JP2012127773A - Particulate number measuring device - Google Patents
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Abstract
【課題】粒子数計測装置において計測用絞り部が閉塞することによる不具合をなくす。
【解決手段】粒子計数部18,40と、粒子計数部18,40の光路中へ微粒子を含む試料ガスを導入する試料ガス導入ノズル17,44を具備し、構成によってはさらに計測用絞り部4を備えた粒子数計測装置であり、試料ガス導入ノズル17,44又は計測用絞り部4が閉塞状態となったときに試料ガス導入ノズル17,44又は計測用絞り部4に通常の測定に供するよりも大量のガスを流すか、又は試料ガス導入ノズル17,44又は計測用絞り部4の上流側を高圧にし、もしくは下流側を低圧にすることにより、試料ガス導入ノズル17,44又は計測用絞り部4の閉塞状態を解除する閉塞状態解除機構を備えている。
【選択図】図1In a particle number measuring apparatus, problems caused by a clogging of a throttle for measurement are eliminated.
SOLUTION: Particle counters 18 and 40 and sample gas introduction nozzles 17 and 44 for introducing a sample gas containing fine particles into the optical path of the particle counters 18 and 40 are provided. The sample gas introduction nozzles 17, 44 or the measurement throttle unit 4 is subjected to normal measurement when the sample gas introduction nozzles 17, 44 or the measurement throttle unit 4 are closed. The sample gas introduction nozzles 17 and 44 or the measurement gas introduction nozzles 17 and 44 or the measurement gas supply nozzles 17 and 44 or the measurement throttle unit 4 by making the upstream side high pressure or the downstream side low pressure. A closed state releasing mechanism for releasing the closed state of the throttle unit 4 is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、大気や自動車排ガス等に含まれる微小粒子数濃度を計測する粒子数計測装置に関する。 The present invention relates to a particle number measuring apparatus that measures the concentration of fine particles contained in the atmosphere, automobile exhaust gas, and the like.
粒子数計測装置としては、数nmから数10nmのナノメータサイズの微粒子を含むエアロゾル中の粒子数を計数するCPC(condensing particle counter)と称されるエアロゾル粒子数計測装置、300nmから数マイクロメートルの粒子の粒子径や粒子数濃度を測定するパーティクルカウンタ(粉塵計)がある。 As the particle number measuring device, an aerosol particle number measuring device called CPC (condensing particle counter) that counts the number of particles in aerosol containing nanometer-sized fine particles of several nm to several tens of nm, particles of 300 nm to several micrometers There is a particle counter (dust meter) that measures the particle diameter and particle number concentration.
エアロゾル粒子数計測装置は、微粒子を核としてその周囲に水又はブタノール等の作動流体蒸気を凝縮させることにより、粒子径を増大させた後、その増大した粒子に光を照射し、その特定散乱角における散乱光パルス数を検知することで粒子数濃度を測定する。エアロゾルは、固体又は液体の微粒子が気体中に比較的安定して浮遊して存在している状態のものであり、自動車の排気ガスや工場からの排出ガスなどに含まれる。 The aerosol particle number measuring device increases the particle size by condensing working fluid vapor such as water or butanol around the fine particle as a nucleus, and then irradiates the increased particle with light, and the specific scattering angle The particle number concentration is measured by detecting the number of scattered light pulses. The aerosol is in a state where solid or liquid fine particles are present in a relatively stable floating state in the gas, and is contained in the exhaust gas of an automobile, the exhaust gas from a factory, or the like.
パーティクルカウンタは、微粒子に光を照射し、その特定散乱角における散乱光パルス数、散乱光強度又は透過光強度を検知することで、粒子径と粒子数濃度を測定する。 The particle counter measures the particle diameter and the particle number concentration by irradiating the fine particles with light and detecting the number of scattered light pulses, scattered light intensity or transmitted light intensity at the specific scattering angle.
また、これらの粒子数計測装置の前段に微分型電気移動度分級機又はインパクタ等の分級機を設置し、粒径−粒子濃度測定も行なわれている。 In addition, a classifier such as a differential electric mobility classifier or an impactor is installed in front of these particle number measuring apparatuses, and particle size-particle concentration measurement is also performed.
エアロゾル粒子数計測装置もパーティクルカウンタも、粒子を漏れなく測定用光路に導くために試料ガス導入ノズルを備えている。さらに、エアロゾル粒子数計測装置では試料ガス導入ノズルへ導入される粒子数を制限するために試料ガス導入ノズルの前段に計測用絞り部を備えている。また、エアロゾル粒子数計測装置及びパーティクルカウンタの多くの市販品では試料ガス流量の測定を行なうために試料ガス流路に流量測定用絞り部を備えている。流量測定用絞り部はその部分の前後の差圧を検出することにより流量を割り出すものである。 Both the aerosol particle number measuring apparatus and the particle counter are provided with a sample gas introduction nozzle for guiding particles to the measurement optical path without leakage. Further, the aerosol particle number measuring apparatus is provided with a measurement throttle unit in front of the sample gas introduction nozzle in order to limit the number of particles introduced into the sample gas introduction nozzle. Many commercially available aerosol particle number measuring devices and particle counters have a flow rate measurement restrictor in the sample gas flow path in order to measure the sample gas flow rate. The flow rate measuring throttle unit is configured to determine the flow rate by detecting the differential pressure before and after that portion.
粒子数計測装置では、粒子濃度を計測する装置の目的上、サンプリング試料ガスのフィルタリングは不可能であり、その結果、流路の狭隘な試料ガス導入ノズル又は計測用絞り部に固体又は液体の粒子成分が導入される。また、それらの部位において粒子の拡散によって流路側壁への粒子の付着は回避し得ない。その結果、長時間の測定の後、試料ガス導入ノズル又は計測用絞り部が閉塞し、所定の試料ガス流量が得られなくなって濃度計算に誤差を生じさせたり、サンプリングそのものが不可能となったりする不具合が発生する。 In the particle number measuring device, the sampling sample gas cannot be filtered for the purpose of measuring the particle concentration. As a result, solid or liquid particles are placed in the sample gas introduction nozzle or the throttle for measurement with a narrow channel. Ingredients are introduced. In addition, the adhesion of particles to the channel side wall due to the diffusion of particles at those sites cannot be avoided. As a result, after a long time measurement, the sample gas introduction nozzle or the throttle for measurement closes, and the predetermined sample gas flow rate cannot be obtained, causing an error in the concentration calculation, or sampling itself becomes impossible. A malfunction occurs.
本発明は、粒子数計測装置において試料ガス導入ノズル又は計測用絞り部が閉塞することによる不具合をなくすことを目的とするものである。 An object of the present invention is to eliminate problems caused by the clogging of a sample gas introduction nozzle or a measurement throttle in a particle number measuring apparatus.
本発明は、光路に微小粒子を通過させ、そこから放出される散乱光の光量もしくは透過光の光量のアナログ的変化、又は閾値によりデジタル化された信号のパルスカウント値により粒子数そのもの又は粒子数濃度を測定する粒子計数部(18,40)と、粒子計数部(18,40)の光路中へ粒子を運搬する気流径を絞る試料ガス導入ノズル(17,44)を備えた粒子数計測装置を対象とするものである。 In the present invention, the number of particles or the number of particles is determined based on an analog change in the amount of scattered light or the amount of transmitted light that is emitted from the microscopic particle through the optical path, or the pulse count value of a signal digitized by a threshold value. A particle number measuring device provided with a particle counting unit (18, 40) for measuring the concentration and a sample gas introduction nozzle (17, 44) for reducing the diameter of an air flow for carrying particles into the optical path of the particle counting unit (18, 40). It is intended for.
