(57)【要約】【課題】簡素な構成でリードバルブを容易に評価できるようにする。【解決手段】気体を通過させる弁孔２２を有するベース２１と、板状に形成されると共に一端側がベース２１に固定されており、弁孔２２を開閉可能なリード弁体２３とを備えるリードバルブ２０を試験する試験装置１において、リード弁体２３は、磁性体で構成され、又は、磁性体が付着されており、弁孔２２を開放させる方向にリード弁体２３を屈曲させるための磁界を発生可能な電磁石１４と、電磁石１４に所定の波形の電流を供給する波形ジェネレータ１０及びパワーアンプ１１と、を備えるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を通過させる弁孔を有するベースと、板状に形成されると共に一端側が前記ベースに固定されており、前記弁孔を開閉可能なリード弁体とを備えるリードバルブを試験する試験装置であって、
前記リード弁体は、磁性体で構成され、又は、磁性体が付着されており、
前記弁孔を開放させる方向に前記リード弁体を屈曲させるための磁界を発生可能な電磁石と、
前記電磁石に所定の波形の電流を供給する電流供給手段と、
を備える試験装置。
【請求項２】
前記電流供給手段は、
所定の波形を生成する波形生成手段と、
前記波形生成手段により生成された波形の電流を増幅する増幅手段とを備える
請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記波形生成手段は、前記リードバルブが動作する実使用環境下における所定の圧力変化を模した電流の波形を生成する
請求項２に記載の試験装置。
【請求項４】
前記リード弁体の前記弁孔を開放させる方向への屈曲量を検出するリフトセンサを更に備える
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の試験装置。
【請求項５】
前記ベースは、複数の弁孔を有し、前記リードバルブは、前記複数の弁孔のそれぞれに対して、前記リード弁体を有しており、
前記電磁石を複数備え、各電磁石は、異なる前記リード弁体を、前記弁孔を開放させる方向に屈曲させるための磁界を発生可能となっており、
前記電流供給手段は、同一の波形の電流を前記複数の電磁石に供給する
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の試験装置。
【請求項６】
前記電磁石を冷却する冷却手段を更に有する
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の試験装置。
【請求項７】
前記リードバルブの状態を撮像する撮像手段を更に備える
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の試験装置。
【請求項８】
前記リードバルブの周囲を加熱するヒータを更に備える
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験装置に関し、特に、リードバルブの試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気ガスを吸気系に再循環させて排気ガス中のＮＯｘを低減させる排気再循環装置（ＥＧＲ装置）が実用化されている。この種のＥＧＲ装置においては、ＥＧＲダクトに逆止弁としてのリードバルブを備えるものが知られている。
【０００３】
一般的なリードバルブは、ＥＧＲガスを通過させる弁孔を有するベースと、板状に形成されると共に一端側がベースに固定されて弁孔を開閉可能なリード弁体と、板状に形成されると共にリード弁体に重ねられた状態で一端側がベースに固定されてリード弁体の最大開度を規定するストッパとを備えている。排気側圧力が吸気側圧力よりも低い場合には、リード弁が閉弁して吸気の逆流を防止しつつ、排気バルブ開閉時の排気脈動圧が吸気側圧力よりも高い場合には、リード弁が開弁してＥＧＲガスを再循環させるように構成されている。
【０００４】
リード弁体が開閉動作に伴いベースに繰り返し衝突すると、ベースの欠損やリード弁体の破損を招く場合がある。また、エンジンの燃料として、高硫黄燃料が用いられるような環境下では、燃焼中に生成される硫黄酸化物が排気ガス中の水分と反応して発生する硫酸によってリード弁体やベースに腐食を生じさせる場合もある。
【０００５】
