JP5075286B1 - 模擬排ガス用評価システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御部300は、各原料ガス流量コントローラー群1〜4を第1時間間隔ごとに予め設定した流量で変化させ、各切換え弁6〜9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、各原料ガス流量コントローラー群1〜4からの混合ガスを所定の順番で連続的に混合ガス供給管26に送り、混合ガス供給管26に供給される混合ガスに対応する各原料ガス流量コントローラー1a〜1e,・・・の開度と各原料ガス流量コントローラー1a〜1e,・・・の原料ガスに対するコンバージョンファクタとから算出した混合ガス流量コントローラーの混合ガスに対するコンバージョンファクタに基づき、混合ガス流量コントローラーの開度を調整する。
【選択図】図1
Description
複数種類の原料ガス(例えば、CO、CO2、NO、NO2、HC、N2)を所定の混合比で混合して、模擬排ガス(混合ガス)を生成する。原料ガスの流量を制御することによって、模擬排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排ガスを生成し、この模擬排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ガス分析計で計測して、触媒の浄化性能を評価している。
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原料ガス流量コントローラーを有し、複数の原料ガス流量コントローラーを集合してなる原料ガス流量コントローラー群と、
複数の原料ガス流量コントローラー群を集合してなる原料ガス流量コントローラーシステムと、
各原料ガス流量コントローラー群で生成される混合ガスを供給する混合ガス供給管と、
各原料ガス流量コントローラー群で生成される混合ガスを供給せずに排出する混合ガス排出管と、
各原料ガス流量コントローラー群に対応して設けられ、各原料ガス流量コントローラー群で生成される混合ガスの流路を混合ガス供給管と混合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、
混合ガス供給管に設けられ、混合ガスの流量を調節する混合ガス流量コントローラーと、
混合ガス供給管に接続され、余分な混合ガスを排出するオーバーフロー管と、
制御部とを備え、
制御部は、
原料ガス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ことによって、各原料ガス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時間間隔ごとに第1時間間隔よりも短い第2時間間隔の間だけ切り換えることで、第2時間間隔ごとに、前記各原料ガス流量コントローラー群からの前記混合ガスを所定の順番で連続的に前記混合ガス供給管に送り、
混合ガス供給管に供給される混合ガスに対応する各原料ガス流量コントローラーの開度と各原料ガス流量コントローラーの原料ガスに対するコンバージョンファクタとから算出した混合ガス流量コントローラーの混合ガスに対するコンバージョンファクタに基づき、混合ガス流量コントローラーの開度を調整する。
混合ガス供給管から混合ガスが供給され、内部に排ガス浄化触媒が収容されるガスセルと、
ガスセルの外側に間隔をあけて配置された加熱部と、
ガスセルの外壁を冷却する冷却部と、
ガスセル内の排ガス浄化触媒から上流側に間隔をあけて配置され、混合ガスの温度を測定する温度センサーとを備え、
制御部は、
予め設定された温度センサーの位置の混合ガス温度設定値に従って冷却部を制御し、かつ、温度センサーからの検出信号に基づいて加熱部を制御し、
冷却部による冷却を常時行うとともに、冷却部の冷却出力と加熱部の加熱出力とを制御することによって、排ガス浄化触媒の直前の混合ガスの温度を混合ガス温度設定値に一致させる。
混合ガス供給管から混合ガスが供給され、内部に排ガス浄化触媒が収容されるガスセルと、
ガスセルの外側に間隔をあけて配置された加熱部と、
液体を供給する液体供給源と、
キャリアガスを供給するキャリアガス供給源と、
液体及びキャリアガスの供給を受け、液体が混合されたキャリアガスを放出する混合部と、
液体供給源から液体を混合部に供給する液体供給管と、
液体供給管に設けられ、液体の流量を調節する液体流量コントローラーと、
キャリアガス供給源からキャリアガスを混合部に供給するキャリアガス供給管と、
キャリアガス供給管に設けられたキャリアガス流量コントローラーと、
混合部を冷却する液体冷却部とを備え、
制御部は、
液体流量コントローラー、キャリアガス流量コントローラー、混合ガス流量コントローラー及び加熱部を制御することによって、ガスセルにおいて、液体を気化状態にして、又は液体をミスト状態にして、又は液体の一部を気化状態にし、残りをミスト状態にして、混合ガスと混合させる。
