ＰＭ発生方法
【課題】排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスであって、ＰＭが所望の（特定の）粒径分布を有するものを、安定して製造し供給するために好適な手段を提供すること。
【解決手段】空気の中に、軽油（燃料）を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、７５０℃以上、１０５０℃以下、の温度で燃焼させ、ガスの中に、特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法の提供による。
【解決手段】空気の中に、軽油（燃料）を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、７５０℃以上、１０５０℃以下、の温度で燃焼させ、ガスの中に、特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法の提供による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＰＦや触媒等を備えた排気ガス浄化装置を評価するために、ガス中にパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の内燃機関等から排出される排気ガス中の微粒子や有害物質は、人体、環境への影響が大きく、これらの大気への放出を防止する必要性が高まっている。特にディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ（ＰＭ））や窒素酸化物（ＮＯＸ）等は影響が甚大であり、それらにかかる規制は世界的に強化されている。
【０００３】
このような状況の下、ＰＭを除去するためのフィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ（ＤＰＦ））やＮＯＸを窒素と水に還元するため等に有用な触媒を備えた排気ガス浄化装置の研究・開発が進められ、現在では、高性能な浄化装置が市場に提供されるようになっている。
【０００４】
ところが、その排気ガス浄化装置を試験し、その性能や耐久性を、正確に高い精度で評価する手段は提案されていない、というのが現状である。又、このような技術に関連する先行文献も多くはない。
【０００５】
このような現状を打破すべく、先に、本願出願人は、特許文献１，２にかかる技術を開発し、これを開示している。これらにより、排気ガス浄化装置を評価するために、実際のディーゼルエンジン等から排出される排気ガスを十分に模擬した排気ガスを、安定的に供給することが可能になっている。尚、他の先行技術文献として、特許文献３を挙げることが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５５７１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５７０８号公報
【特許文献３】特開２００５−２１４７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、実際の排気ガスには、それを排出するディーゼルエンジン等の条件によって、ＰＭが特有な粒径分布を形成するものがある。そのため、あるディーゼルエンジンの排気ガスに対する排気ガス浄化装置の性能や耐久性を試験し、正確に高い精度で評価するために、ＰＭが所望の粒径分布を有する排気ガスを供給することが必要な場合がある。本願出願人の開示した特許文献１，２や上記特許文献３に係る技術は、このような要望に応えられているとはいえない。
【０００８】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスであって、ＰＭが所望の（特定の）粒径分布を有するものを、安定して製造し供給するために好適な手段を提供することである。研究が重ねられた結果、以下に示す手段により、上記課題を解決し得ることが見出された。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、先ず、本発明によれば、燃焼用空気の中に、軽油（燃料）を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、７５０℃以上、１０５０℃以下、の温度で燃焼させ、ガスの中に、特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法が提供される（第１のＰＭ発生方法という）。
【００１０】
又、本発明によれば、燃焼用空気の中に、軽油（燃料）を噴射し、燃焼させて、ガスの中にパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させる方法であって、噴射を、間欠で行い、燃焼させる温度を、７５０℃以上、１０５０℃以下、とし、空気過剰率λを変更することにより、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布を変更するＰＭ発生方法が提供される（第２のＰＭ発生方法という）。
【００１１】
本発明に係るＰＭ発生方法においては、空気過剰率λが、０．７以上、１．１以下、であり、パティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布におけるピーク値が、８０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るＰＭ発生方法においては、軽油は、日本国内で市販されているものを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るＰＭ発生方法によれば、空気過剰率λを変更することにより、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布を変更することが出来、空気過剰率λを特定することによって、ガスの中に特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させることが可能である。よって、排出するディーゼルエンジン等の条件によって、特有な粒径分布を形成することがあるという現実に対応することが出来、ディーゼルエンジンの排気ガスに対する排気ガス浄化装置の性能や耐久性を試験し、正確に高い精度で評価することが可能である。
【００１４】
例えば、実際のディーゼルエンジンから排出される排気ガス中のＰＭの粒径分布は、そのピーク値が８０μｍ以上１００μｍ以下である場合が多いが、このようなＰＭを含む排気ガスは、空気過剰率λを０．７以上１．１以下にすることで得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るＰＭ発生方法の実施に好適な装置の形態を示す上面図である。
【図２】図１に示される装置の側面図である。
【図３】図１におけるＰＰ断面を示す断面図である。
【図４】図２におけるＱＱ断面を示す断面図である。
【図５】図１に示される装置の内部を分解して表す斜視図である。
