(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体及び／又は気体の燃料を燃焼室において燃焼させて、ガスの中にパティキュレートマター（ＰＭ）を発生させる装置であって、
前記燃焼室と、その燃焼室へ燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、前記燃焼室へ供給された前記燃焼用空気の中に前記燃料を間欠で噴射することが可能な燃料間欠噴射手段と、前記燃焼用空気の中に間欠で噴射された前記燃料を着火するパイロットバーナと、を有するＰＭ発生装置。
【請求項２】
前記燃料間欠噴射手段が電動弁を備え、その電動弁の開弁時間及び／又は開弁間隔の制御によって、前記燃料を間欠で噴射する請求項１に記載のＰＭ発生装置。
【請求項３】
前記燃料の噴射圧力を変え得る、燃料噴射圧力調節手段を備える請求項１又は２に記載のＰＭ発生装置。
【請求項４】
前記燃料噴射圧力調節手段が、前記燃料の噴射の途中段階で噴射圧力を１回又は２回以上変化させ得る手段である請求項３に記載のＰＭ発生装置。
【請求項５】
前記燃料の噴射圧力が、０．１ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下である請求項１〜４の何れか一項に記載のＰＭ発生装置。
【請求項６】
液体燃料と気体燃料とを併用する場合に、それら液体燃料と気体燃料とを噴射前に予め混合し混合燃料を得る燃料混合手段を備える請求項１〜５の何れか一項に記載のＰＭ発生装置。
【請求項７】
前記燃料の噴射前に、その燃料に燃料以外の気体を予め混合し得る気体混合手段を備える請求項１〜６の何れか一項に記載のＰＭ発生装置。
【請求項８】
前記燃料以外の気体が、空気である請求項７に記載のＰＭ発生装置。
【請求項９】
前記燃料のうち液体の燃料は、軽油又は重油である請求項１〜８の何れか一項に記載のＰＭ発生装置。
【請求項１０】
前記燃料間欠噴射手段の開弁周期が、１０〜３００ｍｓｅｃ．である請求項１〜９の何れか一項に記載のＰＭ発生装置。
【請求項１１】
前記燃料間欠噴射手段の開弁時間と開弁周期の比（デューティー比＝開弁時間／開弁周期）が、０．０５〜０．６である請求項１〜１０の何れか一項に記載のＰＭ発生装置。
【請求項１２】
ＰＭを発生させたガスの供給先が排気ガス浄化装置であり、その排気ガス浄化装置の評価を行うために使用される請求項１〜１１の何れか一項に記載のＰＭ発生装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載のＰＭ発生装置を、複数、具備するとともに、
それら複数のＰＭ発生装置を、同一の条件で作動させ、あるいは、少なくとも一のＰＭ発生装置を、他のＰＭ発生装置と異なる条件で作動させ得る制御手段と、
複数のＰＭ発生装置で得られた、ＰＭを発生させたガスを混合し、混合ＰＭ含有ガスを得るＰＭ含有ガス混合手段と、を具備し、
前記混合ＰＭ含有ガスを排気ガス浄化装置へ供給することによって、その排気ガス浄化装置の評価を行う排気ガス浄化装置の評価装置。
【請求項１４】
液体及び／又は気体の燃料を燃焼させて、ガス中にＰＭを発生させる方法であって、
燃焼用空気の中に前記燃料を間欠で混合させパイロットバーナで着火して燃焼させる工程を有するＰＭ発生方法。
【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発生装置、及び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ＮＯＸ（窒素酸化物）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。そこで、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、高性能な浄化装置が市場に提供されるようになった。
【０００３】
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。関連する先行文献も多くはなく、評価ガス供給装置（特許文献１）、気化ガス供給装置（特許文献２）、及びガス分析試験装置（特許文献３）が知られるが、実際の排気ガスを十分に模擬したものとはいえなかったり（特許文献１を参照）、排気ガス発生のための具体的な手段が明らかとなっていない（特許文献２，３を参照）、という問題を有していた。
【０００４】
