、複数の流量コントローラー群を集合してなる流量コントローラーシステムと、各流量コントローラー群で生成される模擬ガスの流路を模擬ガス供給管と模擬ガス排出管とに切り換える切換え弁システムと、切換え弁システム及び流量コントローラーシステムを制御する制御部とを備える。
【００１３】
そして、制御部は、各流量コントローラー群を第１時間間隔ごとに予め設定した流量で変化させる。第１時間間隔は、各流量コントローラー群からの模擬ガスが所定の濃度及び流量に安定するのに必要な時間が設定される。従って、第１時間間隔の間に、各流量コントローラー群からの模擬ガスは、所定の濃度及び流量で安定する。
【００１４】
さらに、制御部は、各切換え弁を第１時間間隔ごとに切り換えることで、第１時間間隔の間に、第１時間間隔よりも短い第２時間間隔ごとに、各流量コントローラー群からの模擬ガスを所定の順番で連続的に模擬ガス供給管に送る。これによって、第１時間間隔の間に安定した各流量コントローラー群からの模擬ガスを連続的に模擬ガス供給管に送ることができるので、設定された濃度及び流量の模擬ガスを正確に評価装置（触媒評価装置、センサ評価装置など）に送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る模擬ガス供給装置の構成を示す図。
【図２】自動車からの排ガスと模擬ガス供給装置からの模擬ガスとについて、各原料ガス濃度の変化と経過時間との関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る模擬ガス供給装置を説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
先ず、第１実施形態の模擬ガス供給装置を説明する。
図１の通り、模擬ガス供給装置は、原料ガス供給部群５を備える。原料ガス供給部群５は、Ｎ２ボンベからなるＮ２ガス供給部５０、Ｏ２ボンベからなるＯ２ガス供給部５１、ＣＯ２ボンベからなるＣＯ２ガス供給部５２、ＣＯボンベからなるＣＯガス供給部５３、Ｃ３Ｈ６ボンベからなるＣ３Ｈ６ガス供給部５４を集合してなる。そして、Ｎ２ガス供給部５０はＮ２ガスを供給し、Ｏ２ガス供給部５１はＯ２ガスを供給し、ＣＯ２ガス供給部５２はＣＯ２ガスを供給し、ＣＯガス供給部５３はＣＯガスを供給し、Ｃ３Ｈ６ガス供給部５４はＣ３Ｈ６を供給する。Ｎ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスは、模擬ガスを生成するための原料ガスとなる。
【００１８】
模擬ガス供給装置は、流量コントローラーシステム１００を備える。流量コントローラーシステム１００は、第１流量コントローラー群１、第２流量コントローラー群２、第３流量コントローラー群３及び第４流量コントローラー群４を集合してなる。そして、第１流量コントローラー群１は、５つの流量コントローラー（マスフローコントローラー）１０〜１４を集合してなる。また、第２流量コントローラー群２は、５つの流量コントローラー２０〜２４を集合してなる。また、第３流量コントローラー群３は、５つの流量コントローラー３０〜３４を集合してなる。また、第４流量コントローラー群２は、５つの流量コントローラー４０〜４４を集合してなる。
【００１９】
流量コントローラー１０，２０，３０，４０は、Ｎ２ガス供給部５０に接続され、Ｎ２ガス供給部５０から供給されるＮ２ガスの流量を調整する。流量コントローラー１１，２１，３１，４１は、Ｏ２ガス供給部５１に接続され、Ｏ２ガス供給部５１から供給されるＯ２ガスの流量を調整する。流量コントローラー１２，２２，３２，４２は、ＣＯ２ガス供給部５２に接続され、ＣＯ２供給部５２から供給されるＣＯ２ガスの流量を調整する。流量コントローラー１３，２３，３３，４３は、ＣＯガス供給部５３に接続され、ＣＯガス供給部５３から供給されるＣＯガスの流量を調整する。また、流量コントローラー１４，２４，３４，４４は、Ｃ３Ｈ６ガス供給部５４に接続され、Ｃ３Ｈ６ガス供給部５４から供給されるＣ３Ｈ６ガスの流量を調整する。
【００２０】
第１流量コントローラー群１の流量コントローラー１０〜１４は、出口側に第１混合管１５に接続されている。そして、第１流量コントローラー群１によって流量を調整されたＮ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスが、第１混合管１５で混合され、模擬ガスが生成される。また、第２流量コントローラー群２の流量コントローラー２０〜２４は、出口側で第２混合管２５に接続されている。そして、第２流量コントローラー群２によって流量を調整されたＮ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスが、第２混合管２５で混合され、模擬ガスが生成される。また、第３流量コントローラー群３の流量コントローラー３０〜３４は、第３混合管３５に接続されている。そして、第３流量コントローラー群３によって流量を調整されたＮ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスが、第３混合管３５で混合され、模擬ガスが生成される。また、第４流量コントローラー群４の流量コントローラー４０〜４４は、第４混合管４５に接続されている。そして、第４流量コントローラー群４によって流量を調整されたＮ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスが、第４混合管４５で混合され、模擬ガスが生成される。
【００２１】
模擬ガス供給装置は、切換え弁システム２００を備える。切換え弁システム２００は、第１切換え弁６、第２切換え弁７、第３切換え弁８及び第４切換え弁９を集合してなる。
そして、第１切換え弁６は、第１混合管１５に接続される。第１切換え弁６は、第１供給管６０及び第１排出管６１に接続され、第１混合管１５で生成された模擬ガスの流路を、第１供給管６０と第１排出管６１とに切り換える。また、第２切換え弁７は、第２混合管２５に接続される。第２切換え弁７は、第２供給管７０及び第２排出管７１に接続され、第２混合管２５で生成された模擬ガスの流路を、第２供給管７０と第２排出管７１とに切り換える。また、第３切換え弁８は、第３混合管３５に接続される。第３切換え弁８は、第３供給管８０及び第３排出管８１に接続され、第３混合管３５で生成された模擬ガスの流路を、第３供給管８０と第３排出管８１とに切り換える。また、第４切換え弁９は、第４混合管４５に接続される。第４切換え弁９は、第４供給管９０及び第４排出管９１に接続され、第４混合管４５で生成された模擬ガスの流路を、第４供給管９０と第４排出管９１とに切り換える。
【００２２】
第１、第２、第３及び第４供給管６０，７０，８０，９０は、模擬ガス供給管１０１に接続される。そして、模擬ガス供給管１０１は、触媒評価装置などの評価装置５００に接続され、模擬ガスは、第１、第２、第３又は第４供給管６０，７０，８０，９０を通って、模擬ガス供給管１０１から評価装置５００へ供給される。また、第１、第２、第３及び第４排出管６１，７１，８１，９１は、模擬ガス排出管１０２に接続される。そして、模擬ガス排出管１０２は、評価装置５００に接続されておらず、模擬ガスは、第１、第２、第３又は第４排出管６１，７１，８１，９１を通って、模擬ガス排出管１０２から外部へ排出される。
【００２３】
模擬ガス供給装置は、制御部３００を備える。制御部３００は、流量コントローラーシステム１００及び切換え弁システム２００を制御する。制御部３００は、各流量コントローラー群１，２，３，４を第１時間Ｔ１の間隔ごとに予め設定した流量で変化させる。さらに、制御部３００は、各切換え弁６，７，８，９を第１時間Ｔ１の間隔ごとに切り換える。
【００２４】
下記表１及び２に基づいて、制御部３００によって制御される流量コントローラーシステム１００及び切換え弁システム２００の動作について詳しく説明する。
【００２５】
【表１】
【００２６】
上記表１は、測定対象となる自動車からの排ガスの成分濃度を第２時間Ｔ２の間隔で測定し、その測定結果に基づいて、第２時間Ｔ２の間隔でシュミレーションする模擬ガスの成分濃度を示す。第２時間Ｔ２の間隔は、０．５〜２秒程度が好ましく、本実施形態では「１秒」に設定されている。後述するが、第２時間Ｔ２の間隔が等間隔（１秒ごと）なので、第１時間Ｔ１は、第２時間Ｔ２と流量コントロール群１，２，３，４のライン数（４ライン）とを乗じた値で設定される。上記の通り、本実施形態の模擬ガス供給装置は、４ラインの流量コントロール群１，２，３，４を備えているので、第１時間Ｔ１の間隔は、「４秒（＝１秒×４ライン）」に設定される。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】
【表５】
【００３１】