【図６】図４と同じ断面を示す図であり、筐体部を拡大し軽油噴射手段を簡略化して描いた断面図である。
【図７】本発明に係るＰＭ発生方法の効果を表す図であり、本発明に係るＰＭ発生方法で発生させた（ＰＭ含有ガス中の）ＰＭの粒径分布（左側の縦軸）と、実際のエンジン（６．６リッターディーゼルエンジン）から排出された排気ガス中のＰＭの粒径分布（右側の縦軸）と、を表すグラフである。
【図８】実施例の結果を示す図であり、ＰＭ含有ガス中のＰＭの粒径分布を示すグラフである。
【図９】フィルタ評価装置を模式的に現す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明に係る要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明に係る実施形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。
【００１７】
本発明に係るＰＭ発生方法は、燃焼用空気の中に、軽油（燃料）を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、７５０℃以上、１０５０℃以下、の温度で燃焼させ、ガスの中に、特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法（第１のＰＭ発生方法という）と、燃焼用空気の中に、軽油（燃料）を噴射し、燃焼させて、ガスの中にパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させる方法であって、噴射を、間欠で行い、燃焼させる温度を、７５０℃以上、１０５０℃以下、とし、空気過剰率λを変更することにより、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布を変更するＰＭ発生方法（第２のＰＭ発生方法という）で構成される。本明細書において、単に、本発明に係るＰＭ発生方法というとき、第１のＰＭ発生方法と第２のＰＭ発生方法の両方を指すものとする。
【００１８】
本発明に係るＰＭ発生方法は、ガスの中にＰＭを発生させる方法であり、換言すれば、本発明に係るＰＭ発生方法は、ＰＭを発生させたガス（ＰＭ含有ガス）を製造し供給する方法ということが出来る。
【００１９】
本発明は、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスであって、ＰＭが所望の（特定の）粒径分布を有するものを、安定して製造し供給するために、研究が重ねられた結果、空気過剰率λを変化させると、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布が変化することを見出して、完成したものである。この観点から、実質的には、第１のＰＭ発生方法と第２のＰＭ発生方法は、同一の発明ということが出来る。即ち、空気過剰率λを特定すれば、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）は特定の粒径分布を形成するし（第１のＰＭ発生方法）、空気過剰率λを変更すれば、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布も変更される。
【００２０】
図７に示されるように、本発明に係るＰＭ発生方法で発生させたＰＭの粒径分布（左側の縦軸）と、実際のエンジン（６．６リッターディーゼルエンジン、３０００ｒｐｍ、８０Ｎｍ）から排出された排気ガス中のＰＭの粒径分布（右側の縦軸）と、は概ね同じ粒径分布を表す。換言すれば、本発明に係るＰＭ発生方法は、実際のエンジンから排出される排気ガス中のＰＭと略同じ粒径分布を有するＰＭを発生させることが出来るものである。尚、図７において、ＳＧはＳｏｏｔＧｅｎｅｒａｔｅｒ（スート（ＰＭ）発生手段）を意味し、Ｅ／ＧはＥｎｇｉｎｅ（エンジン）を意味する。ＰＭは、有機溶媒可溶成分とスート（Ｓｏｏｔ）とサルフェートの３成分として検出されるものであり、通常、スートが主な成分である。図７のデータは、ＴＳＩ社製のパーティクルカウンタ３０２２とアナライザ３０９６によって測定されたものである。
【００２１】
ラムダ（λ）は、本明細書において、空気過剰率と表現される。これは、実際の空燃比が理論値から、どれだけ離れているかを示す割合であり、λ＝（供給される（燃焼用）空気の量）／（理論的に必要な（燃焼用）空気の量）で求められる。λ＜１であれば、（既述のように本明細書において空気過剰率λと呼ぶが、）空気不足であり、濃厚な混合気である。一方、λ＞１であれば、空気過剰であり、希薄な混合気である。
【００２２】
本発明に係るＰＭ発生方法において特定される燃料は軽油であるが、噴射を間欠で行うことが出来れば、液体及び気体のうちの何れか又は両方の燃料、例えば、重油、プロパン等であっても、本発明と同様の効果を得ることが出来るものと推定される。但し、重油の場合、粘性が大きく噴射し難いので、使用する装置に留意する必要がある。又、燃焼させる温度は、使用する燃料に合わせて調節する必要がある。
【００２３】
特許文献２に開示されたＰＭ発生装置は、本発明に係るＰＭ発生方法を実施するのに好適な装置である。そこで、以下、本発明に係るＰＭ発生方法の実施において、好適に使用することが出来るＰＭ発生装置について説明する。
【００２４】
図１〜図６は、ＰＭ発生装置の一例を示す図である。図１は上面図であり、図２は側面図であり、図３は図１におけるＰＰ断面を示す図であり、図４は図２におけるＱＱ断面を示す図である。又、図５は内部を分解して表す斜視図であり、図６は、軽油及び燃焼用空気の流れを説明するために図４において筐体部を拡大し軽油噴射手段を簡略化して描いた図である。
【００２５】
図１〜図６に示されるＰＭ発生装置１０は、軽油１３１を間欠で噴射する軽油噴射手段３と燃焼を生じる燃焼室１とを具備する装置である。ＰＭ発生装置１０は、燃焼用空気１３２を、空気入口１１３から燃焼室１へ、連続して供給するとともに、軽油１３１を、軽油噴射手段３によって、間欠で燃焼室１へ噴射することにより、軽油の混合気を生成し、この軽油の混合気が、燃焼室１において、燃焼用空気と接する側（外側）から燃焼するため、燃焼用空気と接しない側（内側）の軽油が燃焼用空気と遮断され、燃焼の熱によって蒸し焼き状態となり、排気ガスの中にＰＭが発生する装置である。即ち、ＰＭ発生装置１０は、ＰＭを発生させたガス（ＰＭ含有ガス１３３）を製造することが可能な装置である。
【００２６】
ＰＭ発生装置１０の軽油噴射手段３は、自らが噴射する軽油１３１の噴射方向（図６を参照）が、円筒状の外筒部６の中心軸方向（図５において横方向）に対し概ね直角であり、且つ、外筒部６の中心軸方向に垂直な断面（円形又は円輪形）の接線方向に傾くように、筐体部５に設けられる（図４及び図６を参照）。軽油噴射手段３としては、例えば、筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に、軽油１３１を間欠で噴射することが可能な電磁式インジェクタが採用される。
