JP2016211864A - ガス供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス源1a、1bから吸引機構を有する供試体Xにガスを供給するガス供給装置100であって、ガス源1a、1bから供試体Xへ供給されるガスを一時的に収容するガス収容部20を具備し、ガス収容部20が、周囲圧力に応じて変形する部分を有しているようにした。
【選択図】図2
Description
具体的にこのガス供給装置は、実環境で走行する車両の内燃機関の性能を評価すべく、前記ガスを大気圧等の所定圧力に調整して内燃機関に供給するように構成されている。
ところが、この構成では、ガス源からのガス流量が多ければ、その分多くのガスを排気することになり、運用効率が低下し、運用コストが高くなる。
ところが、この構成では、流路構成が複雑になるうえ、減圧機構等を設けることにより、装置全体が大掛かりになり、初期投資が高くなるという問題が生じる。
また、減圧機構の追従性には限界があるため、内燃機関の回転数変動などによる内燃機関の吸引量の脈動を追従することができず、過供給などにより内燃機関の性能を正しく評価することができないという問題が生じる。
これにより、ガスの一部を排気することなく且つ減圧機構等を設けることなく、ガスの圧力を周囲圧力と等しくして供試体に供給することができ、効率良く且つ簡易な構成で供試体の性能を評価することが可能になる。
また、供試体が内燃機関である場合、ガスの圧力と周囲圧力とが平衡状態に保たれているので、このガスを内燃機関に供給することで、内燃機関を周囲圧力下で稼働させている状態を再現することができる。このとき、内燃機関に供給されるガス流量が内燃機関の吸引圧とガス圧との差圧によって決まることから、周囲圧力下における内燃機関の吸引量の脈動を正確に再現することができ、内燃機関の性能評価を正確に行うことができる。
これならば、チャンバ内の圧力を調整することでガス収容部に収容されたガスの圧力を調整することができ、供試体に供給するガスの圧力を、例えば車両の走行している標高に応じた大気圧にすることができる。詳述すると、例えば内燃機関の高地試験を再現する場合、調圧機構を用いてチャンバ内の圧力を高地試験における標高の大気圧と等しい圧力に設定することで、ガス収容部の圧力を高地の大気圧と等しくすることができる。これにより、内燃機関を高地で稼働させている状態を模擬することができ、実際の高地試験と等しい条件で内燃機関の性能評価を行うことができる。
もちろん、調圧機構の設定値を変更することで、高地試験のみならず種々の走行環境に柔軟に対応して供試体の性能評価を行うことができる。
これならば、ガス収容部を簡易な構成にすることができるとともに、例えば排ガス分析装置に用いられる市販のサンプリングバック等の袋部材を利用することができ、わざわざ専用のガス収容部を設計・製造することなく、排ガス分析などで用いられる設備を供試体の性能評価にも共有して使用することができる。
なお、前記開閉弁は、ガス供給路に物理的に設けられている必要はなく、ガス供給路に流体的に接続されていれば良い。
これならば、各ガス供給路に接続された開閉弁を制御することで、供試体の試験時間に応じて供給するガス量を調整することが可能となる。
また、複数のガス収容部に収容されるガスを互いに異なる濃度にしておけば、供試体の性能を種々のガス濃度で評価することができる。
これならば、1又は複数のガス収容部から供試体にガスを供給している間に、別のガス収容部にガスを流入させて一時的に収容させておくことができ、試験の運用効率をさらに向上させることができる。
なお、本実施形態では、2つのガス源が設けられており、第1ガス源1aは、例えば非可燃性の第1ガスである空気を収容するボンベであり、第2ガス源1bは、例えば可燃性の第2ガスであるLPガスを収容するボンベである。
なお、各流量制御部MFCは例えば差圧式のマスフローコントローラである。
この混合ガス流入路L1は、一端が混合部10に接続されるとともに他端がガス収容部20に接続され、混合部10で生成された混合ガスをガス収容部20に流入させる流路である。上述した構成により、本実施形態では、第1ガス流路La又は第2ガス流路Lbと、混合部10と、混合ガス流入路L1とによってガス流入路L0が形成されている。つまり、前記ガス流入路L0は、一端がガス源1a、1bに接続されるとともに他端がガス収容部20に接続されて、ガス源1a、1bのガスをガス収容部20に流入させる流路である。