これら破損や腐食の対策を考慮したリードバルブの仕様を設定するには、リード弁を連続的に開閉動作させてリードバルブの耐久性を評価する試験装置が必要となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１８６９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、試験装置において、リードバルブの通常使用時の状態を再現しようとすると、エンジンの排気脈動圧相当の比較的圧力の高いエアーを発生させてリードバルブに供給する必要があり、必要なエアコンプレッサーが大型化し、実験に必要な空間も大型化してしまう問題がある。また、必要なコンプレッサーが大型化するので、エネルギー消費量も増加してしまう問題がある。
【０００８】
また、エンジンの排気脈動を再現しようとすると、大流量のロータリー弁や電磁弁が必要となるが、電磁弁やロータリー弁では、高周波の排気脈動を実現することは困難である。
【０００９】
また、高周波の排気脈動を再現する場合には、高周波の激しい騒音が発生してしまうので、騒音を防止するために試験装置を遮音室等に設置しなければならないという問題がある。
【００１０】
また、高硫黄燃料が用いられるような環境を再現しようとする場合においては、エアー中に、燃焼中に生成される硫黄酸化物が排気ガス中の水分と反応して発生する硫酸を流す必要があるが、このような場合には、流した硫酸の処理等の取扱が難しいという問題がある。
【００１１】
また、リードバルブに異物が付着したような状況を再現しようとする場合には、供給されるエアーによりリードバルブから異物が吹き飛ばされてしまうことがあり、実際に再現することが困難である。
【００１２】
本発明は、簡素な構成でリードバルブを容易に評価することができる試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した目的を達成するため、本発明の一観点に係る試験装置は、気体を通過させる弁孔を有するベースと、板状に形成されると共に一端側が前記ベースに固定されており、弁孔を開閉可能なリード弁体とを備えるリードバルブを試験する試験装置であって、リード弁体は、磁性体で構成され、又は、磁性体が付着されており、弁孔を開放させる方向にリード弁体を屈曲させるための磁界を発生可能な電磁石と、電磁石に所定の波形の電流を供給する電流供給手段と、を備える。
【００１４】
上記試験装置において、電流供給手段は、所定の波形を生成する波形生成手段と、波形生成手段により生成された波形の電流を増幅する増幅手段とを備えるようにしてもよい。
【００１５】
また、上記試験装置において、波形生成手段は、リードバルブが使用される実際の環境下における所定の圧力変化を模した電流の波形を生成するようにしてもよい。
【００１６】
また、上記試験装置において、リード弁体の弁孔を開放させる方向への屈曲量を検出するリフトセンサを更に備えるようにしてもよい。
【００１７】
また、上記試験装置において、ベースは、複数の弁孔を有し、リードバルブは、複数の弁孔のそれぞれに対して、リード弁体を有しており、電磁石を複数備え、各電磁石は、異なるリード弁体を、弁孔を開放させる方向に屈曲させるための磁界を発生可能となっており、電流供給手段は、同一の波形の電流を複数の電磁石に供給するようにしてもよい。
【００１８】
また、上記試験装置において、電磁石を冷却する冷却手段を更に有するようにしてもよい。
【００１９】
また、上記試験装置において、リードバルブの状態を撮像する撮像手段を更に備えるようにしてもよい。
【００２０】
また、上記試験装置において、リードバルブの周囲を加熱するヒータを更に備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡素な構成でリードバルブを容易に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る試験装置の模式的な構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る試験装置の試験対象となるリードバルブの一例の構成図である。
【図３】本発明の第１変形例に係る試験装置の模式的な構成図である。
【図４】本発明の第２変形例に係る試験装置の模式的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る試験装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る試験装置の模式的な構成図である。図２は、本発明の一実施形態に係る試験装置の試験対象となるリードバルブの一例の構成図である。
