(57)【要約】【課題】加熱部から反応部に供給されるガスのバルブ部分での温度低下を抑制することができるガス反応装置及び供試材評価装置を提供する。【解決手段】混合ガスが供給される炉１２と、キャタライザ（供試材）１０と、炉１２及びキャタライザ１０間をつなぐ供給管Ｐ０と、第１バルブを有し、キャタライザ１０につながれた排気管Ｐ１と、第２バルブを有し、供給管Ｐ０及び排気管Ｐ１の第１バルブ２１よりも排気側間につながれたバイパス管Ｐ２とを備えたガス反応装置を用いて、第１バルブが開き、第２バルブが閉じた状態では、炉１２が加熱したガスをキャタライザ１０を介して排気管Ｐ１から排気し、第２バルブが開き、第１バルブが閉じた状態では、炉１２が加熱したガスをバイパス管Ｐ２から排気する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが供給される加熱部と、
供試材が配置される反応部と、
加熱部及び反応部間をつなぐ第１供給管と、
第１バルブを有し、反応部につながれた第１排気管と、
第２バルブを有し、第１供給管につながれた第２排気管と
を備え、第１バルブが開き、第２バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第１供給管から反応部を介して第１排気管へ送られ、第２バルブが開き、第１バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第２排気管へ送られるように構成されていることを特徴とするガス反応装置。
【請求項２】
前記第２排気管は、前記第１供給管及び前記第１排気管間につながれており、
前記第２バルブは、第１排気管側に配置されていることを特徴とする請求項１記載のガス反応装置。
【請求項３】
第３バルブを有し、前記第１排気管の第１バルブ及び反応部間につながれ、不活性ガスが供給される第２供給管と、
第４バルブを有し、第１供給管につながれた第３排気管と
をさらに備え、第１バルブが開き、第２、第３及び第４バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第１供給管から反応部を介して第１排気管へ送られ、第２、第３及び第４バルブが開き、第１バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第２排気管及び／又は第３排気管へ送られ、第２供給管から第１排気管の第１バルブ及び反応部間へ供給された不活性ガスは反応部を介して第３排気管及び／又は第２排気管へ送られるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のガス反応装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載のガス反応装置と、
ガス反応装置の加熱部で加熱されたガス及び加熱部で加熱され、反応部を介して第１排気管に送られたガスを分析する分析装置と
を備えることを特徴とする供試材評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱したガスを供試材に供給して反応させるガス反応装置、及び、ガス反応装置の反応部に供給する前後のガスを分析して供試材を評価する供試材評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の排ガスを浄化するキャタライザ（触媒）などの供試材の評価を行う場合、ガス生成装置などで複数種類のガスを混合して実際の自動車の排ガスを模擬した混合ガスを生成し、生成した混合ガスを電気炉などで加熱して評価対象のキャタライザに供給している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４に供試材評価装置の評価対象のキャタライザ（触媒）１０及び混合ガスを加熱する炉１２部分（ガス反応装置部分）の例を示す。炉１２は、例えばガス生成装置（図示せず）などにつながれており、ガス生成装置から供給された混合ガスを加熱する。また、炉１２は、第１バルブ１が設けられた供給管Ｐ０でキャタライザ１０につながれている。キャタライザ１０は、供給された混合ガスを浄化する。また、キャタライザ１０は排気管Ｐ１につながれており、浄化後の混合ガスを排気管Ｐ１から排気する。また、炉１２は、第２バルブ２が設けられたバイパス管Ｐ２を介して排気管Ｐ１につながれている。
【０００４】
第２バルブ２が閉じ、第１バルブ１が開いた状態では、炉１２で加熱された混合ガスは、供給管Ｐ０からキャタライザ１０に供給され、キャタライザ１０で浄化処理された混合ガスは排気管Ｐ１に送られる。また、第１バルブ１が閉じ、第２バルブ２が開いた状態では、炉１２で加熱された混合ガスは、バイパス管Ｐ２を介して排気管Ｐ１に送られる。
【０００５】