以下、従来技術について説明する。排気ガス浄化装置の性能等を評価する手段としては、先ず、実際の自動車エンジン等からの排気ガスを排気ガス浄化装置に供給して、その処理ガスを分析する方法がある。又、カーボン粉末や実際の排気ガスから採取したＰＭを用い、これをガス中に混合して、実際の自動車エンジンからの排気ガスを模擬した排気ガスを製造し、それを排気ガス浄化装置に供給して、その処理ガスを分析する方法が知られる（特許文献１を参照）。更には、軽油又は炭化水素を燃焼させてＰＭを含む排気ガスを発生させる方法や、黒鉛電極をスパークさせてＰＭを含む排気ガスを発生させる方法が知られ、これらにより得られた排気ガスを用いて、排気ガス浄化装置の性能等を評価することが可能である（特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１４７４２号公報
【特許文献２】特開平１０−３１８８８８号公報
【特許文献３】特開平１０−３１９００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際の自動車エンジン等からの排気ガスを利用する方法では、設備が大型化し高額になるという問題があった。又、自動車エンジンからの排気ガスを模擬した排気ガスを製造する方法（特許文献１を参照）では、実際に使用される燃料と異なっていたり、一旦採取されたＰＭを用いることから、既述の通り、実際の排気ガスを十分に模擬したものとはいえないという問題があった。更に、軽油又は炭化水素を燃焼させてＰＭを含む排気ガスを発生させる方法ではＰＭの発生量の制御が困難であり且つ失火し易く、黒鉛電極をスパークさせてＰＭを含む排気ガスを発生させる方法では、ＰＭ発生量が少なく、多量のＰＭを短時間に発生出来ないという問題があった（特許文献１を参照）。即ち、何れの場合も、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスを発生させる手段に問題があった。
【０００７】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスを安定して安全に製造し供給するために好適な手段を提供するとともに、排気ガス浄化装置の性能や耐久性を正確に高い精度で評価する手段を提供することにある。又、短時間に多量のＰＭを発生させることにより、排気ガス浄化装置を短時間で評価する手段を提供することも目的の１つである。検討が重ねられた結果、以下に示す手段により、上記目的を達成出来ることが見出された。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、先ず、本発明によれば、液体及び／又は気体の燃料を燃焼室において燃焼させて、ガスの中にＰＭを発生させる装置であって、燃焼室と、その燃焼室へ燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、燃焼室へ供給された燃焼用空気の中に燃料を間欠で噴射することが可能な燃料間欠噴射手段と、を有するＰＭ発生装置（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｒ）が提供される。本発明に係るＰＭ発生装置は、ガスの中にＰＭを発生させる装置であり、換言すれば、本発明に係るＰＭ発生装置は、ＰＭを発生させたガス（ＰＭ含有ガス）を製造し供給する装置ということが出来る。
【０００９】
本発明に係るＰＭ発生装置においては、上記燃料間欠噴射手段が電動弁を備え、その電動弁の開弁時間及び／又は開弁間隔の制御によって、燃料を間欠で噴射することが好ましい。
【００１０】
又、本発明に係るＰＭ発生装置は、燃料の噴射圧力を変え得る燃料噴射圧力調節手段を備えるものであることも好ましい。そして、この場合において、その燃料噴射圧力調節手段が、燃料の噴射の途中段階で噴射圧力を１回又は２回以上変化させ得る手段であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係るＰＭ発生装置においては、上記燃料の噴射圧力が、０．１ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００１２】
更に、本発明に係るＰＭ発生装置は、液体燃料と気体燃料とを併用する場合に、それら液体燃料と気体燃料とを噴射前に予め混合し混合燃料を得る燃料混合手段を備えるものであることも好ましい。
【００１３】
