KR20210018259A

KR20210018259A - 입자 농도 분석 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20210018259A
Application number: KR1020207034711A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 알. 부커; 더글러스 디. 부커; 사이먼 피. 부커
Original assignee: 센서즈,인크.
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2021-02-17
Also published as: US20210231551A1; CN112236661A; WO2019234688A3; EP3803317A4; JP2021527198A; WO2019234688A2; EP3803317A2; US11686660B2

Abstract

엔진의 배기 가스에 존재하는 엔진 배출 입자 농도와 같은 유체 샘플의 입자 농도를 테스트하기 위한 입자 농도 분석 시스템이 개시된다. 입자 농도 분석 시스템은 포화 챔버, 응축기, 및 레이저 광학 입자 계수기를 갖는 응축 입자 계수기를 포함한다. 분석 시스템은 작동 유체 탱크, 작동 유체 펌프, 및 샘플링 프로브를 더 포함한다. 시스템은, 디바이스가 오용으로부터 보호되기 때문에, 사용자가 디바이스에 대한 고도의 훈련을 받지 않고도 차량 배출물을 테스트할 수 있는 견고한 분석 시스템을 제공한다. 위치 민감형 센서는 시스템이 넘어지거나 잘못된 결과를 생성할 수 있는 위치에 놓인 경우에 시스템이 손상되지 않도록 하는 데에 사용된다. 추가 특징부는 차압 센서, 밀봉 및 교체 가능한 조작 방지 작동 유체 탱크, 용매 회수 시스템, 치트 방지 디바이스, 및 유체 순도 센서를 포함한다.

Description

입자 농도 분석 시스템 및 방법

본 발명은 특히 응축 입자 계수기와 관련된 입자 농도 분석 시스템에 관한 것이다.

점점 더 많은 차량이 전 세계의 고속도로와 거리를 채우고 환경 오염원이 계속해서 오염 물질을 배출함에 따라 엔진으로부터의 배출물 및 공기 품질 표준이 지구에 점점 더 중요해지고 있다. 차량 엔진 배기 가스의 배출물 테스트는 엔진이 지구를 과도하게 오염시키지 않는 것을 보장하기 하기 위한 전 세계적인 관심사이다. 현재 측정 시스템은 통상적으로 크고 비싸며 시간 소모적이다. 더욱이, 엔진이 유효 수명 전체에 걸쳐 규정을 준수하는 지를 보장하기 위해 모든 오염 물질에 대해 차량 배출물을 대규모로 주기적으로 체크해야 한다. 차량 배출물 테스트의 또 다른 문제는 주변 공기가 테스트에 침투하게 하여 잘못된 통과를 보여줌으로써 테스트 설비, 기술자, 또는 고객이 테스트를 "속일" 가능성이다.

배출물 분석기의 한가지 유형으로는 10 내지 200 nm(나노미터) 크기 범위의 입자 수 농도를 측정하기 위한 혼합형 응축 입자 계수기(Condensation Particle Counter)(CPC)가 있다. 그러한 입자 계수기는 환경 공기 품질을 모니터링하도록 엔진 배출물의 입자 농도를 결정하기 위해, 뿐만 아니라 입자 농도가 우려되는 기타 용례에 사용된다. CPC는 작동 유체(예를 들어, 부탄올 또는 이소-프로필 알코올)로 주기적으로 충전해야 한다. 충전은 일반적으로 중력 공급 시스템 또는 외부 탱크로부터의 주사기를 사용하여 달성된다.

다음은 특히 정기 기술 검사(Periodic Technical Inspection)(PTI)와 관련된 배기관 입자 수(particle number)(PN) 농도 측정과 같은 공기 품질 테스트 및 분석을 위해 개발된 저비용 및 저 복잡도 제품에 관한 것이다. 응축 입자 계수기(CPC)는 흔히 공기 품질 테스트 및 분석을 수행하여 샘플 유체의 입자를 계수하는 데에 사용된다. CPC는 통상적으로 숙련된 작업자가 기기를 모니터링, 예를 들어 작동 유체를 모니터링하고 작동 유체가 항상 충분히 충전되어 있을 뿐만 아니라 충분히 순수하거나 오염되지 않았는 지를 보장해야 한다. 자동차의 정기 기술 검사(PTI)에 저비용 배출물 테스트 기술을 적용하려면 저비용의, 반복 가능하며, 정확한 측정 디바이스 뿐만 아니라 디바이스가 적절하게 작동하고 올바르게 사용되고 있는 지를 확인하기 위한 자동화 시스템 및 측정 체크를 필요로 한다.

본 발명의 일 양태에서, 응축 입자 계수기를 포함하는 입자 농도 분석 시스템이 차량 배출물 샘플의 입자 농도를 분석하기 위해 제공된다. 분석은 테스트중인 차량에 샘플링 프로브를 삽입하고 규정된 테스트 시퀀스(예를 들어, 아이들 엔진 작동)에 걸쳐 차량 배출물의 미립자 수 농도를 기록하는 것을 포함한다. 차량은 기록된 레벨이 적용 표준보다 높으면 이 배출물 테스트를 통과하거나 실패한 것으로 간주된다.

일 양태에서, 본 발명에 따른 완전히 통합된 입자 농도 분석 시스템은 차량 배출물 샘플에서 입자 농도를 분석하기 위해 샘플링 프로브 및 주변 공기 컨디셔닝 시스템과 결합된 CPC를 사용한다. 분석 시스템은 엔진이 아이들 상태인 PTI 입자 수(PN) 테스트 중에 차량 엔진이 통과 또는 실패하는 지를 결정하도록 구성될 수 있다. 분석기는 측정된 최대 허용 입자 수가 250,000 #cm^-3 미만인 "스냅 가속" 후에 3개의 1분 샘플에 걸쳐 차량이 테스트되는 PTI 입자 수 테스트 중에 차량 엔진이 통과 또는 실패하는 지를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 자기 진단 장치(on-board diagnostics)(OBD) 시스템이 차량이 "예열"되고 PTI PN 테스트를 위한 준비가 되었는 지를 확인하도록 구성된 분석 시스템과 통합된다. 테스트 중에, OBD 파라미터(RPM, 냉각수 온도 및 질량 기류 속도) 및 PN 농도 모두의 초 단위 데이터가 기록되어 추가 데이터 평가 뿐만 아니라 PTI PN 통과 또는 실패 결과를 용이하게 한다.

혼합형 CPC는, 에어로졸 유동(샘플 유동)이 포화 공기 소스와 별도로 유지되고 응축기를 통해 운반되기 전에 혼합되는 상태로 작동된다. 전체 유동 CPC는, 입자가 가득한 (샘플) 공기가 포화될 작동 유체로 둘러싸인 가열된 심지를 통과하는 상태로 작동된다. 전체 유동 및 혼합형 CPC 모두의 경우, 과포화 증기가 샘플 입자에 응축되어 약 5-10 ㎛ 액적으로 성장한다. 이어서, 이들 액적은 노즐을 통해 포커싱되고, 레이저 빔을 통과하며, 펄스 검출 전자 기기와 같은 광산란 입자 계수기에 의해 계수된다. 혼합형 CPC는 포화기 또는 심지와 관련된 성능 저하가 없는 것을 비롯하여 전체 유동 CPC에 비해 유익한 속성을 제공하는데, 그 이유는 심지가 시간이 지남에 따라 과포화 레벨을 저하시키는 샘플 입자로 오염되지 않기 때문이다.

포화기는 응축기 및 측정 광학계로부터 기계적으로 분리될 수 있음으로써, 진동, 배향 등에 의해 유발되는 작동 유체로부터 광학계 오염에 대한 현저히 낮은 민감도를 비롯하여 견고성이 개선된다.

분석 시스템은 CPC의 제어를 위한 전용 마이크로 프로세서를 갖는 전자 제어기를 포함한다. 게다가, 분석 시스템에는 데이터 저장 장치를 위한 마이크로 컴퓨터의 저가형 제품군, 무선 통신(WiFi) 시스템, 자기 진단 장치 어댑터에 대한 Bluetooth 통신, HTML 기반 그래픽 사용자 인터페이스, 및 시스템이 다양한 어플리케이션을 위해 독립하게 하는 추가 시스템이 설치될 수 있다. 임의로, 분석 시스템의 CPC는 CPC 응축기로부터 주기적으로 유체를 배수하는 3방향 솔레노이드 밸브를 포함한다.

일 양태에서, 분석 시스템은 희석 및 포화기 유동을 필터링하기 위한 HEPA 필터, 외부 탱크 작동 유체 탱크, 마이크로 프로세서 제어 펌프, 시스템 d₅₀을 23 nm로 증가시키기 위한 확산 스크린, 샘플링 호스, 및 샘플링 프로브를 비롯하여 기능성과 효율성을 증가시키기 위한 추가 구성요소를 포함한다. 임의로, 분석 시스템은 입자 수 농도 범위를 입방 센티미터(#/cm³) 당 6,000,000개의 입자로 확장하기 위한 제2 희석기를 포함한다. 그러나, 250,000 #/cm³초과의 농도는 결함있는 디젤 및 가솔린 입자 필터에 대한 신뢰할 수 있는 표시를 제공한다. 반휘발성 입자를 제거하기 위한 증발기 튜브도 분석 시스템에 포함될 수 있다.

입자 분석기는 ISO 27891:2015의 성능 기준을 충족시키도록 교정될 수 있다. 그러나, CPC 기술의 고유한 선형성 및 성능 예측 가능성으로 인해, 유해한 효과가 거의 또는 전혀 없이 훨씬 감소된 교정 범위가 사용되어, 대응하는 상당한 비용 절감을 제공할 수 있다. 입자 분석기는 또한 스위스 연방의 공기 오염 통제에 관한 조례(Ordinance on Air Pollution Control)(OAPC) 814.318.142.1의 스위스 PTI 성능 기준을 충족하거나 초과하도록 구성될 수 있다. SR 814.318.142.1은 현재 유일하게 확립된 PTI PN 프로그램이다. 분석 시스템의 CPC는 3초 미만의 t₁₀-t₉₀ 응답으로 작동하도록 구성될 수 있다.

