(57)【要約】  様々な実施形態は、粒子を含むサンプリングされたエアロゾル流を希釈するための方法およびシステムを含む。一実施形態では、サンプリングされたエアロゾル流を希釈するためのシステムはエアロゾルサンプル入口を含む。フィルタは、流量監視装置と流体連通し、流量監視装置と並行に結合されて、エアロゾルサンプル入口からのサンプリングされたエアロゾル流を受け入れる。流量監視装置は、サンプリングされたエアロゾル流中に含まれる粒子が通ることができるように構成される。圧力センサおよび温度センサは、フィルタおよび流量監視装置を監視する。フィルタおよび流量監視装置の出力は、粒子測定または粒径計測機器に向けることができる。粒子測定または粒径計測機器に送られる出力の実希釈率は、流量監視装置の公称流量およびエアロゾル流を含む気体の熱力学的性質に基づいて決められる。他の方法および装置が開示される。
2019530862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングされたエアロゾル流を希釈するためのシステムであって、
エアロゾル流のサンプルを受け入れるためのエアロゾルサンプル入口と、
前記エアロゾルサンプル入口からの前記サンプリングされたエアロゾル流の第1の部分を受け入れるための流量監視装置であって、前記サンプリングされたエアロゾル流中に含まれる粒子が通ることができるように構成された流量監視装置と、
前記流量監視装置と流体連通し、前記流量監視装置と並行に結合されて、前記エアロゾルサンプル入口からの前記サンプリングされたエアロゾル流の第2の部分を受け入れるフィルタと、
前記流量監視装置の上流の前記エアロゾル流の圧力および温度を監視するための圧力センサおよび温度センサと
を備えた、システム。
【請求項２】
前記圧力センサが、前記流量監視装置に入る前記エアロゾル流の圧力を監視するように構成された絶対圧センサである、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
希釈されたエアロゾル流を供給するために前記流量監視装置および前記フィルタの両方の出口に結合された混合室をさらに備えた、請求項1に記載のシステム。
【請求項４】
前記流量監視装置が臨界オリフィスである、請求項1に記載のシステム。
【請求項５】
オリフィスが、前記臨界オリフィスを通る所定の公称体積流量にサイズ設定されていることをさらに含む、請求項4に記載のシステム。
【請求項６】
前記流量監視装置および前記フィルタの両方の出口に結合された二次希釈システムをさらに備えた、請求項1に記載のシステム。
【請求項７】
前記流量監視装置および前記フィルタの両方の出口が粒子監視装置にさらに結合された、請求項1に記載のシステム。
【請求項８】
前記粒子監視装置が凝縮粒子計数器である、請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
差圧センサが、前記流量監視装置の差圧を測定するために前記流量監視装置にわたって配置されていることをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項１０】
前記フィルタの上流の前記エアロゾル流の圧力および温度を監視するために圧力センサおよび温度センサをさらに備えた、請求項1に記載のシステム。
【請求項１１】
前記エアロゾル流から揮発性粒子を除去するために、前記流量監視装置および前記フィルタと直列に触媒ストリッパをさらに備えた、請求項1に記載のシステム。
【請求項１２】
サンプリングされたエアロゾル流を希釈する方法であって、
エアロゾル流のサンプルを受け入れるステップと、
前記エアロゾル流の第1の部分を流量監視装置に向けるステップと、
前記流量監視装置の温度および圧力を監視するステップと、
前記エアロゾル流の第2の部分をフィルタに向けるステップと、
前記エアロゾル流の前記第2の部分を濾過して、濾過された空気流を生成するステップと、
前記流量監視装置の出口からの前記エアロゾル流の前記第1の部分と前記濾過された空気流とを合流させるステップと
を含む、方法。
【請求項１３】
前記流量監視装置を通る公称流量を予め決めるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記濾過された空気の実流量を計算するステップと、
前記流量監視装置の前記出口からの前記エアロゾル流の前記第1の部分の実流量を計算するステップと、
前記流量監視装置の前記出口からの前記エアロゾル流の前記第1の部分の前記実流量を前記濾過された空気の前記実流量で割った比に基づいて希釈率を計算するステップと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
前記実流量の計算が、前記流量監視装置の前記監視された温度および前記監視された圧力に基づいた、前記エアロゾル流を含む1つまたは複数の気体の熱力学的性質によって決定される、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記実流量の移動平均を計算するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
【請求項１７】
前記実流量に平滑化関数を適用するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
【請求項１８】
前記流量監視装置の前記出口からの前記エアロゾル流の前記第1の部分の前記実流量の実際の決定を更新する時間間隔を予め決めるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１９】
1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、
エアロゾル流の温度および圧力を含むデータストリームを受け取るステップと、
前記エアロゾル流の予め決められた公称流量を受け取るステップと、
前記濾過された空気の実流量を計算するステップと、
前記流量監視装置の前記出口からの前記エアロゾル流の前記部分の実流量を計算するステップと、
前記流量監視装置の前記出口からの前記エアロゾル流の前記部分の前記実流量を前記濾過された空気の前記実流量で割った比に基づいて希釈率を計算するステップと
を含む動作を、前記1つまたは複数のプロセッサに実行させる命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項２０】
前記実流量の計算が、前記流量監視装置の前記監視された温度および前記監視された圧力に基づいた、前記エアロゾル流を含む1つまたは複数の気体の熱力学的性質によって決定される、請求項19に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権出願
本出願は、その内容全体が参照によって本書に援用される、2016年9月14日に出願された米国仮出願第62/394,723号の優先権の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気中の粒子の測定および粒子濃度の調査のうちの多くは、監視する環境での粒子を検出するために凝縮粒子計数器(CPC: condensation particle counter、凝縮核計数器(CNC: condensation nucleus counter)としても知られている)が使用されている。CPCでは、小さすぎて従来の検出技法(例えば、光学粒子計数器(OPC: optical particle counter)におけるレーザビームの光散乱)によって検出されるのに十分な光を散乱しない粒子を検出することができる。小さな粒子を、粒子に形成された凝縮によってより大きな粒径に成長させる。すなわち、各粒子は、作動流体に対して、すなわち、機器の作動流体によって生じさせた蒸気に対して核生成点として働き、蒸気は粒子に凝縮して粒子をより大きくする。作動流体の蒸気が粒子に凝縮することによって粒子が成長した後、CPCは、個々の液滴が次いで、レーザビームの焦点(線)を通過して、散乱光の形態の閃光を生じる点で、光学粒子計数器と同様に機能する。各閃光は1つの粒子として数えられる。
【０００３】