尚更に、本発明に係るＰＭ発生装置は、燃料の噴射前に、その燃料に燃料以外の気体を予め混合し得る気体混合手段を備えるものであることが好ましい。そして、この場合において、その燃料以外の気体が、空気であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るＰＭ発生装置において、燃料間欠噴射手段から噴射される燃料の噴射角度が、５°以上１２０°以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るＰＭ発生装置においては、上記燃料のうち液体の燃料は、軽油又は重油であることが好ましい。
【００１６】
本発明に係るＰＭ発生装置においては、上記燃料間欠噴射手段の開弁周期が、１０〜３００ｍｓｅｃ．であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るＰＭ発生装置においては、上記燃料間欠噴射手段の開弁時間と開弁周期の比（デューティー比＝開弁時間／開弁周期）が、０．０５〜０．６であることが好ましい。
【００１８】
本発明に係るＰＭ発生装置は、ＰＭを発生させたガス（ＰＭ含有ガス）の供給先が排気ガス浄化装置であり、その排気ガス浄化装置の評価を行うために好適に使用される。尚、本明細書において、排気ガス浄化装置の評価とは、例えば排気ガス浄化装置の性能及び／又は耐久性の評価を意味する。又、本明細書において、評価対象である排気ガス浄化装置としては、例えば、排気ガス中の微粒子を除去するフィルタ及び／又は排気ガス中の有害物質を分解するための触媒を備えたものが挙げられる。
【００１９】
次に、本発明によれば、上記した何れかのＰＭ発生装置を、複数、具備するとともに、それら複数のＰＭ発生装置を、同一の条件で作動させ、あるいは、少なくとも一のＰＭ発生装置を他のＰＭ発生装置と異なる条件で作動させ得る制御手段と、複数のＰＭ発生装置
で得られたＰＭを発生させたガスを混合し混合ＰＭ含有ガスを得るＰＭ含有ガス混合手段と、を具備し、混合ＰＭ含有ガスを排気ガス浄化装置へ供給することによって、その排気ガス浄化装置の評価を行う排気ガス浄化装置の評価装置が提供される。
【００２０】
次に、本発明によれば、液体及び／又は気体の燃料を燃焼させて、ガス中にＰＭを発生させる方法であって、燃焼用空気の中に燃料を間欠で混合させ燃焼させる工程を有するＰＭ発生方法が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るＰＭ発生装置は、燃料間欠噴射手段を備え、燃焼用空気の中に燃料を間欠で噴射することが出来るので、ガス中に多量のＰＭを発生させ、その多量のＰＭを含むＰＭ含有ガスを、安全に、安定に供給することが出来る。連続運転しても失火するような問題は生じ難い。燃焼用空気の中に燃料を連続して噴射すると、ＰＭ発生量が多くなると失火し易く連続運転が不能になるが、本発明によれば、そのような問題は回避出来る。
【００２２】
本発明に係るＰＭ発生装置は、実際の自動車エンジン等からの排気ガスを利用していないので、設備をより小型化することが可能であり、コストを抑制出来る。又、一旦採取されたＰＭを用いておらず、燃料を任意に選定することが可能であるため、実際の自動車エンジンからの排気ガスを十分に模擬することが可能である。従って、排気ガス浄化装置へ供給する評価用の排気ガスを製造し供給する手段として好適なものである。
【００２３】
本発明に係るＰＭ発生装置は、その好ましい態様により、燃料間欠噴射手段が電動弁を備え、その電動弁の開弁時間及び／又は開弁間隔の制御によって、燃料を間欠で噴射するため、燃料を連続して噴射する時間、燃料を止める（噴射しない）時間、燃料を噴射する又は止める間隔、あるいはそのパターン等を、自由に設定することが可能である。従って、ＰＭの発生量及び／又は性状を変化させることが容易である。
【００２４】
本発明に係るＰＭ発生装置は、その好ましい態様により、燃料噴射圧力調節手段を備えているため、燃料の噴射圧力を変えることにより、容易にＰＭの発生量及び／又は性状を変化させることが出来る。
【００２５】
本発明に係るＰＭ発生装置は、その好ましい態様により、液体燃料と気体燃料とを予め混合し混合燃料を得る燃料混合手段を備えているため、実際の使用状態に即した広範囲の燃料を選択可能である。又、液体燃料と気体燃料を組み合わせることにより任意の量及び／又は性状のＰＭを発生させることがより容易になる。
【００２６】
本発明に係るＰＭ発生装置は、その好ましい態様により、燃料に燃料以外の気体を予め混合し得る気体混合手段を備えているため、例えば重油のように粘性が大きく噴射し難い燃料であっても噴射が容易となり、使用燃料の選択肢を広げることが可能となるだけでなく、任意の燃料を選択することにより、より広い範囲の任意の性状のＰＭを発生させることが可能となる。