先ず、図1に基づいて、模擬排ガス用評価システムにおける原料ガスの流量を調整するための原料ガス流量調整機構について説明する。原料ガス流量調整機構は、数種類の原料ガス供給部5a〜5eから原料ガスを送り、その原料ガスを混合して、その混合ガスを混合ガス供給管26へ送る。
そして、第1切換え弁6は、第1混合管10に接続される。第1切換え弁6は、第1供給管14及び第1排出管18に接続され、第1混合管10で生成された混合ガスの流路を、第1供給管14と第1排出管18とに切り換える。また、第2切換え弁7は、第2混合管11に接続される。第2切換え弁7は、第2供給管15及び第2排出管19に接続され、第2混合管11で生成された混合ガスの流路を、第2供給管15と第2排出管19とに切り換える。また、第3切換え弁8は、第3混合管12に接続される。第3切換え弁8は、第3供給管16及び第3排出管20に接続され、第3混合管12で生成された混合ガスの流路を、第3供給管16と第3排出管20とに切り換える。また、第4切換え弁9は、第4混合管13に接続される。第4切換え弁9は、第4供給管17及び第4排出管21に接続され、第4混合管13で生成された混合ガスの流路を、第4供給管17と第4排出管21とに切り換える。
表2の通り、第1原料ガス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原料ガス流量コントローラー1a〜1e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原料ガス流量コントローラー群1からの混合ガスを、4秒(第1時間T1)ごとに1秒(第2時間T2)の間、混合ガス供給管26へ送る。表2に示された太枠で囲まれた時間に、第1原料ガス流量コントローラー群1からの混合ガスが、混合ガス供給管26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原料ガス流量コントローラー群1,2,3,4からの混合ガスを順番に連続的に混合ガス供給管26へ送る。
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。
次に、図2に基づいて、模擬排ガス用評価システムにおける混合ガスの流量を調整するための混合ガス流量調整機構について説明する。混合ガス流量調整機構は、混合ガスを混合ガス供給管26へ送った後、ガスセル27を経て、ガス分析計29へ送る。
混合ガス供給管26における混合ガス流量コントローラー24の上流側には、接続部22cを介して、余分な混合ガスを排出するオーバーフロー管25が分岐接続される。
上記の通り、混合ガスは、第2時間T2ごとに、第1〜第4原料ガス流量コントローラー群1,2,3,4のいずれかから供給される。そして、第2時間T2ごとに、混合ガス供給菅26に供給する混合ガスに対応する第1〜第4原料ガス流量コントローラー群1,2,3,4のいずれかに応じて、原料ガス流量コントローラー1a〜1e,2a〜2e,3a〜3e,4a〜4eの開度と原料ガス流量コントローラー1a〜1e,2a〜2e,3a〜3e,4a〜4eの原料ガスに対するコンバージョンファクタとから算出した混合ガス流量コントローラー24の混合ガスに対するコンバージョンファクタに基づき、混合ガス流量コントローラー24の開度を調整する。
すなわち、n種類の原料ガスを混合する場合を考え、混合ガス供給菅26に供給する混合ガスに対応する原料ガス流量コントローラー1a〜1e,2a〜2e,3a〜3e,4a〜4eの第1の原料ガス、第2の原料ガス、・・・、および第nの原料ガスに対するコンバージョンファクタを、それぞれ、CF1、CF2、・・・、およびCFnとし(各原料ガスに対するコンバージョンファクタは、例えば、窒素のCF値=1、酸素のCF値=0.98、二酸化炭素のCF値=0.74、一酸化炭素のCF値=1等、既知である。)、第1の原料ガスの濃度X1(vol%)、第2の原料ガスの濃度X2(vol%)、・・・、第nの原料ガスの濃度Xn(vol%)の割合で混合するとき、混合ガス流量コントローラー24の混合ガスに対するコンバージョンファクタCFは、
また、測定ガス供給管28の希釈ガス供給管30との接続部よりも上流側には、余分な測定ガスを排出する第2のオーバーフロー管34が分岐接続される。
それによって、混合ガスの濃度および流量設定値の変化を、希釈ガスによる希釈前の測定ガスに正確に反映させることができる。
こうして、自動車排ガスと同等の線速度流量変化を正確にシミュレーションすることができる。
次に、図3に基づいて、模擬排ガス用評価システムにおける混合ガスの温度を調整するための混合ガス温度調整機構について説明する。
