JP4554563B2 - 防爆方法及び防爆装置 - Google Patents

Description

本発明は、防爆方法及び防爆装置に関し、特に可燃ガスを発生する物体を槽内に配置して加熱履歴を与える際に、この槽内を不活性ガスの流入により防爆状態に維持する防爆方法及び防爆装置に関する。

可燃ガスを発生する物体を処理する装置においては安全上防爆対策が講じられている。例えば廃棄物の破砕装置においては、水蒸気を不活性ガスとして酸素濃度を低下させる最少酸素濃度（ＭＯＣ：Minimum Oxygen for Combusion）法によるもの（例えば特許文献１参照）が知られている。更にこのＭＯＣ法とは別の手法として、窒素ガスなどの不活性ガスにより可燃ガスの濃度を低下させる爆発下限界（ＬＥＬ：Low Explosion Limit）法によるもの（例えば特許文献２参照）が知られている。
特許第３６１２４５４号公報（第４頁、図５） 特開２００２−２０４９６８号公報（第５頁、図３）

しかしＭＯＣ法による特許文献１の装置では、装置内部の雰囲気を、常に大気よりも低レベルの酸素濃度状態に維持しておく必要がある。しかしこのような装置では、廃棄物の搬入口、搬出口、内部で発生した可燃ガスを外界に排出するダクトなどの存在により、完全に密閉することは困難であり大気からの酸素流入を完全に阻止することはできない。このために常に或程度の流量で不活性ガスを装置内に流入していなくてはならない。このため可燃ガスを発生する物体の処理時間が長くなればなるほど、不活性ガスの使用量が膨大なものとなるおそれがある。

ＬＥＬ法による特許文献２の装置では、可燃ガスを発生する物体の状態や処理操作によっては装置内で急激に大量の可燃ガスが発生する場合がある。このような状態になると不活性ガスについても迅速かつ大量に装置内に流入させなくてはならず、間に合わない場合には防爆性が不十分となるおそれがある。したがってこのような不活性ガスの大量流入が必要となる場合を考慮した装置とする必要があり、装置のコストアップを招く。

本発明は、装置のコストアップを招くことなく、不活性ガスの使用量を抑制でき、かつ防爆性能上も問題のない防爆方法及び防爆装置を目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の防爆方法は、可燃ガスを発生する物体を槽内に配置して加熱履歴を与える際に、該槽内を不活性ガスの流入により防爆状態に維持する方法であって、前記物体の加熱初期においては、前記槽内の酸素濃度の測定値に基づき、前記槽内の酸素濃度を、酸素の爆発限界濃度よりも低く設定した酸素コントロール濃度以下となるように前記不活性ガスの流入量を制御する最少酸素濃度モードを実行し、前記槽内の可燃ガス濃度の測定値に基づき、前記槽内の可燃ガス濃度が、前記可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガス低濃度領域に入ると、前記最少酸素濃度モードを停止して、前記槽内の可燃ガス濃度を、前記可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガスコントロール濃度以下となるように前記不活性ガスの流入量を制御する爆発下限界モードに移行することを特徴とする。

可燃ガスを発生する物体を加熱した場合には、加熱初期に急激に大量の可燃ガスが生じやすい。このため物体の加熱初期においては、上述した最少酸素濃度モードを実行している。すなわち槽内の酸素濃度を酸素の爆発限界濃度よりも低く設定した酸素コントロール濃度以下となるように不活性ガスの流入量を制御している。急激に大量の可燃ガスが生じても酸素濃度の制御であるので、可燃ガス濃度とは直接関係なく、外部から流入する酸素の濃度のみを低下させれば良いことから、不活性ガスを迅速かつ大量に装置内に流入しなくても十分に防爆効果を上げることができる。

その後、槽内の可燃ガス濃度が可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガス低濃度領域に入ると、最少酸素濃度モードを停止する。そして上述した爆発下限界モードを実行する。すなわち槽内の可燃ガス濃度を、可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガスコントロール濃度以下となるように不活性ガスの流入量を制御する状態に移る。この時には、既に可燃ガス濃度が可燃ガス低濃度領域に入っており、しかも可燃ガスの発生量は低下してきているので、酸素濃度の制御でなく可燃ガス濃度の制御であっても、少ない不活性ガスの流入量にて十分に追随できるようになる。このため爆発下限界モードに移る。そして、この爆発下限界モードでは、常時流入してくる酸素とは異なり、可燃ガスは槽内の物質からの発生であるので可燃ガス発生量は更に低下する。最終的には殆ど発生しなくなる場合もある。したがって可燃ガス濃度の制御のために用いる不活性ガスの流入量は極めて少なくなり、最終的には流入を行わなくても良い場合もある。このため、不活性ガスの使用量を抑制して防爆効果を上げることができる。