本実施形態のガス供給装置100は、並列して設けられた複数(ここでは、2つ)のガス収容部20を具備しており、各ガス流路L0の一部である各混合ガス流入路L1には、それぞれ開閉弁V1が接続されている。なお、ガス収容部20の数は限定されるものではなく、1つ又は3つ以上であっても構わない。
この混合ガス供給路L2は、一端がガス収容部20に接続されるとともに他端が供試体Xに接続され、ガス収容部20に収容されている混合ガスを供試体Xに供給する流路である。なお、この混合ガス供給路L2を流れる混合ガスは、供試体Xに吸引されることにより、供試体Xに導かれる。
本実施形態では、各混合ガス供給路L2それぞれに開閉弁V2が接続されている。
なお、ガス源1aからの空気を用いてガス収容部20内の混合ガスを置換しても構わない。
この構成により、各開閉弁V1〜V5を制御することで、混合部10により生成された混合ガスを1又は複数のガス収容部20に選択的に流入させるとともに、1又は複数のガス収容部20から選択的に混合ガスを供試体Xに供給することができる。
本実施形態では、2つの開閉弁V1のうち一方の開閉弁V1を開いておき、まず始めに一方のガス収容部20に混合ガスを流入させるようにしている。つまり、本実施形態では、混合ガスを各ガス収容部20に別々に順次流入させるようにしている。
なお、複数のガス収容部20に同時に混合ガスを流入させるようにしても良いが、この場合、上述した流量制御部MFCからの流量信号に基づいて各ガス収容部20への混合ガスの流入量を正確に算出することは難しい。
そして、この流入量が所定値に達すると、前記制御装置は、開状態にある前記開閉弁V1に制御信号を送信して、該開閉弁V1を閉じる。
このとき、前記ガス収容部20は、上述したように混合ガスの流出に伴いその形状が変形するように構成されているので、混合ガスが供試体Xに供給されている間、ガス収容部20の内圧、すなわち混合ガスの圧力は大気圧に維持されている。
より詳細には、まず、置換機構30の複数の開閉弁V5の開閉を適宜切り替えることで、大気からの空気を1つのガス収容部20に供給する。このとき、制御装置は、例えば吸引ポンプPからの出力信号に基づいて、ガス収容部20に供給された空気の供給流量を算出する。
次に、前記複数の開閉弁V5の開閉を適宜切り替えることにより、ガス収容部20に供給された空気を吸引ポンプPによって吸引して排気する。ことのき、前記制御装置は、前記吸引ポンプPの出力信号に基づいて、空気の排気量を算出する。そして、前記排気量が前記供給流量以上になると、1つのガス収容部20のパージ処理を終了する。
このようにして各ガス収容部20のパージ処理を行い、全てのパージ処理が終了したあと、必要に応じて次の試験を開始する。
なお、複数のガス収容部20を同時にパージ処理するようにしても良い。
これにより、混合ガスを排気することなく且つ混合ガスが流れる混合ガス流入路L1や混合ガス供給路L2に減圧機構等を設けることなく、ガス収容部20に収容された混合ガスを大気圧にすることができ、この混合ガスを混合ガス供給路L2を介して供試体Xに供給することで、効率良く且つ簡易な構成で供試体Xの性能を評価することが可能になる。
そのうえ、混合ガスが大気圧と等しい圧力に保たれているので、この混合ガスを供試体たる内燃機関Xに供給することで、内燃機関を大気圧下で運転させている状態を再現することができる。このとき、内燃機関に供給されるガス流量が内燃機関の吸引圧とガス圧との差圧により決まることから、大気圧下における内燃機関の吸引量の脈動を正確に再現することができ、内燃機関の性能評価を正確に行うことができる。
これにより、各混合ガス供給路L2に接続された開閉弁V2を制御して、試験に使用するガス収容部20を選択することで、供試体Xの試験時間に応じて供給するガス量を調整することが可能となる。
また、各ガス収容部20に収容されるガスを互いに異なる濃度にしておくことで、供試体Xの性能を種々のガス濃度で評価することができる。
さらに、例えば、1又は複数のガス収容部20から供試体Xに混合ガスを供給して試験を行っている間に、別のガス収容部20に混合ガスを流し入れて一時的に収容させておくことができ、試験の運用効率を向上させることができる。
これにより、各ガスの比率が不安定な状態の混合ガスを用いることなく、各ガスが所定の比率で混合された混合ガスを各ガス収容部20に流入させることができ、供試体Xの性能を精度良く評価することができる。
