JPH0989776A - Adsorption-species detection apparatus - Google Patents
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- JPH0989776A JPH0989776A JP27192995A JP27192995A JPH0989776A JP H0989776 A JPH0989776 A JP H0989776A JP 27192995 A JP27192995 A JP 27192995A JP 27192995 A JP27192995 A JP 27192995A JP H0989776 A JPH0989776 A JP H0989776A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は触媒の反応機構や吸
着材の吸着メカニズムを分析する吸着種検出装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adsorbed species detection device for analyzing a reaction mechanism of a catalyst and an adsorption mechanism of an adsorbent.
【0002】[0002]
【従来の技術】吸着種検出装置は、内燃機関の排気ガス
浄化用触媒や、消臭用吸着材の表面における未燃焼ガス
や臭い成分等の挙動を観察して反応機構や脱離反応等を
明らかにするためのもので、例えば赤外分光計を用いた
ものがよく知られている。この吸着種検出装置は、試料
表面に存在する物質に固有の赤外線を検出し、検出した
赤外線から得られる赤外分光スペクトルから試料表面に
存在する物質の同定や定量をするようになっている。2. Description of the Related Art An adsorbed species detecting device detects the reaction mechanism and desorption reaction by observing the behavior of unburned gas and odorous components on the surface of an exhaust gas purifying catalyst of an internal combustion engine and the adsorbent for deodorization. It is for the purpose of clarification, for example, the one using an infrared spectrometer is well known. This adsorbed species detection device detects infrared rays specific to a substance existing on the sample surface, and identifies or quantifies the substance present on the sample surface from an infrared spectrum obtained from the detected infrared rays.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記吸着種
検出装置を使った開発段階の触媒や吸着材の評価は、触
媒では、排気ガス成分である試験用ガスを試料に流通せ
しめて行われる。しかしながら実車では排気ガスの組成
や触媒温度が走行条件により大きく変化するため、これ
らの変化に伴う触媒反応を評価しないと実用上すぐれた
浄化性能の触媒は得られない。また吸着材では、種々の
吸着目的物質を吸着させて行われるが、使用環境により
温度が大きく変動するため、この変化に伴う反応の評価
をしないと実用的な消臭剤となる吸着材は得られない。
また、単純でない形状の触媒や吸着材の評価をする場
合、形状の触媒反応等の作用におよぼす影響について評
価する必要がある。By the way, the evaluation of the catalyst and the adsorbent at the development stage using the above-mentioned adsorbed species detection device is carried out by passing a test gas, which is an exhaust gas component, through a sample in the catalyst. However, in an actual vehicle, the composition of the exhaust gas and the catalyst temperature change greatly depending on the running conditions, so a catalyst with excellent purification performance cannot be obtained in practical use unless the catalytic reaction accompanying these changes is evaluated. In addition, the adsorbent is adsorbed with various adsorption target substances, but the temperature changes greatly depending on the environment of use, so unless the reaction accompanying this change is evaluated, a practical deodorant can be obtained. I can't.
Further, when evaluating a catalyst or adsorbent having a non-simple shape, it is necessary to evaluate the influence of the shape on the action such as catalytic reaction.
【0004】そこで、本発明では環境条件を過渡的に変
化させることができ、実用的な触媒や吸着材の開発に適
した吸着種検出装置を提供することを目的とする。また
本発明は、試料表面の一部の微小領域を観察することが
でき、形状の触媒反応等の作用におよぼす影響について
評価することができ、実用性能を発揮する形状の触媒や
吸着材の開発に適した吸着種検出装置を提供することで
ある。Therefore, it is an object of the present invention to provide an adsorbed species detection device capable of transiently changing environmental conditions and suitable for developing practical catalysts and adsorbents. Further, according to the present invention, it is possible to observe a part of a microscopic area on the surface of a sample, evaluate the influence of the shape on the action such as a catalytic reaction, etc., and develop a catalyst and an adsorbent having a shape exhibiting practical performance. An adsorbed species detection device suitable for
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の吸着種検出装置
は、赤外線分光計測中に試料に流通するガスの組成また
は試料温度を過渡的に変化せしめるべく図1に示すよう
に試料Sからの赤外線を検出し試料S表面に存在する物
質を定性的または定量的に検出する赤外分光手段11を
具備する吸着種検出装置に、上記試料Sに試験用ガスを
組成可変に流通させるガス供給手段4Aならびに該ガス
供給手段4Aが供給する試験用ガスの組成が過渡的に変
化するように上記ガス供給手段4Aを制御するガス制御
手段85と、上記試料Sと試料温度可変に熱交換する試
料温度変更手段7ならびに上記試料S温度が過渡的に変
化するように上記試料温度変更手段7を制御する試料温
度制御手段86との、少なくとも一方を具備せしめる
(請求項1)。The apparatus for detecting an adsorbed species of the present invention detects a sample S from a sample S as shown in FIG. 1 in order to transiently change the composition of the gas flowing through the sample or the sample temperature during infrared spectroscopic measurement. Gas supply means for allowing a test gas to flow through the sample S in a variable composition in an adsorbed species detection device equipped with an infrared spectroscopic means 11 for detecting infrared rays and qualitatively or quantitatively detecting a substance existing on the surface of the sample S. 4A and a gas control means 85 for controlling the gas supply means 4A so that the composition of the test gas supplied by the gas supply means 4A changes transiently, and a sample temperature for heat exchange with the sample S in a variable sample temperature. At least one of the changing means 7 and the sample temperature control means 86 for controlling the sample temperature changing means 7 so that the temperature of the sample S changes transiently is provided (Claim 1).
【0006】上記ガス組成制御手段85は、環境条件の
設定が容易なシンプルな制御とするべく上記ガス供給手
段4Aの制御を時系列的に順番に作動する複数の制御要
素で構成し、各制御要素の期間中は上記各制御要素を試
験用ガスの組成の目標値が一定となるように設定する
(請求項2)。The gas composition control means 85 is composed of a plurality of control elements which sequentially operate the gas supply means 4A in order to make the control easy to set environmental conditions. During the period of the element, each control element is set so that the target value of the composition of the test gas becomes constant (claim 2).
【0007】上記ガス供給手段4Aは、シンプルな構成
で試料Sに供給される試験用ガスの組成を過渡的に変化
せしめるべく種類の異なるガスが充填された複数の(図
例では4)のガス容器5A、5B、5C、5Dと、各ガ
ス容器5A〜5Dから上記試料Sに供給されるガス供給
量を変更するガス供給量変更手段6とを具備せしめる
(請求項3)。The gas supply means 4A is composed of a plurality of gases (4 in the figure) filled with different kinds of gases so as to transiently change the composition of the test gas supplied to the sample S with a simple structure. The container 5A, 5B, 5C, 5D and the gas supply amount changing means 6 for changing the gas supply amount supplied from each of the gas containers 5A to 5D to the sample S are provided (claim 3).
【0008】上記試料温度制御手段86は、環境条件の
設定が容易なシンプルな制御とするべく上記試料温度変
更手段7の制御を時系列的に順番に作動する複数の制御
要素で構成し、各制御要素の期間中は上記各制御要素を
試料温度の目標値が一定または直線的に変化するように
設定する(請求項4)。The sample temperature control means 86 is composed of a plurality of control elements which sequentially operate the control of the sample temperature changing means 7 in order in order to make the control easy to set environmental conditions. During the period of the control element, each control element is set so that the target value of the sample temperature changes constantly or linearly (claim 4).
【0009】上記試料温度変更手段7は、シンプルな構
成で試料S温度を過渡的に変化せしめるべく試料Sを定
常的に加熱する定常加熱手段71と、該定常加熱手段7
1が上記試料Sに加える加熱量より大きな加熱量で上記
試料Sを加熱する過渡的加熱手段72と、試料Sを冷却
する冷却手段73とで構成する(請求項5)。The sample temperature changing means 7 has a simple structure and a steady heating means 71 for steadily heating the sample S so as to transiently change the temperature of the sample S, and the steady heating means 7.
1 comprises a transient heating means 72 for heating the sample S with a heating amount larger than the heating amount applied to the sample S, and a cooling means 73 for cooling the sample S (claim 5).