冷媒溜38は、ガスセル27の外周にシールされた状態で固定された第1の環状フランジ38aと、第1の環状フランジ38aから上流側に前記一定の長さ離れた位置に、混合ガス供給管26の外周にシールされた状態で固定された第2の環状フランジ38bと、第1および第2の環状フランジ38a、38bの間にのび、第1および第2の環状フランジ38a、38bの外周縁同士を接続する筒状の側壁38cと、を備えている。冷媒溜38には、少なくとも1つの冷媒入口38dおよび冷媒出口38eが形成される。
この場合、冷媒排出管41を、熱交換器を介して冷媒供給源39に接続し、冷媒溜38から排出された冷媒を熱交換器によって所定の温度まで冷却した後、冷媒供給源39に戻すようにしてもよい。
また、流量制御ユニット42は、水タンク39aおよびポンプ39bを接続し、純水を循環させる主管42aと、主管42aの途中に配置され、主管42aから冷媒供給管40を分岐させる少なくとも1つの分流弁(または分岐弁)42bとからなっている。
また、冷媒の構成もこの実施例に限定されず、公知の適当な液体状冷媒または気体状冷媒またはそれらの混合物を冷媒として使用することができる。
また、冷却部37a、37bの構成もこの実施例に限定されず、冷却出力を適当に制御することができ、ガスセル27の入口付近の冷却に適したものであれば、どのような構成を有していてもよい。
排ガス浄化触媒33は、ガスセル27内の冷却部37a、37bによって冷却される領域より下流側であって、遮光板43によって赤外線が遮られた領域に収容される。
そして、冷媒が、常時、冷媒溜38の冷媒入口38dから混合ガス供給管26およびガスセル27に向けて噴射され、混合ガス供給管26およびガスセル27の外周面を伝って流れた後、冷媒溜38の冷媒出口38eから排出されるとともに、混合ガス温度設定値に従って冷媒の流量が制御部300によって制御され、同時に、温度センサー44の検出値に基づいて赤外線加熱部35の加熱出力が制御部300によって制御され、それによって、排ガス浄化触媒33の直前の混合ガスの温度が混合ガス温度設定値に一致するように制御される。
この制御は、好ましくは、予め決定された温度センサー44の検出値の範囲を複数の温度帯に区分し、温度帯毎に加熱出力の前記最低値を予め設定しておき、温度センサー44の検出値がどの温度帯に属するのかをその都度判定して、赤外線加熱部35の加熱出力が当該温度帯に対応する最低値以下にならないようにすることからなっている。
次に、図4に基づいて、模擬排ガス用評価システムにおける原料ガスの液体を調整する液体調整機構について説明する。
混合部48は、さらに、一端49aが混合チャンバの出口48cに接続された混合管49を備えている。
模擬排ガス用評価システムは、また、混合部を冷却する液体冷却部54を備えている。
液体冷却部54は、ガスセル27の外部であって、混合部のガスセル27との接続部の近傍領域を冷却することが好ましく、この実施例では、ガスセル27に近接する混合管49部分を包囲するように配置されている。
液体冷却部54の冷却作用により、ガスセル27からの熱伝導よって混合部が加熱されることが防止され、それによって、液体が混合部において気化することが防止される。
また、ガスセル27からの熱伝導を抑制すべく、ガスセル27内に突出する混合管49部分の、ガスセル27の内部空間との接触面積が小さい方が好ましく、よって、小径の混合管49を用いることが好ましい。
2 第2原料ガス流量コントローラー群
3 第3原料ガス流量コントローラー群
4 第4原料ガス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
1a〜1e 第1原料ガス流量コントローラー群の流量コントローラー
2a〜2e 第2原料ガス流量コントローラー群の流量コントローラー
3a〜3e 第3原料ガス流量コントローラー群の流量コントローラー
4a〜4e 第4原料ガス流量コントローラー群の流量コントローラー
5a〜5e 原料ガス供給部
10 第1混合管
11 第2混合管
12 第3混合管
13 第4混合管
14 第1供給管
15 第2供給管
16 第3供給管
17 第4供給管
18 第1排出管
19 第2排出管
20 第3排出管
21 第4排出管
100 原料ガス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
23 混合ガス排出管
23a 接続部
22a 入口
22b 接続部
24 混合ガス流量コントローラー
24a 入口
24b 出口
25 オーバーフロー管
26 混合ガス供給管
26a 接続部(一端)
26b 出口(他端)(混合ガス供給口)
22c 接続部
27 ガスセル
27a 入口
27b 出口
27c 触媒収容管
27d テーパ管
28 測定ガス供給管
28a 入口
28b 出口
28c 接続部
29 ガス分析計
30 希釈ガス供給管
31 希釈ガス供給源
32 希釈ガス流量コントローラー
33 排ガス浄化触媒
34 第2のオーバーフロー管
35 赤外線加熱部(加熱部)
36 スペース
37a、37b 冷却部
38 冷媒溜
38a 第1の環状フランジ