しかしながら、大気汚染の測定、エンジン排気の研究、およびエアロゾル流中の粒子の大きさまたは濃度の測定を含む規制での調査などの特定の環境では、粒子の濃度が、CPCを用いて正確に測定するには高すぎる。しばしば、このような粒子測定方法および手順は、米国環境保護局(EPA: the United States Environmental Protection Agency)またはカリフォルニア大気資源委員会(CARB: California Air Resources Board)などの政府機関によって規定されている。しばしば、粒子の濃度は、CPCを用いて正確に測定するには高すぎることがある。これらの環境では、粒子濃度は、最大1立方センチメートルあたり5×109以上の粒子になる場合がある。しかしながら、多くのCPCが正確に粒子濃度を測定できるのは、それよりずっと低い濃度範囲(例えば、おそらく、上記の粒子濃度より104分の1低い)だけであり、それを超えると、同時誤差(エアロゾルサンプル流中に2つ以上の粒子を同時に数える)によって不正確な監視になる。当該技術では、様々な毛細管タイプおよびオリフィス希釈器が知られているが、温度および絶対圧が変化する環境で、既知の希釈率を正確に提供することができるものはない。この問題は、実希釈率が時間の関数として変化し得るので、しばしば複雑になる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一様態によれば、サンプリングされたエアロゾル流を希釈するためのシステムであって、エアロゾル流のサンプルを受け入れるためのエアロゾルサンプル入口と、前記エアロゾルサンプル入口からの前記サンプリングされたエアロゾル流の第1の部分を受け入れるための流量監視装置であって、前記サンプリングされたエアロゾル流中に含まれる粒子が通ることができるように構成された流量監視装置と、前記流量監視装置と流体連通し、前記流量監視装置と並行に結合されて、前記エアロゾルサンプル入口からの前記サンプリングされたエアロゾル流の第2の部分を受け入れるフィルタと、前記流量監視装置の上流の前記エアロゾル流の圧力および温度を監視するための圧力センサおよび温度センサとを備えた、システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】受動型エアロゾル希釈器メカニズムの実施形態を実現するシステムの例の図である。
【図２Ａ】空気流を調量するための希釈流オリフィス接続具の実施形態の図である。
【図２Ｂ】空気流を調量するための希釈流オリフィス接続具の実施形態の図である。
【図２Ｃ】空気流を調量するための希釈流オリフィス接続具の実施形態の図である。
【図２Ｄ】空気流を調量するための希釈流オリフィス接続具の実施形態の図である。
【図３Ａ】粒子を含むサンプル空気流を清浄空気(例えば、実質的に粒子のない空気流)で希釈するための希釈流オリフィスおよび混合T字管の実施形態の図である。
【図３Ｂ】粒子を含むサンプル空気流を清浄空気(例えば、実質的に粒子のない空気流)で希釈するための希釈流オリフィスおよび混合T字管の実施形態の図である。
【図３Ｃ】粒子を含むサンプル空気流を清浄空気(例えば、実質的に粒子のない空気流)で希釈するための希釈流オリフィスおよび混合T字管の実施形態の図である。
【図３Ｄ】粒子を含むサンプル空気流を清浄空気(例えば、実質的に粒子のない空気流)で希釈するための希釈流オリフィスおよび混合T字管の実施形態の図である。
【図４Ａ】図2A〜図2Dの希釈流オリフィス接続具を組み入れた二次希釈器組立体の実施形態の図である。
【図４Ｂ】図3A〜図3Dの希釈流オリフィスおよび混合T字管を組み入れた二次希釈器組立体の実施形態の図である。
【図５】本明細書で説明する方法論のうちの任意の1つまたは複数をマシンに実行させるための一組の命令を実行することができる、例示的なコンピュータシステムの形態のマシンの簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
エアロゾル希釈器メカニズムは、高粒子濃度のエアロゾル流の粒子濃度を下げて、CPC、高分解能飛行時間型分光計、ならびに他の粒子測定および粒径計測機器に対する推奨動作要件に合致した代表的なサンプルを技術者、科学者、および他の研究者に提供する。開示する主題は、モジュール型センサを用いて流量監視、流量平均化、および希釈率監視を一緒に行って、本明細書で説明する粒子測定および粒径計測機器の様々な機器で使用される受動型希釈器の機能および動作状態を検証する最初のものである。
【０００７】
様々な実施形態では、本明細書に含まれる図を同時に参照して、開示する主題は、例えば、オリフィス、毛細管、またはバルブなどの流量監視装置または流量制限装置と並行したフィルタよりなる受動型希釈器を含む。流量監視装置または流量制限装置(例えば、ルビーオリフィス、または当該技術で知られている他の流量制限装置)にはエアロゾル粒子が通ることができ、潜在的に、混合オリフィス、混合コーン、または混合室を有するか、または混合オリフィス、混合コーン、または混合室が流量監視装置または流量制限装置の下流に続く。粒子が通過する流量制限装置を通る流量(例えば、体積流量または質量流量のどちらかとして測定される)は、圧力センサおよび温度センサによって監視され、その結果、装置を通るエアロゾル流の流量は、測定された、または予め決められた流量(公称流量)を、エアロゾル流を含む1つまたは複数の気体の所与の温度および圧力に対する熱力学的性質と組み合わせることに基づいて正確に測定されて、真の流量、または実流量を決定することができる。装置を通る全流量の測定と組み合わせて、希釈器組立体の希釈率は、実質的にリアルタイムに、恒常的または定期的に決定することができる。移動平均または他のこのような平滑化アルゴリズムを、受動型希釈器メカニズムから生じた希釈率データストリームに適用することができる。凝縮粒子計数器(CPC)、光学粒子計数器(OPC)、分光計、または当該技術で知られている他のタイプの粒子監視装置(バーチャルインパクタ、カスケードインパクタなどを含む)などのエアロゾル検出装置と併せて使用すると、さらなる希釈があっても、なくても、または(例えば、エンジンからの排気による排出物からの)揮発性粒子を除去するための触媒ストリッパがあっても、なくても、受動型希釈器からの希釈率を使用して検出された粒子濃度を補正して、希釈器メカニズムの入口での粒子の濃度を測定することができる。とりわけ、粒子の真の濃度を測定することによって、機器全体は、システムが希釈なしに測定することができる濃度より高いエアロゾルの濃度、例えば、エンジンの排気からのエアロゾルの濃度を測定することができる。
【０００８】
例えば、次に、図1を参照すると、受動型エアロゾル希釈器メカニズムの実施形態を実現するシステム100の例の図が示されている。システム100は、再循環主希釈部110と、空気流を調量するための主希釈流オリフィス部120と、二次希釈流オリフィスおよび混合部130と、粒子測定部140とを含むように示されている。
【０００９】
再循環主希釈部110は、サンプリングされたエアロゾル流を受け入れるサンプル入口ポート101と、主希釈器装置103と、サイクロン分離器105とを含む。サンプリングされたエアロゾル流の一部分は、T字管127を通って触媒ストリッパ129に続き、一方、エアロゾル流の別の部分は、T字管127の別の分岐管に続いて、希釈空気流分岐管に向かう。高濃度のエアロゾル流は2つの経路に分かれる。一方の経路では、元のエアロゾル流の大部分は、事実上すべての粒子が取り除かれる。他の経路では、残りのエアロゾル流のわずかな部分が元の粒子濃度のままとなっている。次いで、これらの2つの経路は再合流してエアロゾル流の所定の希釈率となる。
【００１０】
希釈空気流分岐管は、フィルタ113と、希釈空気流をフィルタ113から乾燥剤乾燥器117に引き入れるためのポンプ115とを含む。別のフィルタ113は、乾燥剤乾燥器117の下流側に配置されて、乾燥剤乾燥器117内に配置された乾燥剤自体からこぼれたすべての粒子を取り除く。次いで、乾燥され濾過された空気流は、主希釈流オリフィス部120に入って空気流を調量する。この例では、主希釈流オリフィス部120は、臨界オリフィス119を含む。臨界オリフィス119は、ディスクの小さな穴から形成され(例えば、小さな穴が形成されたルビーディスクまたはプレート)、空気流を横断して配置され、所与の温度および圧力に対して比較的一定の流量で体積空気流量を制御するためのよく知られている手段である。流量は、空気流の気体の所与の上流圧力および温度に対して一定である。当業者であれば、本明細書で提供する開示を読んで理解すると、臨界オリフィスとともに、または臨界オリフィスの代わりに、別のタイプの流量監視装置または流量制限オリフィスで、必ずしも臨界オリフィスでないオリフィスを使用することができることを認識するであろう。しかしながら、本発明の主題の理解に先立って、提供する例は臨界オリフィス119を含む。臨界オリフィス119は、差圧計121と、温度計123と、絶対圧計125とを含む。温度計および圧力計のそれぞれは、本明細書で使用するとき、アナログ出力およびデジタル出力のうちの少なくとも1つを有する電子温度および圧力センサとすることができる。