【００２７】
本発明に係るＰＭ発生装置は、その好ましい態様により、燃料の噴射角度が、５°以上１２０°以下であるため、燃料の拡散がよくなるため、燃焼が、より安定するとともに失火の発生を防止出来る。
【００２８】
本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置は、本発明に係るＰＭ発生装置を、複数、具備するとともに、それら複数のＰＭ発生装置を、同一の条件で作動させ、あるいは、少なくとも一のＰＭ発生装置を他のＰＭ発生装置と異なる条件で作動させ得る制御手段と、複数のＰＭ発生装置で得られたＰＭ含有ガスを混合し混合ＰＭ含有ガスを得るＰＭ含有ガス
混合手段と、を具備しているため、多量のＰＭを含むＰＭ含有ガスを、短時間で、失火することなく安全に、安定に製造し、排気ガス浄化装置へ供給することが出来る。又、個々のＰＭ発生装置において、使用する燃料、燃料を噴射する又は止める間隔、燃料の噴射圧力等を変えることにより、混合ＰＭ含有ガスの性状を、細かく調節することが可能になる。従って、排気ガス浄化装置の性能や耐久性を正確に高い精度で評価する手段として好適である。
【００２９】
本発明に係るＰＭ発生方法は、燃焼用空気の中に燃料を間欠で混合させ燃焼させる工程を有するので、ガス中に多量のＰＭを発生させ、その多量のＰＭを含むＰＭ含有ガスを、失火することなく安全に、安定に製造することが出来る。燃焼用空気の中に燃料を連続して混合させて燃焼させると、失火し易く連続運転が不能になり、製造し得るＰＭの発生量が制限されるが、本発明によれば、そのような問題は回避出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施の形態を説明するが、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。本発明の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、好適な本発明の実施の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。
【００３１】
先ず、本発明に係るＰＭ発生装置について説明する。図１は、本発明に係るＰＭ発生装置の一の実施形態を示す構成図であり、図５は、図１に示されるＰＭ発生装置の内部を示す透視図（断面図）である。図１において、燃焼室１は、その側面が描かれており、図５では、その側面側から内部を透視した様子が表されている。図１及び図５に示されるＰＭ発生装置１０は、燃焼室１と、その燃焼室１に取り付けられた燃料間欠噴射手段３と、コンプレッサーで構成される燃焼用空気供給手段４と、を具備する装置である。
【００３２】
ＰＭ発生装置１０において、燃焼用空気１３２は、燃焼用空気供給手段４によって、流路１４を経由して、燃焼室１の側面に設けられた燃焼用空気入口１５１から燃焼室１の中へ供給される。そして、燃焼室１の中へ供給された燃焼用空気１３２は、燃焼室１内の空気予熱室５で加熱される。一方、液体及び／又は気体の燃料１３１は、流路１３を経由して、燃料間欠噴射手段３により、燃焼室１（空気予熱室５）内の加熱された燃焼用空気１３２の中へ、間欠で噴射される。ここで燃焼室１には、バッフルプレート６が設けられており、燃料１３１は、燃焼筒７に向けた方向に噴射される。
【００３３】
燃料１３１は、燃焼室１内で、燃焼用空気１３２と混合して希薄になる。燃焼用空気１３２で希薄化された燃料１３１は、パイロットバーナ２で着火後、燃焼筒７内で燃焼し、ＰＭが発生する。そのＰＭを含むガス（ＰＭ含有ガス１３３）は、燃焼室１のガス出口１５２から（図１中において左方向へ）送出され、評価のため、例えば、排気ガス浄化装置へ供給される。
【００３４】
燃焼室１は、その内部空間が、円筒状空間と、ガスの流れ方向に徐々に狭くなるすり鉢状空間と、を有する箱体として構成される（図５を参照）。燃焼室１の、ＰＭ含有ガス１３３が送出されるガス出口１５２側の端面とは反対の端面（図１中において右端面）には、パイロットバーナ２、燃料間欠噴射手段３、及び火炎検知器１１が取り付けられている。ＰＭ発生装置１０は、燃料を間欠で噴射可能な装置であり、多量のＰＭを含むＰＭ含有ガスを製造する場合でも、失火は生じ難いものであるが、安全に万全を期すため、火炎検知器１１が設けられるのである。燃料の流路１３、及び燃焼用空気１３２の流路１４は、配管で構成されている。パイロットバーナ２は、使用開始時に、最初に着火するときに使用される。使用開始時の最初の着火のとき以外は、燃料及び空気は供給されず、燃焼室１の余熱により燃料間欠噴射手段３から噴射された燃料の燃焼が継続する。必要に応じ、パイロットバーナ２に燃料及び空気を供給しパイロットバーナ２の燃焼を継続させたままでもよいことは、いうまでもない。パイロットバーナ２に使用する燃料は、どのような種類のものでもよいが、プロパン等の気体燃料が取扱いの上で、好ましい。