ISO 27891 교정 방법론과 교정 사이의 연간 간격에 반영된 바와 같이 잘 설계된 CPC의 경우 작동 저하 인자는 본질적으로 0이다. 이와 달리, 확산 기반 PN 측정 시스템 또는 확산 충전기(diffusion charger)(DC)는 통상적으로 트랩 및 코로나 소스의 오염과 같은 다양한 소스로부터 정상 작동 중에 열화되기 쉽다. 배출물 입자 농도 분석을 위한 통상적인 관심 크기 범위에서, CPC는 입자 크기 의존성이 없는 반면, DC는 상당한 크기 의존성을 가지며 입자가 (예를 들어, 처리 시스템 후에 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction)(SCR)에서) 미리 충전될 때 불규칙한 결과를 나타낼 수 있다.

분석 시스템의 다양한 구성요소에서 유체 유동을 측정하기 위해 샘플 모세관이 포함될 수 있으며 이는 개별 유동 교정의 필요성을 감소시키거나 제거한다. 제한부를 가로지르는 압력의 측정에 의해 결정되는 유체 또는 가스 유량은 흔히 개별 교정을 필요로 한다. 그러나, 저비용의 피하 주사 바늘(즉, 모세관)에 대한 매우 엄격한 공학 및 표면 공차는 압력 강하에 의한 유량 측정에 대해 교정 없이 엄격한 제어를 제공한다. 혼합형 CPC는 통상적으로 총 4개의 유동 중 적어도 3개 또는 4개가 실시간으로 측정되도록 구성된다(예를 들어, 추출 유동, 샘플 유동, 배수 유동, 및/또는 포화기 유동). 각각의 유량 측정은 비교적 고가의 압력 센서 또는 압력 변환기가 필요하다. 혼합형 CPC는 통상적으로 총 배기 가스에서 포화기 유동과 배수 유동을 빼서 샘플 유동을 측정한다. 그러한 접근법은 결정된 샘플 유동의 오류를 감소시키기 위해 총 배기 가스, 포화기, 및 배수 유동에 대한 매우 정확한 유동 교정을 필요로 한다. 샘플 모세관은 분석 시스템에 포함되어 샘플 유동을 측정 및/또는 계산하므로, 잠재적인 오류 원인을 감소시키거나 제거하고 분석기의 복잡도와 비용을 감소시킨다. CPC를 배수하기 위해 3방향 솔레노이드 밸브를 사용하면 배수 유동을 측정할 필요를 제거함으로써 복잡도와 비용을 추가로 감소시키거나 제거할 수 있다.

측정을 위해 각 지점에 압력 변환기를 포함하는 대신에, 단일 압력 변환기 또는 압력 센서를 사용하여 각각의 압력 소스를 순환하여 차압을 결정한 다음 시스템의 압력을 계산함으로써 2개의 압력 소스 사이의 차압을 측정할 수 있다. 제1 압력(P1) 및 제2 압력(P2)은 P1 또는 P2에 대한 소스의 주기적 순환으로 압력 응답(P)을 측정함으로써 결정될 수 있다. 압력 응답 P = P1 + P2, 따라서 정상 작동 중에 P1 = P-P2이고 P1 소스가 턴오프된 상태에서 P2 = P이다. 2개의 독립적인 변환기 대신에 단일의 차압 변환기는 압력 소스를 턴오프하는 데에 필요한 전자 기기가 더 간단하고 각각의 복잡한 압력 변환기 비용의 일부 비용이 들기 때문에 압력 응답 측정에 필요한 리소스의 복잡도를 감소시킨다. 하나의 압력 소스를 격리시키고 둘 모두를 측정하는 사이의 간격은 압력 신호의 안정성에 기초하여 결정 및 설정될 수 있다.

CPC의 효율성은 달성된 과포화 레벨에 의해 결정되며 과포화 레벨은 포화기와 응축기 사이의 온도차에 따라 좌우된다. 실제로, 주변 공기의 모든 입자가 동일한 레벨의 과포화를 경험하거나 도달하는 것은 아니므로, 광학 입자 계수기의 효율성은 더 낮은 레벨의 과포화에서 점진적으로 감소한다. 더 낮은 레벨의 과포화는 광학 계수기에 의해 검출될 가능성이 상대적으로 적은 작은 입자 크기를 생성한다. 광학 계수기에 의해 분석될 입자의 허용 가능한 낮은 컷오프 크기는 일반적으로 존재하는 입자의 50%(d50)가 계산되는 입자 크기로 정의된다. 통상적으로, 낮은 컷오프 입자 크기는 직경이 약 15 nm이다. 15 nm의 d50 입자 크기는 23 nm 이상의 입자를 측정해야 하는 "자동차 - PMP"기준보다 작으므로, 엔진 배기 가스를 분석할 때 더 높은 d50이 필요하다. 확산 스크린은 d50을 허용 가능한 크기로 증가시킬 수 있다.

엔진은 상당한 양의 이산화탄소를 배출한다(예를 들어, 화학량론적 연소 조건에서 작동하는 가솔린 엔진으로부터 16 체적%의 배기 가스의 예상 농도). 샘플링 프로브가 차량 배기관에 완전히 또는 올바르게 삽입되지 않으면, 측정된 이산화탄소는 주변 공기와 혼합되어 예상보다 낮아진다. 이로 인해, 엔진 배기 가스 미립자가 깨끗한 주변 공기로 희석되어 적절하게 수행된 배기 가스 분석을 통과하지 못하는 "더러운 차량"이 통과하게 될 수 있다. 분석 시스템에 포함된 이산화탄소 센서는 사용자가 차량을 "통과"시키기 위해 샘플링 프로브를 의도적으로 차량 배기관에 충분히 삽입하지 않는 것을 방지하는 치트 방지 디바이스를 제공한다.

본 발명의 일 양태에서, CPC는 레이저 측정 구역에 존재하는 입자 농도의 보고된 계수를 자동으로 조절하도록 구성될 수 있다. 이 조절을 "동시 보정 인자(coincidence correction factor)"라고 한다. 높은 입자 농도는 테스트를 방해하고 분석 시스템의 정확도를 감소시킬 수 있다. 샘플 유동에서 입자 농도가 높을수록 1개 초과의 성장된 샘플 입자 액적이 레이저 측정 구역에 있을 확률이 더 높아지고, 광학계는 측정 구역에서 1개 초과의 입자 중 하나만 "계수"할 수 있다. 그 결과, 누락된 계수가 발생한다. 예로서, 높은 입자 농도는 유체 체적의 입방 센티미터(#cm^-3) 당 30,000개의 입자 농도로 존재할 수 있다. 자동 보정을 적용하면 CPC가 R²> 0.99의 선형성과 15% 미만의 최대 동시 보정 인자로 최대 30,000 #cm^-3를 측정하게 한다. CPC는 유동에서 입자를 정확하게 계수할 수 있는 최대 입자 농도를 가지며, 이 최대값은 단일 계수 모드(비희석)에서 상위 농도라고 지칭된다. 예를 들어, CPC는 단일 계수 모드에서 30,000 #cm^-3의 상위 농도를 가질 수 있으며, 이는 분석 시스템에 포함되는 확산 스크린 또는 희석기를 사용하여 증가될 수 있다.

따라서, 본 발명의 입자 농도 분석 시스템은 엔진 배기 가스 PTI 입자 수 테스트와 같은 샘플 유체의 입자 농도 분석을 수행하기 위한 응축 입자 계수기를 포함하는 견고한 분석 시스템을 제공한다. 입자 농도 분석 시스템은 테스트 설비에 사용하도록 그리고 현장 테스트 엔진과 같은 오프 사이트 테스트에 사용하도록 구성할 수 있다. 분석 시스템은 차량 엔진 배기 가스 분석, 발전소 배기 가스 분석, 주변 환경 공기 품질 분석, 및 기타 환경에 사용하는 것을 비롯하여 다양한 환경에서 사용될 수 있다. 분석 시스템은 테스트 절차 중에 그리고 분석 시스템의 운송 중에 손상, 오용, 및 오염을 방지하기 위한 밀봉된 작동 유체 탱크 및 안전 위치 스위치를 포함한다. 분석 시스템은 분석 시스템으로 수행된 테스트가 미리 결정된 품질 요건을 충족하는 지를 보장하도록 분석 시스템을 측정, 검증, 및 교정하는 압력 센서와 유동 센서를 포함한다. 테스트된 유체 유동으로부터 작동 유체를 회수하여 작동 유체 소비율을 감소시킴으로써 전체 유체 소비를 줄이고 분석 시스템에서 작동 유체를 재충전하는 일 없이 수행될 수 있는 테스트의 수를 증가시키기 위해 용매 회수 시스템이 포함될 수 있다. 분석 시스템은 작동 유체의 수동 재충전에 의해 도입될 수 있는 취급 및 오염을 감소시키기 위해 테스트 중에 소비되는 작동 유체를 모니터링하고 재충전하는 자동 작동 유체 재충전 시스템을 포함한다. 추가 특징은 주변 환경으로 방출하기 전에 휘발성 입자를 증발시키는 증발기 튜브, 광학 입자 계수기의 효율성을 높이기 위해 샘플 유동에서 입자의 농도를 희석하는 이젝터 희석기, 응축 입자 계수기로의 유입 전에 매우 작은 입자를 선택적으로 제거하는 확산 스크린, 및 간단하고 저렴한 유동 검증을 위한 정밀 모세관을 포함한다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 이점, 목표, 및 특징은 도면과 함께 다음의 명세서를 검토하면 더욱 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 입자 농도 분석 시스템의 다이어그램이고;
도 2는 본 발명에 따른 입자 농도 분석 시스템의 흐름도이며;
도 3은 본 발명에 따른 입자 농도 분석 시스템의 후방 입면도이고;
도 4는 본 발명에 따른 입자 농도 분석 시스템의 정면 입면도이며;
도 5는 입자 농도 분석 시스템에서 시스템 유동을 모니터링하기 위한 모세관 유동 모니터의 단면도이고;
도 6은 입자 농도 분석 시스템의 배수를 위한 3방향 솔레노이드의 단면도이며;
도 6a는 "정상 개방" 구성에서 도 6의 3방향 솔레노이드 밸브의 상세도이고;
도 6b는 "정상 폐쇄" 구성에서 도 6의 3방향 솔레노이드 밸브의 상세도이며;
도 7은 입자 농도 분석 시스템에서 작동 유체의 회수를 위한 냉각된 용매 회수 시스템의 단면도이고;
도 8은 입자 농도 분석 시스템의 교정을 예시하는 흐름도이며;
도 9는 차량의 배출물을 테스트하기 위해 준비된 본 발명에 따른 입자 농도 분석 시스템의 사시도이고;
도 10은 본 발명에 따른 입자 농도 분석 시스템의 분해 사시도이며;
도 11은 본 발명에 따른 입자 농도 분석 시스템의 단면도이고;
도 11a는 도 11의 입자 농도 분석 시스템의 다른 단면도로서, 입자 농도 분석 시스템의 포화기의 구성요소 및 내용물을 도시한다.