【００１１】
主希釈流オリフィス部120内で使用することができる、適切な差圧取出口、絶対圧取出口、および温度取出口を有するように機械加工またはその他の方法で形成された臨界オリフィスの一例を、図2A〜図2Dに関して下記に開示する。したがって、下記でより詳細に説明するように、空気流の上流の圧力(絶対圧計125の絶対圧によって測定)および温度(温度計123によって測定)を使用して、システム100の再循環主希釈部110の実体積流量を測定することができる。臨界オリフィス119を通る実体積流量は、空気流の上流の圧力および温度の関数であるので、温度および圧力の両方を監視しなければならない。例えば、本明細書で開示する受動型希釈器の正確な希釈の測定は、例えば、フィルタの目詰まり問題によって時間とともに変化し得る。空気流の上流の圧力および温度が決まれば、実体積流量を決める支配熱力学方程式は当該技術で知られている。例えば、ディスクの穴が1.07mm(ほぼ0.042インチ)の場合、臨界オリフィスの上流が十分な圧力であれば、標準温度および圧力で、空気流量はほぼ10.7lpmである。この特定の実施形態では、再循環主希釈部110内の空気流の乾燥され濾過された部分は約6.3lpmである。当業者であれば、本明細書で提供する開示を読んで理解すると、下記でより詳細に説明するように、特定の用途、サンプリングされるエアロゾル流、および特定の粒子監視計器に対して必要となる必須の希釈に対して他の希釈率にする方法を理解するであろう。差圧計121は、臨界オリフィス119が詰まったり、その他不調となったりした場合にはそれを知らせる。
【００１２】
空気流がシステム100の主希釈流オリフィス部120を出ると、空気流は湿度センサ本体107に入る。湿度センサ本体107は、温度計109および相対湿度計111を含んで、湿度センサ本体107を通過する空気流の温度および相対湿度(RH: relative humidity)を監視する。次いで、湿度センサ本体107の下流の空気流は、主希釈器装置103において、サンプリングされたエアロゾル流と再合流する。主希釈器装置103内の混合コーンは、図示はしていないが容易に理解するであろうが、希釈されたエアロゾル流を確実に均一な分布にする。
【００１３】
代替の実施形態では、明確には示されていないが、当業者には容易に理解可能であるが、サンプリングされたエアロゾル流は、T字管127において再循環主希釈部110の乾燥して濾過する部分に分岐せずに、単純に触媒ストリッパ129内に直接入る。この実施形態では、別の空気流(図示せず)は、フィルタ113(ポンプ115の上流)内に直接供給される。このような別の空気流は、直接、主希釈流オリフィス部120内に噴射することができる清浄乾燥空気(CDA: clean, dry air)システムによって供給することができる。しかしながら、T字管127を利用して、再循環主希釈部110内のサンプリングされたエアロゾル流を分ける利点は、システム100内のすべての質量流量の帳尻が合っていることである(例えば、サンプル入口ポート101においてサンプリングされたエアロゾル流は、粒子測定部140からの出力157の排出部における出口空気流と同じになる)。
【００１４】
再循環主希釈部110内の様々な他の要素に関して、サイクロン分離器105は、サンプリングされたエアロゾル流から過剰な水蒸気および大きな粒子を取り除く助けとなる。サイクロン分離器105の適切な型は当該技術で知られており、Parker Hannifin(6035 Parkland Boulevard Cleveland, Ohio, USA)およびTSI, Inc.(500 Cardigan Road, Shoreview, Minnesota, USA)を含む多くの供給者から入手することができる。
【００１５】
フィルタ113は、高効率粒子空気(HEPA: High-Efficiency Particulate Air)フィルタ、超低透過空気(Ultra-Low Penetration Air)フィルタ、または当該技術で独立して知られている他のタイプの「アブソリュートフィルタ」とすることができる。フィルタ113の適切な型は、Pall Corporation(25 Harbor Park Drive, Port Washington, New York, USA)を含む多くの供給者から入手することができる。フィルタ113として識別されたシステム100のフィルタのそれぞれは、それらがアブソリュートフィルタであれば互いに同一または同様とすることができる。
【００１６】
ポンプ115は、当該技術で知られている任意のタイプの気体移送ポンプとすることができる。このようなポンプは、所与の用途に応じて、ロータリーベーンポンプ、ダイヤフラムポンプ、および蠕動ポンプなどの容積式ポンプを含む。
【００１７】
乾燥剤乾燥器117は、希釈空気流を含む任意の気体流の雰囲気露点を下げるために使用され、当該技術では知られている。乾燥剤乾燥器117は、サイクロン分離器105では捉えられなかった空気流からの水蒸気をさらに取り除く。乾燥剤乾燥器117の適切な型は、Parker Hannifin(6035 Parkland Boulevard Cleveland, Ohio, USA)およびTSI, Inc.(500 Cardigan Road, Shoreview, Minnesota, USA)を含む多くの供給者から入手することができる。
【００１８】
図1の参照を続けると、T字管127の下流において、触媒ストリッパ129は温度計131を含んで、触媒ストリッパ129内でその時に希釈されたエアロゾル流の温度を測定する。触媒ストリッパ129は、典型的には、粒子、およびサンプリングされたエアロゾル流の気相の半揮発性部分を取り除くために使用される、加熱された触媒エレメントである。触媒ストリッパ129は、サンプリングされたエアロゾル流が、例えば、ディーゼルおよび内燃機関が発生した排気からの粒子を含むとき、使用することができる。したがって、用途に応じては、触媒ストリッパ129は、特定のタイプの粒子測定および濃度調査に対しては必要でない場合がある。
【００１９】
触媒ストリッパ129の下流の出口管108は、希釈されたエアロゾル流をシステム100の二次希釈流オリフィスおよび混合部130に移送し、T字管118に空気的に結合されている。T字管118において、希釈されたエアロゾル流は分けられ、希釈されたエアロゾル流の一部分は、別の臨界オリフィス119の入口116に入るように導かれる。希釈されたエアロゾル流の残りの部分は、別のフィルタ113の入口112に導かれる。フィルタ113の出口通路114において、濾過された空気流(清浄空気)は、希釈されたエアロゾル流と再合流し、より希釈されたエアロゾル流を生成する。
【００２０】
二次希釈流オリフィスおよび混合部130の臨界オリフィス119は、所望の二次希釈率に応じて、主希釈流オリフィス部120の臨界オリフィス119と同じ、または同様とすることができる。本明細書で提供する開示を読んで理解すると、当業者であれば認識するように、大きな比率のエアロゾル流は、フィルタ113の方へ向けることができ(どちらかの希釈段階において)、小さな比率のエアロゾル流の流量は、臨界オリフィス119の方へ向けられる(この場合も、どちらかの希釈段階において)。臨界オリフィス119を通る所定の体積流量が希釈率を決定し、臨界オリフィス119を通る体積流量が少ないことは、大きな比率のエアロゾル流がフィルタ113に向けられて、大流量の濾過された空気を生成し、それによって、2つの流れが再合流した後、エアロゾル流は高い希釈率になることを意味する。
【００２１】
