(57)【要約】      （修正有）【課題】エアロゾルに含まれる粒子を粒子径ごとに分級して捕集する。【解決手段】本発明のナノ粒子分級捕集装置１は、一定の間隔Ｌで互いに平行で、ともに垂直方向に設置された平面部３及び５と、両平面部を固定する外殻部７とによってシースガス流路９を囲むように形成されている。平面部３は、荷電装置１１によって荷電されたエアロゾルをシースガス流路９に噴出するためのエアゾロル導入口１３を備えている。エアロゾル導入口１３は、分級部であるシースガス流路９でエアロゾルを層流として流すためにシースガス流路に面する開口形状が水平方向に延びるスリット２３となっている。平面部５は、エアロゾルを粒子径毎に分級し捕集するための導電性平板としての捕集電極１５をシースガス流路９側に備えている。両平面部間にシースガスの流れに直交する直流電界をかけることによって、エアロゾルを粒子径ごとに捕集電極１５に分級して捕集することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方から下方に向かって垂直方向にシースガスを流すシースガス流路に平行に設置され、荷電されたエアロゾルを前記シースガス流路に噴出するためのエアゾロル導入口を備えた第１平面部と、
前記シースガス流路を挟んで前記第１平面部に平行に配置され、前記シースガス側に導電性平板を備えた第２平面部と、を有し、
前記両平面部間にシースガスの流れに直交する直流電界をかけることによって前記エアロゾルを粒子径ごとに前記平板に分級するナノ粒子分級捕集装置において、
前記平板はエアロゾルを粒子径ごとに分級して捕集する捕集電極として着脱可能に取り付けられ、
前記エアロゾル導入口は水平方向のスリット状に形成されていることを特徴とするナノ粒子分級捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境エアロゾルの研究分野で、各種ガス中に含まれるエアロゾルの成分を捕集するために適用されるエアロゾル捕集装置に係り、特にエアロゾルに含まれる微粒子を分級して捕集するための装置であって、粒子径ごとに詳細な分析を行うための試料を提供する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾルとは分散媒体がガスで、分散質が液体または固体であるコロイドを示す。分散質が液体の場合には、エアロゾルは、霧、もや、雲等となり、分散質が固体の場合には、ちり、煙等となる。このエアロゾルの構成成分の測定は、環境状態の評価や健康影響などの研究分野において重要な意味を持つ（特許文献１参照。）。
【０００３】
エアロゾルの構成成分の研究としては、例えば大気汚染測定がある。近年の大気汚染や環境汚染の原因となる車の排気ガスや工業プラントの排煙には、硫黄化合物（ＳＯx，Ｈ2Ｓ等）、窒素化合物（ＮＯx，ＮＨ3等）、炭化水素等が含まれ、これらは化学反応や光化学反応によって硫酸塩や硝酸塩となり、大気中の水蒸気を吸収して液体状のエアロゾルとなる。
【０００４】
測定方法としては、エアロゾルをＬＶＳ(Low Volume Sample)などによりフィルタに捕集した後、溶媒にとかしてＬＣ（液体クロマトグラフィ）で分析する方法や、試料を加熱して有機物を揮発させ、その後揮発物に酸素を加えたガス中でさらに高温に加熱して酸化させ、揮発性有機化合物の総量を定量する方法がある。
【０００５】
微分型電気移動度測定器（ＤＭＡ(Differential mobility analyzer)）（特許文献２，３参照。）は、微粒子の粒径を効率的かつ広範囲にわたって測定できる装置であることが知られており、エアロゾルを分級することが可能である。
【特許文献１】特開平０９−１８４８０８号公報
【特許文献２】特開２０００−４６７２０号公報
【特許文献３】特開２００１−１３３３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＤＭＡにおいては、分級用電界を目的の粒子径に対応した電圧に固定し、シースガスを流しながら特定の粒子を分級して捕集するため、異なる粒子を続けて捕集する場合は、対象粒子径に対応する電圧を順次変更して捕集する必要があった。そのため、エアロゾルの粒子径分布が変動する場合は、粒子径間の関係が不明なまま捕集してしまう。粒子径分布が変動する場合であっても、繰り返し捕集すれば粒子径間の関係を得ることができるが、そのときは時間に関して平均的な試料を作成することしかできない。
【０００７】
粒子径が変動する場合や粒子濃度が低い場合、順次捕集する方法では分級されない粒子を無駄に捨てることとなり、複数の粒子径について捕集を行なうには、粒子径の分布の場合の数に比例した時間を要すことになる。
本発明は、エアロゾルに含まれる粒子を粒子径ごとに分級して捕集することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のナノ粒子分級捕集装置は、上方から下方に向かって垂直方向にシースガスを流すシースガス流路に平行に設置され、荷電されたエアロゾルをシースガス流路に噴出するためのエアゾロル導入口を備えた第１平面部と、シースガス流路を挟んで第１平面部に平行に配置され、シースガス側に導電性平板を備えた第２平面部とを有し、上記両平面部間にシースガスの流れに直交する直流電界をかけることによってエアロゾルを粒子径ごとに平板に分級するナノ粒子分級捕集装置において、
