(57)【要約】【課題】  サンプリングフリットの目詰まりを防止する、相対的に小型かつ軽量の空気モニタリング装置を提供する。【解決手段】  空気モニタリング装置（１００）が、微粒子を含む空気流（１０２）を受け入れるように構成された外側ケーシング（１０１）と、外側ケーシング（１０１）内部に配置されたボア（１０３）と、外側ケーシング（１０１）内部に配置された回収プローブ（１０４）と、を備える。回収プローブ（１０４）は、ボア（１０３）の出口と、回収プローブ（１０４）の入口と、の間に溝（１０５）が設けられるように構成され、閾値よりも大きい粒径を有する空気流（１０２）中の微粒子が回収プローブ（１０４）の内部を通流するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子を含む空気流（１０２）を受け入れるように構成された外側ケーシング（１０１）と、
前記外側ケーシング（１０１）内部に配置されたボア（１０３）と、
前記外側ケーシング（１０１）内部に配置された回収プローブ（１０４）と、
を備え、
前記回収プローブ（１０４）は、前記ボア（１０３）の出口と、前記回収プローブ（１０４）の入口と、の間に溝（１０５）が設けられるように構成されるとともに、閾値よりも大きい粒径を有する前記空気流（１０２）中の微粒子が前記回収プローブ（１０４）の内部を通流するように構成されることを特徴とする空気モニタリング装置（１００）。
【請求項２】
前記閾値以下の粒径を有する微粒子を含んだ前記空気流（１０２）の一部（１０６）が、前記溝（１０５）を通流し、かつ、前記回収プローブ（１０４）の外側と、前記外側ケーシング（１０１）の内側と、の間を通流することを特徴とする請求項１に記載の空気モニタリング装置（１００）。
【請求項３】
前記外側ケーシング（１０１）における、前記溝（１０５）と、前記回収プローブ（１０４）の出口と、の間に配置されたフリット（１０８）をさらに備え、このフリット（１０８）は、前記閾値以下の粒径を有する微粒子を含んだ前記空気流（１０２）の一部（１０６）をサンプリングするように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の空気モニタリング装置（１００）。
【請求項４】
前記回収プローブ（１０４）は、その出口部にネッキング（１０９）を備え、該ネッキング（１０９）は直径（１１２）を有しており、前記閾値は、前記ネッキング（１０９）の前記直径（１１２）に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の空気モニタリング装置（１００）。
【請求項５】
前記閾値は、前記空気流（１０２）の流速に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の空気モニタリング装置（１００）。
【請求項６】
前記閾値は、約０．２μｍであることを特徴とする請求項１に記載の空気モニタリング装置（１００）。
【請求項７】
前記ボア（１０３）は、前記外側ケーシング（１０１）の直径（１１０）よりも小さい直径（１１１）を有し、前記空気流（１０２）の速度を増加させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気モニタリング装置（１００）。
【請求項８】
前記閾値は、前記ボア（１０３）の前記直径（１１１）に基づいて決定されることを特徴とする請求項７に記載の空気モニタリング装置（１００）。
【請求項９】
前記閾値は、前記溝（１０５）の大きさに基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の空気モニタリング装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ）に付与の政府契約番号ＮＮＪ０６ＴＡ２５Ｃのもと、米国政府の補助によりなされた。米国政府は本発明の一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は、概して空気モニタリングの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
気体からの粒子状物質の分離は、気体の大気分析、気体中の微粒子の状態分析（キャラクタリゼーション）を含む、様々な空気モニタリング用途にとって不可欠であり、気体中の微粒子から機械装置もしくは電子装置を保護するために不可欠である。一部の空気モニタリング用途では、モニタリング装置の外部にある大気圧下の気体と、モニタリング装置の内部にある真空と、の間の境界面で気体がサンプリングされる。この境界面は、一連のミクロン径の孔隙を有するように構成された焼結金属を有するフリット（ｆｒｉｔ）を備える。孔隙の大きさ以上の粒径を有する微粒子がフリットの表面に影響を及ぼしうる場合、その孔隙が塞がれてしまうおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バーチャルインパクター（ｖｉｒｔｕａｌ  ｉｍｐａｃｔｏｒ）は、測定される大粒子と気体とをサンプリング用の２つの別々の空気流に分けることによりフリットの目詰まりに対処するタイプの空気モニタリング装置である。しかしながら、バーチャルインパクター装置の２つの流路は、別々のポンプと、別々の流量制御装置を必要とし、これにより空気モニタリング装置のサイズや重量、パワードレインが大きくなり、その複雑さを増大させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様では、空気モニタリング装置が、微粒子を含む空気流を受け入れるように構成された外側ケーシングと、外側ケーシング内部に配置されたボア（ｂｏｒｅ）と、外側ケーシング内部に配置された回収プローブ（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｂｅ）と、を備える。回収プローブは、ボアの出口と、回収プローブの入口と、の間に溝が設けられるように構成され、閾値よりも大きい粒径を有する空気流中の微粒子が回収プローブの内部を通流するように構成される。