上記表２〜表５は、第１時間Ｔ１ごとにおける、各流量コントローラー群１，２，３，４からの模擬ガスの各原料ガスの流量を示す。
表２の通り、第１流量コントローラー群１は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を流量コントローラー１０〜１４によって変化させる。そして、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、第１切換え弁６を切り換えて、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスを、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに１秒（第２時間Ｔ２）の間、模擬ガス供給管１０１を介して評価装置５００へ送る。表２に示された太枠で囲まれた時間に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。
【００３２】
表２の通り、１秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。１秒目を経過後、第１流量コントローラー群１は、５秒目における各原料ガスの流量を設定する。そして、２秒目から５秒目までの間に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスは、模擬ガス排出管１０２を通じて外部へ排出される。また、２秒目から５秒目までの間に、所定の濃度及び流量に安定した模擬ガスが生成される。そして、５秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。同様に、９秒目、１３秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。
【００３３】
同様に、表３〜表５の通り、第２〜第４流量コントローラー群２，３，４は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を流量コントローラー２０〜２４，３０〜３４，４０〜４４によって変化させる。そして、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、第２、第３及び第４切換え弁７，８，９を切り換えて、第２〜第４流量コントローラー群２，３，４からの模擬ガスを、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに１秒（第２時間Ｔ２）の間、模擬ガス供給管１０１を介して評価装置５００へ送る。表３〜表５に示された太枠で囲まれた時間に、第２〜第４流量コントローラー群２，３，４からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。
【００３４】
そして、１秒（第２時間Ｔ２）ごとに、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、その後、第２流量コントローラー群２からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、その後、第３コントローラー群３からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、その後、第４流量コントローラー群４からの模擬ガスが評価装置５００へ送られる。即ち、１秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、２秒目に、第２流量コントローラー群２からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、３秒目に、第３流量コントローラー群３からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、４秒目に、第４流量コントローラー群４からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、５秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが評価装置５００へ送られる。
このように、４秒（第１時間Ｔ１）の間に、１秒（第２時間Ｔ２）ごとに、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４からの模擬ガスを順番に連続的に模擬ガス供給管１０１を介して評価装置５００へ送る。
【００３５】
表２の通り、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスは、１秒目、５秒目、９秒目、１３秒目（太枠で囲まれた時間）に、模擬ガス供給管１０１を介して評価装置５００へ送られるが、それ以外の間は、模擬ガス排出管１０２を介して外部へ排出される。これによって、１秒目と５秒目との間における３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）の間に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させることができる。同様に、３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）の間に、第２、第３及び第４流量コントローラー群２，３，４からの模擬ガスを外部へ排出することで、各原料ガスを所定の濃度及び流量に安定させることができる。これによって、常時、各原料ガスが所定の濃度及び流量で安定した模擬ガスを評価装置５００へ送ることができる。
【００３６】
【表６】
【００３７】
上記表６は、第２時間Ｔ２の間隔ごとに、模擬ガスを評価装置５００へ送る流量コントローラー群を示す。表６の通り、第１時間Ｔ１を１サイクルとして、模擬ガスが、第２時間Ｔ２の間隔ごとに、４ラインの流量コントローラー群１，２，３，４から順番に連続的に、評価装置５００へ供給される。
【００３８】
図２の通り、自動車からの排ガスと模擬ガス供給装置からの模擬ガスとにおいて、各原料ガスの濃度変化が、ほぼ重なり一致していることが理解できる。図２において、例えば、自動車からの排ガスのＯ２は、「実車Ｏ２」と示され、模擬ガス供給装置からの模擬ガスのＯ２は、単に「Ｏ２」と示される。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の模擬ガス供給装置を説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
第２実施形態では、原料ガス供給部群５は、所定の原料ガスに対して、濃度の高い原料ガス供給部と濃度の低い原料ガス供給部とを備える。本実施形態では、Ｏ２ガスについて、１００％濃度のＯ２ガスを有する１００％Ｏ２ガス供給部と、１０％濃度のＯ２ガスを有する１０％０２ガス供給部とを備える。また、ＣＯガスについて、１００％濃度のＣＯガスを有する１００％ＣＯガス供給部と、１０％濃度のＣＯガスを有する１０％Ｃ０ガス供給部とを備える。また、Ｃ３Ｈ６ガスについて、２０％濃度のＣ３Ｈ６ガスを有する２０％Ｃ３Ｈ６ガス供給部と、２％濃度のＣ３Ｈ６ガスを有する２％Ｃ３Ｈ６ガス供給部とを備える。
【００４０】
例えば、Ｏ２ガスは、模擬ガス全体に対する０〜２１％の濃度の範囲で変化する。そして、Ｏ２ガスについて、１００％Ｏ２ガス供給部だけが備えられている場合に、非常に低い濃度（例えば１％）のＯ２ガスを供給する必要があるとき、非常に少ない流量のＯ２ガスが供給されるので、速度が非常に遅く、所定の濃度及び流量に安定するまでに非常に時間がかかる。そこで、１００％Ｏ２ガス供給部と１０％Ｏ２ガス供給部とを備え、所定の濃度（例えば２．１％）を設定し、この所定濃度よりも高い場合は、１００％Ｏ２ガス供給部からＯ２ガスを供給し、所定濃度よりも低い場合は、１０％Ｏ２ガス供給部からＯ２ガスを供給する。これにより、濃度が低い場合でも、比較的多くの流量のＯ２ガスを供給できるので、速度が速く、短時間で所定の濃度及び流量に安定できる。例えば、上記の所定濃度は、濃度範囲の最大値の１０％で設定される。
【００４１】
下記表７〜表１０は、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４によって調整される各原料ガス供給部からの原料ガスの流量を示す。そして、表７〜表１０に示された太枠で囲まれた時間に、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。
【００４２】
【表７】
【００４３】
【表８】
【００４４】
【表９】
【００４５】
【表１０】
【００４６】
［第３実施形態］