【００３５】
燃料間欠噴射手段３は、電動弁機能を併せ持つインジェクタで構成されている。従って、図１に示されないＰＭ発生装置１０の制御装置により、燃料間欠噴射手段３自体を制御することによって、噴射時間（開弁時間）、停止時間、それらの間隔（周期）、あるいは噴射・停止のパターン等を自由に設定出来る。勿論、本発明に係るＰＭ発生装置においては、噴射ノズルと、燃料の流路（流路１３相当）に独立して設けた電動弁と、で構成し、電動弁の開弁時間及び／又は開弁間隔（開弁周期）の制御によって、燃料間欠噴射手段を実現してもよい。
【００３６】
燃料間欠噴射手段３（インジェクタ）は、更に燃料噴射圧力調節機能を併せ持っている。従って、制御装置で燃料間欠噴射手段３自体を制御することによって、燃料の噴射圧力を、噴射の途中段階でも、自在に変更出来る。勿論、本発明に係るＰＭ発生装置においては、噴射ノズルと、燃料の流路（流路１３相当）に設けた独立した（自動又は手動の）圧力調節機構と、で構成し、圧力調節機構の自動制御又は手動調整あるいは複数の圧力調整機構の切替によって、燃料の噴射圧力を変更してもよい。
【００３７】
ＰＭ発生装置１０には、図１に示さないが燃料混合手段が備わり、液体燃料と気体燃料とを併用する場合に、それら液体燃料と気体燃料とを別々に燃料間欠噴射手段３（インジェクタ）に供給し、燃料間欠噴射手段３（インジェクタ）の内部で混合することによって、噴射前に予め混合した混合燃料を得ることが出来る。同じく図１に示さないが、ＰＭ発生装置１０には気体混合手段が備わり、燃料の噴射前に、その燃料に燃料以外の気体、例えば空気を、予め混合することも可能である。
【００３８】
ＰＭ発生装置１０においては、燃料間欠噴射手段３から噴射される燃料の噴射角度は、概ね６０°である。図２は、図１に示されるＰＭ発生装置１０の燃焼室１の燃料間欠噴射手段３の取付部分を拡大して示す断面図である。図２には、燃焼室１へ差し込まれた燃料間欠噴射手段３の先端部分から燃焼室１の中へ（燃焼室１に供給された燃焼用空気の中へ）噴射された燃料の噴射角度θが、概ね６０°であることが示されている。
【００３９】
次に、本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置について説明する。図３は、本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置（単に評価装置ともいう）の一の実施形態を示す構成図である。図３に示される評価装置２０は、４台の上記したＰＭ発生装置１０（Ｎｏ．１，２，３，４）を具備し、それらで製造されたＰＭ含有ガスをＰＭ含有ガス混合手段によって混合し、得られた混合ＰＭ含有ガスを、排気ガス浄化装置３２へ供給することによって、その排気ガス浄化装置３２の評価を行うことが可能な装置である。混合ＰＭ含有ガスは、切替弁２２，２３によって、排気ガス浄化装置３２へ供給されるか否か選択される。又、切替弁２２，２３の下流には、例えば熱電対で構成される温度検出器３３が取り付けられており、得られた混合ＰＭ含有ガスの温度を検出する。尚、図３において、各ＰＭ発生装置１０の燃料間欠噴射手段等の詳細部分は省略され描かれていない。
【００４０】
ＰＭ含有ガス混合手段は、Ｎｏ．１，２，３，４のＰＭ発生装置１０が製造したＰＭ含有ガスの温度及び／又は流量等を調整する二次空気供給部３１と、Ｎｏ．１〜４のＰＭ発生装置１０が製造したＰＭ含有ガスを合流させ混合するメインヘッダ部２１によって実現されている。即ち、評価装置２０では、４台のＰＭ発生装置１０が並列に接続され、最終的にメインヘッダ部２１に合流し混合された混合ＰＭ含有ガスが、排気ガス浄化装置３２へ供給される。尚、本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置では、ＰＭ含有ガス混合手段は、４台に限らず複数であって同じものではなく異なる仕様のＰＭ発生装置を、その一部又は全てを並列に接続する構成とメインヘッダ部とで、実現することが出来る。
