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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6968009
(24)【登録日】2021年10月28日
(45)【発行日】2021年11月17日
(54)【発明の名称】ガスセンサの被水試験装置及び方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/416 20060101AFI20211108BHJP
G01N 27/409 20060101ALI20211108BHJP
G01N 27/26 20060101ALI20211108BHJP
G01M 9/04 20060101ALN20211108BHJP
【ＦＩ】
G01N27/416 331
G01N27/416 376
G01N27/416 371G
G01N27/409 100
G01N27/26 391B
G01N27/26 391Z
!G01M9/04
【請求項の数】9
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2018-45922(P2018-45922)
(22)【出願日】2018年3月13日
(65)【公開番号】特開2019-158615(P2019-158615A)
(43)【公開日】2019年9月19日
【審査請求日】2020年10月19日
(73)【特許権者】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】田中 純平
(72)【発明者】
【氏名】生盛 智也
【審査官】
黒田 浩一
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１７／０４７５１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２０１１−１１７７４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−４６１０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平５−２８８６３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１７−１９０９６８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ ２７／２６−２７／４９
Ｇ０１Ｍ １５／００−１５／１４
Ｇ０１Ｍ ９／００−１０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に流路を有する管と、
前記流路にガスを流すための送風機と、
前記流路に水分を供給するための水供給機と、
前記流路を流れる前記ガスの少なくとも一成分を検知するためのガスセンサと、
前記流路の実効断面積を変化させることで前記流路を流れるガスの圧力に変動を生じさせるための圧力変動発生器と
を備えるガスセンサの被水試験装置。
前記流路にガスを流すための送風機と、
前記流路に水分を供給するための水供給機と、
前記流路を流れる前記ガスの少なくとも一成分を検知するためのガスセンサと、
前記流路の実効断面積を変化させることで前記流路を流れるガスの圧力に変動を生じさせるための圧力変動発生器と
を備えるガスセンサの被水試験装置。
【請求項2】
前記圧力変動発生器は前記流路の実効断面積を周期的に変化させることが可能である、
請求項１記載のガスセンサの被水試験装置。
請求項１記載のガスセンサの被水試験装置。
【請求項3】
前記圧力変動発生器は、モータと、前記モータにより回転駆動される弁体とを有するバタフライ弁である、
請求項２記載のガスセンサの被水試験装置。
請求項２記載のガスセンサの被水試験装置。
【請求項4】
前記送風機からの前記ガスの流量及び／又は流速と、前記圧力変動発生器による前記実効断面積の変化周波数との少なくとも一方が可変とされている、
請求項２又は請求項３に記載のガスセンサの被水試験装置。
請求項２又は請求項３に記載のガスセンサの被水試験装置。
【請求項5】