【0010】上記過渡的加熱手段は、大きな加熱量を試
料Sのみに効率よく加えるべくレ−ザ−加熱器72を用
いる(請求項6)。The transient heating means uses a laser heater 72 in order to efficiently apply a large amount of heat to only the sample S (claim 6).
【0011】上記冷却手段73は、上記試料Sから熱を
効率よく奪うべく上記試料Sの周囲に配した水流路74
と、該水流路74に水を供給する水供給手段75とで構
成する(請求項7)。The cooling means 73 has a water flow path 74 arranged around the sample S in order to efficiently remove heat from the sample S.
And a water supply means 75 for supplying water to the water flow path 74 (claim 7).
【0012】本発明の別の構成の吸着種検出装置は、試
料Sの部位ごとの評価ができるようにすべく上記吸着種
検出装置に上記試料S表面の微小領域からの赤外線を集
光せしめて赤外分光手段11に入射させる顕微手段12
を具備せしめる(請求項8)。In another embodiment of the adsorbed species detection device of the present invention, infrared rays from a minute area on the surface of the sample S are collected by the adsorbed species detection device so that the site of the sample S can be evaluated. Microscopic means 12 for entering the infrared spectroscopic means 11
(Claim 8).
【0013】本発明の更に別の構成の吸着種検出装置
は、実質的にリアルタイムで吸着種の評価結果を得るべ
く上記各吸着種検出装置に上記赤外分光手段11で検出
した赤外線分光スペクトルデータを入力として、上記赤
外線分光スペクトルデータから試料S表面に存在する吸
着種を同定する吸着種解析手段8を具備せしめる(請求
項9)。The adsorbed species detecting device of still another configuration of the present invention is infrared spectroscopic spectrum data detected by the infrared spectroscopic means 11 in each of the adsorbed species detecting devices so as to obtain the evaluation result of the adsorbed species substantially in real time. Is input, and an adsorbed species analysis means 8 for identifying an adsorbed species present on the surface of the sample S from the infrared spectrum data is provided (claim 9).
【0014】[0014]
(第1実施形態)本発明の吸着種検出装置は図1に示す
もので、触媒や吸着剤等、汎用的に使用することができ
る吸着種検出装置である。赤外分光手段たるフーリエ赤
外分光計(以下、分光計)11がその検出面を下方に向
けて配設してあり、検出面に入射した赤外光の強度を検
出するようになっている。分光計11は試料からの拡散
反射光を検出する拡散反射型と試料からの輻射光を検出
する輻射型とのいずれかに切り換えるようになってい
る。基本的に試料を常温域とその近傍域で測定するとき
は拡散型にし、数百度以上の高温域で測定するときは輻
射型にする。分光計11の検出面に対向してSUS製で
メッシュ状の試料保持部材3が設けてあり、試料Sとし
てペレット状の触媒が保持されている。試料保持部材3
は図略の移動機構に載置してあり、試料保持部材3の位
置が水平方向に変更できるようなっている。分光計11
と試料Sの間には顕微手段たる顕微鏡機構12が配設し
てあり、試料S表面の微小領域たる観察部位が顕微鏡機
構12を介して分光計11の検出面に拡大投影されて入
射するようになっている。試料Sと顕微鏡機構12の間
に検出窓2が設けてあり、試料Sと顕微鏡機構12の間
を仕切っている。検出窓2は隔壁22Aの開口部にZn
S等の赤外光に対して透明な材質の平板21を嵌め込ん
だもので、試料S表面の観察部位からの赤外線を平板2
1を介して顕微鏡機構12に入射するようになってい
る。検出窓2には上記平板21の外縁部に沿って冷却水
流路23が形成してあり、後述する抵抗加熱器71等に
よる平板21温度の過昇を防止するようになっている。
分光計11が検出した赤外分光スペクトルの出力を入力
としてコンピュータ81が設けてある。コンピュータ8
1と分光計11とは双方向に通信するようになってお
り、分光計11からコンピュータ81に上記赤外分光ス
ペクトルのデ−タを送信する一方、コンピュータから分
光計11に計測の開始、終了を指示する信号を送信する
ようになっている。(First Embodiment) An adsorbed species detection device of the present invention is shown in FIG. 1, and is an adsorbed species detection device that can be used for a catalyst, an adsorbent, or the like for general purposes. A Fourier infrared spectrometer (hereinafter referred to as “spectrometer”) 11 as an infrared spectroscopic means is arranged with its detection surface facing downward, and detects the intensity of infrared light incident on the detection surface. . The spectrometer 11 can be switched between a diffuse reflection type that detects diffuse reflection light from the sample and a radiation type that detects radiant light from the sample. Basically, the diffusion type is used when measuring the sample in the room temperature range and its vicinity, and the radiation type is used when measuring in the high temperature range of several hundred degrees or more. A mesh-shaped sample holding member 3 made of SUS is provided so as to face the detection surface of the spectrometer 11, and a pellet-shaped catalyst is held as the sample S. Sample holding member 3
Is mounted on a moving mechanism (not shown), and the position of the sample holding member 3 can be changed in the horizontal direction. Spectrometer 11
A microscope mechanism 12 as a microscopic means is disposed between the sample S and the sample S so that an observation site, which is a minute region on the surface of the sample S, is enlarged and projected on the detection surface of the spectrometer 11 via the microscope mechanism 12. It has become. The detection window 2 is provided between the sample S and the microscope mechanism 12, and partitions the sample S and the microscope mechanism 12. The detection window 2 has Zn at the opening of the partition wall 22A.
A flat plate 21 made of a material transparent to infrared light such as S is fitted, and infrared rays from the observation site on the surface of the sample S are flat plate 2
The light is incident on the microscope mechanism 12 via 1. A cooling water flow path 23 is formed in the detection window 2 along the outer edge of the flat plate 21 to prevent the temperature of the flat plate 21 from excessively rising due to a resistance heater 71 or the like which will be described later.
A computer 81 is provided with the output of the infrared spectrum detected by the spectrometer 11 as an input. Computer 8
1 and the spectrometer 11 bidirectionally communicate with each other, and while the spectrometer 11 transmits the infrared spectrum data to the computer 81, the computer starts and ends the measurement of the spectrometer 11. A signal for instructing is transmitted.
【0015】上記試料保持部材3の一方は試験用ガス供
給路41を介して4つの並列に接続したマスフロ−コン
トロ−ラ62A、62B、62C、62Dのそれぞれと
連通し、試料保持部材3の他方は排気通路42に通じて
いる。各マスフロ−コントロ−ラ62A〜62Dはガス
供給量変更手段6を構成する開閉弁61A、61B、6
1C、61Dを介してガス容器たるガスボンベ5A、5
B、5C、5Dと配管で接続せしめてある。ガスボンベ
5A〜5Dには試験用ガスたるモデルガスの成分ガスで
あるCO、NO、O2 、C3 H6 がそれぞれ充填してあ
る。各マスフロ−コントロ−ラ62A〜62Dにはこれ
らの開度を指示するモデルガス制御装置85が結線して
あり、開度指示信号をモデルガス制御装置85の出力部
に設けたD/A変換器でD/A変換し、各マスフロ−コ
ントロ−ラ62A〜62Dの作動を制御するようになっ
ている。また開閉弁61A〜61Dにモデルガス制御装
置85から開閉指示信号を送信するようになっており、
モデルガスの成分ガスの種類を任意に組み合わせるよう
になっている。マスフローコントローラ62A〜62D
および開閉弁61A〜61Dがガス供給量変更手段6を
なし、ガスの組成すなわちCO、NO、O2 、C3 H6
の比率および流量を設定するようになっている。マスフ
ローコントローラ62A〜62Dへの開度指示信号、開
閉弁61A〜61Dへの開閉信号はモデルガス制御装置
85内にプログラムされたガス供給シーケンスにしたが
って出力される。また、マスフローコントローラ62A
〜62Dからマスフローコントローラ62A〜62Dに
おける流量制御結果のデータがモデルガス制御装置85
の入力部に設けたA/D変換器でA/D変換され、モデ
ルガス制御装置85に入力するようになっている。モデ
ルガス制御装置85とコンピュータ81とは双方向に通
信するようになっており、コンピュータ81からモデル
ガス制御装置85にガス供給シーケンスのデータを送信
する一方、モデルガス制御装置85からコンピュータ8
1に、マスフローコントローラ62A〜62Dの流量制
御結果のデータを送信するようになっている。One of the sample holding members 3 communicates with each of the four mass flow controllers 62A, 62B, 62C and 62D connected in parallel via the test gas supply passage 41, and the other of the sample holding members 3 is connected. Communicates with the exhaust passage 42. Each of the mass flow controllers 62A to 62D is an on-off valve 61A, 61B, 6 constituting the gas supply amount changing means 6.