このように本発明の防爆方法によれば、加熱履歴の期間に不活性ガスを迅速かつ大量に装置内に流入させる必要がなく低流量で良いので、不活性ガスの流入に関係する装置のコストアップを招くことがない。このようにして装置のコストアップを招くことなく、不活性ガスの使用量を抑制でき、かつ防爆性能上も問題を生じることはない。

請求項２に記載の防爆方法では、請求項１において、前記爆発下限界モード時に、前記可燃ガスコントロール濃度以下となるようにコントロールすることが困難となった場合には前記最少酸素濃度モードを実行し、該最少酸素濃度モード時に前記槽内の可燃ガス濃度が前記可燃ガス低濃度領域に入ると前記爆発下限界モードに戻ることを特徴とする。

尚、加熱雰囲気、物体の性質、あるいは可燃ガスの成分によっては、一度、物体からの可燃ガスの大量発生が終了した後に、再度、可燃ガスの発生量が増加することがある。このような場合、爆発下限界モードを継続していたのでは迅速に可燃ガス濃度の低下ができず、可燃ガスコントロール濃度を越えて大幅な可燃ガス濃度の上昇を招いてしまうおそれがある。このように可燃ガス濃度を可燃ガスコントロール濃度以下にコントロールすることが困難となった場合には、再度、最少酸素濃度モードを実行することで、少ない不活性ガスの流入量でも防爆性を達成させることができる。そして可燃ガス濃度が可燃ガス低濃度領域に入ると爆発下限界モードに戻す。このことにより不活性ガス流入量を抑制することができる。

このように再度可燃ガス濃度が上昇するような場合でも、装置のコストアップを招くことなく、不活性ガスの使用量を抑制でき、かつ防爆性能上も問題を生じることはない。
請求項３に記載の防爆方法では、請求項２において、前記槽内の可燃ガス濃度が前記可燃ガスコントロール濃度を越えた状態が判定基準時間を継続した場合に、前記槽内の可燃ガス濃度を前記可燃ガスコントロール濃度以下となるようにコントロールすることが困難となった場合であるとすることを特徴とする。

前記可燃ガス濃度のコントロール性は、槽内の可燃ガス濃度が前記可燃ガスコントロール濃度を越えた状態が判定基準時間を継続した場合に困難であると判定することができる。この判定に伴って最少酸素濃度モードを実行することで、少ない不活性ガスの流入量でも防爆性を達成させることができる。

請求項４に記載の防爆方法では、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記可燃ガスコントロール濃度は、前記可燃ガス低濃度領域の上限の濃度に相当することを特徴とする。
このように可燃ガスコントロール濃度は、可燃ガス低濃度領域の上限の濃度とすることができ、上述した作用効果を適切に生じさせることができる。

請求項５に記載の防爆方法では、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記最少酸素濃度モードは前記物体の加熱前から実行することを特徴とする。
このことにより更に防爆性を確実なものとできる。

請求項６に記載の防爆方法では、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記物体は、車両用内燃機関に設置されるキャニスタであることを特徴とする。
可燃ガスを発生する物体としては上記キャニスタを挙げることができる。このキャニスタはガソリンや軽油などの炭化水素を吸着しているので、加熱により炭化水素ガスを可燃ガスとして発生する。したがって例えばキャニスタの耐久性をテストするために加熱履歴を与える装置において、上述したごとくコストアップを招くことが無く、不活性ガスの使用量を抑制でき、かつ防爆性能上も問題を生じさせることがない。

請求項７に記載の防爆装置は、可燃ガスを発生する物体を槽内に配置して加熱履歴を与える際に、該槽内を不活性ガスの流入により防爆状態に維持する装置であって、前記槽内の酸素濃度測定手段と、前記槽内の可燃ガス濃度測定手段と、流入量を調節して前記槽内へ前記不活性ガスを流入する不活性ガス流入手段と、前記物体の加熱初期において、前記酸素濃度測定手段による酸素濃度の測定値に基づき、前記槽内の酸素濃度を、酸素の爆発限界濃度よりも低く設定した酸素コントロール濃度以下となるように前記不活性ガス流入手段を制御する最少酸素濃度モード実行手段と、前記最少酸素濃度モード実行手段が前記不活性ガス流入手段を制御している期間にて、前記可燃ガス濃度測定手段による可燃ガス濃度の測定値に基づき、前記槽内の可燃ガス濃度が、前記可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガス低濃度領域に入ると、前記最少酸素濃度モード実行手段による前記不活性ガス流入手段に対する制御を停止させて、前記槽内の可燃ガス濃度を、前記可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガスコントロール濃度以下となるように前記不活性ガス流入手段を制御する爆発下限界モード実行手段とを備えたことを特徴とする。

