JP2007183242A - 移動式燃料分析装置および該移動式燃料分析装置を用いた燃料の品質を測定する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料供給地点における燃料の品質パラメータを迅速に測定できる移動式燃料品質分析装置とその方法を提供する。
【解決手段】燃料の品質を測定する方法と移動式燃料分析装置を提供するものである。移動式燃料分析装置（５００）は輸送手段（５０１）を含む。データベースは、オイルの近赤外スペクトルと品質パラメータ間の相関関係を確立するため複数の供給者からの標準燃料の近赤外スペクトルを含む。近赤外分光器（５０３）は輸送手段（５０１）に装備されて燃料供給地点に移送される。燃料試料の近赤外スペクトルは燃料供給地点から収集される。収集されたスペクトルはデータベース中の近赤外スペクトルと比較され対応する品質パラメータに変換される。
【選択図】図５ｂ
【解決手段】燃料の品質を測定する方法と移動式燃料分析装置を提供するものである。移動式燃料分析装置（５００）は輸送手段（５０１）を含む。データベースは、オイルの近赤外スペクトルと品質パラメータ間の相関関係を確立するため複数の供給者からの標準燃料の近赤外スペクトルを含む。近赤外分光器（５０３）は輸送手段（５０１）に装備されて燃料供給地点に移送される。燃料試料の近赤外スペクトルは燃料供給地点から収集される。収集されたスペクトルはデータベース中の近赤外スペクトルと比較され対応する品質パラメータに変換される。
【選択図】図５ｂ
Description
本発明は燃料の分析に関し、より詳細には移動式燃料近赤外分析装置に関するものである。
近赤外（ＮＩＲ）分光法は電磁スペクトル（１１００〜２５００ｎｍ）の近赤外帯域を利用している。通常のＮＩＲスペクトル光源はダイオードレーザーである。また、一般の白熱光あるいは石英ハロゲン電球は、ＮＩＲ放射の広帯域ソースとしても用いられ得る。ＮＩＲの代表的な応用には、燃焼研究はもとより製薬や食品、および農薬の品質管理がある。ＮＩＲ分光法は分子の倍音や結合振動を調べるものである。そのような遷移は量子力学的禁制であるので弱い分子吸収が起こる。このことは、近赤外放射の透過深度を中赤外放射と比較してより大きいものとさせる。よって、近赤外分光法は特に感度の高い手法ではないが、試料の調製が不要か最小限ですむバルク材をプローブするのに大変有用である。分子倍音や結合吸収バンドの解釈は複雑であることから、所望の化学情報を引き出すために多変量波長キャリブレーション（multiple wavelength calibration）がしばしば用いられる。キャリブレーション試料の入念な開発や多変量キャリブレーションの活用はＮＩＲ分析法にとって非常に重要性が高い。
ＮＩＲ分光法は重要で極めて有用な分析法として急速に発展している。実際、材料科学、化学、そして生命科学に及ぶ特定の研究分野や応用面においては、迅速で費用効率が高く、その上、他の手法では得られない定性的、定量的な情報を提供する必須の技術となっている。
ＮＩＲ分光法は多種多様な物質の化学的、物理的性質を迅速、かつ、正確に測定することができる。ＮＩＲは、試料の調製が最小限ですみ、非常に低コストで迅速に分析できることから、他の分光手法より優れている。
本発明の目的は、迅速な分析が行える移動式燃料分析装置とその方法を提供することである。
本発明に係る移動式燃料の品質を測定する方法は、輸送手段、複数の供給者からの標準燃料のＮＩＲスペクトルを含むデータベース、および近赤外分光器を含む移動式燃料分析装置を準備する工程と、移動式燃料分析装置を燃料供給地点へ移動する工程と、試料燃料を収集する工程と、測定したスペクトルをデータベース中の近赤外スペクトルと比較し、そのデータを対応する品質パラメータに変換する工程とを含む。
本発明に係る移動式燃料品質分析装置およびその方法によれば、低コストで迅速に、しかも移動中であっても精度良く燃料の品質を測定することが可能となる。
本発明の上記に述べた目的、特長、長所等をさらに分り易く、図面をもって下記の通り説明を行う。
本発明は、燃料供給地点において燃料の品質パラメータを直接測定することができる移動式燃料分析装置を提供するものである。
図１はイオウ、密度、引火点、蒸留、セタン価、リサーチオクタン価、ベンゼン含有量、メチルベンゼン含有量および酸素含有量分析手段など、複数の分析手段を含む従来の燃料分析試験室である。短時間でより多くの分析を行うために、本発明は指定された燃料供給地点から燃料を収集し、その近赤外スペクトルを測定する工程と、測定されたスペクトルとデータベース中の標準燃料のスペクトルとを比較して収集した燃料の品質パラメータを得る工程とを含む燃料の品質を測定する方法を提供する。データベースは複数の供給者からの標準燃料の近赤外スペクトルを含み、それによって燃料の品質パラメータとスペクトル間の相関関係を確立するのに用いられる。
