(57)【要約】【課題】気体に分散している幅広い粒径の微粒子を短時間で効率良く捕集する。【解決手段】粒子発生部１において生成された気体中の微粒子は荷電部２で荷電される。濃縮部３は導入された気体中の荷電粒子を濃縮し、捕集部４は濃縮された荷電粒子を静電気力によってサンプルプレート４０２上に吸着させて捕集する。濃縮部３では、導入された荷電粒子の数を維持したまま、粒子が分散した気体（キャリアガス）の流量を減らすことで荷電粒子を濃縮する。気体の流量が減り、粒子の空間的密度が上がることで、捕集部４では小さなサンプルプレート４０２上に効率良く荷電粒子を捕集することができ、捕集時間も短くすることができる。【選択図】図１
2018077153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)分析対象である微粒子を含む気体を受け入れ、該気体中の微粒子を帯電させる荷電部と、
b)前記荷電部により帯電した荷電粒子を気相状態のまま濃縮する濃縮部と、
c)前記濃縮部により濃縮された荷電粒子を静電気力によって保持体上に吸着させる捕集部と、
を備えることを特徴とする粒子捕集装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子捕集装置であって、
前記濃縮部は、相対的に大きな流量の気体流中から相対的に小さな流量の気体流中に荷電粒子を移動させることによって荷電粒子が濃縮された気体流を得ることを特徴とする粒子捕集装置。
【請求項３】
請求項１に記載の粒子捕集装置であって、
前記濃縮部は、気体流中の荷電粒子を抽出しつつ該気体流の流量を減少させることによって荷電粒子が濃縮された気体流を得ることを特徴とする粒子捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気体中の微粒子を分析するために微粒子をプレート上に捕集する粒子捕集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体中に浮遊する微小な液体又は固体の粒子をエアロゾルという。自動車の排気ガスや工場から排出される煤煙中の汚染物質の多くもエアロゾルであり、特に粒径１μmを下回る、いわゆるナノエアロゾルは、健康に対する影響が懸念されている。こうしたことから、そのエアロゾルの大きさ、形状、成分などの分析は、環境測定・評価等の分野において非常に重要となっている。
【０００３】
エアロゾルの分析には、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、飛行時間型二次イオン質量分析装置（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）、蛍光顕微鏡など、様々な分析装置が用いられる。こうした分析装置でエアロゾルを分析する際には、まず分析対象である大気中の微粒子をサンプルプレート上に捕集する必要がある。サンプルプレート上に微粒子を捕集する場合、粒子の凝集が起こりにくい気相環境下が適しているとされている。気相環境下でサンプルプレート上に微粒子を捕集する主たる方法としては、インパクタなどの粒子の慣性力を利用した空気力学的捕集法と、帯電させた粒子をその静電気力を利用して捕集する静電捕集法と、がよく知られている。
【０００４】
空気力学的捕集法は、例えば非特許文献１に開示されているように、ノズルから噴射した微粒子が含まれる気体の流れの方向を急激に変化させたときに、微粒子が慣性力によって曲進する気体流に追従しきれずに直進し、その進行方向前方に配置されているサンプルプレートに衝突して該プレートに付着することで微粒子を捕集するものである。気体の流量やノズルの径等を変えることによって、捕集する微粒子の大きさを調整することが可能である。一方、静電捕集法は、例えば非特許文献２に開示されているように、放電電極から発生した電場によって微粒子を帯電させ、その帯電した微粒子を静電気力によってサンプルプレートに吸着させるものである。静電捕集法では、空気力学的捕集法で捕集可能な比較的大きなサイズの微粒子だけでなく、ナノスケールの微細な粒子も捕集できるという特徴がある。
【０００５】
しかしながら、上記のような従来の捕集法では次のような問題がある。
空気力学的捕集法は簡便であるものの、粒子の大きさが小さくなるほど粒子の慣性力が小さくなるため捕集しにくくなる。また捕集される粒子の数を増やそうとして気体の流量を増加させると、気体の流れが強くなって慣性力で捕集可能な粒子サイズの下限が大きくなってしまう。そのため、この捕集法は粒径がナノスケールであるような小さな粒子の捕集には不適である。
【０００６】