Gas cylinders 5A, 5 which are gas containers through 1C, 61D
B, 5C and 5D are connected by piping. The gas cylinders 5A to 5D are filled with CO, NO, O2, and C3 H6, which are the component gases of the model gas as the test gas. A model gas control device 85 for instructing the opening degree is connected to each of the mass flow controllers 62A to 62D, and a D / A converter provided with an opening degree instruction signal at an output portion of the model gas control device 85. The D / A conversion is performed by, and the operation of each mass flow controller 62A to 62D is controlled. Further, the model gas control device 85 transmits an opening / closing instruction signal to the opening / closing valves 61A to 61D,
The kind of the component gas of the model gas can be arbitrarily combined. Mass flow controller 62A-62D
The on-off valves 61A to 61D form the gas supply amount changing means 6, and the composition of the gas, that is, CO, NO, O2, C3 H6.
The ratio and flow rate are set. The opening degree instruction signal to the mass flow controllers 62A to 62D and the opening / closing signal to the opening / closing valves 61A to 61D are output according to the gas supply sequence programmed in the model gas control device 85. Also, the mass flow controller 62A
62D to 62D, the data of the flow rate control results in the mass flow controllers 62A to 62D is the model gas control device 85.
The A / D converter provided in the input section of the A / D converter A / D converts the data into the model gas control device 85. The model gas control device 85 and the computer 81 communicate with each other bidirectionally, and while the computer 81 transmits the data of the gas supply sequence to the model gas control device 85, the model gas control device 85 transmits the data to the computer 8 as well.
1, the data of the flow rate control results of the mass flow controllers 62A to 62D is transmitted.
【0016】上記試料保持部材3の外側を通るように水
流路74が設けてあり、水流路74を流れる水と試料S
との間で試料保持部材3を介して熱交換するようになっ
ている。水流路74には水供給手段たるウォ−タ−ポン
プ75が配管で接続してあり、水流路74とウォ−タ−
ポンプ75とで循環水流路を形成し冷却手段73をなし
ている。水流路74の更に外周には抵抗加熱器71が配
設してあり、水流路74、試料保持部材3を介して試料
Sを加熱するようになっている。上記試料保持部材3の
底面に対向してレ−ザ−加熱器72が配設してあり、レ
ーザ光を試料保持手段3を介して試料Sに照射するよう
になっている。抵抗加熱器71とレーザ加熱器72と冷
却手段73とで試料温度変更手段7を構成している。A water channel 74 is provided so as to pass through the outside of the sample holding member 3, and the water flowing through the water channel 74 and the sample S
Heat is exchanged between and via the sample holding member 3. A water pump 75, which is a water supply means, is connected to the water flow path 74 by a pipe, and the water flow path 74 and the water pump are connected to each other.
A circulating water flow path is formed with the pump 75 to form a cooling means 73. A resistance heater 71 is arranged further on the outer periphery of the water channel 74, and heats the sample S via the water channel 74 and the sample holding member 3. A laser heater 72 is arranged so as to face the bottom surface of the sample holding member 3, and the sample S is irradiated with laser light through the sample holding means 3. The resistance heater 71, the laser heater 72, and the cooling unit 73 constitute the sample temperature changing unit 7.
【0017】試料保持部材3の上方には、上記試料Sに
向けて温度検出器9が設けてあり、試料Sの輻射温度を
検出するようになっている。A temperature detector 9 is provided above the sample holding member 3 toward the sample S so as to detect the radiation temperature of the sample S.
【0018】ウォ−タポンプ75、抵抗加熱器71、レ
−ザ−加熱器72には試料温度制御手段たる温度調節器
86が結線してあり、それぞれに給電するようになって
いる。温度調節器86には温度検出器9から出力された
温度検出信号が入力するようにしてある。温度調節器8
6は、その内部にプログラムされた後述する温度変更シ
ーケンスにしたがって上記温度検出信号をモニタしなが
ら、ウォ−タポンプ75や上記抵抗加熱器71、レ−ザ
−加熱器72の給電をフィードバック制御するようにな
っている。温度調節器86とコンピュータ81とは双方
向に通信するようになっており、コンピュータ81から
温度調節器86に上記温度変更シーケンスデータを送信
する一方、温度調節器86からコンピュータ81に温度
検出器9が検出した温度データを送信するようになって
いる。The water pump 75, the resistance heater 71, and the laser heater 72 are connected to a temperature controller 86, which is a sample temperature control means, so that power is supplied to each of them. The temperature detection signal output from the temperature detector 9 is input to the temperature controller 86. Temperature controller 8
6 monitors the temperature detection signal in accordance with a temperature change sequence which will be described later programmed therein, and feedback-controls the power supply to the water pump 75, the resistance heater 71, and the laser heater 72. It has become. The temperature controller 86 and the computer 81 communicate with each other bidirectionally, and the computer 81 sends the temperature change sequence data to the temperature controller 86 while the temperature controller 86 sends the temperature detector 9 to the computer 81. The temperature data detected by is transmitted.
【0019】上記コンピュ−タ81にはキーボード82
が結線してあり、ユーザにより上記ガス供給シーケンス
のデータや上記試料温度変更シーケンスのデータを設定
入力するようになっている。また上記コンピュ−タ81
にはCRT83が結線してあり、実験結果等を表示する
ようになっている。またコンピュ−タ81には情報記憶
媒体(例えばハードディスク、MOディスク)84Aが
結線してあり、評価試験で得られた赤外分光スペクトル
のデータ、試料温度の経時データ等を記憶するようにな
っている。また情報記憶媒体84Aにはコンピュータ8
1上で実行する吸着種を同定するプログラム、触媒に関
する吸着種および触媒反応のデ−タベ−ス等が記憶して
ある。上記プログラムは分光計から出力される赤外分光
スペクトルのデータ、モデルガス制御装置85から出力
される試料Sに流通するモデルガスのデータ、試料温度
と、情報記憶媒体84Aに記憶された触媒に関する吸着
種および触媒反応のデ−タベ−スのデータを参照し、吸
着種を同定するものである。コンピュータ81、情報記
憶媒体84A、キーボード82等で吸着種検出手段8A
をなしている。A keyboard 82 is provided on the computer 81.
Is connected, and the user can set and input the data of the gas supply sequence and the data of the sample temperature change sequence. Also, the computer 81
A CRT 83 is connected to the device to display the experimental results and the like. An information storage medium (for example, a hard disk or MO disk) 84A is connected to the computer 81 so that the infrared spectroscopy spectrum data obtained in the evaluation test, the sample temperature aging data, and the like can be stored. There is. The information storage medium 84A has a computer 8
1, a program for identifying the adsorbed species to be executed on 1), an adsorbed species relating to the catalyst, a database of the catalytic reaction, etc. are stored. The program is the infrared spectrum data output from the spectrometer, the data of the model gas flowing through the sample S output from the model gas control device 85, the sample temperature, and the adsorption related to the catalyst stored in the information storage medium 84A. The adsorbed species are identified by referring to the data of the species and the catalytic reaction database. The adsorbed species detecting means 8A includes a computer 81, an information storage medium 84A, a keyboard 82 and the like.
Is doing.
【0020】上記吸着種検出装置の作動を説明する。図
2は上記吸着種検出装置の計測シーケンスデータの作成
ソフトのフローを示すもので、ガス供給シーケンス部
分、試料温度変更シーケンス部分、赤外分光シーケンス
部分から構成されている。上記作成ソフトは情報記憶媒
体84Aから読み出され、コンピュータ81上で実行さ
れる。設定入力はCRT83の表示にしたがって、ユー
ザがコンピュータ81との対話形式でキーボード82か
ら行なう。The operation of the adsorbed species detection device will be described. FIG. 2 shows a flow of software for creating measurement sequence data of the adsorbed species detection device, which comprises a gas supply sequence part, a sample temperature change sequence part, and an infrared spectroscopy sequence part. The creation software is read from the information storage medium 84A and executed on the computer 81. The user inputs a setting from the keyboard 82 according to the display on the CRT 83 in an interactive mode with the computer 81.