可燃ガスを発生する物体を加熱した場合には、加熱初期に急激に大量の可燃ガスが生じやすい。このため最少酸素濃度モード実行手段は、物体の加熱初期においては、槽内の酸素濃度を酸素コントロール濃度以下となるように不活性ガス流入手段を制御している。最少酸素濃度モード実行手段による不活性ガス流入手段の制御は、酸素濃度の制御であるので、急激に大量の可燃ガスが生じたとしても、可燃ガス濃度とは直接関係なく外部から流入する酸素の濃度のみを低下させれば良い。このことから、不活性ガス流入手段からの不活性ガスは、迅速かつ大量に装置内に流入する必要はないので、不活性ガス流入手段が迅速かつ大量に装置内に流入できない低コストな構成でも十分に防爆効果を上げることができる。

その後、槽内の可燃ガス濃度が可燃ガス低濃度領域に入ると、爆発下限界モード実行手段は、最少酸素濃度モード実行手段による不活性ガス流入手段に対する制御を停止させる。そして槽内の可燃ガス濃度を可燃ガスコントロール濃度以下となるように不活性ガス流入手段を制御する。この制御時には、既に可燃ガス濃度が可燃ガス低濃度領域に入っており、しかも可燃ガスの発生量は低下してきているので、酸素濃度の制御でなく、可燃ガス濃度の制御でも不活性ガス流入手段が迅速かつ大量に装置内に流入できない構成でも十分に追随できるようになる。したがって爆発下限界モード実行手段が不活性ガス流入手段を制御する状態に移る。そして、この爆発下限界モード実行手段の制御時は、常時流入してくる酸素とは異なり、可燃ガスは槽内の物質からの発生であるので可燃ガス発生量は更に低下する。最終的には殆ど発生しなくなる場合もある。したがって爆発下限界モード実行手段による可燃ガス濃度制御のために用いる不活性ガスの流入量は極めて少なくなり、最終的には流入を行わなくても良い場合もある。このため不活性ガスの使用量を抑制して防爆効果を上げることができる。

このように本発明の防爆装置は加熱履歴の期間に不活性ガスを迅速かつ大量に装置内に流入する必要がないので、不活性ガス流入手段が迅速かつ大量に装置内に流入できない構成でも十分に防爆効果を上げることができ、不活性ガス流入手段のコストアップを招くことがない。このようにしてコストアップを招くことなく、不活性ガスの使用量を抑制でき、かつ防爆性能上も問題を生じることはない。

請求項８に記載の防爆装置では、請求項７において、前記爆発下限界モード実行手段が前記不活性ガス流入手段を制御している期間にて、前記可燃ガス濃度測定手段による可燃ガス濃度の測定値に基づき、前記爆発下限界モード実行手段では前記槽内の可燃ガス濃度を前記可燃ガスコントロール濃度以下にコントロールすることが困難であるか否かを判定する可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段と、前記可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段にて、前記槽内の可燃ガス濃度を前記可燃ガスコントロール濃度以下にコントロールすることが困難であると判定されている期間は、前記爆発下限界モード実行手段は前記不活性ガス流入手段に対する制御を一時的に中止して、前記最少酸素濃度モード実行手段による前記不活性ガス流入手段の制御を実行させることを特徴とする。

尚、加熱雰囲気、物体の性質、あるいは可燃ガスの成分によっては、一度、物体からの可燃ガス発生が低下した後に、再度、可燃ガスの発生が高まることがある。このような場合、爆発下限界モード実行手段による不活性ガス流入手段の制御では迅速に可燃ガス濃度の低下ができず、可燃ガスコントロール濃度を越えて大幅な可燃ガス濃度の上昇を招いてしまうおそれがある。したがって可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段にて、爆発下限界モード実行手段では可燃ガス濃度を可燃ガスコントロール濃度以下にコントロールすることが困難となったと判定されている期間は、爆発下限界モード実行手段自身による制御は中止し最少酸素濃度モード実行手段による制御を実行させる。

このようにすることで、再度、少ない不活性ガスの流量でも防爆性を達成させることができるようになる。そして前記期間以外では爆発下限界モード実行手段により不活性ガス流入手段の制御が行われるので、不活性ガス流量を抑制することができる。

このように再度可燃ガス濃度が上昇するような場合でも、装置のコストアップを招くことなく、不活性ガスの使用量を抑制でき、かつ防爆性能上も問題を生じることはない。
請求項９に記載の防爆装置では、請求項８において、前記可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段は、前記爆発下限界モード実行手段が前記不活性ガス流入手段を制御している期間にて、前記槽内の可燃ガス濃度が前記可燃ガスコントロール濃度を越えた状態が判定基準時間を継続した場合に、前記槽内の可燃ガス濃度を前記可燃ガスコントロール濃度以下にコントロールすることが困難となった場合であるとすることを特徴とする。