キャタライザ１０に特定温度の高温ガスを瞬時に供給する場合、まず、第１バルブ１を閉じ、第２バルブ２を開いた状態で、混合ガスを排気（図の破線矢印）しながら炉１２の温度を上昇させる。そして、炉１２から排気される混合ガスの温度が所要温度まで上昇した場合、第２バルブ２を閉じた状態に切換えると共に、第１バルブ１を開いた状態に切換えて、所要温度まで上昇した混合ガスをキャタライザ１０に供給する（図の実線矢印）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３１９００６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１バルブ１及び第２バルブ２の開閉を切換えて、所要温度の混合ガスをキャタライザ１０に供給する場合、第１バルブ１部分の放熱によって混合ガスの温度が低下し、実際には所要温度の混合ガスが供給できないという問題がある。また、例えば８００度などの高温の混合ガスが流れるため、第１バルブ１及び第２バルブ２は放熱が少なく高温に耐えられる特別なバルブを用いる必要があり、コストが増加するという問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、加熱部から反応部に供給されるガスのバルブ部分での温度低下を抑制することができるガス反応装置及び供試材評価装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、高熱に対応した特別なバルブを用いる必要性をなくしたガス反応装置及び供試材評価装置を提供することを他の目的とする。
【００１０】
また、本発明は、加熱部から反応部を介さずにガスを排気する場合の反応部へのガスの拡散を防止できるガス反応装置及び供試材評価装置を提供することを他の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るガス反応装置は、ガスが供給される加熱部と、供試材が配置される反応部と、加熱部及び反応部間をつなぐ第１供給管と、第１バルブを有し、反応部につながれた第１排気管と、第２バルブを有し、第１供給管につながれた第２排気管とを備え、第１バルブが開き、第２バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第１供給管から反応部を介して第１排気管へ送られ、第２バルブが開き、第１バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第２排気管へ送られるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係るガス反応装置は、第１発明において、前記第２排気管は、前記第１供給管及び前記第１排気管間につながれており、前記第２バルブは、第１排気管側に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
第３発明に係るガス反応装置は、第１又は第２発明において、第３バルブを有し、前記第１排気管の第１バルブ及び反応部間につながれ、不活性ガスが供給される第２供給管と、第４バルブを有し、第１供給管につながれた第３排気管とをさらに備え、第１バルブが開き、第２、第３及び第４バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第１供給管から反応部を介して第１排気管へ送られ、第２、第３及び第４バルブが開き、第１バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第２排気管及び／又は第３排気管へ送られ、第２供給管から第１排気管の第１バルブ及び反応部間へ供給された不活性ガスは反応部を介して第３排気管及び／又は第２排気管へ送られるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
第４発明に係る供試材評価装置は、第１乃至第３発明の何れかのガス反応装置と、ガス反応装置の加熱部で加熱されたガス及び加熱部で加熱され、反応部を介して第１排気管に送られたガスを分析する分析装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
第１発明においては、ガスを加熱する加熱部及び供試材が配置される反応部が第１供給管でつながれている。また、反応部には、第１バルブを有する第１排気管がつながれている。また、第１供給管には、第２バルブを有する第２排気管がつながれている。加熱部及び反応部間の距離は短くして、反応部に供給されるガスの放熱を少なくすることが好ましい。第１バルブが開き、第２バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第１供給管から反応部を介して第１排気管へ送られる。また、第２バルブが開き、第１バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第２排気管へ送られる。