そして、試料ガス導入ノズル(17,44)が閉塞状態となったときに試料ガス導入ノズル(17,44)に対し、通常の測定に供するよりも大量のガスを流し、又は通常の測定時よりも上流側を高圧にもしくは下流側を低圧にすることにより試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を解除する閉塞状態解除機構を備えたことを特徴としている。 Then, when the sample gas introduction nozzle (17, 44) is in a closed state, a larger amount of gas is allowed to flow to the sample gas introduction nozzle (17, 44) than for normal measurement, or from the normal measurement time. Further, it is characterized in that a closed state releasing mechanism for releasing the closed state of the sample gas introduction nozzle (17, 44) by setting the upstream side to a high pressure or the downstream side to a low pressure is provided.
エアロゾル粒子数計測装置は、閉塞する可能性のある部分として、試料ガス導入ノズル(17)の他に計測用絞り部(4)を備えている。そこで、エアロゾル粒子数計測装置では試料ガス導入ノズル(17)だけでなく、計測用絞り部(4)に対してもその閉塞状態を解除する閉塞状態解除機構を備えている。 The aerosol particle number measuring apparatus includes a measurement throttle (4) in addition to the sample gas introduction nozzle (17) as a portion that may be blocked. Therefore, the aerosol particle number measuring apparatus is provided with a closed state releasing mechanism that releases not only the sample gas introduction nozzle (17) but also the measurement throttle part (4).
ここで、試料ガス導入ノズル(17,44)又は計測用絞り部(4)の「閉塞状態」とは、試料ガス導入ノズル(17,44)又は計測用絞り部(4)を流れる試料ガス流量がゼロになることを意味するのではなく、試料ガス導入ノズル(17,44)又は計測用絞り部(4)に粒子や水分が付着して試料ガス導入ノズル(17,44)又は計測用絞り部(4)を流れる試料ガス流量が測定精度に影響を与える程度に減少した状態を意味する。例えば、測定精度を維持するために、試料ガス導入ノズル(17,44)又は計測用絞り部(4)を流れる試料ガス流量の変動率が規定値に対して±10%以下であると規定されている場合には、「閉塞状態」とは試料ガス導入ノズル(17,44)又は計測用絞り部(4)を流れる試料ガス流量が10%に近い値、例えば7〜9%の間の値、まで減少したことを意味する。したがって、例えば試料ガス流量を検出するために、試料ガス流路に絞り部を設けて圧力センサによりその絞り部で上流側と下流側の間の差圧により流量を検知する流量計を設けている場合には、閉塞状態を解除するためのその圧力センサによる差圧の閾値は、試料ガス導入ノズル(17,44)又は計測用絞り部(4)を流れる試料ガス流量の減少率が「閉塞状態」として設定した減少率、上の例では規定値に対して7〜9%の間の減少率、に相当するその圧力センサによる差圧値に設定しておく。 Here, the “closed state” of the sample gas introduction nozzle (17, 44) or the measurement throttle (4) means the flow rate of the sample gas flowing through the sample gas introduction nozzle (17, 44) or the measurement throttle (4). Is not meant to be zero, but the sample gas introduction nozzle (17, 44) or the measurement restriction is caused by particles or moisture adhering to the sample gas introduction nozzle (17, 44) or the measurement restriction (4). It means a state in which the flow rate of the sample gas flowing through the section (4) is reduced to an extent that affects the measurement accuracy. For example, in order to maintain the measurement accuracy, it is specified that the variation rate of the sample gas flow rate flowing through the sample gas introduction nozzle (17, 44) or the measurement throttle (4) is ± 10% or less with respect to the specified value. In this case, the “closed state” means that the flow rate of the sample gas flowing through the sample gas introduction nozzle (17, 44) or the measurement throttle (4) is close to 10%, for example, a value between 7 and 9%. , That means it has decreased. Therefore, for example, in order to detect the flow rate of the sample gas, a flowmeter is provided in which the throttle portion is provided in the sample gas flow path and the flow rate is detected by the pressure sensor using the pressure difference between the upstream side and the downstream side. In this case, the threshold value of the differential pressure by the pressure sensor for releasing the closed state is such that the rate of decrease in the flow rate of the sample gas flowing through the sample gas introduction nozzle (17, 44) or the measurement throttle (4) Is set to the differential pressure value by the pressure sensor corresponding to the reduction rate set as “,” in the above example, the reduction rate between 7% and 9% with respect to the specified value.
粒子数計測装置の一例はエアロゾル粒子数計測装置である。エアロゾル粒子数計測装置は、ナノメータサイズの微小粒子を含むエアロゾルを試料ガスとして吸入する試料ガス導入口(2)と、粒子計数部(18)の光路中での粒子の重なりを回避するために粒子計数部(18)へ供給する粒子数を減少させる計測用絞り部として試料ガスの一部をエアロゾルフローとして流すエアロゾルフローキャピラリ(4)と、前記試料ガス導入口(2)の先端部に設けられ、試料ガスを前記エアロゾルフローキャピラリ(4)に流れるガスとその残部ガスとに分離するスプリッタ(6)と、前記スプリッタ(6)の下流に配置され、試料ガス中の粒子を除去するフィルタ(10)及び流量を調節する調整バルブ(12)を備えたシースガス流路(8)と、前記シースガス流路(8)からのガスを飽和蒸気状態のシースフローにして前記エアロゾルフローキャピラリ4から流出するエアロゾルフローと合流させる飽和器(14)と、前記エアロゾルフローキャピラリ(4)からのエアロゾルフローと飽和器(14)からのシースフローとの合流ガスを冷却してエアロゾルフロー中の微粒子をシースフローの蒸気により成長させる冷却凝縮器(16)と、前記冷却凝縮器(16)からの試料ガスを前記粒子計数部(18)へ供給する前記試料ガス導入ノズル(17)と、前記粒子計数部(18)の下流に設けられ所定流量で排気するように駆動が制御される排気ポンプ(22)と、前記粒子計数部(18)と前記排気ポンプ(22)との間に設けられた流量計(20)と、を備えている。 An example of the particle number measuring device is an aerosol particle number measuring device. The aerosol particle number measuring apparatus uses a particle in order to avoid overlapping of particles in the optical path of the sample gas inlet (2) for inhaling aerosol containing nanometer-sized fine particles as a sample gas and the particle counter (18). An aerosol flow capillary (4) for flowing a part of the sample gas as an aerosol flow as a throttle for measurement to reduce the number of particles supplied to the counting unit (18), and provided at the tip of the sample gas inlet (2) A splitter (6) that separates the sample gas into a gas flowing through the aerosol flow capillary (4) and a remaining gas, and a filter (10) disposed downstream of the splitter (6) to remove particles in the sample gas. ) And a sheath gas flow path (8) having an adjustment valve (12) for adjusting the flow rate, and the gas from the sheath gas flow path (8) in a saturated vapor state. A saturator (14) that joins the aerosol flow that flows out of the aerosol flow capillary 4 in a sflow and cools the combined gas of the aerosol flow from the aerosol flow capillary (4) and the sheath flow from the saturator (14) Then, a cooling condenser (16) for growing fine particles in the aerosol flow by the steam of the sheath flow, and the sample gas introduction nozzle for supplying the sample gas from the cooling condenser (16) to the particle counter (18) (17), an exhaust pump (22) provided downstream of the particle counter (18) and controlled to exhaust at a predetermined flow rate, the particle counter (18) and the exhaust pump (22) And a flow meter (20) provided between the two.