이제, 도면 및 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하면, 응축 입자 계수기(CPC)(12)를 포함하는 유체 내 입자 농도를 분석하기 위한 시스템(10)이 제공되어 샘플에서 입자 농도 또는 입자 수를 결정하기 위해 샘플 유체 또는 에어로졸을 분석한다(도 1). 분석 시스템(10)은, 예를 들어 정기 기술 검사(PTI)를 위해 엔진 배기 가스, 환경 분위기, 전력 생산 배기 가스 등을 비롯하여 다양한 형태의 유체 또는 에어로졸 샘플을 분석하도록 구성될 수 있다. 분석 시스템(10)은 주변 공기 유동을 과포화시키기 위해 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)(IPA)과 같은 작동 유체로 작동하도록 구성된다. 포화된 주변 공기 유동이 샘플 공기와 혼합된 다음 주변 공기와 샘플 공기의 혼합물은 응축기를 통과하는데, 응축기에서 과포화된 주변 공기가 샘플 공기 유동의 입자 상에 응축되어 샘플 공기 유동의 입자를 성장시켜 입자를 광학 입자 계수기에 의해 보이게 만든다. 분석 시스템(10)은 분석 시스템(10)에서 작동 유체를 모니터링하고 자동으로 충전하거나 재충전하기 위한 작동 유체 충전 또는 재충전 시스템(16)을 포함한다. 작동 유체 충전 시스템(16)은 분석 시스템(10)에 충분히 가득한 레벨의 작동 유체를 충전하고 유지하기 위한 펌프(18)를 포함한다. 작동 유체 탱크(20)는 입자 분석 시스템(10)에 포함되어 분석 시스템(10)에 작동 유체의 소스를 제공한다. 분석 시스템(10)은 훈련된 작업자가 시스템(10)을 모니터링하고 유지할 수 있는 테스트 설비에 사용하도록 구성될 수 있다. 임의로, 분석 시스템(10)은 농장 장비의 현장 테스트(도 4 및 도 9 참조)와 같은 자립형, 휴대용, 및 견고한 입자 분석 시스템(10a)으로서 휴대용 사용에 적합할 수 있다.

CPC(12)는 주변 공기 유동을 과포화시키기 위해 이소프로필 알코올(IPA)과 같은 작동 유체로 작동하도록 구성된다. 도 1의 예시된 실시예에서, CPC(12)는 혼합형 CPC로서, 주변 공기 유동은 샘플 유체(예를 들어, 엔진 배기 가스)와는 독립적으로 포화기 블록 또는 유체 포화 챔버(22)에서 작동 유체로 과포화된다. 과포화가 달성된 후, 포화된 주변 공기는 포화기 블록(22)과 응축기(24) 사이에서 유체, 공기, 또는 에어로졸의 샘플 유동과 혼합된다. 포화된 주변 공기 유동과 샘플 공기 유동은 응축기(24)의 상류에 있는 혼합 챔버(25)에서, 응축기(24)에서, 또는 포화된 유동과 샘플 유동의 혼합 연결부(27)에서 혼합될 수 있다. 이어서, 주변 공기 유동과 샘플 공기 유동의 혼합물은 응축기(24)를 통과하는데, 응축기에서 과포화된 주변 공기가 샘플 공기 유동의 입자 상에 응축되어 샘플 공기 입자를 성장시켜 광학 입자 계수기(14)에 의해 보이게 만든다. 포화된 주변 공기가 샘플 공기 입자 상에 응축되면 샘플 공기 입자가 크기가 5-10 마이크로미터(㎛)인 액적과 같은 더 큰 액적으로 성장하게 된다. HEPA 필터와 같은 유체 또는 공기 필터(23)는 포화기(22)의 상류에서 분석 시스템(10)에 포함되어 주변 공기로부터 원하지 않는 입자를 필터링할 수 있고, 그러한 원하지 않는 입자는 분석 결과를 방해할 수 있다.

성장된 입자는 광학 입자 계수기(14)의 입구측(14a)에 또는 그 근방에 넓은 단부 및 레이저 빔(30)에 근접하여 더 좁은 단부를 갖는 노즐(28)에 집중되거나 노즐을 통과한다. 노즐(28)은 레이저 빔(30) 및 광학 계수기(14)의 광학 필드를 통해 실질적으로 균일한 유동으로 성장된 입자 유동을 지향시킨다. 광학 계수기(14)는 샘플 유체 유동에 존재하는 샘플 공기 입자의 수를 결정하기 위해, 예를 들어 펄스 검출 전자 기기를 사용하여 광 산란 특성을 이용함으로써 레이저(30)에 의해 입자가 유동할 때 성장된 입자를 계수한다. 레이저(30) 및 광학 입자 계수기(14)를 통과한 후, 분석된 유체 유동은 광학 계수기(14)의 배기측(14b)으로부터 배출된다.

도 1 및 도 2의 예시된 실시예에서, 입자 분석 시스템(10)은 포화기(22) 내의 작동 유체를 HEPA 필터링된 주변 공기 유동의 포화 동안 고갈될 때 자동으로 모니터링하고 재충전하기 위한 자동 작동 유체 충전 시스템(16)을 포함한다. 유체 충전 시스템(16)은 작동 유체 펌프(18) 및 작동 유체 탱크(20)를 포함한다. 펌프(18)는 작동 유체 탱크(20)로부터 작동 유체를 흡인하고 이를 포화기 블록(22)의 저장조 부분(26)으로 펌핑한다. 도 1에 예시된 바와 같이, 펌프(18)는 연동 펌프이다. 저장조 유체 레벨 센서(32)는 포화기(22) 내의 작동 유체의 레벨을 모니터링하기 위해 저장조(26)에 배치된다. 유체 레벨 센서(32)는 분석 시스템(10)의 적절한 작동을 보장하기 위해 포화기(22) 내에 충분한 레벨의 작동 유체를 유지하도록 펌프(18)와 전자 통신한다. 자동 충전 시스템(16)은 기술자에 의한 유체 취급을 완화하고 작동 유체의 오염 발생을 감소시킨다.

분석 시스템(10)은, 펌프(18) 및 유체 레벨 센서(32)와 통신하여, 유체 레벨 센서(32)로부터 수신된 정보에 기초하여 펌프(18)를 제어하는 전자 제어기(34)를 포함할 수 있다. 제어기(34)는 분석 시스템(10)을 제어하도록 구성된 소프트웨어를 포함한다. 내장 컴퓨터에는 시스템(10)을 제어하거나 모니터링하기 위해 웹 기반 무선 통신, 그래픽 사용자 인터페이스, 또는 제삼자 디바이스(예를 들어, Bluetooth 탑재 진단 장치, 또는 USB 기반 GPS 모듈)를 분석 시스템(10)과 통합하는 것을 용이하게 하는 소프트웨어 제어기(34)가 마련될 수 있다. 전자 제어기는 분석 시스템(10)에서 상이한 펌프를 선택적으로 작동하기 위한 스위치(35)를 포함한다.

작동 유체 탱크(20)는 CPC(12) 및 분석 시스템(10)의 정상적인 사용 동안 주기적인 재충전 및/또는 교체를 필요로 한다. 작동 유체는 흡습성 및 가연성일 수 있으므로, 작동 유체의 안전한 취급이 중요하다. 작동 유체 탱크(20)는, 예를 들어 자체 밀봉 가능한 캡(예를 들어, 격막)으로 밀봉될 수 있어, 넘어져도 흐르지 않고 탱크(20) 내의 흡습성 작동 유체가 수증기에 노출되지 않아 작동 유체를 오염시킬 수 있다. 밀봉된 탱크(20)가 제거될 때, 자체 밀봉 캡(도시되지 않음)은 탱크(20) 내에 유체를 수용하여 오염 및 안전 문제를 완화시킨다. 임의로, 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 작동 유체 탱크(20)는 작동 유체로부터 물을 제거하기 위한 분자체(molecular sieve)를 포함할 수 있다.

작동 유체 탱크(20) 및 작동 유체 펌프(18)는 CPC(12)와 유체 연통한다. 유체 탱크(20) 및 유체 펌프(18)는 CPC(12)로부터 멀리 떨어져 있을 수 있다. 탱크(20) 및 펌프(18)는 교체되거나 재충전되도록 CPC(12)로부터 연결 해제될 수 있다. 임의로, 작동 유체 펌프(18)는 포화기 블록(22)에 결합되고 작동 유체 탱크(20)는 작동 유체 펌프(18)로부터 떨어져 있어 탱크(20)는 교체되거나 재충전되도록 펌프(18)로부터 연결 해제될 수 있다. 다른 실시예에서, 하우징(36)은 CPC(12) 및 유체 충전 시스템(16)을 수용하고 지지하여 자립형 분석 시스템(10a)(도 4 및 도 9)을 제공한다. 시스템(10a)의 작동 유체 탱크(20)는 재충전되거나 교체되도록 시스템으로부터 제거될 수 있다. 임의로, 시스템(10a)의 작동 유체 탱크(20)는, 하우징(36)으로부터의 제거가 불필요하도록 외부 탱크로부터 재충전될 수 있다.