適切な差圧取出口、絶対圧取出口、および温度取出口を有するように機械加工またはその他の方法で形成され、二次希釈流オリフィスおよび混合部130内で使用することができる、内部混合室を含む臨界オリフィスの一例を、図3に関して下記に開示する。
【００２２】
図1の例を続けると、二次希釈流オリフィスおよび混合部130からの出口は、3つの別々の流路、すなわち、サンプリング流路137、バイパス流路133、および余剰流路139に導かれる。サンプリング流路137は、粒子監視装置141内に導かれ、バイパス流路133は、例えば、粒子監視装置141の動作のためのシースフローを提供するために使用することができ、余剰流路139は、粒子監視装置141の出口(例えば、下流部)において、サンプリング流路137およびバイパス流路133からのエアロゾル流と合流する。余剰流路139は、サンプリング流路137およびバイパス流路133に必要な流量を超えるエアロゾル流の流量のための通路を提供する。例えば、しばしば、粒子監視装置141は、装置内部のサンプリング流路内で臨界オリフィス143を使用して内部の体積流量を調整する。特定の例示的な実施形態では、内部のサンプリング流路の体積流量は、CPCまたはCNCに対して0.1lpmである。バイパス体積流量は約0.6lpmとすることができ、余剰流路139内の体積流量は、サンプル入口ポート101におけるサンプリングされたエアロゾル流の全体積流量から、サンプリング流路137とバイパス流路133内の合計体積流量(この例では、合計体積流量は約0.7lpm)を差し引いた流量にほぼ等しい。
【００２３】
この実施形態では、バイパス流路133は、粒子監視装置141の上流で絞り装置135に結合されている。バイパス流路133のエアロゾル流の実体積流量は厳密に監視する必要はないので、絞り装置135は、例えば、絞り弁(例えば、ボール弁、仕切弁、バタフライ弁、または他の制御弁)、毛細管流量制限装置、あるいは臨界または非臨界オリフィスとすることができる。
【００２４】
システム100のいくつかの実施形態では、粒子監視装置141の出口において、サンプリング流路137、バイパス流路133、および余剰流路139から合流したエアロゾル流は、次いで、フィルタ113、ポンプ115、およびポンプ115の下流のフィルタ113によって濾過される。フィルタ113のそれぞれ、およびポンプ115は、本明細書で説明した他のフィルタおよびポンプと同じ、または同様とすることができる。
【００２５】
他の例では、ポンプ115の上流のフィルタ113、ポンプ115、ポンプ115の下流のフィルタ113は、合流したエアロゾル流を環境(または、建物の排出装置またはスクラバ(図示せず)などの別個の濾過システム内)に安全に排出することができる場合には、必要でなくなることがある。他の例では、粒子監視装置141を通るサンプリングされたエアロゾル流を引くために、フィルタ付きで、またはフィルタなしでポンプ115を使用することができる。
【００２６】
粒子監視装置141は、検討中の粒子の調査の種類に応じて、粒子濃度、粒径、粒子質量、粒径範囲などを測定するための様々な粒子測定装置のうちの任意のものとすることができる。例えば、粒子監視装置141は、CPC、CNC、OPC、粒子分光計、または当該技術で知られている他のタイプの粒子測定装置とすることができる。粒子監視装置141はまた、差圧計151と、温度計153と、絶対圧計155とを含むことができる。粒子監視装置141がCPCまたはCNCの場合、粒子監視装置141はまた、光学温度計145と、凝縮器温度計147と、飽和器温度計149とを含むことができる。様々な実施形態では、粒子監視装置141は、タンデムに構成された2つ以上のタイプの測定装置を含むことができる。
【００２７】
測定された温度、圧力、差圧、ならびに、CPCまたはCNCの場合は、光学温度、凝縮器温度および飽和器温度のそれぞれは、コンピューティング装置に入力される(例えば、ラップトップコンピュータ、タブレット装置、または、例えば、粒子監視装置141内に配置されたプロセッサに直接入力される)。次いで、これらの変数を使用して、実質的にリアルタイムに、システム100の様々な部分の実体積流量を決定する。次いで、支配アルゴリズムに関して下記でより詳細に説明するように、実体積流量を使用して、サンプリングされたエアロゾル流の実希釈率を決定する。
【００２８】
様々な実施形態では、図1のシステム100を、粒子監視装置(例えば、CPC、OPC、または分光計)内に全体的または部分的に組み入れることができる、あるいは、システム100の部分はスタンドアローンの受動型粒子希釈器とすることができる。例えば、二次希釈流オリフィスおよび混合部130を、既存の粒子監視装置内に使用することができる、または組み入れることができる。また、希釈段階(例えば、主希釈流オリフィス部120および二次希釈流オリフィスおよび混合部130)の数は、単一の段階に減らすことができる。他の例では、希釈段階の数を増やして、サンプルエアロゾル流の全体希釈率を上げることができる(例えば、いくつかの希釈器を直列に空気的に結合することができる)。さらに、当業者であれば、所与の粒子監視装置、その粒子監視装置の検出効率、応答時間、および他のパラメータを考慮して、様々な流量を選んで希釈率を変えて、サンプリングされたエアロゾル流を希釈することができることを認識するであろう。このような組合せは、本明細書で開示する本発明の主題の範囲内である。
【００２９】
支配アルゴリズム
上記のように、下記のアルゴリズムは、エアロゾル流および濾過された空気流の気体の熱力学的性質に基づいて、測定された温度、圧力、および差圧を使用して、実質的にリアルタイムに、システム100の様々な部分の実体積流量を決定する方法の一例である。次いで、実体積流量を使用して、サンプリングされたエアロゾル流の実希釈率を決定する。
【００３０】
下記でより詳細に説明するエアロゾル希釈器メカニズムのファームウェアおよびソフトウェアコンポーネントを参照すると、下記のアルゴリズムは、一実施形態では、開示された本発明の主題において、二次希釈器の希釈流および希釈率を使用する方法を規定する該当部分を含む。コードの特定の部分は、関係する部分に対する説明を含む。例えば、コードの平均化部分は、平均化関数が演算する方法を記述している。平均化のこの例では、第1の関数は、温度計および圧力計からの生データを採って、それらを実際の測定値に変換する。データストリームは記録され、先に進んで平均化されたデータとなる。この例では、平均化は最新の5秒間のデータに基づく。しかしながら、当業者であれば、本明細書で開示される本発明の主題を読んで理解することに基づいて、コードの各部分を理解し、したがって、様々な動作環境および監視環境に対してコードを修正する方法を理解するであろう。
この関数は、温度および圧力測定装置のうちの様々な装置と関連したアナログデジタル変換器を読んで、測定された単位をキロパスカルおよび摂氏の適切な単位に変換する。
【数１】
2019530862.tif 000003
【数２】
2019530862.tif 000004
この関数は、読みを平均化する。
【数３】
2019530862.tif 000005
この関数は、二次希釈率を計算する。
【数４】
2019530862.tif 000006
【００３１】
当業者であれば、図1のシステム100とともに、熱力学の原理に基づく他のアルゴリズムを使用することができることを認識するであろう。上記のアルゴリズムは、様々な温度、圧力、差圧などを使用して実希釈率を決定する方法をより完全に示すために提供されている。例えば、当業者であれば、希釈段階をさらに追加した場合、適切なアルゴリズムを適用する方法を認識するであろう。
【００３２】
次に、図2A〜図2Dを参照すると、空気流を調量するための希釈流オリフィス接続具200の実施形態が示されている。例えば、図2Aは希釈流オリフィス接続具200の上面図であり、すべてが希釈流オリフィス接続具200の一部として機械加工またはその他の方法で形成された、エアロゾル流入口ポート201と、エアロゾル流出口ポート203と、一対の差圧ポート205とを含むように示されている。一対の差圧ポート205は、図2Dを参照して下記で説明する内部の臨界オリフィスの両側(上流側および下流側)に取り付けられている。上記のように、希釈流オリフィス接続具200を使用して、濾過された(清浄な)空気流、または粒子を含む空気流(例えば、エアロゾル流)のどちらかを調量する。特定の例示的な実施形態では、差圧ポート205の中心線間の寸法D1は約11.4mm(ほぼ0.450インチ)である。下記でより詳細に説明するように、希釈流オリフィス接続具200は、様々な材料から機械加工またはその他の方法で形成することができる。
