(57)【要約】ジェット燃料の熱酸化特性は、「航空機タービン燃料の熱酸化安定性のための標準試験法」によって評価される。この試験法は、運転時にジェット燃料が遭遇する熱ストレスの条件を模擬し、多くの場合、リグとして知られる実験装置によって行われる。リグは、スリーブ及びその内部に配置される加熱管を備えた測定部を備える。更に、リグは、燃料サンプルを測定部に運ぶポンプシステムを含み、ポンプシステムは、測定部を通過する燃料の流れが変動しないように最適化する一対のシリンジ構成を備える。最終的に、リグは、バスバーを冷却し、加熱管内の適切な熱プロファイルを維持するための冷却システムを含み、冷却システムはそれぞれのバスバーの温度を個別に制御する機能を提供する。
2021504250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブ内に加熱管を配置するためのゲージであって、前記ゲージは、第１及び第２の端部を有する本体と、前記第１の端部から前記本体内部に向かって所定の長さで延在する穴とを備え、前記穴は、前記スリーブの開口した端部を受け入れる寸法の直径を有し、前記加熱管は、縮径部を挟んだ一対の肩部を備え、前記一対の肩部は、リップ部から前記縮径部に対して遠ざかる向きに延在し、前記一方の肩部は、前記スリーブの出口に近接して前記リップ部が配置されるように、前記スリーブを通って前記穴の前記長さ方向へと延在することを特徴とする、ゲージ。
【請求項２】
請求項１に記載のゲージであって、前記ゲージの前記穴は、前記本体よりも短い所定の長さで前記第１の端部から延在することを特徴とする、ゲージ。
【請求項３】
請求項１に記載のゲージであって、前記第１の端部から前記長さに等しい距離だけ離れた位置で前記穴に沿って放射状に配置された肩部を備えることを特徴とする、ゲージ。
【請求項４】
請求項３に記載のゲージであって、前記穴は、前記本体の前記第１の端部から前記第２の端部まで延在することを特徴とする、ゲージ。
【請求項５】
請求項１に記載のゲージであって、前記本体の前記第１の端部に近接する前記穴の一部にねじが切られていることを特徴とする、ゲージ。
【請求項６】
燃料サンプルを自動的に曝気するためのシステムであって、前記システムは、空気流を促進するためのポンプと、前記空気流を測定する流量計と、前記空気流が注入されるサンプル容器とを備え、前記ポンプは、前記流量計に関連付けられ、制御ループを介して自動的に前記空気流を一定流量に維持するコントローラを備えることを特徴とする、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、前記空気流から水分を除去する空気乾燥剤を更に備えることを特徴とする、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムであって、前記空気乾燥剤を通過する前記空気流をサンプリングするように配置された湿度センサを更に備えることを特徴とする、システム。
【請求項９】
請求項６のシステムであって、前記サンプル容器は、前記サンプル容器中に配置された拡散器を更に備えることを特徴とする、システム。
【請求項１０】
請求項６に記載のシステムであって、前記一定流量は、毎分１．５リットルであることを特徴とする、システム。
【請求項１１】
請求項６に記載のシステムであって、前記ポンプを通過する前に前記空気流を濾過するフィルタを更に備えることを特徴とする、システム。
【請求項１２】
熱酸化リグを通して燃料サンプルを運ぶためのポンプシステムにおいて、前記ポンプシステムは、
第１及び第２のシリンジ組立体であって、それぞれのシリンジ組立体は、前記燃料サンプルを保持するための容積を画成する中空のバレルと、前記バレルの上端に配置された先端部と、前記バレルの下端に配置された開口した端部とを有し、それぞれのシリンジ組立体は入口弁と出口弁とを有す、第１及び第２のシリンジ組立体と、
それぞれが前記一方のバレルの容積の内部を滑動するように配置された一対のピストンであって、それぞれのピストンは、前記バレルの前記開口した端部を通って前記容積内に延在し、前記バレルの前記開口した端部に対して前記容積を密閉するように前記中空のバレルの内壁に接するヘッド部に連結された軸を有す、一対のピストンと、
一対のモータであって、前記それぞれのモータは前記一方のピストンに係合され、前記燃料サンプルの流量が一定に保たれるように独立して制御され、前記それぞれのモータは、前記ピストンが同時に加速及び減速するように、該当するピストンのストロークを制御する、一対のモータと、を備えることを特徴とする、ポンプシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のポンプシステムであって、前記第１のシリンジ組立体の前記入口弁及び前記第２のシリンジ組立体の前記入口弁の両方に送り込むための共通の入口ラインを更に備えることを特徴とする、ポンプシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のポンプシステムであって、前記共通入口ラインは、前記燃料サンプルを保持するサンプル容器に接続されることを特徴とする、ポンプシステム。
【請求項１５】
請求項１２に記載のポンプシステムであって、前記第１のシリンジ組立体の前記出口弁及び前記第２のシリンジ組立体の前記出口弁の両方から受け入れるための共通の出口ラインを更に備えることを特徴とする、ポンプシステム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のポンプシステムであって、前記燃料サンプルは、一定の流量で前記共通出口ラインを通って運ばれることを特徴とする、ポンプシステム。
【請求項１７】
請求項１２に記載のポンプシステムであって、前記ポンプシステムは更に一対のボールねじ変速機を備え、前記それぞれのボールねじ変速機は、該当する前記モータと前記ピストンとの間に挿入されることを特徴とする、ポンプシステム。
【請求項１８】
バスバーの温度を個別に制御して、熱酸化リグ内の加熱管の熱プロファイルを改善するための温度システムにおいて、前記温度システムは、
前記バスバーを前記熱酸化リグに固定する前記バスバーの基部に近接して配置されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクと前記バスバーの前記基部との間に介在する冷却素子と、
強制対流装置と、
加熱管に近接して基部と反対側のバスバーの端部に配置される熱電対であって、前記バスバーの前記温度を測定する、熱電対と、
前記冷却素子及び前記強制対流装置に関連するコントローラであって、前記熱電対によって測定された前記温度に基づいて、前記冷却素子及び前記強制対流装置を制御するコントローラと、を備えることを特徴とする、温度システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の温度システムであって、前記バスバーは、ヒートパイプを受け入れる前記基部から延在する穴を含むことを特徴とする、温度システム。
【請求項２０】
加熱管を熱酸化リグのバスバーに固定するためのクランプシステムにおいて、前記クランプシステムは、
前記バスバーの端部に向かって延在し、前記バスバーの内面で終端する穴と、
前記バスバーの前記内面から前記端部まで延在する一対の突起であって、前記穴と共に延在する間隙を画成する突起と、
前記間隙内で軸方向に滑動するように配置されたプレートと、
前記穴内に配置され前記プレートに係合されたねじと、を備え、
前記ねじを回転させることで前記プレートが前記軸方向に平行移動することを特徴とする、クランプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ジェット燃料熱酸化試験に関し、より詳細には、精度、効率、及び信頼性を向上させるためにジェット燃料熱酸化試験リグと共に使用され得る装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２０１７年１１月２９日に出願された米国特許出願第１５／８２６，２７２号の優先権を主張するＰＣＴ国際出願であり、その全体が参照により本願に組み込まれる。
【０００３】