次に第３実施形態の模擬ガス供給装置を説明する。なお、第１及び第２実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
【００４７】
【表１１】
【００４８】
上記表１１は、測定対象となる自動車からの排ガスの成分濃度を第２時間Ｔ２の間隔で測定し、その測定結果に基づいて、第２時間Ｔ２の間隔でシュミレーションする模擬ガスの成分濃度を示す。上記表１１の通り、１秒目〜１３秒目の間は、模擬ガスの成分濃度が変化するので、上記第１実施形態と同様に、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４に対応する切換え弁６，７，８，９を順番に切換えて、模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送る。そして、１４秒目〜３２秒目の間、模擬ガスの成分濃度は変化しないので、第１〜第４流量コントローラー群からの模擬ガスを順番に送る必要がなく、その結果、１つの第２流量コントローラー群２からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送る。そして、３３秒目以降は、模擬ガスの成分濃度が変化するので、上記第１実施形態と同様に、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４に対応する切換え弁６，７，８，９を順番に切換えて、模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送る。
【００４９】
【表１２】
【００５０】
上記表１２の通り、第１流量コントローラー群１は、１秒目〜１３秒目の間、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。そして、第１流量コントローラー群１は、１４秒目〜３１秒目の間、流量コントローラー１０〜１４によって各原料ガスの流量を０にする。上記表１１の通り、１４秒目から所定時間の間は、各原料ガスの濃度を変化する必要がないので、その直前における第１流量コントローラー群１が模擬ガスを供給する必要のある１３秒目を経過した後、第１流量コントローラー群１は、各原料ガスの流量を０（少量でもよい）にする。
【００５１】
そして、３２秒目以降、第１流量コントローラー群１は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。上記表１１の通り、３５秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送るので、３５秒目の３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）前である３２秒目から、第１流量コントローラー群１は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。これにより、３２秒目〜３４秒目の間（３秒間）に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させる。
【００５２】
【表１３】
【００５３】
上記表１３の通り、１秒目〜１０秒目の間、第２流量コントローラー群２は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。そして、１１秒目〜３２秒目の間、第２流量コントローラー群２は、流量コントローラー２０〜２４によって各原料ガスの流量を一定にする。上記表１１の通り、１４秒目から所定時間の間は、各原料ガスの濃度を変化する必要がないので、その直前における第２流量コントローラー群２が模擬ガスを供給する必要のある１０秒目を経過した後、第２流量コントローラー群２は、各原料ガスの流量を一定にする。
【００５４】
そして、３３秒目以降、第２流量コントローラー群２は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。上記表１１の通り、３６秒目に、第２流量コントローラー群２からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送るので、３６秒目の３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）前である３３秒目から、第２流量コントローラー群２は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。これにより、３３秒目〜３５秒目の間（３秒間）に、第２流量コントローラー群２からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させる。
【００５５】
【表１４】
【００５６】
上記表１４の通り、１秒目〜１１秒目の間、第３流量コントローラー群３は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。そして、１２秒目〜２９秒目の間、第３流量コントローラー群３は、流量コントローラー３０〜３４によって各原料ガスの流量を０にする。上記表１１の通り、１４秒目から所定時間の間は、各原料ガスの濃度を変化する必要がないので、その直前における第３流量コントローラー群３が模擬ガスを供給する必要のある１１秒目を経過した後、第１流量コントローラー群１は、各原料ガスの流量を０にする。
【００５７】
そして、３０秒目以降、第１流量コントローラー群１は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。上記表１１の通り、３３秒目に、第３流量コントローラー群３からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送るので、３３秒目の３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）前である３０秒目から、第３流量コントローラー群３は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。これにより、３０秒目〜３２秒目の間（３秒間）に、第３流量コントローラー群３からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させる。
【００５８】
【表１５】
【００５９】
上記表１５の通り、１秒目〜１２秒目の間、第４流量コントローラー群４は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。そして、１３秒目〜３０秒目の間、第４流量コントローラー群４は、流量コントローラー４０〜４４によって各原料ガスの流量を０にする。上記表１１の通り、１４秒目から所定時間の間は、各原料ガスの濃度を変化する必要がないので、その直前における第４流量コントローラー群４が模擬ガスを供給する必要のある１２秒目を経過した後、第４流量コントローラー群４は、各原料ガスの流量を０にする。
【００６０】
そして、３１秒目以降、第４流量コントローラー群４は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。上記表１１の通り、３４秒目に、第４流量コントローラー群４からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送るので、３４秒目の３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）前である３１秒目から、第４流量コントローラー群４は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。これにより、３１秒目〜３３秒目の間（３秒間）に、第４流量コントローラー群４からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させる。
【００６１】
上記の通り、第２時間Ｔ２より長い所定時間の間、模擬ガスの成分濃度を変化しない場合、各流量コントローラー群からの模擬ガスを順番に送る必要がなく、１つの所定の流量コントローラー群からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送る。そして、その所定時間が経過する第１時間Ｔ１前まで、所定の流量コントローラー群以外の流量コントローラー群からの模擬ガスの流量を０又は少量とする。これによって、原料ガスの消費を最小限に抑えることができる。
【００６２】
［他の実施形態］