可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段は、槽内の可燃ガス濃度が前記可燃ガスコントロール濃度を越えた状態が判定基準時間を継続した場合に困難であると判定することができる。このことにより再度、最少酸素濃度モード実行手段の制御となり少ない不活性ガスの流量でも防爆性を達成させることができる。

請求項１０に記載の防爆装置では、請求項７〜９のいずれかにおいて、前記可燃ガスコントロール濃度は、前記可燃ガス低濃度領域の上限の濃度に相当することを特徴とする。
このように可燃ガスコントロール濃度は、可燃ガス低濃度領域の上限の濃度とすることができ、上述した作用効果を適切に生じさせることができる。

請求項１１に記載の防爆装置では、請求項７〜１０のいずれかにおいて、前記最少酸素濃度モード実行手段は、前記物体の加熱前から起動されていることを特徴とする。
このことにより更に防爆性を確実なものとできる。

請求項１２に記載の防爆装置では、請求項７〜１１のいずれかにおいて、前記物体は、車両用内燃機関に設置されるキャニスタであることを特徴とする。
可燃ガスを発生する物体としては上記キャニスタを挙げることができる。このキャニスタはガソリンや軽油などの炭化水素を吸着しているので、加熱により炭化水素ガスを可燃ガスとして発生する。したがって例えばキャニスタの耐久性をテストするために加熱履歴を与える装置に本発明の防爆装置を適用することで、上述したごとくコストアップを招くことが無く、不活性ガスの使用量を抑制でき、かつ防爆性能上も問題を生じさせることがない。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明の防爆装置が適用された加熱装置２の概略構成を表すブロック図である。

加熱装置２は、加熱履歴を与える物体（ここでは車両用内燃機関のキャニスタ４）を加熱する恒温槽６、恒温槽６内に不活性ガスを供給するガスボンベ８、恒温槽６内の酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置１０、恒温槽６内の可燃ガス濃度を測定する可燃ガス濃度測定装置１２及び制御装置１４を備えている。尚、本実施の形態では、不活性ガスは窒素ガスを用い、防爆の対象となる可燃ガスはキャニスタ４から発生するガソリンや軽油などの炭化水素（ＨＣ）ガスである。

恒温槽６は、槽内を加熱するための加熱装置６ａ及び槽内の温度を測定する温度センサ６ｂを備えている。制御装置１４は温度センサ６ｂにて測定される槽内温度が目標温度となるように加熱装置６ａによる発熱量、ここでは加熱装置６ａは電熱器であるので通電量を調節している。尚、恒温槽６内の圧力が上昇した場合の圧力抜きのためにダクト６ｃが設けられ、外部からダクト６ｃを逆流して外気が入らないように蓋６ｄが設けられている。この蓋６ｄは、槽内が外気より高圧の場合に圧力差により開いて外部に槽内の気体を排出するようにされている。

ガスボンベ８から槽内への窒素ガス供給経路８ａには流量調節用の電磁バルブ８ｂが設けられている。制御装置１４は後述するごとく酸素濃度測定装置１０あるいは可燃ガス濃度測定装置１２による測定結果に基づいて流量調節用の電磁バルブ８ｂを調節することにより、キャニスタ４への加熱履歴付与中にて槽内を防爆状態に維持している。

制御装置１４はコンピュータを中心として入出力デバイスを備えて構成された電子制御装置であり、プログラムに基づいて図２，３のフローチャートに示すごとくの処理を実行する。

本発明の防爆方法を実行している加熱履歴処理（図２）及び制御選択処理（図３）について説明する。これらの処理は周期的に繰り返し割り込み実行される処理である。なお個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

加熱履歴処理（図２）が開始されると、まず加熱履歴処理の開始準備が完了したか否かが判定される（Ｓ１００）。ここで加熱履歴処理の開始準備とは、恒温槽６内へのキャニスタ４の配置完了、恒温槽６内への窒素ガスの流入開始、恒温槽６の昇温開始である。恒温槽６内へのキャニスタ４の配置については作業者（場合により運搬装置）が実行し、恒温槽６内への窒素ガスの流入開始、恒温槽６の昇温開始については、キャニスタ４の配置完了後に作業者が制御装置１４を操作することにより行われる。この操作により起動される制御装置１４の予備的制御により、恒温槽６内へ窒素ガスが流入開始して、後述するＭＯＣ（最少酸素濃度）モード処理が実行されて、恒温槽６内の酸素濃度をＭＯＣレベルよりも低く設定した酸素コントロール濃度Ｍｃｏｎまで低下させる。この後に、恒温槽６の昇温開始（ここでは目標温度１２０℃）が行われ、この昇温開始により開始準備完了となる。