前記圧力変動発生器は、前記ガスの流れ方向に関する前記ガスセンサの下流側に配置されている、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のガスセンサの被水試験装置。
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のガスセンサの被水試験装置。
【請求項6】
前記管は、前記ガスセンサが取り付けられたチャンバを有しており、
前記チャンバに振動を加えることができる加振機をさらに備えている、
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のガスセンサの被水試験装置。
前記チャンバに振動を加えることができる加振機をさらに備えている、
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のガスセンサの被水試験装置。
【請求項7】
前記管は、前記チャンバの両端に取り付けられたフレキシブルチューブをさらに有している、
請求項６記載のガスセンサの被水試験装置。
請求項６記載のガスセンサの被水試験装置。
【請求項8】
前記ガスの流れ方向に関する前記ガスセンサの上流側であって、前記水供給機による前記水分の供給位置の下流側において前記流路に配置されたハニカム構造体をさらに備えている、
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のガスセンサの被水試験装置。
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のガスセンサの被水試験装置。
【請求項9】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のガスセンサの被水試験装置を用いたガスセンサの被水試験方法であって、
前記管に前記ガスセンサを取り付ける工程と、
前記水供給機により前記流路に水分を供給する工程と、
前記送風機により前記流路にガスを流すとともに、前記圧力変動発生器によりガスの圧力に変動を生じさせ、圧力変動を有するガスにより前記流路の水分を前記ガスセンサに向けて飛散させる工程と
を含む、
ガスセンサの被水試験方法。
前記管に前記ガスセンサを取り付ける工程と、
前記水供給機により前記流路に水分を供給する工程と、
前記送風機により前記流路にガスを流すとともに、前記圧力変動発生器によりガスの圧力に変動を生じさせ、圧力変動を有するガスにより前記流路の水分を前記ガスセンサに向けて飛散させる工程と
を含む、
ガスセンサの被水試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガスセンサの被水による影響を調べるためのガスセンサの被水試験装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来用いられていたこの種のガスセンサの被水試験装置としては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来の試験装置は、エンジンと、エンジンの排気ガスを流通させる排気管と、排気管に取り付けられたガスセンサとを有している。排気管に霧状の水又は水蒸気が注入されることにより排気管の内壁面に水分が付着された後にエンジンが始動され、排気管の内壁面に付着されている水分がエンジンからの排気ガスにより飛散される。そして、この飛散された水分のガスセンサへの付着に基づいて、ガスセンサの被水による影響が調べられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７−１９０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような従来のガスセンサの被水試験装置では、エンジンが使用されているので、外乱影響が大きく、試験結果を定量化することが困難である。外乱としては、例えば気圧による排気量の変化、及び外気温による排気ガスの温度変化等が挙げられる。