現代のジェットエンジンシステムは、ジェット燃料で稼働するガスタービンエンジンで構成される。通常の運転条件の下では、ジェット燃料は、燃料ノズル、燃料ノズル支持機構、熱交換器などのガスタービンエンジンの高温になる構成部品又は部分によって加熱される。現代のジェットエンジンシステムでは、ジェット燃料のヒートシンクとしての能力を活用して、油圧システム、電子システム、及び潤滑システムなどの様々な航空機システムの冷却が行われている。しかしながら、熱管理、ひいてはジェットエンジンシステム及び機体の性能は、（ｉ）燃料システム冷却装置を作動させることと、空冷式を採用することによる性能、コスト、及び重量が犠牲になることとの微妙なバランス、又は（ｉｉ）システムを可能な限り高温で運転することと、許容できない熱の蓄積速度に関連した問題を引き起こすこととの微妙なバランスの上に成立している。従って、技術者は往々にして、現在利用可能な燃料の熱安定性を最大限に活用できるようにジェットエンジンシステムを設計する。
【０００４】
エンジンシステム全体の性能が向上し、機体とエンジンの熱負荷が増加する傾向と、同時に燃料消費量を削減する傾向とによって、燃料システムの温度はさらなる上昇を強いられている。従って、多くの現代の高性能ジェットエンジンシステムは、熱ストレスにさらされた燃料を使用している。しかしながら、高温では、熱ストレスにさらされたジェット燃料中の安定性の低い種が酸化反応を起こして、ゴム質状、膠状、粒状、及びコークス状の堆積物を生成する可能性がある。その結果、フィルタの詰まり、熱交換器の効率の低下、制御ユニットの滑動する構成部品の固着やヒステリシス、インジェクタの汚れ、噴霧パターンの歪みなど、様々な問題を引き起こす可能性がある。例えば、熱ストレスにさらされたジェット燃料の酸化は、エンジン燃料ノズルを閉塞する堆積物又は粒子を発生させ、それにより、歪んだ燃料噴霧パターンによるエンジン高温部、特に燃焼器領域への損傷を引き起こし得る。従って、ジェット燃料の熱安定性は、現代のガスタービンエンジンの最適な性能を実現するために重要である。
【０００５】
ジェット燃料の熱酸化を評価するための現在の規格は、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（「ＡＳＴＭインターナショナル」）によって制定された「航空機タービン燃料の熱酸化安定性のための標準試験法」で、Ｄ３２４１、ＩＰ３２３の番号が付与されている。この試験法は、作動中にジェット燃料がさらされる熱ストレス状態を模擬するもので、１９７０年代初頭に開発されたにもかかわらず、ジェット燃料の熱安定性を評価するための最良の方法であり続けている。より具体的には、Ｄ３２４１の試験法には、ジェット燃料が分解生成物を燃料システム内に堆積させる傾向を評価するための手順が定められている。Ｄ３２４１の試験法は、２つのフェーズで実行される。第１のフェーズは飛行機のエンジンの作動中に引き起こされる燃料状態を模擬し、第２のフェーズは第１のフェーズ中に形成される熱酸化堆積物を定量化する。
【０００６】
それ以来、Ｄ３２４１の試験法を容易にするために、リグとして知られている様々な実験装置が開発されてきた。これらのリグは、実際のエンジンの作動中に遭遇する状態を模擬した状態の下で、ジェット燃料をサンプリングするためのアルミニウム製の加熱管を備える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらのリグは使用が難しく、測定部の内部に加熱管を取り付けたり、ジェット燃料のサンプルを準備したりするときに、かなりの専門知識が必要となる。更に、これらの既存のリグは、燃料サンプルを測定部に運ぶためのポンプシステムを含むが、往々にして漏れ、流量のばらつき、流れの微小な断続を生じ、運転と維持の金銭的負担が高い。加えて、これらの既存のリグには、試験結果とその再現性に影響を及ぼす旧式の温度制御システムが備えられている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示によれば、加熱管をスリーブ内に配置するためのゲージが提供される。ゲージは、第１及び第２の端部を有する本体と、第１の端部から本体内部に向かって所定の長さで延在する穴とを含んでよく、穴は、スリーブの開口した端部を受け入れる寸法の直径を有し、加熱管は、縮径部を挟んだ一対の肩部を含む。一対の肩部は、リップ部から縮径部に対して遠ざかる向きに延在するが、一方の肩部は、スリーブの出口に近接してリップ部が配置されるように、スリーブを通って穴の長さ方向へと延在する。
【０００９】
実施例によっては、ゲージの穴は、本体よりも短い所定の長さで第１の端部から延在してもよい。実施例によっては、本体の第１の端部に近接した穴の一部にねじを切ってもよい。
【００１０】
実施例によっては、ゲージは、第１の端部から長さに等しい距離だけ離れた位置で穴に沿って放射状に配置された肩部を更に含んでもよい。そうした例では、穴は、本体の第１の端部から第２の端部まで延在してもよい。
【００１１】
又、本開示によれば、燃料サンプルを自動的に曝気するためのシステムが提供される。システムは、空気流を促進するためのポンプ、空気流を測定する流量計、及び空気流が注入されるサンプル容器を含んでもよく、ポンプは更に、流量計に関連付けられ、制御ループを介して自動的に空気流を一定流量に維持するコントローラを備える。
【００１２】
実施例によっては、一定流量は１．５リットル／分である。実施例によっては、サンプル容器は、その内部に配置された拡散器を更に含み得る。実施例によっては、システムは、ポンプを通過する前に空気流を濾過するフィルタを更に含んでもよい。
【００１３】
実施例によっては、システムは、空気流から水分を除去する空気乾燥剤を更に含んでもよい。そうした例では、システムは、空気乾燥剤を通過する空気流をサンプリングするように配置された湿度センサを更に含み得る。
【００１４】
又、本開示によれば、熱酸化リグを通して燃料サンプルを運ぶためのポンプシステムが提供される。ポンプシステムは、第１及び第２のシリンジ組立体を含んでもよく、各シリンジ組立体は、燃料サンプルを保持するための容積を画成する中空のバレル、バレルの上端に配置された先端部、下端に配置された開口した端部を有し、各シリンジ組立体は入口弁と出口弁を有する。ポンプシステムは又、それぞれが一方のバレル容積の内部を滑動するように配置された一対のピストンを含んでもよく、各ピストンは、バレルの開口した端部を通って容積内に延在し、バレルの開口した端部に対して容積を密閉するように中空のバレルの内壁に接するヘッド部に連結された軸を有する。更に、ポンプシステムは一対のモータを含んでもよく、それぞれのモータは一方のピストンに係合され、燃料サンプルの流量が一定に保たれるように独立して制御され、それぞれのモータは、それぞれのピストンが同時に加速及び減速するように、それぞれのピストンのストロークを制御する。
【００１５】
実施例によっては、ポンプシステムは、第１のシリンジ組立体の入口弁及び第２のシリンジ組立体の入口弁の両方に送り込むための共通の入口ラインを更に含んでもよい。これらの例では、共通の入口ラインは、燃料サンプルを保持するサンプル容器に接続されてもよい。
【００１６】
実施例によっては、ポンプシステムは、第１のシリンジ組立体の出口弁及び第２のシリンジ組立体の出口弁の両方から受け入れるための共通の出口ラインを更に含んでもよい。これらの例では、燃料サンプルは、一定の流量で共通の出口ラインを通って運ばれてもよい。
【００１７】
実施例によっては、ポンプシステムは、一対のボールねじ変速機を更に含んでもよく、それぞれのボールねじ変速機は、それぞれのモータとピストンとの間に挿入される。
【００１８】
又、本開示によれば、バスバーの温度を個別に制御して、熱酸化リグ内の加熱管の熱プロファイルを改善するための温度システムが提供される。温度システムは、バスバーを熱酸化リグに固定するバスバーの基部に近接して配置されたヒートシンクを含んでもよい。温度システムは又、ヒートシンクとバスバーの基部との間に介在する冷却素子を含んでもよい。温度システムは又、強制対流装置を含んでもよい。温度システムは又、加熱管に近接して基部と反対側のバスバーの端部に配置された熱電対を含んでもよく、熱電対はバスバーの温度を測定する。温度システムは又、冷却素子及び強制対流装置に関連するコントローラを含んでもよく、コントローラは、熱電対によって測定された温度に基づいて、冷却素子及び強制対流装置を制御する。実施例によっては、バスバーは、ヒートパイプを受け入れる基部から延在する穴を含んでもよい。
【００１９】