【００２７】
ＰＭ発生装置１０の燃焼室１は、分割面５３で２つに分割し内部を開くことが可能な筐体部５と、その筐体部５の円筒状部分５ａの中に収められた外筒部６、内筒部７、及び外筒部６を保持するリング４を有する。外筒部６は円筒状を呈し、筐体部５の円筒状部分５ａの中に、その筐体部５の円筒状部分５ａと同軸になるように組み込まれ、更に、円筒状の内筒部７が、外筒部６の中に、外筒部６と中心軸方向を同じくし且つ偏心して（図３及び図４を参照）、組み込まれている。又、燃焼室１の筐体部５には、温度測定器２３が取り付けられ、燃焼室１の壁内温度を測定可能となっている。温度測定器２３の先端は前板部８には接していない。温度測定器２３として好ましいものは熱電対である。
【００２８】
ＰＭ発生装置１０の燃焼室１では、円筒状の外筒部６は、燃焼用空気が供給される空気入口１１３と連通しており、円筒状の内筒部７は、空気入口１１３と直接連通しておらず、パイロットバーナ２に通じる火炎入口５１と連通している（図３を参照）。外筒部６、前板部８、及び後板部９の中心軸方向の長さは、筐体部５の円筒状部分５ａの内側における中心軸方向の長さＤ（図３を参照）に対し、９８％の大きさである。換言すれば、外筒部６、前板部８、及び後板部９の中心軸方向の長さと、筐体部５の円筒状部分５ａの軸方向の長さＤと、の比が９８：１００になっている。
【００２９】
筐体部５には、パイロットバーナ２に通じる火炎入口５１及びＰＭを発生させたガスを送出するガス出口５２が形成され、前板部８は、ガス出口５２に通じる開口８１を備え、筐体部５の円筒状部分５ａの中に組み込まれてガス出口５２側の端面を構成し、後板部９は、火炎入口５１に通じる開口９１を備え、筐体部５の円筒状部分５ａの中に組み込まれて火炎入口５１側の端面を構成する。ガス出口５２の径Ｃは、外筒部６の内径Ａに対し、２５％の大きさである（図３を参照）。換言すれば、ガス出口５２の径Ｃと、外筒部６の内径Ａと、の比Ｃ：Ａは、２５：１００になっている。燃焼室１では、前板部８と外筒部６とは一体化していないが、後板部９と内筒部７とは一体化している。又、リング４と筐体部５の間にはガスケット３０１が挿入され、後板部９と筐体部５の間には図示しない非膨張セラミックス繊維性マットが挿入されている。
【００３０】
燃焼室１において、外筒部６は、その周面に貫通孔６１を備えている。貫通孔６１は、円筒状の外筒部６の中心軸方向（図５において横方向）に３つの層を形成するように設けられ、各層毎に、円筒状の外筒部６の中心軸方向に垂直な断面の周上に、均等間隔で（中心角が９０°になるように）４つ配設されている。即ち、外筒部６には、合計で（３×４＝）１２の貫通孔６１が備わっている。外筒部６の貫通孔６１は、全て、外筒部６の中心軸方向に垂直な断面（円形又は円輪形）の接線方向（外筒部の周面の方向）に傾いて形成されており（図４を参照）、貫通孔６１が傾く結果、外筒部６の表面には楕円形の開口が形成される（図５を参照）。貫通孔６１の径Ｂは、外筒部６の内径Ａに対して７％の大きさである（図４を参照）。換言すれば、貫通孔６１の径Ｂと、外筒部６の内径Ａと、の比Ｂ：Ａは７：１００になっている。尚、貫通孔６１の径Ｂは、図４に示されるように、外筒部６の表面の楕円形の開口で定められるのではなく、貫通孔６１自体の中心軸方向に垂直な断面の直径として求められる。
【００３１】
一方、内筒部７は、その周面に貫通孔７１を備えている。貫通孔７１は、円筒状の内筒部７の中心軸方向（図５において横方向）に２つの層を形成するように設けられ、各層毎に、円筒状の内筒部７の中心軸方向に垂直な断面の周上に、均等間隔で（中心角が９０°になるように）４つ配設されている。即ち、内筒部７には、合計で（２×４＝）８の貫通孔７１が備わっている。内筒部７の貫通孔７１は、全て、傾いて形成されておらず、内筒部７の中心軸方向に垂直な断面（円形又は円輪形）の法線方向（周面から中心軸へ向けた方向）に向けて形成され（図４を参照）、その結果、内筒部７の表面には円形の開口が形成される（図５を参照）。
【００３２】
ＰＭ発生装置１０において、外筒部６は、燃焼用空気が供給される空気入口１１３と連通しており、円筒状の内筒部７は空気入口１１３とは、直接、連通しておらず、パイロットバーナ２（に通じる火炎入口５１）と連通している（図３を参照）。軽油噴射手段３によって筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に噴射された軽油１３１は、気化し、外筒部６の貫通孔６１を介して外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入され、燃焼する。このとき、軽油噴射手段３は、軽油１３１の噴射方向が既述の如く傾くように、筐体部５に設けられるから、軽油噴射手段３によって筐体部５と外筒部６との間の空間１０１へ噴射された軽油は、外筒部６の周面を廻りながら、外筒部６の貫通孔６１を介して、外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入される（図６を参照）。
【００３３】
空気入口１１３から筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に連続供給された燃焼用空気１３２は、外筒部６の周面を廻りながら、外筒部６の貫通孔６１を介して、外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入される（図６を参照）。そして、筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に、間欠で噴射された軽油１３１は、外筒部６の周面を廻りながら、外筒部６の貫通孔６１を介して、外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入され、燃焼用空気１３２と接する側（外側）が燃焼し、接しない側（内側）の軽油は、空気と遮断され、燃焼の熱によって蒸し焼き状態となり、ＰＭが発生し、ＰＭ含有ガス１３３となって、ガス出口５２から、排気ガス浄化装置等へ供給される。ＰＭ発生装置１０は、外筒部６、内筒部７、前板部８、後板部９は全て、インコネル材料で形成されたものであり、上記ＰＭを発生させる不完全な燃焼は、全てインコネル材料からなる部材で囲われた空間で生じる。空気入口１１３は、軽油噴射手段３の近傍に設けられており、装置のコンパクト化、メンテナンス性向上の観点から都合がよい構造になっている。
【００３４】
ＰＭ発生装置１０は、外筒部６、内筒部７、前板部８、後板部９を全て、インコネル材料で形成する代わりに、セラミック材料（窒化珪素）で形成されたものとすることも出来る。このようにセラミック材料（窒化珪素）で形成すると、ＰＭ発生装置１０の耐久性能が向上する。更に、セラミック材料は、金属材料に比べて熱変形が生じ難いため、熱変形に起因するＰＭ発生量の低下を防止することが出来るという利点がある。
【００３５】