粒子数計測装置の他の例は、パーティクルカウンタである。パーティクルカウンタは、微小粒子を含む試料ガスとして吸入する試料ガス導入口(2)と、前記試料ガス導入口(2)からの試料ガスを前記粒子計数部(40)の光路中へ導く前記試料ガス導入ノズル(44)と、前記粒子計数部(40)の下流に設けられ所定流量で排気するように駆動が制御される排気ポンプ(22)と、前記粒子計数部(40)と前記排気ポンプ(22)との間に設けられた流量計(20)と、を備えている Another example of the particle number measuring apparatus is a particle counter. The particle counter includes a sample gas inlet (2) that sucks in as a sample gas containing fine particles, and the sample gas that guides the sample gas from the sample gas inlet (2) into the optical path of the particle counter (40). An introduction nozzle (44), an exhaust pump (22) provided downstream of the particle counter (40) and controlled to exhaust at a predetermined flow rate, the particle counter (40) and the exhaust pump ( 22) and a flow meter (20) provided between
閉塞状態解除機構としては種々に構成することができる。試料ガス導入ノズル(17,44)に関する閉塞状態解除機構として、例えば、前記流量計(20)と前記排気ポンプ(22)の間に開閉弁(21)を備えたものとすることができる。その開閉弁(21)は通常測定時は開けられており、前記試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を解除するときはいったん閉じられた後、開かれることによって前記試料ガス導入ノズル(17,44)に突入的に試料ガスを流すものである。 The closed state release mechanism can be variously configured. As a closed state release mechanism for the sample gas introduction nozzles (17, 44), for example, an open / close valve (21) may be provided between the flow meter (20) and the exhaust pump (22). The on-off valve (21) is normally opened at the time of measurement, and when the closed state of the sample gas introduction nozzle (17, 44) is released, it is once closed and then opened to open the sample gas introduction nozzle ( 17, 44).
この閉塞状態解除機構では、前記排気ポンプ(22)は、その出力が、前記開閉弁(21)が一時的に閉じられる前に通常測定時よりも増大させられ、前記開閉弁(21)が開かれた後に通常測定時のものに戻されるものであるようにするとより効果的に閉塞状態を解除することができる。 In this closed state release mechanism, the output of the exhaust pump (22) is increased from that during normal measurement before the on-off valve (21) is temporarily closed, and the on-off valve (21) is opened. If it is made to return to the thing at the time of a normal measurement after being opened, an obstruction | occlusion state can be cancelled | released more effectively.
エアロゾルフローキャピラリ(4)に関する閉塞状態解除機構として、例えば、前記シースガス流路(8)に設けられた開閉弁(7)を備えたものとすることができる。その開閉弁(7)は通常の測定時には解放され、前記エアロゾルフローキャピラリ(4)の閉塞状態を解除するときに閉じられて前記エアロゾルフローキャピラリ(4)に通常測定時よりも大量の試料ガスを流すものである。 As an occlusion state release mechanism for the aerosol flow capillary (4), for example, an on-off valve (7) provided in the sheath gas flow path (8) may be provided. The on-off valve (7) is released at the time of normal measurement, and is closed when the closed state of the aerosol flow capillary (4) is released, so that a larger amount of sample gas is supplied to the aerosol flow capillary (4) than at the time of normal measurement. It is a flow.
閉塞状態解除機構による閉塞解除動作は、手動スイッチにより開始させてもよく、タイマーにより自動的に開始させてもよく、又は試料ガス導入ノズル(17,44)又は計測用絞り部(4)の閉塞状態を検知する手段を設け、閉塞状態が検知されたら自動的に開始させるようにしてもよい。閉塞解除動作を自動的開始させるための形態として次のものを挙げることができる。 The blockage release operation by the blockage state release mechanism may be started by a manual switch, may be automatically started by a timer, or the sample gas introduction nozzle (17, 44) or the measurement throttle unit (4) is blocked. Means for detecting the state may be provided, and the state may be automatically started when the closed state is detected. The following can be mentioned as forms for automatically starting the closing release operation.
前記試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を自動的に解除するために、例えば、前記流量計(20)は流路が細くなった絞り部と、その絞り部の上流と下流との間の差圧を検出する圧力センサと、を備えたもので、その差圧により流量を検知するものとする。そして、制御部(26,46)をさらに備え、制御部(26,46)は前記絞り部での差圧が予め設定された閾値又は一定の割合よりも低下したときに前記開閉弁(21)を一時的に閉じた後、開くように開閉動作を制御して前記試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を自動的に解除するようにする。 In order to automatically release the closed state of the sample gas introduction nozzles (17, 44), for example, the flow meter (20) includes a throttle portion with a narrow flow path, and an upstream portion and a downstream portion of the throttle portion. And a pressure sensor for detecting the differential pressure between them, and the flow rate is detected by the differential pressure. The control unit (26, 46) further includes a control unit (26, 46), and the control unit (26, 46) is configured so that the on-off valve (21) is provided when the differential pressure in the throttle unit is lower than a preset threshold value or a predetermined ratio. The sample gas introduction nozzle (17, 44) is automatically released from the closed state by controlling the opening / closing operation so that the sample gas introduction nozzle (17, 44) is opened.
前記制御部(26,46)は前記試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を解除するために前記開閉弁(21)を一時的に閉じる前に前記排気ポンプ(22)の出力を通常測定時よりも増大しておき、前記開閉弁(21)を開いた後に前記排気ポンプ(22)の出力を通常測定時のものに戻すように前記排気ポンプ(22)も制御するものとすれば、より効果的に前記試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を解除することができる。 The controller (26, 46) normally outputs the output of the exhaust pump (22) before temporarily closing the on-off valve (21) in order to release the closed state of the sample gas introduction nozzle (17, 44). It is assumed that the exhaust pump (22) is also controlled so as to return the output of the exhaust pump (22) to that at the time of normal measurement after opening the on-off valve (21). Thus, the blocked state of the sample gas introduction nozzle (17, 44) can be released more effectively.
前記エアロゾルフローキャピラリ(4)の閉塞を自動的に解除するために、例えば、前記シースガス流路(8)の前記調整バルブ(12)の上流側と下流側の間で前記調整バルブ(12)による差圧を検出する圧力センサ(24)を設ける。そして、通常測定時に前記圧力センサ(24)による差圧が予め設定された閾値又は一定の割合を超えたときに前記開閉弁(7)を一時的に閉じて前記エアロゾルフローキャピラリ(4)の閉塞を解除する制御部(26)を設ける。 In order to automatically release the blockage of the aerosol flow capillary (4), for example, by the adjustment valve (12) between the upstream side and the downstream side of the adjustment valve (12) of the sheath gas flow path (8). A pressure sensor (24) for detecting the differential pressure is provided. Then, when the differential pressure by the pressure sensor (24) exceeds a preset threshold value or a certain ratio during normal measurement, the on-off valve (7) is temporarily closed to block the aerosol flow capillary (4). A control unit (26) for canceling is provided.