【0005】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的の一つは、外乱影響を抑えることができ、より定量的な試験結果を得ることができるガスセンサの被水試験装置を提供することである。また、別の目的の一つは、外乱影響を抑えることができ、より定量的な試験結果を得ることができるガスセンサの被水試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係るガスセンサの被水試験装置は、一実施形態において、内部に流路を有する管と、流路にガスを流すための送風機と、流路に水分を供給するための水供給機と、流路を流れるガスの少なくとも一成分を検知するためのガスセンサと、流路の実効断面積を変化させることで流路を流れるガスの圧力に変動を生じさせるための圧力変動発生器とを備える。
【0007】
また、本発明に係るガスセンサの被水試験方法は、一実施形態において、管にガスセンサを取り付ける工程と、水供給機により流路に水分を供給する工程と、送風機により流路にガスを流すとともに、圧力変動発生器によりガスの圧力に変動を生じさせ、圧力変動を有するガスにより流路の水分をガスセンサに向けて飛散させる工程とを含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明のガスセンサの被水試験装置及び方法の一実施形態によれば、流路を流れるガスの圧力に圧力変動発生器が変動を生じさせるので、エンジンの使用を回避しながら、エンジンからの排気ガスを模したガス流により水分をガスセンサに向けて飛散させることができる。これにより、外乱影響を抑えることができ、より定量的な試験結果を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
【0011】
図１は本発明の実施の形態によるガスセンサ１の被水試験装置２を示す構成図であり、図２は図１の加振機８を示す正面図であり、図３は図１の圧力変動発生器９を示す正面図である。図１の略中央に示すガスセンサ１は、エンジンを有する車両に搭載されて、車両の排気ガスの少なくとも一成分を検知することができるセンサである。ガスセンサ１が検知する成分としては、例えばＮＯｘ、ＨＣ、アンモニア及び酸素等を挙げることができる。
【0012】
図示はしないが、ガスセンサ１は、セラミックスで構成されるガス検知素子を含む。ガスセンサ１が車両に搭載されるとき、ガスセンサ１のガス検知素子は、ガスセンサ１に内蔵されるヒータ及び排気ガスによって６００℃程度の高温まで加熱される。高温のガス検知素子に水分が付着すると、熱衝撃によりガス検知素子が割れる虞がある。特に冬場等の気温が低いとき、車両の排気系に溜まった結露水が排気ガスにより飛散してガスセンサ１に付着することがある。
【0013】
図１に示す被水試験装置２は、ガスセンサ１が車両に搭載されている状態を模擬しつつ、ガスセンサ１の被水による影響を調べる被水試験を実施するための装置である。図１に示すように、被水試験装置２は、管３、送風機４、風量計５、水供給機６、ハニカム構造体７、加振機８及び圧力変動発生器９を含んでいる。
【0014】
本実施の形態の管３は、図１の右側に示す導入端３ａから図１の左側に示す排出端３ｂまで連通された流路を内部に有している。管３の内径は、例えば５０〜３５０ｍｍ等とすることができる。本実施の形態の管３は、導入端３ａから排出端３ｂまで複数の管状体が連ねられることにより構成されている。すなわち、本実施の形態の管３は、導入端３ａから順に並べて配置された、導入管３０、風量計用ハウジング３１、第１接続管３２、ハニカム構造体用ハウジング３３、第１フレキシブルチューブ３４、チャンバ３５、第２フレキシブルチューブ３６、第２接続管３７、圧力変動発生器用ハウジング３８及び排出管３９を含んでいる。これら管３に含まれる管状体は、他の内径を有する管状体にそれぞれ取り換え可能とされている。
【0015】
本実施の形態の導入管３０は、導入端３ａが設けられた管状体である。導入管３０の導入端３ａには、送風機４が接続されている。本実施の形態の送風機４は、例えば外気４ａを吸入するとともに、羽根車の回転運動により外気４ａにエネルギーを与えてガス４ｂの流れを発生する機器等とすることができる。送風機４としては、例えば管３内の流路に標準状態（１気圧２５℃）に換算したときに１〜２０ｍ／ｓの風速のガス４ｂを流すことができるブロアー等を使用できる。送風機としては、例えば圧縮ガスが貯められたボンベ等のエンジンを除く他の送風手段を用いてもよい。送風機４からのガス４ｂは、導入管３０から排出端３ｂに向けて管３内の流路を流される。すなわち、本実施の形態の送風機４は、ガス４ｂの流れ方向に関する最上流に配置されている。送風機４には、送風制御機４０が接続されている。送風制御機４０が送風機４の送風動作を制御することにより、送風機４からのガス４ｂの流量及び／又は流速が可変とされている。送風制御機４０は、プログラムに基づき演算処理を行う演算装置及びインバータ等を含むことができる。