【００３３】
図2Bは、希釈流オリフィス接続具200の正面図(立面図)である。特定の例示的な実施形態では、希釈流オリフィス接続具200の主要部分の長さを示す寸法D2は約15.2mm(ほぼ0.600インチ)、希釈流オリフィス接続具200の全長を示す寸法D3は約30.5mm(ほぼ1.20インチ)、希釈流オリフィス接続具200の全高を示す寸法D4は約16.5mm(ほぼ0.650インチ)である。
【００３４】
図2Cは、エアロゾル流入口ポート201から見た側面図(立面図)である。図2Cはまた、2D〜2Dの符号を付けた断面を示し、これは、下記で図2Dを参照して説明する。特定の例示的な実施形態では、希釈流オリフィス接続具200の全幅を示す寸法D5は約11.4mm(ほぼ0.450インチ)である。
【００３５】
図2Dは、正面(立面)断面図である。希釈流オリフィス接続具200は、臨界オリフィス207を含むように示されている。臨界オリフィス207は、図1を参照して上記で説明した臨界オリフィス119と同じ、または同様とすることができる。臨界オリフィス207は、流体力学の観点から、臨界オリフィス207にわたる差圧を監視することができるように差圧ポート205間に配置されていることに注意のこと。特定の例示的な実施形態では、エアロゾル流入口ポート201の直径を示す寸法D6は約3.81mm(ほぼ0.150インチ)である。
【００３６】
図2A〜図2D全体に関して、特定の例示的な実施形態では、希釈流オリフィス接続具200は、ステンレス鋼(例えば、316Lステンレス)から機械加工またはその他の方法で形成される。しかしながら、静電引力によって空気流からかなりの比率の粒子が除去されるのでなければ、他の適切な材料を同様に使用することができることは当業者であれば認識するであろう。例えば、プラスチック製の希釈流オリフィス接続具200を通る空気流によって引き起こされる摩擦は、プラスチック(例えば、導電性材料で被覆されていなければ)に静電荷を生じさせることがある。空気流中のかなりの数の粒子、特に、直径が数ミクロンより小さい粒子は、粒子が静電引力によって希釈流オリフィス接続具200のプラスチック体に引き付けられることによって除去される。したがって、希釈流オリフィス接続具200を形成する材料を考慮する必要がある。上記の寸法のそれぞれは単なる例にすぎず、希釈流オリフィス接続具200を作るために使用することができる様々な例示的な実施形態をより完全に明らかにするためにのみ示したものであることは、当業者であればさらに認識するであろう。例えば、体積流量をもっと増やすことができるように、示した様々な寸法を大きくすることができる。あるいは、例えば、粒子監視装置(例えば、図1の粒子監視装置141)内に適するように小さなフォームファクタを保ちながら、同時に、体積流量をもっと減らすことができるように、示した様々な寸法を小さくすることができる。
【００３７】
次に、図3A〜図3Dを参照すると、粒子を含むサンプル空気流を清浄空気(例えば、実質的に粒子のない空気流)で希釈するための希釈流オリフィスおよび混合T字管300の実施形態が示されている。例えば、図3Aは、希釈流オリフィスおよび混合T字管300の上面図であり、すべてが希釈流オリフィスおよび混合T字管300の一部として機械加工またはその他の方法で形成された、エアロゾル流入口ポート301と、清浄空気入口ポート303と、一対の差圧ポート305とを含むように示されている。一対の差圧ポート305は、図3Dを参照して下記で説明する内部の臨界オリフィスの両側(上流側および下流側)に取り付けられている。上記のように、希釈流オリフィスおよび混合T字管300を使用して、清浄空気流、または粒子を含む空気流(例えば、エアロゾル)のどちらかを調量し、エアロゾル流と濾過された空気流を混合し、それによって、清浄空気入口ポート303において希釈されたエアロゾル流が生じる。特定の例示的な実施形態では、差圧ポート305の中心線間の寸法D7は約11.4mm(ほぼ0.450インチ)である。下記でより詳細に説明するように、希釈流オリフィスおよび混合T字管300は、様々な材料から機械加工またはその他の方法で形成することができる。
【００３８】
図3Bは、希釈流オリフィスおよび混合T字管300の正面図(立面図)である。特定の例示的な実施形態では、希釈流オリフィスおよび混合T字管300の主要部分の長さを示す寸法D8は約15.2mm(ほぼ0.600インチ)、希釈流オリフィスおよび混合T字管300の全長を示す寸法D9は約30.5mm(ほぼ1.20インチ)、希釈流オリフィスおよび混合T字管300の全高を示す寸法D10は約24.1mm(ほぼ0.950インチ)、希釈流オリフィスおよび混合T字管300の本体の主要部分の、一対の差圧ポートの最も高い部分までの高さを示す寸法D11は約16.5mm(ほぼ0.650インチ)である。
【００３９】
図3Cは、エアロゾル流入口ポート301から見た側面図(立面図)である。図3Cはまた、3D-3Dの符号を付けた断面を示し、これは、下記で図3Dを参照して説明する。特定の例示的な実施形態では、希釈流オリフィスおよび混合T字管300の全幅を示す寸法D12は約11.4mm(ほぼ0.450インチ)である。
【００４０】
図3Dは、正面(立面)断面図である。希釈流オリフィスおよび混合T字管300は、臨界オリフィス309を含むように示されている。臨界オリフィス309は、図1を参照して上記で説明した臨界オリフィス119と同じ、または同様とすることができる。臨界オリフィス309は、流体力学の観点から、臨界オリフィス309にわたる差圧を監視することができるように差圧ポート305間に配置されていることに注意のこと。特定の例示的な実施形態では、エアロゾル流入口ポート301の直径を示す寸法D13は約3.81mm(ほぼ0.150インチ)である。
【００４１】
図3A〜図3D全体に関して、特定の例示的な実施形態では、希釈流オリフィスおよび混合T字管300は、ステンレス鋼(例えば、316Lステンレス)から機械加工またはその他の方法で形成される。例えば、希釈流オリフィスおよび混合T字管300は、図2A〜図2Dの希釈流オリフィス接続具200を形成するために使用される材料と同じ、または同様の材料から形成することができる。しかしながら、静電引力によって空気流からかなりの比率の粒子が除去されるのでなければ、他の適切な材料を同様に使用することができることは当業者であれば認識するであろう。例えば、希釈流オリフィス接続具200を参照して上記で留意したように、プラスチック製の希釈流オリフィスおよび混合T字管300を通る空気流によって引き起こされる摩擦は、プラスチックに静電荷を生じさせることがある。空気流中のかなりの数の粒子、特に、直径が数ミクロンより小さい粒子は、粒子が静電引力によって希釈流オリフィスおよび混合T字管300のプラスチック体に引き付けられることによって除去される。したがって、希釈流オリフィスおよび混合T字管300を形成する材料を考慮する必要がある。上記で説明した希釈流オリフィス接続具200と同様に、上記の寸法のそれぞれは単なる例にすぎず、希釈流オリフィスおよび混合T字管300を作るために使用することができる様々な例示的な実施形態をより完全に明らかにするためにのみ示したものであることは、当業者であればさらに認識するであろう。
【００４２】
当業者であれば、本明細書で提供する開示を読んで理解すると、本発明の主題を図2A〜図2Dおよび図3A〜図3Dの実際の接続具なしに実行することができることをさらに認識するであろう。これらの図の接続具は、開示される主題の実施形態を実施するための1つの方法を代表している。しかしながら、図1の本発明の主題は、図1に示すような「個別の構成部品」を用いて実行することができる。すなわち、臨界オリフィス、温度計および圧力計、ならびにフィルタを図1に示すように使用して、本発明の実施形態を実行することができる。
【００４３】
例えば、図4Aは、図2A〜図2Dの希釈流オリフィス接続具を組み入れた二次希釈器組立体の実施形態を示す。しかしながら、希釈されたエアロゾル流を生じさせるために、図3A〜図3Dの希釈流オリフィスおよび混合T字管300を使用するのではなく、個別の構成部品が使用して混合部(エアロゾル流を濾過された空気流と合流させる)を構成している。