他の好ましい形態では、試料ガス導入口(2)には分級装置(30)の分級粒子の排出口が接続されており、制御部(26,46)は分級装置(30)の分級動作による測定データの取得中は前記閉塞状態解除機構による閉塞状態解除動作を行なわないようになっている。一連の分級動作の途中に閉塞解除動件を挿入すると一部の分級データが欠測となる。さらには、例えば、分級機が微分型電気移動度分級機(DMA)であり、それにより電圧走査型の分級動作を行なっている場合は一部の分級データの欠測のみならず全体の分級データが無効となる。そこで、閉塞解除の開始閾値を、閉塞の開始が示唆されるが、測定精度には影響を与えない範囲で設定し、閉塞解除の開始を分級動作の終了後となるよう定めておく。つまり、その回の測定の分級動作の終了までは測定精度に影響を与えるような閉塞状態にならないように閉塞解除の開始閾値を設定する。このように閉塞状態解除機構の動作を制御することにより、閉塞解除の開始動作が測定データの取得の妨げにならないようにすることができる。 In another preferred embodiment, the sample gas inlet (2) is connected to the classification particle discharge port of the classification device (30), and the control units (26, 46) perform measurement by the classification operation of the classification device (30). During the acquisition of data, the closed state release operation by the closed state release mechanism is not performed. If a block release action is inserted in the middle of a series of classification operations, some classification data will be missing. Furthermore, for example, when the classifier is a differential electric mobility classifier (DMA), and thereby performing a voltage scanning type classification operation, not only missing data of some classification data but also whole classification data. Becomes invalid. Therefore, the start threshold value of the occlusion release is set in a range that suggests the start of the occlusion but does not affect the measurement accuracy, and the start of the occlusion release is determined to be after the end of the classification operation. In other words, the start threshold value of the occlusion release is set so that the occlusion state that affects the measurement accuracy is not reached until the end of the classifying operation of that measurement. By controlling the operation of the closed state releasing mechanism in this way, it is possible to prevent the start operation of releasing the closed state from interfering with the acquisition of measurement data.
さらには、閉塞解除動作の開始を単純に分級動作の終了に同期させるのではなく、試量流量、分級部内流量、分級部サイズ、DMAの電圧走査型の分級動作においては電圧走査速度、配管長を考慮した遅れ時間を考慮すればさらに分級データの欠測を回避し得る。具体的には、測定データの取得が繰り返し行われる分級装置(30)の場合には、閉塞解除動作を避けるための測定データの取得中の期間は次のように設定することができる。分級装置(30)での分級のための電圧印加時点から分級された粒子が粒子計数部(18)に到達するまでの遅れ時間をTdとし、分級装置(30)の分級動作開始時点をTsとし、分級動作終了時点をTeとすると、(Ts+Td)時点から(Te+Td)時点までの期間が測定データの取得中となる。閉塞解除動作を行うときは、いずれかの測定データの取得についてのその測定データ取得中の期間を避けるように制御する。 Furthermore, instead of simply synchronizing the start of the occlusion release operation with the end of the classification operation, the sample flow rate, the classification unit flow rate, the classification unit size, and the voltage scanning speed and pipe length in the DMA voltage scanning type classification operation Taking into account the delay time taking into account, further missing of classification data can be avoided. Specifically, in the case of the classification device (30) in which measurement data acquisition is repeatedly performed, the period during which measurement data is being acquired for avoiding the blocking release operation can be set as follows. The delay time until the classified particles reach the particle counter (18) from the voltage application time for classification in the classifier (30) is Td, and the classification operation start time of the classifier (30) is Ts. Assuming that the classification operation end time is Te, a period from the (Ts + Td) time to the (Te + Td) time is during acquisition of measurement data. When performing the blocking release operation, control is performed so as to avoid a period during acquisition of any measurement data.
本発明は試料ガス導入ノズル(17,44)を備えた粒子数計測装置の試料ガス導入ノズル(17,44)が閉塞状態となったときに試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を解除する閉塞状態解除機構を備えたので、長期間安定して粒子数計測を行うことができる。
CPCの場合は、さらに計測用絞り部(4)が閉塞状態となったときに計測用絞り部(4)の閉塞状態も解除して長期間安定して粒子数計測を行うことができる。
In the present invention, when the sample gas introduction nozzle (17, 44) of the particle number measuring apparatus having the sample gas introduction nozzle (17, 44) is in the closed state, the closed state of the sample gas introduction nozzle (17, 44) is set. Since the closed state releasing mechanism for releasing is provided, the number of particles can be measured stably for a long period of time.
In the case of CPC, when the measurement throttle section (4) is in the closed state, the closed state of the measurement throttle section (4) is also released, and the number of particles can be measured stably for a long period of time.
本発明をエアロゾル粒子数計測装置に適用した一実施例を図1に概略的に示す。 An embodiment in which the present invention is applied to an aerosol particle number measuring apparatus is schematically shown in FIG.
試料ガス導入口2は、ナノメータサイズの微小粒子からなるエアロゾルを含む大気圧状態の試料ガスを吸入する。試料ガス導入口2の先端部にはスプリッタ6が設けられている。スプリッタ6は試料ガスをエアロゾルフローキャピラリ4に流れるガスとその残部ガスとに分離する。エアロゾルフローキャピラリ4はスプリッタ6により分離された試料ガスの一部をエアロゾルフローとして流すものである。
The
スプリッタ6の下流には開閉弁7を介してシースガス流路8が接続されており、スプリッタ6で分離された試料ガスの残部はシースガス流路8に流れる。シースガス流路8には流量を調節する調整バルブ12と、試料ガス中の粒子を除去するHEPA(High Efficiency Particulate Air Filter)フィルタなどのフィルタ10が設けられている。
A sheath
シースガス流路8の開閉弁7は通常の測定時には解放され、エアロゾルフローキャピラリ4の閉塞状態を解除するときに閉じられてエアロゾルフローキャピラリ4に通常測定時よりも大量の試料ガスを流すためのものである。
The on-off
試料ガス導入口2に供給された試料ガスはエアロゾルフローキャピラリ4とシースガス流路8に分割されるので、シースガス流路8を流れる試料ガス流量を検知することによりエアロゾルフローキャピラリ4を流れる試料ガス流量を間接的に検知することができる。そのシースガス流路8を流れる試料ガス流量を検知するために、シースガス流路8の調整バルブ12の上流側と下流側の間で調整バルブ12による差圧を検出するために圧力センサ24が設けられている。調整バルブ12での差圧は調整バルブ12を流れる試料ガス流量に対応しており、流量が増すと差圧が大きくなる。エアロゾルフローキャピラリ4が閉塞状態になるとエアロゾルフローキャピラリ4を流れる試料ガス流量が減少し、調整バルブ12を流れる試料ガス流量が増すので圧力センサ24の検出圧力が大きくなる。その圧力増大によりエアロゾルフローキャピラリ4が閉塞状態になったことを検知することができる。
Since the sample gas supplied to the
シースガス流路からのガスを飽和蒸気状態のシースフローにしてエアロゾルフローキャピラリ4から流出するエアロゾルフローと合流させるために飽和器14が設けられている。飽和器14はブチルアルコールを40℃程度に加熱して蒸気とするものであり、そのアルコール蒸気中をシースガスが流れることによってアルコール蒸気で飽和されたシースガスとなる。
A
エアロゾルフローキャピラリ4からのエアロゾルフローと飽和器14からのシースフローとの合流ガスを冷却してエアロゾルフロー中の微粒子をシースフローの蒸気により成長させるために冷却凝縮器16が設けられている。合流ガスが冷却凝縮器16に導かれて10℃程度に冷却されることにより、エアロフローの周りがアルコール蒸気で飽和されたシースガスで包み込まれた状態で冷却されてエアロゾル中の微粒子にアルコール蒸気が付着して凝縮し、粒子径が大きくなるように成長していく。
A cooling
冷却凝縮器16の先端は絞られて試料ガス導入ノズル17となっている。試料ガス導入ノズル17を通過したガス中の粒子数を計数するために粒子計数部18が設けられている。粒子計数部18の一例は、エアロゾルの流れに垂直な方向からレーザービームを照射し、その散乱光を検出することにより粒子計数部18を通過するエアロゾル中の粒子数を計数するものである。このときエアロゾル中の微粒子はアルコールが凝縮することによって成長して粒径が大きくなっており、計数の精度が高くなる。
The tip of the cooling
粒子計数部18の下流には、排気ガス中の粒子を除去するHEPAフィルタなどのフィルタ19を介して所定流量で排気するように駆動が制御される排気ポンプ22が設けられている。排気ポンプ22の流量は制御部26により制御される。この実施例では、フィルタ19と排気ポンプ22との間に流量計20と開閉弁21が設けられている。流量計20の一例は、クリティカルオリフィスの上流側と下流側の圧力差を検出することによって流量を測定するものである。開閉弁21は通常測定時は開けられている。
An
この実施例の動作を説明する。
試料ガス導入口2から吸入された試料ガスのエアロゾルは、スプリッタ6で分離され、その一部がエアロゾルフローキャピラリ4に導かれてエアロゾルフローとなり、残部はシースガス流路8に導かれてシースガスとなる。
The operation of this embodiment will be described.