일 실시예에서, 분석 시스템(10)에서 사용되는 작동 유체는 99% 초과의 이소프로필 알코올(IPA)이다. n-부탄올과 같은 다른 유체가 작동 유체로 사용될 수 있다. 작동 유체는 고순도(예를 들어, 99% 초과)로 유지되어야 한다. 작동 유체의 불순물(예를 들어, 물)은 증기압/온도 관계를 변화시키고 분석 시스템(10)으로부터 부정확한 판독값을 유발할 수 있다. 포화기(22)에서 생성된 IPA 증기의 양과 순도는 안정적이고 정확한 측정을 위해 중요하다. 이소프로필 알코올, n-부탄올, 및 기타 작동 유체는 흡습성이므로, 분석 시스템(10)의 분석 효율성을 떨어뜨리는 물을 시간이 지남에 따라 흡수할 수 있다. 작동 유체 탱크(20)에는 작동 유체의 오염 또는 열화를 방지하거나 제거하기 위해 물 흡수 물질(도시되지 않음)이 공급될 수 있다. 작동 유체 탱크(20) 내의 물 흡수 물질은 포화기(22)에 들어가기 전에 주변 공기로부터 임의의 물 오염을 제거하고 이에 따라 유체 작동 수명을 연장하기 위한 탱크(20) 내의 3A 분자체일 수 있다.

분석 시스템(10)의 정상 작동 하에서, 작동 유체 소비율은 시간당 1-2 ml일 수 있다. 예시된 바와 같이, 포화기 블록 저장조(26)는 10 ml의 액체 작동 유체의 용량을 갖는다. 작동 유체의 낮은 소비율로 인해, 분석 시스템(10)은 작동 유체 탱크(20)를 재충전하거나 교체할 필요 없이 장기간에 걸쳐 작동할 수 있다. 시간당 1-2 ml의 작동 유체 소비율은 약 5 시간 내지 10 시간의 연속 작동을 초래한다. 예를 들어, 5 분 PTI 테스트의 경우, 포화기 블록 저장조(26)를 재충전하지 않고 약 60-120 PTI 테스트가 수행될 수 있다. 작동 유체 탱크(20)는 분석기의 작동 기간을 수개월까지 연장시키고 작동 유체 탱크(20)의 용량은 더 짧거나 더 긴 테스트 기간을 수용하도록 선택될 수 있다.

일 실시예에서, 분석 시스템(10)은 테스트 결과 품질을 개선하기 위해 CPC(12)의 상류에 적어도 하나의 확산 스크린(도시되지 않음)을 포함한다. CPC(12)의 상류에 있는 확산 스크린은 23 nm의 현재 확립된 "자동차 - PMP"기준에 대한 분석 시스템(10) 응답을 증가시키도록 포함된다. 필요한 확산 스크린의 수는 상이한 d50 컷오프 지점을 충족하도록 선택될 수 있다.

CPC(12)는 레이저 측정 구역(30a)에 존재하는 입자 농도의 보고된 계수를 자동으로 조절하도록 구성될 수 있다. 조절("동시 보정 인자")은 광학 계수기(14)가 샘플 유체의 입자 농도가 높은 경우에도 입자를 정확하게 계수하게 한다. 추가 희석 수단 없이, 그리고 동시 보정 인자를 사용하여, CPC(12)는 30,000 #cm^-3까지 분석을 교정하고 검증하여, 분석 시스템(10)에 대한 단일 계수 모드(비희석)에서 상위 농도를 나타낼 수 있다.

도 2의 예시된 실시예에서, 분석 시스템은 최대 약 600,000 #cm^-3의 농도로 단일 입자 계수를 용이하게 하는 이젝터 희석기(40)를 포함한다. 희석 공기 펌프(42)는 희석 공기 유동을 희석기 입력(40a)을 통해 이젝터 희석기(40)로 제공하도록 이젝터 희석기(40)의 상류에 포함된다. 이젝터 희석기(40)는 유체의 샘플 유동을 명목상 20:1 희석 비율로 희석하도록 구성할 수 있다. 이젝터 희석기(40)는 희석 비율을 변경하기 위해 조절될 수 있다. 이젝터 희석기(40)는 또한 샘플 유동을 주변 필터링된 희석 공기와 혼합함으로써 고농도의 수증기를 배출하는 차량 및 엔진(예를 들어, 가솔린 엔진)을 테스트하는 것과 관련된 습도 문제를 극복할 수 있다. 임의로, 약 600,000 #cm^-3의 상기 입자 농도를 테스트하기 위해, 추가 이젝터 희석기(도시되지 않음)가 분석 시스템(10)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 10:1의 희석 비율을 갖는 추가 희석 이젝터 희석기는 분석 시스템(10)의 상위 농도 한계를 6,000,000 #cm^-3로 확장시킬 수 있다. HEPA 필터와 같은 필터(41)는 이젝터 희석기(40)에 들어가기 전에 주변 공기를 필터링하기 위해 이젝터 희석기(40)와 결합될 수 있다.

이젝터 희석기(40) 및 추가 이젝터 희석기의 임계 유동 및 압력은 제어기(34)에 의해 모니터링되고 제어된다. 임의로, 이젝터 희석기(40)는 CPC(12)의 외부 부분에 결합되고 CPC(12) 블록으로부터 이젝터 희석기(40)로의 열 전달을 통해 CPC(12) 블록에 냉각을 제공한다. 일 실시예에서, 이젝터 희석기(40)는 CPC와 통합되어, 희석기(40)의 기계적 공압 회로(도시되지 않음)가 완전히 구속되므로 입자 손실에 대한 고유한 검증을 필요로 하지 않는다.

분석 시스템(10)은 샘플 유동이 포화된 유동과 혼합되어 응축기(24)로 들어가기 전에 샘플 유동에서 반휘발성 입자를 제거하기 위한 증발기 튜브(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 증발기는 약 300℃에서 작동되며 95% 초과의 테트라콘탄 제거 효율성과 같은 95% 초과의 반휘발성 입자 제거 효율성이 가능하다. 분석 시스템(10)은, 예를 들어 테스트 중에 차량 또는 엔진에 의한 반휘발성 나노 입자의 간헐적 방출에 의해 유발된 잘못된 차량 PTI 고장을 보고할 가능성에 대한 조사를 용이하게 하는 활성 또는 디스에이블된 구성의 증발기와 함께 작동될 수 있다. 분석 시스템(10)이 추가 이젝터 희석기 및 증발기 튜브를 갖게 구성될 때, 분석 시스템(10)은 스위스 연방의 공기 오염 통제에 관한 조례(OAPC) 814.318.142.1의 스위스 PTI 성능 기준을 충족한다.

유체가 광학 센서(14)에서 분석된 후에 유체를 CPC(12)로부터 멀리 흡인하기 위해 배기 또는 추출 펌프(44)가 분석 시스템(10)에 포함된다. 추출 펌프(44)는 응축기(24)의 배수 포트(45)에 연결되어 필요에 따라 CPC(12)를 배수할 수 있다. 추출 펌프는 전자 제어기(34)와 전자 통신하며, CPC(12)를 배기하거나, 분석 시스템(10)에 유체 유동을 보충하거나, 분석 시스템(10)을 배수하거나, 분석 시스템(10)의 다양한 구성요소에서 압력값을 측정하기 위해 턴온 및 턴오프하도록 작동될 수 있다.

분석 시스템(10)은 2개의 독립적인 압력을 측정하고 압력 소스를 주기적으로 제어함으로써(예를 들어, 펌프를 턴온하거나 턴오프함으로써) 각각의 개별 압력을 결정하기 위해 적어도 하나의 차압 센서 또는 압력 변환기를 포함한다. 도 2의 예시된 실시예의 분석 시스템(10)은 2개의 압력 측정 포트(46a 및 46b)를 갖는 차압 센서(46)를 포함한다. 2개의 독립적인 압력인 P1 및 P2는 P1 또는 P2에 대한 소스의 주기적인 순환으로 압력 응답(P)을 측정함으로써 결정될 수 있다. 압력 응답 P = P1 + P2, 따라서 정상 작동 중에 P1 = P-P2이고 P1 소스가 턴오프된 상태에서 P2 = P이다. 차압 센서(46)는 희석 펌프(42) 또는 배기 펌프(44)를 턴오프하는 데에 필요한 전자 기기(34)가 더 간단하고 복잡한 압력 변환기 비용의 일부 비용이 들기 때문에 압력 응답 측정에 필요한 리소스의 복잡도를 감소시킨다. 하나의 압력 소스를 격리시키고 둘 모두를 측정하는 사이의 간격은 압력 신호의 안정성에 의해 결정되고 설정될 수 있다.

도 2를 참조하면, 압력 센서(46)는 배기 펌프(44)에 의해 야기되는 부압 및 희석 공기 펌프(42)에 의해 야기되는 정압을 측정한다. 펌프(42, 44)는 펌프 제어기 전자 기기(34)를 사용하여 제어된다. 정상 작동 하에서, 압력 센서(46)는 2개의 소스인 희석 펌프(42)와 배기 펌프(44) 사이의 총 차압을 보고한다. 희석 공기 펌프(42)가 제어기(34)에 의해 주기적으로 턴오프될 때, 보고된 압력은 배기 펌프(44)에 의해 야기된 압력일 뿐이다. 이 차이를 사용하여 정상 작동 하에 희석 공기 펌프 압력을 결정하거나 계산할 수 있다.