【００４４】
図1を同時に参照して、図4Aは、触媒ストリッパ129と、触媒ストリッパ129からの出口管108と、T字管118と、希釈流オリフィス接続具200への入口116と、希釈流オリフィス接続具200からの差圧ポート205と、フィルタ113と、フィルタ113の下流の二次T字管401と、臨界オリフィス119とを含むように示されている。図4Aの実施形態が不明瞭になることを避けるために、図1の二次希釈流オリフィスおよび混合部130内の温度計および圧力計は図4Aには示されていない。図4Aの実施形態では、図1の臨界オリフィス119は、図4Aの希釈流オリフィス接続具200内に含まれている。図3A〜図3Dの希釈流オリフィスおよび混合T字管300の(エアロゾル流と濾過された空気流との)「混合機能」は図4Aでは使用されていない。その代わり、混合機能は、図1の二次希釈流オリフィスおよび混合部130を見れば認識できるように、T字管118と、フィルタ113と、希釈流オリフィス接続具200とを組み合わせて、希釈流オリフィス接続具200の下流のエアロゾル流とフィルタ113の下流の濾過された空気流とを二次T字管401において再合流(例えば、混合)させることによって実行される(フィルタ113の下流にある図4Aの臨界オリフィス119は任意選択であり、低流れ圧力監視装置用に使用することができ、図1には示されていない)。
【００４５】
図4Bは、図3A〜図3Dの希釈流オリフィスおよび混合T字管を組み入れた二次希釈器組立体の実施形態を示す。ここでもまた、図1を同時に参照して、図4Bは、触媒ストリッパ129と、触媒ストリッパ129からの出口管108と、T字管118と、希釈流オリフィスおよび混合T字管300のエアロゾル流入口ポート301への入口116と、希釈流オリフィスおよび混合T字管300からの差圧ポート305と、フィルタ113と、フィルタ113から希釈流オリフィスおよび混合T字管300の清浄空気入口ポート303への出口通路114と、粒子監視装置141(図4Bには示されていない)に続くサンプリング流路137とを含むように示されている。図4Bの実施形態が不明瞭になることを避けるために、図1の二次希釈流オリフィスおよび混合部130内の温度計および圧力計は図4Bには示されていない。
【００４６】
当業者であれば、本明細書で提供する本発明の主題の開示を読んで理解したことに基づいて、希釈流オリフィス接続具200および希釈流オリフィスおよび混合T字管300の様々な組合せを、様々な個別の構成部品とともに組み入れるための他の方法を容易に思いつくことができるが、これらはすべて、本開示の範囲内である。当業者であればまた、特定の用途に対する必要に応じて、これより少ない、または多い希釈段階を使用することができることを認識するであろう。
【００４７】
したがって、本開示の主題には、受動型エアロゾル希釈器メカニズムの様々な実施形態を記載している系統図が含まれる。様々なアルゴリズムに関して上記で説明したように、ファームウェアまたはソフトウェアは、1つまたは複数の実希釈率に対して粒子濃度を補正するために使用され、全体システムの一部分として含まれることができる。ファームウェアまたはソフトウェアは、記録された測定値の同時解析または後解析のために、様々なタイプのコンピュータ、ラップトップ、タブレット、または他のコンピューティング装置上で走ることができるシステムの別の部分として、または、別のスタンドアローンの構成部品として、希釈された粒子流を監視するために使用される粒子監視装置141(例えば、CPC、CNC、OPC、または分光計)に組み入れることができる。受動型エアロゾル希釈器メカニズムにおいて圧力、温度、および流量測定を行うことができる接続具もまた含むことができる。様々な実施形態では、フィルタ、流量制限装置、絞り弁、臨界オリフィスなどのうちの様々なものにわたる差圧、絶対圧、および温度の測定は、所定の間隔(1分ごと、5秒ごと、1秒ごと、1/10秒ごとなど)で監視することができる。また、所与の粒子濃度範囲、および所与の測定機器(例えば、CPC)に対する知られている、または計算された同時誤差損失に対して、様々な希釈率(例えば、105対1、103対1、10対1など)を必要に応じて予め決めることができる。
【００４８】
また、上記のように、システムは、体積ベースの流量または質量ベースの流量に基づいた測定をして、これらを決定することができるように計算するように構成することができ、また、例えば、ファームウェアまたはソフトウェアに含まれてもよい。開示した受動型エアロゾル希釈器メカニズムはまた、希釈器の「健全性」を監視することができる。これは、希釈率、様々な圧力または温度、あるいは流量の変化は、フィルタ、または流量制限装置のうちの様々な装置が詰まってきている、または詰まっていることを示すことがあり、エンドユーザに様々な保守問題が必要であることを知らせるためにエラーを発生させるように構成することができる。さらに、開示した受動型エアロゾル希釈器メカニズムは、モジュール型センサシステム、および移動平均を含む独特な信号処理を使用して、エアロゾル流の受動型希釈を行うように構成することができ、それによって非常に小型の装置になる。したがって、開示した受動型エアロゾル希釈器メカニズムは、健全で正確な希釈装置を有して、内燃機関およびディーゼル機関から放出される粒子など、エアロゾル流内の高濃度の粒子を測定するという問題を解決する。さらに、本受動型エアロゾル希釈器メカニズムは、非自動タイプの希釈器に対して挿入して交換するものとして構成することができる。
【００４９】
例示的なマシンアーキテクチャおよびマシン読み取り可能な記憶媒体
図5を参照すると、例示的な実施形態は、本明細書内で説明した方法論のうちの任意の1つまたは複数をマシンに実行させるための命令を実行することができるコンピュータシステム500の例の中のマシンに広がっている。代替の例示的な実施形態では、マシンはスタンドアローンの装置として動作する、または他のマシンに(例えば、ネットワーク化されて)接続することができる。ネットワーク展開では、マシンは、サーバ-クライアントネットワーク環境ではサーバまたはクライアントマシンの能力で、または、ピアツーピア(または分散)ネットワーク環境ではピアマシンとして動作することができる。マシンは、パーソナルコンピュータ(PC: personal computer)、タブレットPC、セットトップボックス(STB: set-top box)、携帯情報端末(PDA: Personal Digital Assistant)、携帯電話、ウェブアプライアンス、ネットワークルータ、スイッチまたはブリッジ、あるいはそのマシンによって行われるべき動作を指定する命令(シーケンシャルまたはそれ以外)を実行する能力がある任意のマシンとすることができる。さらに、単一のマシンのみを示しているが、用語「マシン」は、本明細書で説明した方法論のうちの任意の1つまたは複数を実行するための一組(また複数の組)の命令を個別に、または共働で実行する任意のマシンの集合も含むと解釈すべきである。
【００５０】
コンピュータシステム500は、プロセッサ501(例えば、中央処理装置(CPU: central processing unit)、グラフィックス処理装置(GPU: graphic processing unit)、またはその両方)と、メインメモリ503と、スタティックメモリ505とを含み、これらはバス507を介して相互に通信する。コンピュータシステム500は、ビデオディスプレイ装置509(例えば、液晶ディスプレイ(LCD: liquid crystal display)またはブラウン管(CRT: cathode ray tube))をさらに含むことができる。コンピュータシステム500はまた、英数字入力デバイス511(例えば、キーボード)と、ユーザインターフェース(UI: user interface)ナビゲーションデバイス513(例えば、マウス)と、ディスクドライブ装置515と、信号発生デバイス517(例えば、スピーカ)と、ネットワークインターフェースデバイス519とを含む。
【００５１】
マシン読み取り可能な媒体