The aerosol of the sample gas sucked from the
エアロゾルフローキャピラリ4に導かれてエアロゾルフローとなる試料ガス流量は試料ガス導入口2から吸入された試料ガス流量のごく一部であり、大部分の試料ガスはシースガス流路8に導かれてシースガスとなる。このように、試料ガスがエアロゾルフローキャピラリ4の手前までは大きな流量で流されるのは、試料ガス中でのエアロゾルの拡散による微粒子の損失を防ぐためである。
The sample gas flow rate that is led to the
シースガス流路8を流れる試料ガスの流量は調整バルブ12で調節されて一定流量となる。シースガス流路8では試料ガスはフィルタ10により試料ガス中の粒子が除去されてシースガスとなる。
The flow rate of the sample gas flowing through the sheath
シースガスは飽和器14で飽和蒸気状態のシースフローにされ、エアロゾルフローキャピラリ4から流出するエアロゾルフローと合流した後、冷却凝縮器16で冷却されることによりエアロゾルフロー中の微粒子がシースフローの蒸気により成長し、粒子計数部18で粒子数が計数される。試料ガス導入口2から吸入される試料ガスの流量は粒子計数部18の下流に設けられた流量計20で測定され、その流量が所定流量になるように排気ポンプ22の駆動が制御される。
The sheath gas is made into a sheath flow in a saturated vapor state by the
試料ガス中の微粒子数を正確に測定するためには、エアロゾルフローキャピラリ4を流れるエアロゾルフローの流量が正確に制御されなければならない。エアロゾルフローの流量は圧力センサ24により調整バルブ12による圧力降下が差圧として検知されることにより間接的に監視されている。
In order to accurately measure the number of fine particles in the sample gas, the flow rate of the aerosol flow flowing through the aerosol flow capillary 4 must be accurately controlled. The flow rate of the aerosol flow is indirectly monitored by the
第1の形態はエアロゾルフローキャピラリ4の閉塞状態を手動で解除するものである。この形態では、この計測装置により測定を行っている作業者が通常測定時に圧力センサ24による差圧を監視しておき、その差圧がエアロゾルフローキャピラリ4の閉塞状態に対応するものとして予め定めた一定値まで大きくなると開閉弁7を手動スイッチにより一定時間だけ閉じる。開閉弁7を閉じておく時間は、大量の試料ガスをエアロゾルフローキャピラリ4に流すことによりエアロゾルフローキャピラリ4に付着した粒子や水分を除去してエアロゾルフローキャピラリ4の閉塞状態を解除するのに必要な時間であり、数秒〜数十秒程度に設定する。
In the first embodiment, the closed state of the
第2の形態は試料ガス導入ノズル17の閉塞状態を手動で解除するものである。この形態では、この計測装置により測定を行っている作業者が通常測定時に流量計20による流量を監視しておき、その流量が試料ガス導入ノズル17の閉塞状態に対応するものとして予め定めた一定値まで低下すると開閉弁21を手動スイッチによりいったん閉じた後、開くことによって試料ガス導入ノズル17に突入的に試料ガスを流す。
In the second embodiment, the closed state of the sample
このとき、開閉弁21を一時的に閉じる前に排気ポンプ22の出力を通常測定時よりも増大させ、開閉弁21を開いた後に通常測定時のものに戻すようにすると、試料ガス導入ノズル17に突入的に流す試料ガス流量が大きくなって試料ガス導入ノズル17の閉塞状態の解除がより確実になる。
At this time, if the output of the
第3の形態は、エアロゾルフローキャピラリ4の閉塞状態を自動的に解除するものである。この形態では、エアロゾルフローキャピラリ4の閉塞状態を制御部26が監視し、閉塞状態と判断されると開閉弁7を一定時間だけ自動的に閉じる。そのために、制御部26は圧力センサ24と開閉弁7にも接続され、圧力センサ24の検出信号を入力し、開閉弁7の開閉動作を制御する。制御部26は通常測定時に圧力センサ24による差圧が予め設定された閾値を超えたときに一定時間だけ開閉弁7を閉じる動作を行う。
In the third embodiment, the closed state of the
制御部26は開閉弁7の開閉動作を制御するための専用のものとして設けてもよいが、この実施例のように流量計20による流量検出値を入力し、その検出した流量が規定の一定値になるようにポンプ22の動作を制御するための制御部を兼ねるようにしてもよい。
The
第4の形態は、試料ガス導入ノズル17の閉塞状態を自動的に解除するものである。この形態では、制御部26が流量計20と開閉弁21に接続され、制御部26が試料ガス導入ノズル17の閉塞状態を流量計20の流量により監視する。その流量が試料ガス導入ノズル17の閉塞状態に対応するものとして予め定めた一定値まで低下すると、制御部26は開閉弁21をいったん閉じた後、開くことによって試料ガス導入ノズル17に突入的に試料ガスを流す。
In the fourth embodiment, the closed state of the sample
この場合も、制御部26は開閉弁21を一時的に閉じる前に排気ポンプ22の出力を通常測定時よりも増大させ、開閉弁21を開いた後に通常測定時のものに戻すようにしてもよい。
In this case as well, the
制御部26はこのエアロゾル粒子数計測装置に専用のマイクロコンピュータとして、又は汎用のパーソナルコンピュータ等により実現することができる。
The
この実施例のエアロゾル粒子数計測装置は自動車排気ガスや環境の空気を試料ガス導入口2に取り込んで測定する単独の計測装置として使用することができる。
The aerosol particle number measuring apparatus of this embodiment can be used as a single measuring apparatus that takes and measures automobile exhaust gas and environmental air into the
本発明の粒子数計測装置をパーティクルカウンタに適用した他の実施例を図2と図3に概略的に示す。 Another embodiment in which the particle number measuring apparatus of the present invention is applied to a particle counter is schematically shown in FIGS.