更に、本開示によれば、加熱管を熱酸化リグのバスバーに固定するためのクランプシステムが提供される。クランプシステムは、バスバーの端部に向かって延在しバスバーの内面で終端する穴を含んでもよい。クランプシステムは又、バスバーの内面から端部まで延在する一対の突起を含んでもよく、突起は穴と共に延在する間隙を画成する。クランプシステムは又、間隙内で軸方向に滑動するように配置されたプレートと、穴内に配置されプレートに係合されたねじとを含んでもよく、ねじの回転はプレートの軸方向の変位に変換される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
以下の図は、本開示の特定の態様を例示するために掲載されたものであり、排他的な実施形態として見なされるべきではない。開示された主題は、本開示の範囲から逸脱することなく、形態及び機能において相応の修正、変更、組み合わせ、及び同等物の採用が可能である。
【００２１】
【図１】図１Ａは、本開示の原理を組み込み得る例示的なリグの斜視図である。図１Ｂは、本開示の原理を組み込み得る例示的な測定部を示した、図１Ａの例示的なリグの詳細な斜視図である。
【図２】図２は、図１Ｂのリグで利用される分解された測定部の側面図である。
【図３】図３Ａは、図１Ｂの測定部で利用されるスリーブ及び加熱管組立体の詳細な側面図であり、加熱管がスリーブ内に配置されているときの燃料の出口を示す。図３Ｂは、図３Ａの燃料の出口の断面の側面図である。
【図４】図４Ａ、４Ｂは、図３Ａのスリーブ及び加熱管組立体の側面図であり、加熱管をスリーブ内に配置するためのゲージの使用方法を示す。図４Ｃは、図４Ａ及び４Ｂのゲージの断面の側面図であり、加熱管をスリーブ内に配置するために使用され得る。
【図５】図５は、燃料サンプルを曝気するために利用される、図１Ａのリグの様々な機能を示す概略図である。
【図６】図６Ａは、手動による燃料サンプル曝気手順の例示的な作動を示す図である。図６Ｂは、自動による燃料サンプル曝気手順の例示的な作動を示す図である。
【図７】図７は、一対のシリンジ構成を有するポンプシステムの例示的な作動を示す概略図である。
【図８】図８は、図１Ａのリグで利用される加熱システムの作動を示す図である。
【図９】図９Ａは、図１Ａのリグで利用されるバスバー冷却システムの作動を示す図である。図９Ｂは、図９Ａのバスバー冷却システムの概略図である。
【図１０】図１０は、個々のバスバーを独立して制御するバスバー冷却システムの例示的な作動を示す概略図である。
【図１１】図１１Ａは、例えば図１Ｂの下側のバスバーにおいて、スリーブ及び加熱管組立体をバスバーに固定するために利用され得るクランプシステムを示す概略図である。図１１Ｂは、スリーブ及び加熱管組立体をバスバーに固定するために利用され得る代替のクランプシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書に記載される実施形態は、リグ測定部のスリーブ内に加熱管を配置するための位置決めゲージを提供する。本明細書に記載される他の実施形態は、自動空気流制御を用いて燃料サンプルの自動曝気を提供する空気制御システムを提供する。更に、本明細書に記載される実施形態は、一対のシリンジ構成を有するポンプシステムを提供する。加えて、本明細書に記載される実施形態は、個々のバスバーを独立して制御する冷却システムを提供する。
【００２３】
ＡＳＴＭインターナショナルのジェット燃料の熱酸化試験（Ｄ３２４１、ＩＰ３２３）の標準試験法（以下、「試験法」という）は、２つのフェーズで実行される。第１のフェーズは飛行機のエンジンの作動中に引き起こされる燃料状態を模擬し、第２のフェーズは第１のフェーズ中に形成される熱酸化堆積物を定量化する。技術者は、作動中のガスタービンエンジンの燃料システムに生じる状態を模擬する装置を介して、第１のフェーズを実行する。本明細書においてリグと呼ばれる装置は、テストクーポンを保持し、燃料流をテストクーポン上に導く多管式熱交換器を一般的に備える測定部を含む。第２のフェーズは、熱酸化堆積物の厚さを原子レベルで測定する機器による、又は目視検査による、テストクーポンの検査で構成される。以下の開示は主に、試験法の第１のフェーズ及び熱酸化堆積物を形成するために第１のフェーズで使用されるリグに焦点を当てている。
【００２４】
図１Ａは、本開示の原理を組み込み得る例示的なリグ１００の部分的な斜視図である。描かれたリグ１００は、本開示の原理を適切に組み込むことができる試験リグの一例にすぎない。実際、本開示の範囲から逸脱することなく、リグ１００の多くの代替の設計及び構成を採用することができる。
【００２５】
図示された実施形態では、リグ１００は、当該試験法を自動的に実行するように構成されている。しかしながら、ＩＳＯ６２４９などの他の石油製品試験を自動的に実行するようにも構成し得る。図示されたように、リグ１００は、サンプル容器１０２、廃棄物容器１０４、及び以下に説明するようにサンプル容器１０２と廃棄物容器１０４を流体的に相互接続する測定部１１０を含む。使用時に、技術者は、ジェット燃料サンプルＳをサンプル容器１０２に配置し、リグ１００を作動させて試験法を実行すると、リグ１００はジェット燃料サンプルＳを、サンプル容器１０２から測定部１１０を通して圧送し 、試験法が完了すると廃棄物容器１０４の中に圧送する。
【００２６】
図１Ｂは、１つ以上の実施形態に係る、図１Ａの測定部１１０の詳細図である。図示されたように、測定部１１０は、その中に気密封止された（図１Ｂの視野からは部分的に隠れている）加熱管１１４を備えたスリーブ１１２を含み得る。ここで、加熱管１１４は、一対のナット組立体１３６ａ、１３６ｂを介してスリーブ１１２内に固定されるが、本開示から逸脱することなく、他の組立体を利用して、加熱管１１４をスリーブ１１２内に固定してもよい。スリーブ１１２は中空であり、（図１Ｂの視野からは隠れているが）その端部１１２ａ、１１２ｂのそれぞれで開口している。測定部１１０は又、開口した端部１１２ａ、１１２ｂの間のスリーブ１１２上に配置された燃料の入口１１６及び出口１１８を含む。燃料の入口１１６はサンプル容器１０２に流体接続され、燃料の出口１１８は廃棄物容器１０４に流体接続される。更に、測定部１１０は、燃料の出口１１８と廃棄物容器１０４との間に位置して燃料の出口１１８に近接して配置される試験フィルタ１２０を含む。
【００２７】
図１Ｂは又、図１１Ａを参照して以下で更に説明されるクランプシステムを介して測定部１１０を所望の方向に固定するように配置された、一対のジョー又はバスバー１２２ａ、１２２ｂを備えるリグ１００を示した図である。しかしながら、例えば図１１Ｂを参照して説明されるように、代替のクランプシステムを利用してもよい。以下に説明するように、バスバー１２２ａ、１２２ｂは、制御された高アンペア数、低電圧の電流を加熱管１１４に供給し、それにより試験法の実行中、正確な温度の維持を可能にする。従って、バスバー１２２ａ、１２２ｂは、変圧器又は他の電源（図示せず）に直接的又は間接的に接続される。いくつかの実施形態では、バスバー１２２ａ、１２２ｂは、以下に説明するように、加熱管１１４の材料よりも熱伝導率が低い真鍮又は他の材料から作られる。更に、熱電対１２４は、以下に説明するように、測定部１１０の温度測定を提供するように構成される。
【００２８】
図２は、分解されてリグ１００から取り外されたときの測定部１１０の側面図を示す。図示されたように、スリーブ１１２は中空であり、燃料の入口１１６及び出口１１８は、燃料の入口１１６、燃料の出口１１８、及び開口した端部１１２ａ、１１２ｂにおいて互いに流体が連通するように、開口した端部１１２ａ、１１２ｂの間に配置される。図２は又、試験法の前後に生じ得る、スリーブ１１２から引き出されたときの加熱管１１４を示す。図示されたように、加熱管１１４は、加熱管１１４の対向する端部１３４ａ、１３４ｂに配置された一対の肩部１３２ａ、１３２ｂの間に挟まれた縮径部１３０を含む。作動時に、加熱管１１４はスリーブ１１２内に挿入され、スリーブ１１２を通して、一対のクランプ用のナット組立体１３６ａ、１３６ｂを介してスリーブ１１２に固定され、例えば試験法を実行する前後に、技術者が加熱管１１４をスリーブ１１２から取り外すことを可能にする。図示された実施形態では、クランプ用のナット組立体１３６ａ、１３６ｂはそれぞれ、スリーブ１１２の開口した端部１１２ａで加熱管１１４の肩部１３２ａを固定し、開口した端部１１２ｂで肩部１３２ｂを固定するためのガスケット、ワッシャ、シール及びナットを含む。しかしながら、ナット組立体１３６ａ、１３６ｂは、本開示から逸脱することなく、同じ及び／又は異なる構成部品を用いて異なった構成を取り得ることが理解されよう。