したがって恒温槽６の昇温開始まで至っていない状態では（Ｓ１００でno）、開始準備状態（Ｓ１０２）が継続し、ＭＯＣ（最少酸素濃度）モード実行フラグＦｍｏｃにはＯＮが設定される状態（Ｓ１０４）が継続する。この状態は制御の一例を示す図４のタイミングチャートではタイミングｔ０前の状態である。尚、図４に示すごとく、ＭＯＣレベルは酸素濃度１０％（容量％以下同じ）であり、酸素コントロール濃度Ｍｃｏｎは８％に設定している。すなわち酸素コントロール濃度Ｍｃｏｎは、酸素の爆発限界濃度に該当するＭＯＣレベルよりも低い。

恒温槽６の昇温が開始されて加熱履歴処理の開始準備が完了すると（Ｓ１００でyes：ｔ０）、次にＭＯＣモード実行フラグＦｍｏｃがＯＮか否かが判定される（Ｓ１０６）。ここでは前述のように直前までステップＳ１０４にてＭＯＣモード実行フラグＦｍｏｃをＯＮに設定する処理（Ｓ１０４）をしていた。したがってステップＳ１０６にてyesと判定され、次に、加熱初期期間後であって、可燃ガス濃度測定装置１２より測定される可燃ガス濃度が可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎ以下である状態が判定基準時間を継続したか否かが判定される（Ｓ１０８）。この判定は、加熱が開始されたキャニスタ４からの急激なＨＣガスの発生が低下してきた状態を判定するためである。ここで加熱初期期間は、加熱開始時の可燃ガス濃度の上昇が急激である期間であり、予め実験などに基づいて設定してある。可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎは、ＨＣガスのＬＥＬレベル（可燃ガスの爆発限界濃度：１００００ｐｐｍ）の１／４（２５００ｐｐｍ）に設定してある。

ここで加熱初期期間であるとすると（Ｓ１０８でno）、このまま今回の制御周期での処理を終了する。以後、ステップＳ１０８にてnoと判定されている限り、Ｆｍｏｃ＝ＯＮの状態が継続する。

このＭＯＣモード実行フラグＦｍｏｃの設定状態に基づいて制御選択処理（図３）内での処理内容が異なる。上述したごとくＦｍｏｃ＝ＯＮでは、制御選択処理（図３）のステップＳ１５０にてyesと判定される。したがってＭＯＣモード処理が実行される（Ｓ１５２）。ＭＯＣモード処理は、酸素濃度測定装置１０にて測定される酸素濃度が、目標濃度である酸素コントロール濃度Ｍｃｏｎになるように電磁バルブ８ｂを調節して、ガスボンベ８から窒素ガス供給経路８ａを介して恒温槽６内に流入する窒素ガス流量を制御する処理である。

したがって加熱開始後にキャニスタ４からの急激なＨＣガスの発生により恒温槽６内のＨＣガスの濃度は急上昇して高濃度となるが、ガスボンベ８から恒温槽６内への窒素ガス供給量は、ＨＣガスの濃度とは関係なく、恒温槽６内の酸素濃度に応じて制御される。このことで例えＨＣガス濃度がＬＥＬレベル以上（図４ではｔ１〜ｔ２）となっても、酸素濃度がＭＯＣレベルよりも十分に低いので防爆性を維持できる。

加熱履歴処理（図２）の説明に戻る。加熱初期期間後、キャニスタ４からの急激なＨＣガス発生が収まることにより、主として蓋６ｄからのガスの排出によって恒温槽６内のＨＣガス濃度が低下する。このことにより可燃ガス濃度測定装置１２により測定される可燃ガス濃度が可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎ以下になる（ｔ３）。そしてこの可燃ガス濃度≦Ｌｃｏｎの状態が判定基準時間を継続すると（Ｓ１０８でyes：ｔ４）、可燃ガス低濃度領域に入ったと判断できることから、次にＭＯＣモード実行フラグＦｍｏｃにＯＦＦを設定し（Ｓ１１０）、このまま今回の制御周期での処理を終了する。尚、ステップＳ１０８での判定基準時間は、一時的な可燃ガス濃度の低下状態を排除して、確実に可燃ガス濃度≦Ｌｃｏｎとなっていることを判定するための時間である。

そして次の制御周期では、Ｆｍｏｃ＝ＯＦＦであることから（Ｓ１０６でno）、可燃ガス濃度が可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎより高い状態が判定基準時間を継続しているか否かが判定される（Ｓ１１２）。この判定はキャニスタ４からのＨＣガスの発生が再上昇してきた状態を判定するためである。ステップＳ１１２での判定基準時間は、ＨＣガスの発生が再上昇してきた状態を確実に判定するための時間である。

可燃ガス濃度＞Ｌｃｏｎである状態が判定基準時間を継続していなければ（Ｓ１１２でno）、このまま今回の制御周期での処理を終了する。したがって、以後、ステップＳ１１２にてnoと判定されている限り、Ｆｍｏｃ＝ＯＦＦの状態が継続する（ｔ４〜）。