【００４１】
評価装置２０では、各ＰＭ発生装置１０において、ＰＭ含有ガスが送出されるガス出口１５２側に、二次空気供給部３１が取り付けられている。それぞれの二次空気供給部３１では、各ＰＭ発生装置１０で製造されたＰＭ含有ガスに、図示しないコンプレッサー等の二次空気供給手段によって流路１５から供給された二次空気が合流し混合され、その二次空気の流量を調節することによって、各ＰＭ発生装置１０毎に、ＰＭ含有ガスが、所定の温度及び流量になるように調製される。この二次空気の流量の調節は、流量計２８と調節弁２９とで行われる。即ち、各ＰＭ発生装置１０毎に設けられた二次空気供給部３１へ送られる二次空気の流路１５には、各系統毎に、流量計２８と調節弁２９とが設けられており、それぞれの二次空気の流量を調節することが出来るようになっている。調節弁２９は、流量計２８から独立して手動調整出来るものであってもよいが、流量計２８の検出流量に基づいて自動制御可能なものが特に好ましい。
【００４２】
評価装置２０では、又、４台のＰＭ発生装置１０を、同一の条件で作動させ、あるいは、少なくとも１台のＰＭ発生装置１０を他の３台のＰＭ発生装置１０と異なる条件で作動させ得る制御手段が備わっている。この制御手段は、４台のＰＭ発生装置１０にそれぞれ備わる、電動弁機能及び燃料噴射圧力調節機能を併せ持つ燃料間欠噴射手段（図３において省略）と、燃焼用空気流量調節手段と、で実現される。尚、電動弁は、電磁石を用いた電磁弁、モータの回転によって開閉するもの、圧電性セラミックスを用いたもの等、何れのものでも用いることが出来る。
【００４３】
燃焼用空気流量調節手段は、燃焼用空気の流量を調節する手段であり、流量計２４と調節弁２５とで構成される。即ち、各ＰＭ発生装置１０の燃焼室へ送られる燃焼用空気の流路１４には、各系統毎に、流量計２４と調節弁２５とが設けられており、それぞれの燃焼用空気の流量を調節することが出来るようになっている。調節弁２５は、流量計２４から独立して手動調整出来るものであってもよいが、流量計２４の検出流量に基づいて自動制御可能なことが好ましい。
【００４４】
図３に示されない評価装置２０の制御装置により、４台のＰＭ発生装置１０のそれぞれにおいて、燃料間欠噴射手段で燃料の噴射圧力、並びに噴射時間及び停止時間、若しくはそれらの間隔、あるいは噴射・停止のパターンを選択決定するとともに、燃焼用空気の流量を調節し、更には、上記した二次空気の流量を調節することによって、最終的にメインヘッダ部２１で得られる混合ＰＭ含有ガスの流量、温度、ＰＭ含有量、含有されたＰＭの性状等を、自在に変更することが可能である。
【００４５】
尚、図３において、排気ガス浄化装置３２は、その側面が描かれており、性能及び／又は耐久性を評価する対象である排気ガス浄化装置３２は、円筒状の空間と、両端において徐々に狭くなるすり鉢状空間と、を有する箱体として構成され、円筒状の空間の中に、例えばハニカム構造を呈するフィルタであって排気ガス中の微粒子を除去するフィルタや、例えばハニカム構造を呈する触媒（触媒体）であって排気ガス中の有害物質を分解するための酸化触媒、三元触媒等の触媒が収容されているものである。尚、図示しないが、排気ガス浄化装置３２の下流側（排気ガスの出口側）に、ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ、ＳＯＸ等を分析する分析手段を備えることが好ましい。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
（実施例１）図１に示されるＰＭ発生装置１０を使用し、燃料としては軽油を用い、ＰＭ発生装置１０に備わる電動弁を用いた燃料間欠噴射手段による燃料の噴射圧力、開弁時間（燃料の噴射時間）、開弁周期（燃料の噴射周期）、デューティー比、ＰＭ発生装置１０における空気過剰率λを表１に示すように変化させ、燃焼させて、ＰＭ含有ガスを製造した。又、失火発生までの時間を計測した。そして、そのＰＭ含有ガスに、二次空気を混合し、評価対象となるＰＭ含有ガス（評価ガス）を得た。そして、そのＰＭ含有ガス（評価ガス）を吸引して、単位時間あたりのＰＭ発生量を測定した。結果を、燃料使用量とともに、表１に示す。
【００４８】
［ＰＭ発生量］ＰＭ含有ガス（評価ガス）を吸引し、一定時間（３０秒〜５分間）、濾紙（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製グラスファイバフィルタ、品番：ＡＰ２００５５００、５５ｍｍ）に通す。そして、濾紙に付着したＰＭの質量をミクロ天秤（ＳＡＲＴＯＲＩＵＳ社製ＭＥ−５Ｆ、０．００１ｍｇ）で測定し、二次空気を混合した後のＰＭ含有ガス（評価ガス）の流量、それから吸引されたガスの流量、及び吸引時間より、単位時間当りのＰＭ発生量（ｇ／Ｈｒ）を求めた。
