粒子計測/評価手法について
各種エンジンや車両からの排出ガスには、ガス成分やPM(Particulate Matter/粒子状物質)が含まれています。PM計測は大きく分けて下記に分類されます。
本資料では下記アプリケーションに合せた製品をご紹介いたします。
１．フィルタ重量計測
フィルタ重量法は、エンジン排ガスの全量または一部をサンプリング、希釈を行い専用フィルタで捕集し、捕集前と捕集後の重量差を精密天秤で秤量。
秤量値より [g/km or mg/mi] を算出する。
２．個数濃度計測（Particle Number Concentration）
単位体積中に何個粒子が存在するかを示す。(例：個/cm3 など)個数濃度計測には主にCPCなどがある。現在欧州では23 nm以上の粒子径を対象とした粒子数規制(PMP法/Euro6)が施行されているが、次期規制(Sub23nm)においては10 nmへの引き下げが検討されている。
３．粒子径分布計測（Particle Size Distribution）
エアロゾルサンプル中の粒径分布と濃度を測定する。粒径毎の評価をすることにより詳細な粒子挙動の把握が可能になる。特にGPF/DPF,触媒研究開発やSub23nm向け評価計測において、粒径情報の把握は重要なファクターになると考えられる。
１.フィルタ重量計測
排ガスＰＭ捕集用フィルタ
Tefloサポートリング付PTFEフィルタ Model Teflo Filter
・従来品よりガス吸着が少なく、より高い精度の排ガス中のPM捕集が可能
・US EPA(合衆国環境保護庁)が定める40 CFR 1065/1066に対応
※その他規制にも準拠
・サンプルの区分/管理が容易になるナンバリング付き
・フィルタサイズ：47 mmφ
Emfabフィルタ Model TX40HI20-WW
・吸湿度が低く強度がある排ガス中のPM捕集用フィルタのため、各種規制向けで、自動車メーカーや、サプライヤ、研究機関などに多く実績あり
・US EPA 40 CFR 1065/1066における自動車排気ガス測定法に対応
※その他規制にも準拠
・標準フィルタ寸法：47 mmφ、70 mmφ、80 mmφ、110 mmφ
US EPA規制他、各種排ガスPM重量規制に対応したPMフィルター秤量用恒温/恒湿チャンバーも取り扱いしております。
２.個数濃度計測（Particle Number Concentration）
計測装置紹介① 個数濃度計測
エンジン排ガス用凝縮粒子カウンターMODEL EECPC 3790シリーズ
・エンジン排ガス用に設計された凝縮粒子カウンター
・フルフロータイプ
・現行排ガス規制向け モデル3790A
・Sub-23nm向け モデル3790A-10
・前処理装置の組合せにより研究開発用システムアップ可能
計測装置紹介② 個数濃度計測
PMセンサー MODEL PPS-M
小型、軽量で低温環境(マイナス20℃)でのPN計測に対応したPMセンサー。PN計測技術でネックとなることがある粒子希釈等の前処理を必要とせず、エンジン排ガス中の粒子状物質(PM)をダイレクトに計測することができます。
また、PN計測時に排ガス温度の低下による『水分凝縮』の影響を低減する構造になっています。
GPF/DPF研究開発、RDE向け低温試験用、触媒評価や簡易排ガスＰＮ計測などさまざまなエンジン研究開発に利用可能です。
主な仕様
検出粒径 10 nm/23 nm～ （ユーザー設定可能）
検出濃度 PN: 300～1.3x10E9 #/cm3
PM: 0.001 ～ 290 mg/m3
使用環境温度 －20 ℃～50 ℃
検出時間分解能 最大100Hz
サンプル温度 約200℃（高温対応可能）
センサー加熱温度 約200℃
ホットホースオプション有
全長 約400 mm/重量 約3.3 kg(センサーのみ)
計測装置紹介③ 簡易PN検査/試験用
NANOPARTICLE EMISSION TESTER MODEL 3795-H
高濃度対応NPETは、排気管からの総固体粒子数濃度を直接測定するように設計されています。
測定対象は、研究開発のみならず、使用過程車から路上での車両評価まで多くの条件で可能です。
内燃機関、ガソリンまたはディーゼルエンジン、またはバイオマス発電所など多様なニーズに対応可能です。
主な仕様
粒径範囲：23 nm～1 um (min D50)
計測個数濃度：1x10E3～5x10E6 個/cm3 (model3795)
2x10E3～1x10E8 個/cm3 (model3795-HC)
サンプル流量：0.7 L/min
揮発成分除去：Catalytic Stripper
作動環境：-10～40℃/75～106 kPa
電源：100～240VAC 50～60 Hz 消費電力最大200 W
３．粒子径分布計測（Particle Size Distribution）
計測装置紹介④ 粒子径分布計測
Engine Exhaust Particle Sizer MODEL EEPS 3090
EEPS3090は、エンジンから排出されるPNおよび粒径分布を0.1秒毎（10 Hz）のリアルタイムに計測します。
2004年の発売以来多くの研究機関やOEM/サプライヤー様にご使用頂いている、自動車排ガス粒子径分布計測装置のスタンダードです。