一方、静電捕集法は上述したようにナノスケールレベルの小さな粒子も捕集することが可能であるものの、対象とする粒子の濃度が低いとかなり捕集時間が長くなる。例えば、非特許文献３等のエレクトロスプレーを利用して液体中の試料微粒子を気体流に噴霧して捕集する場合、エレクトロスプレーノズルやキャピラリの目詰まりを避けるために試料微粒子の濃度をあまり上げることができないという事情がある。そのため、必然的に微粒子の捕集に時間が掛かることになる。また、捕集する粒子数を増やす目的で気体流の流量を増加させても、気体の流れから受ける力に対して静電気力が相対的に小さくなるため、サンプルプレートに付着する粒子の数はそれほど増加しない。そのため、結局のところ、粒子捕集の所要時間を短縮することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２０８６７３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「エアロゾルの採取 慣性インパクターの構造」、［online］、福岡大学理学部地球圏科学科気圏物質科学研究室、［平成２８年７月１４日検索］、インターネット＜URL: http://www.se.fukuoka-u.ac.jp/geophys/am/instrument/sampling.html＞
【非特許文献２】「SSPM-100 浮遊粒子サンプラ 静電捕集方式」、［online］、株式会社島津製作所、［平成２８年７月１４日検索］、インターネット＜URL: http://www.an.shimadzu.co.jp/powder/products/06sspm/sample.htm＞
【非特許文献３】「エレクトロスプレー Model 3480」、［online］、東京ダイレック株式会社、［平成２８年７月１４日検索］、インターネット＜URL: http://www.t-dylec.net/products/pdf/tsi_3480.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、従来の空気力学的捕集法では捕集できないようなサイズの小さな粒子を含め、幅広い粒径範囲の粒子を短い時間でプレート上に捕集することができる粒子捕集装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために成された本発明に係る粒子捕集装置は、
a)分析対象である微粒子を含む気体を受け入れ、該気体中の微粒子を帯電させる荷電部と、
b)前記荷電部により帯電した荷電粒子を気相状態のまま濃縮する濃縮部と、
c)前記濃縮部により濃縮された荷電粒子を静電気力によって保持体上に吸着させる捕集部と、
を備えることを特徴としている。
【００１１】
従来の粒子捕集装置では一般に、荷電部で微粒子を帯電させた直後に、その荷電粒子を電場によって誘引してサンプルプレート等の保持体上に吸着させていた。これに対し本発明に係る粒子捕集装置では、荷電部と捕集部との間に濃縮部が設けられる。濃縮部は、荷電部により帯電された気体中の微粒子を気相状態のまま濃縮し、微粒子の空間的な密度を増加させる。捕集部では従来の静電捕集法と同様に、静電気力を利用して荷電粒子をサンプルプレート等の保持体上に吸着させることで微粒子を捕集する。捕集部に供給される気体中の微粒子（荷電粒子）の空間的な密度は高いので、従来よりも短時間で同じ量の微粒子を捕集することができる。
【００１２】
ここで上記濃縮部は、相対的に大きな流量の気体流中から相対的に小さな流量の気体流中に荷電粒子を移動させることによって荷電粒子が濃縮された気体流を得る構成とするとよい。
或いは、上記濃縮部は、気体流中の荷電粒子を抽出しつつ該気体流の流量を減少させることによって荷電粒子が濃縮された気体流を得る構成としてもよい。
【００１３】
こうした構成によれば、荷電部から濃縮部に導入される気体の流量が大きくても、該濃縮部から取り出される荷電粒子が混じった気体の流量は小さいので、捕集部に供給する気体流の流量を抑えることができる。それによって、捕集部では気体の流れから受ける力に対する静電気力を相対的に大きくすることができ、保持体へ効率的に荷電粒子を吸着させることができる。
【００１４】
上記濃縮部の具体的な一態様としては、
その内部に、荷電粒子を含む第１の気体流と荷電粒子を含む第２の気体流とが隣接して同方向に流れる流路形成部と、
前記第１の気体流中の荷電粒子を、該気体流を横切って前記第２の気体流中に移動させる電場を前記流路形成部中に形成する電場形成部と、
を備え、前記第２の気体流を前記捕集部に供給する構成とすることができる。
【００１５】