微小粒子を含む試料ガスとして吸入する試料ガス導入口2からの試料ガスをその流束を絞って粒子計数部40の光路中へ導くために試料ガス導入ノズル44が設けられている。粒子計数部40の下流には、排気ガス中の粒子を除去するHEPAフィルタなどのフィルタ19を介して所定流量で排気するように駆動が制御される排気ポンプ22が設けられている。排気ポンプ22の流量は制御部46により制御される。この実施例でも、フィルタ19と排気ポンプ22との間に流量計20と開閉弁21が設けられている。流量計20の一例は、クリティカルオリフィスの上流側と下流側の圧力差を検出することによって流量を測定するものである。開閉弁21は通常測定時は開けられている。
A sample
粒子計数部40は、図3に示されるように、試料ガス導入ノズル44により流束が絞られた試料ガスが試料ガス排出口45へ導かれ、試料ガス排出口45に導かれた試料ガスはフィルタ19、流量計20及び開閉弁21を経て排気ポンプ22により排出される。
As shown in FIG. 3, the
試料ガス導入ノズル44から試料ガス排出口45に向かう試料ガスの流束に対し、試料ガス流束の方向に直交する方向の測定光束48が照射される。測定光束48のための光源50としてレーザダイオードが備えられており、その光源50からのレーザ光が非球面レンズ52とシリンドリカルレンズ54によって試料ガス流束の方向に直交する方向の測定光束となる。この測定光束は試料ガス流束と交差する位置で集光され、その集光部分が試料ガス流束よりも広い幅をもつように紙面垂直方向に延びている。試料ガス流束に含まれる粒子によって生じた散乱光光束を検出するために、散乱光光束を集光するレンズ56と、そのレンズ56で集光された散乱光を検出するフォトダイオードからなる光検出器58が設けられている。
A
試料ガス流束を透過した測定光を光検出器58に導く光学系は、散乱光に替えて透過光となるようにしてもよい。
The optical system that guides the measurement light transmitted through the sample gas flux to the
この実施例では、試料ガス導入口2から吸入された試料ガスが試料ガス導入ノズル44により流束が絞られて粒子計数部40に導かれ、試料ガス流束に照射された測定光束の透過光又は散乱光から試料ガス中の微粒子数が計数される。
In this embodiment, the sample gas sucked from the sample
この実施例における第1の形態は試料ガス導入ノズル44の閉塞状態を手動で解除するものである。この形態では、この計測装置により測定を行っている作業者が通常測定時に流量計20による流量を監視しておき、その流量が試料ガス導入ノズル44の閉塞状態に対応するものとして予め定めた一定値まで低下すると開閉弁21を手動スイッチによりいったん閉じた後、開くことによって試料ガス導入ノズル44に突入的に試料ガスを流す。
The first mode in this embodiment is to manually release the closed state of the sample
このとき、開閉弁21を一時的に閉じる前に排気ポンプ22の出力を通常測定時よりも増大させ、開閉弁21を開いた後に通常測定時のものに戻すようにすると、試料ガス導入ノズル44に突入的に流す試料ガス流量が大きくなって試料ガス導入ノズル44の閉塞状態の解除がより確実になる。
At this time, if the output of the
この実施例における第2の形態は、試料ガス導入ノズル44の閉塞状態を自動的に解除するものである。この形態では、制御部46が流量計20と開閉弁21にも接続され、制御部46が試料ガス導入ノズル44の閉塞状態を流量計20の流量により監視する。その流量が試料ガス導入ノズル44の閉塞状態に対応するものとして予め定めた一定値まで低下すると、制御部46は開閉弁21をいったん閉じた後、開くことによって試料ガス導入ノズル44に突入的に試料ガスを流す。
The second mode in this embodiment is to automatically release the closed state of the sample
この場合も、制御部46は開閉弁21を一時的に閉じる前に排気ポンプ22の出力を通常測定時よりも増大させ、開閉弁21を開いた後に通常測定時のものに戻すようにしてもよい。
In this case as well, the
制御部46はパーティクルカウンタに専用のマイクロコンピュータとして、又は汎用のパーソナルコンピュータ等により実現することができる。
The
この実施例のパーティクルカウンタも自動車排気ガスや環境の空気を試料ガス導入口2に取り込んで測定する単独の計測装置として使用することができる。
The particle counter of this embodiment can also be used as a single measuring device for taking in and measuring automobile exhaust gas and environmental air into the
図1や図2に実施例として示した粒子数計測装置は、単独で使用することもできるが、図1及び図2に概略的に示されているように、分級装置30の分級粒子排出口に接続し、分級された粒子の粒子数検出装置として使用することもできる。そのような使用形態に用いる分級装置30の具体的な例として、微分型電気移動度分級機(DMA)の一例を図4に示す(特許文献1参照)。微分型電気移動度分級機は、帯電した微粒子を電気移動度の違いを利用して粒径毎に分級して取り出すものである。図4の微分型電気移動度分級機は分級装置30の一例であり、他の形式の分級装置30であっても同様に本発明に適用することができる。
The particle number measuring apparatus shown as an embodiment in FIG. 1 or 2 can be used alone, but as schematically shown in FIG. 1 and FIG. It can also be used as a particle number detection device for classified particles. As a specific example of the
分級装置30の円筒状の筐体101の内部には、円柱状の中心電極103が筐体101の中心軸と一致するように設けられている。筐体101は導電性の材質からなり、その内面は外側電極104となっている。筐体101は絶縁性の基台102上に配置されている。中心電極103は絶縁性の基部119上に配置され、中心電極103は基部119と基台102により筐体101から絶縁されている。中心電極103と外側電極104により対向電極を構成して荷電微粒子を電気移動度により分級する電界を発生している。電極104は接地され、電極103は電源装置131に接続され、電源装置131は制御部133に接続されている。両電極103,104間に電圧を印加する電源装置131は制御部133により制御される。制御部133は図1の実施例のエアロゾル粒子数計測装置の制御部26又は図2の実施例のパーティクルカウンタの制御部46と接続されている。
A
筐体101の上部には非荷電ガスをシースガスとして一定流量で導入するためのシースガス供給部107が設けられている。また、分級領域105の上端にはシースガスを層流化するための絶縁体製の整流子109が設けられており、整流子109を経たシースガスが分級領域105に供給される。
A sheath
分級領域105で外側電極104側にはスリット状の導入口111が設けられ、その導入口111からは帯電エアロゾルが一定流量で供給される。導入口111に帯電エアロゾルを供給するために、この分級装置30の外側には荷電装置(図示略)が設けられている。その荷電装置で帯電させられた帯電エアロゾルが導入口111に供給される。
In the
中心電極103の下部には分級後の微粒子を排出する環状の出口スリット120が形成されている。両電極103,104間に形成される回転体状の空間で、試料ガスの導入口111から出口スリット120までの空間が分級領域105となっている。
An annular exit slit 120 for discharging the classified fine particles is formed below the
出口スリット120は分級粒子排出口122につながり、分級粒子排出口122はエアロゾル粒子数計測装置の試料ガス導入口2に接続されている。