Ｆｍｏｃ＝ＯＦＦとなったので、制御選択処理（図３）では、ステップＳ１５０にてnoと判定される。したがってＭＯＣモード処理からＬＥＬ（爆発下限界）モード処理（Ｓ１５４）に移行する。ＬＥＬモード処理は、可燃ガス濃度測定装置１２にて測定される可燃ガス濃度が、目標濃度として設定されている可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎになるように、電磁バルブ８ｂを調節してガスボンベ８から窒素ガス供給経路８ａを介して恒温槽６内に流入する窒素ガス流量を制御する処理である。

したがってガスボンベ８から恒温槽６内への窒素ガス供給量は、酸素濃度とは関係なく、恒温槽６内の可燃ガス濃度に応じて制御される。このことでキャニスタ４からの可燃ガス発生量の低下により既に可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎ以下に低下している可燃ガス濃度状態にて、可燃ガス濃度が可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎになるように制御することになる。したがって窒素ガスは少ない流量でも可燃ガス濃度を可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎに維持でき（図４ではｔ４〜）、十分な防爆性が得られる。尚、図４に示した加熱履歴処理は１２０℃で２日間行われるが、通常、タイミングｔ４は処理開始から６時間前後で生じている。

尚、図５のタイミングチャートに別の制御例を示す。ここに示したごとく前記図４と同じ経過（ｔ１０〜ｔ１４）にて一旦、Ｆｍｏｃ＝ＯＦＦとなってから再度、キャニスタ４からのＨＣガス発生量が増加して可燃ガス濃度＞Ｌｃｏｎが判定基準時間を継続した場合には（Ｓ１１２でyes：ｔ１５）、Ｆｍｏｃ＝ＯＮに戻される（Ｓ１０４）。このことにより制御選択処理（図３）では、ステップＳ１５０にてyesと判定されることで、一時的にＬＥＬモード処理の代わりにＭＯＣモード処理が実行される（Ｓ１５２）。このことにより窒素ガス流量を大きくしなくても防爆性を維持できる。

そして再度、可燃ガス濃度≦Ｌｃｏｎが判定基準時間を継続すれば（Ｓ１０８でyes）、Ｆｍｏｃ＝ＯＦＦとなるので（Ｓ１１０）、ＬＥＬモード処理に戻ることができる（Ｓ１５４）。この場合も可燃ガス濃度は既に可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎ以下に低下しているので、窒素ガスは少ない流量でも可燃ガス濃度を可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎに調節でき、十分な防爆性を維持できる。

上述した構成において、請求項との関係は、酸素濃度測定装置１０が酸素濃度測定手段に、可燃ガス濃度測定装置１２が可燃ガス濃度測定手段に相当する。ガスボンベ８、窒素ガス供給経路８ａ、電磁バルブ８ｂ及び制御装置１４が不活性ガス流入手段に相当し、制御装置１４が実行するステップＳ１５２，Ｓ１５４が不活性ガス流入手段としての処理に相当する。制御装置１４が最少酸素濃度モード実行手段、爆発下限界モード実行手段及び可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段に相当する。制御装置１４が実行するステップＳ１００，Ｓ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１５０，Ｓ１５２が最少酸素濃度モード実行手段としての処理に相当する。ステップＳ１０６〜Ｓ１１０，Ｓ１５０，Ｓ１５４が爆発下限界モード実行手段としての処理に、ステップＳ１１２が可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段としての処理に相当する。ガスボンベ８、窒素ガス供給経路８ａ、電磁バルブ８ｂ、酸素濃度測定装置１０、可燃ガス濃度測定装置１２及び制御装置１４の組み合わせが防爆装置に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．キャニスタ４を加熱した場合には、加熱初期に急激に大量のＨＣガスが生じやすい。したがって制御装置１４が実行する加熱履歴処理（図２）及び制御選択処理（図３）では、キャニスタ４の加熱初期には、恒温槽６内の酸素濃度を酸素コントロール濃度Ｍｃｏｎ以下となるようにガスボンベ８からの窒素ガス流入量を制御している（Ｓ１５２）。このＭＯＣモード処理での窒素ガス流入量制御は、酸素濃度の制御であるので、急激に大量のＨＣガスが生じたとしても、外部から流入する酸素の濃度のみを低下させれば良いことから、ガスボンベ８からの窒素ガスは迅速かつ大量に恒温槽６内に流入する必要はない。このためガスボンベ８、窒素ガス供給経路８ａ、電磁バルブ８ｂ及び制御装置１４の構成が、窒素ガスを迅速かつ大量に恒温槽６内に流入できない構成でも十分に防爆効果を上げることができる。