도 5의 예시된 실시예에서, 분석 시스템(10)의 다양한 유동 경로에서 개별 유동 교정의 필요성을 감소시키거나 제거하도록 유량 측정을 위해 정밀 모세관(50)을 갖는 유량 측정 디바이스 또는 차압 센서(48)가 포함된다. 추출 오리피스(52)와 같은 제한부를 가로지르는 압력 측정에 의해 가스 유량이 결정될 때 개별 유동 교정이 필요할 수 있다. 피하 주사 바늘과 같이 정밀하게 제조된 모세관(50)은 엄격한 공학 및 표면 공차로 제조되며 교정에 대한 필요성 없이 압력 강하에 의한 유량 측정에 대해 엄격한 제어 공차를 제공한다. 모세관에 의해 결정된 유량(54)이 대응하는 차압 강하와 함께 도 5에 도시되어 있다.

분석 시스템(10)에 의해 분석될 샘플 유동(예를 들어, 엔진 배기 가스)은 샘플 유동 정밀 모세관(58)을 포함하는 샘플 차압 센서(56)에 의해 직접 측정된다. 샘플 유동은 샘플 센서(56)의 샘플 모세관(58)을 사용하여 직접 계산됨으로써 잠재적인 오류 소스를 감소시키고 분석 시스템(10)의 복잡도와 비용을 감소시킬 수 있다.

도 2 및 도 6에 예시된 바와 같이, 3방향 솔레노이드 밸브(60)는 분석 시스템(10)에서 유체 유동을 조절하기 위해 포함되고, 예를 들어 응축기(24)의 배수구(45)로부터 분석 시스템(10)의 CPC(12)를 배수하도록 구성될 수 있다. 3방향 밸브(60)는 배수 유동의 실시간 측정의 필요성을 제거한다. 3방향 솔레노이드 밸브(60)는 응축기(24)(도 6)로부터 유체를 주기적으로 배수하도록 선택적으로 작동 가능하다. 3방향 솔레노이드(60)는 유동 경로를 "정상 개방" 위치(60a)로부터 "정상 폐쇄" 위치(60b)로 주기적으로 전환하도록 제어기(34)에 의해 제어된다(도 6a 및 도 6b 참조). 3방향 솔레노이드 밸브(60)는 CPC(12)의 배수 포트(45), 추출 오리피스(52), 및 추출 펌프(44)에 대한 유체 연결부를 포함한다.

CPC(12)로부터의 추출 및 배수 유동은 기체 및 액체 상 모두의 작동 유체를 포함한다. 도 7의 예시된 실시예에서, 분석 시스템(10)은 추출 및 배수 유동으로부터 기체 및 액체 상의 작동 유체를 회수하기 위해 용매 또는 작동 유체 회수 시스템(64)을 포함한다. 회수 시스템(64)은 작동 유체 탱크(20)와 결합되어 분석 시스템(10)에서 재사용되도록 회수된 작동 유체를 작동 유체 탱크(20)로 복귀시킨다. 배기 펌프(44)는 추출 및 배수 유동을 용매 회수 시스템(64)의 회수 입구 포트(66)로 펌핑한다. 회수 시스템(64)은 회수 시스템(64)으로부터 그리고 또한 작동 유체 탱크(20)로부터 증기 또는 가스를 배기하도록 구성된 벤트(68)를 포함한다. 회수 시스템(64)은 작동 유체의 일부를 회수하고 전체 작동 유체 소비율을 감소시키기 위해 벤트(68)를 통해 방출되는 증기의 농도를 감소시킨다. 도 7에 예시된 바와 같이, 용매 회수 시스템(64)은 용매 회수 시스템(64) 내의 작동 유체 증기를 응축시키도록 펠티에 디바이스와 같은 냉각된 열 교환기(70)를 포함하고, 응축된 작동 유체는 다시 떨어져 작동 유체 탱크(20)로 중력에 의해 복귀하도록 지향된다.

도 7에 예시된 분석 시스템(10)은 작동 유체 탱크(20) 내의 작동 유체의 레벨을 모니터링하기 위한 작동 유체 탱크 레벨 센서(72) 및 작동 유체 탱크(20)를 재충전하기 위한 작동 탱크 충전 포트(74)를 포함한다. 탱크 센서(72)는 탱크(20) 내의 작동 유체의 레벨을 제어기(34)에 전달하고, 이어서 제어기는 작동 유체 펌프(18)를 제어하여 유체를 외부 유체 탱크(도시되지 않음)로부터 작동 유체 탱크(20)로 흡인함으로써 작동 유체 탱크(20)를 재충전할 수 있다. 임의로, 제어기(34)는 작동 유체 탱크(20)가 재충전될 필요가 있다는 신호 또는 경고를 작업자에게 제공할 수 있다. 분석 시스템(10)에 포함된 배수 포트(76)는 사용자가, 예를 들어 시스템(10)의 세정 또는 운송을 위해 작동 유체 탱크(20)를 배수하게 한다.

도 3 내지 도 4의 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 분석 시스템(10 및 10a)은 내부 기기 액세스 또는 분석 시스템(10)의 해체 또는 분해 없이 분석 시스템(10)의 다양한 구성요소의 수동 또는 자동 교정을 용이하게 하기 위해 선택 가능한 교정 포트(78, 80)를 포함한다. 선택 가능한 포트(78)는 CPC(12) 교정용으로 구성되고 선택 가능한 포트(80)는 CPC(12) 및 이젝터 희석기(40)의 조합된 교정용으로 구성된다. 분석 시스템(10)의 교정은 공지된 기준 입자 수 및 크기를 갖는 에어로졸 또는 유체를 도입함으로써 수행된다. 선택 가능한 포트(78, 80)는 분석 시스템(10)의 교정 상태를 결정하고 잘못 교정된 분석 시스템(10)을 교정하도록 구성된 교정 시스템(82)에 연결될 수 있다(도 8).

교정 시스템(82)은 교정 매니폴드(84), 제어 가능한 데이터 관리 분석 소프트웨어 시스템(86), 기준 입자 생성기 또는 소스(88), 및 기준 입자 계수 디바이스(90)를 포함한다. 데이터 관리 시스템(86)은 기준 입자 생성기(88) 및 기준 입자 계수 디바이스(90)와 전자 통신한다. 교정 매니폴드(84)는 하나 이상의 분석 시스템(10)의 어느 하나의 선택 가능한 포트(78, 80)에 결합된다. 교정 시스템(82)에 결합된 각각의 분석 시스템(10)은 데이터 관리 시스템(86)과 전자 통신한다. 교정 시스템(82)은 분석 시스템(10)을 교정하거나 검증하기 위해 데이터 관리 시스템(86)에 의해 제어된다. 기준 입자 생성기(88)는 균일한 입자 수 및 입자 크기를 갖는 교정 유체 유동을 생성한다. 기준 입자 계수기(90)는 입자 발생기(88)에 의해 생성되는 균일한 입자 수 및 입자 크기를 결정하기 위해 교정 유체 유동을 분석한다. 교정 시스템(82) 및 교정 매니폴드(84)는 하나의 기준 입자 생성기(88) 및 하나의 기준 입자 계수 디바이스(90)를 이용하여 다수의 디바이스 또는 시스템(10)을 병렬로 교정하거나 검증하도록 구성될 수 있다.

분석 시스템(10)은 유동 교정 또는 검증을 위한 가스 센서 시스템(92)을 포함한다. 가스 센서 시스템(92)은 백만분율의 공지된 입자 밀도를 갖는 기준 가스의 기준 유동에서 입자의 수를 결정함으로써 유동, 측정, 교정, 및 검증을 제공할 수 있다. 가스 센서 시스템(92)은 시스템 유동의 체크를 용이하게 하기 위해 가스 센서(94)를 포함한다. 가스 센서(94)는 0 내지 10,000 ppm과 같은 백만분율(parts per million)(ppm) 측정 범위를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 공지된 농도의 이산화탄소는 기준 가스 입구 또는 입력 포트(96)를 통해 분석 시스템(10)에 기준 가스로서 도입된다. 기준 가스의 입자는 이젝터 희석기(40)로부터의 희석 공기와 혼합 또는 희석된 다음 CPC 포화기(22)로부터의 포화된 공기와 추가로 희석되거나 혼합된다. 기준 가스의 농도는 이젝터 희석기(40)의 배기 가스 또는 CPC 배기 가스(52)에서 측정될 수 있으며, 측정된 농도는 분석 시스템(10)의 희석 비율 및 유동을 검증하기 위해 공지된 농도의 기준 가스를 이용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 시스템 전자 기기 모듈(34)에 의해 측정되고 계산되며 보고된 바와 같이 20:1의 희석 비율을 보고하는, 10,000 ppm의 공지된 농도를 갖는 기준 이산화탄소 가스가 입력부(96)를 통해 시스템에 도입되고 이젝터 희석기(40)를 통과하면, 이젝터 희석기(40)의 배기 가스에서의 농도는 500 ppm(10,000 ppm÷20)이어야 한다. CPC(52)의 배기 가스 출구에서, 이산화탄소의 농도는 CPC 포화기(22)에 들어갈 때 CPC 샘플 유량(54)을 포화기 유량으로 나눈 비율만큼 더 감소될 것이다. CO2 센서(94)로 측정된 농도가 이젝터 희석기(40) 배기 가스 또는 CPC 배기 가스(52)에서 예상되는 이산화탄소 농도의 미리 결정된 마진(예를 들어, < 5%) 내에 있는 경우, 유동 및 분석 시스템(10)이 검증된다.