【００２５】
まず、試験装置１の試験対象となるリードバルブ２０について説明する。
【００２６】
リードバルブ２０は、例えば、ＥＧＲダクトに配置されるリードバルブであり、ベース２１と、１以上のリード弁体２３と、１以上のストッパ２４とを有する。ベース２１は、断面が略三角形形状の部材であり、例えば、アルミニウムで形成されている。ベース２１には、ベース２１の一方側から他方側に気体を通過可能な１以上の弁孔２２が形成されている。本実施形態では、ベース２１の２つの面のそれぞれに４つの弁孔２２が形成されている。
【００２７】
リード弁体２３は、例えば、磁性体の部材（例えば、磁性体のＳＵＳ（ステンレス鋼）等）により、板状に形成されている。本実施形態では、ベース２１の同一面に対向して配置された複数（例えば、４つ）のリード弁体２３は、一端側が連結されて形成されている。リード弁体２３は、それぞれ１つの弁孔２２に対応して設けられ、一端側がベース２１に固定され、屈曲することにより弁孔２２を開閉可能となっている。
【００２８】
ストッパ２４は、例えば、非磁性体のＳＵＳ（ステンレス）で構成された板状部材である。本実施形態では、複数のストッパ２４は、一端側が連結されて形成されている。ストッパ２４は、それぞれ１つのリード弁体２３に対応して、リード弁体２３のベース２１と反対側に設けられ、一端がベース２１に固定されている。ストッパ２４は、リード弁体２３の最大屈曲量を規制する。
【００２９】
次に、試験装置１について説明する。
【００３０】
試験装置１は、波形生成手段の一例としての波形ジェネレータ１０と、増幅手段の一例としてのパワーアンプ１１と、台座部１２と、取付壁部１３と、電磁石１４と、リフトセンサ１５と、冷却手段の一例としてのファン１６とを備える。なお、電流供給手段は、波形ジェネレータ１０及びパワーアンプ１１により構成される。
【００３１】
波形ジェネレータ１０は、種々の波形を生成して出力することができる。波形ジェネレータ１０は、例えば、矩形波を生成して出力することができ、矩形波の周波数を任意の周波数に容易に調整することができる。本実施形態では、波形ジェネレータ１０は、リードバルブ２０をＥＧＲダクトに配置して使用する際の実際の環境下でのリードバルブ２０の上流側（すなわち、排気側）での圧力変化を模した電流の波形を生成する。ここで、リードバルブ２０の上流側での圧力変化を模した電流の波形としては、図示しないエンジンの複数の運転状態に対応するそれぞれの圧力変化を模した複数の波形を生成できるようにすることが好ましい。ここで、圧力波形を模した電流の波形とは、例えば、圧力が高くなった時点で、電流が高くなり、圧力が低くなった時点で、電流が低くなるような波形である。
【００３２】
パワーアンプ１１は、波形ジェネレータ１０により生成された波形の電流（電力）を増幅して電磁石１４に供給する。これにより、電磁石１４の駆動に必要な電流に適切に調整することができる。
【００３３】
電磁石１４は、導電材が巻回されたコイルを有し、パワーアンプ１１から供給される電流に基づいて、磁界を発生させる。電磁石１４の磁界の強さは、パワーアンプ１１からの電流の波形により変化する。したがって、リードバルブ２０の実際の使用時の環境下での上流側の圧力変化に従って、電磁石１４の磁界の強さを変化させることができる。
【００３４】
台座部１２には、試験対象のリードバルブ２０が固定可能な取付壁部１３が立設されている。取付壁部１３には、リードバルブ２０のベース２１のフランジ部２１Ａが取付壁部１３の面を向くように固定されている。
【００３５】
また、取付壁部１３には、電磁石１４が取り付けられている。電磁石１４は、リードバルブ２０のリード弁体２３が弁孔２２を閉鎖している状態に対して、垂直な方向（すなわち、弁孔２２を開放させる方向）にリード弁体２３を引き寄せる（屈曲させる）ための磁界を発生できるように位置合わせされている。なお、本実施形態では、電磁石１４は、隣り合う２つのリード弁体２３を同時に引き寄せることができる磁界を発生できるように位置合わせされている。
【００３６】
リフトセンサ１５は、リードバルブ２０のリード弁体２３の屈曲量を検出し、図示しない制御装置に出力する。
【００３７】
ファン１６は、電磁石１４に対して空気を送風することにより、電磁石１４を冷却する。
【００３８】
次に、試験装置１によるリードバルブ２０の試験について説明する。