【００１６】
第２発明においては、第２排気管は、第１供給管及び第１排気管間につながれており、第２バルブは、第１排気管側に配置されている。より詳しくは、第１排気管の第１バルブよりも排気側に第２排気管がつながれている。加熱部及び第２バルブ間の距離は、第２バルブに加わる熱が低下するように離すことが好ましい。第２排気管に送られたガスは、第１排気管から排気される。
【００１７】
第３発明においては、第３バルブを有し、不活性ガスが供給される第２供給管が、第１排気管の第１バルブ及び反応部間に更につながれている。また、第４バルブを有する第３排気管が第１供給管に更につながれている。第４バルブは、第２バルブと同様に、加熱部及び第４バルブ間の距離を離して、第４バルブに加わる熱を低下させることが好ましい。第１バルブが開き、第２、第３及び第４バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第１供給管から反応部を介して第１排気管へ送られる。また、第２、第３及び第４バルブが開き、第１バルブが閉じた状態では、加熱部が加熱したガスは第２排気管及び／又は第３排気管へ送られると共に、第２供給管から第１排気管の第１バルブ及び反応部間へ供給された不活性ガスは反応部を介して第３排気管及び／又は第２排気管へ送られる。
【００１８】
第４発明においては、上述した加熱部で加熱されたガスと、加熱部で加熱され、反応部を介して第１排気管に送られたガスとを分析装置で分析し、分析結果に基づいて反応部の供試材を評価する。例えば、エンジンの排ガスを模擬したガスを加熱部で加熱し、反応部に配置された排ガス浄化用のキャタライザ（触媒）に供給し、キャタライザに供給する前後のガスを分析及び比較して、キャタライザを評価することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１及び図２は、本発明に係る供試材評価装置の評価対象のキャタライザ（触媒）１０及びキャタライザ１０に供給する混合ガスを加熱する炉１２部分（ガス反応装置部分）の例を示す図である。炉（加熱部）１２は、例えばガス生成装置（図示せず）などに接続され、ガス生成装置から供給された混合ガスを加熱する。また、炉１２は、供給管（第１供給管）Ｐ０でキャタライザ（反応部、供試材）１０につながれている。供給管Ｐ０の長さは、加熱部１２からキャタライザ１０へ供給される混合ガスの放熱（温度低下）が少なくなるように、短くすることが好ましい。
【００２０】
キャタライザ１０は、炉１２から供給された混合ガスを浄化する。また、キャタライザ１０は、第１バルブ２１を有する排気管（第１排気管）Ｐ１につながれている。キャタライザ１０で浄化した混合ガスは排気管Ｐ１から排気し、排気した混合ガスを例えばガス分析装置で分析することが可能である。
【００２１】
また、供給管Ｐ０及び排気管Ｐ１間には、第２バルブ２２を有するバイパス管（第２排気管）Ｐ２がつながれている。ただし、本例では、排気管Ｐ１の第１バルブ２１は、バイパス管Ｐ２の排気管Ｐ１への接続位置及び反応部１０間に配置されている。炉１２で加熱された混合ガスは、バイパス管Ｐ２を介して排気管Ｐ１に送り、排気管Ｐ１から排気し、排気した混合ガスを例えばガス分析装置で分析することが可能である。第２バルブ２２は、炉１２から距離を空けて、排気管Ｐ１側に配置されている。炉１２及び第２バルブ２２間の距離は、第２バルブ２２に加わる熱が少なくなるように、離すことが好ましい。
【００２２】
また、排気管Ｐ１の第１バルブ２１及びキャタライザ１０間には、第３バルブ２３を有し、例えば窒素ガス供給装置（図示せず）から窒素ガス（不活性ガス）が供給されるパージ供給管（第２供給管）Ｐ３がつながれており、窒素ガス供給装置から排気管Ｐ１の第１バルブ２１及びキャタライザ１０間に窒素ガスを供給することが可能である。
【００２３】
また、供給管Ｐ０には、第４バルブ２４を有するパージ排気管（第３排気管）Ｐ４がつながれている。図１の例では、バイパス管Ｐ２及びキャタライザ１０間に、パージ排気管Ｐ４がつながれている。炉１２及び第４バルブ２４間の距離は、第４バルブ２４に加わる熱が少なくなるように、離すことが好ましい。
【００２４】
第２バルブ２２、第３バルブ２３及び第４バルブ２４が閉じ、第１バルブ２１が開いた状態では、炉１２で加熱された混合ガスは、キャタライザ１０に供給され、浄化後の混合ガスは排気管Ｐ１から排気される（図１の実線矢印）。
【００２５】
また、第１バルブ２１が閉じ、第２バルブ２２、第３バルブ２３及び第４バルブ２４が開いた状態では、パージ供給管Ｐ３から排気管Ｐ１の第１バルブ２１及びキャタライザ１０間に供給された窒素ガスは、キャタライザ１０を介して供給管Ｐ０に供給され、パージ排気管Ｐ４及び／又は排気管Ｐ２から排気されると共に、炉１２で加熱された混合ガスは、バイパス管Ｐ２及び／又はパージ排気管Ｐ４から排気される（図２の破線矢印）。