上記平板はエアロゾルを粒子径ごとに分級して捕集する捕集電極として着脱可能に取り付けられ、エアロゾル導入口は水平方向のスリット状に形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
捕集電極に微小粒子を粒子径に分級して捕集することにより、粒子径の分級操作を順次行なうことなく、効率的にナノ粒子を粒子径ごとに分級して捕集をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１（Ａ）は一実施例のナノ粒子分級捕集装置の斜視図を透視図として表したもの、（Ｂ）は捕集電極をナノ粒子分級捕集装置の内側から示した平面図である。
本発明のナノ粒子分級捕集装置１は、一定の間隔Ｌで互いに平行で、ともに垂直方向に設置された第１平面部３及び第２平面部５と、両平面部３，５を固定する外殻部７とによってシースガス流路９を囲むように形成されている。平面部３および平面部５の形状は、ともに矩形になされている。
【００１１】
平面部３は、荷電装置１１によって荷電されたエアロゾルをシースガス流路９に噴出するためのエアゾロル導入口１３を上方に備えている。
エアロゾル導入口１３は、分級部であるシースガス流路９でエアロゾルを層流として流すためにシースガス流路に面する開口形状が水平方向に延びるスリット２３となっている。スリット２３の幅は、例えば２０ｍｍ〜１００ｍｍ程度がよい。
平面部５は、シースガス流路９を挟んで平面部３に対向に配置され、エアロゾルを粒子径毎に分級し捕集するための導電性平板としての捕集電極１５をシースガス流路９側に備えている。捕集電極１５は平面部５に着脱可能に取り付けられている。捕集電極１５としては、例えば、グラファイトを板状に固めたものを用いることができる。
【００１２】
シースガス流路９の上流である外殻部７の上部にはシースガス導入口１７が設けられており、シースガス流路９の下流である外殻部７の下部には排気口１９が設けられている。
シースガス導入口１７の装置内部側には、導入されるシースガスを均一な流れにするための整流フィルタ２１が設けられており、さらに、シースガス導入口１７の装置外部側には、シースガス導入口１７にシースガスを導入するシースガス配管が設けられている（図示は略す。）。シースガスとしては窒素などを用いることができる。
【００１３】
平面部３と捕集電極１５のシースガス流路９側の面は共に導電体で構成され、それぞれ他の部分から絶縁されており、この両面間には直流電圧電源２５が接続され、プラスあるいはマイナスの電圧がかけられる。電圧としては例えば、１０〜１００００Ｖが適当である。捕集電極１５にプラスの電圧がかけられた場合はマイナスの極性をもつ微粒子が捕集電極１５に捕集され、マイナスの電圧がかけられた場合はプラスの極性をもつ微粒子が捕集電極１５に捕集される。
【００１４】
次に、図１に示すナノ粒子分級捕集装置において、エアロゾルの分級及び捕集の動作を説明する。
シースガスはシースガス導入口１７よりナノ粒子分級捕集装置内に導入され、整流フィルタ２１を通過した後、シースガス流路９を層流状態で通過し排気口１９より排気される。一方、エアロゾルは荷電装置１１を通過することで荷電エアロゾルとして搬送され、エアロゾル導入口１３よりナノ粒子分級捕集装置に導入され、スリット２３により層流となって装置内部へ噴出される。
【００１５】
ナノ粒子分級捕集装置内ではシースガスの流れに垂直な方向に電界が印加されているために、噴出されたエアロゾルはシースガス流路９に沿って下方に搬送されつつ、その荷電数と粒径に依存した電気移動度に応じた軌跡を描きながら平面部３から平面部５の方向に傾斜する。このとき、直流電圧電源２５の電圧を調節することで、捕集電極１５での粒径分布の広がりを調製することができる。
荷電エアロゾルの粒子サイズが小さいものに対しては、シースガスによる下方向の傾度が小さいため、スリット２３から小さい傾斜で捕集電極１５に到達する。一方、荷電エアロゾルの粒子サイズが大きいものに対しては、シースガスによる下方向の傾度がその体積等に比例して大きくなるため、スリット２３から下方向に大きい傾斜で捕集電極１５に到達する。
【００１６】
このナノ粒子分級捕集装置を用いると、これまでの粒子径の分級操作を順次行なうことなく、捕集電極１５上に効率的にナノ粒子を粒子径ごとに分級して捕集をすることができる。
その後、質量分析装置などの検出装置でそれぞれの粒子成分を検出する。
【００１７】
本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
環境エアロゾルの研究分野で、各種ガス中に含まれるエアロゾルの成分を捕集するために適用されるエアロゾル捕集装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】名の粒子分級捕集装置を示しており、（Ａ）はその斜視図であり、（Ｂ）は捕集電極の平面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１      ナノ粒子分級捕集装置
３，５      平面部
７      外殻部
９      シースガス流路
１１      荷電装置
１３      エアロゾル導入口
１５      捕集電極
１７      シースガス導入口
１９      排気口
２１      整流フィルタ
２３      スリット
２５      直流電圧電源
【図１】
2006308370.tif 000003