ここで、図６に示された座標軸を用いて、ＰＭ発生装置１０における軽油噴射手段３及び貫通孔６１の位置、並びに外筒部６の中心軸に対し内筒部７の中心軸がずれる方向について説明する。図６における座標軸は、筐体部５の円筒状部分の中心軸方向に垂直な断面に、その中心軸を通り相互に直角をなすように設定されたＸ軸及びＹ軸からなるものである。
【００３６】
ＰＭ発生装置１０では、座標軸上において、筐体部５の円筒状部分の内壁がＹ＝＋１００に位置するとき、それに対し、軽油噴射手段３は、Ｙ＝＋６０の位置に、且つ、軽油の噴射方向がＸ軸に平行になるように、筐体部５に設けられている。外筒部６の貫通孔６１のうちの１つである貫通孔６１ａの設けられる位置は、Ｙ＝＋７０の位置である。そして、既述のように外筒部６と内筒部７とは偏心しているが、それは内筒部７の中心軸が外筒部６の中心軸より−Ｙ側にずれることによって実現されている。即ち、座標軸上で、軽油噴射手段３は＋Ｙ側に設けられ、それとは反対の−Ｙ側で、外筒部６と内筒部７とが偏心している。又、ＰＭ発生装置１０では、外筒部６の貫通孔６１のうちの１つである貫通孔６１ａと座標軸の原点Ｏと軽油噴射手段３とが形成する角度θは、２７°になっている。
【００３７】
図９に示されるフィルタ評価装置は、上記したＰＭ発生装置１０（図９では模式的に描かれている）と、収納室と、を具備し、それらが配管で接続されているものである。このフィルタ評価装置は、排気ガス浄化装置の主たる構成要素であるフィルタ（ＤＰＦ）が収納される収納室に、本発明に係るＰＭ発生方法で製造したＰＭ含有ガスを供給して、ＤＰＦ（フィルタ）を試験し、その性能や耐久性を正確に高い精度で評価し得る装置である。
【００３８】
ＰＭ発生装置１０の（ＰＭ含有ガスの）出口側（図９におけるＰＭ発生装置１０の左側）には、二次空気が流量調整弁を介して供給されており、その二次空気でＰＭ含有ガスを任意の比率に希釈することが可能である。又、ＰＭ発生装置１０へ送られる燃焼用空気１３２の流量を制御する流量調整弁が備わるとともに、軽油１３１の流量を測定する流量計が設けられている。
【００３９】
収納室は、ＤＰＦ（フィルタ）を収納する空間を有するものであり、ＤＰＦの入口側（図９における収納室の右側）に温度測定器として熱電対を備えている。又、ＤＰＦの入口と出口のＰＭ含有ガスを採取するために、プローブ及びそれに続く試料採取管が設けられ、それぞれにマスフローが設けられている。図示しない吸引ポンプによりプローブからＰＭ含有ガスを吸引することが可能である。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４１】
（実施例１）図１〜図６に示されるＰＭ発生装置１０を含む、図９に示されるフィルタ評価装置使用し、軽油として国内市販の軽油（ＪＩＳ規格２号、硫黄成分１０ｐｐｍ以下のもの）を用い、ＰＭ発生装置１０に備わる軽油噴射手段３による軽油の噴射圧力、開弁時間（軽油の噴射時間）、開弁周期（軽油の噴射周期）、デューティー比（Ｄｕｔｙ比）、空気過剰率λを、表１に示すように設定して、ＰＭ含有ガスを製造した。その際、予め、ＰＭ発生装置１０の燃焼室１の壁内温度を、プロパンガス燃料と燃焼用空気で燃焼させて、３５０〜４００℃に昇温し、その温度になった燃焼室１において、上記軽油を軽油噴射手段３（電磁インジェクタ）を用いて噴射し、燃焼させ、更に、７５０℃以上まで昇温することによって、ＰＭ含有ガスを製造し、そして、ＤＰＦ（フィルタ）へ供給した。その後、収納室（ＤＰＦ）の入口側から、プローブを通じて、ＰＭ含有ガスを吸引し、ＰＭの粒径分布を測定した。結果を、軽油使用量とともに、表１及び図８に示す。
【００４２】
尚、この実施例１（表１を参照）では、開弁周期を固定にしたが、開弁周期を固定せずに開弁時間で空気過剰率λを調整することも出来、そうしても、同じようなＰＭ含有ガスが得られる。但し、開弁時間による空気過剰率λへの調整量は小さく、開弁時間を調整する方が容易である。
【００４３】
［粒径分布］ＰＭ含有ガスを吸引し、ＴＳＩ社製の走査式モビリティーパーティクルサイザー（型番ＤＭＡ−３０８１）を用いて、粒径毎のＰＭの個数を求めた。
【００４４】
［空気過剰率λ］燃焼室に供給される軽油の量と燃焼用空気の１分間における流量から算出した。
【００４５】
［デューティー比］開弁時間と開弁周期との比であり、開弁時間／開弁周期で表される。弁の開くと軽油が噴射され、弁の閉じると軽油の噴射が停止される（噴射されない）。
【００４６】
（実施例２〜６）開弁時間及び開弁周期（デューティー比）、空気過剰率λを変更し、実施例１と同様にして、ＰＭ含有ガスを製造した。そして、そのＰＭ含有ガスを吸引して、粒径分布を測定した。結果を、軽油使用量とともに、表１及び図８に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
（考察）表１及び図８に示される結果より、空気過剰率λを変更することにより、ガスの中に発生するＰＭの粒径分布を変更することが出来ることがわかる。又、空気過剰率λを特定することによって、ガスの中に特定のピークを有する粒径分布のＰＭを発生させることが可能なことがわかる。
【００４９】
尚、軽油として国内市販ではないものを用いた場合は、上記実施例１〜６と同一の条件であっても、得られる結果は異なることが、確認されている。例えば、米国市販の軽油を使用すると、同じ空気過剰率λ＝０．９０の条件でも、（図８に示される結果と対比して理解されるように）粒径のピーク値は低くなり、４０〜６０ｎｍとなる。但し、空気過剰率λを変動させれば粒径分布が変化することに、変わりはない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係るＰＭ発生方法は、排気ガス中の微粒子を除去するフィルタや、排気ガス中の有害物質を分解するための触媒を備えた排気ガス浄化装置の、性能や耐久性の評価を行うために、好適に利用される。
【符号の説明】
【００５１】
１：燃焼室、２：パイロットバーナ、３：軽油噴射手段、５：筐体部、５ａ：（筐体部の）円筒状部分、６：外筒部、７：内筒部、８前板部、９：後板部、１０：ＰＭ発生装置、１１：火炎検知器、２３：温度測定器、５１：火炎入口、５２：（ＰＭを発生させた）ガス出口、５３：分割面、６１，６１ａ：貫通孔、７１：貫通孔、１１３：空気入口、１３２：燃焼用空気。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＰＦや触媒等を備えた排気ガス浄化装置を評価するために、ガス中にパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の内燃機関等から排出される排気ガス中の微粒子や有害物質は、人体、環境への影響が大きく、これらの大気への放出を防止する必要性が高まっている。特にディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ（ＰＭ））や窒素酸化物（ＮＯＸ）等は影響が甚大であり、それらにかかる規制は世界的に強化されている。
【０００３】