【0021】試料温度変更シーケンスは評価試験の開始
から終了までの、試料Sの目標温度の変化を特徴づける
連続する複数の制御要素たるシーケンスステップで構成
され、各シーケンスステップは定常的に直線的に温度変
化をする定常昇温、過渡的に直線的に温度変化をする過
渡昇温、直前のシーケンスステップの最終温度を保持す
る温度保持の3種類のいずれかの単純な温度プロファイ
ルをなしている。内容の異なるシーケンスステップを組
み合わせることにより任意の温度履歴をシミュレーショ
ンするようになっている。上記作成ソフトの試料温度変
更シーケンス部分では、各シーケンスステップの温度プ
ロファイルを設定入力する。まず試料温度変更シーケン
スのシーケンスステップ数Nを入力する(ステップ10
0)。シーケンスステップ数Nは評価試験の開始から終
了までのシーケンスステップの数を表すもので、シーケ
ンスステップ0からシーケンスステップN−1までのN
個のシーケンスステップが設定される。各シーケンスス
テップの温度プロファイルを次の手順で設定する。まず
上記温度保持とするか、定常昇温、過渡昇温いずれかの
昇温とするかを入力する(ステップ120)。昇温選択
した場合(ステップ130)、次いで過渡昇温か定常昇
温かどうかを入力する(ステップ140)。定常昇温を
選択した場合(ステップ150)、当該シーケンスステ
ップにおける目標温度(以下、到達温度)を入力し(ス
テップ151)、次いで到達温度に達するまでの時間
(以下、到達時間)(ステップ152)を入力する。ス
テップ120で保持を入力した場合にはステップ130
からステップ170に進み、直前のシーケンスステップ
の最終温度を保持する時間(以下、保持時間)を入力す
る。ステップ140で過渡的変化を選択した場合には、
ステップ150からステップ161に進み、定常昇温を
選択した場合と同じ要領で到達温度を入力し(ステップ
161)、次いで到達時間を入力する(ステップ16
2)。このようにして各シーケンスステップi(i=0
〜N−1)について設定が完了する(ステップ110)
と、ステップ200に進みガス供給シーケンスデータを
設定する。The sample temperature changing sequence is composed of a plurality of consecutive control elements which characterize the change in the target temperature of the sample S from the start to the end of the evaluation test, and each sequence step is steadily and linearly. A simple temperature profile of any one of three types, that is, a steady temperature increase that changes the temperature, a transient temperature increase that transiently changes the temperature linearly, and a temperature hold that holds the final temperature of the immediately preceding sequence step is formed. An arbitrary temperature history is simulated by combining sequence steps having different contents. In the sample temperature change sequence part of the above-mentioned creation software, the temperature profile of each sequence step is set and input. First, the number N of sequence steps of the sample temperature change sequence is input (step 10
0). The sequence step number N represents the number of sequence steps from the start to the end of the evaluation test, and N from sequence step 0 to sequence step N-1.
Sequence steps are set. Set the temperature profile of each sequence step by the following procedure. First, it is input whether the temperature is maintained or the steady temperature rise or the transient temperature rise is performed (step 120). If the temperature rise is selected (step 130), then it is input whether the temperature rise is transient or steady (step 140). When the steady temperature increase is selected (step 150), the target temperature (hereinafter, reached temperature) in the sequence step is input (step 151), and then the time to reach the reached temperature (hereinafter, reached time) (step 152) Enter. When holding is input in step 120, step 130
To 170, the time for holding the final temperature of the immediately preceding sequence step (hereinafter, holding time) is input. If you selected transient changes in step 140,
The process proceeds from step 150 to step 161, the reached temperature is input in the same manner as when the steady temperature increase is selected (step 161), and then the arrival time is input (step 16).
2). In this way, each sequence step i (i = 0
~ N-1) setting is completed (step 110)
Then, the process proceeds to step 200 to set the gas supply sequence data.
【0022】ガス供給シーケンスは評価試験の開始から
終了までの、試料Sに流通するモデルガスの組成の目標
値の変化を特徴づける、連続する制御要素たるシーケン
スステップからなっている。各シーケンスステップは、
その期間中、モデルガスの組成が一定である。モデルガ
スの組成が異なるシーケンスステップを組み合わせるこ
とにより試料Sに流通するモデルガス組成の任意の経時
変化をシミュレーションするようになっている。上記作
成ソフトのガス供給シーケンス部分では、各シーケンス
ステップにおけるモデルガスの組成を設定入力する。ま
ずガス供給シーケンスのステップ数Gを入力する(ステ
ップ200)。ステップ数Gは評価試験の開始から終了
までのシーケンスステップの数を示すもので、シーケン
スステップ0からシーケンスステップG−1までのG個
のシーケンスステップが設定される。各シーケンスステ
ップのモデルガスの組成比を次の手順で設定する。ガス
ボンベ5A〜5Dに充填されたガスの種類(CO、N
O、O2 、C3 H6 )ごとに組成比を入力し(ステップ
220)、次いで当該シーケンスステップの期間の時間
を設定する(ステップ230)。各シーケンスステップ
j(j=0〜G−1)について設定が完了する(ステッ
プ210)と、ステップ240に進み赤外分光シーケン
スデータを設定する。The gas supply sequence consists of consecutive control element sequence steps which characterize the change in the target value of the composition of the model gas flowing through the sample S from the start to the end of the evaluation test. Each sequence step
During that period, the model gas composition is constant. By combining sequence steps in which the composition of the model gas is different, an arbitrary change with time of the composition of the model gas flowing through the sample S is simulated. In the gas supply sequence part of the creation software, the composition of the model gas in each sequence step is set and input. First, the number of steps G of the gas supply sequence is input (step 200). The number of steps G indicates the number of sequence steps from the start to the end of the evaluation test, and G sequence steps from sequence step 0 to sequence step G-1 are set. The composition ratio of the model gas in each sequence step is set by the following procedure. Types of gas filled in the gas cylinders 5A to 5D (CO, N
The composition ratio is input for each of O, O2, and C3 H6 (step 220), and then the time period of the sequence step is set (step 230). When the setting is completed for each sequence step j (j = 0 to G-1) (step 210), the process proceeds to step 240 to set the infrared spectroscopy sequence data.
【0023】赤外分光シーケンスデータの設定では、分
光計11に計測を開始させる計測開始時刻を入力し(ス
テップ240)、次いで分光計11に計測を終了させる
とともに分光計11が出力する赤外分光データをコンピ
ュータに取り込む時刻を入力する(ステップ250)。In setting the infrared spectrum sequence data, the measurement start time for starting the measurement is input to the spectrometer 11 (step 240), then the measurement is ended in the spectrometer 11 and the infrared spectrum output by the spectrometer 11 is output. The time when the data is taken into the computer is input (step 250).
【0024】試料温度変更シーケンス、ガス供給シーケ
ンス、赤外分光シーケンスの各データを情報記憶媒体8
4Aに記憶し(ステップ260)、上記各シーケンスの
設定はすべて完了する。図4(A)、図4(B)、図4
(C)、図4(D)、図4(E)は上記作成ソフトで設
定した温度変更シーケンスデータとガス供給シーケンス
データの一例を示すもので、試料S温度を示す図4
(A)では最初のシーケンスステップで試料S温度が室
温から摂氏600度まで定常昇温し、続くシーケンスス
テップで試料S温度が一定に保持され、その後、摂氏6
00度から摂氏800度への過渡的な昇温をするシーケ
ンスステップが複数回繰り返される。そして、試料S温
度が一定に保持されるシーケンスステップを経て、再び
室温に復帰する。The data of the sample temperature change sequence, the gas supply sequence, and the infrared spectroscopy sequence are stored in the information storage medium 8.
4A (step 260) and the setting of each sequence is completed. 4 (A), FIG. 4 (B), and FIG.
4 (C), FIG. 4 (D), and FIG. 4 (E) show an example of the temperature change sequence data and the gas supply sequence data set by the creation software, and FIG.