ディスクドライブ装置515は、本明細書において説明する方法論または機能のうちの任意の1つまたは複数によって具現化または使用される1つまたは複数の組の命令およびデータ構造(例えば、ソフトウェア523)が記憶される非一時的なマシン読み取り可能な媒体521を含む。ソフトウェア523はまた、コンピュータシステム500によるこの命令の実行中、メインメモリ503内、またはプロセッサ501内に完全にまたは少なくとも部分的に常駐することでき、メインメモリ503およびプロセッサ501はまた、マシン読み取り可能な媒体を構成する。
【００５２】
非一時的なマシン読み取り可能な媒体521は、単一の媒体であるように例示的な実施形態に示されているが、用語「マシン読み取り可能な媒体」は、1つまたは複数の命令を記憶する単一の媒体または複数の媒体(例えば、集中型または分散型データベース、あるいは関連するキャッシュおよびサーバ)を含むことができる。用語「非一時的なマシン読み取り可能な媒体」はまた、マシンによる実行のための命令を記憶し、符号化し、または保持することが可能であり、かつ、マシンに本発明の方法論のうちの任意の1つまたは複数を実行させ、あるいは、このような命令によって使用される、またはこのような命令に関連したデータ構造を記憶し、符号化し、または保持することが可能な、任意の有形の媒体を含むものと解釈すべきである。したがって、用語「非一時的なマシン読み取り可能な媒体」は、限定するものではないが、半導体メモリ、ならびに光学媒体および磁気媒体を含むものと解釈すべきである。マシン読み取り可能な媒体の特定の例は、一例として、半導体メモリデバイス(例えば、EPROM、EEPROM、およびフラッシュメモリデバイス)、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびにCD-ROMおよびDVD-ROMディスクを含む不揮発性メモリを含む。
【００５３】
伝送媒体
ソフトウェア523はさらに、多くのよく知られている転送プロトコル(例えば、HTTP)のうちの任意の1つを利用して、ネットワークインターフェースデバイス519を介して伝送媒体を用いて通信ネットワーク525にわたってさらに送受信することができる。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク(LAN: local area network)、ワイドエリアネットワーク(WAN: wide area network)、インターネット、携帯電話ネットワーク、普通の従来型電話(POTS: Plain Old Telephone)ネットワーク、および無線データネットワーク(例えば、WiFiおよびWiMaxネットワーク)が含まれる。用語「伝送媒体」は、マシンによる実行のための命令を記憶し、符号化し、または保持することが可能であり、かつ、デジタルまたはアナログの通信信号を含む任意の無形の媒体、あるいはこのようなソフトウェアの通信を容易にする他の無形の媒体を含むものと解釈すべきである。
【００５４】
本発明の主題の大要を特定の例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本発明のより広い趣旨を逸脱することなくこれらの実施形態に対して様々な修正および変更を行うことができる。本明細書において、本発明の主題のこのような実施形態は、単に便宜上、用語「発明」によって個別に、またはまとめて言及することがあるが、実際、2つ以上の発明または発明の概念が開示されている場合には、この出願の範囲を任意の単一の発明または発明の概念に自発的に限定することを意図したものではない。
【００５５】
上記の記述は、開示した主題を具現化する例示的な例、デバイス、および装置を含む。記述では、説明の目的のため、本発明の主題の様々な実施形態を理解してもらうために、多くの特定の詳細が記述された。しかしながら、当業者には明らかであろうが、本発明の主題の様々な実施形態は、これらの特定の詳細がなくても実施することができる。さらに、よく知られた構造、材料、および技法は、例示した様々な実施形態を不明瞭にしないように、詳細には示さなかった。
【００５６】
用語「または(or)」は、本明細書で使用するとき、包含的または排他的な意味に解釈することができる。さらに、本明細書で説明した様々な例示的な実施形態は、サンプリングされた粒子流を希釈するための特定の方法に焦点を当てているが、当業者であれば、本開示を読んで理解すると、他の実施形態も理解するであろう。さらに、当業者であれば、本明細書で提供する開示を読んで理解すると、本明細書で提供した技法および例の様々な組合せをすべて連続して、または様々な組合せで適用することができることを容易に理解するであろう。
【００５７】
様々な実施形態を別々に説明しているが、これらの別々の実施形態は、独立した技法または設計として考慮されるようには意図されていない。上記のように、様々な部分のそれぞれは相互に関連し、それぞれ、本明細書で説明した他の希釈器技法と別々に、または組み合わせて使用することができる。
【００５８】
さらに、特定の値、値の範囲、測定値、および技法は、本明細書で説明した様々なパラメータに対して与えられているが、これらの値および技法は、本明細書で開示した設計および技法の特定の特性を当業者が理解することを助けるためだけに提供されている。当業者であれば、提供された開示を読んで理解すると、これらの値および技法が単なる例として与えられ、粒子を含む所与のサンプル流を希釈するために使用することができる、説明した新奇の設計から依然として恩恵を受けながら、多くの他の値、値の範囲、および技法を使用することができることを理解するであろう。したがって、本装置の様々な例示は、様々な実施形態の構造および設計を全体的に理解してもらうことを意図し、本明細書で説明した構造、特徴、および設計を利用することができる装置の要素および特徴のすべてを完全に記述することを意図していない。
【００５９】
当業者であれば、本明細書で提供する開示を読んで理解すると明らかなように、多くの修正および変更を行うことができる。当業者にとっては、本開示の範囲内の機能的に同等な方法およびデバイスは、本明細書で列挙したものに加えて、前記の説明から明らかであろう。いくつかの実施形態の部分および特徴を、他のものの中に含むことができる、または他のものに取り換えることができる。当業者にとっては、提供した説明を読んで理解すると、多くの他の実施形態が明らかであろう。このような修正および変更は、添付の請求項の範囲内にあることが意図されている。したがって、本開示は、添付の請求項、およびこのような請求項が権利を与えられた等価物の全範囲によってのみ限定しようとするものである。また、本明細書で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するためで、限定することを意図したものではないことを理解されたい。
【００６０】
要約書は、読み手が技術的な開示の本質を素早く確認することができるように提供されている。要約書は、請求項を解釈または限定するために使用されるものではないとの理解で提出される。さらに、前述の発明を実施するための形態では、様々な特徴が、開示を効率化するために、単一の実施形態に一緒にグループ化されている場合があることが分かる。この開示の方法は、請求項を限定するものとして解釈されないものとする。したがって、以下の請求項は、本明細書によって発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は個別の実施形態として独立している。
【符号の説明】
【００６１】
100  システム
101  サンプル入口ポート
103  主希釈器装置
105  サイクロン分離器
107  湿度センサ本体
108  出口管
109  温度計
110  再循環主希釈部
111  相対湿度計
112  入口
113  フィルタ
114  出口通路
115  ポンプ
116  入口
117  乾燥剤乾燥器
118  T字管
119  臨界オリフィス
120  主希釈流オリフィス部
121  差圧計
123  温度計
125  絶対圧計
127  T字管
129  触媒ストリッパ
130  二次希釈流オリフィスおよび混合部
131  温度計
133  バイパス流路
135  絞り装置
137  サンプリング流路
139  余剰流路
140  粒子測定部
141  粒子監視装置
143  臨界オリフィス
145  光学温度計
147  凝縮器温度計
149  飽和器温度計
151  差圧計
153  温度計