このような状況の下、ＰＭを除去するためのフィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ（ＤＰＦ））やＮＯＸを窒素と水に還元するため等に有用な触媒を備えた排気ガス浄化装置の研究・開発が進められ、現在では、高性能な浄化装置が市場に提供されるようになっている。
【０００４】
ところが、その排気ガス浄化装置を試験し、その性能や耐久性を、正確に高い精度で評価する手段は提案されていない、というのが現状である。又、このような技術に関連する先行文献も多くはない。
【０００５】
このような現状を打破すべく、先に、本願出願人は、特許文献１，２にかかる技術を開発し、これを開示している。これらにより、排気ガス浄化装置を評価するために、実際のディーゼルエンジン等から排出される排気ガスを十分に模擬した排気ガスを、安定的に供給することが可能になっている。尚、他の先行技術文献として、特許文献３を挙げることが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５５７１２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５７０８号公報
【特許文献３】特開２００５−２１４７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、実際の排気ガスには、それを排出するディーゼルエンジン等の条件によって、ＰＭが特有な粒径分布を形成するものがある。そのため、あるディーゼルエンジンの排気ガスに対する排気ガス浄化装置の性能や耐久性を試験し、正確に高い精度で評価するために、ＰＭが所望の粒径分布を有する排気ガスを供給することが必要な場合がある。本願出願人の開示した特許文献１，２や上記特許文献３に係る技術は、このような要望に応えられているとはいえない。
【０００８】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスであって、ＰＭが所望の（特定の）粒径分布を有するものを、安定して製造し供給するために好適な手段を提供することである。研究が重ねられた結果、以下に示す手段により、上記課題を解決し得ることが見出された。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、先ず、本発明によれば、燃焼用空気の中に、軽油（燃料）を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、７５０℃以上、１０５０℃以下、の温度で燃焼させ、ガスの中に、特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法が提供される（第１のＰＭ発生方法という）。
【００１０】
又、本発明によれば、燃焼用空気の中に、軽油（燃料）を噴射し、燃焼させて、ガスの中にパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させる方法であって、噴射を、間欠で行い、燃焼させる温度を、７５０℃以上、１０５０℃以下、とし、空気過剰率λを変更することにより、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布を変更するＰＭ発生方法が提供される（第２のＰＭ発生方法という）。
【００１１】
本発明に係るＰＭ発生方法においては、空気過剰率λが、０．７以上、１．１以下、であり、パティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布におけるピーク値が、８０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るＰＭ発生方法においては、軽油は、日本国内で市販されているものを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るＰＭ発生方法によれば、空気過剰率λを変更することにより、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布を変更することが出来、空気過剰率λを特定することによって、ガスの中に特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させることが可能である。よって、排出するディーゼルエンジン等の条件によって、特有な粒径分布を形成することがあるという現実に対応することが出来、ディーゼルエンジンの排気ガスに対する排気ガス浄化装置の性能や耐久性を試験し、正確に高い精度で評価することが可能である。
【００１４】
例えば、実際のディーゼルエンジンから排出される排気ガス中のＰＭの粒径分布は、そのピーク値が８０μｍ以上１００μｍ以下である場合が多いが、このようなＰＭを含む排気ガスは、空気過剰率λを０．７以上１．１以下にすることで得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るＰＭ発生方法の実施に好適な装置の形態を示す上面図である。
【図２】図１に示される装置の側面図である。
【図３】図１におけるＰＰ断面を示す断面図である。
【図４】図２におけるＱＱ断面を示す断面図である。
【図５】図１に示される装置の内部を分解して表す斜視図である。
【図６】図４と同じ断面を示す図であり、筐体部を拡大し軽油噴射手段を簡略化して描いた断面図である。
【図７】本発明に係るＰＭ発生方法の効果を表す図であり、本発明に係るＰＭ発生方法で発生させた（ＰＭ含有ガス中の）ＰＭの粒径分布（左側の縦軸）と、実際のエンジン（６．６リッターディーゼルエンジン）から排出された排気ガス中のＰＭの粒径分布（右側の縦軸）と、を表すグラフである。
【図８】実施例の結果を示す図であり、ＰＭ含有ガス中のＰＭの粒径分布を示すグラフである。
【図９】フィルタ評価装置を模式的に現す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明に係る要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明に係る実施形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。
【００１７】
本発明に係るＰＭ発生方法は、燃焼用空気の中に、軽油（燃料）を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、７５０℃以上、１０５０℃以下、の温度で燃焼させ、ガスの中に、特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法（第１のＰＭ発生方法という）と、燃焼用空気の中に、軽油（燃料）を噴射し、燃焼させて、ガスの中にパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させる方法であって、噴射を、間欠で行い、燃焼させる温度を、７５０℃以上、１０５０℃以下、とし、空気過剰率λを変更することにより、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布を変更するＰＭ発生方法（第２のＰＭ発生方法という）で構成される。本明細書において、単に、本発明に係るＰＭ発生方法というとき、第１のＰＭ発生方法と第２のＰＭ発生方法の両方を指すものとする。