データベースの構築には、台湾を例にした場合、全国の６％から１２％のガソリンステーションからの燃料収集工程が含まれる。収集した燃料は、従来の試験室において行われるような複数の分析方法により分析されてその品質パラメータが得られ、近赤外分光器の走査によりそのスペクトルが得られることになる。そして、収集した燃料の品質パラメータとそれに対応するスペクトルは、本発明のデータベースを確立するため近赤外分光器に入力される。
収集された燃料は、燃料に高感度な近赤外波長帯を得るために近赤外分光器で再び走査される。燃料に高感度な近赤外波長帯は、７００〜２５００ｎｍである。ガソリンの場合、燃料に高感度な波長帯は、好ましくは１１００〜１６７０ｎｍ、または１７９０〜２１００ｎｍである。ディーゼル燃料の場合、オイルに高感度な波長帯は、好ましくは１１００〜１６７０ｎｍ、または１８２５〜２２００ｎｍである。データベースと、燃料に高感度な好ましい波長帯とを用いれば、未知の燃料の品質パラメータは、そのスペクトルをデータベース中の標準燃料のスペクトルと比較することによって得ることができる。
図２ａ〜２ｈは、従来の試験室における分析で測定された供給地点Ａからの、例えばリサーチオクタン価、密度、１０％蒸留温度、５０％蒸留温度、９０％蒸留温度、ベンゼン含有量、酸素含有量およびメチルベンゼン含有量といったガソリン燃料の品質パラメータと、本発明の方法による分析法で測定された同品質パラメータとの比較を示している。図２ａから図２ｈにおけるｘ座標は供給地点Ａからのガソリン燃料のシリアルナンバーを表し、ｙ座標はその品質パラメータを表している。さらに、ＳＥＣは従来の試験室で測定された燃料の品質パラメータを近赤外スペクトルに変換した偏差値を表している。ＳＥＰは従来の試験室で測定した燃料の品質パラメータと、近赤外分光器で得たスペクトルをデータベース中のスペクトルと比較して得た品質パラメータの偏差値を表している。
図２ａから図２ｈに示すように、データベース中の標準燃料のスペクトルとそのスペクトルを比較することにより得られた供給地点Ａからのガソリン燃料の品質パラメータは、従来の試験室で測定されものとほぼ一致している。図３ａから図３ｈは、従来の試験室で測定された供給地点Ｂからの、ガソリン燃料のリサーチオクタン価（ＲＯＮ）、密度、１０％蒸留温度、５０％蒸留温度、９０％蒸留温度、ベンゼン含有量、酸素含有量、およびメチルベンゼン含有量といった品質パラメータと、本発明の方法で測定した同品質パラメータとの比較を示している。図３ａ〜ｈに示すように、供給地点Ｂからのガソリン燃料のスペクトルをデータベース中の標準燃料のスペクトルと比較して得られたガソリン燃料の品質パラメータは、従来の試験室で測定されものとほぼ一致している。
図４ａ〜４ｄは、従来の試験室で測定された供給点Ａからの、例えばディーゼル燃料の密度、引火点、イオウ含有量およびセタン価といったディーゼル燃料の品質パラメータと、本発明の方法で測定された同品質パラメータとの比較を示している。図４ｅ〜４ｈは、従来の試験室で測定された供給地点Ｂからの、例えばディーゼル燃料の密度、引火点、イオウ含有量およびセタン価といったディーゼル燃料の品質パラメータと、本発明の方法で測定された品質パラメータとの比較を示している。ディーゼル燃料を走査するための近赤外波長は、１１００〜１６７０ｎｍ、または１８２５〜２２００ｎｍであると好ましい。図４ａ〜４ｈに示すように、本発明の方法で測定されたディーゼル燃料の品質パラメータは従来の試験室で測定されたものとほぼ一致している。図２ａ〜４ｈによれば、本発明の方法によって測定されたガソリンおよびディーゼル燃料の品質パラメータは精確である。
別な側面において、本発明は、図５ａに示すような移動式燃料分析装置を提供するものである。図５ｂは、輸送手段５０１と近赤外分光器５０３を含む移動式燃料分析装置５００を示している。移動式燃料分析装置５００は、所定の燃料供給地点に移動して、燃料の収集とスペクトルの測定を行うことが可能であり、そこで収集した燃料の品質パラメータは、その測定したスペクトルを本発明のデータベース中の近赤外スペクトルと比較することで得ることができるため、従来の試験室へ試料を運ぶ必要がなくなる。本発明の燃料の品質を測定する方法によれは、分析コストが低減し、短時間でより多くの分析が遂行できる。移動式燃料分析装置５００の輸送手段５０１は、いかなる輸送手段であってもよく、例えば乗用車、トラックであり、好ましくはバンである。近赤外分光計５０３は、輸送手段５０１の後部座席に装備することが可能である。本発明の燃料の品質を測定する方法は、輸送手段が移動しているときに収集した試料油の分析ができるものである。輸送手段の移動中における振動で引き起こされる分析偏差を低減するため、近赤外分光器５０３に図５ｂに示した耐震装置５０４を装備させてもよい。耐震装置５０５は、台座と台座の下方に取り付けた複数のショックアブソーバー５０４を含む。