The exit slit 120 is connected to the classified
筐体101にはシースガスと帯電エアロゾルがそれぞれ一定流量で供給される。筐体101に供給されたそれらのガスの一部は分級された荷電粒子とともに出口スリット120から分級粒子排出口122を経てエアロゾル粒子数計測装置に導かれ、残りのガスは筐体101の下部に設けられた排出口124から排出される。
The
この分級装置30に荷電装置にて帯電した帯電エアロゾルが導入口111を経て分級領域105に供給され、シースガス供給部107から供給されたシースガスとともに軸方向下方に移動し、分級領域105に形成された電場の影響を受けて帯電エアロゾル中の個々の粒径の微粒子の電気移動度に応じた速度で中心軸方向に引き寄せられる。その結果、そのときの電場に応じた所定の軌跡を描いて出口スリット120に到達した微粒子112のみが分級粒子排出口122からエアロゾル粒子数計測装置の試料ガス導入口2に導かれて計数される。
The charged aerosol charged by the charging device to the classifying
制御部133により電源装置131から電極103,104間に印加する電圧が変化させられ、その電圧に応じた粒径の微粒子が分級されてエアロゾル粒子数計測装置に導かれる。
The voltage applied between the
図1の実施例のエアロゾル粒子数計測装置ではエアロゾルフローキャピラリ4もしくは試料ガス導入ノズル17、図2の実施例のパーティクルカウンタでは試料ガス導入ノズル44が閉塞状態になると、それらの閉塞状態を解除するために、開閉弁7又は21が一定時間閉じられる。開閉弁7又は21が閉じられるとエアロゾル粒子数計測装置又はパーティクルカウンタの計測動作は中断されるので、制御部26,46は分級装置30の制御部133から電源装置131を制御する信号を取り込み、分級装置30の分級動作による測定データの取得中は開閉弁7又は21を閉じる動作を行なわないように制御する。
The aerosol flow capillary 4 or sample
分級装置30の分級動作による測定データの取得中であるかどうかは、次のように判定される。電極103,104間に印加される電圧は例えば図5に示されるように変化させられる。電圧は階段状(a)又はランプ状(b)に上昇させられる。電圧が階段状に上昇させられる場合は、電圧は階段の各段階で分級領域105の電圧が安定するように一定時間保持され、その一定時間の電圧に応じた粒径の微粒子、又は粒子が分級部に存在する間に受けた積分の電圧に応じた粒径の微粒子が分級されて分級粒子排出口122からエアロゾル粒子数計測装置又はパーティクルカウンタの試料ガス導入口2に導かれる。印加電圧は図5のように階段状に上昇させる場合に限らず、階段状に下降させるようにしてもよく、電圧の上昇と下降を適当に組み合わせたものであってもよく、又はランプ状に上昇させたり、下降させたり、上昇と降下を組み合わせたものであってもよい。
Whether or not measurement data is being acquired by the classification operation of the
一連の電圧変化による分級動作は時間間隔toをもって繰り返されるものとする。帯電エアロゾルが分級領域105に供給されて印加電圧により分級されてからエアロゾル粒子数計測装置の粒子計数部18に到達するまでに遅れ時間Tdを生じる。この遅れ時間Tdは、分級装置30の種類、運転条件、エアロゾル粒子数計測装置の配管容積及び試料ガス流量などの影響を受ける。1回の測定データの取得のための分級装置30の分級動作開始時点をTsとし、分級動作終了時点をTeとすると、測定データの取得中とは、(Ts+Td)時点から(Te+Td)時点までの期間となる。1回目の測定データの取得時間がt1、2回目の測定データの取得時間がt2であり、t1とt2の期間の間の時間Tnは測定データを取得しない時間である。測定が繰り返されるときは、それぞれの測定の間に測定データを取得しない時間Tnが存在するので、エアロゾルフローキャピラリ4又は試料ガス導入ノズル17,44が閉塞状態になってその閉塞状態を解除するために開閉弁7又は21を閉じる必要が生じたときは、いずれかの時間Tnで開閉弁7又は21を閉じる。
The classification operation by a series of voltage changes is repeated with a time interval to. There is a delay time Td from when the charged aerosol is supplied to the
制御部26,46は開閉弁7又は21を閉じる時点がいずれかの測定データの取得のための取得中の時間にかからないように、分級装置30の制御部133からの信号に基づいて時間Tnで開閉弁7又は21を閉じるように開閉弁7又は21の開閉動作を制御する。
Based on the signal from the
本発明は自動車の排気ガスや工場からの排出ガスなどを対象とする環境測定に利用することができる。 The present invention can be used for environmental measurement for automobile exhaust gas, factory exhaust gas, and the like.
2 試料ガス導入口
6 スプリッタ
4 エアロゾルフローキャピラリ
8 シースガス流路
10 フィルタ
12 可変オリフィス
14 飽和器
16 冷却凝縮器
17 試料ガス導入ノズル
18 粒子計数部
20 流量計
21 開閉弁
22 排気ポンプ
26,46,133 制御部
30 DMA
104 外側電極
103 中心電極
105 分級領域
122 分級粒子排出口
2 Sample
104
Claims (11)
前記試料ガス導入ノズル(17,44)が閉塞状態となったときに前記試料ガス導入ノズル(17,44)に対し、通常の測定に供するよりも大量のガスを流し、又は通常の測定時よりも上流側を高圧にもしくは下流側を低圧にすることにより前記試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を解除する閉塞状態解除機構を備えたことを特徴とする粒子数計測装置。 The particle number itself or the particle number concentration is measured based on analog changes in the amount of scattered light or transmitted light emitted from the light path, or the pulse count value of the signal digitized by a threshold value. In the particle counting device including a particle counting unit (18, 40) and a sample gas introduction nozzle (17, 44) for narrowing an airflow diameter for transporting particles into the optical path of the particle counting unit (18, 40),
When the sample gas introduction nozzle (17, 44) is closed, a larger amount of gas is supplied to the sample gas introduction nozzle (17, 44) than when it is used for normal measurement, or from the time of normal measurement. A particle number measuring apparatus comprising a closed state releasing mechanism for releasing the closed state of the sample gas introduction nozzle (17, 44) by setting the upstream side to a high pressure or the downstream side to a low pressure.