この態様の粒子捕集装置では、電場形成部により流路形成部中に電場が形成されると、第１の気体流中の荷電粒子は該電場の作用によって第２の気体流の方向に移動する。一方、気体流の主要な構成要素である空気等のキャリアガスは電場の影響を受けない。そのため、第１の気体流中の荷電粒子のみが第２の気体流中に移動し、第２の気体流中の荷電粒子の量は増加する。これによって、濃縮部に導入される気体の全流量に比べてその流量が小さく、且つ濃縮部に導入される微粒子の全量に比べてその量は殆ど変わらない、つまりは微粒子が濃縮された小流量の気体流を捕集部に供給することができる。
【００１６】
なお、本発明に係る粒子捕集装置において、荷電部と濃縮部とは実質的に一体化することもできる。例えば上記態様の粒子捕集装置では、流路形成部中に放電電極を配置して該放電電極からの放電によって微粒子を帯電させるような構成を採ることで、又は、外部で放電等により生成したガスイオンを流路形成部中に送り込んで微粒子と接触させて帯電させるような構成を採ることで、荷電部と濃縮部とを実質的に一体化することができる。
【００１７】
また、本発明に係る粒子捕集装置は、汚染物質などのエアロゾルが含まれる大気を導入するものであってもよいが、該装置が、エアロゾルを生成する微粒子生成部を荷電部の前段に備えていてもよい。微粒子生成部は例えば、アトマイザ、エレクトロスプレーなどの噴霧式の粒子発生装置、蒸発凝縮式の粒子発生装置などである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る粒子捕集装置によれば、従来の粒子捕集装置に比べて、短い時間で以て効率的に、ナノスケールレベルのごく微小なサイズの粒子を含めて幅広い粒径範囲の粒子を捕集することができる。それによって、微粒子の分析作業の効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施例による粒子捕集装置の概略ブロック構成図。
【図２】第１実施例の粒子捕集装置における濃縮部の一例の概略構成図。
【図３】第１実施例の粒子捕集装置における濃縮部の他の例の概略構成図。
【図４】本発明の第２実施例による粒子捕集装置の概略ブロック構成図。
【図５】第２実施例の粒子捕集装置における荷電部及び濃縮部の一例の概略構成図。
【図６】図５中のフィルタの斜視図。
【図７】図５中のフィルタの他の例の平面図。
【図８】第２実施例の粒子捕集装置における荷電部及び濃縮部の他の例の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第１実施例である粒子捕集装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施例の粒子捕集装置の概略ブロック構成図、図２及び図３はいずれも第１実施例の粒子捕集装置における濃縮部の一例の概略構成図である。
なお、説明の便宜上、図２中のＸ方向を左方、Ｙ方向を前方、Ｚ方向を上方として前後、上下、及び左右を定義する。これは、図３及び後述する図面でも同様である。
【００２１】
図１に示すように、第１実施例の粒子捕集装置は、粒子発生部１、荷電部２、濃縮部３、及び捕集部４、を備える。
【００２２】
粒子発生部１は例えばエレクトロスプレー式エアロゾル発生器であり、気相中に分析対象である微粒子を発生する。なお、粒子発生部１は他の方式のエアロゾル発生器でもよいし、或いは、予め採取された、エアロゾルを含む大気等を導入するための試料導入部に置き換えることもできる。粒子発生部１から荷電部２へは分析対象である微粒子を含む気体流が供給される。このときの微粒子の搬送に利用されるキャリアガスは、大気、合成空気、窒素ガス等である。
【００２３】
荷電部２は、コロナ放電、アーク放電、火花放電、誘電体バリア放電、大気圧グロー放電などの各種の放電を利用して、或いは、241Ａｍ、210Ｐｏ、85Ｋｒなどの放射性同位元素を利用して、導入された気体中の微粒子を帯電するものであり、荷電粒子が含まれる気体を濃縮部３へと供給する。濃縮部３は、導入された気体中の荷電粒子の数を維持したまま該粒子が分散した気体（キャリアガス）の流量を小さくして、荷電粒子が濃縮された気体を捕集部４に供給するものである。捕集部４は、導入された気体が流通する容器４０１と、該容器４０１中に設置されたサンプルプレート４０２と、該サンプルプレート４０２に荷電粒子の電荷とは逆極性の直流電位を与える電源部４０３と、を有し、導入された気体中の荷電粒子を静電気力によって誘引してサンプルプレート４０２の表面に吸着させる。
【００２４】