流量コントローラーシステム１００における流量コントローラー群及び切換え弁システム２００における切換え弁のライン数（上記実施形態では４ライン）は、各原料ガスの流量、制御部から流量コントローラーシステム及び切換え弁システムまでの応答速度、原料ガス供給部の数、第２時間Ｔ２の間隔などによって決定される。例えば、各原料ガスの流量が少ない場合、速度が遅く、所定の濃度及び流量に達するまでの時間が長くなるので、上記ライン数を多くする必要がある。また、各原料ガスの数が多くなると、干渉する要因が増え、さらに、混合管までの距離も長くなり、管の内容積が増え、所定の濃度及び流量に達するまでの時間が長くなるので、上記ライン数を多くする必要がある。
【００６３】
なお、第２時間Ｔ２の間隔は、等間隔で設定しなくてもよい。この場合、第１時間Ｔ１は、各ラインごとの第２時間Ｔ２を合計した値となる。また、長時間模擬ガス濃度を変化させる必要が無い場合には、模擬排ガス供給管へ供給している流量コントローラー群の第２時間Ｔ２間隔を長く設定し、他の流量コントローラー群の原料ガス流量を０もしくは少流量にすることにより、原料ガス消費を低減することができる。
また、原料ガスの流量が少ない場合、通常の管の内容積では、速度が遅くなり、所定の濃度まで混合するのに時間がかかるので、通常よりも極力小さな管の内容積として、速度をできるだけ速くすることが好ましい。また、各原料ガスを混合する混合管の代わりに、各原料ガスを導入して混合する混合チャンバーでもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ 第１流量コントローラー群
２ 第２流量コントローラー群
３ 第３流量コントローラー群
４ 第４流量コントローラー群
５ 原料ガス供給部群
６ 第１切換え弁
７ 第２切換え弁
８ 第３切換え弁
９ 第４切換え弁
１０〜１４ 第１流量コントローラー群の流量コントローラー
２０〜２４ 第２流量コントローラー群の流量コントローラー
３０〜３４ 第３流量コントローラー群の流量コントローラー
４０〜４４ 第４流量コントローラー群の流量コントローラー
５０〜５４ 原料ガス供給部
１００ 流量コントローラーシステム
２００ 切換え弁システム
３００ 制御部
５００ 評価装置
１０１ 模擬ガス供給管
１０２ 模擬ガス排出管
Ｔ１ 第１時間
Ｔ２ 第２時間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の排気管などに設けられる触媒やセンサを評価するための模擬ガスを供給する模擬ガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンに連なる排気管などに設けられる触媒やセンサを評価する場合、エンジンからの排ガスの成分濃度を予め測定して、同様の成分を含む模擬ガスを生成し、この模擬ガスを使って評価する。例えば、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＨＣ、Ｎ２の各ボンベを流量制御することによって、模擬ガスの組成や流量を設定し、水分添加及び加熱することによって、自動車からの排ガスと同等の模擬ガスを生成し、この模擬ガスを評価対象となる触媒の入ったガスセルに導入し、触媒を通過する前後のガス濃度を計測して、触媒の浄化性能を評価している。
【０００３】
ところで、ＮＯＸ吸蔵還元触媒は、流入する排ガスの空燃比がリーンのときにＮＯＸを捕捉（吸蔵）する一方、流入する排ガスの空燃比がリッチのときに捕捉したＮＯＸを還元する。そして、ＮＯＸ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関は、リーン制御走行により触媒の排ガス浄化性能が低下した場合に、運転状態を空燃比がリッチとなるように切り替えることによって、排ガス中のＮＯＸを浄化している（特許文献１参照）。このように、ＮＯＸ吸蔵還元触媒を備えた内燃機関では、リーンと、ストイキ又はリッチとの切り替えが最適に制御されることによって、排ガス中のＮＯＸの低減が図られている。また、排ガス濃度をセンサで測定することによって、リーン、ストイキ、リッチの状態を確認しており、排ガス中のＮＯＸが触媒で適正に浄化されているかをＮＯＸセンサで確認している。
【０００４】
一方、自動車排出ガス規制において、試験モードが定められており、例えば、日本のＪＣ０８モードや、米国のＬＡ４モード等の試験モードがよく知られている。そして、排ガスの測定試験を行う際、自動車をシャシ・ダイナモメータ上に載せて、規定の試験モードで走行させて、試験期間中における排ガス中の大気汚染物質の量を所定の測定法に基づいて測定する。この大気汚染物質は、ガス分析装置によって測定される。また、走行燃費も測定される。そして、近年では、自動車排出ガス規制や燃費基準が強化されているので、試験モードで走行するときの排ガスの変化と同じように模擬ガスを変化させて、触媒評価試験を行うことが要望されている。
【０００５】
従来の触媒及びセンサの評価試験の方法では、定常的に供給される模擬ガスにリッチ成分又はリーン成分を添加することによって模擬ガスを変化させていた（特許文献２参照）。そのため、定常の模擬ガスやリッチ成分及びリーン成分の濃度を変更するには、各原料ガスの流量を変化する必要がある。しかし、原料ガスの流量を変化すると、配管内の圧力が変化するので、他の原料ガスの流量に影響を与える。即ち、複数の原料ガスの流量が互いに干渉して、模擬ガス濃度を変化させる際に、各原料ガスの流量が安定するまで数秒程度の時間がかかる。また、各原料ガスの設定濃度によって、各原料ガスの流量や流量変化率（バルブ開度）が異なるので、各原料ガスの流量が安定するまでの時間が異なり、自動車からの排ガス成分を精度よくシミュレーションできない。さらに、各原料ガスの流量を変化する際に、模擬ガスの流量が揺らいでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４０４２９号公報
【特許文献２】特許第４１９４５８１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、本発明が解決しようとする課題は、自動車からの排ガスの濃度変化を精度よくシミュレーションして、排ガスの濃度変化に正確に連動する模擬ガスを供給できる模擬ガス供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る模擬ガス供給装置は、
原料ガスを供給する原料ガス供給部を有し、複数の原料ガス供給部を集合してなる原料ガス供給部群と、
各原料ガス供給部に対応して設けられ、各原料ガスの流量を調節する流量コントローラーを有し、複数の流量コントローラーを集合してなる流量コントローラー群と、
複数の流量コントローラー群を集合してなる流量コントローラーシステムと、
各流量コントローラー群で生成される模擬ガスを評価装置に供給する模擬ガス供給管と、
各流量コントローラー群で生成される模擬ガスを評価装置に供給せずに排出する模擬ガス排出管と、
各流量コントローラー群に対応して設けられ、各流量コントローラー群で生成される模擬ガスの流路を模擬ガス供給管と模擬ガス排出管とに切り換える切換え弁を有し、複数の切換え弁を集合してなる切換え弁システムと、
流量コントローラーシステム及び切換え弁システムを制御するための制御部とを備え、
制御部は、
各流量コントローラー群を第１時間間隔ごとに予め設定した流量で変化させ、さらに、各切換え弁を第１時間間隔ごとに切り換えることで、第１時間間隔の間に、第１時間間隔よりも短い第２時間間隔ごとに、各流量コントローラー群からの模擬ガスを所定の順番で連続的に模擬ガス供給管に送る。
【０００９】
好ましくは、
第２時間間隔は、それぞれが等間隔の時間で設定されており、
第１時間間隔は、第２時間間隔に流量コントローラー群の数を乗じた値で設定される。
【００１０】
好ましくは、
原料ガス供給部群は、
所定の原料ガスに対して、濃度の高い原料ガス供給部と濃度の低い原料ガス供給部とを備えており、
制御部は、
生成する模擬ガスにおける所定の原料ガスの濃度が所定濃度より高い場合は、濃度の高い原料ガス供給部から原料ガスを供給し、
生成する模擬ガスにおける所定の原料ガスの濃度が所定濃度より低い場合は、濃度の低い原料ガス供給部から原料ガスを供給する。
【００１１】
好ましくは、
制御部は、
所定時間の間、模擬ガスにおける各原料ガスの濃度を変化せず、その後に、各原料ガスの濃度を変化する場合、
所定時間の間、所定の流量コントローラー群からの一定濃度の模擬ガスを模擬ガス供給管に送り、
所定時間が経過する第１時間前まで、所定の流量コントローラー群以外の流量コントローラー群からの模擬ガスの流量を０又は少量とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る模擬ガス供給装置は、各原料ガスの流量を調整する複数の流量コントローラーを集合してなる流量コントローラー群と、複数の流量コントローラー群を集合してなる流量コントローラーシステムと、各流量コントローラー群で生成される模擬ガスの流路を模擬ガス供給管と模擬ガス排出管とに切り換える切換え弁システムと、切換え弁システム及び流量コントローラーシステムを制御する制御部とを備える。