その後、恒温槽６内のＨＣガス濃度がＬＥＬレベルよりも下に設定した可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎ以下となると、可燃ガス低濃度領域に入ったとして制御装置１４はＭＯＣモードを停止させる。そしてＬＥＬモード（Ｓ１５４）に切り替えて恒温槽６内のＨＣガス濃度を可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎ以下となるように窒素ガス流量を制御する。この制御開始時には、既にＨＣガス濃度が可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎ以下となっているので、酸素濃度の制御でなくＨＣガス濃度の制御を実行しても、窒素ガスを迅速かつ大量に恒温槽６内に流入できない構成でも十分に防爆効果を上げることができる。しかもこの状態では、ＨＣガス発生量が更に低下して、最終的には殆ど発生しなくなる。したがって、ＨＣガス濃度の制御のために用いる窒素ガスの流入量は極めて少なくなり、最終的には流入を行わなくても良くなる。このため窒素ガスの使用量を抑制して防爆効果を上げることができる。

このようにキャニスタ４に対する加熱履歴処理の期間に窒素ガスを迅速かつ大量に恒温槽６内に流入する必要がないので、ガスボンベ８、窒素ガス供給経路８ａ、電磁バルブ８ｂ及び制御装置１４が迅速かつ大量に恒温槽６内に窒素ガスを流入できない構成でも十分に防爆効果を上げることができる。このため加熱装置２のコストアップを招くことなく、窒素ガスの使用量を抑制でき、かつ防爆性能上も問題を生じることはない。

尚、加熱開始前に予めＭＯＣモード処理（Ｓ１５２）が実行されているので、より防爆性が確実なものとなる。
（ロ）．尚、恒温槽６内部の加熱雰囲気、キャニスタ４の性質、あるいは燃料の成分によっては、一度、キャニスタ４からのＨＣガスの発生量が低下した後に、再度、ＨＣガスの発生量が高まることがある。このような場合、ＬＥＬモード（Ｓ１５４）を継続していると迅速にＨＣガス濃度の低下ができず、可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎを越えるおそれがある。したがってステップＳ１１２にてyesと判定されるような状況、即ちＬＥＬモードによる制御ではＨＣガス濃度を可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎ以下にコントロールすることが困難となったと判定されている期間では、ＬＥＬモードの代わりにＭＯＣモード（Ｓ１５２）による窒素ガス流入量制御を実行させる。

このようにすることで、再度、少ない窒素ガスの流量でも防爆性を達成させることができるようになる。そしてこのような期間以外ではＬＥＬモードとなるので窒素ガス流量を抑制することができる。

このように再度ＨＣガス濃度が上昇するような場合でも対処でき、加熱装置２のコストアップを招くことなく、窒素ガスの使用量を抑制でき、かつ防爆性能上も問題を生じることはない。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記加熱履歴処理（図２）のステップＳ１１２では可燃ガス濃度が可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎより高い状態が判定基準時間を継続しているか否かを判定した。この代わりにＬＥＬレベルと可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎとの間に判定基準濃度を設定し、この判定基準濃度以上となった場合にステップＳ１１２でyesと判定するようにしても良い。

（ｂ）．前記加熱履歴処理（図２）では可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎは、可燃ガス低濃度領域の上限に設定していたが、可燃ガスコントロール濃度Ｌｃｏｎは可燃ガス低濃度領域よりも高く設定しても良く、可燃ガス低濃度領域の内部に設定しても良い。共に、可燃ガスの爆発限界濃度（ＬＥＬレベル）よりも低く設定されていれば良い。

（ｃ）．可燃ガスを発生する物体としては車両用内燃機関のキャニスタを挙げたが、これ以外の物体を加熱履歴処理する場合も、前記実施の形態１や上記（ａ）（ｂ）のごとく処理することにより、前記実施の形態１にて述べた効果を生じさせることができる。

（ｄ）．電磁バルブ８ｂはオン・オフ制御により、槽内への窒素ガスの流入量を調節していたが、バルブ開度制御により更に流入速度を調節して滑らかに流入量を制御しても良い。

実施の形態１の加熱装置の概略構成を表すブロック図。 実施の形態１の制御装置が実行する加熱履歴処理のフローチャート。 実施の形態１の制御装置が実行する制御選択処理のフローチャート。 実施の形態１の処理の一例を示すタイミングチャート。 実施の形態１の処理の一例を示すタイミングチャート。

符号の説明

２…加熱装置、４…キャニスタ、６…恒温槽、６ａ…加熱装置、６ｂ…温度センサ、６ｃ…ダクト、６ｄ…蓋、８…ガスボンベ、８ａ…窒素ガス供給経路、８ｂ…電磁バルブ、１０…酸素濃度測定装置、１２…可燃ガス濃度測定装置、１４…制御装置。

Claims (12)