【００４９】
［空気過剰率λ］燃焼室に供給される燃料の量と燃焼用空気の一定時間（例えば１秒間又は１分間等）における流量（予め燃料に空気を混合した場合は、その混合した空気の量も含む。）から算出した。尚、一般には、燃料が濃い（λが小さい）とＰＭ発生量は増加するが、燃料を濃くすると失火が起こり易い。
【００５０】
［デューティー比］開弁時間と開弁周期との比であり、図４に示されるように、開弁時間Ｔｏｎ／開弁周期Ｔｔｏｔａｌで表される。尚、図４において、弁の開度１００％で燃料が噴射され、弁の開度０％で燃料の噴射が停止される（噴射されない）。
【００５１】
（実施例２〜１８）燃料の噴射圧力、開弁時間及び開弁周期（デューティー比）、空気過剰率λを変更した他は、実施例１と同様にして、ＰＭ含有ガスを製造した。そして、失火発生までの時間を計測し、単位時間あたりのＰＭ発生量を測定した。特に実施例１７、１８では、燃料の噴射圧力を２段階に変化させた。結果を、燃料使用量とともに、表１に示す。
【００５２】
（比較例１〜５）間欠噴射が出来ない燃料噴射手段を備えたものである他は、実施例１で使用したものと同じ装置を使用し、所定の噴射圧力で、所定の空気過剰率λになるように、燃焼用空気の中に燃料を連続して噴射し混合させ、燃焼させて、ＰＭ含有ガスを製造した。それ以外は、実施例１と同様にして、失火発生までの時間を計測し、単位時間あたりのＰＭ発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表１に示す。尚、燃料を連続して噴射する場合には開弁時間と開弁周期が等しく、デューティー比は１になる。
【００５３】
【表１】
0004667344.tif 000002
【００５４】
（実施例１９，２０）燃料として重油を用い、燃料の噴射圧力、開弁時間及び開弁周期（デューティー比）、空気過剰率λを所定の値とした他は、実施例１と同様にして、ＰＭ含有ガスを製造した。そして、失火発生までの時間を計測し、単位時間あたりのＰＭ発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表２に示す。
【００５５】
（比較例６〜７）間欠噴射が出来ない燃料噴射手段を備えたものである他は、実施例１で使用したものと同じ装置を使用し、燃料としては重油を用い、所定の噴射圧力で、所定の空気過剰率λになるように、燃焼用空気の中に燃料を連続して噴射し混合させ、燃焼させて、ＰＭ含有ガスを製造した。それ以外は、実施例１と同様にして、失火発生までの時間を計測し、単位時間あたりのＰＭ発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表２に示す。
【００５６】
【表２】
0004667344.tif 000003
【００５７】
（実施例２１）プロパン用の燃料噴射手段を備えたものである他は、実施例１で使用したものと同じ装置を使用した。そして、燃料としてプロパンを用い、燃料の噴射圧力、開弁時間及び開弁周期（デューティー比）、空気過剰率λを所定の値とした他は、実施例１と同様にして、ＰＭ含有ガスを製造した。そして、失火までの時間を計測し、単位時間あたりのＰＭ発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表３に示す。
【００５８】
（比較例８）間欠噴射が出来ない燃料噴射手段を備えたものである他は、実施例１で使用したものと同じ装置を使用し、燃料としてはプロパンを用い、所定の噴射圧力で、所定の空気過剰率λになるように、燃焼用空気の中に燃料を連続して噴射し混合させ、燃焼させて、ＰＭ含有ガスを製造した。それ以外は、実施例１と同様にして、失火までの時間を計測し、単位時間あたりのＰＭ発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表３に示す。
【００５９】
【表３】
0004667344.tif 000004
【００６０】
（実施例２２〜２５）燃料として軽油に予め空気を混合したもの、軽油とプロパンとを予め混合したものをそれぞれ用い、燃料の噴射圧力、開弁時間及び開弁周期（デューティー比）、空気過剰率λを所定の値とした他は、実施例１と同様にして、ＰＭ含有ガスを製造した。そして、失火までの時間を計測し、単位時間あたりのＰＭ発生量を測定した。結果を、燃料の噴射圧力、空気過剰率λ、及び燃料使用量とともに、表４に示す。