38b 第2の環状フランジ
38c 側壁
38d 冷媒入口
38e 冷媒出口
39 冷媒供給源
39a 水タンク
39b ポンプ
40 冷媒供給管
41 冷媒排出管
42 流量制御ユニット
42a 主管
42b 分流弁
43 遮光板
44 温度センサー
45 空気供給管
46 液体供給源
47 キャリアガス供給源
48 混合チャンバ(混合部)
48a 第1の入口
48b 第2の入口
48c 出口
49 混合管
49a 一端
49b 他端
50 液体供給管
51 キャリアガス供給管
52 液体流量コントローラー
53 キャリアガス流量コントローラー
54 液体冷却部
55 攪拌器
Claims (3)
- 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原料ガス流量コントローラーを有し、複数の前記原料ガス流量コントローラーを集合してなる原料ガス流量コントローラー群と、
複数の前記原料ガス流量コントローラー群を集合してなる原料ガス流量コントローラーシステムと、
前記各原料ガス流量コントローラー群で生成される前記混合ガスを供給する混合ガス供給管と、
前記各原料ガス流量コントローラー群で生成される前記混合ガスを供給せずに排出する混合ガス排出管と、
前記各原料ガス流量コントローラー群に対応して設けられ、前記各原料ガス流量コントローラー群で生成される前記混合ガスの流路を前記混合ガス供給管と前記混合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、
前記混合ガス供給管に設けられ、前記混合ガスの流量を調節する混合ガス流量コントローラーと、
前記混合ガス供給管に接続され、余分な前記混合ガスを排出するオーバーフロー管と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記原料ガス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ことによって、前記各原料ガス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時間間隔ごとに前記第1時間間隔よりも短い第2時間間隔の間だけ切り換えることで、前記第2時間間隔ごとに、前記各原料ガス流量コントローラー群からの前記混合ガスを所定の順番で連続的に前記混合ガス供給管に送り、
前記混合ガス供給管に供給される前記混合ガスに対応する前記各原料ガス流量コントローラーの開度と前記各原料ガス流量コントローラーの前記原料ガスに対するコンバージョンファクタとから算出した前記混合ガス流量コントローラーの前記混合ガスに対するコンバージョンファクタに基づき、前記混合ガス流量コントローラーの開度を調整することを特徴とする模擬排ガス用評価システム。
- 前記混合ガス供給管から前記混合ガスが供給され、内部に排ガス浄化触媒が収容されるガスセルと、
前記ガスセルの外側に間隔をあけて配置された加熱部と、
前記ガスセルの外壁を冷却する冷却部と、
前記ガスセル内の前記排ガス浄化触媒から上流側に間隔をあけて配置され、前記混合ガスの温度を測定する温度センサーとを備え、
前記制御部は、
予め設定された前記温度センサーの位置の混合ガス温度設定値に従って前記冷却部を制御し、かつ、前記温度センサーからの検出信号に基づいて前記加熱部を制御し、
前記冷却部による冷却を常時行うとともに、前記冷却部の冷却出力と前記加熱部の加熱出力とを制御することによって、前記排ガス浄化触媒の直前の前記混合ガスの温度を前記混合ガス温度設定値に一致させることを特徴とする請求項1に記載の模擬排ガス用評価システム。 - 前記混合ガス供給管から前記混合ガスが供給され、内部に排ガス浄化触媒が収容されるガスセルと、
前記ガスセルの外側に間隔をあけて配置された加熱部と、
液体を供給する液体供給源と、
キャリアガスを供給するキャリアガス供給源と、
前記液体及び前記キャリアガスの供給を受け、前記液体が混合された前記キャリアガスを放出する混合部と、
前記液体供給源から前記液体を前記混合部に供給する液体供給管と、
前記液体供給管に設けられ、前記液体の流量を調節する液体流量コントローラーと、
前記キャリアガス供給源から前記キャリアガスを前記混合部に供給するキャリアガス供給管と、
前記キャリアガス供給管に設けられたキャリアガス流量コントローラーと、
前記混合部を冷却する液体冷却部とを備え、
前記制御部は、
前記液体流量コントローラー、前記キャリアガス流量コントローラー、前記混合ガス流量コントローラー及び前記加熱部を制御することによって、前記ガスセルにおいて、前記液体を気化状態にして、又は前記液体をミスト状態にして、又は前記液体の一部を気化状態にし、残りをミスト状態にして、前記混合ガスと混合させることを特徴とする請求項1に記載の模擬排ガス用評価システム。
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