図６ａ〜６ｈは、静的状態および動的状態において本発明の移動式燃料分析装置で測定した密度、リサーチオクタン価、酸素含有量、１０％蒸留温度、５０％蒸留温度、９０％蒸留温度およびメチルベンゼン含有量などガソリン燃料の品質パラメータを示す。図７ａ〜７ｅは、静的状態および動的状態において本発明の移動式燃料分析装置で測定した密度、引火点、イオウ含有量、セタン価、９０％蒸留温度などディーゼル燃料の品質パラメータを示す。図６ａ〜７ｅに示したように、６０ｋｍ／ｈ未満の速度、あるいは振動状態で測定した品質パラメータは、静的状態で測定したものと一致する。したがって、本発明の移動式燃料分析装置は動的状態においても耐震装置により精度良く燃料の品質パラメータを測定することができる。
以上、好適な実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれら実施例に限定はされないと解されるべきであり、つまり本発明は、当業者であれば自明であるような各種変更および均等なアレンジをカバーするものである。上に掲げた実施例は、本発明の原理を説明するための最良の態様を提示すべく選択し記載したものである。即ち、添付の特許請求の範囲は、かかる各種変更および均等なアレンジが全て包含されるように、最も広い意味に解釈されるべきである。
５００ 移動式燃料分析装置
５０１ 輸送手段
５０３ 近赤外分光器
５０４ ショックアブソーバー
５０５ 耐震装置
５０１ 輸送手段
５０３ 近赤外分光器
５０４ ショックアブソーバー
５０５ 耐震装置
Claims (17)
- （ａ）輸送手段、複数の供給者からの標準燃料の近赤外スペクトルを含むデータベース、および前記輸送手段に装備された近赤外分光器を含む移動式燃料分析装置を準備する工程と、
（ｂ）前記輸送手段により前記近赤外分光器を燃料供給地点に移動する工程と、
（ｃ）前記燃料供給地点からの燃料試料の近赤外スペクトルを収集する工程と、
（ｄ）前記収集したスペクトルを前記データベース中の前記近赤外スペクトルと比較し、前記収集したスペクトルを対応する品質パラメータに変換する工程と
を含む燃料の品質を測定する方法。 - 前記燃料試料の前記近赤外スペクトルは、前記輸送手段が静的状態にあるときに収集される請求項１記載の燃料の品質を測定する方法。
- 前記燃料試料の前記近赤外スペクトルは、前記輸送手段が移動しているときに収集される請求項１記載の燃料の品質を測定する方法。
- 前記燃料試料油の前記スペクトルの収集に用いる近赤外の波長が６００〜２６００ｎｍである請求項１記載の燃料の品質を測定する方法。
- 前記燃料試料がガソリン燃料であって、そのスペクトルの収集に用いる前記近赤外の波長が１１００〜１６７０ｎｍである請求項１記載の燃料の品質を測定する方法。
- 前記燃料試料がガソリン燃料であって、そのスペクトルの収集に用いる近赤外の波長が１７９０〜２１００ｎｍである請求項１記載の燃料の品質を測定する方法。
- 前記燃料試料がディーゼル燃料であって、そのスペクトルの収集に用いる近赤外の波長が１１００〜１６７０ｎｍである請求項１記載の燃料の品質を測定する方法。
- 前記燃料試料がディーゼル燃料であって、そのスペクトルの収集に用いる近赤外の波長が１８２５〜２２００ｎｍである請求項１記載の燃料の品質を測定する方法。
- 前記工程（ｄ）に約５分間要する請求項１記載の燃料の品質を測定する方法。
- 前記工程（ｂ）〜（ｄ）を繰り返して複数の燃料供給地点の燃料品質を測定する工程をさらに含む請求項１記載の燃料の品質を測定する方法。
- 輸送手段と、
複数の供給者からの標準燃料の近赤外スペクトルを含むデータベースと、
前記輸送手段に装備された近赤外分光器と、
を含む移動式燃料分析装置。 - 前記輸送手段には乗用車、バンまたはトラックが含まれる請求項１１記載の移動式燃料分析装置。
- 前記データベースが、従来の試験室における分析方法によって測定された前記標準燃料の品質パラメータから変換した近赤外スペクトルを含む請求項１１記載の移動式燃料分析装置。
- 前記分析方法がイオウ、密度、引火点、蒸留、セタン価、リサーチオクタン価、ベンゼン、メチルベンゼンおよび溶存酸素の分析を含む請求項１１記載の移動式燃料分析装置。
- 測定対象の燃料にはガソリンおよびディーゼル燃料が含まれる請求項１１記載の移動式燃料分析装置。
- 前記近赤外分光器用の耐震装置をさらに含む請求項１１記載の移動式燃料分析装置。
- 前記耐震装置が、前記近赤外分光器を保持する台座、および前記台座の下方に設けられた複数のショックアブソーバーを含む請求項１６記載の移動式燃料分析装置。
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