이산화탄소 센서(94)는 엔진에(예를 들어, 차량의 배기 파이프에) 삽입된 샘플링 프로브(98)가 올바르게 삽입되었는 지를 체크하도록 구성될 수 있다(도 9 참조). 샘플링 프로브(98)는 샘플 라인 진공 입력 포트(112)에서 샘플링 라인 또는 호스(99)를 통해 분석 시스템(10)에 연결되고 배기 파이프와 같은 소스로부터 샘플 유체(예를 들어, 엔진 배기 가스)를 수집하거나 수신한다. 샘플링 프로브(98)는 분석 시스템(10)으로부터 분리 가능하므로, 분석 시스템(10)은 샘플 입력 포트(112)를 통해 샘플 유체를 직접 수신할 수 있다. 엔진은 상당한 양의 이산화탄소(예를 들어, 화학량론적 연소 조건 하에 작동하는 가솔린 엔진으로부터 16 체적%)를 배출한다. 샘플링 프로브(98)가 차량 배기관에 완전히 또는 올바르게 삽입되지 않으면, 측정된 이산화탄소는 주변 공기와 혼합되어 예상보다 낮아진다. 이로 인해, 엔진 배기 가스 미립자가 깨끗한 주변 공기로 희석되어 적절하게 수행된 배기 가스 분석을 통과하지 못하는 "더러운 차량"이 통과하게 될 수 있다. 이산화탄소 센서(94)는 사용자가 차량을 "통과"시키기 위해 샘플링 프로브(98)를 의도적으로 차량 배기관에 충분히 삽입하지 않는 것을 방지하는 치트 방지 디바이스를 제공한다. 이산화탄소 센서(94)에 의해 측정된 이산화탄소의 농도는 예상 가스 농도(예를 들어, 16%)와 비교되어 샘플링 프로브(98)가 배기 파이프에 적절하게 삽입되어 희석된 배기 가스 샘플을 수신하지 않는 지를 확인할 수 있다.

CPC(12)의 광학 입자 계수기(14)는 렌즈(도시되지 않음) 및 레이저 다이오드 광원(30a)을 갖는 광학 챔버(114)를 포함한다. 입자 계수기(14)에서 계수되기 전에 입자를 성장시키기 위해 분석 시스템(10)에서 작동 유체를 사용하기 때문에, 작동 유체는 광학 챔버(114)로 원하지 않게 이동하거나 운반될 수 있어 광학계가 오염될 수 있다. 분석 시스템(10)의 넘어짐 또는 오배향은 분석 시스템(10)이 턴온된 동안 작동 유체가 광학 챔버(114)로 펌핑되거나 운반되게 할 수 있다. 분석 시스템(10)에는 안전 또는 전복 보호 유닛(116)이 포함된다. 안전 유닛(116)은 3축 용량성 마이크로 기계 가공된 가속도계(예를 들어, NXP Semiconductors로부터의 NMA8451)(도시되지 않음)를 포함한다. 안전 유닛(116)은 전자 제어기(34)와 통신하고 가속도계로부터의 출력이 제어기(34)로 전송되어, 기기 경사각을 변환하거나 계산한다. 계산된 각도가 미리 결정된 안전 각도 또는 설계된 배향보다 큰 경우, 제어기(34)는 "보호 모드"를 트리거하고 펌프(18, 42 및 44)를 턴오프시킨다. 안전 작동 각도는 임의의 방향에서 수직축으로부터 최대 40도일 수 있다. 보호 모드는 분석 시스템(10)에 대한 손상 및 잠재적으로 비용이 많이 드는 수리를 방지한다.

작동 유체의 상태 또는 순도는 분석 시스템(10)의 적절한 작동에 중요하다. 오염 또는 부적절한 충전은, 예를 들어 작동 유체 탱크(20)를 잘못된 유체로 충전시킴으로써 분석 시스템(10)에서 작동 유체를 열화시키거나 쓸모없게 만들 수 있다. 그러한 상황에서, 레벨 센서, 저장조 유체 레벨 센서(32) 또는 작동 유체 탱크 액체 레벨 센서(72)는 분석 시스템(10)이 작동 준비가 되었음을 여전히 보고할 수 있다. 오염되거나 잘못된 작동 유체로 분석 시스템(10)을 작동시키면 분석 시스템(10)의 다양한 구성요소에 손상을 유발할 수 있다. 추출 오리피스(52)에 근접하게 배치된 가스 순도 센서(48)를 사용하여 추출 유동에서 작동 유체의 농도를 측정하는 것 또는 밀봉된 변조 방지 작동 유체 탱크(20)를 제공하는 것 또는 작동 유체 탱크(20)를 재충전하는 데에 사용되는 외부 재충전 용기를 위한 밀봉된 변조 방지 병을 제공하는 것을 비롯하여 작동 유체의 상태를 모니터링하고 제어하는 옵션, 뿐만 아니라 기타 고려되는 옵션이 고려된다.

CPC(12)의 포화기(22)는 포화기(22)의 내부 공극을 채우는 포화 재료 또는 심지(118)를 포함한다. 심지(118)는 작동 유체 저장조(26)로부터 작동 유체를 흡수하여, 포화기(22)를 통해 유동하는 주변 공기가 심지(118)를 통과하고 흡수된 작동 유체가 포화기(22)의 주변 공기를 포화시키는 데에 이용 가능하다. 심지(118)는 주변 공기에 더 높은 레벨의 과포화를 제공하기 위해 포화 프로세스 동안 증가된 효율성을 제공한다.

구체적으로 설명된 실시예의 변경 및 수정은, 균등론을 비롯한 특허법의 원칙에 따라 해석되는 바와 같이 첨부된 청구범위의 범주에 의해서만 제한되도록 의도되는, 본 발명의 원리를 벗어나지 않고 수행될 수 있다.

전용권 또는 수익권(an exclusive property or privilege)이 청구되는 본 발명의 실시예는 다음과 같이 한정된다:

Claims

샘플 유체의 입자 농도를 계수하도록 구성된 입자 농도 분석 시스템으로서,
작동 유체를 수용하도록 구성된 작동 유체 탱크;
분석될 샘플 유체를 받도록 구성된 샘플 유체 입력부;
작동 유체로 주변 공기를 포화시키도록 구성된 유체 포화 챔버, 상기 유체 포화 챔버로부터의 작동 유체 포화된 주변 공기를 샘플 유체 상에 응축하도록 구성된 응축기, 및 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하도록 구성된 광학 입자 계수기를 포함하는 응축 입자 계수기;
상기 작동 유체 탱크로부터 상기 유체 포화 챔버로 작동 유체를 전달하도록 구성된 작동 유체 펌프; 및
상기 광학 입자 계수기에 응답하여 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하는 전자 제어 유닛
을 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 작동 유체 탱크, 상기 작동 유체 펌프, 상기 샘플 유체 입력부, 상기 응축 입자 계수기, 및 상기 전자 제어 유닛은 조립체로서 상호 연결되고 샘플 유체의 입자를 계수하도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 분석 시스템이 적절하게 위치 설정되지 않을 때, 상기 분석 시스템을 자동으로 디스에이블시키도록 구성된 위치 민감형 스위치를 더 포함하고, 상기 위치 종속 스위치는 3축 가속도계를 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 차량 배기 파이프에 삽입하기 위한 샘플링 프로브 및 상기 샘플링 프로브에 일 단부가 결합되고 반대쪽 단부가 상기 응축기의 상류에 있는 상기 샘플 유체 입력부에 제거 가능하게 결합되는 샘플링 라인을 더 포함하고, 상기 샘플링 라인은 상기 샘플 유체 입력부 및 상기 샘플링 프로브와 유체 연통하는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 응축 입자 계수기로부터 유체를 흡인하도록 구성된, 상기 응축 입자 계수기의 하류에 있는 배기 펌프를 더 포함하고, 상기 배기 펌프는 상기 전자 제어 유닛과 전자 통신하는, 입자 농도 분석 시스템.
제5항에 있어서, 상기 응축 입자 계수기의 상류에 있는 통합형 이젝터 희석기 및 상기 이젝터 희석기의 상류에 있는 희석 펌프를 더 포함하고, 상기 이젝터 희석기는 샘플 유체가 상기 응축 입자 계수기에 들어가기 전에 미리 결정된 희석 비율로 유체 샘플의 샘플 입자의 농도를 희석시키도록 구성되며, 상기 이젝터 희석기 및 상기 희석 펌프는 상기 전자 제어 유닛과 전자 통신하는, 입자 농도 분석 시스템.
제6항에 있어서, 상기 분석 시스템의 유동 경로를 따라 배치되어 상기 분석 시스템의 차압을 결정하도록 구성된 차압 센서를 더 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제7항에 있어서, 상기 차압 센서는 상기 시스템에 배치된 제1 압력 측정 포트에서 제1 압력을 측정하고 상기 시스템에 배치된 제2 압력 측정 포트에서 제2 압력을 측정하도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
제8항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 배기 펌프 및 상기 희석 펌프에 추가로 응답하여, 상기 희석 펌프를 선택적으로 디스에이블하고 상기 희석 펌프가 디스에이블되어 있는 동안 상기 차압 센서가 상기 제1 압력을 측정하도록 지시함으로써 제1 압력을 측정하거나 상기 배기 펌프를 선택적으로 디스에이블하고 상기 배기 펌프가 디스에이블되어 있는 동안 상기 차압 센서가 상기 제2 압력을 측정하도록 지시함으로써 제2 압력을 측정하고, 상기 전자 제어 유닛은 상기 제1 압력과 상기 제2 압력 사이의 차압을 계산하도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 작동 유체 탱크는 자립형이고 상기 응축 입자 계수기로부터 제거 가능하며, 상기 작동 유체 탱크는 이동되거나, 뒤집히거나, 또는 전환될 때 흐르거나 누설되지 않도록 밀봉되는, 입자 농도 분석 시스템.
제10항에 있어서, 상기 작동 유체 탱크는 작동 유체의 오염 또는 열화를 방지하기 위한 물 흡수 재료를 더 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제11항에 있어서, 상기 물 흡수 재료는 상기 작동 유체 탱크에 배치되어 작동 유체로부터 오염물을 제거하도록 구성된 분자체(molecular sieve)인, 입자 농도 분석 시스템.
제11항에 있어서, 상기 물 흡수 재료는 작동 유체로부터 물 오염물을 제거하도록 구성된 흡습성 재료인, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 분석 시스템으로부터 반휘발성 입자를 제거하도록 구성된 증발기 튜브를 더 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 작동 유체 탱크의 하류에 배치되고 상기 작동 유체 탱크로부터 상기 유체 포화 챔버로 전달되는 작동 유체의 순도를 측정하도록 구성된 가스 센서를 더 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 광학 입자 계수기를 통과한 후에 상기 응축 입자 계수기로부터 배출된 샘플 유체의 배기 유동으로부터 작동 유체를 회수하도록 구성된 용매 회수 시스템을 더 포함하고, 상기 용매 회수 시스템은 상기 입자 농도 분석 시스템에서 재사용되도록 회수된 작동 유체를 상기 작동 유체 탱크로 복귀시키는, 입자 농도 분석 시스템.
제16항에 있어서, 상기 용매 회수 시스템은 냉각 디바이스를 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제4항에 있어서, 치트 방지 디바이스를 더 포함하고, 상기 치트 방지 디바이스는 샘플 유체에 존재하는 이산화탄소의 농도를 측정하도록 구성된 이산화탄소 농도 센서를 포함하며, 상기 치트 방지 디바이스는, 측정된 이산화탄소 농도를 예상 이산화탄소 농도와 비교하고 비교된 농도에 기초하여 상기 샘플링 프로브가 적절하게 삽입되었는 지를 확인하도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 작동 유체 펌프는 작동 유체로 상기 작동 유체 탱크를 자동으로 충전하도록 구성된 연동 펌프인, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 샘플 유체 입력부의 하류에 있고 상기 입자 농도 분석 시스템의 가스 농도를 측정하도록 구성된 가스 농도 센서를 더 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제20항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 상기 가스 농도 센서에서 측정된 가스 농도를 상기 가스 농도 센서의 상류에서 상기 입자 농도 분석 시스템에 도입된 기준 가스의 공지된 가스 농도와 비교함으로써 상기 입자 농도 분석 시스템이 적절하게 교정되었는 지를 결정하도록 추가로 구성되고, 상기 전자 제어 유닛은 측정된 가스 농도가 공지된 가스 농도의 특정 범위 내에 있는 지를 계산하고 결정하도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
제21항에 있어서, 상기 가스 농도 센서는 이산화탄소 농도 센서를 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 유체 포화 챔버 내에 배치된 액체 레벨 센서를 더 포함하고, 상기 액체 레벨 센서는 상기 유체 포화 챔버 내의 작동 유체 레벨을 나타내도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 작동 유체 탱크 내에 배치된 유체 레벨 플로트를 더 포함하고, 상기 유체 레벨 플로트는 상기 작동 유체 탱크 내의 작동 유체 레벨을 나타내도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 상기 입자 농도 분석 시스템을 제어하기 위해 상기 전자 제어 유닛과 무선 통신하도록 구성된 저비용 무선 통신 시스템을 더 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 저비용 그래픽 사용자 인터페이스를 더 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제6항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은 복수의 전자 제어식 펌프 스위치를 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
제27항에 있어서, 상기 복수의 전자 제어식 펌프 스위치는 배기 펌프 스위치 및 작동 유체 펌프 스위치를 포함하고, 상기 배기 펌프 스위치는 배기 펌프에 대한 전력을 전자적으로 제어하도록 구성되고, 상기 작동 유체 펌프 스위치는 작동 유체 펌프에 대한 전력을 전자적으로 제어하도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
샘플 유체의 입자 농도를 계수하도록 구성된 입자 농도 분석 시스템으로서,
작동 유체를 수용하도록 구성된 작동 유체 탱크;
분석될 샘플 유체를 받도록 구성된 샘플 유체 입력부;
작동 유체로 주변 공기를 포화시키도록 구성된 유체 포화 챔버, 상기 유체 포화 챔버로부터의 작동 유체 포화된 주변 공기를 샘플 유체 상에 응축하도록 구성된 응축기, 및 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하도록 구성된 광학 입자 계수기를 포함하는 응축 입자 계수기;
상기 작동 유체 탱크로부터 상기 유체 포화 챔버로 작동 유체를 전달하도록 구성된 작동 유체 펌프;
상기 분석 시스템이 적절하게 위치 설정되지 않을 때, 상기 분석 시스템을 자동으로 디스에이블시키도록 구성된 위치 민감형 스위치로서, 상기 위치 의존 스위치는 3축 가속도계를 포함하는, 위치 민감형 스위치;
상기 응축 입자 계수기 하류의 배기 펌프;
상기 응축 입자 계수기의 상류에 있는 통합형 이젝터 희석기 및 상기 이젝터 희석기의 상류에 있는 희석 펌프 - 상기 이젝터 희석기는 샘플 유체가 상기 응축 입자 계수기에 들어가기 전에 미리 결정된 희석 비율로 유체 샘플의 샘플 입자의 농도를 희석시키도록 구성됨 -;
상기 분석 시스템의 유동 경로를 따라 배치되어 상기 분석 시스템의 차압을 결정하도록 구성된 차압 센서;
상기 배기 펌프, 상기 희석 펌프, 및 상기 차압 센서에 응답하여 상기 배기 펌프와 상기 희석 펌프 사이의 차압을 결정하는 전자 제어 유닛을 포함하고;
상기 전자 제어 유닛은 추가로 응답하여, 상기 희석 펌프를 선택적으로 디스에이블하며 상기 희석 펌프가 디스에이블되고 상기 배기 펌프가 작동하는 동안 상기 차압 센서가 배기 펌프 압력을 측정하도록 지시하고, 상기 배기 펌프를 선택적으로 디스에이블하며 상기 배기 펌프가 디스에이블되고 상기 희석 펌프가 작동하는 동안 상기 차압 센서가 희석 펌프 압력을 측정하도록 지시하며, 상기 제어기는 차압 센서에서 측정된 압력에 기초하여 배기 펌프 압력과 희석 펌프 압력 사이의 차압을 계산하도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
샘플 유체의 입자 농도를 계수하도록 구성된 입자 농도 분석 시스템으로서,
분석될 샘플 유체를 받도록 구성된 샘플 유체 입력부;
작동 유체로 주변 공기를 포화시키도록 구성된 유체 포화 챔버, 상기 유체 포화 챔버로부터의 작동 유체 포화된 주변 공기를 샘플 유체 상에 응축하도록 구성된 응축기, 및 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하도록 구성된 광학 입자 계수기를 포함하는 응축 입자 계수기; 및
상기 분석 시스템이 적절하게 위치 설정되지 않을 때, 상기 분석 시스템을 자동으로 디스에이블시키도록 구성된 위치 민감형 스위치로서, 상기 위치 의존 스위치는 3축 가속도계를 포함하는, 위치 민감형 스위치
를 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