【００１３】
そして、制御部は、各流量コントローラー群を第１時間間隔ごとに予め設定した流量で変化させる。第１時間間隔は、各流量コントローラー群からの模擬ガスが所定の濃度及び流量に安定するのに必要な時間が設定される。従って、第１時間間隔の間に、各流量コントローラー群からの模擬ガスは、所定の濃度及び流量で安定する。
【００１４】
さらに、制御部は、各切換え弁を第１時間間隔ごとに切り換えることで、第１時間間隔の間に、第１時間間隔よりも短い第２時間間隔ごとに、各流量コントローラー群からの模擬ガスを所定の順番で連続的に模擬ガス供給管に送る。これによって、第１時間間隔の間に安定した各流量コントローラー群からの模擬ガスを連続的に模擬ガス供給管に送ることができるので、設定された濃度及び流量の模擬ガスを正確に評価装置（触媒評価装置、センサ評価装置など）に送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る模擬ガス供給装置の構成を示す図。
【図２】自動車からの排ガスと模擬ガス供給装置からの模擬ガスとについて、各原料ガス濃度の変化と経過時間との関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る模擬ガス供給装置を説明する。
【００１７】
［第１実施形態］
先ず、第１実施形態の模擬ガス供給装置を説明する。
図１の通り、模擬ガス供給装置は、原料ガス供給部群５を備える。原料ガス供給部群５は、Ｎ２ボンベからなるＮ２ガス供給部５０、Ｏ２ボンベからなるＯ２ガス供給部５１、ＣＯ２ボンベからなるＣＯ２ガス供給部５２、ＣＯボンベからなるＣＯガス供給部５３、Ｃ３Ｈ６ボンベからなるＣ３Ｈ６ガス供給部５４を集合してなる。そして、Ｎ２ガス供給部５０はＮ２ガスを供給し、Ｏ２ガス供給部５１はＯ２ガスを供給し、ＣＯ２ガス供給部５２はＣＯ２ガスを供給し、ＣＯガス供給部５３はＣＯガスを供給し、Ｃ３Ｈ６ガス供給部５４はＣ３Ｈ６を供給する。Ｎ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスは、模擬ガスを生成するための原料ガスとなる。
【００１８】
模擬ガス供給装置は、流量コントローラーシステム１００を備える。流量コントローラーシステム１００は、第１流量コントローラー群１、第２流量コントローラー群２、第３流量コントローラー群３及び第４流量コントローラー群４を集合してなる。そして、第１流量コントローラー群１は、５つの流量コントローラー（マスフローコントローラー）１０〜１４を集合してなる。また、第２流量コントローラー群２は、５つの流量コントローラー２０〜２４を集合してなる。また、第３流量コントローラー群３は、５つの流量コントローラー３０〜３４を集合してなる。また、第４流量コントローラー群２は、５つの流量コントローラー４０〜４４を集合してなる。
【００１９】
流量コントローラー１０，２０，３０，４０は、Ｎ２ガス供給部５０に接続され、Ｎ２ガス供給部５０から供給されるＮ２ガスの流量を調整する。流量コントローラー１１，２１，３１，４１は、Ｏ２ガス供給部５１に接続され、Ｏ２ガス供給部５１から供給されるＯ２ガスの流量を調整する。流量コントローラー１２，２２，３２，４２は、ＣＯ２ガス供給部５２に接続され、ＣＯ２供給部５２から供給されるＣＯ２ガスの流量を調整する。流量コントローラー１３，２３，３３，４３は、ＣＯガス供給部５３に接続され、ＣＯガス供給部５３から供給されるＣＯガスの流量を調整する。また、流量コントローラー１４，２４，３４，４４は、Ｃ３Ｈ６ガス供給部５４に接続され、Ｃ３Ｈ６ガス供給部５４から供給されるＣ３Ｈ６ガスの流量を調整する。
【００２０】
第１流量コントローラー群１の流量コントローラー１０〜１４は、出口側に第１混合管１５に接続されている。そして、第１流量コントローラー群１によって流量を調整されたＮ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスが、第１混合管１５で混合され、模擬ガスが生成される。また、第２流量コントローラー群２の流量コントローラー２０〜２４は、出口側で第２混合管２５に接続されている。そして、第２流量コントローラー群２によって流量を調整されたＮ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスが、第２混合管２５で混合され、模擬ガスが生成される。また、第３流量コントローラー群３の流量コントローラー３０〜３４は、第３混合管３５に接続されている。そして、第３流量コントローラー群３によって流量を調整されたＮ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスが、第３混合管３５で混合され、模擬ガスが生成される。また、第４流量コントローラー群４の流量コントローラー４０〜４４は、第４混合管４５に接続されている。そして、第４流量コントローラー群４によって流量を調整されたＮ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＣＯガス及びＣ３Ｈ６ガスが、第４混合管４５で混合され、模擬ガスが生成される。
【００２１】
模擬ガス供給装置は、切換え弁システム２００を備える。切換え弁システム２００は、第１切換え弁６、第２切換え弁７、第３切換え弁８及び第４切換え弁９を集合してなる。
そして、第１切換え弁６は、第１混合管１５に接続される。第１切換え弁６は、第１供給管６０及び第１排出管６１に接続され、第１混合管１５で生成された模擬ガスの流路を、第１供給管６０と第１排出管６１とに切り換える。また、第２切換え弁７は、第２混合管２５に接続される。第２切換え弁７は、第２供給管７０及び第２排出管７１に接続され、第２混合管２５で生成された模擬ガスの流路を、第２供給管７０と第２排出管７１とに切り換える。また、第３切換え弁８は、第３混合管３５に接続される。第３切換え弁８は、第３供給管８０及び第３排出管８１に接続され、第３混合管３５で生成された模擬ガスの流路を、第３供給管８０と第３排出管８１とに切り換える。また、第４切換え弁９は、第４混合管４５に接続される。第４切換え弁９は、第４供給管９０及び第４排出管９１に接続され、第４混合管４５で生成された模擬ガスの流路を、第４供給管９０と第４排出管９１とに切り換える。
【００２２】
第１、第２、第３及び第４供給管６０，７０，８０，９０は、模擬ガス供給管１０１に接続される。そして、模擬ガス供給管１０１は、触媒評価装置などの評価装置５００に接続され、模擬ガスは、第１、第２、第３又は第４供給管６０，７０，８０，９０を通って、模擬ガス供給管１０１から評価装置５００へ供給される。また、第１、第２、第３及び第４排出管６１，７１，８１，９１は、模擬ガス排出管１０２に接続される。そして、模擬ガス排出管１０２は、評価装置５００に接続されておらず、模擬ガスは、第１、第２、第３又は第４排出管６１，７１，８１，９１を通って、模擬ガス排出管１０２から外部へ排出される。
【００２３】
模擬ガス供給装置は、制御部３００を備える。制御部３００は、流量コントローラーシステム１００及び切換え弁システム２００を制御する。制御部３００は、各流量コントローラー群１，２，３，４を第１時間Ｔ１の間隔ごとに予め設定した流量で変化させる。さらに、制御部３００は、各切換え弁６，７，８，９を第１時間Ｔ１の間隔ごとに切り換える。
【００２４】
下記表１及び２に基づいて、制御部３００によって制御される流量コントローラーシステム１００及び切換え弁システム２００の動作について詳しく説明する。
【００２５】
【表１】
【００２６】
上記表１は、測定対象となる自動車からの排ガスの成分濃度を第２時間Ｔ２の間隔で測定し、その測定結果に基づいて、第２時間Ｔ２の間隔でシュミレーションする模擬ガスの成分濃度を示す。第２時間Ｔ２の間隔は、０．５〜２秒程度が好ましく、本実施形態では「１秒」に設定されている。後述するが、第２時間Ｔ２の間隔が等間隔（１秒ごと）なので、第１時間Ｔ１は、第２時間Ｔ２と流量コントロール群１，２，３，４のライン数（４ライン）とを乗じた値で設定される。上記の通り、本実施形態の模擬ガス供給装置は、４ラインの流量コントロール群１，２，３，４を備えているので、第１時間Ｔ１の間隔は、「４秒（＝１秒×４ライン）」に設定される。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】
【表５】
【００３１】