【００２９】
加熱管１１４は又、その内部容積の内部に配置された（図の視野からは隠れた）熱電対を含み、加熱管１１４は、加熱管１１４の一対の肩部１３２ａ、１３２ｂの該当する一方をクランプする一対のバスバー１２２ａ、１２２ｂを介して、コンダクタンスによって抵抗加熱される。いくつかの実施形態では、加熱管１１４は、バスバー１２２ａ、１２２ｂによって高温で制御されるアルミニウム（又は他の金属）製のクーポンであり、その上に燃料サンプルＳが圧送される。
【００３０】
上述したように、試験法の前、最中、及び後の様々な時点で、技術者は、スリーブ１１２及び加熱管１１４を組み立て又は分解する必要があり得る。例えば、試験法は、試験法を開始する前に、技術者が測定部１１０を正確に組み立てること（すなわち、漏れないように加熱管１１４をスリーブ１１２の内部に設置すること）、及び／又は試験法を終了した後に、技術者が測定部１１０を分解することを要求する場合があり得る。更に、試験法は、分解フェーズ中に特定の構成部品を洗浄し、すすぎ、乾燥することを技術者に要求する場合があり得る。正確な分析及び試験法の結果は、試験法の構成部品の適切な組み立て、分解、洗浄、すすぎ、乾燥に依存する。従って試験法のこうしたフェーズを適切に実行するには、技術者の高度な専門知識が必要であり、かなりの時間とリソースを消費し得る。
【００３１】
図３Ａ、３Ｂは、スリーブ１１２内で組み立てられ、クランプ用のナット組立体１３６ａ、１３６ｂを介してその中に固定された加熱管１１４の側面図を示す。試験法は、技術者が手作業で加熱管１１４を測定部１１０内に配置すべきことを規定している。より具体的には、試験法は、加熱管１１４がスリーブ１１２に対して正確に配置され、図３Ａ、３Ｂに示されるように、（加熱管１１４の）上側の肩部１３２ａのリップ３０２が、燃料の出口１１８の開口部３０４の内側の真ん中に来るように、視覚で確認して調整されるべきであることを規定している。この構成により、燃料サンプルＳは、燃料の出口１１８を通って、以下で説明するような差圧測定機器などの他の下流側の機器に流れ得る。
【００３２】
上側の肩部１３２ａのリップ３０２を燃料出口１１８の内側の真ん中に配置したならば、技術者は、例えばナット組立体１３６ａ、１３６ｂを介して、加熱管１１４をスリーブ１１２内に締め付けて固定する。スリーブ１１２内の加熱管１１４を締め付けることは、燃料サンプルＳが流れる内部容積を密封するのに役立つが、結果として生じる締付力は、往々にして、スリーブ１１２に対して加熱管１１４の意図しない配置のずれを引き起こし、リップ部３０２が上述した適切な配置を維持することを阻害する。その結果、締め付け中のそのような変位を考慮又は予測して、加熱管１１４のリップ部３０２を事前に位置決めするために、極めて微細な調整が必要となる。従って、技術者は、加熱管１１４をスリーブ１１２内に適切に取り付けるために、高度な専門知識を必要とする。
【００３３】
図４Ａ、４Ｂは、１つ以上の実施形態に係る、スリーブ１１２に対して加熱管１１４を確実に位置決めするために利用され得る位置決めゲージ又はゲージ４０２を示す。ゲージ４０２は、測定部１１０の準備を行うために、燃料の出口１１８内のリップ部３０２の位置を視覚によって確認する必要を免れることのできない技術者を支援するための付属品として提供されてもよい。図示された実施形態では、ゲージ４０２は、その第１の端部４０４で開口し、第１の端部４０４の内部の穴４０６には、ゲージ４０２をスリーブ１１２の端部、例えば開口した端部１１２ａに配置された複数のねじ４０８の上からねじ込むことができるように、ねじが刻まれている。いくつかの実施形態では、ゲージ４０２は、その第２の端部で開口し、同様に、又は異なるように配置されたねじを含む前述の第２の端部にねじを刻まれた穴を含むことができ、そうした構成によって、ゲージ４０２に様々な測定部１１０に対して使用できる能力を提供し得る。ゲージ４０２の本体は、本体を通して長さ方向に延在する中央の穴を含み、穴が延在する長さは、本体の長さに等しいか、それより短くてもよい。いくつかの実施形態では、穴は、本体よりも短い所定の長さで本体を通して延在し、そうした実施形態では、穴の内面に沿って肩部が設けられ、肩部１３２ａの更なる軸方向の移動を阻止する当接部として機能し得る。
【００３４】
図４Ｃは、１つ以上の実施形態に係る、ゲージ４０２の例を示す。図示された実施形態では、ゲージ４０２は、その第１の端部４０４で開口する本体４１０を含む。図示されたように、本体４１０は、第１の端部４０４から第２の端部４１４に向かって本体を通して延在する穴４１２を含むが、図示された実施形態では、第２の端部４１４は開口していない。従って、穴４１２は、第１の端部４０４を通して本体４１０内に延在するが、第１及び第２の端部４０４、４１４に挟まれた位置４１６で停止する。図示されたように、穴４１２は、本体４１０内に延在し当接部４１８で終端するねじを刻まれた内部の穴４０６を含む。穴４１２は又、当接部４１８がねじを刻まれた内部の穴４０６及びねじを刻まれていない内部の穴４２０に挟まれるように、当接部４１８から本体４１０内に延在する、ねじを刻まれていない内部の穴４２０を含むことが示されている。図示された実施形態では、当接部４１８は、ねじを刻まれた内部の穴４０６に比べてねじを刻まれていない内部の穴４２０の直径を小さくした肩部として設けられる。しかしながら、他の実施形態では、当接部４１８は、ねじを刻まれていない内部の穴４２０の直径に影響しても影響しなくてもよい突起、環状部、又はその他の構造として提供されてもよい。ここで、ねじを刻まれた内部の穴４０６は、本体４１０の第１の端部４０４に近接して配置され、スリーブ１１２の開口した端部１１２ａのねじ４０８と噛み合うように配置された複数のねじ４２２を含み、ねじの刻まれていない内部の穴４２０は、本体４１０の当接部４１８及び第２の端部４１４に挟まれるように配置される。
【００３５】
使用時に、技術者は、ゲージ４０２の第１の端部４０４を第１の方向Ｄ１に向けてスリーブ１１２の開口した端部１１２ａに対向して配置し、そのねじを刻まれた内部の穴４０６を、スリーブ１１２の開口した端部１１２ａのねじ４０８に被せてねじ込む。次に、技術者は、加熱管１１４を第２の方向Ｄ２に向けてスリーブ１１２の底部の開口した端部１１２ｂに挿入する。加熱管１１４をスリーブ１１２内に配置した後、技術者は、例えばナット組立体１３６ｂを介して、加熱管１１４をスリーブ１１２の下端の位置にクランプする。次に、技術者はゲージ４０２を取り外し、例えばナット組立体１３６ａを介して、加熱管１１４をスリーブ１１２の上端の位置にクランプする。その後、技術者は、加熱管１１４を所定の位置に締め付け得る。
【００３６】
前述したように、試験法は２つの部分に分けて実行される。第１の部分では、試験リグ１００を使用して熱酸化堆積物を生成する。第２の部分では、専用の機器を使用して、第１の部分中に生成された熱酸化堆積物を定量化する。図５は、１つ以上の実施形態に係る、熱酸化堆積物を生成するための試験法の第１の部分の間にリグ１００によって実行される一連の機能５０２を示す。図示されたように、一連の機能５０２は、曝気ステップ又は手順５０４、事前濾過ステップ又は手順５０８、バスバー冷却ステップ又は手順、管加熱ステップ又は手順５１０、及び差圧測定ステップ又は手順５１２を含む。バスバーの冷却については、以降で詳細に説明する。
【００３７】
ジェット燃料サンプルＳは、一定量のジェット燃料であり、サンプル容器１０２に保管される。リグ１００は、ポンプシステム５０６を利用して、燃料サンプルＳをサンプル容器１０２から測定部１１０を通して加熱管１１４を横切り、そして最終的に廃棄物容器１０４へと、一定の流量で移送又は圧送する。ジェット燃料サンプルＳは、熱くなった加熱管１１４上で劣化し、その上に目に見える膜として出現する熱酸化堆積物を形成し得る。更に、ジェット燃料サンプルＳからの劣化した物質は、加熱管１１４から下流側に流れ、例えば、試験フィルタ１２０に捕獲され得る。
【００３８】
従って、燃料サンプルＳは、最初に曝気手順５０４を介して乾燥空気で曝気又は飽和させることによって準備される。曝気手順５０４の後、リグ１００は、例えば紙製の膜を通して燃料サンプルＳを圧送することにより、燃料サンプルＳを事前濾過ステップ５０８にかける。一実施形態において、事前濾過ステップ５０８の紙製の膜は、０．４５μｍの濾過膜である。次に、ポンプシステム５０６は、一定の体積流量で燃料サンプルＳをスリーブ１１２の燃料の入口１１６を通して測定部１１０に運ぶ。燃料サンプルＳは、スリーブ１１２の内壁と加熱管１１４の外壁との間の測定部１１０を通って流れ、スリーブ１１２の燃料の出口１１８を通ってスリーブ１１２を出る。スリーブ１１２を出た後、燃料サンプルＳは試験フィルタ１２０を通過し、リグ１００は差圧測定ステップ５１２を実行する。