捕集部４に導入される気体流の流量が大きいほど荷電粒子の分散が大きいため、大きなサンプルプレートが必要になる。これに対し、この粒子捕集装置では濃縮部３において荷電粒子の数を維持しつつ気体の流量を減らしているので、相対的に小さなサイズのサンプルプレートを用いることができ、サンプルプレート表面の単位面積当たりに付着する粒子数が増加し、その増加の速度も速い。それによって、捕集時間を短縮しながら十分な量の微粒子を捕集することができる。
【００２５】
図２は濃縮部３の一例である。この濃縮部３は、略直方体状の筐体１０を有しており、筐体１０の左側面には、荷電部２からの気体流を受け入れる第１気体導入口１１及び第２気体導入口１２が上下方向に並べて配置されている。また、筐体１０の右側面には、筐体１０から外部へ気体を排出する排出口１３と、捕集部４へと荷電粒子を含む気体を送る気体送出口１４とが上下方向に並べて配置されている。第１気体導入口１１と排出口１３とは略一直線上に、第２気体導入口１２と気体送出口１４とも略一直線上に配置されている。
【００２６】
筐体１０の内部の上面には第１電極板１５が設けられ、下面には第２電極板１６が設けられている。また、第１電極板１５と第２電極板１６との間には、それらに対して略平行に平板なメッシュ状の電極であるフィルタ１７が配置されている。以下、第１電極板１５とフィルタ１７との間の空間を第１空間１８とよび、フィルタ１７と第２電極板１６との間の空間を第２空間１９と呼ぶ。直流電源２１は、第１電極板１５に直流電圧Ｕ1を、第２電極板１６に直流電圧Ｕ2を印加し、補助電源２２はフィルタ１７を構成する電極に所定の直流電圧Ｕ3を印加し、それらはいずれも制御部２０により制御される。
【００２７】
第１気体導入口１１及び第２気体導入口１２を通して筐体１０内には、荷電部２から送り出された荷電粒子を含むキャリアガスが導入される。第２気体導入口１２から導入されるキャリアガスの流量は第１気体導入口１１から導入されるキャリアガスの流量に比べて低くなっている。格子状であるフィルタ１７は多数の開口を有するが、フィルタ１７によって筐体１０内空間はおおむね第１空間１８と第２空間１９とに仕切られているため、第１気体導入口１１を通して導入されたキャリアガスは第１空間１８を左から右へと流れ排出口１３から外部へと流出する。一方、第２気体導入口１２を通して導入されたキャリアガスは第２空間１９を左から右へと流れ気体送出口１４を経て捕集部４へと送られる。つまり、第１空間１８を流れる気体流と第２空間１９を流れる気体流とは略同方向で略平行である。
【００２８】
フィルタ１７は筐体１０内の空間をおおまかに仕切る機能を有するが、フィルタ１７には所定の直流電圧Ｕ3が印加されているため、該フィルタ１７は第１空間１８の電場と第２空間１９の電場とを分離する機能も有する。即ち、例えばＵ1＞Ｕ3＞Ｕ2であれば、第１電極板１５とフィルタ１７との間つまりは第１空間１８にはＵ1−Ｕ3の電位差が生じており、この電位差による直流電場が形成される。一方、フィルタ１７と第２電極板１６との間つまりは第２空間１９にはＵ3−Ｕ2の電位差が生じており、この電位差による直流電場が形成される。第１空間１８における上記電位差が第２空間１９における上記電位差に比べて大きくなるように直流電圧Ｕ3は適宜に設定される。これにより、第１空間１８における直流電場は第２空間１９における直流電場に比べて強くなる。
【００２９】
これら直流電場は、図２中に白抜き太線矢印で示す方向に、荷電粒子にとって下り傾斜である電位勾配を有する直流電場である。この電場の作用により、第１空間１８を流れるキャリアガス中の荷電粒子は下向きの力を受け、図２中に下向きの細線矢印で示すように、フィルタ１７の開口を通過して第２空間１９に入る。一方、中性のガス分子は電場の影響を受けず直進する。第２空間１９内の直流電場は相対的に弱いため、第２空間１９に入ったあとの荷電粒子に作用する力は小さい。そのため、第２空間１９に到達した荷電粒子は第２気体導入口１２から気体送出口１４へと向かうキャリアガスの流れに乗る。このキャリアガスには元々荷電粒子が含まれるが、上述したように電場の作用で第１空間１８から移動して来た荷電粒子が加わり、その数が増加する。その結果、荷電粒子が濃縮されたキャリアガスが気体送出口１４から送り出される。一方、荷電粒子が奪われるため排出口１３からは荷電粒子を殆ど含まないキャリアガスが外部へと排出される。
以上のようにして、この濃縮部３では、濃縮された荷電粒子を含み、流量が小さいキャリアガスを気体送出口１４を通して送り出すことができる。
【００３０】
なお、フィルタ１７としてメッシュ状電極を用いる代わりに、後述するような複数の棒状電極を平行に配置したものでもよい。
【００３１】