샘플 유체의 입자 농도를 계수하도록 구성된 입자 농도 분석 시스템으로서,
작동 유체로 주변 공기를 포화시키도록 구성된 유체 포화 챔버, 상기 유체 포화 챔버로부터의 작동 유체 포화된 주변 공기를 샘플 유체 상에 응축하도록 구성된 응축기, 및 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하도록 구성된 광학 입자 계수기를 포함하는 응축 입자 계수기;
분석될 샘플 유체를 받도록 구성된 상기 응축 입자 계수기의 상류에 있는 샘플 유체 입력부; 및
냉각 디바이스를 포함하는 용매 회수 시스템으로서, 상기 용매 회수 시스템은 상기 광학 입자 계수기를 통과한 후에 상기 응축 입자 계수기로부터 배출된 샘플 유체의 배기 유동으로부터 작동 유체를 회수하도록 구성된, 용매 회수 시스템을 포함하고;
상기 용매 회수 시스템은 상기 입자 농도 분석 시스템에서 재사용되도록 회수된 작동 유체를 상기 유체 포화 챔버로 복귀시키는, 입자 농도 분석 시스템.
샘플 유체의 입자 농도를 계수하도록 구성된 입자 농도 분석 시스템으로서,
분석될 샘플 유체를 받도록 구성된 샘플 유체 입력부;
작동 유체로 주변 공기를 포화시키도록 구성된 유체 포화 챔버, 상기 유체 포화 챔버로부터의 작동 유체 포화된 주변 공기를 샘플 유체 상에 응축하도록 구성된 응축기, 및 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하도록 구성된 광학 입자 계수기를 포함하는 응축 입자 계수기; 및
샘플 유체에 존재하는 가스의 농도를 측정하도록 구성된 치트 방지 디바이스로서, 상기 치트 방지 디바이스는, 측정된 가스 농도를 예상 가스 농도와 비교하고 비교된 농도에 기초하여 상기 입자 농도 분석 시스템이 적절하게 구성되어 있는 지를 확인하도록 구성된, 치트 방지 디바이스
를 포함하는, 입자 농도 분석 시스템.
샘플 유체의 입자 농도를 계수하도록 구성된 입자 농도 분석 시스템으로서,
분석될 샘플 유체를 받도록 구성된 샘플 유체 입력부;
작동 유체로 주변 공기를 포화시키도록 구성된 유체 포화 챔버, 상기 유체 포화 챔버로부터의 작동 유체 포화된 주변 공기를 샘플 유체 상에 응축하도록 구성된 응축기, 및 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하도록 구성된 광학 입자 계수기를 포함하는 응축 입자 계수기;
상기 광학 입자 계수기에 응답하여 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하는 전자 제어 유닛; 및
상기 응축 입자 계수기의 하류에 있고 상기 입자 농도 분석 시스템의 가스 농도를 측정하도록 구성된 가스 농도 센서를 포함하고;
상기 전자 제어 유닛은 상기 가스 농도 센서에 추가로 응답하여, 상기 가스 농도 센서에서 측정된 가스 농도를 상기 응축 입자 계수기의 상류에서 상기 입자 농도 분석 시스템에 도입된 기준 가스의 공지된 가스 농도와 비교함으로써 상기 입자 농도 분석 시스템이 적절하게 교정되었는 지를 결정하며, 상기 전자 제어 유닛은 측정된 가스 농도가 공지된 가스 농도의 요구 범위 내에 있는 지를 계산하고 결정하도록 구성되는, 입자 농도 분석 시스템.
샘플 유체의 입자 농도를 계수하도록 구성된 입자 농도 분석 시스템으로서,
작동 유체를 수용하도록 구성된 작동 유체 탱크;
분석될 샘플 유체를 받도록 구성된 샘플 유체 입력부;
작동 유체로 주변 공기를 포화시키도록 구성된 유체 포화 챔버, 상기 유체 포화 챔버로부터의 작동 유체 포화된 주변 공기를 샘플 유체 상에 응축하도록 구성된 응축기, 및 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하도록 구성된 광학 입자 계수기를 포함하는 응축 입자 계수기;
상기 작동 유체 탱크로부터 상기 유체 포화 챔버로 작동 유체를 전달하도록 구성된 작동 유체 펌프;
상기 광학 입자 계수기에 응답하여 샘플 유체에 존재하는 샘플 입자를 계수하는 전자 제어 유닛; 및
상기 작동 유체 탱크의 하류에 배치되고 상기 작동 유체 탱크로부터 상기 유체 포화 챔버로 전달되는 작동 유체의 순도를 측정하도록 구성된 가스 농도 센서를 포함하고;
상기 전자 제어 유닛은 상기 가스 농도 센서에 추가로 응답하여, 작동 유체의 순도가 요구되는 순도 레벨 미만일 때 상기 입자 농도 분석 시스템을 디스에이블시키는, 입자 농도 분석 시스템.
유체 샘플의 입자 농도를 분석하는 방법으로서,
샘플 유체의 샘플을 입자 농도 분석 시스템으로 지향시키는 단계;
작동 유체 펌프를 이용하여 작동 유체를 작동 유체 탱크로부터 유체 포화기 블록으로 펌핑하는 단계;
상기 유체 포화기 블록에서 작동 유체를 가열하는 단계;
주변 공기의 유동을 상기 유체 포화기 블록으로 지향시키는 단계;
가열된 작동 유체로 주변 공기를 포화시켜 과포화된 유체 유동을 생성하는 단계;
과포화된 유체를 혼합 챔버로 운반하는 단계;
상기 혼합 챔버에서 과포화된 유체를 샘플 유체의 샘플과 혼합하여 샘플 유체와 과포화된 유체의 혼합물을 생성하는 단계;
혼합물을 상기 혼합 챔버의 하류에 있는 응축기로 운반하는 단계;
과포화된 유체를 샘플 유체의 샘플 입자 상에 응축시켜 샘플 입자를 성장시키는 단계;
성장된 샘플 입자를 광학 입자 계수기를 통해 운반하는 단계;
성장된 샘플 입자를 상기 광학 입자 계수기로 계수하는 단계;
상기 광학 입자 계수기와 전자 통신하는 전자 제어 유닛에서 상기 광학 입자 계수기로부터 정보를 수신하는 단계;
상기 전자 제어 유닛을 이용하여 샘플 유체의 샘플 입자의 농도를 결정하는 단계; 및
상기 광학 입자 계수기로부터 계수된 샘플 입자를 배출하는 단계
를 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 이젝터 희석기에서 샘플 유체를 희석하고 희석된 샘플을 희석 펌프에 의해 상기 혼합 챔버로 운반하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제36항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛을 이용하여 상기 희석 펌프 및 상기 배기 펌프를 교대로 디스에이블시키는 단계 - 상기 전자 제어 유닛은 복수의 펌프 스위치를 포함함 -, 상기 희석 펌프와 배기 펌프를 교대로 디스에이블시키면서 상기 전자 제어 유닛과 전자 통신하는 차압 센서를 이용하여 상기 희석 펌프와 상기 배기 펌프 사이의 압력을 측정하는 단계, 및 상기 전자 제어 유닛을 이용하여, 상기 희석 펌프와 상기 배기 펌프 사이의 차압을 계산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 포화기 유체 레벨 센서를 이용하여 상기 유체 포화기 챔버의 유체 레벨을 모니터링하는 단계, 유체 탱크 레벨 센서를 이용하여 상기 작동 유체 탱크의 유체 레벨을 모니터링하는 단계, 측정된 유체 레벨의 정보를 상기 전자 제어 유닛에 전달하는 단계, 및 포화기 유체 레벨 센서 및 유체 탱크 레벨 센서로부터 전자 제어기에 의해 수신된 정보에 기초하여 상기 유체 포화기 챔버에 상기 작동 유체를 자동으로 재충전하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 입자 농도 분석 시스템이 이상적인 작동 위치에 있지 않은 경우 위치 민감형 안전 스위치를 이용하여 상기 입자 농도 분석 시스템을 디스에이블시키는 단계를 더 포함하고, 상기 위치 민감형 안전 스위치는 3축 가속도계를 포함하며, 상기 위치 민감형 안전 스위치는, 상기 입자 농도 분석 시스템이 부적절하게 위치 설정된 것을 상기 3축 가속도계가 검출하면 상기 입자 농도 분석 시스템을 디스에이블시키도록 구성되는, 방법.
제35항에 있어서, 배출된 계수된 에어로졸로부터 작동 유체를 용매 회수 시스템을 이용하여 회수하는 단계 및 회수된 작동 유체를 상기 입자 농도 분석 시스템에서 재순환되고 재사용되도록 상기 작동 유체 탱크로 복귀시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 전자 제어 유닛과 전자 통신하는 가스 농도 센서를 이용하여 샘플 유체에 존재하는 이산화탄소의 농도를 측정하는 단계 및 상기 가스 농도 센서로부터 측정된 가스 농도를 예상 배기 가스 농도와 비교함으로써 상기 전자 제어 유닛을 이용하여 샘플링 프로브가 차량 배기 파이프에 적절하게 삽입되었는 지를 확인하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 응축기의 상류에 있는 기준 가스 입구 포트에서 상기 입자 농도 분석 시스템에 기준 유체 유동을 도입하는 단계 - 상기 기준 유체는 공지된 입자 농도를 가짐 -, 상기 입자 농도 분석 시스템에서 상기 응축기의 하류의 위치에 배치된 가스 센서로 입자 농도를 측정하는 단계 - 상기 가스 센서는 상기 전자 제어 유닛과 전자 통신함 -, 상기 전자 제어 유닛에서 상기 가스 센서로부터 측정된 입자 농도를 수신하는 단계, 상기 전자 제어 유닛을 이용하여, 측정된 입자 농도를 기준 유체의 공지된 입자 농도에 기초한 예상 입자 농도와 비교하는 단계, 및 측정된 입자 농도와 예상 입자 농도의 비교에 기초하여 상기 입자 농도 분석 시스템의 유동 값이 요구 교정 마진 내에 있는 지를 확인하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 가스 순도 센서를 이용하여 작동 유체 탱크로부터 작동 유체의 순도를 측정하는 단계 - 상기 가스 순도 센서는 상기 전자 제어 유닛과 전자 통신함 -, 및 상기 전자 제어 유닛을 이용하여, 상기 작동 유체가 요구 순도를 충족시키는 지를 확인하는 단계를 더 포함하는, 방법.
유체 샘플의 입자 농도를 분석하는 방법으로서,
상기 응축기의 상류에 있는 기준 가스 입구 포트에서 상기 입자 농도 분석 시스템에 기준 유체 유동을 도입하는 단계로서, 상기 기준 유체는 공지된 입자 농도를 갖는, 단계;
상기 전자 제어 유닛과 전자 통신하는 가스 센서를 이용하여 입자 농도를 측정하는 단계로서, 상기 가스 센서는 상기 입자 농도 분석 시스템에서 상기 응축기의 하류의 위치에 배치되는, 단계;
상기 전자 제어 유닛에서 상기 가스 센서로부터 측정된 입자 농도의 정보를 수신하는 단계;
상기 전자 제어 유닛을 이용하여, 측정된 입자 농도를 기준 유체의 공지된 입자 농도에 기초한 예상 입자 농도와 비교하는 단계; 및
측정된 입자 농도와 예상 입자 농도의 비교에 기초하여 상기 입자 농도 분석 시스템의 유동 값이 요구 교정 마진 내에서 교정되는 지를 확인하는 단계
를 포함하는, 방법.
유체 샘플의 입자 농도를 분석하는 방법으로서,
포화기 유체 레벨 센서를 이용하여 상기 입자 농도 분석 시스템의 유체 포화기 챔버의 유체 레벨을 모니터링하는 단계;
상기 입자 농도 분석 시스템과 함께 배치된 작동 유체 탱크의 유체 레벨을 유체 탱크 레벨 센서를 이용하여 모니터링하는 단계;
측정된 유체 레벨의 정보를 상기 입자 농도 분석 시스템의 전자 제어 유닛에 전달하는 단계; 및
상기 포화기 유체 레벨 센서 및 상기 유체 탱크 레벨 센서로부터 전자 제어 유닛에 의해 수신된 정보에 기초하여, 작동 유체를 상기 작동 유체 탱크로부터 상기 유체 포화기 챔버에 배치된 작동 유체 저장조로 작동 유체 펌프를 이용하여 펌핑하는 단계
를 포함하는, 방법.
유체 샘플의 입자 농도를 분석하는 방법으로서,
압력 민감형 위치 센서를 이용하여, 상기 입자 농도 분석 시스템이 적절하게 위치 설정되었는 지를 결정하는 단계; 및
상기 입자 농도 분석 시스템이 적절하게 위치 설정되지 않은 것으로 상기 압력 민감형 위치 센서가 결정하면 상기 입자 농도 분석 시스템을 자동으로 디스에이블시키는 단계
를 포함하는, 방법.
유체 샘플의 입자 농도를 분석하는 방법으로서,
전자 제어 유닛을 이용하여 희석 펌프 및 배기 펌프를 교대로 디스에이블시키는 단계로서, 상기 전자 제어 유닛은 복수의 펌프 스위치를 포함하는, 단계;
상기 전자 제어 유닛이 상기 희석 펌프 및 배기 펌프를 교대로 디스에이블시키는 동안 상기 전자 제어 유닛과 전자 통신하는 상기 차압 센서를 이용하여 상기 희석 펌프와 상기 배기 펌프 사이의 압력을 측정하는 단계; 및
상기 전자 제어 유닛을 이용하여, 상기 희석 펌프와 상기 배기 펌프 사이의 측정된 압력에 기초하여 상기 희석 펌프와 상기 배기 펌프 사이의 차압을 계산하는 단계
를 포함하는, 방법.