【0016】
本実施の形態の風量計用ハウジング３１は、風量計５を内蔵する管状体である。風量計５は、流路を流れるガス４ｂの流量及び／又は流速を計測するセンサである。風量計５の計測値は、送風制御機４０による送風機４の動作制御に使用できる。また、風量計５の計測値は、図示しない記憶装置に記憶できるとともに、風量計５又は風量計５とは別に設けられた表示器に表示できる。
【0017】
本実施の形態の第１接続管３２は、風量計用ハウジング３１とハニカム構造体用ハウジング３３とを接続している。第１接続管３２の内部には、水供給機６のシャワーノズル６５が挿入されている。本実施の形態の水供給機６は、シャワーノズル６５を通して流路に液滴状の水分を供給する。水供給機６が流路に水分を供給することで、車両の排気系内に水分が付着している状況が模擬される。水供給機６としては、例えば０．７〜１．５Ｌ／ｍｉｎの水分を供給できる能力を有する機器等を使用できる。
【0018】
本実施の形態の水供給機６には、タンク６０、加圧機６１、圧力計６２、開閉弁６３、流量計６４及びシャワーノズル６５が含まれている。タンク６０には、水６０ａが貯められている。
加圧機６１は、タンク６０内に圧縮空気を供給してタンク６０内を加圧する。
圧力計６２は、タンク６０の内部圧力を計測する。圧力計６２によって計測される内部圧力が所定値となるように、加圧機６１の加圧動作が制御される。また、圧力計６２の計測値は、図示しない記憶装置に記憶できるとともに、圧力計６２又は圧力計６２とは別に設けられた表示器に表示できる。
開閉弁６３は、タンク６０の供給管６０ｂ内の流路を開閉するために供給管６０ｂに設けられている。開閉弁６３は、流路の開閉状態を全閉及び全開で切り替えてもよいし、流路の開度を連続的に変更してもよい。開閉弁６３により供給管６０ｂ内の流路が開かれているとき、加圧されたタンク６０内の水６０ａが供給管６０ｂを通してシャワーノズル６５に供給される。
流量計６４は、タンク６０の供給管６０ｂを通過する水６０ａの流量を計測できる。また、流量計６４は、タンク６０の供給管６０ｂを通過する水６０ａの積算流量を計測できる。流量計６４の計測値は、加圧機６１及び開閉弁６３の動作制御に使用できる。また、流量計６４の計測値は、図示しない記憶装置に記憶できるとともに、流量計６４又は流量計６４とは別に設けられた表示器に表示できる。
本実施の形態のシャワーノズル６５は、微細な開口部を有するノズル体であり、供給管６０ｂを通して供給された水６０ａを液滴として管３内の流路に供給する。シャワーノズル６５は、シャワーノズル６５からの液滴の大きさを変更するために、異なる大きさの開口部を有する他のシャワーノズルに取り換えることができる。本実施の形態のシャワーノズル６５は、ガス４ｂの流れ方向に関する下流側に向けて液滴を噴射する向きに配置されている。しかしながら、シャワーノズル６５は、ガス４ｂの流れ方向に関する上流側に向けて液滴を噴射してもよい。
【0019】
本実施の形態のハニカム構造体用ハウジング３３は、ハニカム構造体７を内蔵する管状体である。ハニカム構造体７は、周知のようにハニカム構造体７の長手方向に延びる複数のセルがハチの巣状に設けられた円柱状の構造体であり、車両の排気ガスの浄化に使用され得るものである。複数のセルは、隔壁により互いに区画されて形成されており、ハニカム構造体７の第１端面から第２端面まで貫通している。また、複数のセルは、ハニカム構造体７の内部において流体の流路を形成する。ハニカム構造体７の素材としては、セラミックス又は金属が使用され得る。
【0020】
本実施の形態のハニカム構造体７は、ガス４ｂの流れ方向に関するガスセンサ１（チャンバ３５）の上流側であって、水供給機６による水分の供給位置（シャワーノズル６５）の下流側において流路に配置されている。この位置にハニカム構造体７が配置されていることで、ハニカム構造体７に付着及び／又は含浸された水分がガスセンサ１に向かって飛散するという実際の車両で起こり得る状態を模擬することができる。特にセラミックス製のハニカム構造体７の場合、金属製のハニカム構造体７と比較してより多くの水分がハニカム構造体７に付着及び／又は含浸されるという性質を有している。ガスセンサ１が搭載される車両にセラミックス製のハニカム構造体７が搭載されると想定される場合、この位置にセラミックス製のハニカム構造体７を配置して、実際の車両で起こり得る状態を模擬することが特に有用である。