上記表２〜表５は、第１時間Ｔ１ごとにおける、各流量コントローラー群１，２，３，４からの模擬ガスの各原料ガスの流量を示す。
表２の通り、第１流量コントローラー群１は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を流量コントローラー１０〜１４によって変化させる。そして、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、第１切換え弁６を切り換えて、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスを、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに１秒（第２時間Ｔ２）の間、模擬ガス供給管１０１を介して評価装置５００へ送る。表２に示された太枠で囲まれた時間に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。
【００３２】
表２の通り、１秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。１秒目を経過後、第１流量コントローラー群１は、５秒目における各原料ガスの流量を設定する。そして、２秒目から５秒目までの間に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスは、模擬ガス排出管１０２を通じて外部へ排出される。また、２秒目から５秒目までの間に、所定の濃度及び流量に安定した模擬ガスが生成される。そして、５秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。同様に、９秒目、１３秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。
【００３３】
同様に、表３〜表５の通り、第２〜第４流量コントローラー群２，３，４は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を流量コントローラー２０〜２４，３０〜３４，４０〜４４によって変化させる。そして、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、第２、第３及び第４切換え弁７，８，９を切り換えて、第２〜第４流量コントローラー群２，３，４からの模擬ガスを、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに１秒（第２時間Ｔ２）の間、模擬ガス供給管１０１を介して評価装置５００へ送る。表３〜表５に示された太枠で囲まれた時間に、第２〜第４流量コントローラー群２，３，４からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。
【００３４】
そして、１秒（第２時間Ｔ２）ごとに、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、その後、第２流量コントローラー群２からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、その後、第３コントローラー群３からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、その後、第４流量コントローラー群４からの模擬ガスが評価装置５００へ送られる。即ち、１秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、２秒目に、第２流量コントローラー群２からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、３秒目に、第３流量コントローラー群３からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、４秒目に、第４流量コントローラー群４からの模擬ガスが評価装置５００へ送られ、５秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスが評価装置５００へ送られる。
このように、４秒（第１時間Ｔ１）の間に、１秒（第２時間Ｔ２）ごとに、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４からの模擬ガスを順番に連続的に模擬ガス供給管１０１を介して評価装置５００へ送る。
【００３５】
表２の通り、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスは、１秒目、５秒目、９秒目、１３秒目（太枠で囲まれた時間）に、模擬ガス供給管１０１を介して評価装置５００へ送られるが、それ以外の間は、模擬ガス排出管１０２を介して外部へ排出される。これによって、１秒目と５秒目との間における３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）の間に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させることができる。同様に、３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）の間に、第２、第３及び第４流量コントローラー群２，３，４からの模擬ガスを外部へ排出することで、各原料ガスを所定の濃度及び流量に安定させることができる。これによって、常時、各原料ガスが所定の濃度及び流量で安定した模擬ガスを評価装置５００へ送ることができる。
【００３６】
【表６】
【００３７】
上記表６は、第２時間Ｔ２の間隔ごとに、模擬ガスを評価装置５００へ送る流量コントローラー群を示す。表６の通り、第１時間Ｔ１を１サイクルとして、模擬ガスが、第２時間Ｔ２の間隔ごとに、４ラインの流量コントローラー群１，２，３，４から順番に連続的に、評価装置５００へ供給される。
【００３８】
図２の通り、自動車からの排ガスと模擬ガス供給装置からの模擬ガスとにおいて、各原料ガスの濃度変化が、ほぼ重なり一致していることが理解できる。図２において、例えば、自動車からの排ガスのＯ２は、「実車Ｏ２」と示され、模擬ガス供給装置からの模擬ガスのＯ２は、単に「Ｏ２」と示される。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の模擬ガス供給装置を説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
第２実施形態では、原料ガス供給部群５は、所定の原料ガスに対して、濃度の高い原料ガス供給部と濃度の低い原料ガス供給部とを備える。本実施形態では、Ｏ２ガスについて、１００％濃度のＯ２ガスを有する１００％Ｏ２ガス供給部と、１０％濃度のＯ２ガスを有する１０％０２ガス供給部とを備える。また、ＣＯガスについて、１００％濃度のＣＯガスを有する１００％ＣＯガス供給部と、１０％濃度のＣＯガスを有する１０％Ｃ０ガス供給部とを備える。また、Ｃ３Ｈ６ガスについて、２０％濃度のＣ３Ｈ６ガスを有する２０％Ｃ３Ｈ６ガス供給部と、２％濃度のＣ３Ｈ６ガスを有する２％Ｃ３Ｈ６ガス供給部とを備える。
【００４０】
例えば、Ｏ２ガスは、模擬ガス全体に対する０〜２１％の濃度の範囲で変化する。そして、Ｏ２ガスについて、１００％Ｏ２ガス供給部だけが備えられている場合に、非常に低い濃度（例えば１％）のＯ２ガスを供給する必要があるとき、非常に少ない流量のＯ２ガスが供給されるので、速度が非常に遅く、所定の濃度及び流量に安定するまでに非常に時間がかかる。そこで、１００％Ｏ２ガス供給部と１０％Ｏ２ガス供給部とを備え、所定の濃度（例えば２．１％）を設定し、この所定濃度よりも高い場合は、１００％Ｏ２ガス供給部からＯ２ガスを供給し、所定濃度よりも低い場合は、１０％Ｏ２ガス供給部からＯ２ガスを供給する。これにより、濃度が低い場合でも、比較的多くの流量のＯ２ガスを供給できるので、速度が速く、短時間で所定の濃度及び流量に安定できる。例えば、上記の所定濃度は、濃度範囲の最大値の１０％で設定される。
【００４１】
下記表７〜表１０は、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４によって調整される各原料ガス供給部からの原料ガスの流量を示す。そして、表７〜表１０に示された太枠で囲まれた時間に、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４からの模擬ガスが、評価装置５００へ送られる。
【００４２】
【表７】
【００４３】
【表８】
【００４４】
【表９】
【００４５】
【表１０】
【００４６】
［第３実施形態］