In (A), the sample S temperature is steadily raised from room temperature to 600 degrees Celsius in the first sequence step, the sample S temperature is kept constant in the subsequent sequence step, and then 6 degrees Celsius.
The sequence step of transiently raising the temperature from 00 degrees to 800 degrees Celsius is repeated multiple times. Then, after a sequence step in which the temperature of the sample S is kept constant, the temperature is returned to room temperature again.
【0025】モデルガスの組成を示す図4(B)〜図4
(E)では最初のシーケンスステップが、試料温度Sが
過渡昇温するまで続き、その後、0.5分間隔のシーケ
ンスステップが複数回続き、その間、CO、NO、C3
H6 が一定周期でパルス的に過渡変化する。O2 はCO
等の変化がパルス的な挙動を示している間、初期値(2
0%)より少ない2%で一定に推移する。このように、
単純な温度プロファイルのシーケンスステップやモデル
ガス組成一定のシーケンスステップを組み合わせること
により複雑な環境条件をシミュレーションすることがで
きる。FIGS. 4B to 4 showing the composition of the model gas
In (E), the first sequence step continues until the sample temperature S transiently rises, and then the sequence step at 0.5 minute intervals continues for several times, during which CO, NO, C3
H6 changes in a pulsed manner with a constant cycle. O2 is CO
While the changes such as show a pulse-like behavior, the initial value (2
2%, which is less than 0%, will remain constant. in this way,
Complex environmental conditions can be simulated by combining simple temperature profile sequence steps and model gas composition constant sequence steps.
【0026】測定する場合、試料温度変更シーケンスの
設定データから引き出される試料S温度に応じて分光計
11を拡散反射型、輻射型のいずれかに切り換えてお
く。測定しようとする試料Sを試料保持部材3に保持し
た後、試料Sの観察部位が顕微鏡機構12を介して分光
計11の検出面に投影するように試料保持部材3の位置
を調整しておく。When measuring, the spectrometer 11 is switched to either a diffuse reflection type or a radiation type according to the sample S temperature drawn from the setting data of the sample temperature changing sequence. After holding the sample S to be measured on the sample holding member 3, the position of the sample holding member 3 is adjusted so that the observation site of the sample S is projected onto the detection surface of the spectrometer 11 via the microscope mechanism 12. .
【0027】上記吸着種検出装置の計測時の作動を説明
する。図3は評価試験を行なうときのコンピュータ81
の作動を示すもので、まず、設定した計測シーケンスの
データを情報記憶媒体84Aから読み込み(ステップ3
00)、読み込んだ上記データを温度調節器86とモデ
ルガス制御装置85に送信する。送信された上記データ
により温度調節器86、モデルガス制御装置85がプロ
グラムされる(ステップ311、312)。次いで温度
調節器86、モデルガス制御装置85にシーケンスの開
始を指示する(ステップ320)とともに、評価試験開
始から終了までの間の時刻をカウントするタイマがスタ
ートする(ステップ330)。The operation of the adsorbed species detection device during measurement will be described. FIG. 3 shows a computer 81 when performing an evaluation test.
First, the data of the set measurement sequence is read from the information storage medium 84A (step 3).
00), the read data is transmitted to the temperature controller 86 and the model gas control device 85. The temperature controller 86 and the model gas controller 85 are programmed by the transmitted data (steps 311, 312). Then, the temperature controller 86 and the model gas control device 85 are instructed to start the sequence (step 320), and a timer for counting the time from the start to the end of the evaluation test is started (step 330).
【0028】ガス供給シーケンスと試料温度変更シーケ
ンスとは独立にシーケンスステップ0から順番に進行す
る。モデルガス制御装置85が、プログラムされたガス
供給シーケンスにしたがって各開閉弁61A〜61Dに
開閉信号を送信してモデルガスの成分となるガスが充填
されたガスボンベに連通する開閉弁のみを開ける。そし
て各マスフロ−コントロ−ラ62A〜62Dに開度指示
信号を送信し、マスフロ−コントロ−ラ62A〜62D
が開度指示信号に応じた流量で各ガスボンベ5A〜5D
からモデルガスの成分ガスが流出する。流出した上記成
分ガスは試験用ガス供給路41で混合し、試料S表面に
流入する。一方、マスフローコントローラ62A〜62
Dの流量制御量のデータはモデルガス制御装置85を介
してコンピュータ81に入力する。コンピュータ81に
入力した上記データはコンピュータ81で一旦保持され
た後、情報記憶媒体84Aに記憶される。The gas supply sequence and the sample temperature changing sequence proceed independently from sequence step 0. The model gas control device 85 sends an opening / closing signal to each of the on-off valves 61A to 61D according to the programmed gas supply sequence to open only the on-off valve communicating with the gas cylinder filled with the gas that is a component of the model gas. Then, the opening instruction signal is transmitted to each of the mass flow controllers 62A to 62D, and the mass flow controllers 62A to 62D are sent.
Is each gas cylinder 5A to 5D at a flow rate according to the opening instruction signal
The component gas of the model gas flows out from the. The component gases that have flowed out are mixed in the test gas supply path 41 and flow into the surface of the sample S. On the other hand, the mass flow controllers 62A to 62
The data of the flow rate control amount of D is input to the computer 81 via the model gas control device 85. The data input to the computer 81 is temporarily held by the computer 81 and then stored in the information storage medium 84A.
【0029】温度調節器86が、プログラムされた温度
変更シーケンスにしたがって抵抗加熱器71、レーザ加
熱器72、ウォータポンプ73を作動して設定された温
度プロファイルどおりに試料Sを加熱または冷却する。
定常昇温に設定したシーケンスステップでは、抵抗加熱
器71が試料S温度を設定した到達温度、到達速度で加
熱する。過渡昇温に設定したシーケンスステップでは、
レーザ加熱器72がメッシュ状の試料保持部材3を介し
て試料Sをレ−ザ−照射し、試料Sが、抵抗加熱器71
により定常加熱された状態から設定した到達温度、到達
時間で昇温する。試料Sはウォ−タ−ポンプ75により
冷却水が水流路74を循環し、試料保持部材3を介して
試料Sと熱交換して冷却される。The temperature controller 86 operates the resistance heater 71, the laser heater 72, and the water pump 73 in accordance with the programmed temperature change sequence to heat or cool the sample S according to the set temperature profile.
In the sequence step in which the steady temperature rise is set, the resistance heater 71 heats the sample S temperature at the set ultimate temperature and ultimate velocity. In the sequence step set to transient heating,
The laser heater 72 irradiates the sample S with laser through the mesh-shaped sample holding member 3, and the sample S becomes the resistance heater 71.
By the above, the temperature is raised from the state of constant heating at the reached temperature and the set arrival time. The cooling water is circulated in the water flow path 74 by the water pump 75, and the sample S is cooled by exchanging heat with the sample S via the sample holding member 3.
【0030】一方、評価試験の間、実質的にリアルタイ
ムといってよい時間間隔で温度検出器9からの温度検出
データが温度調節器86を介してコンピュータ81に入
力し、一旦コンピュータ81で保持された後、情報記憶
媒体84Aに記憶される。On the other hand, during the evaluation test, the temperature detection data from the temperature detector 9 is input to the computer 81 via the temperature controller 86 at a time interval which can be said to be substantially real time, and is temporarily held by the computer 81. After that, it is stored in the information storage medium 84A.
【0031】計測開始時刻になるまでは、ステップ35
0からステップ370へ進み、再びステップ340に戻
るルーチンを繰り返し、温度調節器86、モデルガス制
御装置85からガス組成、試料S温度等のデータを取り
込む。Until the measurement start time comes, step 35
The routine proceeds from 0 to step 370 and returns to step 340 again to repeat the data such as the gas composition and the sample S temperature from the temperature controller 86 and the model gas controller 85.
【0032】計測開始時刻になる(ステップ350)
と、分光計11に計測開始を指示する(ステップ36
0)。試料S表面からは赤外線が放射しているが、この
赤外線は試料S表面に存在する物質に固有のスペクトル
を有している。顕微鏡機構12を介して分光計11の検
出面に入射する試料S表面からの赤外光を分光計11が
検出する。赤外光の検出は複数回行われ、検出値の確度
の高い赤外分光スペクトルのデータが得られる。データ
取り込み時刻になる(ステップ370)と、分光計11
から上記データを取り込む(ステップ380)。コンピ
ュ−タ81は取り込んだ赤外線スペクトルのデ−タの
他、モデルガスの組成等のデータをもとに情報記憶媒体
84Aに記憶された吸着種および触媒反応のデ−タベ−
スから吸着種に含まれる化学成分の種類を同定し定量す
る。赤外線スペクトル、吸着種の同定の結果は情報記憶
媒体84Aに記憶される。The measurement start time comes (step 350)
And instruct the spectrometer 11 to start measurement (step 36).