【００２６】
ここで、各管の圧力は多少加圧されるがほぼ大気圧に近く、窒素ガスの供給によって、図２中の供給管Ｐ０の位置Ａの圧力が位置Ｂよりも高くなり、混合ガスのキャタライザ１０への拡散を防止する。窒素ガスは主にパージ排気管Ｐ４から排気され、混合ガスはバイパス管Ｐ２から排気される。ここで、位置Ａは、供給管Ｐ０及びパージ排気管Ｐ４の接続位置に対してキャタライザ１０側の位置であり、位置Ｂは反対側の位置である。また、窒素ガスは、位置Ａの圧力が位置Ｂの圧力よりも高くなるように供給される。
【００２７】
各バルブ２１〜２４は、例えば電磁バルブであり、例えば図示しないＣＰＵなどに接続され、開／閉の制御が行われる。炉１２から排出される混合ガスの温度は、例えば温度センサで計測され、例えば第１バルブ２１〜第４バルブ２４を制御するＣＰＵに温度計測信号が送られる。ＣＰＵは、温度センサから受取った温度計測信号に基づいて第１バルブ２１〜第４バルブ２４の切換制御を行う。
【００２８】
キャタライザ１０に特定温度の高温ガスを瞬時に供給する場合、まず、第１バルブ２１を閉じ、第２バルブ２２、第３バルブ２３及び第４バルブ２４を開き、窒素ガスをキャタライザ１０に供給して主にパージ排気管Ｐ４から排気すると共に、炉１２の温度を上昇させながら混合ガスを主にバイパス管Ｐ２（排気管Ｐ１）から排気する（図２の破線矢印）。排気した混合ガスは、例えば分析装置で分析される。
【００２９】
混合ガスの温度が所要温度まで上昇した場合、第２バルブ２２、第３バルブ２３及び第４バルブ２４を閉じた状態に切換えると共に、第１バルブ２１を開いた状態に切換えて、所要温度まで上昇した混合ガスをキャタライザ１０に供給し、排気管Ｐ１から排気する（図１の実線矢印）。炉１２及びキャタライザ１０間は、短い供給管Ｐ０でつながれており、混合ガスの温度低下は最小限に抑えられる。
【００３０】
キャタライザ１０から排気された混合ガスは、例えば分析装置で分析される。キャタライザ１０に混合ガスを供給する前後の分析結果に基づいて、分析装置でキャタライザ１０（供試材）を評価する。
【００３１】
上述した実施の形態においては、パージ供給管Ｐ３から窒素ガスを供給したが、窒素ガス以外の任意の不活性ガスを供給することが可能である。また、図３（ａ）に示すように、第１バルブ２１ａを３方弁とし、第１バルブ２１ａにパージ供給管Ｐ３をつなぐことも可能である。この場合、第１バルブ２１ａは、第３バルブとしても動作する。また、図３（ｂ）に示すように、第１バルブ２１ｂを３方弁とし、第１バルブ２１ｂにバイパス管Ｐ２をつなぐことも可能である。この場合、第１バルブ２１ｂは、第２バルブとしても動作する。このように、第１バルブ２１及び第３バルブ２３を３方弁のバルブ２１ａで構成したり、第１バルブ２１及び第２バルブ２２を３方弁のバルブ２１ｂで構成することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
第１又は第４発明によれば、供試材が配置され、加熱されたガスが供給される反応部のガス排気側に第１バルブを設けることにより、加熱部から反応部に供給されるガスのバルブ部分での放熱（温度低下）を抑制することができる。また、反応部のガス排気側に第１バルブを設けることにより、第１バルブに加わる熱が低下するため、高熱に対応した特別なバルブを用いる必要性がなくなる。
【００３３】
第２又は第４発明によれば、加熱部からガスを排気する第２排気管の排気側に第２バルブを設けることにより、第２バルブに加わる熱が低下するため、高熱に対応した特別なバルブを用いる必要性がなくなる。
【００３４】
第３又は第４発明によれば、加熱部から反応部を介さずにガスを排気する場合、不活性ガスを反応部の排気側から加熱部側へ供給することにより、加熱部で加熱されたガスの反応部への拡散を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る供試材評価装置のガス反応装置部分の例を示す図である。
【図２】本発明に係る供試材評価装置のガス反応装置部分の例を示す図である。
【図３】本発明に係る供試材評価装置のガス反応装置部分の他の例を示す図である。
【図４】従来の供試材評価装置のガス反応装置部分の例を示す図である。
【符号の説明】
１０  キャタライザ（反応部、供試材）
１２  炉（加熱部）
２１  第１バルブ
２２  第２バルブ
２３  第３バルブ
２４  第４バルブ
Ｐ０  供給管（第１供給管）
Ｐ１  排気管（第１排気管）
Ｐ２  バイパス管（第２排気管）
Ｐ３  パージ供給管（第２供給管）
Ｐ４  パージ排気管（第３排気管）
【図１】
2005016472.tif 000003
【図２】
2005016472.tif 000004
【図３】
2005016472.tif 000005
【図４】
2005016472.tif 000006