1. 可燃ガスを発生する物体を槽内に配置して加熱履歴を与える際に、該槽内を不活性ガスの流入により防爆状態に維持する方法であって、
   前記物体の加熱初期においては、前記槽内の酸素濃度の測定値に基づき、前記槽内の酸素濃度を、酸素の爆発限界濃度よりも低く設定した酸素コントロール濃度以下となるように前記不活性ガスの流入量を制御する最少酸素濃度モードを実行し、
   前記槽内の可燃ガス濃度の測定値に基づき、前記槽内の可燃ガス濃度が、前記可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガス低濃度領域に入ると、前記最少酸素濃度モードを停止して、前記槽内の可燃ガス濃度を、前記可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガスコントロール濃度以下となるように前記不活性ガスの流入量を制御する爆発下限界モードに移行することを特徴とする防爆方法。
2. 請求項１において、前記爆発下限界モード時に、前記可燃ガスコントロール濃度以下となるようにコントロールすることが困難となった場合には前記最少酸素濃度モードを実行し、該最少酸素濃度モード時に前記槽内の可燃ガス濃度が前記可燃ガス低濃度領域に入ると前記爆発下限界モードに戻ることを特徴とする防爆方法。
3. 請求項２において、前記槽内の可燃ガス濃度が前記可燃ガスコントロール濃度を越えた状態が判定基準時間を継続した場合に、前記槽内の可燃ガス濃度を前記可燃ガスコントロール濃度以下となるようにコントロールすることが困難となった場合であるとすることを特徴とする防爆方法。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記可燃ガスコントロール濃度は、前記可燃ガス低濃度領域の上限の濃度に相当することを特徴とする防爆方法。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、前記最少酸素濃度モードは前記物体の加熱前から実行することを特徴とする防爆方法。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、前記物体は、車両用内燃機関に設置されるキャニスタであることを特徴とする防爆方法。
7. 可燃ガスを発生する物体を槽内に配置して加熱履歴を与える際に、該槽内を不活性ガスの流入により防爆状態に維持する装置であって、
   前記槽内の酸素濃度測定手段と、
   前記槽内の可燃ガス濃度測定手段と、
   流入量を調節して前記槽内へ前記不活性ガスを流入する不活性ガス流入手段と、
   前記物体の加熱初期において、前記酸素濃度測定手段による酸素濃度の測定値に基づき、前記槽内の酸素濃度を、酸素の爆発限界濃度よりも低く設定した酸素コントロール濃度以下となるように前記不活性ガス流入手段を制御する最少酸素濃度モード実行手段と、
   前記最少酸素濃度モード実行手段が前記不活性ガス流入手段を制御している期間にて、前記可燃ガス濃度測定手段による可燃ガス濃度の測定値に基づき、前記槽内の可燃ガス濃度が、前記可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガス低濃度領域に入ると、前記最少酸素濃度モード実行手段による前記不活性ガス流入手段に対する制御を停止させて、前記槽内の可燃ガス濃度を、前記可燃ガスの爆発限界濃度よりも低く設定した可燃ガスコントロール濃度以下となるように前記不活性ガス流入手段を制御する爆発下限界モード実行手段と、
   を備えたことを特徴とする防爆装置。
8. 請求項７において、前記爆発下限界モード実行手段が前記不活性ガス流入手段を制御している期間にて、前記可燃ガス濃度測定手段による可燃ガス濃度の測定値に基づき、前記爆発下限界モード実行手段では前記槽内の可燃ガス濃度を前記可燃ガスコントロール濃度以下にコントロールすることが困難であるか否かを判定する可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段と、
   前記可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段にて、前記槽内の可燃ガス濃度を前記可燃ガスコントロール濃度以下にコントロールすることが困難であると判定されている期間は、前記爆発下限界モード実行手段は前記不活性ガス流入手段に対する制御を一時的に中止して、前記最少酸素濃度モード実行手段による前記不活性ガス流入手段の制御を実行させることを特徴とする防爆装置。
9. 請求項８において、前記可燃ガス濃度コントロール困難性判定手段は、前記爆発下限界モード実行手段が前記不活性ガス流入手段を制御している期間にて、前記槽内の可燃ガス濃度が前記可燃ガスコントロール濃度を越えた状態が判定基準時間を継続した場合に、前記槽内の可燃ガス濃度を前記可燃ガスコントロール濃度以下にコントロールすることが困難となった場合であるとすることを特徴とする防爆装置。
10. 請求項７〜９のいずれかにおいて、前記可燃ガスコントロール濃度は、前記可燃ガス低濃度領域の上限の濃度に相当することを特徴とする防爆装置。
11. 請求項７〜１０のいずれかにおいて、前記最少酸素濃度モード実行手段は、前記物体の加熱前から起動されていることを特徴とする防爆装置。
12. 請求項７〜１１のいずれかにおいて、前記物体は、車両用内燃機関に設置されるキャニスタであることを特徴とする防爆装置。

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