【0021】
本実施の形態の第１フレキシブルチューブ３４及び第２フレキシブルチューブ３６は、可撓性を有する管状体である。本実施の形態の第１及び第２フレキシブルチューブ３４，３６は、金属製の蛇腹構造管によって構成されている。これら第１フレキシブルチューブ３４及び第２フレキシブルチューブ３６は、チャンバ３５の両端に取り付けられている。第１フレキシブルチューブ３４はチャンバ３５をハニカム構造体用ハウジング３３に接続しており、第２フレキシブルチューブ３６はチャンバ３５を第２接続管３７に接続している。第１及び第２フレキシブルチューブ３４，３６は、後述のように加振機８がチャンバ３５に振動を加えるときに、その振動を吸収する。第１及び第２フレキシブルチューブ３４，３６が振動を吸収することで、管３の他の部分に伝わる振動が低減される。
【0022】
本実施の形態のチャンバ３５は、ガスセンサ１が取り付けられた管状体である。ガスセンサ１は、ガス検知素子を含むセンシング部分１ａが管３内の流路に位置するようにチャンバ３５に取り付けられている。センシング部分１ａとは、ガス４ｂに曝される素子を含む部分である。チャンバ３５には、例えばアクリル樹脂等の透明な板材が取り付けられた開口３５ａが設けられている。この開口３５ａを通して、チャンバ３５内のセンシング部分１ａの様子及び水の飛散状況を外部から確認することができる。ガスセンサ１には、ガスセンサ１の計測値を記憶する記憶装置１０が接続されている。記憶装置１０は、ガスセンサ１の出力信号をＡ／Ｄ変換する回路を含むことができる。また、ガスセンサ１の計測値は図示しない表示器に表示できる。
【0023】
本実施の形態のチャンバ３５には、チャンバ３５に振動を加えるための加振機８が接続されている。加振機８としては、例えば一軸に沿って進退するプランジャ８ａを有するアクチュエータを使用することができる。加振機８がチャンバ３５に振動を加えることで、例えばエンジンの振動及び／又は路面変動による振動等の車両実走行中の振動がガスセンサ１に作用することを模擬することができる。加振機８には、加振制御機８０が接続されている。加振制御機８０が加振機８の加振動作を制御することにより、加振機８による振動の振幅及び周波数の少なくとも一方が可変とされている。加振制御機８０は、プログラムに基づき演算処理を行う演算装置及びインバータ等を含むことができる。
【0024】
図２に示すように、加振機８は、チャンバ３５の周囲方向に延在された枠体８１に支持されており、この枠体８１に案内されてチャンバ３５の周囲方向に変位可能とされている。すなわち、加振機８は、鉛直方向の振動のみならず鉛直方向に対して傾いた方向の振動もチャンバ３５に加えることができる。図２に示すように、加振機８の振動方向に沿う直線８ｂがチャンバ３５の中心軸３５ｂを通るように傾けられながら加振機８が変位されることが好ましい。また、加振機８の振動方向に沿う直線８ｂが、中心軸３５ｂと平行な直線を通るように傾けられながら加振機８が変位されてもよい。なお、図１では枠体８１の図示を省略している。
【0025】
また、図２において二点鎖線で示すように、チャンバ３５へのガスセンサ１の取付位置も可変とされている。ガスセンサ１は、ガスセンサ１の長手方向がチャンバ３５の中心軸３５ｂを通るようにチャンバ３５に取り付けることができる。また、ガスセンサ１は、ガスセンサ１の長手方向がチャンバ３５の中心軸３５ｂを通らないようにチャンバ３５に取り付けることもできる。例えばガスセンサ１が取り付けられた状態でガスセンサ１の変位を案内する枠体をチャンバ３５の周面に取り付ける等して、被水試験中にガスセンサ１を変位させてもよい。
【0026】
図１に戻り、本実施の形態の第２接続管３７は、第２フレキシブルチューブ３６と圧力変動発生器用ハウジング３８とを接続している。
【0027】