155  絶対圧計
157  出口
200  希釈流オリフィス接続具
201  エアロゾル流入口ポート
203  エアロゾル流出口ポート
205  差圧ポート
207  臨界オリフィス
300  希釈流オリフィスおよび混合T字管
301  エアロゾル流入口ポート
303  清浄空気入口ポート
305  差圧ポート
309  臨界オリフィス
401  二次T字管
501  プロセッサ
503  メインメモリ
505  スタティックメモリ
507  バス
509  ビデオディスプレイ装置
511  英数字入力デバイス
513  ユーザインターフェースナビゲーションデバイス
515  ディスクドライブ装置
517  信号発生デバイス
519  ネットワークインターフェースデバイス
521  マシン読み取り可能な媒体
523  ソフトウェア
525  ネットワーク
【図１】
2019530862.tif 000007
【図２Ａ】
2019530862.tif 000008
【図２Ｂ】
2019530862.tif 000009
【図２Ｃ】
2019530862.tif 000010
【図２Ｄ】
2019530862.tif 000011
【図３Ａ】
2019530862.tif 000012
【図３Ｂ】
2019530862.tif 000013
【図３Ｃ】
2019530862.tif 000014
【図３Ｄ】
2019530862.tif 000015
【図４Ａ】
2019530862.tif 000016
【図４Ｂ】
2019530862.tif 000017
【図５】
2019530862.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月13日(2018.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングされたエアロゾル流を希釈するためのシステムであって、
エアロゾル流のサンプルを受け入れるためのエアロゾルサンプル入口と、
前記サンプリングされたエアロゾル流を、前記サンプリングされたエアロゾル流の第1の部分と、前記サンプリングされたエアロゾル流の残りの部分に分ける分流装置と、
前記エアロゾルサンプル入口からの前記サンプリングされたエアロゾル流の前記第1の部分を受け入れるために前記分流装置に結合された流量監視装置であって、前記サンプリングされたエアロゾル流中に含まれる粒子が通ることができるように構成された流量監視装置と、
前記分流装置および前記流量監視装置と流体連通して結合されて、前記エアロゾルサンプル入口からの前記サンプリングされたエアロゾル流の前記残りの部分を受け入れて、希釈されたエアロゾル流を供給するフィルタであって、前記希釈されたエアロゾル流が前記流量監視装置に結合される、フィルタと、
前記流量監視装置の上流の前記エアロゾル流の圧力および温度を監視するための圧力センサおよび温度センサと
を備えた、システム。
【請求項２】
前記圧力センサが、前記流量監視装置に入る前記エアロゾル流の圧力を監視するように構成された絶対圧センサである、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記希釈されたエアロゾル流を供給するために前記流量監視装置および前記フィルタの両方の出口に結合された混合室をさらに備えた、請求項1に記載のシステム。
【請求項４】
前記流量監視装置が臨界オリフィスである、請求項1に記載のシステム。
【請求項５】
オリフィスが、前記臨界オリフィスを通る所定の公称体積流量にサイズ設定されていることをさらに含む、請求項4に記載のシステム。
【請求項６】
前記流量監視装置および前記フィルタの両方の出口に結合された二次希釈システムをさらに備えた、請求項1に記載のシステム。
【請求項７】
前記流量監視装置および前記フィルタの両方の出口が粒子監視装置にさらに結合された、請求項1に記載のシステム。
【請求項８】
前記粒子監視装置が凝縮粒子計数器である、請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
差圧センサが、前記流量監視装置の差圧を測定するために前記流量監視装置にわたって配置されていることをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項１０】
前記フィルタの上流の前記エアロゾル流の圧力および温度を監視するために圧力センサおよび温度センサをさらに備えた、請求項1に記載のシステム。
【請求項１１】
前記エアロゾル流から揮発性粒子を除去するために、前記流量監視装置および前記フィルタと直列に触媒ストリッパをさらに備えた、請求項1に記載のシステム。
【請求項１２】
サンプリングされたエアロゾル流を希釈する方法であって、
エアロゾル流のサンプルを受け入れるステップと、
前記エアロゾル流の第1の部分を流量監視装置に向けるステップと、
前記流量監視装置の温度および圧力を監視するステップと、
前記エアロゾル流の残りの部分をフィルタに向けるステップと、
前記エアロゾル流の前記残りの部分を濾過して、濾過された空気流を生成するステップと、
前記流量監視装置の出口からの前記エアロゾル流の前記第1の部分と前記濾過された空気流とを合流させるステップと
を含む、方法。
【請求項１３】
前記流量監視装置を通る公称流量を予め決めるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記濾過された空気流の実流量を計算するステップと、
前記流量監視装置の前記出口からの前記エアロゾル流の前記第1の部分の実流量を計算するステップと、
前記流量監視装置の前記出口からの前記エアロゾル流の前記第1の部分の前記実流量を前記濾過された空気流の前記実流量で割った比に基づいて希釈率を計算するステップと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
前記実流量の計算が、前記流量監視装置の前記監視された温度および前記監視された圧力に基づいた、前記エアロゾル流を含む1つまたは複数の気体の熱力学的性質によって決定される、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記実流量の移動平均を計算するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
【請求項１７】
前記実流量に平滑化関数を適用するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
【請求項１８】
前記流量監視装置の前記出口からの前記エアロゾル流の前記第1の部分の前記実流量の実際の決定を更新する時間間隔を予め決めるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１９】
1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、
エアロゾル流の温度および圧力を含むデータストリームを受け取るステップと、
前記エアロゾル流の予め決められた公称流量を受け取るステップと、
前記エアロゾル流からフィルタに向けられた濾過された空気の実流量を計算するステップであって、前記濾過された空気の前記実流量が前記エアロゾル流の前記流量の一部分である、ステップと、
前記エアロゾル流から流量監視装置に向けられた前記エアロゾル流の残りの部分の実流量を計算するステップであって、前記実流量が前記流量監視装置の出口から来るように計算される、ステップと、
前記流量監視装置の前記出口からの前記エアロゾル流の前記残りの部分の前記実流量を前記濾過された空気の前記実流量で割った比に基づいて希釈率を計算するステップと
を含む動作を、前記1つまたは複数のプロセッサに実行させる命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項２０】
前記実流量の計算が、前記流量監視装置の前記監視された温度および前記監視された圧力に基づいた、前記エアロゾル流を含む1つまたは複数の気体の熱力学的性質によって決定される、請求項19に記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【国際調査報告】
2019530862.tif 000019
2019530862.tif 000020