0). Infrared rays are emitted from the surface of the sample S, and this infrared ray has a spectrum peculiar to the substance existing on the surface of the sample S. The spectrometer 11 detects infrared light from the surface of the sample S which is incident on the detection surface of the spectrometer 11 via the microscope mechanism 12. Infrared light is detected a plurality of times, and infrared spectroscopic spectrum data with high detection value accuracy is obtained. At the data acquisition time (step 370), the spectrometer 11
The above data is fetched from (step 380). The computer 81 is a database of the adsorbed species and the catalytic reaction stored in the information storage medium 84A based on the data of the infrared spectrum taken in, the data of the composition of the model gas and the like.
The types of chemical components contained in the adsorbed species are identified and quantified from the gas. The infrared spectrum and the result of identification of the adsorbed species are stored in the information storage medium 84A.
【0033】すべてのシーケンスステップが終了するま
では、ステップ390から再びステップ340に戻り、
温度調節器86、モデルガス制御装置85からのデータ
取り込み(ステップ340)、分光計11による計測、
分光計11からのデータ取り込み(ステップ380)を
繰り返す。なお、評価試験中は試料S温度や試験用ガス
の組成等の経時デ−タとともに吸着種の種類等を試験報
告としてCRT83に出力する。すべてのステップが終
了する(ステップ390)と評価試験は完了となる。Until all the sequence steps are completed, the process returns from step 390 to step 340,
Data acquisition from the temperature controller 86 and the model gas control device 85 (step 340), measurement by the spectrometer 11,
The data acquisition from the spectrometer 11 (step 380) is repeated. During the evaluation test, the type of adsorbed species and the like as well as the temporal data such as the temperature of the sample S and the composition of the test gas are output to the CRT 83 as a test report. When all the steps are completed (step 390), the evaluation test is completed.
【0034】上記吸着種検出装置では計測シーケンスデ
ータ作成ソフトでシミュレーションした環境条件の変化
が装置内で再現して赤外分光計測をすることができる。
また試料の微小領域を選択的に観察することができる。In the above-mentioned adsorbed species detection device, the infrared spectroscopic measurement can be performed by reproducing the change in the environmental condition simulated by the measurement sequence data creation software in the device.
Further, it is possible to selectively observe a minute area of the sample.
【0035】(第2実施形態)図5は本発明の別の実施
形態を示すもので、排気ガス浄化用触媒の評価に使用さ
れる吸着種検出装置である。図中、図1と同一の符号を
付した部分については実質的に同一であるので相違点を
中心に説明する。(Second Embodiment) FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, which is an adsorbed species detecting device used for evaluation of an exhaust gas purifying catalyst. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are substantially the same, and therefore differences will be mainly described.
【0036】ガス供給手段4Bは、ガソリンエンジン4
3と、ガソリンエンジン43に燃料を供給する燃料タン
ク44を備えている。ガソリンエンジン43の図略の排
気ポ−トが試料保持部材3に連通するようにしてある。
ガソリンエンジン43にはガス供給制御手段たるエンジ
ン制御回路87が結線してあり、ガソリンエンジン43
のスロットルの開閉、空気燃料比の制御を行なうように
なっている。エンジン制御回路87とコンピュータ81
とは双方向に通信するようになっており、コンピュータ
81からエンジン制御回路87にガソリンエンジン43
の制御シーケンスのデータを送信する一方、エンジン制
御回路45からコンピュータ81に、制御したガソリン
エンジン43のスロットルの開閉、空気燃料比のデータ
を送信するようになっている。The gas supply means 4B is a gasoline engine 4
3 and a fuel tank 44 for supplying fuel to the gasoline engine 43. An unillustrated exhaust port of the gasoline engine 43 communicates with the sample holding member 3.
An engine control circuit 87, which is a gas supply control unit, is connected to the gasoline engine 43.
It opens and closes the throttle and controls the air-fuel ratio. Engine control circuit 87 and computer 81
And a gasoline engine 43 from the computer 81 to the engine control circuit 87.
While transmitting the control sequence data, the engine control circuit 45 transmits to the computer 81 the data of the throttle opening / closing of the controlled gasoline engine 43 and the air fuel ratio.
【0037】試料保持部材3の斜め上方に反射板76が
設けてあり、レ−ザ−加熱器72が反射板76で一旦反
射して試料S表面にレ−ザ−光を照射するようになって
いる。コンピュ−タ81には情報記憶媒体84Bが結線
してあり、上記計測シーケンスデータ作成ソフトの代わ
りに、上記試料温度変更シーケンス部分、エンジン制御
回路87のシーケンス部分からなる別の計測シーケンス
データの作成ソフトを記憶している。上記計測シーケン
スデータ作成ソフトのエンジン制御回路87のシーケン
ス部分では各シーケンスステップにおけるスロットル開
度や空気燃料比を設定し、ガソリンエンジン43の作動
をシミュレーションするようになっている。A reflection plate 76 is provided obliquely above the sample holding member 3, and the laser heater 72 once reflects the light on the reflection plate 76 to irradiate the surface of the sample S with laser light. ing. An information storage medium 84B is connected to the computer 81, and instead of the measurement sequence data creation software, another measurement sequence data creation software including the sample temperature change sequence part and the engine control circuit 87 sequence part. I remember. In the sequence portion of the engine control circuit 87 of the measurement sequence data creation software, the throttle opening degree and the air fuel ratio in each sequence step are set to simulate the operation of the gasoline engine 43.
【0038】上記吸着種検出装置の作動を説明すると、
先ず、予め設定され情報記憶媒体84Bに記憶した計測
シーケンスデータを情報記憶媒体84Bからエンジン制
御回路87、温度調節器86にロードし、計測が開始す
る。シミュレ−ションどおりにエンジン制御回路45が
ガソリンエンジン43を作動させると、ガソリンエンジ
ン43から排出された排気ガスが試験用ガス供給路41
を通って試料S表面に流通する。各シーケンスステップ
の排気ガスの組成や流量はシミュレ−ションしたスロッ
トル開度や空気燃料比に対応したもので、実際のエンジ
ンの加速時等の過渡的変化が進行する。一方、第1実施
形態と同様にプログラムされた温度変更シーケンスにし
たがってレ−ザ−加熱器72等が作動し、試料Sが温度
変化する。The operation of the adsorbed species detection device will be described below.
First, the measurement sequence data set in advance and stored in the information storage medium 84B is loaded from the information storage medium 84B to the engine control circuit 87 and the temperature controller 86, and the measurement is started. When the engine control circuit 45 operates the gasoline engine 43 according to the simulation, the exhaust gas discharged from the gasoline engine 43 causes the test gas supply passage 41 to be exhausted.
Flow through to the surface of the sample S. The composition and flow rate of the exhaust gas in each sequence step correspond to the simulated throttle opening and air-fuel ratio, and transient changes such as during actual engine acceleration proceed. On the other hand, as in the first embodiment, the laser heater 72 and the like operate according to the programmed temperature changing sequence, and the temperature of the sample S changes.
【0039】試料S表面に流通した排気ガスにより試料
S表面で触媒反応が進行する。反応過程における中間生
成物等の吸着種が、レ−ザ−加熱器72等による熱によ
り励起し、物質毎に固有の赤外線を放射する。この赤外
線を分光計11が検出し、検出した赤外分光スペクトル
のデ−タをコンピュ−タ81に送信する。The exhaust gas flowing on the surface of the sample S causes the catalytic reaction to proceed on the surface of the sample S. Adsorbed species such as intermediate products in the reaction process are excited by heat from the laser heater 72 and the like to emit infrared rays specific to each substance. This infrared ray is detected by the spectrometer 11, and the data of the detected infrared spectrum is transmitted to the computer 81.