本実施の形態の圧力変動発生器用ハウジング３８は、圧力変動発生器９の弁体９１を内蔵する管状体である。圧力変動発生器９は、流路の実効断面積を変化させることで流路を流れるガス４ｂの圧力に変動を生じさせる機器である。流路の実効断面積とは、ガス４ｂの流れ方向に沿って圧力変動発生器用ハウジング３８の内側を見たときに、圧力変動発生器用ハウジング３８の内断面のうちガス４ｂが流通できる領域の面積である。圧力が変動するガス４ｂによりガスセンサ１に水分を飛散させることにより、同様に圧力が変動するエンジンからの排気ガスによりガスセンサ１に水分を飛散させる状況を模擬することができる。圧力変動発生器９は、流路の実効断面積をランダムに変化させてもよいが、流路の実効断面積を周期的に変化させることが好ましい。圧力変動発生器９としては、例えば０．１〜２５０回／秒（Ｈｚ）の周期的な圧力変動（脈動）を実現できる機器等を使用できる。
【0028】
本実施の形態の圧力変動発生器９は、ガス４ｂの流れ方向に関するガスセンサ１の下流側に配置されている。このような位置に圧力変動発生器９が配置されることで、より鋭敏な圧力脈動を有するガス４ｂをガスセンサ１に吹き付けることができる。また、ガスセンサ１の上流側に圧力変動発生器９を配置すると、本来であればガスセンサ１に付着するはずの水分が圧力変動発生器９に付着する虞があるが、ガスセンサ１の下流側に圧力変動発生器９を配置することでこのような虞を回避できる。
【0029】
図３に特に示すように、本実施の形態の圧力変動発生器９は、モータ９０と、モータ９０により回転駆動される弁体９１とを有するバタフライ弁によって構成されている。弁体９１の回転軸９１ａは、圧力変動発生器用ハウジング３８に回転自在に支持されている。弁体９１の回転により、流路の実効断面積が周期的に変化される。バタフライ弁によって圧力変動発生器９を構成することにより、様々な圧力脈動を有するガス４ｂをより確実に得ることができる。モータ９０には、回転制御機９２が接続されている。回転制御機９２がモータ９０の動作を制御することにより、弁体９１による流路の実効断面積の変化周波数（開閉周波数）が可変とされている。
【0030】
本実施の形態の弁体９１は、圧力変動発生器用ハウジング３８内で回転可能な大きさの板によって構成されている。弁体９１の外形は、任意であるが、圧力変動発生器用ハウジング３８の内縁と同形状であることが好ましい。すなわち、図３に示すように圧力変動発生器用ハウジング３８の内縁が円形である場合、弁体９１は円板であることが好ましい。
【0031】
本実施の形態の弁体９１及び圧力変動発生器用ハウジング３８の少なくとも一方を別のものと取り換えることにより、流路の最大閉塞率を変更できる。最大閉塞率は、圧力変動発生器用ハウジング３８の内断面積に占める弁体９１の最大延在面積の割合である。すなわち、最大閉塞率は、（弁体９１の最大延在面積÷圧力変動発生器用ハウジング３８の内断面積）×１００％で表される。圧力変動発生器用ハウジング３８の内断面積は、圧力変動発生器用ハウジング３８の長手方向に直交する面における圧力変動発生器用ハウジング３８の内側の面積である。圧力変動発生器用ハウジング３８の内縁が円形である場合、圧力変動発生器用ハウジング３８の内径から圧力変動発生器用ハウジング３８の内断面積を算出してよい。弁体９１の最大延在面積は、圧力変動発生器用ハウジング３８の長手方向に直交する面に沿って弁体９１の端面が延在しているときに圧力変動発生器用ハウジング３８の長手方向に沿って弁体９１を見たときの弁体９１の端面の面積である。弁体９１が円板である場合、弁体９１の最大延在面積は円板の直径から算出した円板の端面の面積としてよい。
【0032】
本実施の形態の排出管３９は、排出端３ｂが設けられた管状体である。排出管３９の排出端３ｂは開放されており、排出端３ｂからは飛散された水分がガス４ｂとともに排出される。
【0033】
次に、圧力変動発生器９としてバタフライ弁を用いることによる作用についてより詳細に説明する。図４は図１の送風機４からのガス４ｂの流量を変更した際の弁体９１による流路の開閉周波数とガス４ｂの圧力脈動幅との関係を示すグラフであり、図５は図１の送風機４からのガス４ｂの流量を変更した際の弁体９１による流路の開閉周波数とガス４ｂの静圧との関係を示すグラフであり、図６は図４のガス４ｂの圧力脈動幅及び図５のガス４ｂの静圧を示す説明図である。
【0035】