【００１８】
本発明に係るＰＭ発生方法は、ガスの中にＰＭを発生させる方法であり、換言すれば、本発明に係るＰＭ発生方法は、ＰＭを発生させたガス（ＰＭ含有ガス）を製造し供給する方法ということが出来る。
【００１９】
本発明は、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスであって、ＰＭが所望の（特定の）粒径分布を有するものを、安定して製造し供給するために、研究が重ねられた結果、空気過剰率λを変化させると、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布が変化することを見出して、完成したものである。この観点から、実質的には、第１のＰＭ発生方法と第２のＰＭ発生方法は、同一の発明ということが出来る。即ち、空気過剰率λを特定すれば、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）は特定の粒径分布を形成するし（第１のＰＭ発生方法）、空気過剰率λを変更すれば、ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布も変更される。
【００２０】
図７に示されるように、本発明に係るＰＭ発生方法で発生させたＰＭの粒径分布（左側の縦軸）と、実際のエンジン（６．６リッターディーゼルエンジン、３０００ｒｐｍ、８０Ｎｍ）から排出された排気ガス中のＰＭの粒径分布（右側の縦軸）と、は概ね同じ粒径分布を表す。換言すれば、本発明に係るＰＭ発生方法は、実際のエンジンから排出される排気ガス中のＰＭと略同じ粒径分布を有するＰＭを発生させることが出来るものである。尚、図７において、ＳＧはＳｏｏｔＧｅｎｅｒａｔｅｒ（スート（ＰＭ）発生手段）を意味し、Ｅ／ＧはＥｎｇｉｎｅ（エンジン）を意味する。ＰＭは、有機溶媒可溶成分とスート（Ｓｏｏｔ）とサルフェートの３成分として検出されるものであり、通常、スートが主な成分である。図７のデータは、ＴＳＩ社製のパーティクルカウンタ３０２２とアナライザ３０９６によって測定されたものである。
【００２１】
ラムダ（λ）は、本明細書において、空気過剰率と表現される。これは、実際の空燃比が理論値から、どれだけ離れているかを示す割合であり、λ＝（供給される（燃焼用）空気の量）／（理論的に必要な（燃焼用）空気の量）で求められる。λ＜１であれば、（既述のように本明細書において空気過剰率λと呼ぶが、）空気不足であり、濃厚な混合気である。一方、λ＞１であれば、空気過剰であり、希薄な混合気である。
【００２２】
本発明に係るＰＭ発生方法において特定される燃料は軽油であるが、噴射を間欠で行うことが出来れば、液体及び気体のうちの何れか又は両方の燃料、例えば、重油、プロパン等であっても、本発明と同様の効果を得ることが出来るものと推定される。但し、重油の場合、粘性が大きく噴射し難いので、使用する装置に留意する必要がある。又、燃焼させる温度は、使用する燃料に合わせて調節する必要がある。
【００２３】
特許文献２に開示されたＰＭ発生装置は、本発明に係るＰＭ発生方法を実施するのに好適な装置である。そこで、以下、本発明に係るＰＭ発生方法の実施において、好適に使用することが出来るＰＭ発生装置について説明する。
【００２４】
図１〜図６は、ＰＭ発生装置の一例を示す図である。図１は上面図であり、図２は側面図であり、図３は図１におけるＰＰ断面を示す図であり、図４は図２におけるＱＱ断面を示す図である。又、図５は内部を分解して表す斜視図であり、図６は、軽油及び燃焼用空気の流れを説明するために図４において筐体部を拡大し軽油噴射手段を簡略化して描いた図である。
【００２５】
図１〜図６に示されるＰＭ発生装置１０は、軽油１３１を間欠で噴射する軽油噴射手段３と燃焼を生じる燃焼室１とを具備する装置である。ＰＭ発生装置１０は、燃焼用空気１３２を、空気入口１１３から燃焼室１へ、連続して供給するとともに、軽油１３１を、軽油噴射手段３によって、間欠で燃焼室１へ噴射することにより、軽油の混合気を生成し、この軽油の混合気が、燃焼室１において、燃焼用空気と接する側（外側）から燃焼するため、燃焼用空気と接しない側（内側）の軽油が燃焼用空気と遮断され、燃焼の熱によって蒸し焼き状態となり、排気ガスの中にＰＭが発生する装置である。即ち、ＰＭ発生装置１０は、ＰＭを発生させたガス（ＰＭ含有ガス１３３）を製造することが可能な装置である。
【００２６】
ＰＭ発生装置１０の軽油噴射手段３は、自らが噴射する軽油１３１の噴射方向（図６を参照）が、円筒状の外筒部６の中心軸方向（図５において横方向）に対し概ね直角であり、且つ、外筒部６の中心軸方向に垂直な断面（円形又は円輪形）の接線方向に傾くように、筐体部５に設けられる（図４及び図６を参照）。軽油噴射手段３としては、例えば、筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に、軽油１３１を間欠で噴射することが可能な電磁式インジェクタが採用される。
【００２７】
ＰＭ発生装置１０の燃焼室１は、分割面５３で２つに分割し内部を開くことが可能な筐体部５と、その筐体部５の円筒状部分５ａの中に収められた外筒部６、内筒部７、及び外筒部６を保持するリング４を有する。外筒部６は円筒状を呈し、筐体部５の円筒状部分５ａの中に、その筐体部５の円筒状部分５ａと同軸になるように組み込まれ、更に、円筒状の内筒部７が、外筒部６の中に、外筒部６と中心軸方向を同じくし且つ偏心して（図３及び図４を参照）、組み込まれている。又、燃焼室１の筐体部５には、温度測定器２３が取り付けられ、燃焼室１の壁内温度を測定可能となっている。温度測定器２３の先端は前板部８には接していない。温度測定器２３として好ましいものは熱電対である。
【００２８】
ＰＭ発生装置１０の燃焼室１では、円筒状の外筒部６は、燃焼用空気が供給される空気入口１１３と連通しており、円筒状の内筒部７は、空気入口１１３と直接連通しておらず、パイロットバーナ２に通じる火炎入口５１と連通している（図３を参照）。外筒部６、前板部８、及び後板部９の中心軸方向の長さは、筐体部５の円筒状部分５ａの内側における中心軸方向の長さＤ（図３を参照）に対し、９８％の大きさである。換言すれば、外筒部６、前板部８、及び後板部９の中心軸方向の長さと、筐体部５の円筒状部分５ａの軸方向の長さＤと、の比が９８：１００になっている。
【００２９】
筐体部５には、パイロットバーナ２に通じる火炎入口５１及びＰＭを発生させたガスを送出するガス出口５２が形成され、前板部８は、ガス出口５２に通じる開口８１を備え、筐体部５の円筒状部分５ａの中に組み込まれてガス出口５２側の端面を構成し、後板部９は、火炎入口５１に通じる開口９１を備え、筐体部５の円筒状部分５ａの中に組み込まれて火炎入口５１側の端面を構成する。ガス出口５２の径Ｃは、外筒部６の内径Ａに対し、２５％の大きさである（図３を参照）。換言すれば、ガス出口５２の径Ｃと、外筒部６の内径Ａと、の比Ｃ：Ａは、２５：１００になっている。燃焼室１では、前板部８と外筒部６とは一体化していないが、後板部９と内筒部７とは一体化している。又、リング４と筐体部５の間にはガスケット３０１が挿入され、後板部９と筐体部５の間には図示しない非膨張セラミックス繊維性マットが挿入されている。