【００６１】
【表４】
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【００６２】
（実施例２６）図１に示されるＰＭ発生装置１０を４台用いて、図３に示される評価装置２０を構成した。その評価装置２０において、４台のＰＭ発生装置１０を、それぞれ実施例１〜２５に示した条件で運転し、各ＰＭ発生装置１０で製造されたＰＭ含有ガスに、二次空気を、その量を適宜変更して、混合した。その結果、任意の流量、温度、ＰＭ含有量、（含有された）ＰＭの性状、の混合ＰＭ含有ガスが得られることが確認出来た。そして、所望の流量、温度、ＰＭ含有量、（含有された）ＰＭの性状、である混合ＰＭ含有ガスを用いて、外径１００ｍｍ〜３８０ｍｍのＤＰＦを排気ガス浄化装置、及び外径１００ｍｍ〜３８０ｍｍの触媒を備えた排気ガス浄化装置を評価したところ、良好に行うことが出来た。
【００６３】
（考察）表１〜４の結果より、実施例１〜２５で示されるように、燃焼用空気の中に燃料を間欠で噴射し混合させ燃焼させてＰＭを発生させると、使用する燃料によらず、ＰＭ発生量が１０ｇ／Ｈｒ以上である場合でも失火が発生せず、３０時間以上の連続運転が可能である。又、最大のＰＭ発生量が１１５ｇ／Ｈｒと多く、且つ安定して運転出来る。又、燃料間欠噴射手段の開弁周期が１０〜３００ｍｓｅｃ．、デューティー比が０．０５〜０．６の広範な条件において安定した運転状態であった。
【００６４】
一方、比較例１〜８で示されるように、燃料を連続で噴射してＰＭを発生させると、ＰＭ発生量が極めて少量の条件では安定して燃焼するが、それ以上にＰＭ発生量を増加させようとすると、燃焼が不安定となる。ＰＭ発生量を１０ｇ／Ｈｒ以上とすると失火し易くなり、１時間以上の連続運転が出来ない。又、ＰＭ発生量は１０ｇ／Ｈｒが限界である。以上の実施例によって、間欠で噴射することによる優れた効果が確認出来た。
【００６５】
又、実施例２６により、本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置により、混合ＰＭ含有ガスの性状を、細かく調節することが可能であることを確認出来た。所望の性状の混合ＰＭ含有ガスが得られるため、外径が３８０ｍｍを超える大きさのＤＰＦや触媒を備えた排気ガス浄化装置を評価することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のＰＭ発生装置及び排気ガス浄化装置の評価装置、並びにＰＭ発生方法は、排気ガス中の微粒子を除去するフィルタ及び／又は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及び／又は耐久性の評価を行うために利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るＰＭ発生装置の一の実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示されるＰＭ発生装置の燃焼室の燃料間欠噴射手段の取付部分を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明に係る排気ガス浄化装置の評価装置の一の実施形態を示す構成図である。
【図４】開弁時間、開弁周期、及びデューティー比の説明図である。
【図５】図１に示されるＰＭ発生装置の内部を示す透視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  燃焼室
２  パイロットバーナ
３  燃料間欠噴射手段
４  燃焼用空気供給手段
５  空気予熱室
６  バッフルプレート
７  燃焼筒
１０  ＰＭ発生装置
１１  火炎検知器
１３  流路
１４  流路
１５  流路
２０  排気ガス浄化装置の評価装置
２１  メインヘッダ部
２２，２３  切替弁
２４  流量計
２５  調節弁
２８  流量計
２９  調節弁
３１  二次空気供給部
３２  排気ガス浄化装置
３３  温度検出器
１３１  燃料
１３２  燃焼用空気
１３３  ＰＭ含有ガス
１５１  燃焼用空気入口
１５２  ガス出口
【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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