上記濃縮部３において、筐体１０の内部を上下に仕切るフィルタ１７は必須な構成要素ではなく、図３に示すように、フィルタ１７を全く設けない構成としても構わない。ここでは、第１気体導入口１１から排出口１３へと向かうガス流と第２気体導入口１２から気体送出口１４へと向かうガス流とがそれぞれ直進し易いように整流板３０を設けている。
【００３２】
次に、本発明の第２実施例である粒子捕集装置について、図４〜図８を参照して説明する。図４は第２実施例である粒子捕集装置の概略ブロック構成図である。
図４に示すように、この第２実施例の粒子捕集装置では、荷電部２と濃縮部３とを実質的に一体化しており、微粒子を含む気体を受け入れて気相状態の粒子を帯電させるとともに、その帯電直後の荷電粒子を濃縮して捕集部４へと送り出す。
【００３３】
図５（ａ）は第２実施例の粒子捕集装置における荷電部２／濃縮部３の概略構成図、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＡ−Ａ’矢視線断面図である。図６は図５（ａ）に示した荷電部２／濃縮部３のフィルタ３７の斜視図である。
【００３４】
この荷電部２／濃縮部３では、第１気体導入口１１及び第２気体導入口１２を通して筐体１０内に帯電していない微粒子を含むキャリアガスが供給され、その微粒子は第１空間１８において帯電され、帯電した荷電粒子が電場の作用によって第２空間１９へと移動する。第１空間１８において微粒子を帯電させるために、第１電極板１５の下側には複数の表面放電マイクロプラズマ素子（Surface-discharge microplasma device）等である放電素子５０が配置され、各放電素子５０には放電用電源５１から高電圧が印加される。
【００３５】
図６に示すように、フィルタ３７は一面上に互いに平行に所定間隔離して配置された複数の棒状電極３７１、３７２からなる。この棒状電極はＹ方向に一つおきの複数の棒状電極（３７１又は３７２）を一組とした一対の電極であり、一方の複数の棒状電極３７１と他方の複数の棒状電極３７２とにはそれぞれ周波数が同じで位相が相違する交流電圧Ｖ1sinωｔ、Ｖ2sin（ωｔ＋δ）が補助電源２２から印加される。この位相差δは適宜定めることができるが、通常、９０°〜２７０°の範囲の値である。また、それら交流電圧の振幅Ｖ1、Ｖ2もそれぞれ適宜に定められる。なお、フィルタ３７には交流電圧のみならず、上記例と同様に適宜の直流電圧も印加されるようにするとよい。
【００３６】
放電用電源５１から放電素子５０に所定の電圧が印加され放電素子５０で放電が生起されると、キャリアガス中のガス分子がイオン化されガスイオンが発生する。キャリアガス中の微粒子がガスイオンに接触すると該微粒子は帯電する。生成された荷電粒子には第１空間１８に形成される直流電場による力が作用し下方向に移動する。上述したように、第１空間１８と第２空間１９とを隔てるフィルタ３７において、隣接する棒状電極３７１、３７２には位相が互いに異なる交流電圧が印加されている。そのため、上述したように筐体１０内を下方に進行して棒状電極３７１、３７２の間を通過しようとする荷電粒子は、左右の棒状電極３７１、３７２から引力と斥力とを受けることになる。移動度が比較的大きい物体は一方の棒状電極３７１又は３７２に速やかに引き付けられて該電極に衝突するため、両棒状電極の間（開口）を通過することはできない。一方、移動度が比較的小さい物体は一方の棒状電極３７１、３７２に衝突する前に他方の棒状電極からの引力で逆方向に引きつけられるため、左右方向に安定に振動しながら棒状電極３７１、３７２の間を通過する。
【００３７】
一方、放電によって生成されるガスイオンは荷電粒子に比べて質量が格段に小さいので移動度が大きい。そのため、補助電源２２から棒状電極３７１、３７２に印加する電圧の条件（振幅、周波数、位相差）を適切に調整しておくことで、荷電粒子のみがフィルタ３７を通過し、ガスイオンはフィルタ３７に衝突するようにすることができる。その結果、ガスイオンに比べて移動度が相対的に小さい荷電粒子のみが、第１空間１８から第２空間１９に移動する。第２空間１９に多量のガスイオンが流れ込むと、荷電粒子が再びガスイオンに接触して多価帯電が生じ易くなる。それに対し、この構成では、ガスイオンが第２空間１９に流れ込むことを抑制することができ、荷電粒子がさらにガスイオンに接触することを防止して多価帯電を抑制することができる。それによって、気体送出口１４から取り出される荷電粒子における１価帯電の粒子の割合を高めることができる。
【００３８】