【００３０】
燃焼室１において、外筒部６は、その周面に貫通孔６１を備えている。貫通孔６１は、円筒状の外筒部６の中心軸方向（図５において横方向）に３つの層を形成するように設けられ、各層毎に、円筒状の外筒部６の中心軸方向に垂直な断面の周上に、均等間隔で（中心角が９０°になるように）４つ配設されている。即ち、外筒部６には、合計で（３×４＝）１２の貫通孔６１が備わっている。外筒部６の貫通孔６１は、全て、外筒部６の中心軸方向に垂直な断面（円形又は円輪形）の接線方向（外筒部の周面の方向）に傾いて形成されており（図４を参照）、貫通孔６１が傾く結果、外筒部６の表面には楕円形の開口が形成される（図５を参照）。貫通孔６１の径Ｂは、外筒部６の内径Ａに対して７％の大きさである（図４を参照）。換言すれば、貫通孔６１の径Ｂと、外筒部６の内径Ａと、の比Ｂ：Ａは７：１００になっている。尚、貫通孔６１の径Ｂは、図４に示されるように、外筒部６の表面の楕円形の開口で定められるのではなく、貫通孔６１自体の中心軸方向に垂直な断面の直径として求められる。
【００３１】
一方、内筒部７は、その周面に貫通孔７１を備えている。貫通孔７１は、円筒状の内筒部７の中心軸方向（図５において横方向）に２つの層を形成するように設けられ、各層毎に、円筒状の内筒部７の中心軸方向に垂直な断面の周上に、均等間隔で（中心角が９０°になるように）４つ配設されている。即ち、内筒部７には、合計で（２×４＝）８の貫通孔７１が備わっている。内筒部７の貫通孔７１は、全て、傾いて形成されておらず、内筒部７の中心軸方向に垂直な断面（円形又は円輪形）の法線方向（周面から中心軸へ向けた方向）に向けて形成され（図４を参照）、その結果、内筒部７の表面には円形の開口が形成される（図５を参照）。
【００３２】
ＰＭ発生装置１０において、外筒部６は、燃焼用空気が供給される空気入口１１３と連通しており、円筒状の内筒部７は空気入口１１３とは、直接、連通しておらず、パイロットバーナ２（に通じる火炎入口５１）と連通している（図３を参照）。軽油噴射手段３によって筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に噴射された軽油１３１は、気化し、外筒部６の貫通孔６１を介して外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入され、燃焼する。このとき、軽油噴射手段３は、軽油１３１の噴射方向が既述の如く傾くように、筐体部５に設けられるから、軽油噴射手段３によって筐体部５と外筒部６との間の空間１０１へ噴射された軽油は、外筒部６の周面を廻りながら、外筒部６の貫通孔６１を介して、外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入される（図６を参照）。
【００３３】
空気入口１１３から筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に連続供給された燃焼用空気１３２は、外筒部６の周面を廻りながら、外筒部６の貫通孔６１を介して、外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入される（図６を参照）。そして、筐体部５と外筒部６との間の空間１０１に、間欠で噴射された軽油１３１は、外筒部６の周面を廻りながら、外筒部６の貫通孔６１を介して、外筒部６と内筒部７との間の空間１０２へ導入され、燃焼用空気１３２と接する側（外側）が燃焼し、接しない側（内側）の軽油は、空気と遮断され、燃焼の熱によって蒸し焼き状態となり、ＰＭが発生し、ＰＭ含有ガス１３３となって、ガス出口５２から、排気ガス浄化装置等へ供給される。ＰＭ発生装置１０は、外筒部６、内筒部７、前板部８、後板部９は全て、インコネル材料で形成されたものであり、上記ＰＭを発生させる不完全な燃焼は、全てインコネル材料からなる部材で囲われた空間で生じる。空気入口１１３は、軽油噴射手段３の近傍に設けられており、装置のコンパクト化、メンテナンス性向上の観点から都合がよい構造になっている。
【００３４】
ＰＭ発生装置１０は、外筒部６、内筒部７、前板部８、後板部９を全て、インコネル材料で形成する代わりに、セラミック材料（窒化珪素）で形成されたものとすることも出来る。このようにセラミック材料（窒化珪素）で形成すると、ＰＭ発生装置１０の耐久性能が向上する。更に、セラミック材料は、金属材料に比べて熱変形が生じ難いため、熱変形に起因するＰＭ発生量の低下を防止することが出来るという利点がある。
【００３５】
ここで、図６に示された座標軸を用いて、ＰＭ発生装置１０における軽油噴射手段３及び貫通孔６１の位置、並びに外筒部６の中心軸に対し内筒部７の中心軸がずれる方向について説明する。図６における座標軸は、筐体部５の円筒状部分の中心軸方向に垂直な断面に、その中心軸を通り相互に直角をなすように設定されたＸ軸及びＹ軸からなるものである。
【００３６】
ＰＭ発生装置１０では、座標軸上において、筐体部５の円筒状部分の内壁がＹ＝＋１００に位置するとき、それに対し、軽油噴射手段３は、Ｙ＝＋６０の位置に、且つ、軽油の噴射方向がＸ軸に平行になるように、筐体部５に設けられている。外筒部６の貫通孔６１のうちの１つである貫通孔６１ａの設けられる位置は、Ｙ＝＋７０の位置である。そして、既述のように外筒部６と内筒部７とは偏心しているが、それは内筒部７の中心軸が外筒部６の中心軸より−Ｙ側にずれることによって実現されている。即ち、座標軸上で、軽油噴射手段３は＋Ｙ側に設けられ、それとは反対の−Ｙ側で、外筒部６と内筒部７とが偏心している。又、ＰＭ発生装置１０では、外筒部６の貫通孔６１のうちの１つである貫通孔６１ａと座標軸の原点Ｏと軽油噴射手段３とが形成する角度θは、２７°になっている。
【００３７】
図９に示されるフィルタ評価装置は、上記したＰＭ発生装置１０（図９では模式的に描かれている）と、収納室と、を具備し、それらが配管で接続されているものである。このフィルタ評価装置は、排気ガス浄化装置の主たる構成要素であるフィルタ（ＤＰＦ）が収納される収納室に、本発明に係るＰＭ発生方法で製造したＰＭ含有ガスを供給して、ＤＰＦ（フィルタ）を試験し、その性能や耐久性を正確に高い精度で評価し得る装置である。
【００３８】
ＰＭ発生装置１０の（ＰＭ含有ガスの）出口側（図９におけるＰＭ発生装置１０の左側）には、二次空気が流量調整弁を介して供給されており、その二次空気でＰＭ含有ガスを任意の比率に希釈することが可能である。又、ＰＭ発生装置１０へ送られる燃焼用空気１３２の流量を制御する流量調整弁が備わるとともに、軽油１３１の流量を測定する流量計が設けられている。
【００３９】