【０００６】
本発明のその他の態様、特徴、技術は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】空気モニタリング装置の実施例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
空気モニタリング装置の実施例が、以下に詳述する例示の実施例とともに提供される。
【０００９】
実施例の空気モニタリング装置の断面図を図１に示す。空気モニタリング装置１００は、ボア１０３と、回収プローブ１０４と、を含んだ外側ケーシング１０１を備え、一部の実施例では、外側ケーシング１０１、ボア１０３、および回収プローブ１０４は円筒形である。ボア１０３の出口と、回収プローブ１０４の入口と、の間に溝１０５が配置される。微粒子を多く含んだ空気流１０２が外側ケーシング１０１に流入し、ボア１０３を通して加速される。ボア１０３は外側ケーシング１０１の直径（破線１１０で示す）よりも小さい直径（破線１１１で示す）を有し、その結果、ボア１０３は空気流１０２を加速させるように作用する。ボア１０３は、空気流１０２中の微粒子が相対的に高速に達し、それにより大きい運動量を有することを保証するように十分に長い。空気流１０２がボア１０３を出ると、空気流１０２は空気流１０６と空気流１０７とに分けられる（空気流１０６，１０７は、空気流１０２の一部１０６，１０７とも称する）。粒径閾値よりも大きい粒径を有する空気流１０２中の粒子は空気流１０７の一部となる。ボア１０３における空気流１０２の加速度により付与される大きい運動量の結果、空気流１０２中の閾値よりも大きい粒径の粒子は溝１０５を通して曲がることができず、空気流１０７の一部として回収プローブ１０４に流入する。空気流１０７はまた、粒径閾値以下の粒径を有する粒子を含みうる。空気流１０６は粒径閾値以下の粒径を有する粒子のみを含む。空気流１０６中の閾値よりも小さい粒子は相対的に低い運動量を有しており、溝１０５を通して首尾よく曲がり、回収プローブ１０４の外側と、外側ケーシング１０１の内側と、の間を流れる。空気流１０６はサンプリングおよび分析用のフリット１０８と相互に作用する。空気流１０６は閾値サイズ以下の粒径を有する微粒子のみを含むため、フリット１０８を目詰まりさせることなく空気流１０６がサンプリングされる。フリット１０８は、外側ケーシング１０１の外径部分における、溝１０５と回収プローブ１０４の末端部との間の任意の適切な位置に配置され、ある実施例では、溝１０５に相対的に近接する。空気流１０６，１０７は、回収プローブ１０４の周りを通過した後に（空気流１０６の場合）、もしくは回収プローブ１０４を通過した後に（空気流１０７の場合）、外側ケーシング１０１から出る。ボア１０３および回収プローブ１０４は製造が比較的簡単であり、空気モニタリング装置１００を通して適切な空気流が一旦確立されれば、能動的制御を全く必要としない。
【００１０】
一部の実施例では、粒子の閾値は約０．２μｍの粒径である。粒子の閾値は、回収プローブ１０４の外側と内側との間の流速の比率を調節することにより大きくしてもよく、あるいは小さくしてもよい。流速の比率は、ネッキング１０９の直径（破線１１２で示す）、溝１０５の大きさ、空気流１０２の流速、および／または（ボア１０３において空気流１０２に付与される加速度の量を決定する）ボア１０３の直径１１１を調節することにより調節される。しかしながら、達成される流速の範囲には物理的限界が存在し、これはまた、相対的に小さいサイズの粒径閾値を制限するように作用する。粒子の閾値がますます小さいサイズに達するに従い、回収プローブ１０４とボア１０３との間の溝１０５はより小さくならなければならない。これにより溝１０５を通しての伝導性は低下し、その結果、フリット１０８への空気流１０６は、空気流１０２が全く溝１０５へと通流しないレベルにまで達する。その場合、フリット１０８は回収プローブ１０４の外側で捕捉された空気を測定するだけである。これはネッキング１０９の直径１１２を小さくすることにより緩和される。しかしながら、これは空気モニタリング装置１００を通る全空気流を制限する影響をもたらす。
【００１１】
実施例の技術的効果および利点は、サンプリングフリットの目詰まりを防止する相対的に小型かつ軽量の空気モニタを含むことである。
【００１２】
ここで用いられる用語は特定の実施例のみを記述する目的で用いるものであり、本発明を限定することを意図するものではない。説明のために本発明を詳述したが、これは本発明を網羅するもしくは開示された形に限定することを意図するものではない。ここでは記載されていない任意の修正、変形、変更、置換、もしくは同等の配置が、本発明の範囲および精神を逸脱することなく当業者にとって明らかであろう。さらに、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明の態様は、記載の実施例の一部のみを含みうることを理解されたい。したがって、本発明は、上記の記載によって限定されるものとして見るのではなく、付記の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００１３】
１００…空気モニタリング装置
１０１…外側ケーシング
１０２，１０６，１０７…空気流
１０３…ボア
１０４…回収プローブ
１０５…溝
１０８…フリット
１０９…ネッキング
【図１】
2011169903.tif 000003