【００３９】
図示された実施形態では、差圧測定ステップ５１２は、試験フィルタの上流の管路内の圧力（Ｐ＋）と試験フィルタの下流の管路内の圧力（Ｐ−）との差圧測定を行うことにより、試験フィルタ１２０の閉塞率を推定することを含む。試験フィルタ１２０を横切る閉塞率は、以下、差圧降下（ΔＰ）と呼ぶが、水銀圧力計又は電子式変換器によって測定される。リグ１００は又、バイパス管路を通る燃料サンプルＳの流れを促進するために選択的に開閉され得る弁を有する差動バイパス管路を含み得る。例えば、試験フィルタ１２０に渡る差圧降下ΔＰが急激に上昇し始めた場合（及び技術者がすべての試験法を実行することを望む場合）、試験法を終了するために差動バイパス管路の弁を開けてもよい。
【００４０】
手短に上述したように、試験法は、技術者が曝気手順５０４を介して燃料サンプルＳを準備することを要求する。より具体的には、試験法を実施する前に、サンプル容器１０２に含まれる燃料サンプルＳに１．５リットル（「Ｌ」）／分（ｍｉｎ）の流量で６分間乾燥空気を注入するように、この試験法は技術者に命じている。しかしながら、既存の機器は、試験法の結果の精度と再現性に作用や影響を与え得る、手動による空気流の調整を利用している。図６Ａは、既存の機器によって利用されるいくつかの手動による曝気シーケンス６０２を含む例示的な曝気手順５０４を示す。図示されたように、手動による曝気シーケンス６０２（曝気段階と呼ばれることもある）は、空気Ａを大気圧で提供することから始まり、次に、ポンプ６０６を介して１．５Ｌ／ｍｉｎの流量で空気Ａを、フィルタ６０４を通して圧送する。次に、事前濾過された空気Ａは、例えば、空気Ａ内に存在する水分の量をまとめて乾燥及び測定する空気乾燥剤６０８及び湿度センサ６１０を介して、乾燥工程にかけられる。次に、空気Ａは、適切な曝気を確実にするために空気Ａが所望の流量でサンプル容器１０２に確実に注入されるように手動による調整が行われる、可変面積流量計６１２に導かれる。図示された実施形態では、空気Ａは、可変面積流量計６１０からサンプル容器１０２内に配置された拡散器６１４に導かれるが、試験法に規定されているように、拡散器６１４は、目の粗い１２ミリメートル（「ｍｍ」）のホウケイ酸ガラス製の拡散管であってよい。燃料サンプルＳの曝気は、換気システムを介してシステムから排出される煙霧をもたらすことが理解されよう。しかしながら曝気シーケンス６０２は手動であり、試験法の結果は、技術者の技能及び可変面積流量計６１２の操作に依存し、正確であったりなかったりし得る。
【００４１】
図６Ｂは、１つ以上の実施形態に係る、試験法中に空気流を自動的に制御するための代替の曝気シーケンス６２２を示す。手動による曝気シーケンス６０２と同様に、曝気シーケンス６２２も、フィルタ６０４、ポンプ６０６、空気乾燥剤６０８、湿度センサ６１０、及びサンプル容器１０２内に配置された拡散器６１４の利用を含む。しかしながら、曝気シーケンス６２２は自動的に実行されるので、所望の流量を維持するために手動による操作又は調整は不要で、それにより、試験法で規定された流量が曝気シーケンス６２２の全体に渡って利用／確保されることを確実にする。従って、図示された実施形態では、曝気シーケンス６２２は、（手動による曝気シーケンス６０２の可変面積流量計６１０の代わりに）電子流量計６２４を利用し、ポンプ６０６は、電子流量計６２４に関連する制御ループ又はコントローラ６２６を含み、自動制御された曝気シーケンス６２２の少なくとも一部の間、空気Ａが空気乾燥剤６０８と湿度センサ６１０を通して圧送されるときの所望の流量を維持する。一実施形態において、コントローラ６２６は、燃料サンプルＳが規定された通りに適切に曝気されるように、ポンプ６０６及び電子流量計６２４の作動を調整するためにパルス幅変調を利用したサーボ制御である。しかしながら、他の実施形態においては、曝気シーケンス６２２の自動空気流制御は異なった構成であってもよく、例えば、ポンプ６０６及び電子流量計６２４は、複数のセンサを含み、論理を使用して所定の流量を維持してもよい。
【００４２】
上述したように、ポンプシステム５０６は、燃料サンプルＳをサンプル容器１０２から測定部１１０を通して加熱管１１４を横切り、そして最終的に廃棄物容器１０４へと、一定の流量で移送する。実際、試験法では、燃料サンプルＳは５００ポンド／平方インチ（「ＰＳＩ」）の圧力の下で３ｍＬ／ｍｉｎの流量で流れる必要があると規定されている。この低流量は、燃料サンプルＳの機械的特性の変動性（すなわち、粘度、密度など）と共に、従来のポンプシステム（すなわち、膜ポンプ、ピストンポンプなど）を高い信頼性で使用する能力を妨げ、それによって試験法の結果の精度に悪影響を及ぼし得る。更に、流量は、加熱管１１４上に形成される熱酸化堆積物の品質にも影響を及ぼし得る。例えば、低流量の期間の後に、大きな温度勾配と共に急激な流量の増加が続くと、熱面付近の軸対称の不安定性（すなわち、テイラー柱型のトロイダル渦）を引き起こし、これらの「局所渦」は、加熱管１１４を通る全体の流れを乱流にしない一方で、加熱管１１４から（その上に形成された）熱酸化堆積物の薄い層を取り除くように作用し得る。従って、利用されるポンプシステム５０６は、形成された熱酸化堆積物に損傷を与えないように、滑らかで安定した流量を提供すべきである。
【００４３】
過去においては、従来のポンプシステム５０６は単一のシリンジを備えていたため、燃料全体の容量（すなわち、試験に必要な燃料サンプルＳ）は単一のシリンジに入れられていた。しかしながら、この世代の機器は、シリンジのサイズに加え、その取り扱い及び漏れに関連した多くの問題を抱えていた。例えば、試験法に必要なサンプル燃料Ｓの総容量よりも少ない容量を有する単一のシリンジが利用される場合、吸引時の途中に、流れの休止や絶え間の発生が避けられない。その他の従来のポンプシステム５０６は、一対のピストンを備えた高速液体クロマトグラフィ（「ＨＰＬＣ」）ポンプを利用していた。しかしながら、ＨＰＬＣポンプは、各ピストンサイクルの最後に流れの微小な断続を生じさせるため、満足のいくものではない。更に、ＨＰＬＣポンプは購入及び維持の金銭的負担が高い。
【００４４】
一実施形態において、ポンプシステム５０６は、燃料サンプルＳの機械的特性に関係なく、燃料サンプルＳの安定した流れを確実にする一対のシリンジ構成を有する。図７は、１つ以上の実施形態に係る、一対のシリンジ／ピストン構成を利用するポンプシステム７０２を示す。図示されたように、ポンプシステム７０２は、一対のモータ７０８、７１０によってそれぞれ作動される２つのシリンジ又はピストン組立体７０４、７０６を含む。従って、第１のモータ７０８は、第１のシリンジ組立体７０４を駆動するように作動し、一方、第２のモータ７１０は、第２のシリンジ組立体７０６を駆動するように作動する。
【００４５】
図示された実施形態では、それぞれのシリンジ組立体７０４、７０６は、中空で燃料サンプルＳが圧送される内部容積７１４を画成するバレル７１２を含む。バレル７１２は、バレル７１２の第１の端部に先端部７１６を含み、バレル７１２の第２の端部に、先端部７１６の反対に向けられた開口した端部７１８を含む。それぞれのシリンジ組立体７０４、７０６は又、その開口した端部７１８を通ってバレルの内部容積７１４内に延在するプランジャ（又はピストン）７２０を含み、内部容積７１４を充填し得る燃料サンプルＳの量を増減するようにその内部で滑動し得る。ピストン７２０は、ヘッド部７２２と、ヘッド部７２２の後面に連結された軸７２４とを含む。ヘッド部７２２は、その外縁又は外周がバレル７１２の内壁に当接し、それによりヘッド部分７２２の外周とバレル７１２の内壁との間で密封状態を形成するように、内部容積７１４内にはまり込む寸法になっており、それによって燃料サンプルＳがバレル７１２の開口した端部７１８から漏れたり流出したりするのを防止する。軸７２４は、ヘッド部７２２の後面から遠ざかる方向に、内部容積７１４を通って延在し、開口した端部７１８を介してバレル７１２を出る。
【００４６】