収納室は、ＤＰＦ（フィルタ）を収納する空間を有するものであり、ＤＰＦの入口側（図９における収納室の右側）に温度測定器として熱電対を備えている。又、ＤＰＦの入口と出口のＰＭ含有ガスを採取するために、プローブ及びそれに続く試料採取管が設けられ、それぞれにマスフローが設けられている。図示しない吸引ポンプによりプローブからＰＭ含有ガスを吸引することが可能である。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４１】
（実施例１）図１〜図６に示されるＰＭ発生装置１０を含む、図９に示されるフィルタ評価装置使用し、軽油として国内市販の軽油（ＪＩＳ規格２号、硫黄成分１０ｐｐｍ以下のもの）を用い、ＰＭ発生装置１０に備わる軽油噴射手段３による軽油の噴射圧力、開弁時間（軽油の噴射時間）、開弁周期（軽油の噴射周期）、デューティー比（Ｄｕｔｙ比）、空気過剰率λを、表１に示すように設定して、ＰＭ含有ガスを製造した。その際、予め、ＰＭ発生装置１０の燃焼室１の壁内温度を、プロパンガス燃料と燃焼用空気で燃焼させて、３５０〜４００℃に昇温し、その温度になった燃焼室１において、上記軽油を軽油噴射手段３（電磁インジェクタ）を用いて噴射し、燃焼させ、更に、７５０℃以上まで昇温することによって、ＰＭ含有ガスを製造し、そして、ＤＰＦ（フィルタ）へ供給した。その後、収納室（ＤＰＦ）の入口側から、プローブを通じて、ＰＭ含有ガスを吸引し、ＰＭの粒径分布を測定した。結果を、軽油使用量とともに、表１及び図８に示す。
【００４２】
尚、この実施例１（表１を参照）では、開弁周期を固定にしたが、開弁周期を固定せずに開弁時間で空気過剰率λを調整することも出来、そうしても、同じようなＰＭ含有ガスが得られる。但し、開弁時間による空気過剰率λへの調整量は小さく、開弁時間を調整する方が容易である。
【００４３】
［粒径分布］ＰＭ含有ガスを吸引し、ＴＳＩ社製の走査式モビリティーパーティクルサイザー（型番ＤＭＡ−３０８１）を用いて、粒径毎のＰＭの個数を求めた。
【００４４】
［空気過剰率λ］燃焼室に供給される軽油の量と燃焼用空気の１分間における流量から算出した。
【００４５】
［デューティー比］開弁時間と開弁周期との比であり、開弁時間／開弁周期で表される。弁の開くと軽油が噴射され、弁の閉じると軽油の噴射が停止される（噴射されない）。
【００４６】
（実施例２〜６）開弁時間及び開弁周期（デューティー比）、空気過剰率λを変更し、実施例１と同様にして、ＰＭ含有ガスを製造した。そして、そのＰＭ含有ガスを吸引して、粒径分布を測定した。結果を、軽油使用量とともに、表１及び図８に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
（考察）表１及び図８に示される結果より、空気過剰率λを変更することにより、ガスの中に発生するＰＭの粒径分布を変更することが出来ることがわかる。又、空気過剰率λを特定することによって、ガスの中に特定のピークを有する粒径分布のＰＭを発生させることが可能なことがわかる。
【００４９】
尚、軽油として国内市販ではないものを用いた場合は、上記実施例１〜６と同一の条件であっても、得られる結果は異なることが、確認されている。例えば、米国市販の軽油を使用すると、同じ空気過剰率λ＝０．９０の条件でも、（図８に示される結果と対比して理解されるように）粒径のピーク値は低くなり、４０〜６０ｎｍとなる。但し、空気過剰率λを変動させれば粒径分布が変化することに、変わりはない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係るＰＭ発生方法は、排気ガス中の微粒子を除去するフィルタや、排気ガス中の有害物質を分解するための触媒を備えた排気ガス浄化装置の、性能や耐久性の評価を行うために、好適に利用される。
【符号の説明】
【００５１】
１：燃焼室、２：パイロットバーナ、３：軽油噴射手段、５：筐体部、５ａ：（筐体部の）円筒状部分、６：外筒部、７：内筒部、８前板部、９：後板部、１０：ＰＭ発生装置、１１：火炎検知器、２３：温度測定器、５１：火炎入口、５２：（ＰＭを発生させた）ガス出口、５３：分割面、６１，６１ａ：貫通孔、７１：貫通孔、１１３：空気入口、１３２：燃焼用空気。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用空気の中に、軽油を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、７５０℃以上、１０５０℃以下、の温度で燃焼させ、ガスの中に、特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法。
【請求項２】
燃焼用空気の中に、軽油を噴射し、燃焼させて、ガスの中にパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させる方法であって、
前記噴射を、間欠で行い、
前記燃焼させる温度を、７５０℃以上、１０５０℃以下、とし、
空気過剰率λを変更することにより、前記ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布を変更するＰＭ発生方法。
【請求項３】
前記空気過剰率λが、０．７以上、１．１以下、であり、
前記パティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布におけるピーク値が、８０μｍ以上、１００μｍ以下である請求項１又は２に記載のＰＭ発生方法。
【請求項１】
燃焼用空気の中に、軽油を、空気過剰率λを特定して、間欠で噴射し、７５０℃以上、１０５０℃以下、の温度で燃焼させ、ガスの中に、特定の粒径分布からなるパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させるＰＭ発生方法。
【請求項２】
燃焼用空気の中に、軽油を噴射し、燃焼させて、ガスの中にパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させる方法であって、
前記噴射を、間欠で行い、
前記燃焼させる温度を、７５０℃以上、１０５０℃以下、とし、
空気過剰率λを変更することにより、前記ガスの中に発生するパティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布を変更するＰＭ発生方法。
【請求項３】
前記空気過剰率λが、０．７以上、１．１以下、であり、
前記パティキュレートマター（ＰＭ）の粒径分布におけるピーク値が、８０μｍ以上、１００μｍ以下である請求項１又は２に記載のＰＭ発生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２２３８７７（Ｐ２０１０−２２３８７７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７３８８７（Ｐ２００９−７３８８７）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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