次に第３実施形態の模擬ガス供給装置を説明する。なお、第１及び第２実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
【００４７】
【表１１】
【００４８】
上記表１１は、測定対象となる自動車からの排ガスの成分濃度を第２時間Ｔ２の間隔で測定し、その測定結果に基づいて、第２時間Ｔ２の間隔でシュミレーションする模擬ガスの成分濃度を示す。上記表１１の通り、１秒目〜１３秒目の間は、模擬ガスの成分濃度が変化するので、上記第１実施形態と同様に、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４に対応する切換え弁６，７，８，９を順番に切換えて、模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送る。そして、１４秒目〜３２秒目の間、模擬ガスの成分濃度は変化しないので、第１〜第４流量コントローラー群からの模擬ガスを順番に送る必要がなく、その結果、１つの第２流量コントローラー群２からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送る。そして、３３秒目以降は、模擬ガスの成分濃度が変化するので、上記第１実施形態と同様に、第１〜第４流量コントローラー群１，２，３，４に対応する切換え弁６，７，８，９を順番に切換えて、模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送る。
【００４９】
【表１２】
【００５０】
上記表１２の通り、第１流量コントローラー群１は、１秒目〜１３秒目の間、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。そして、第１流量コントローラー群１は、１４秒目〜３１秒目の間、流量コントローラー１０〜１４によって各原料ガスの流量を０にする。上記表１１の通り、１４秒目から所定時間の間は、各原料ガスの濃度を変化する必要がないので、その直前における第１流量コントローラー群１が模擬ガスを供給する必要のある１３秒目を経過した後、第１流量コントローラー群１は、各原料ガスの流量を０（少量でもよい）にする。
【００５１】
そして、３２秒目以降、第１流量コントローラー群１は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。上記表１１の通り、３５秒目に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送るので、３５秒目の３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）前である３２秒目から、第１流量コントローラー群１は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。これにより、３２秒目〜３４秒目の間（３秒間）に、第１流量コントローラー群１からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させる。
【００５２】
【表１３】
【００５３】
上記表１３の通り、１秒目〜１０秒目の間、第２流量コントローラー群２は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。そして、１１秒目〜３２秒目の間、第２流量コントローラー群２は、流量コントローラー２０〜２４によって各原料ガスの流量を一定にする。上記表１１の通り、１４秒目から所定時間の間は、各原料ガスの濃度を変化する必要がないので、その直前における第２流量コントローラー群２が模擬ガスを供給する必要のある１０秒目を経過した後、第２流量コントローラー群２は、各原料ガスの流量を一定にする。
【００５４】
そして、３３秒目以降、第２流量コントローラー群２は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。上記表１１の通り、３６秒目に、第２流量コントローラー群２からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送るので、３６秒目の３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）前である３３秒目から、第２流量コントローラー群２は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。これにより、３３秒目〜３５秒目の間（３秒間）に、第２流量コントローラー群２からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させる。
【００５５】
【表１４】
【００５６】
上記表１４の通り、１秒目〜１１秒目の間、第３流量コントローラー群３は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。そして、１２秒目〜２９秒目の間、第３流量コントローラー群３は、流量コントローラー３０〜３４によって各原料ガスの流量を０にする。上記表１１の通り、１４秒目から所定時間の間は、各原料ガスの濃度を変化する必要がないので、その直前における第３流量コントローラー群３が模擬ガスを供給する必要のある１１秒目を経過した後、第１流量コントローラー群１は、各原料ガスの流量を０にする。
【００５７】
そして、３０秒目以降、第１流量コントローラー群１は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。上記表１１の通り、３３秒目に、第３流量コントローラー群３からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送るので、３３秒目の３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）前である３０秒目から、第３流量コントローラー群３は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。これにより、３０秒目〜３２秒目の間（３秒間）に、第３流量コントローラー群３からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させる。
【００５８】
【表１５】
【００５９】
上記表１５の通り、１秒目〜１２秒目の間、第４流量コントローラー群４は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。そして、１３秒目〜３０秒目の間、第４流量コントローラー群４は、流量コントローラー４０〜４４によって各原料ガスの流量を０にする。上記表１１の通り、１４秒目から所定時間の間は、各原料ガスの濃度を変化する必要がないので、その直前における第４流量コントローラー群４が模擬ガスを供給する必要のある１２秒目を経過した後、第４流量コントローラー群４は、各原料ガスの流量を０にする。
【００６０】
そして、３１秒目以降、第４流量コントローラー群４は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。上記表１１の通り、３４秒目に、第４流量コントローラー群４からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送るので、３４秒目の３秒（第１時間Ｔ１−第２時間Ｔ２）前である３１秒目から、第４流量コントローラー群４は、４秒（第１時間Ｔ１）ごとに、各原料ガスの濃度を変化させる。これにより、３１秒目〜３３秒目の間（３秒間）に、第４流量コントローラー群４からの模擬ガスを外部へ排出することで、所定の濃度及び流量に安定させる。
【００６１】
上記の通り、第２時間Ｔ２より長い所定時間の間、模擬ガスの成分濃度を変化しない場合、各流量コントローラー群からの模擬ガスを順番に送る必要がなく、１つの所定の流量コントローラー群からの模擬ガスを模擬ガス供給管１０１に送る。そして、その所定時間が経過する第１時間Ｔ１前まで、所定の流量コントローラー群以外の流量コントローラー群からの模擬ガスの流量を０又は少量とする。これによって、原料ガスの消費を最小限に抑えることができる。
【００６２】
［他の実施形態］
流量コントローラーシステム１００における流量コントローラー群及び切換え弁システム２００における切換え弁のライン数（上記実施形態では４ライン）は、各原料ガスの流量、制御部から流量コントローラーシステム及び切換え弁システムまでの応答速度、原料ガス供給部の数、第２時間Ｔ２の間隔などによって決定される。例えば、各原料ガスの流量が少ない場合、速度が遅く、所定の濃度及び流量に達するまでの時間が長くなるので、上記ライン数を多くする必要がある。また、各原料ガスの数が多くなると、干渉する要因が増え、さらに、混合管までの距離も長くなり、管の内容積が増え、所定の濃度及び流量に達するまでの時間が長くなるので、上記ライン数を多くする必要がある。