更に、軸７２４は、ヘッド７２２の反対側に配置され、モータ７０８、７１０の１つに作動可能に係合された端部７２６を含む。一実施形態において、モータ７０８、７１０は、回転してピストン７２０を駆動するボールねじ変速機７２８をそれぞれが含むステップモータである。当該実施形態において、ボールねじ変速機７２８は、軸７２４の端部７２６に連結され、バレル７１２に対してプランジャのヘッド部７２２を駆動し、それにより、内部容積７１４の寸法を変化させる。ピストン７２０の送り速度は、ボールねじ変速機７２８を介してモータ７０８、７１０によって付加される。
【００４７】
それぞれのシリンジ組立体７０４、７０６は又、バレル７１２の内部容積７１４に出入りする燃料サンプルＳの流れを制御するための一対の逆止弁７３０、７３２を含む。ここで、逆止弁７３０、７３２は、それぞれの先端部７１６に配置される。第１の逆止弁７３０は、サンプル容器１０２をバレル７１２の内部容積７１４に流体的に相互接続する入力管路７３４上に配置され、サンプル容器１０２からバレル７１２の内部容積７１４への燃料サンプルＳの流れを可能にすると共に、逆方向の流れを防止する。同様に、逆止弁７３２は、事前濾過ステップ５０８で利用されるものなどその他の下流側のシステムに内部容積７１４を流体的に相互接続する流体の出力管路７３６上に配置され、バレル７１２からそうした下流側の装置への流れを可能にすると共に、逆方向の流れを防止する。
【００４８】
シリンジ組立体７０４、７０６は、交互に行われる焼成シーケンスで作動する。例えば、第１のシリンジ組立体７０４が燃料サンプルＳを該当するバレル７１２へと引き込むとき（すなわち、吸引段階）、第２のシリンジ組立体７０６は、該当するバレル７１２から燃料サンプルＳを排出する（すなわち、排出段階）。こうした構成により、シリンジ組立体７０４、７０６の１つは常に排出段階を実行し、それにより、燃料サンプルＳが、試験法によって規定されるように、一定の流量で下流側の装置に提供されることを保証する。
【００４９】
燃料サンプルＳは、バレル７１２内を前後するピストン７２０の軸方向の動きを介して、バレル７１２の中に引き込まれたり、外に排出されたりする。ピストン７２０が第１のシリンジ組立体７０４から第１の方向Ｘ１に一定の速度で引っ張られると、ある量の燃料サンプルＳがサンプル容器１０２から吸引される。同時に、第２のシリンジ組立体７０６のピストン７２０は、一定の速度でバレル７１２に押し込まれる。ピストン７２０を第２のシリンジ組立体７０６に押し込むとき、該当するバレル７１２内の燃料サンプルＳは、ヘッド部７２２の直径及びそれが内部容積７１４内で変位する速度に依存する流速で排出される。上述したように、一対の逆止弁７３０、７３２は、吸引段階と排出段階の交互の作動を確実にし、いくつかの実施形態では、一対の逆止弁７３０、７３２は能動弁であり、その他の実施形態では、一対の逆止弁７３０、７３２は受動弁である。
【００５０】
ポンプシステム７０２は、シリンジ組立体７０４、７０６の一方から他方への切り替え時において、流れの変動を感知できないレベルに抑えながら燃料サンプルＳを圧送する。これは、バレル７１２の底部（すなわち、開口した端部７１８の近傍）における一方のピストン７２０のストロークの開始時に、そのピストン７２０を加速し、そのピストン７２０が先端７１６に向かって第１の方向Ｘ２に移動するにつれて、そのピストン７２０がそのストロークの終端（すなわち、先端部７１６の近傍）に近づいたときに、同時に第２のピストン７２０を減速させることによって達成される。従って、一方の（例えば、サイクルの終わりにおける第１のシリンジ組立体７０４の）ピストン７２０の減速は、他方の（例えば、第２のシリンジ組立体７０６の）ピストン７２０の加速によって補完され、その逆についても同様となる。この位相調整は、第１及び第２のシリンジ組立体７０４、７０６のピストン７２０の速度の合算値が常に公称送り速度と等しくなるように提供され、それにより、バレル７１２の選択された直径についての流量の一定化を確実にする。図示された実施形態では、それぞれのバレル７１２の内部容積７１４は５ｍＬであり、燃料サンプルＳの流量は３ｍＬ／分である。図示された実施形態では、シリンジ組立体７０４、７０６の一方から他方への切り替え時間は、総サイクル時間の約２０％であり、それにより、いかなる流れの変動も排除される。
【００５１】
燃料サンプルＳが測定部１１０を通して圧送されると、バスバー１２２ａ、１２２ｂを介して加熱管１１４に定常電流が印加され、特定の試験で利用される燃料サンプルの温度及び／又は品質に応じて、熱酸化堆積物が、目に見える膜として加熱管１１４上に形成され得る。加熱管１１４は比較的高い温度、例えば２６０℃に維持されるが、用途によってはこの温度がより高くなったり低くなったりする場合があり得る。加熱管１１４に印加される電流は、測定点において、安定した温度を維持するように制御される。
【００５２】
図８は、バスバー１２２ａ、１２２ｂを介して加熱管１１４を加熱するための従来の加熱システム８０２を示す図である。図示されたように、従来の加熱システム８０２は、電源８０４、制御システム８０６、加熱管１１４上の点Ｐにおいて、ホットスポット８０８を測定する熱電対１２４、及び加熱管１１４を固定する一対のバスバー１２２ａ、１２２ｂを含む。加熱管１１４は、電源８０４から加熱管１１４を流れる高アンペア数、低電圧電流のコンダクタンスによって抵抗加熱され、これにより、図示された熱プロファイルを有する加熱管１１４が得られる。ここで、熱電対１２４の測定用の点Ｐは、加熱管１１４の内側に位置し、加熱管１１４の肩部１３２ａ、１３２ｂの長さによって決定されるが、本試験法の場合の長さは３９ｍｍである。従って、この３９ｍｍの点は、試験法で利用される加熱管１１４の最も高温の領域（すなわち、ホットスポット８０８）にある。
【００５３】
図示された実施形態では、バスバー１２２ａ、１２２ｂは比較的重く、水冷されているため、電流が供給されたときに比較的最小限の温度上昇しか生じない。制御システム８０６は、インジケータ及び／又はコントローラとして機能する。例えば、制御システム８０６は、温度を自動的に制御し、必要に応じて電源８０４から供給される電力を変化させて、バスバー１２２ａ、１２２ｂ及び加熱管１１４に安定した熱源が提供されるようにし得る。従って、加熱システム８０２は、試験法によって規定されるように、例えば２６０℃といった目標温度を維持するために利用され得る。あるいは、制御システム８０６は、代わりに手動操作を提供し、それによって技術者が必要に応じて手動で温度を調整できるように、温度の読み出しのみを提供してもよい。
【００５４】
加熱管１１４の熱プロファイル、すなわち、その上のホットスポット８０８の位置は、多くの要因に影響され得る。これらの要因には、燃料サンプルＳの熱特性、バスバー１２２ａ、１２２ｂの温度、及びバスバー１２２ａ、１２２ｂ間の温度差（ΔＴ）が含まれる。更に、加熱管１１４の熱プロファイルを制御する能力は、試験法の結果及びその再現性を改善し得る。しかしながら、従来の機器は、加熱管１１４の熱プロファイルの微調整を可能にする制御システムを含まない。たとえば、既存の機器には、高温の加熱管１１４からの熱伝導によってバスバー１２２ａ、１２２ｂに加えられる熱を取り除く冷却システムが含まれているが、技術者はこれらの既存の冷却システムを制御して加熱管１１４の熱プロファイルを最適化することができない。
【００５５】
既存のリグ１００のバスバー１２２ａ、１２２ｂは、各バスバー１２２ａ、１２２ｂを通って流れる単一の経路に沿って水を循環させる水冷システムを介して冷却される。水は、例えば実験室の流しなど、外部源から提供されてもよく、あるいは既存の機器は、内部循環式及びラジエータ冷却式の水システムを含むことによって、水を循環させてもよい。図９Ａは、既存のバスバーの水冷システム９０２がどのように作動するかを示す図であり、図９Ｂは、既存の機器に組み込まれ得る例示的な内部冷却システム９０４を示す。しかしながら、これらの既存のシステムは、バスバー１２２ａ、１２２ｂを通して液体を循環させ、次いで周囲温度で空気を吹き付けることによって液体を冷却するファン９１０に関連する熱交換器９０８に液体を循環させる、液体ポンプ９０６を単に含むのみであり、温度制御されていない。
【００５６】