図４の横軸は弁体９１による流路の開閉周波数［回／秒］であり、図４の縦軸はガス４ｂの圧力脈動幅［ｍｂａｒ］である。流路の開閉周波数は、１秒（単位時間）当たりの流路開閉回数であり、弁体９１の回転軸９１ａの回転数とは異なる。弁体９１の回転軸９１ａが１秒当たりに１回転した場合、弁体９１による流路の開閉周波数は２［回／秒］となる。流路の開閉周波数は、ガス４ｂの脈動周波数に相当する。ガス４ｂの圧力脈動幅［ｍｂａｒ］は、図６に示すようにガス４ｂの圧力における極小値の平均値と極大値の平均値との差を表している。
【0036】
図４の丸のプロットは、送風機４からのガス４ｂの流量を１００Ｎｍ3／ｈに設定した際の流路の開閉周波数［回／秒］と圧力脈動幅［ｍｂａｒ］との関係を表している。同様に、三角のプロットはガス４ｂの流量を９２Ｎｍ3／ｈに設定した際の関係を示し、四角のプロットはガス４ｂの流量を５７Ｎｍ3／ｈに設定した際の関係を示し、ひし形のプロットはガス４ｂの流量を３０Ｎｍ3／ｈに設定した際の関係を示している。なお、図４のＸ印のプロットは、２Ｌ直列４気筒ディーゼルエンジンの排気ガスの脈動周波数［回／秒］と圧力脈動幅［ｍｂａｒ］との関係を示している。
【0037】
図４に示すように、弁体９１による流路の開閉周波数を変更することで、ガス４ｂの圧力脈動幅を変更できることが確認できた。また、送風機４からのガス４ｂの流量を増やすほど、ガス４ｂの圧力脈動幅を増やすことができることも確認できた。
【0039】
図５の丸のプロットは、送風機４からのガス４ｂの流量を１００Ｎｍ3／ｈに設定した際の流路の開閉周波数［回／秒］と静圧［ｍｂａｒ］との関係を表している。同様に、三角のプロットはガス４ｂの流量を９２Ｎｍ3／ｈに設定した際の関係を示し、四角のプロットはガス４ｂの流量を５７Ｎｍ3／ｈに設定した際の関係を示し、ひし形のプロットはガス４ｂの流量を３０Ｎｍ3／ｈに設定した際の関係を示している。なお、図５のＸ印のプロットは、２Ｌ直列４気筒ディーゼルエンジンの排気ガスの脈動周波数［回／秒］と静圧［ｍｂａｒ］との関係を示している。
【0040】
図５に示すように、送風機４からのガス４ｂの流量を変更することで、ガス４ｂの静圧を変更できることが確認できた。
【0041】
次に、図７は、図１の流路の最大閉塞率を変更した際の弁体９１による流路の開閉周波数とガス４ｂの圧力脈動幅との関係を示すグラフである。本発明者らは、流路の最大閉塞率を変更した際の弁体９１による流路の開閉周波数とガス４ｂの圧力脈動幅との関係も調査した。その結果を図７に示す。なお、上述のように、流路の最大閉塞率は、弁体９１及び圧力変動発生器用ハウジング３８の少なくとも一方を別のものと取り換えることにより変更可能である。
【0042】
図７の横軸は弁体９１による流路の開閉周波数［回／秒］であり、図７の縦軸はガス４ｂの圧力脈動幅［ｍｂａｒ］である。図７の四角のプロットは最大閉塞率が８０％のときの流路の開閉周波数［回／秒］と圧力脈動幅［ｍｂａｒ］との関係を表し、ひし形のプロットは最大閉塞率が５０％のときの同関係を表している。
【0043】
図７に示すように、流路の最大閉塞率を変更することでも、流路の開閉周波数［回／秒］と圧力脈動幅［ｍｂａｒ］との関係を調整できることが確認できた。
【0044】
図４、図５及び図７に示す結果から、弁体９１による流路の開閉周波数（流路の実効断面積の変化周波数）、送風機４からのガス４ｂの流量及び流路の最大閉塞率を変更することで、様々なエンジンの排気ガスを模擬したガス４ｂを得ることができると理解されるであろう。
【0045】
次に、図８は、図１の被水試験装置２を用いたガスセンサ１の被水試験方法を示すフローチャートである。本実施の形態の被水試験方法は、取付工程（ステップＳ１）、水供給工程（ステップＳ２）及び気流供給工程（ステップＳ３）を含んでいる。
【0046】
取付工程（ステップＳ１）では、試験対象となるガスセンサ１を管３のチャンバ３５に取り付ける。
【0047】
水供給工程（ステップＳ２）では、水供給機６により管３内の流路に水分を供給する。水供給機６による水分の供給は、流路内に所定量の水分が供給されるまで行われる。
【0048】