【００６３】
なお、第２時間Ｔ２の間隔は、等間隔で設定しなくてもよい。この場合、第１時間Ｔ１は、各ラインごとの第２時間Ｔ２を合計した値となる。また、長時間模擬ガス濃度を変化させる必要が無い場合には、模擬排ガス供給管へ供給している流量コントローラー群の第２時間Ｔ２間隔を長く設定し、他の流量コントローラー群の原料ガス流量を０もしくは少流量にすることにより、原料ガス消費を低減することができる。
また、原料ガスの流量が少ない場合、通常の管の内容積では、速度が遅くなり、所定の濃度まで混合するのに時間がかかるので、通常よりも極力小さな管の内容積として、速度をできるだけ速くすることが好ましい。また、各原料ガスを混合する混合管の代わりに、各原料ガスを導入して混合する混合チャンバーでもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ 第１流量コントローラー群
２ 第２流量コントローラー群
３ 第３流量コントローラー群
４ 第４流量コントローラー群
５ 原料ガス供給部群
６ 第１切換え弁
７ 第２切換え弁
８ 第３切換え弁
９ 第４切換え弁
１０〜１４ 第１流量コントローラー群の流量コントローラー
２０〜２４ 第２流量コントローラー群の流量コントローラー
３０〜３４ 第３流量コントローラー群の流量コントローラー
４０〜４４ 第４流量コントローラー群の流量コントローラー
５０〜５４ 原料ガス供給部
１００ 流量コントローラーシステム
２００ 切換え弁システム
３００ 制御部
５００ 評価装置
１０１ 模擬ガス供給管
１０２ 模擬ガス排出管
Ｔ１ 第１時間
Ｔ２ 第２時間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを供給する原料ガス供給部を有し、複数の前記原料ガス供給部を集合してなる原料ガス供給部群と、
前記各原料ガス供給部に対応して設けられ、前記各原料ガスの流量を調節する流量コントローラーを有し、複数の前記流量コントローラーを集合してなる流量コントローラー群と、
複数の前記流量コントローラー群を集合してなる流量コントローラーシステムと、
前記各流量コントローラー群で生成される前記模擬ガスを評価装置に供給する模擬ガス供給管と、
前記各流量コントローラー群で生成される前記模擬ガスを前記評価装置に供給せずに排出する模擬ガス排出管と、
前記各流量コントローラー群に対応して設けられ、前記各流量コントローラー群で生成される前記模擬ガスの流路を前記模擬ガス供給管と前記模擬ガス排出管とに切り換える切換え弁を有し、複数の前記切換え弁を集合してなる切換え弁システムと、
前記流量コントローラーシステム及び前記切換え弁システムを制御するための制御部とを備え、
前記制御部は、
前記各流量コントローラー群を第１時間間隔ごとに予め設定した流量で変化させ、さらに、前記各切換え弁を前記第１時間間隔ごとに切り換えることで、前記第１時間間隔の間に、前記第１時間間隔よりも短い前記第２時間間隔ごとに、前記各流量コントローラー群からの前記模擬ガスを所定の順番で連続的に前記模擬ガス供給管に送ることを特徴とする模擬ガス供給装置。
【請求項２】
前記第２時間間隔は、それぞれが等間隔の時間で設定されており、
前記第１時間間隔は、前記第２時間間隔に前記流量コントローラー群の数を乗じた値で設定されることを特徴とする請求項１に記載の模擬ガス供給装置。
【請求項３】
前記原料ガス供給部群は、
所定の前記原料ガスに対して、濃度の高い前記原料ガス供給部と濃度の低い前記原料ガス供給部とを備えており、
前記制御部は、
生成する前記模擬ガスにおける前記所定の原料ガスの濃度が所定濃度より高い場合は、前記濃度の高い原料ガス供給部から前記原料ガスを供給し、
生成する前記模擬ガスにおける前記所定の原料ガスの濃度が前記所定濃度より低い場合は、前記濃度の低い原料ガス供給部から前記原料ガスを供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の模擬ガス供給装置。
【請求項４】
前記制御部は、
所定時間の間、前記模擬ガスにおける前記各原料ガスの濃度を変化せず、その後に、前記各原料ガスの濃度を変化する場合、
前記所定時間の間、所定の前記流量コントローラー群からの一定濃度の前記模擬ガスを前記模擬ガス供給管に送り、
前記所定時間が経過する前記第１時間前まで、前記所定の流量コントローラー群以外の前記流量コントローラー群からの前記模擬ガスの流量を０又は少量とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の模擬ガス供給装置。
【請求項１】
原料ガスを供給する原料ガス供給部を有し、複数の前記原料ガス供給部を集合してなる原料ガス供給部群と、
前記各原料ガス供給部に対応して設けられ、前記各原料ガスの流量を調節する流量コントローラーを有し、複数の前記流量コントローラーを集合してなる流量コントローラー群と、
複数の前記流量コントローラー群を集合してなる流量コントローラーシステムと、
前記各流量コントローラー群で生成される前記模擬ガスを評価装置に供給する模擬ガス供給管と、
前記各流量コントローラー群で生成される前記模擬ガスを前記評価装置に供給せずに排出する模擬ガス排出管と、
前記各流量コントローラー群に対応して設けられ、前記各流量コントローラー群で生成される前記模擬ガスの流路を前記模擬ガス供給管と前記模擬ガス排出管とに切り換える切換え弁を有し、複数の前記切換え弁を集合してなる切換え弁システムと、
前記流量コントローラーシステム及び前記切換え弁システムを制御するための制御部とを備え、
前記制御部は、
前記各流量コントローラー群を第１時間間隔ごとに予め設定した流量で変化させ、さらに、前記各切換え弁を前記第１時間間隔ごとに切り換えることで、前記第１時間間隔の間に、前記第１時間間隔よりも短い前記第２時間間隔ごとに、前記各流量コントローラー群からの前記模擬ガスを所定の順番で連続的に前記模擬ガス供給管に送ることを特徴とする模擬ガス供給装置。
【請求項２】
前記第２時間間隔は、それぞれが等間隔の時間で設定されており、
前記第１時間間隔は、前記第２時間間隔に前記流量コントローラー群の数を乗じた値で設定されることを特徴とする請求項１に記載の模擬ガス供給装置。
【請求項３】
前記原料ガス供給部群は、
所定の前記原料ガスに対して、濃度の高い前記原料ガス供給部と濃度の低い前記原料ガス供給部とを備えており、
前記制御部は、
生成する前記模擬ガスにおける前記所定の原料ガスの濃度が所定濃度より高い場合は、前記濃度の高い原料ガス供給部から前記原料ガスを供給し、
生成する前記模擬ガスにおける前記所定の原料ガスの濃度が前記所定濃度より低い場合は、前記濃度の低い原料ガス供給部から前記原料ガスを供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の模擬ガス供給装置。
【請求項４】
前記制御部は、
所定時間の間、前記模擬ガスにおける前記各原料ガスの濃度を変化せず、その後に、前記各原料ガスの濃度を変化する場合、
前記所定時間の間、所定の前記流量コントローラー群からの一定濃度の前記模擬ガスを前記模擬ガス供給管に送り、
前記所定時間が経過する前記第１時間前まで、前記所定の流量コントローラー群以外の前記流量コントローラー群からの前記模擬ガスの流量を０又は少量とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の模擬ガス供給装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−８７６８９（Ｐ２０１３−８７６８９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８７６７（Ｐ２０１１−２２８７６７）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【特許番号】特許第４９３４７５４号（Ｐ４９３４７５４）
【特許公報発行日】平成２４年５月１６日（２０１２．５．１６）
【出願人】（５９４２０７６１０）株式会社ベスト測器 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【特許番号】特許第４９３４７５４号（Ｐ４９３４７５４）
【特許公報発行日】平成２４年５月１６日（２０１２．５．１６）
【出願人】（５９４２０７６１０）株式会社ベスト測器 (13)
【Ｆターム（参考）】
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