(57)【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ガス加熱部の下流側に接続され、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、
前記第１ガスを前記第１ガス供給路から、前記模擬ガスに温度変化を与えない一定流量で前記第１ガス加熱部へ供給するとともに、前記模擬ガス排出路における、前記第１ガス加熱部により温度調整された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前記温度調整された模擬ガスの供給流量を変化させ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の下流側に接続され、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おける、前記模擬ガス生成部により濃度及び温度が調整された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、前記模擬ガス生成部により濃度及び温度が調整された模擬ガスの供給流量を変化させ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。
【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、ＮＯＸ、ＣＯ２、ＨＣ、Ｈ２、Ｏ２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ガス加熱部の下流側に接続され、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、前記第１ガスを前記第１ガス供給路から、前記模擬ガスに温度変化を与えない一定流量で前記第１ガス加熱部へ供給するとともに、前記模擬ガス排出路における、前記第１ガス加熱部により温度調整された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前記温度調整された模擬ガスの供給流量を変化させ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の下流側に接続され、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おける、前記模擬ガス生成部により濃度及び温度が調整された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、前記模擬ガス生成部により濃度及び温度が調整された模擬ガスの供給流量を変化させ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ＮＯＸ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
【図１】
0005476355.tif 000002
【図２】
0005476355.tif 000003
【図３】
0005476355.tif 000004
【図４】
0005476355.tif 000005
【図５】
0005476355.tif 000006
【図６】
0005476355.tif 000007