なお、フィルタ３７は上述したような棒状電極３７１、３７２を並べたものでなく、図７に示すように複数の細い線状の電極４７１、４７２を格子状に並べた構成、即ち、平面視でメッシュ状となる構成としてもよい。このフィルタ４７では、縦方向（Ｙ方向）に並んだ線状電極４７１、４７２から成る電極群と、横方向（Ｘ方向）に並んだ電極４７１、４７２から成る電極群とは、第１電極板１５及び第２電極板１６により形成される電場による力の作用方向（Ｚ方向）に離間して配置される。そして、互いに隣接する電極４７１、４７２にそれぞれ周波数が同じで位相が相違する交流電圧Ｖ1sinωｔ、Ｖ2sin（ωｔ＋δ）が印加される。したがって、基本的な動作は上述したフィルタ３７と同じであり、移動度の大きなガスイオンの通過を阻止し、移動度の小さな荷電粒子のみを通過させることができる。
【００３９】
上述したようにフィルタ３７を設けることで主として１価帯電の荷電粒子の気体送出口１４から取り出すことができるものの、捕集部４に導入された気体中の荷電粒子を単に静電気力によりサンプルプレート４０２の表面に吸着させて捕集する場合、粒子が多価帯電していても支障はない。したがって、第２実施例の粒子捕集装置における濃縮部３において、筐体１０の内部に設けられるフィルタ３７は必須な構成要素ではなく、フィルタ３７やこれに電圧を印加する補助電源２２を設けない構成としても構わない。これは、後述する図８に示す構成でも同様である。
【００４０】
図５に示した荷電部２／濃縮部３では、第１空間１８においてガスイオンを生成していたが、筐体１０の外側でガスイオンを生成して第１空間１８に供給する構成としてもよい。図８に示す変形例では、筐体１０の上部にガスイオン生成部６０を設け、該ガスイオン生成部６０で生成されたガスイオンを筐体１０内に導入している。
ガスイオン生成部６０は、略直方体状のチャンバ６１を有し、チャンバ６１の側面には、チャンバ６１内にガスイオン生成用のガスを導入するためのガス導入口６２が設けられ、チャンバ６１の下面にはチャンバ６１内で生成されたガスイオンを第１空間１８に流出させるための開口部６３が形成されている。チャンバ６１の内部空間には、上面から垂直下方向に延伸する針状の放電電極６４が設置され、チャンバ６１の内底部には、放電電極６４と対になる、平板状の接地電極６５が設置されている。チャンバ６１の外側に配置された放電用電源６６から放電電極６４に所定の電圧を印加することでコロナ放電が生起され、ガス導入口６２を通して導入されたガスがイオン化される。生成されたガスイオンは開口部６３を通して第１空間１８内に供給され、第１空間１８において粒子に接触して該粒子を帯電させる。
【００４１】
上記実施例の粒子捕集装置において濃縮部３は、電場の作用により荷電粒子を移動させることにより荷電粒子を濃縮するものであったが、例えば特許文献１に開示されているようなエアロダイナミックレンズを利用して気体流の流量を減らしながら荷電粒子を濃縮するものであってもよい。エアロダイナミックレンズは、筒状の容器内に、中央に開口が形成された複数のプレートを立設するように設け、荷電粒子を含む気体を中央開口に通過させることで段階的に絞るものである。例えば、エアロダイナミックレンズの各プレートを気体流が通過する毎に荷電粒子が存在しない周辺部の気体を徐々に排出することで、気体流の流量を減らしながら荷電粒子を濃縮することができる。
【００４２】
また、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜に修正、変更、追加などを行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【符号の説明】
【００４３】
１…粒子発生部
２…荷電部
３…濃縮部
４…捕集部
１０…筐体
１１…第１気体導入口
１２…第２気体導入口
１３…排出口
１４…気体送出口
１５…第１電極板
１６…第２電極板
１７、３７、４７…フィルタ
１８…第１空間
１９…第２空間
２０…制御部
２１…直流電源
２２…補助電源
３０…整流板
３７１…棒状電極
３７２…棒状電極
４７１…線状電極
５０…放電素子
５１…放電用電源
６０…ガスイオン生成部
６１…チャンバ
６２…ガス導入口
６３…開口部
６４…放電電極
６５…接地電極
６６…放電用電源
【図１】
2018077153.tif 000003
【図２】
2018077153.tif 000004
【図３】
2018077153.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018077153.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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