既存の機器の作動中に、最初は加熱されていない燃料サンプルＳは、下側のバスバー１２２ｂ近傍のスリーブ１１２に導入され、それに沿って上向きに流れながら加熱管１１４の長さに沿って加熱され、高温の上側のバスバー１２２ａ近傍のスリーブ１１２を出る。しかしながら、良好な熱伝達特性を有する燃料から成る燃料サンプルＳは、下側のバスバー１２２ｂの温度を低下させるが、そのような燃料サンプルＳは、上部バスバー１２２ａには同じ効果を与えない。代わりにこれは、例えば、ホットスポット８０８の大きさを歪めることによって、及び／又は最も高温の点Ｐを上側の肩部１３２ａの更に近くに移動させることによって、加熱管１１４の熱プロファイルに影響を与える。温度制御システム８０６は、加熱管１１４上の最も高温の点Ｐであると想定される単一の点で温度測定を行うように設計されているため、これらの影響は、試験法の結果に悪影響を及ぼし得る。しかしながら、熱プロファイルが歪んで、最も高温の点Ｐが加熱管１１４に沿って上方にシフトした場合には、温度制御システム８０６はもはや最も高温の点Ｐを測定しておらず、そのため不正確な結果がもたらされる。更に、連続的な試験を実行するとき、例えば、いくつかの試験を、間を空けずに実行するとき、冷却流体はより温かくなり、加熱管１１４の熱条件は後続するそれぞれの試験の熱条件と同一ではなくなる。
【００５７】
図１０は、１つ以上の実施形態に係る、バスバー１２２ａ、１２２ｂ内の温度を制御するための温度システム１００２を示す。温度システム１００２は、バスバー１２２ａ、１２２ｂのそれぞれの温度が互いに独立して制御され、それにより、加熱管１１４の熱プロファイルが一定に維持されるように、それぞれの温度を個別に制御する。このようにして、バスバー１２２ａ、１２２ｂ間の温度差（ΔＴ）を最小化及び／又は固定し、あるいは所望の値に設定し得る。更に、上側のバスバー１２２ａと下側のバスバー１２２ｂとの間の温度差（ΔＴ）を固定することによって、温度システム１００２は又、試験される燃料サンプルＳの熱特性の変動の影響を制限し得る。
【００５８】
温度システム１００２は、試験法の温度（例えば、試験法によっては２６０℃）の関数としての、加熱管１１４の一定の熱プロファイルを維持する。そのために、それぞれのバスバー１２２ａ、１２２ｂの温度を完璧に制御し、完璧な相関性を有する結果を担保するために、それらの熱プロファイルは、既存の機器から得られた典型的な熱プロファイルに基づいたものとされる。再現されたプロファイルは、通常の周囲温度及び非連続的な試験条件下で実行された試験をイメージしたものとなる。更に、試験法のプロトコルが将来変更又は改良されて、たとえば、上側のバスバー１２２ａと下側のバスバー１２２ｂが同じ温度（例えば、３５℃）を維持することが必要となった場合、温度システム１００２は、そうした新しい要件に適合するが、液体循環を利用する既存の機器では、そうした新しい要件を満たすことはできない。
【００５９】
図示されたように、温度システム１００２は、上側のバスバー１２２ａ及び下側のバスバー１２２ｂの温度をそれぞれ制御する上側のバスバーのサブシステム１００４及び下側のバスバーのサブシステム１００６を含む。それぞれのバスバーのサブシステム１００４、１００６は、冷却モジュール１０１０、ヒートシンク１０１２、コントローラ１０１４、強制対流装置１０１６、及びそれぞれのバスバー１２２ａ、１２２ｂの温度を測定する熱電対１０１８を含む。図示された実施形態では、冷却モジュール１０１０はペルチェ素子であり、強制対流装置１０１６はファンであるが、本開示から逸脱することなく、他の冷却モジュール１０１０及び／又は強制対流装置１０１６を利用してもよい。それぞれのバスバーのサブシステム１００４、１００６は、それぞれのヒートパイプ１００８によってバスバー１２２ａ、１２２ｂから抽出される熱を個別に調整できるように、別個のコントローラ１０１４及び構成要素を含むことが理解されよう。
【００６０】
冷却モジュール１０１０には電力が供給され、それによって、バスバー１２２ａ、１２２ｂからそれぞれのヒートシンク１０１２に伝達される熱エネルギーの量は、バスバー１２２ａ、１２２ｂのそれぞれに対して実行される温度測定に基づいて制御される。これらの温度測定に利用される測定点は、加熱管１１４との接続部に近い点でバスバー１２２ａ、１２２ｂ上に配置され、例えば、既存の機器のバスバー上に設けられた測定点と同じ箇所にそれぞれ配置され得る。
【００６１】
バスバー１２２ａ、１２２ｂは、熱伝達を最適化するような形状を有し得る。例えば、バスバー１２２ａ、１２２ｂの外形プロファイル又は形状１０１９は、図示されたように、冷却モジュール１０１０の熱交換面全体を使用できるように形成されてもよい。又、図示された実施形態では、各バスバー１２２ａ、１２２ｂは、基部１０２０と、そこから内向きに、加熱管１１４を保持又は固定する先細りの端部１０２４に向かって延在する穴１０２２とを含み、ヒートパイプ１００８は、バスバー１２２ａ、１２２ｂの穴１０２２に挿入される。ヒートパイプ１００８の熱伝導率は（例えば、真鍮で作られ得る）バスバー１２２ａ、１２２ｂの熱伝導率よりも高いので、熱量はそれぞれのバスバー１２２ａ、１２２ｂの一端から他端へより効率的に伝達される。測定点（すなわち、熱電対１０１８の測定点）間の温度差（ΔＴ）及び冷却モジュール１０１０の低温面の接触面積を低減することができ、それによって、冷却システム１００２の効率及び制御ループの応答時間が改善される。従って、温度システム１００２は、個々のバスバー１２２ａ、１２２ｂの独立した熱制御を提供する一方で、周囲温度との熱交換のみに基づく冷却手段と比較して周囲温度の影響を排除する。
【００６２】
図１１Ａは、（スリーブ１１２内の）加熱管１１４の下側の肩部１３２ｂを下側のバスバー１２２ｂに固定するために利用されるクランプシステム１１０２を示す。図示されたように、クランプシステム１１０２は、下側のバスバー１２２ｂの端面１１０６に近接して移動可能に配置されるプレート１１０４を含み、下側のバスバー１２２ｂ内に配置された加熱管１１４の下側の肩部１３２ｂを締め付け又は把持するように配置される。クランプシステム１１０２は、プレート１１０４の外面１１１０及び（図の視野からは隠れた）内面を通って、下部バスバー１２２ｂの端面１１０６内に延在する一対のねじ１１０８を更に含む。ねじ１１０８を締めたり緩めたりすることによって、技術者が下側のバスバー１２２ｂに対してプレート１１０４を締め付け又は押し付けることができることが理解されよう。従って、（スリーブ１１２内に固定された）加熱管１１４の下側の肩部１３２ｂが、プレート１１０４の（図の視野からは隠れた）内面と下側のバスバー１２２ｂの端面１１０６との間に配置されると、技術者は、測定部１１０を固定又は取り外すために、ねじ１１０８を締めたり緩めたりすることができる。いくつかの実施形態では、プレート１１０４の（図の視野からは隠れた）内面及び下側のバスバー１２２ｂの端面１１０６のいずれか又は両方は、加熱管１１４の下側の肩部１３２ｂを受け止めるように形成される。更に、ねじ１１０８は、それを締めたり緩めたりすることを容易にするための、そこから延在するレバー１１１２を含み得る。図示されてはいないが、上側の肩部１３２ａをそこに固定／固定解除するためのクランプシステム１１０２も同様に上側のバスバー１２２ａに配置されることが理解されよう。
【００６３】
スリーブ１１２及び加熱管１１４の組立体（すなわち、測定部１１０）を下側のバスバー１２２ｂに対して取り付け又は取り外しするために、技術者は、プレート１１０４が加熱管１１４の下側の肩部１３２ｂを受け止める端面１１０６上の位置を妨げることがないように、プレート１１０４を移動させなければならない。1つの方法としては、技術者は、１つのねじ１１０８を完全に取り外してから、プレート１１０４を（残りの）ねじ１１０８を中心に旋回させることができるようにもう１つのねじ１１０８を緩め、それによって、下側のバスバー１２２ｂの端面１１０６内に下側の肩部１３２ｂを、妨げられることなく配置しなければならない。代わりに、技術者は、両方のねじ１１０８を取り外して、プレート１１０４を下側バスバー１２２ｂの端面１１０６から完全に取り外して、測定部１１０を取り付け又は取り外ししてもよい。説明されてはいないが、前述したクランプシステム１１０２の操作を上側のバスバー１２２ａにも同様に適用して、上側の肩部１３２ａをそこに固定／固定解除し得ることが理解されよう。
【００６４】
しかしながら、２つのねじを必要とせず、肩部１３２ａ、１３２ｂとバスバー１２２ａ、１２２ｂとの間の改良された電気的及び／又は熱的接触を提供する代わりのクランプシステムを利用してもよい。例えば、図１１Ｂは、１つ以上の実施形態に係るクランプシステム１１２０を示す。以下に詳述するように、図示されたクランプシステム１１２０は、加熱管１１４を取り付け又は取り外しするために取り外され得る単一のねじを利用して、改良された熱的及び電気的接触を提供し得る。図１１Ｂのクランプシステム１１２０は、上側のバスバー１２２ａ及び下側のバスバー１２２ｂの一方又は両方について利用され得るが、以下では、上側又は下側のバスバー１２２ａ、１２２ｂのいずれかとして利用され得る単一の不特定のバスバー１２２への使用について説明する。