気流供給工程（ステップＳ３）では、圧力変動発生器９により流路の実効断面積を変化させながら、送風機４により流路にガス４ｂを流す。また、送風機４により流路にガス４ｂを流しているとき、ガスセンサ１が取り付けられたチャンバ３５に加振機８が振動を加える。上述のように、流路の実効断面積の変化に応じてガス４ｂの圧力が変動する。流路の水分は、圧力が変動するガス４ｂによってガスセンサ１に向けて飛散される。従って、エンジンの使用を回避しながら、エンジンからの排気ガスを模したガス４ｂにより水分をガスセンサ１に向けて飛散させることができる。これにより、外乱影響を抑えることができ、より定量的な試験結果を得ることができる。試験対象となるガスセンサ１が搭載される車両における排気ガスをガス４ｂが模擬できるように、弁体９１による流路の開閉周波数、送風機４からのガス４ｂの流量及び流路の閉塞率が、被水試験方法の開始前に所定値に設定される。
【0049】
本実施の形態に係るガスセンサ１の被水試験装置２及びそれを用いた被水試験方法では、流路を流れるガス４ｂの圧力に圧力変動発生器９が変動を生じさせるので、エンジンの使用を回避しながら、エンジンからの排気ガスを模したガス４ｂの流れにより水分をガスセンサ１に向けて飛散させることができる。これにより、外乱影響を抑えることができ、より定量的な試験結果を得ることができる。
【0050】
また、本実施の形態に係る圧力変動発生器９が流路の実効断面積を周期的に変化させることが可能であるので、エンジンからの排気ガスを模したガス４ｂの流れをより確実に得ることができる。
【0051】
さらに、本実施の形態に係る圧力変動発生器９は、モータ９０と、モータ９０により回転駆動される弁体９１とを有するバタフライ弁であるので、様々な圧力脈動を有するガス４ｂの流れをより確実に得ることができる。
【0052】
さらにまた、本実施の形態に係る送風機４からのガス４ｂの流量及び／又は流速と圧力変動発生器９による流路の実効断面積の変化周波数とが可変とされているので、様々な圧力変動を有するガス４ｂの流れをより確実に得ることができる。送風機４からのガス４ｂの流量及び／又は流速と圧力変動発生器９による流路の実効断面積の変化周波数とのいずれか一方のみが変更可能とされていても、様々な圧力変動を有するガス４ｂの流れを得ることができる。
【0053】
また、本実施の形態に係る圧力変動発生器９は、ガス４ｂの流れ方向に関するガスセンサ１の下流側に配置されているので、より鋭敏な圧力脈動を有するガス４ｂをガスセンサ１に吹き付けることができるとともに、ガスセンサ１に付着するはずの水分が圧力変動発生器９に付着する虞を回避できる。
【0054】
さらに、本実施の形態に係るガスセンサ１が取り付けられたチャンバ３５に加振機８が振動を加えることができるので、車両実走行中の振動がガスセンサ１に作用することを模擬しながら被水試験を実施でき、被水試験の精度を向上できる。
【0055】
さらにまた、本実施の形態に係るチャンバ３５の両端にフレキシブルチューブ３４，３６が取り付けられているので、加振機８によりチャンバ３５に振動を加えるときに管３の他の部分に伝わる振動を低減できる。
【0056】
また、本実施の形態では、ガス４ｂの流れ方向に関するガスセンサ１の上流側であって、水供給機６による水分の供給位置の下流側において流路にハニカム構造体７が配置されているので、ハニカム構造体７に付着又は含浸された水分がガスセンサ１に向かって飛散するという実際の車両で起こり得る状態を模擬しながら被水試験を実施でき、被水試験の精度を向上できる。この構成は、ガスセンサ１が搭載される車両にセラミックス製のハニカム構造体７が搭載されると想定される場合に特に有用である。
【0057】
なお、実施の形態では、圧力変動発生器９がバタフライ弁であるように説明しているが、圧力変動発生器は例えばシリンダ弁、ゲート弁又はボール弁等の他の弁により管の流路を開閉してもよい。また、圧力変動発生器は、管の少なくとも一部分を可撓性管状体とし、外部から可撓性管状体を断続的に狭窄する等の他の方法により流路の実効断面積を変化させてもよい。
【0058】
また、実施の形態では、水供給機６が液滴の状態の水分を流路に供給するように説明したが、水供給機は、例えば水流又は水蒸気等の他の態様にて水分を流路に供給してもよい。
【0059】
さらにまた、実施の形態では、管３（チャンバ３５）に１つのガスセンサが取り付けられるように説明したが、複数のガスセンサを管に取り付けてもよい。
【符号の説明】
【0060】
１ ガスセンサ２ 被水試験装置
３ 管
４ 送風機
６ 水供給機
７ ハニカム構造体
８ 加振機
９ 圧力変動発生器
３４，３６ フレキシブルチューブ
３５ チャンバ
９０ モータ
９１ 弁体