排ガスPN計だけでなく、ブレーキダスト計測など様々な研究開発分野に応用可能です。
主な仕様
粒径範囲：5.6～560 nm（32ch）
サンプル流量：10 L/min
生ガス温度：～約50 ℃
サンプリング周期：10 Hz
評価径：モビリティー分級機能とエレクトロメーター
計測：個数・質量・表面積・体積濃度分布
計測装置紹介⑤ 粒子径分布計測
Engine Exhaust Particle Measurement System MODEL EEPMS 3095
・エンジン排ガス中に含まれる微粒子のPN粒径分布をリアルタイム(10 Hz)計測
・粒子ロス/低希釈倍率/高い背圧でのサンプリングに考慮したシステム設計
・希釈、VPR、粒径分布計測まですべての機能がこの1台に。
・次期排ガス規制で導入が検討されているCatalytic Stripperを搭載。
計測事例
・Sub23 nm向けエンジン研究開発
・GPFおよびDPFなどの排気後処理装置の特性評価
・RDE(Real Driving Emission)/PN計測
・さまざまなエンジン研究に利用可能
計測装置紹介⑥ 粒子径分布計測
SCANNING MOBILITY PARTICLE SIZER SPECTROMETER(SMPS)
Model 3938
電気移動度法を使った約1 nm～約1 μmの範囲の粒径分布を高分解能に計測する装置です。
このSMPSは、30年以上にわたり、様々な研究機関や多くの企業などで、粒子や開発、性能評価などエアロゾル研究に支援してきました。
第３世代のモデル3938は、非常に高い粒径分解能や高速スキャン機能、またその他ユーザービリティを向上させた最上位機種です。
主な仕様
粒径範囲：2.5～1,000 nm
サンプル流量：0.2～3 L/min
計測時間：10～300 秒
粒径分解能：167チャンネル
計測：個数・質量・表面積・体積濃度・および粒径分布
計測装置紹介⑦ 粒子径分布計測
電子式低圧インパクター ELPI+(Electrical Low Pressure Impactor)
・多段式のカスケードインパクタ方式を採用
・幅広い粒径レンジで粒径分布計測
・最大500chの高分解能オプション(HR-ELPI+)
・計測と同時にフィルタサンプリング可能→SEMやTEMで粒子観察がOK
・エンジン排ガスなどを低濃度PNを希釈なしで高温サンプリング (HT-ELPI+)
・最新機種 HT-HR-ELPI+をラインナップ
主な仕様
粒径範囲：0.006～10 um
サンプル流量：10 L/min
生ガス温度：～約50 ℃ (最大180 ℃)
サンプリング周期：10 Hz
評価径：空気動力学径
計測：個数・質量・表面積・体積濃度・および粒径分布
排ガス前処理装置①
エンジン排ガスに含まれるPM/PNを測定する場合、希釈(前処理)が必要な場合があります。
例えば…
① テールパイプ等から直接計測するには濃度が高く、計測装置濃度レンジを超えてしまう
② 一般的な計測装置は高温ガスを測定することが出来ない為、排ガスを常温近くまで下げる必要がある
マルチヒーティング希釈装置 eDiluter™ Pro
・25倍～の低倍率に対応した安定希釈可能なマルチヒーティング希釈器
・高温ガス（最高1200℃）のサンプリングに対応
・希釈済みガスが高流量(最大80 L/min)のため、複数台での計測に対応
・小型設計のため、コンパクトな設計が可能
・ホットホースオプション、1200 ℃対応High Temp Probeオプション
排ガス前処理装置②
Catalytic Stripper/CSシリーズ
次期欧州PN規制では計測対象粒子径が23 nm→10 nmへ引き下げることが検討されています。
また、揮発成分除去機構としてCatalytic Stripper(CS)が採用される見込みです。
CSシリーズは機器単体で使用することができ、一次希釈装置や計測器との組み合わせでフレキシブルな運用が可能です。
装置特徴
・計測器に合せた流量を選択
・高いHC除去効率
・低メンテナンス性を実現
・小型のため、持ち運びが可能
・各種PN計測装置に対応
粒子計測アプリケーション①
オイル消費とPN
オイル消費量を排ガス粒子数（PN）粒径分布で評価。
粒子計測アプリケーション②
EC/OC カーボンエアロゾル分析
◆ 石英フィルター上の試料中のOC(有機炭素)・EC(元素状炭素)成分を分析
◆ OCの不完全燃焼により生じるECの過大評価を、反射光法または透過光法で自動補正
◆ マスフローコントローラーによるキャリアガスの正確な流量制御が可能
◆ オートローダー(オプション)により、最大36試料のセット～分析までのプロセスを自動化可能
粒子計測アプリケーション③
PN計の日常管理用 粒子発生器
◆ 粒子数計（PN濃度計）の動作チェックをその場でできる
◆ NaCl水溶液に含まれるエアロゾル粒子発生による検査（簡易検査） ➡1-JETエアロゾルアトマイザー
◆ 模擬スス粒子発生によるエンジン排ガスに近い粒子による検査 ➡miniCAST
◆ 計測条件に合わせてシステムアップ致します
粒子計測アプリケーション④
次期欧州排ガス規制向け 10 nm/23 nmCPC評価試験フロー案
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