【００６５】
図示されたように、クランプシステム１１２０で利用されるバスバー１２２は、先細の端部１０２４で分岐している。従って、バスバー１２２の先細の端部１０２４は、バスバー１２２の基部１０２０から遠ざかる方向にそこから延在する一対の分岐又は突起１１２２ａ、１１２２ｂを含む。一対の突起１１２２ａ、１１２２ｂは、それらの間に凹部又は間隙１１２４を画成する。ここで、間隙１１２４は、加熱管１１４の肩部１３２ａ、１３２ｂが、以下に記載されるようにそこを通して挿入又は格納され得るような寸法である。更に、先細の端部１０２４は、少なくとも突起１１２２ａ、１１２２ｂの長さに渡ってバスバー１２２内に延在するねじ穴１１２６を画成するように中空であってもよい。
【００６６】
図示された実施形態では、クランプシステム１１２０は、バスバー１２２のねじ穴１１２６内に受け入れられ、これと噛み合うねじ部１１３０を有するねじ１１２８を更に含む。又、クランプシステム１１２０は、一対の突起１１２２ａ、１１２２ｂの間の間隙１１２４内に配置されたプレート１１３２を含み、プレート１１３２は、突起１１２２ａ、１１２２ｂの間を滑動して、加熱管１１４の肩部１３２ａ、１３２ｂの１つに当接するバスバー１２２の内面１１３４に近づいたり内面１１３４から遠ざかったりするように配置される。作動中、肩部１３２ａ、１３２ｂの１つは、バスバー１２２の内面１１３４に近接して配置され、ねじ１１２８を回転させて、そのねじ部１１３０を動かしてねじ穴１１２６に対して出し入れできるようになっており、更に、プレート１１３２を内面１１３４に近づいたり内面１１３４から遠ざかったりするように駆動し、それによって、その間に配置される肩部１３２ａ、１３２ｂの１つを締め付け又は締め付け解除する。ねじ１１２８及びプレート１１３２がバスバー１２２の先細の端部１０２４から引き抜かれると、間隙は妨げられず、加熱管１１４の肩部１３２ａ、１３２ｂを挿入又は引き抜くことができる。図示された実施形態では、プレート１１３２及び内面１１３４はそれぞれ、肩部１３２ａ、１３２ｂを受け入れるように形成された座面１１３２'、１１３４'を含む。
【００６７】
又、図示された実施形態では、ねじ１１２８は中空であり、小径部１１３７ａ及び大径部１１３７ｂを有する穴１１３６を含み、プレート１１３２は中空であり、ねじ１１２８の穴１１３６と同軸の穴１１４０を画成する軸１１３８を含む。図示されたように、軸１１３８及びその穴１１４０は、プレート１１３２から、バスバー１２２の基部１０２０から遠ざかる方向に、ねじ１１２８の穴１１３６の小径部１１３７ａを通って、大径部１１３７ｂへと延在する。
【００６８】
プレート１１３２に対するねじ１１２８の回転を可能にしながら、ねじ１１２８に対する間隙１１２４内のプレート１１３２の軸方向の動きの量を制限又は抑制するために、固定装置１１４２を利用し得る。固定装置１１４２は、プレート１１３２の穴１１４０内に固定される。更に、固定装置１１４２は、ねじ１１２８の穴１１３６の大径部１１３７ｂ内を浮動し、バスバー１２２の穴１１２６からねじ１１２８を引き出したときにねじ１１２８の穴１１３６内の肩部１１４６に当接する、フランジ１１４４（すなわち、小径部１１３７ａと大径部１１３７ｂとの間に配置されたフランジ）を含み得る。又、プレート１１３２とねじ１１２８との間の相対的な回転を許容しながらも、フランジ１１４４と肩部１１４６との相互作用を介して、プレート１１３２の軸１１３８がねじ１１２８の穴１１３６から完全に引き抜かれることを防止するために、プレート１１３２をねじ１１２８に取り付けてもよい。こうして、バスバー１２２のねじ穴１１２６からねじ１１２８を引き抜こうとすると、（固定装置１１４２に取り付けられた）プレート１１３２は、（回転する）ねじ１１２８によってバスバー１２２の基部１０２０から遠ざかる軸方向に引っ張られる。言い換えると、ねじ１１２８の回転は、間隙１１２４内のプレート１１３２の軸方向の変位に変換される。従って、プレート１１３２はねじ１１２８によって担持され（又は引き出され）、間隙１１２４に対して加熱管１１４の肩部１３２ａ、１３２ｂを組み付け又は取り外しできるように、プレート１１３２をバスバー１２４の先細の端部１０２４から取り外して間隙１１２４を露出させ、それによってバスバー１２２からの加熱管１１４の取り外しを容易にする。
【００６９】
いくつかの実施形態では、上述したように、バスバー１２２は、バスバー１２２の上側又は下側に配置され、温度システム１００２の熱電対１０１８の１つを受け入れるように配置される一対の凹部１０１８ａ、１０１８bの一方又は両方を有し得る。
【００７０】
従って、開示されたシステム及び方法は、言及された目的及び利点、並びにそれらに固有の事項の達成に十分に適合している。本開示の教示は、本明細書の教示の利益を享受する当業者にとって明らかな、異なるが同等の方法で修正及び実施され得るので、上に開示された特定の実施形態は、単なる例示に過ぎない。更に、以下の特許請求の範囲に記載されている場合を除き、本明細書に示されている構造又は設計の詳細に対する制限は意図されていない。従って、上記で開示された特定の例示的な実施形態は変更、組み合わせ、又は修正されてもよく、そのようなすべての変形は本開示の範囲内であると考えられることは明らかである。本明細書に例示的に開示されているシステム及び方法は、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素及び／又は本明細書に開示された任意の要素がなくても適切に実施できる。構成及び方法は、様々な構成要素又はステップを「備える」、「有する」、又は「含む」という用語で説明されるが、構成及び方法は、様々な構成要素及びステップ「から本質的になる」又は「からなる」とすることもできる。上記に開示されたすべての数と範囲は、ある程度変化する場合があり得る。下限及び上限を伴う数値の範囲が開示される場合は常に、その範囲内に含まれる任意の数及び任意の含まれる範囲が具体的に開示される。特に、本明細書に開示される全ての値の範囲（「約ａから約ｂまで」、又は同等に「およそａからｂまで」、又は同等に「およそａ〜ｂまで」の形式）は、より広い範囲の値に含まれるすべての数と範囲を示すものと理解されるべきである。又、特許請求の範囲の用語は、特許権者によって明示的かつ明確に定義されていない限り、平易かつ通常の意味を有する。更に、特許請求の範囲で使用される不定冠詞「a」又は「an」は、本明細書では、それが導入する要素の１つ又は複数を意味するように定義される。本明細書及び参照により本明細書に組み込まれ得る１つ以上の特許又は他の文書における単語又は用語の使用法に矛盾がある場合、本明細書と一致する定義が採用されるべきである。
【００７１】
上、下、上側、下側、上方、下方、左、右などの方向を示す用語の使用は、図に示されている例示的な実施形態に関連して使用され、「上向き」又は「上方向」は、対応する図の上部に向かうことを示し、「下向き」又は「下方向」は、対応する図の下部に向かうことを示している。
【００７２】
本明細書で使用されるように、一連の項目の前に置かれる「少なくとも１つ」という語句は、項目のいずれかを区切る「及び」又は「又は」という用語とともに、リストの各構成要素（すなわち、 各項目）ではなく、リストをまとめて修飾するものである。「少なくとも１つ」という語句は、項目のいずれか１つ、及び／又は項目の任意の組み合わせの少なくとも１つ、及び／又は項目のそれぞれの少なくとも１つを含むことを意味することを可能にする。例として、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」又は「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つ」という句はそれぞれ、Ａのみ、Ｂのみ、又はＣのみ；Ａ、Ｂ、及びＣの任意の組み合わせ；及び/又はＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれの少なくとも1つ、を指す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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