【００３９】
まず、試験装置１の取付壁部１３に試験対象のリードバルブ２０を取り付ける。
【００４０】
次いで、波形ジェネレータ１０により、所望する波形を生成させて出力させる。これにより、波形ジェネレータ１０により生成されて出力された波形は、パワーアンプ１１に供給される。パワーアンプ１１は、波形の電流を増幅させて電磁石１４に供給する。
【００４１】
この結果、試験対象のリードバルブ２０のリード弁体２３が、電磁石１４が発生する磁界に応じて、電磁石１４側に近づいたり、電磁石１４から遠ざかったりする屈曲動作を行うこととなる。ここで、波形ジェネレータ１０により生成する波形を、ＥＧＲダクトに配置した実際の環境下でのリードバルブ２０の上流側（すなわち、排気側）での圧力変化を模した電流の波形としておくと、リード弁体２３は、その環境下と同様な動きを行うこととなる。すなわち、実際の環境下での動きを適切に再現することができる。
【００４２】
この試験中においては、リフトセンサ１５によりリード弁体２３の屈曲量が順次出力される。この順次出力される屈曲量によると、リード弁体２３の変位速度や、変位加速度を特定することができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態に係る試験装置１によると、弁孔２２を開放させる方向にリード弁体２３を屈曲させるための磁界を発生可能な電磁石１４と、電磁石１４に所定の波形の電流を供給する波形ジェネレータ１０及びパワーアンプ１１とを備えるようにしたので、磁性体で構成されたリード弁体２３を有するリードバルブ２０に対して、大規模なエアコンプレッサーを用いて実際にエアーを流すことなく、試験を行うことができる。このため、実験に必要な空間を小さくすることができる。また、大規模なコンプレッサーを用いずに済むので、エネルギー消費量を低減することができる。
【００４４】
また、エアーによりエンジンの高周波の排気脈動を再現する必要がないので、脈動を実行するための大流量のロータリー弁や電磁弁を必要とせずに済み、また、高周波の激しい騒音が発生してしまうこともない。このため、騒音を防止するために試験装置を遮音室等に設置しなくても済む。
【００４５】
本実施形態に係る試験装置１は次のような試験に利用することができる。
【００４６】
例えば、試験装置１は、リードバルブ２０の耐久性を評価する試験に利用することができる。この場合には、電磁石１４に対して長時間に亘って所定の波形の電流を供給し続け、その間、及び、その後のリードバルブ２０の状態を確認することにより評価することができる。なお、リフトセンサ１５からの検出値が異常と判断できる値となった時点で、電磁石１４への電流の供給を停止して試験を終了するようにしてもよい。
【００４７】
また、試験装置１は、リードバルブ２０の特性を評価する試験に利用することができる。この場合には、電磁石１４に供給する波形の電流値を変動させたり、周波数を変更したりして、その間のリードバルブ２０の状態を確認することにより評価することができる。また、その間におけるリフトセンサ１５からの検出値により算出できるリード弁体２３の変位速度や変位加速度によりリードバルブ２０の特性を評価するようにしてもよい。
【００４８】
また、試験装置１は、リードバルブ２０の腐食環境下での耐久性を評価する試験に利用することができる。この場合には、リードバルブ２０を硫酸に浸漬させた後、試験装置１に取り付け、電磁石１４に電流を供給し、その間、及びその後のリードバルブ２０の状態を確認することにより評価することができる。本実施形態に係る試験装置１においては、リードバルブ２０を動作させるためにエアーを流さなくても済むので、リードバルブ２０の表面の硫酸が吹き飛ばされてしまうことを防止でき、適切に腐食環境下での試験を行うことができる。また、エアー中に硫酸を流す必要がなく、硫酸の存在する範囲が限定されるので、試験に使用した硫酸を容易且つ適切に廃棄等の処理を行うことができる。
【００４９】
また、試験装置１は、リードバルブ２０に異物が付着した場合における試験に利用することもできる。この場合には、リードバルブ２０のリード弁体２３等に異物を付着させておき、電磁石１４に上記同様に電流を供給し、その間のリードバルブ２０の状態を確認することにより評価することができる。本実施形態に係る試験装置１においては、リードバルブ２０を動作させるためにエアーを流さなくても済むので、付着させた異物が吹き飛ばされてしまうことを防止でき、適切に異物が付着している状態での試験を行うことができる。