具体的にこのチャンバ40は、内部を密閉できるように構成されており、密閉された状態で該チャンバ40内の圧力を変更する調圧機構50が設けられている。
なお、調圧機構50としては、チャンバ40内を加圧又は減圧する例えばレギュレータ等が挙げられる。
さらに、調圧機構50によりチャンバ40内の圧力を調整することで、混合ガスを、例えば車両の走行している標高に応じた大気圧に設定することができ、種々の走行環境に柔軟に対応して供試体Xの性能評価をすることが可能になる。
詳述すると、例えば供試体Xたる内燃機関の高地試験を再現する場合、調圧機構50を用いてチャンバ40内の圧力を高地試験における標高の大気圧と等しい圧力に設定することで、ガス収容部20の圧力を高地の大気圧と等しくすることができる。これにより、内燃機関を高地で運転させている状態を模擬することができ、実際の高地試験と等しい条件で内燃機関の性能評価を行うことができる。
もちろん、調圧機構の設定値次第で、高地試験のみならず種々の走行環境に柔軟に対応して供試体の性能評価をすることができる。
これならば、例えばガス収容部にガスを充たすことで、ガスには周囲圧力に加えてガス収容部からの圧力が加わるので、前記ガス収容部が大気中に配置されている場合は、上述したチャンバを用いた構成よりも、さらに簡易な構成でガス収容部内の混合ガスを大気圧よりも高くすることができる。これにより、例えばガス収容部内の圧力を所定の加圧条件下に制御しながら供試体にガスを供給することで、チャンバ等を用いることなく、容易に高圧環境下を模擬した試験を行うことができる。
また、前記ガス収容部が内圧を調整可能に構成されたチャンバ内に配置されている場合は、チャンバ内の圧力を調整することにより、ガス収容部内の混合ガスを大気圧にすることができる。
具体的な構成としては、ガス収容部が、周囲圧力に応じて変形しない或いは変形しにくいブロック体と、周囲圧力に応じて変形する部分とから形成されたものなどが挙げられる。
1種類のガスを供試体に供給する場合は、前記実施形態の混合部は不要である。
このとき、他方のガス収容部20に流入させる混合ガスの濃度や混合比は、一方のガス収容部20に流入させた混合ガスと等しくても良いし、異なっていても良い。
100・・・ガス供給装置
10 ・・・混合部
20 ・・・ガス収容部
40 ・・・チャンバ
50 ・・・調圧機構
L1 ・・・混合ガス流入路
L2 ・・・混合ガス供給路
Claims (5)
- ガス源から吸引機構を有する供試体にガスを供給するガス供給装置であって、
前記ガス源から前記供試体へ供給されるガスを一時的に収容するガス収容部を具備し、
前記ガス収容部が、周囲圧力に応じて変形する部分を有していることを特徴とするガス供給装置。 - 前記ガス収容部を内部に収容するチャンバと、
前記チャンバ内の圧力を変更する調圧機構とをさらに具備することを特徴とする請求項1記載のガス供給装置。 - 前記ガス収容部の全体が、前記周囲圧力に応じて変形することを特徴とする請求項1又は2記載のガス供給装置。
- 複数の前記ガス収容部と、
前記各ガス収容部に対応して設けられ、一端が前記各ガス収容部に接続されるとともに他端が前記供試体に接続されて、前記各ガス収容部に収容されたガスを前記供試体に供給する複数のガス供給路とを具備し、
前記各ガス供給路に接続された開閉弁を制御することにより、前記ガスが1又は複数のガス収容部から選択的に前記供試体に供給されることを特徴とする請求項1乃至3のうち何れか一項に記載のガス供給装置。 - 一端が前記ガス収容部に接続されるとともに他端が前記ガス源に接続されて、前記ガス源のガスを前記ガス収容部に流入させる複数のガス流入路と、
前記各ガス流入路に接続された開閉弁とをさらに具備することを特徴とする請求項4記載のガス供給装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015092536A JP2016211864A (ja) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | ガス供給装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2015
- 2015-04-30 JP JP2015092536A patent/JP2016211864A/ja not_active Ceased
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