【0040】上記吸着種検出装置では実際のエンジンの
過渡的変化を再現性よく生じさせ、また過渡的な加熱下
における試料表面の挙動を観察することができる。な
お、上記吸着種検出装置ではガソリンエンジン43の空
気燃料比等を適当な範囲に設定すると、排気ガス中にパ
ティキュレ−トを発生させることができる。レ−ザ−加
熱器72で試料Sを過渡的に温度変化させることによ
り、過渡的に温度変化する状態でのパティキュレ−トの
挙動を観察することができる。The above-mentioned adsorbed species detection apparatus can reproducibly cause an actual transient change of the engine and observe the behavior of the sample surface under transient heating. In the adsorbed species detection device, if the air-fuel ratio of the gasoline engine 43 is set within an appropriate range, particulates can be generated in the exhaust gas. By changing the temperature of the sample S transiently by the laser heater 72, the behavior of the particulate in the state where the temperature changes transiently can be observed.
【0041】(第3実施形態)図6は本発明の更に別の
実施形態を示すもので、主に吸着材の評価に使用される
吸着種検出装置である。図中、図1と同一の符号を付し
た部分については実質的に同一であるので相違点を中心
に説明する。(Third Embodiment) FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention, which is an adsorbed species detecting apparatus mainly used for evaluating an adsorbent. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are substantially the same, and therefore differences will be mainly described.
【0042】上記吸着種検出装置は、図1の吸着種検出
装置のガス供給手段4A、モデルガス制御装置85、検
出窓2の平板21を冷却する循環水流路23等とを省く
構成としてある。ホスト装置8Cの情報記憶媒体84C
には、図2に示した計測シーケンスデータ作成ソフトの
代わりに、上記試料温度変更シーケンス部分と赤外分光
シーケンス部分のみからなる計測シーケンスデータの作
成ソフトを記憶している。また情報記憶媒体84Cに
は、触媒に関するデ−タベ−スの代わりに吸着材に関す
る吸着種および反応のデ−タベ−スが記憶されている。
上記吸着種検出装置は、その構成を簡単にして温度の過
渡的変化のみ観察するようにしたものである。活性炭や
シリカ、アルミナ等の吸着材試料Sを、試料保持部材3
に保持する前に予め所定の試験雰囲気下に置いておき、
その後、試料Sを試料保持部材3に保持する。評価試験
では、レーザ加熱器72等が作動して、ガス組成一定の
試験雰囲気下で試料S温度がプログラムされた試料温度
変更シーケンスにしたがって変化する。試料S表面にお
ける吸着種の官能基の状態や吸着種の脱離反応を観察す
ることができる。The above-mentioned adsorbed species detection device is configured to omit the gas supply means 4A, the model gas control device 85, the circulating water flow path 23 for cooling the flat plate 21 of the detection window 2 and the like of the adsorbed species detection device of FIG. Information storage medium 84C of host device 8C
In place of the measurement sequence data creation software shown in FIG. 2, the measurement sequence data creation software consisting only of the sample temperature change sequence part and the infrared spectroscopy sequence part is stored in the memory. Further, in the information storage medium 84C, instead of the database related to the catalyst, the adsorption species related to the adsorbent and the reaction database are stored.
The adsorbed species detection device has a simple structure so that only a transient change in temperature is observed. An adsorbent sample S such as activated carbon, silica, or alumina is attached to the sample holding member 3
Place it in a predetermined test atmosphere before holding it in
Then, the sample S is held by the sample holding member 3. In the evaluation test, the laser heater 72 or the like is operated, and the sample S temperature is changed according to the programmed sample temperature change sequence under the test atmosphere in which the gas composition is constant. The state of the functional group of the adsorbed species and the desorption reaction of the adsorbed species on the surface of the sample S can be observed.
【0043】なお、上記各実施形態ではすべて過渡的な
温度変化が起きる構成にしたが、図1の吸着種検出装置
から抵抗加熱器71、レーザ加熱器72、ウォータポン
プ75等を省き、モデルガスの組成のみが過渡的に変化
するようにしてもよい。In each of the above-mentioned embodiments, the temperature change is transiently generated. However, the resistance heater 71, the laser heater 72, the water pump 75 and the like are omitted from the adsorption species detection device of FIG. Only the composition of may be changed transiently.
【0044】第1実施形態では試験用ガスの成分をC
O、NO、O2 、C3 H6 としたがこれら以外のガスで
もよい。吸着材の評価をする場合にはNH3 等、吸着材
の吸着目的物質とする。ガスの種類の数についても4よ
り多くてもよいし、少なくてもよい。In the first embodiment, the component of the test gas is C
Although O, NO, O2 and C3 H6 are used, other gases may be used. When evaluating the adsorbent, NH3 or the like is used as the adsorption target substance of the adsorbent. The number of types of gas may be more or less than four.
【0045】顕微鏡機構は、粉体試料を観察する場合
や、試料の微小領域を観察するのでなければなくともよ
い。吸着種解析手段を設けず、試料温度等の雰囲気デー
タと赤外分光スペクトルのデータを情報記憶媒体に記憶
しておき、測定終了後、別個の吸着種解析手段で吸着種
の同定を行うようにしてもよい。The microscope mechanism need not be used for observing a powder sample or observing a minute area of the sample. Atmosphere data such as sample temperature and infrared spectral data are stored in an information storage medium without adsorbed species analysis means, and adsorbed species are identified by a separate adsorbed species analysis means after measurement is completed. May be.
【0046】赤外分光手段は上記各実施形態記載のもの
以外に赤外分光計、フ−リエ変換赤外分光計、ラマン分
光計、フ−リエ変換ラマン分光計等から適宜選択するこ
とができる。また拡散反射型と輻射型を切り換える方式
としたが、評価しようとする試料温度の範囲が常温域と
その近傍、または高温域のいずれか一方のみであれば、
分光計はいずれか一方だけを備えておればよい。抵抗加
熱器の代わりに高周波加熱器または赤外線加熱器で試料
保持部材を加熱してもよい。輻射温度を検出する温度検
出器の代わりに測温抵抗体や熱電対を試料と接触するよ
うに設けてもよい。試料保持部材の材質はSUSとした
が、試料と相互作用する触媒金属的な物質、例えばアル
ミナや白金等以外であればよい。検出窓を構成する平板
の材質はZnSとしたがZnSe等、赤外線に対する透
明性と、再現する熱状態に応じた耐熱性とを有していれ
ばよい。第2実施形態ではガソリンエンジンとしたが、
ディ−ゼルエンジンやメタノ−ルエンジン、LPGエン
ジン等の内燃機関でもよく、それらから排出される排気
ガスを試料表面に流通して触媒の評価をすることができ
る。The infrared spectroscopic means can be appropriately selected from infrared spectrometers, Fourier transform infrared spectrometers, Raman spectrometers, Fourier transform Raman spectrometers, etc. other than those described in the above embodiments. . Although the method of switching between the diffuse reflection type and the radiation type was adopted, if the sample temperature range to be evaluated is only one of the normal temperature range and its vicinity, or the high temperature range,
The spectrometer need only be equipped with either one. The sample holding member may be heated by a high frequency heater or an infrared heater instead of the resistance heater. A resistance temperature detector or a thermocouple may be provided in contact with the sample instead of the temperature detector that detects the radiation temperature. The material of the sample holding member is SUS, but any material other than a catalytic metal substance that interacts with the sample, such as alumina or platinum, may be used. The material of the flat plate forming the detection window is ZnS, but ZnSe or the like may be used as long as it has transparency to infrared rays and heat resistance according to the reproduced heat state. Although the gasoline engine is used in the second embodiment,
It may be an internal combustion engine such as a diesel engine, a methanol engine, an LPG engine, etc., and exhaust gas discharged from them may be circulated on the surface of the sample to evaluate the catalyst.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上の如く、本発明の吸着種検出装置に
よれば環境条件を過渡的に変化させることができ、実用
的な触媒や吸着材の開発に好適である。また試料表面の
一部の微小領域を観察することができ、形状の触媒反応
等の作用におよぼす影響について評価することができ、
実用性能を発揮する形状の触媒や吸着材の開発に好適で
ある。As described above, according to the adsorbed species detection device of the present invention, the environmental conditions can be changed transiently, and it is suitable for the development of practical catalysts and adsorbents. In addition, it is possible to observe a small area on the sample surface, and to evaluate the influence of the shape on the action such as catalytic reaction.