【００５０】
次に、本発明の一実施形態に係る試験装置の変形例について説明する。なお、上記実施形態と同様な構成については、重複する説明を省略する。
【００５１】
まず、本発明の第１変形例に係る試験装置について説明する。
【００５２】
図３は、本発明の第１変形例に係る試験装置の模式的な構成図である。
【００５３】
第１変形例に係る試験装置１は、上記した実施形態に係る試験装置１において、ヒータ１７と、撮像手段の一例としてのカメラ１８とを更に備える。
【００５４】
ヒータ１７は、リードバルブ２０の周囲を加熱する。カメラ１８は、リードバルブ２０の状態を撮像する。カメラ１８は、例えば、リード弁体２３及びその周囲を撮像するように調整されている。カメラ１８により撮像された画像や映像により、リードバルブ２０の状態を詳細に観察したり、評価したりすることができる。
【００５５】
第１変形例に係る試験装置１によると、リードバルブ２０の温度環境を変化させた場合におけるリードバルブ２０の試験を容易に行うことができる。第１変形例に係る試験装置１においては、エアーによってリードバルブ２０を動作させなくても済むので、ヒータ１７による加熱がエアーによる影響を受けないで済むので、効率良く加熱を行うことができる。
【００５６】
次に、本発明の第２変形例に係る試験装置について説明する。
【００５７】
図４は、本発明の第２変形例に係る試験装置の模式的な構成図である。
【００５８】
第２変形例に係る試験装置１は、上記した実施形態に係る試験装置１において、複数の電磁石１４と、複数のリフトセンサ１５とを備えるようにしたものである。リードバルブ２０の下側に配置された電磁石１４は、リードバルブ２０の下側のリード弁体２３が弁孔２２を閉鎖している状態に対して、垂直な方向（すなわち、弁孔２２を開放させる方向）にリード弁体２３を引き寄せるための磁界を発生できるように位置合わせされている。
【００５９】
複数の電磁石１４には、パワーアンプ１１から同じ波形の電流が供給される。したがって、上側のリード弁体２３と、下側のリード弁体２３とは、同時に同様な屈曲動作を行うこととなる。各リフトセンサ１５は、各リード弁体２３の屈曲量を検出できるように配置されている。
【００６０】
第２変形例に係る試験装置１によると、より多くのリード弁体２３を同時に屈曲動作させた試験を行うことができる。
【００６１】
なお、本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００６２】
例えば、上記実施形態では、冷却手段として、電磁石１４を空気により冷却するためのファン１６を備えるようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、電磁石１４を水により冷却するための水冷機構を備えるようにしてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、リード弁体２３が磁性体で構成されているリードバルブを試験対象とした例を示していたが、本発明に係る試験装置では、例えば、リード弁体２３に磁性体が付着されたリードバルブも同様に試験を行うことができる。すなわち、本発明に係る試験装置では、リードバルブのリード弁体に対して磁性体のシートを付着させることにより、種々のリードバルブに対して試験を行うことができる。
【００６４】
また、上記第２変形例では、２つの電磁石１４を備えるようにしていたが、本発明はこれに限られず、試験対象となるリードバルブ２０のすべてのリード弁体２３の屈曲を可能とする数の電磁石１４を配置するようにし、これら電磁石１４に同一の波形の電流を供給するようにしてもよい。このようにすると、試験対象のリードバルブ２０のすべてのリード弁体２３に対して同時に試験を行うことができ、試験時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  試験装置
１０  波形ジェネレータ
１１  パワーアンプ
１２  台座部
１３  取付壁部
１４  電磁石
１５  リフトセンサ
１６  ファン
１７  ヒータ
１８  カメラ
２０  リードバルブ
２１  ベース
２２  弁孔
２３  リード弁体
２４  ストッパ
【図１】
2017198518.tif 000003
【図２】
2017198518.tif 000004
【図３】
2017198518.tif 000005
【図４】
2017198518.tif 000006