ナノメータサイズの微小粒子を含むエアロゾルを試料ガスとして吸入する試料ガス導入口(2)と、
粒子計数部(18)の光路中での粒子の重なりを回避するために粒子計数部(18)へ供給する粒子数を減少させる計測用絞り部として試料ガスの一部をエアロゾルフローとして流すエアロゾルフローキャピラリ(4)と、
前記試料ガス導入口(2)の先端部に設けられ、試料ガスを前記エアロゾルフローキャピラリ(4)に流れるガスとその残部ガスとに分離するスプリッタ(6)と、
前記スプリッタ(6)の下流に配置され、試料ガス中の粒子を除去するフィルタ(10)及び流量を調節する調整バルブ(12)を備えたシースガス流路(8)と、
前記シースガス流路(8)からのガスを飽和蒸気状態のシースフローにして前記エアロゾルフローキャピラリ4から流出するエアロゾルフローと合流させる飽和器(14)と、
前記エアロゾルフローキャピラリ(4)からのエアロゾルフローと飽和器(14)からのシースフローとの合流ガスを冷却してエアロゾルフロー中の微粒子をシースフローの蒸気により成長させる冷却凝縮器(16)と、
前記冷却凝縮器(16)からの試料ガスを前記粒子計数部(18)へ供給する前記試料ガス導入ノズル(17)と、
前記粒子計数部(18)の下流に設けられ所定流量で排気するように駆動が制御される排気ポンプ(22)と、
前記粒子計数部(18)と前記排気ポンプ(22)との間に設けられた流量計(20)と、
を備えている請求項1に記載の粒子数計測装置。 The particle number measuring device is an aerosol particle number measuring device,
A sample gas inlet (2) for inhaling aerosol containing nanometer-sized fine particles as a sample gas;
An aerosol flow in which a part of the sample gas is flowed as an aerosol flow as a measurement throttle unit that reduces the number of particles supplied to the particle counting unit (18) in order to avoid overlapping of particles in the optical path of the particle counting unit (18). Capillary (4);
A splitter (6) provided at the tip of the sample gas introduction port (2) and separating the sample gas into a gas flowing into the aerosol flow capillary (4) and a remaining gas;
A sheath gas flow path (8) provided downstream of the splitter (6) and provided with a filter (10) for removing particles in the sample gas and an adjustment valve (12) for adjusting the flow rate;
A saturator (14) for converting the gas from the sheath gas flow path (8) into a sheath flow in a saturated vapor state and joining the aerosol flow flowing out from the aerosol flow capillary 4;
A cooling condenser (16) that cools the combined gas of the aerosol flow from the aerosol flow capillary (4) and the sheath flow from the saturator (14) to grow the fine particles in the aerosol flow by the steam of the sheath flow;
The sample gas introduction nozzle (17) for supplying the sample gas from the cooling condenser (16) to the particle counter (18);
An exhaust pump (22) provided downstream of the particle counter (18) and controlled to be exhausted at a predetermined flow rate;
A flow meter (20) provided between the particle counter (18) and the exhaust pump (22);
The particle number measuring apparatus according to claim 1, comprising:
微小粒子を含む試料ガスを吸入する試料ガス導入口(2)と、
前記試料ガス導入口(2)からの試料ガスを前記粒子計数部(40)の光路中へ導く前記試料ガス導入ノズル(44)と、
前記粒子計数部(40)の下流に設けられ所定流量で排気するように駆動が制御される排気ポンプ(22)と、
前記粒子計数部(40)と前記排気ポンプ(22)との間に設けられた流量計(20)と、
を備えている請求項1に記載の粒子数計測装置。 The particle number measuring device is a particle counter,
A sample gas inlet (2) for inhaling a sample gas containing fine particles;
The sample gas introduction nozzle (44) for introducing the sample gas from the sample gas introduction port (2) into the optical path of the particle counter (40);
An exhaust pump (22) provided downstream of the particle counter (40) and controlled to be exhausted at a predetermined flow rate;
A flow meter (20) provided between the particle counter (40) and the exhaust pump (22);
The particle number measuring apparatus according to claim 1, comprising:
該開閉弁(21)は通常測定時は開けられており、前記試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を解除するときはいったん閉じられた後、開かれることによって前記試料ガス導入ノズル(17,44)に突入的に試料ガスを流すものである請求項2又は3に記載の粒子数計測装置。 As the closed state release mechanism for the sample gas introduction nozzle (17, 44), an on-off valve (21) is provided between the flow meter (20) and the exhaust pump (22),
The on-off valve (21) is normally opened during measurement, and when the sample gas introduction nozzle (17, 44) is released from the closed state, it is once closed and then opened to open the sample gas introduction nozzle ( The particle number measuring apparatus according to claim 2 or 3, wherein the sample gas is allowed to flow in a rushing manner to (17, 44).
前記絞り部での差圧が予め設定された閾値又は一定の割合よりも低下したときに前記開閉弁(21)を一時的に閉じた後、開くように開閉動作を制御して前記試料ガス導入ノズル(17,44)の閉塞状態を自動的に解除する制御部(26,46)をさらに備えた請求項4に記載の粒子数計測装置。 The flow meter (20) includes a throttle part with a narrow flow path and a pressure sensor for detecting a differential pressure between the upstream and downstream of the throttle part, and detects the flow rate by the differential pressure. Is what
The sample gas introduction is performed by controlling the opening / closing operation so that the opening / closing valve 21 is opened after the opening / closing valve 21 is temporarily closed when the differential pressure at the throttle portion falls below a preset threshold value or a certain ratio. The particle number measuring device according to claim 4, further comprising a control unit (26, 46) for automatically releasing the closed state of the nozzle (17, 44).
該開閉弁(7)は通常の測定時には解放され、前記エアロゾルフローキャピラリ(4)の閉塞状態を解除するときに閉じられて前記エアロゾルフローキャピラリ(4)に通常測定時よりも大量の試料ガスを流すものである請求項2に記載の粒子数計測装置。 As the closed state release mechanism for the aerosol flow capillary (4), comprising an on-off valve (7) provided in the sheath gas flow path (8),
The on-off valve (7) is released during normal measurement and closed when the closed state of the aerosol flow capillary (4) is released, so that a larger amount of sample gas is supplied to the aerosol flow capillary (4) than during normal measurement. The particle number measuring device according to claim 2, wherein the particle number is measured.
通常測定時に前記圧力センサ(24)による差圧が予め設定された閾値又は一定の割合を超えたときに前記開閉弁(7)を一時的に閉じて前記エアロゾルフローキャピラリ(4)の閉塞を自動的に解除する制御部(26)と、をさらに備えた請求項8に記載の粒子数計測装置。 A pressure sensor (24) for detecting a differential pressure by the adjustment valve (12) between the upstream side and the downstream side of the adjustment valve (12) of the sheath gas flow path (8);
When the differential pressure by the pressure sensor (24) exceeds a preset threshold value or a fixed ratio during normal measurement, the on-off valve (7) is temporarily closed to automatically close the aerosol flow capillary (4). The particle number measuring apparatus according to claim 8, further comprising a control unit (26) that is automatically released.
前記制御部(26,46)は前記分級装置(30)の分級動作による測定データの取得中は前記閉塞状態解除機構による閉塞状態解除動作を行なわないようになっている請求項6、7又は9に記載の粒子数計測装置。 The sample gas introduction port (2) is connected to a classification particle discharge port of the classifier (30),
The control unit (26, 46) is configured not to perform the closed state release operation by the closed state release mechanism during acquisition of measurement data by the classification operation of the classification device (30). The particle number measuring apparatus described in 1.
前記分級装置(30)の分級動作開始時点をTsとし、分級動作終了時点をTeとすると、
前記測定データの取得中とは、(Ts+Td)時点から(Te+Td)時点までの期間である請求項10に記載の粒子数計測装置。 The delay time from the time of voltage application for classification in the classifier (30) until the classified particles reach the particle counter (18) is Td,
When the classification operation start time of the classification device (30) is Ts and the classification operation end time is Te,
The particle number measuring apparatus according to claim 10, wherein the acquisition of the measurement data is a period from a (Ts + Td) time point to a (Te + Td) time point.
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