It is suitable for the development of catalysts and adsorbents with shapes that demonstrate practical performance.
【図1】本発明の吸着種検出装置の全体図である。FIG. 1 is an overall view of an adsorbed species detection device of the present invention.
【図2】本発明の吸着種検出装置の作動を説明するフロ
ーチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the adsorbed species detection device of the present invention.
【図3】本発明の吸着種検出装置の作動を説明する別の
フローチャートである。FIG. 3 is another flowchart explaining the operation of the adsorbed species detection device of the present invention.
【図4】(A)、(B)、(C)、(D)、(E)は本
発明の吸着種検出装置の作動を説明する第1、第2、第
3、第4、第5のタイムチャートである。4 (A), (B), (C), (D) and (E) are first, second, third, fourth and fifth explaining the operation of the adsorbed species detection device of the present invention. Is a time chart of.
【図5】本発明の別の吸着種検出装置の全体図である。FIG. 5 is an overall view of another adsorbed species detection device of the present invention.
【図6】本発明の更に別の吸着種検出装置の全体図であ
る。FIG. 6 is an overall view of still another adsorbed species detection device of the present invention.
11 赤外分光計(赤外分光手段) 12 顕微鏡機構(顕微手段) 4A,4B ガス供給手段 5A、5B、5C、5D ガスボンベ(ガス容器) 6 ガス供給量変更手段 7 試料温度変更手段 71 抵抗加熱器(定常加熱手段) 72 レ−ザ−加熱器(過渡的加熱手段) 73 冷却手段 74 水流路 75 ウォータポンプ(水供給手段) 8A、8B、8C 吸着種解析手段 85 モデルガス制御装置(試料温度制御手段) 86 温度調節器(ガス組成制御手段) 87 エンジン制御回路(ガス組成制御手段) 11 infrared spectrometer (infrared spectroscopic means) 12 microscope mechanism (microscopic means) 4A, 4B gas supply means 5A, 5B, 5C, 5D gas cylinder (gas container) 6 gas supply amount changing means 7 sample temperature changing means 71 resistance heating Vessel (steady-state heating means) 72 laser heater (transient heating means) 73 cooling means 74 water flow path 75 water pump (water supply means) 8A, 8B, 8C adsorbed species analysis means 85 model gas controller (sample temperature) Control means) 86 Temperature controller (gas composition control means) 87 Engine control circuit (gas composition control means)
Claims (9)
在する物質を定性的かつ定量的に検出する赤外分光手段
を具備する吸着種検出装置において、上記試料に試験用
ガスを組成可変に流通させるガス供給手段ならびに該ガ
ス供給手段が供給する試験用ガスの組成が過渡的に変化
するように上記ガス供給手段を制御するガス組成制御手
段と、上記試料と試料温度可変に熱交換する試料温度変
更手段ならびに上記試料温度が過渡的に変化するように
上記試料温度変更手段を制御する試料温度制御手段と
の、少なくとも一方を具備することを特徴とする吸着種
検出装置。1. An adsorbed species detection apparatus equipped with infrared spectroscopic means for detecting infrared rays from a sample and qualitatively and quantitatively detecting a substance present on the surface of the sample, wherein a composition of a test gas is variable in the sample. A gas supply means to be circulated and a gas composition control means for controlling the gas supply means so that the composition of the test gas supplied by the gas supply means changes transiently, and a sample for exchanging heat with the sample in a variable sample temperature. An adsorbed species detection device comprising at least one of a temperature changing means and a sample temperature control means for controlling the sample temperature changing means so that the sample temperature changes transiently.
て、上記ガス組成制御手段を、上記ガス供給手段の制御
を時系列的に順番に作動する複数の制御要素で構成し、
各制御要素の期間中は上記各制御要素を試験用ガスの組
成の目標値が一定となるように設定した吸着種検出装
置。2. The adsorbed species detection device according to claim 1, wherein the gas composition control means is composed of a plurality of control elements for sequentially controlling the gas supply means in time series.
An adsorbed species detection device in which each control element is set so that the target value of the composition of the test gas is constant during the period of each control element.
において、上記ガス供給手段を種類の異なるガスが充填
された複数のガス容器と、各ガス容器から上記試料に供
給されるガス供給量を変更するガス供給量変更手段とを
具備せしめた吸着種検出装置。3. The adsorbed species detection device according to claim 1, wherein the gas supply means is provided with a plurality of gas containers filled with different kinds of gas, and a gas supply amount supplied from each gas container to the sample. An adsorbed species detection device comprising a gas supply amount changing means for changing the above.
において、上記試料温度制御手段を、上記試料温度変更
手段の制御を時系列的に順番に作動する複数の制御要素
で構成し、各制御要素の期間中は上記各制御要素を試料
温度の目標値が一定または直線的に変化するように設定
した吸着種検出装置。4. The adsorbed species detection device according to claim 1, wherein the sample temperature control means is composed of a plurality of control elements for sequentially operating the control of the sample temperature changing means in time series. An adsorbed species detection device in which the above-mentioned control elements are set so that the target value of the sample temperature changes constantly or linearly during the control element period.
において、上記温度変更手段を、上記試料を定常的に加
熱する定常加熱手段と、上記定常加熱手段が上記試料に
加える加熱量より大きな加熱量で上記試料を加熱する過
渡的加熱手段と、試料を冷却する冷却手段とで構成した
吸着種検出装置。5. The adsorbed species detecting device according to claim 1, wherein the temperature changing means is larger than a steady heating means for constantly heating the sample and a heating amount applied to the sample by the steady heating means. An adsorbed species detection device comprising a transient heating means for heating the sample with a heating amount and a cooling means for cooling the sample.
て、上記過渡的加熱手段としてレ−ザ−加熱器を用いた
吸着種検出装置。6. The adsorbed species detection device according to claim 5, wherein a laser heater is used as the transient heating means.
において、上記冷却手段を、上記試料の周囲に配した水
流路と、該水流路に水を供給する水供給手段とで構成し
た吸着種検出装置。7. The adsorbed species detection device according to claim 5 or 6, wherein the cooling means is composed of a water flow path arranged around the sample and water supply means for supplying water to the water flow path. Species detector.
において、上記試料表面の微小領域からの赤外線を集光
せしめて上記赤外分光手段に入射させる顕微手段を具備
せしめた吸着種検出装置。8. The adsorbed species detection device according to claim 1, further comprising a microscopic unit that collects infrared rays from a minute area on the surface of the sample and makes them incident on the infrared spectroscopic unit. .
において、上記赤外分光手段で検出した赤外線分光スペ
クトルデータを入力として、上記赤外線分光スペクトル
データから試料表面に存在する吸着種を同定する吸着種
解析手段を具備せしめた吸着種検出装置。9. The adsorbed species detection device according to claim 1, wherein the infrared spectroscopic spectrum data detected by the infrared spectroscopic means is input, and the adsorbed species present on the sample surface is identified from the infrared spectroscopic spectrum data. An adsorbed species detection device equipped with adsorbed species analysis means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27192995A JPH0989776A (en) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | Adsorption-species detection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27192995A JPH0989776A (en) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | Adsorption-species detection apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0989776A true JPH0989776A (en) | 1997-04-04 |
Family
ID=17506825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27192995A Withdrawn JPH0989776A (en) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | Adsorption-species detection apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0989776A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1850112A1 (en) * | 2005-02-14 | 2007-10-31 | Japan Science and Technology Agency | Apparatus for gas concentration measuring according to gas correlation method |
CN114199805A (en) * | 2020-08-28 | 2022-03-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Fourier transform infrared spectrum measuring device for in-situ monitoring chemical and chemical reaction |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP27192995A patent/JPH0989776A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1850112A1 (en) * | 2005-02-14 | 2007-10-31 | Japan Science and Technology Agency | Apparatus for gas concentration measuring according to gas correlation method |
EP1850112A4 (en) * | 2005-02-14 | 2008-06-25 | Japan Science & Tech Agency | Apparatus for gas concentration measuring according to gas correlation method |
CN114199805A (en) * | 2020-08-28 | 2022-03-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Fourier transform infrared spectrum measuring device for in-situ monitoring chemical and chemical reaction |
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